移動(dòng)通信室內(nèi)覆蓋技術(shù)

1、覆蓋技術(shù)移動(dòng)一、為什么要建設(shè)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)？隨著城市建筑的日益增多以及建筑材料的復(fù)雜化，手機(jī)在密集的建筑間，建筑物內(nèi)、地下室、隧道、高速公路等地會(huì)出現(xiàn)接通率低、漫游不暢甚至掉話現(xiàn)象，給移動(dòng)用戶帶來(lái)不便，這就需要移動(dòng)運(yùn)營(yíng)部門(mén)不斷地對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化。而室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)便是移動(dòng)運(yùn)營(yíng)部門(mén)對(duì)室內(nèi)信號(hào)弱及信號(hào)盲區(qū)進(jìn)行覆蓋的主要網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方式。在大型建筑物的低層、地下商場(chǎng)、地下停車(chē)場(chǎng)等環(huán)境下，移動(dòng)通信信號(hào)弱，手機(jī)無(wú)法正常使用，形成了移動(dòng)通信的盲區(qū)和陰影區(qū)；在中間樓層，由于來(lái)自周?chē)煌拘盘?hào)的重疊，產(chǎn)生乒乓效應(yīng)，手機(jī)頻繁切換，甚至掉話， 嚴(yán)重影響了手機(jī)的正常使用；在建筑物的高層，由于受基站天線的高度限制，無(wú)法正常覆蓋

2、，也是移動(dòng)通信的盲區(qū)。另外，在有些建筑物內(nèi)，雖然手機(jī)能夠正常通話， 但是用戶密度大，基站信道擁擠，手機(jī)上線困難。移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量、質(zhì)量是運(yùn)營(yíng)商獲取競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵因素。網(wǎng)絡(luò)覆蓋、網(wǎng)絡(luò)容量、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量從根本上體現(xiàn)了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)水平，是所有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的主題。室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)正是在這種背景之下產(chǎn)生的。進(jìn)行室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)建設(shè)的直接理由是：室內(nèi)移動(dòng)通信環(huán)境有太多需要完善的地方；覆蓋方面，由于建筑物自身的屏蔽和吸收作用，造成了無(wú)線電波較大的傳輸衰耗，形成了移動(dòng)信號(hào)的弱場(chǎng)強(qiáng)區(qū)甚至盲區(qū) ; 容量方面，建筑物諸如大型購(gòu)物商場(chǎng)、會(huì)議中心，由于移動(dòng)電話使用密度過(guò)大，局部網(wǎng)絡(luò)容量不能滿足用戶需求，無(wú)線信道發(fā)生擁

3、塞現(xiàn)象; 質(zhì)量方面，建筑物高層空間極易存在無(wú)線頻率干擾，服務(wù)小區(qū)信號(hào)不穩(wěn)定，出現(xiàn)乒乓切換效應(yīng)，話音質(zhì)量難以保證，并出現(xiàn)掉話現(xiàn)象。二、什么地區(qū)需要室內(nèi)覆蓋？室內(nèi)盲區(qū)：新建大型建筑、停車(chē)場(chǎng)、辦公樓、賓館和公寓等。話務(wù)量高的大型室內(nèi)場(chǎng)所：車(chē)站、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、體育館、購(gòu)物中心等，增加微蜂窩建立分層結(jié)構(gòu)。發(fā)生頻繁切換的室內(nèi)場(chǎng)所：高層建筑的頂部，收到多個(gè)基站的功率近似的信號(hào)。三、什么是室內(nèi)覆蓋？室內(nèi)覆蓋是針對(duì)室內(nèi)用戶群、用于改善建筑物內(nèi)移動(dòng)通信環(huán)境的一種成功的方案，近幾年在全國(guó)各地的移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商中得到了廣泛應(yīng)用。室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)為上述問(wèn)題提供了較佳的解決方案。其原理是利用室內(nèi)天線分布系統(tǒng)將移動(dòng)基站的信號(hào)均勻分

4、布在室內(nèi)每個(gè)角落，從而保證室內(nèi)區(qū)域擁有理想的信號(hào)覆蓋。室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的建設(shè)，可以較為全面地改善建筑物內(nèi)的通話質(zhì)量，提高移動(dòng)電話接通率，開(kāi)辟出高質(zhì)量的室內(nèi)移動(dòng)通信區(qū)域；同時(shí)，使用微蜂窩系統(tǒng)可以分擔(dān)室外宏蜂窩話務(wù)，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)容量，從整體上提高移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)水平。四、實(shí)現(xiàn)室內(nèi)覆蓋的方法實(shí)現(xiàn)室內(nèi)覆蓋的技術(shù)方案可分為三種:1、微蜂窩有線接入方式是以室內(nèi)微蜂窩系統(tǒng)作為室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的信號(hào)源，即有線接入方式。適用于覆蓋范圍較大且話務(wù)量相對(duì)較高的建筑物內(nèi)， 在市區(qū)中心使用較多，解決覆蓋和容 量問(wèn)題。改善高話務(wù)量地區(qū)的室內(nèi)信號(hào)覆蓋， 微蜂窩是最佳解決方案。與宏蜂窩 方式相比，微蜂窩方式是更好的室內(nèi)系統(tǒng)解決方案。 微蜂

5、窩方式的通話質(zhì)量比宏 蜂窩方式要高出許多，對(duì)宏蜂窩無(wú)線指標(biāo)的影響甚小，并且具有增加網(wǎng)絡(luò)容量的 效果。但微蜂窩在室內(nèi)使用時(shí)，受建筑物結(jié)構(gòu)的影響，使其覆蓋受到很大限制。對(duì)于 大型寫(xiě)字樓等，如何將信號(hào)最大限度、 最均勻地分布到室內(nèi)每一個(gè)地方， 是網(wǎng)絡(luò) 優(yōu)化所要考慮的關(guān)鍵。且微蜂窩方式的弱點(diǎn)在于成本較為昂貴， 需要進(jìn)行頻率規(guī) 劃，需要增建傳輸系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作量大。因此，對(duì)宏蜂窩方式亦或微蜂窩方 式的選取，需要綜合權(quán)衡移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)營(yíng)商的多方面因素才能定奪。2、宏蜂窩無(wú)線接入方式是以室外宏蜂窩作為室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的信號(hào)源，即無(wú)線接入方式。適用于低話務(wù) 量和較小面積的室內(nèi)覆蓋盲區(qū)，在市郊等偏遠(yuǎn)地區(qū)使用較多。宏

6、蜂窩方式的主要優(yōu)勢(shì)在于成本低、 工程施工方便，并且占地面積??；其弱點(diǎn) 在于對(duì)宏蜂窩無(wú)線指標(biāo)尤其是掉話率的影響比較明顯。目前，采用選頻直放站并增加宏蜂窩的小區(qū)切換功能可以緩解這一矛盾 ：當(dāng)對(duì) 應(yīng)的宏蜂窩頻率發(fā)生變化時(shí)，直放站選頻模塊需要作相應(yīng)調(diào)整。隨著運(yùn)營(yíng)商對(duì)成本和網(wǎng)絡(luò)資源利用率的注重，宏蜂窩方式在最近一年出現(xiàn)開(kāi) 溫的勢(shì)頭。3、直放站（Repeater）在室外站存在富余容量的情況下，通過(guò)直放站（ Repeater）將室外信號(hào)引入 室內(nèi)的覆蓋盲區(qū)。利用微蜂窩解決室內(nèi)問(wèn)題也存在很大的局限性。 建設(shè)微蜂窩的設(shè)備投入與工 程周期都較大，只適合在話務(wù)量集中的高檔會(huì)議廳或商場(chǎng)使用。在這種情況下， 直放站（R

7、epeater）以其靈活簡(jiǎn)易的特點(diǎn)成為解決簡(jiǎn)單問(wèn)題的重要方式。直放站 不需要基站設(shè)備和傳輸設(shè)備，安裝簡(jiǎn)便靈活，設(shè)備型號(hào)也豐富多樣，在移動(dòng)通信中正扮演越來(lái)越重要的角色。直放站的應(yīng)用場(chǎng)合主要有以下幾種： 擴(kuò)大服務(wù)范圍，消除覆蓋盲區(qū)； 在郊區(qū)增強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)，擴(kuò)大郊區(qū)站的覆蓋； 沿高速公路架設(shè)，增強(qiáng)覆蓋效率； 解決室內(nèi)覆蓋； 將空閑基站的信號(hào)引到繁忙基站的覆蓋區(qū)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)疏忙。使用微蜂窩和直放站的比較:使用基站使用直放站1是否增加容量根據(jù)需要增加容量不能增加容量2信號(hào)質(zhì)量好3設(shè)置優(yōu)先級(jí)可以/、可以4對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響小控制不好影響較大5是否需要傳輸設(shè)備rru攵不rfn要6是否需要重新頻率規(guī)劃*亞 rru攵不rfn要

8、7是否需要調(diào)整參數(shù)*亞 rru攵不rfn要8是否支持容量動(dòng)態(tài)分配不支持（容量與分配）支持9是否支持多運(yùn)營(yíng)冏不支持支持10是否支持多品、多系統(tǒng)環(huán) 境不支持支持11安裝時(shí)間較長(zhǎng)較短12投資較多較少五、室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的組成室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)主要由信號(hào)源和信號(hào)分布系統(tǒng)兩部分組成信號(hào)分布系統(tǒng)六、信號(hào)源提取的幾種方法（一）直放站做信號(hào)源1 .通過(guò)直放站的施主天線直接從附近基站提取信號(hào);施主天線2 .用耦合器從附近基站耦合部分信號(hào)通過(guò)光纖傳送到盲區(qū)內(nèi)的直放站直放站直成站3.用耦合器從附近基站耦合部分信號(hào)通過(guò)電纜傳送到盲區(qū)內(nèi)的直放站T1TrmrmTnw sssssssII: I（二）微蜂窩（基站）加直放站方式直放站連

9、接到BSC七、信號(hào)分布的基本方式1 .無(wú)源大饋分布方式通過(guò)無(wú)源器件和天線、饋線，將信號(hào)傳送和分配到室內(nèi)所需環(huán)境，以得到良好 的信號(hào)覆蓋。用于中小型地區(qū)。2 .有源分布方式通過(guò)有源器件（有源集線器、有源放大器、有源功分器、有源天線等）和大饋線 進(jìn)行信號(hào)放大和分配。3 .光纖分布方式主要利用光纖來(lái)進(jìn)行信號(hào)分布。適合于大型和分散型室內(nèi)環(huán)境的主路信號(hào)的傳 輸。射頻分合路器4 .泄漏電纜分布方式微蜂窩基站信號(hào)源一 A.直久站信號(hào)源通過(guò)泄漏電纜傳輸信號(hào)，并通過(guò)電纜外導(dǎo)體的一系列開(kāi)口，在外導(dǎo)體上產(chǎn)生表面電流，從而在電纜開(kāi)口處橫截面上形成電磁場(chǎng)， 這些開(kāi)口就相當(dāng)于一系 列的天線起到信號(hào)的發(fā)射和接收作用。它適用

10、于隧道、地鐵、長(zhǎng)廊等地形。總的來(lái)說(shuō)，信號(hào)分布系統(tǒng)根據(jù)覆蓋區(qū)域的具體情況， 組合無(wú)源、有源、光纖、 泄漏等方式，進(jìn)行綜合性的分析。在實(shí)際使用中，室內(nèi)分布系統(tǒng)可使每個(gè)微蜂窩 覆蓋范圍增至幾十層樓左右；如果加裝干線放大器，覆蓋范圍還可大幅度增加。一個(gè)完備的室內(nèi)分布系統(tǒng)應(yīng)能夠通過(guò)一個(gè)特定的接口，取得基站的下行信 號(hào)，均勻地分布到指定場(chǎng)所的每一處。 同時(shí)，又將這場(chǎng)所的每一處的基站上行信 號(hào)收集到后，均勻地送達(dá)特定的接口。構(gòu)成室內(nèi)分布系統(tǒng)的主要設(shè)備是：饋線、天線、干線放大器、延長(zhǎng)放大器 以及耦合、功分等無(wú)源器件。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上主要考慮的是能量分配的問(wèn)題。八、室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的工程建設(shè)能主天組直放站克放站或干放定

11、向耦合器全同天線定向耦言器助分器定向天線光端機(jī)北端機(jī)直放站室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的建設(shè)可分為準(zhǔn)備、市場(chǎng)、協(xié)商、設(shè)計(jì)、安裝、驗(yàn)收、運(yùn)行 維護(hù)等七個(gè)階段。準(zhǔn)備工作是指由技術(shù)人員對(duì)建筑物內(nèi)的無(wú)線信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，確定工程選點(diǎn)。準(zhǔn)備工作是整個(gè)工程的發(fā)起階段，下述選點(diǎn)原則可供參考： 第一，盡量尋找室內(nèi)信號(hào)不好、又有人流量的建筑物作為室內(nèi)覆蓋選點(diǎn)的對(duì)象。第二，選擇城區(qū)內(nèi)知名的高層建筑進(jìn)行覆蓋， 如熱賣(mài)出租的寫(xiě)字樓。就目前的網(wǎng) 絡(luò)優(yōu)化手段而言，對(duì)于高層空間的無(wú)線干擾及乒乓切換效應(yīng)， 沒(méi)有其它更為有效 的解決方案。第三，分析宏蜂窩話務(wù)情況、劃定高話務(wù)區(qū)域，然后在高話務(wù)區(qū)域?qū)ふ以拕?wù)熱點(diǎn) 建筑，利用室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)吸收建筑物內(nèi)的話

12、務(wù)，從而緩解宏蜂窩容量方面的壓力。一般可選擇城區(qū)中心人流量大的商場(chǎng)、酒肆等，不論信號(hào)覆蓋情況如何，均考慮進(jìn)行覆蓋。市場(chǎng)工作指說(shuō)服業(yè)主，達(dá)成合作意向。在當(dāng)前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和商業(yè)化日益發(fā)展的時(shí)代， 市場(chǎng)工作在整個(gè)工程建設(shè)中舉足輕重，業(yè)主對(duì)工程的接納和配合直接關(guān)系到系統(tǒng) 的最終建設(shè)。因此對(duì)市場(chǎng)工作應(yīng)該給予充分重視，其中談判技巧是考慮的要素之協(xié)商工作指與業(yè)主就相關(guān)事項(xiàng)進(jìn)行協(xié)商，達(dá)成有關(guān)協(xié)議，并簽署協(xié)議書(shū)，內(nèi)容包括物業(yè)管理、出入、雙方責(zé)權(quán)利等。設(shè)計(jì)工作指進(jìn)行室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)，包括微蜂窩系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、 室內(nèi)分 布系統(tǒng)、電源系統(tǒng)共四部分內(nèi)容。安裝工作指根據(jù)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行工程施工和安裝，在所有準(zhǔn)備工作就緒后，

13、一般在3周之內(nèi)可開(kāi)通系統(tǒng)。1.設(shè)計(jì)考慮因素信號(hào)源、場(chǎng)強(qiáng)分布、上行信噪比、互調(diào)干擾、上下行平衡、傳輸和分配損耗、 施工難度、造價(jià)。場(chǎng)強(qiáng)分布的一般設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：掉話率： < 1、 阻塞率：> 99%、 接通率： > 95%(95%以上的地方可接通) 、 邊緣場(chǎng)強(qiáng)：> -85dBm、 C/I> 12dB 、上行噪聲電平：<-120dBm«天線口功率：5 - 15dBm 室外溢出信號(hào)：< -85dBm«切換成功率：> 95/。場(chǎng)強(qiáng)分布( 室內(nèi)空間傳輸損耗模型)L = PL + 10*N*Lgd( 米 ) + FAF其中：PL為距天線1米處

14、的路徑衰減：典型值為30dB, N為同層衰減指數(shù)，辦 公樓N = 3.25, 一般建筑N= 2.76,商場(chǎng)N= 2.18,FAF路徑損耗附加值：玻璃8dB, 隔墻 10 - 15dB, 預(yù)制板 20 - 30dB上行信噪比基站的白噪聲為-120dBm為了保證接收機(jī)的靈敏度，需要設(shè)置上行增益，使上行鏈路的總輸入噪聲小于-120dBm。如：基站輸出P= 43dBm輸入到直放站為-40dBm,即有效路徑損耗為83dB,那 么直放站的上行增益設(shè)置一定要小于：83 后極總的噪聲系數(shù)如只有直放站是有源器件，噪聲系數(shù)為5dB,增益應(yīng)設(shè)為小于78db;如增益設(shè)為80,直放站總的噪聲-115dBm(白噪聲+ 口

15、聲系數(shù))，在輸出口變?yōu)?-35dBm,經(jīng)過(guò)83dB的有效路徑損耗輸入到基站為-118dBm,大于源噪聲-120dBm,使基站接收機(jī)靈敏度降低2dB。室內(nèi)覆蓋所需設(shè)備與器件1 微蜂窩，基站2直放站(寬帶、信道選擇)：增益70-90db,20-33dBm輸出3 干 線 放 大 器 ： 增 益 30 50db,20-30dBm 輸 出 4 藕 合 器 ：40dB(-0.3),30dB(-0.3),20dB(-0.5),10dB(-0.8),7dB(-1.1),5dB(-1.3)5 功分器： 4功分器 (-6.4) ； 3功分器 (-5) ，二功分器(-3.3)6 室內(nèi)天線：定向(60-120 度，

16、5-10dBi), 全向吸頂(2-5dBi)7 饋線接頭：波紋管電纜：7/8(-4dB/100m);1/2 (-7dB/100m);1/4 (-11dB/100m); 屏蔽網(wǎng)電纜：7D-FB(-15dB/100m);9D-FB(-12dB/100m);12D-FB(-9dB/100m)8 泄漏電纜：7/8 (-6dB/100m);1-1/8(-4dB/100m)9 施主基站：水平波束角<35度；增益：15-18dBi10 光端機(jī)：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)11 光纖：雙纖、單纖工程勘測(cè)設(shè)計(jì)1室內(nèi)覆蓋的目的是在建筑物內(nèi)部需要場(chǎng)強(qiáng)覆蓋，而基站信號(hào)又無(wú)法輻射的區(qū)域提供理想的信號(hào)覆蓋。因此， 工程設(shè)計(jì)的首

17、要工作是勘測(cè)確定哪些區(qū)域已被基站所覆蓋，哪些區(qū)域還需室內(nèi)分布系統(tǒng)增強(qiáng)信號(hào)。在勘測(cè)時(shí)，應(yīng)特別注意話務(wù)繁忙地帶，即用戶最經(jīng)常使用移動(dòng)電話的地方，往往這一區(qū)域要設(shè)計(jì)一個(gè)分布天線。2、預(yù)測(cè)覆蓋效果并確定工程方案經(jīng)過(guò)實(shí)地勘測(cè)，可基本確定各分布天線的位置，并根據(jù)各分布天線管轄范圍來(lái)確定其每個(gè)信道的輸出功率 Ptd。為了使方案規(guī)劃更加準(zhǔn)確，往往可對(duì)這些區(qū) 域進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)覆蓋預(yù)測(cè)。具體地可以采取以下方法：用信號(hào)發(fā)生器和室內(nèi)天線組成發(fā)射單元，在分布天線位置發(fā)出所設(shè)計(jì)的相應(yīng)輸出功率Ptd,而將測(cè)試手機(jī)作為接收單元，在相應(yīng)覆蓋區(qū)域各點(diǎn)測(cè)試場(chǎng)強(qiáng)的大小，觀察是否能良好地接收到信號(hào)。為使工程具有良好的性能價(jià)格比，工程設(shè)計(jì)還需

18、選取放大量合適的勻點(diǎn)分布系統(tǒng)。其中所需參數(shù)：Lf 可從工程擬采用的饋線長(zhǎng)度、型號(hào)算出；Lc 、GA1 GA2可從工程采用的合/分路器和天線的規(guī)格型號(hào)中獲得；Prd 可用測(cè)試手機(jī)在安裝室外天線位置上測(cè)得；用一部手機(jī)在覆蓋區(qū)各處發(fā)出上行信號(hào)，而用一部測(cè)試手機(jī)在安裝相應(yīng)室內(nèi)分布天線位置接收信號(hào)，所測(cè)得的最小信號(hào)即可視為此分布天線上行路線的最低輸入電平Pru;而系統(tǒng)對(duì)基站的最低輸出電平PruPru=Sr+Ls 確定。式中 Sr 為基站接收靈敏度，一般取-104dBm,Ls 為系統(tǒng)室外天線至基站的自由空間損耗，可由Ls=32.5+20logF+20logd 計(jì)算獲得。式中：d 為系統(tǒng)至基站間的距離(km)，F(xiàn) 為信號(hào)頻率(MHz)。至此，確定系統(tǒng)放大量Ad、 Au 的所有參數(shù)均已獲得，這樣就可選取合