移動通信室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案(論文)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)移動通信室內(nèi)分布系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)學(xué) 院： 電子與信息工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 陳 專業(yè)班級：2011級移動通信技術(shù)（1） 學(xué) 號： 指導(dǎo)老師： 2014年6月2014摘 要隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高移動通信用戶不斷的增加，加上對建筑物的建設(shè)要求越來越高。這些建筑物規(guī)模大、質(zhì)量好，對移動電話信號有很強(qiáng)的屏蔽作用。在大型建筑物的低層、地下商場、地下停車場等環(huán)境下，移動通信信號弱，手機(jī)無法正常使用，形成了移動通信的盲區(qū)和陰影區(qū)；在中間樓層，由于來自周圍不同基站信號的重疊，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，無法正常覆蓋，

2、也是移動通信的盲區(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。特別是移動通信的網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量、質(zhì)量是運(yùn)營商獲取競爭優(yōu)勢的關(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)了移動網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)水平，是所有移動網(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。根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)部分地區(qū)的室內(nèi)話務(wù)量在總話務(wù)量中占有較高的比例。因此加強(qiáng)室內(nèi)覆蓋對于提高移動通信質(zhì)量具有重要意義。 關(guān)鍵詞：移動通信；室內(nèi)分布覆蓋；系統(tǒng)容量AbstractWith economic development, people's living standards impr

3、ove mobile users continue to increase, coupled with the construction of the buildings have become increasingly demanding. These buildings are in large scale, good quality, to the mobile phone signal has the very strong shielding effect. In large buildings in the lower layer, such as underground park

4、ing environment of mobile communication, mobile phone signal is weak, cannot use normally, formation of mobile communication blind area and in the shadows, in intermediate floor, because around the different base station signal overlap, from the formation of the ping-pong effect, frequent switching

5、of mobile phone, and even drop, seriously affecting the mobile phone shop the normal use; at the top, due to base station antenna height restriction, can not cover, but also the blind area of mobile communication. In addition, in some buildings, while the mobile phone to the normal call, but the use

6、r density, base station channels congestion, difficulty of mobile phone line, network coverage system is under this kind of background generation. A high proportion of the total traffic in accordance with the relevant statistics indoor traffic in some areas. Therefore, strengthening indoor coverage

7、of mobile communication for improving the quality of great significance.Keywords: mobile communications; indoor distribution coverage; system capacity目 錄摘 要IAbstractII引 言1第1章 室內(nèi)分布系統(tǒng)的概述及發(fā)展21.1室內(nèi)分布系統(tǒng)的組成21.2 室內(nèi)分布系統(tǒng)的類型及特點(diǎn)21.3室內(nèi)分布系統(tǒng)的發(fā)展趨勢4第2章 室內(nèi)分布系統(tǒng)信源的接入方式52.1 直放站作信源接入52.2 微蜂窩作信源接入52.3宏蜂窩作信源接入5第3章 移動通信室內(nèi)分

8、布系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)63.1 工程概況63.2 覆蓋要求63.3 器件選用73.4 室內(nèi)覆蓋場強(qiáng)驗(yàn)證8第4章 施工規(guī)范及要求104.1 天線的安裝104.2 饋線的布放104.3 饋線與器件的安裝10總 結(jié)12參考文獻(xiàn)13致 謝14引 言室內(nèi)覆蓋是針對室內(nèi)用戶群、用于改善建筑物內(nèi)移動通信環(huán)境的一種成功的方案。近幾年在全國各地的移動通信運(yùn)營商中得到了廣泛應(yīng)用。其原理是利用室內(nèi)天線分布系統(tǒng)將移動基站的信號均勻分布在室內(nèi)每個角落，從而保證室內(nèi)區(qū)域擁有理想的信號覆蓋。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，提高移動電話接通率，開辟出高質(zhì)量的室內(nèi)移動通信區(qū)域；同時，使用微蜂窩系統(tǒng)可以分擔(dān)室外

9、宏蜂窩話務(wù)，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)容量，從整體上提高移動網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)水平。隨著移動通信建設(shè)步伐的不斷加快，移動用戶的飛速增加，在大中城市的室外地區(qū)已經(jīng)基本可以做到無縫覆蓋。為了提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、提高用戶滿意度、增加話務(wù)量，室內(nèi)覆蓋越來越成為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重點(diǎn)。特別是隨著移動通信的普及，移動用戶在室內(nèi)使用手機(jī)的機(jī)會日益增加，迫切要求提供更好的室內(nèi)移動通信環(huán)境。室內(nèi)覆蓋，尤其是無線信號的室內(nèi)覆蓋，是移動通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)對于提高移動通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量具有重要意義。由于室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)環(huán)境的多樣化和復(fù)雜性，尋求性能更優(yōu)、效果更佳的無線通信網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)分布系統(tǒng)，還需要再實(shí)踐中不斷探索和總結(jié)。第1章 室內(nèi)分布系

10、統(tǒng)的概述及發(fā)展室內(nèi)分布系統(tǒng)就是將宏蜂窩站、微蜂窩站或直放站作為信號源，通過耦合器、功分器等器件進(jìn)行分路，經(jīng)由饋線將信號盡可能地分配到每一副分散安裝在建筑物各個區(qū)域的低功率天線上，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)信號的均勻分布，保證室內(nèi)區(qū)域擁有理想的信號覆蓋，可以較全面地解決室內(nèi)覆蓋中存在的各種問題。1.1室內(nèi)分布系統(tǒng)的組成室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)主要由信號源和分布系統(tǒng)以及覆蓋區(qū)域三部分組成如圖1-1；圖1-1 室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)框圖信號源：宏蜂窩、微蜂窩、直放站。分布系統(tǒng)：主要有射頻電纜、無源器件、天線以及接頭組成。覆蓋區(qū)域：設(shè)計(jì)要求所要達(dá)到的區(qū)域。1.2 室內(nèi)分布系統(tǒng)的類型及特點(diǎn)室內(nèi)分布系統(tǒng)可分為微蜂窩室內(nèi)分布系統(tǒng)和直放站室內(nèi)分

11、布系統(tǒng)。微蜂窩系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是信號穩(wěn)定、可靠，通信質(zhì)量好；缺點(diǎn)是建設(shè)周期較長，一次性投資大，還需支付傳輸線路的租賃費(fèi)用。直放站系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是投資省、安裝方便快捷，可以很快解決信號弱和盲區(qū)問題；缺點(diǎn)是通過定向天線難以獲得單一純凈的信號，系統(tǒng)的話音質(zhì)量相對蜂窩系統(tǒng)較差，且易造成對其他基站的干擾。室內(nèi)分布系統(tǒng)也可以分為無源系統(tǒng)和有源系統(tǒng)。無源系統(tǒng)即基站或微蜂窩信號源通過耦合器、功分器、接頭等無源器件進(jìn)行分路，經(jīng)由饋線將信號盡可能平均地分配到每一副分散安裝在建筑物各個覆蓋區(qū)域的底功率天線上，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)信號的均勻分布，解決室內(nèi)信號覆蓋的問題。無源天線系統(tǒng)主要由藕合器、合路器、功分器、饋線及天線組成，對基站或

12、微蜂窩提供的RF信號直接由饋線傳送到天線發(fā)射出去，是一種簡單的室內(nèi)覆蓋方式，無源天線系統(tǒng)是室內(nèi)分布系統(tǒng)的基礎(chǔ)。設(shè)備性能穩(wěn)定、安全性高、維護(hù)簡單，信號經(jīng)過功分器、耦合器和線路衰耗后，到達(dá)各個天線處的強(qiáng)度不同，覆蓋效果也不盡相同，其原理如下圖1-2所示。信源GSM微蜂窩功分器耦合器 接分布系統(tǒng) 接分布系統(tǒng) 接分布系統(tǒng)圖1-2 無源天線系統(tǒng)無源天線系統(tǒng)主要部件及功能如下：（1）藕合器（Coupler），主要用于主干與支路之間功率不平衡分配。（2）合路器（Combiner），主要對多個載頻或信號源進(jìn)行合路并輸出。（3）功分器（Splitter），主要用于支路連接天線時進(jìn)行功率分配，通常將一路信號能量分

13、成兩路或者多路輸出，一般為能量的等值分配。（4）饋線（Coaxial），主干一般用7/8"（比1/2"損耗?。╇娎|，支路一般采用1/2"（損耗比較大）電纜。（5）天線（Antenna），用來輻射和接收無線電波的裝置。而有源系統(tǒng)的信號經(jīng)過各級衰耗后，到達(dá)末端時可以被放大器放大，達(dá)到理想的強(qiáng)度，保證覆蓋效果。但是它建設(shè)、維護(hù)復(fù)雜，近端和所有遠(yuǎn)端設(shè)備都需要電源，有源設(shè)備易損壞，系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性不如無源系統(tǒng)。室內(nèi)分布系統(tǒng)也可分為同軸電纜系統(tǒng)、光纖系統(tǒng)和泄漏電纜系統(tǒng)。同軸電纜是最常用的材料，性能穩(wěn)定、造價便宜但線路損耗大。大型同軸電纜室內(nèi)分布系統(tǒng)通常需要多個干線放大器作

14、信號放大接力。光纖線路損耗小，不加干線放大器也可將信號送到多個區(qū)域，保證足夠的信號強(qiáng)度，性能穩(wěn)定可靠，但在近端和遠(yuǎn)端都要增加光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，系統(tǒng)造價高，適合質(zhì)量要求高的大型場所。泄漏電纜系統(tǒng)不需要室內(nèi)天線，在電纜通過的地方，信號即可泄漏出來，完成覆蓋。泄漏電纜室內(nèi)分布系統(tǒng)安裝方便，但造價高，對電纜的性能要求高，使用較少。1.3室內(nèi)分布系統(tǒng)的發(fā)展趨勢經(jīng)過十多年的發(fā)展，室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)在技術(shù)上已經(jīng)十分成熟。室分系統(tǒng)在未來幾年會有如下的發(fā)展趨勢。（1）有源設(shè)備數(shù)字化趨勢為減少干放、光端機(jī)等有源設(shè)備對2G、3G系統(tǒng)的干擾，各室分廠家紛紛推出數(shù)字化有源產(chǎn)品，通過對射頻信號進(jìn)行數(shù)字化取樣來減少額外系統(tǒng)噪聲的引入

15、，提高設(shè)備性能。另外，有源設(shè)備數(shù)字化，也為有源設(shè)備網(wǎng)管系統(tǒng)的建設(shè)提供了條件，解決了一直困擾各運(yùn)營商的室分有源設(shè)備網(wǎng)管監(jiān)控的難題。（2）分布系統(tǒng)光纖化趨勢為解決射頻饋線帶來的較高的能量損耗問題，響應(yīng)國家關(guān)于“節(jié)能減排”的建設(shè)理念，室分系統(tǒng)已經(jīng)逐漸開始向光纖化演進(jìn)，通過更低損耗的光纖資源作為系統(tǒng)主干，將以往“大功率集中輸出”的設(shè)計(jì)思路轉(zhuǎn)變?yōu)椤靶」β识帱c(diǎn)輸出”的思路，從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)約能源、節(jié)約材料、節(jié)約空間、節(jié)約費(fèi)用的目的。（3）有源設(shè)備多?；厔萦性丛O(shè)備的數(shù)字化還為多套通信系統(tǒng)共用一套有源設(shè)備創(chuàng)造了條件。利用數(shù)字化的信號取樣、集成工藝的逐步提高，以及光纖鏈路的寬帶資源，已有多家室分廠家生產(chǎn)出了能夠同

16、時放大多套系統(tǒng)信號的多模遠(yuǎn)端設(shè)備，在簡化室分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的同時，也為多家運(yùn)營商的共建共享提供了可能。第2章 室內(nèi)分布系統(tǒng)信源的接入方式2.1 直放站作信源接入通過直放站的施主天線直接從附近基站提取信號；用耦合器從附近基站耦合部分信號通過光纖傳送到盲區(qū)內(nèi)的直放站;直放站不需要基站設(shè)備和傳輸設(shè)備，安裝簡單靈活，設(shè)備型號也豐富多樣，在移動通信中正扮演越來越重要的角色。（1）通過直放站的施主天線直接從附近基站提取信號如圖2-1；圖2-1 通過直放站的施主天線直接從附近基站提取信號2.2 微蜂窩作信源接入是以微蜂窩基站作為信號分布系統(tǒng)的信號源，適用于覆蓋范圍較大話務(wù)量相對較高的建筑物內(nèi)，在城市使用較多，解決

17、覆蓋和容量問題。微蜂窩方式的通話質(zhì)量比宏蜂窩方式要好，對宏蜂窩無線指標(biāo)的影響較小，并且有增加容量的作用。2.3宏蜂窩作信源接入是以宏蜂窩基站作為信號分布系的信號源。宏蜂窩作信源容量大、覆蓋范圍廣、質(zhì)量好，是室內(nèi)分布系統(tǒng)最好的接入方式。但是宏蜂窩成本高，建設(shè)周期長。第3章 移動通信室內(nèi)分布系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)3.1 工程概況車田中學(xué)坐落于龍川縣車田鎮(zhèn)南山山腳下，是一個風(fēng)景優(yōu)美的校園。里面有個教師辦公區(qū)由于建筑建的比較封閉加上又是在低層導(dǎo)致辦公區(qū)里面移動信號弱?，F(xiàn)在要以隔離實(shí)訓(xùn)樓內(nèi)的移動微蜂窩基站作信源建一套室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋一樓的辦公區(qū)。微蜂窩基站能提供30dB的信源。由于此次覆蓋范圍較小，所以引入信源就

18、直接通過耦合器接天線進(jìn)行覆蓋。從基站機(jī)房到覆蓋區(qū)約六米的距離。3.2 覆蓋要求（1）本次設(shè)計(jì)要求覆蓋大樓一樓所有室內(nèi)及通道；考慮到室內(nèi)環(huán)境安全，室內(nèi)天線EIRP盡量控制在15dBm以內(nèi)；要求所有覆蓋區(qū)域手機(jī)接收電平不低于-65dBm；（2）室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)平面圖如下圖 3-1；圖 3-1 分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)平面圖（3）功率設(shè)計(jì)與傳播模型圖如下圖 3-2；圖3-2 傳播模型圖3.3 器件選用本次工程中共需天線七副、20dB耦合器3個、15dB耦合器4個，1/2饋線42米。（1）耦合器表3-1耦合器的參數(shù)產(chǎn)品型號RC-5NK/NK/NK-06F1RC-5NK/NK/NK-10F1RC-5NK/NK/NK

19、-15F1RC-5NK/NK/NK-20F1工作頻率 (MHz)8002500輸入阻抗 ()50輸入駐波比1.3定向度 (dB)15dB15dB15dB15dB耦合度6dB10dB15dB20dB通過損耗 (dB)1.50.710.490.3通過功率(W)100接頭N-K重量 (kg)0.48體積（mm）141×58×24環(huán)境溫度3575相對濕度95(2) 天線表3-2 全鄉(xiāng)吸頂天線的參數(shù)頻率范圍824960MHz，17102500MHz功率容量50W增益2.1dBi水平面半功率波瓣寬度360°垂直面半功率波瓣寬度180°駐波比 1.5極化方式垂直極化阻

20、抗50饋電類型N-K體積重量200；高78mm；重量0.5Kg輻射單元材料電路板天線罩材料尼龍（3）饋線為了減少信號在饋線上的損耗本系統(tǒng)采用1/2硬饋線損耗為1dB/10米。3.4 室內(nèi)覆蓋場強(qiáng)驗(yàn)證對室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，采用電波自由空間傳播損耗進(jìn)行，其自由空間傳播損耗計(jì)算公式為式4-1所示；Ls（dB）=20lg（4dfC）20lg（4C）20lg（f）20lg（d） （4-1）其中：d為傳輸距離，單位為m；f為電波頻率，單位為Hz（GSM取900MHz）；C為光速，取300000000ms。表3-3 普通大樓建材和結(jié)構(gòu)的平均阻擋損耗參考材料類型混凝土墻混凝土樓板天花板金屬隔斷損耗1015dB152

21、0dB18dB5dB材料類型鋼筋混凝土墻普通木門電梯拐角損耗20dB4dB25dB3dB在T3到其覆蓋區(qū)域的最遠(yuǎn)距離不超過十米，按十米算其自由空間傳播損耗為：Ls（dB）=20lg（4dfC）20lg（4××10×3）=51.5dB加上一堵墻的總損耗為；51.5dB15dB=66.5dB天線的的發(fā)射功率為9.7dBm;室內(nèi)手機(jī)接收場強(qiáng)為 ：9.7dBm66.5dB=56.8dBm56.8dBm>=65dBm 故符合要求。第4章 施工規(guī)范及要求4.1 天線的安裝（1）天線的安裝參照天線點(diǎn)位及電纜路由圖，安裝固定在裝修吊頂或天花板上，保證天線水平美觀，平且不破壞

22、室內(nèi)整體環(huán)境。（2）天線要根據(jù)設(shè)計(jì)方案中的標(biāo)識貼上標(biāo)簽，便于日后維護(hù)。（3）注意所有天饋線的高度不低于所在位置的現(xiàn)有最低物體如消防探頭等。4.2 饋線的布放（1）布放饋纜和饋線時不得損傷絕緣層；線纜的布放必須便于維護(hù)，并考慮將來擴(kuò)容的需要。放線過程中應(yīng)注意不要將線纜拉得過緊，不得交叉、扭曲、裂損情況出現(xiàn)。彎曲半徑應(yīng)符合饋線的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時還應(yīng)考慮到相關(guān)器件的安裝位置。（2）在鋪設(shè)線纜時，每條線纜應(yīng)有明確編號，以便于檢查和連接，線纜標(biāo)簽應(yīng)貼于線纜兩端的明顯處且不易脫落。（3） 所有饋線均用PVC管保護(hù)，主饋線必須良好固定線井中，布放在天花板吊頂內(nèi)的饋線固定于吊頂內(nèi)的龍骨架上。線纜布放過程中應(yīng)就近

23、用扎帶、饋線座或饋線夾固定，天花吊頂內(nèi)部布放的線纜對龍骨鐵架固定，沒有吊頂處應(yīng)對墻固定。（4）饋線從饋線口進(jìn)入室內(nèi)之前，要求有一個“滴水彎”，或斜向上走線，以防止雨水沿著饋線滲入室內(nèi)，“滴水彎”處套管在最低處需開出水孔（防止套管內(nèi)積水）。饋線進(jìn)出口的墻孔應(yīng)用防水、阻燃的材料進(jìn)行密封。外饋線接頭、饋線接地點(diǎn)都必須進(jìn)行防水密封。（5）線管要求所有走線管布放整齊、美觀，盡量靠墻布放，并用線碼或饋線夾按要求進(jìn)行牢固固定，轉(zhuǎn)彎處要使用轉(zhuǎn)彎接頭或波紋管等軟管連接。4.3 饋線與器件的安裝（1）饋線的連接頭都必須牢固安裝，正確使用專用的做頭工具，嚴(yán)格按照說明書上的步驟進(jìn)行，接頭不可有松動，饋線芯及外皮不可有毛刺，擰緊時要固定住下部擰上部，確保接觸良好，保持駐波比<1.5以下，并對室外或潮濕區(qū)域的接頭做防水密封處理。 饋線接頭與主機(jī)/分機(jī)、天線、耦合器、功分器連接時，必須連接可靠，接頭進(jìn)絲順暢，距離饋線接頭必須保持50mm長的饋線為直出，方可轉(zhuǎn)彎。（2）饋線太長要鋸掉不能盤在器件周圍，盡量縮短饋線長