WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計要點

1、通江蘇信技術(shù)2007年1WCDMA 室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計1.1室內(nèi)分布系統(tǒng)的信號源的選取室內(nèi)分布系統(tǒng)由信號源部分和信號分布系統(tǒng)兩部分組成1。WCDMA 系統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)的信號源主要有宏蜂窩、微蜂窩和直放站。室內(nèi)分布系統(tǒng)的信源的選取應(yīng)綜合權(quán)衡系統(tǒng)容量、頻率資源、預(yù)期收益、投入成本、預(yù)期效果等多方面因素才能定奪。室內(nèi)分布系統(tǒng)的容量直接決定網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。容量太小,將直接導(dǎo)致覆蓋區(qū)內(nèi)的信道堵塞、呼損率大幅增加、接通困難、掉話等一系列的嚴(yán)重問題;容量太大又會造成投資成本過高和頻率資源的巨大浪費(fèi)。配置合理的室內(nèi)分布系統(tǒng)的容量非常重要。從容量角度考慮信號源的選取,主要是根據(jù)信號源可以支持的話務(wù)量和總的等效語音話務(wù)量

2、需求來決定。1微蜂窩最大支持64等效語音用戶/小區(qū),假設(shè)微蜂窩的系統(tǒng)負(fù)載為50%,30%的容量用于直放站,則當(dāng)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的總話務(wù)量低于8Erl 時,可以選用直放站接收室外微蜂窩基站信號作為信號源。2宏蜂窩系統(tǒng)最大支持128等效語音用戶/小區(qū),假設(shè)負(fù)載為50%,30%的容量用于直放站,則當(dāng)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的總話務(wù)量低于17.4Erl 時,可以選用直放站接收室外宏蜂窩基站信號作為信號源。3微蜂窩支持64等效語音用戶/小區(qū),假設(shè)微蜂窩的系統(tǒng)負(fù)載為50%,則當(dāng)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的總話務(wù)量低于27Erl 時,可以選用微蜂窩作為信號源。4宏蜂窩系統(tǒng)支持128等效語音用戶/小區(qū),假設(shè)負(fù)載為50%,則當(dāng)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的

3、總話務(wù)量低于58Erl 時,可以選用單個宏蜂窩作為信號源。WCDMA 網(wǎng)絡(luò)中可能同時存在CS 12.2kbit/s ,CS 64kbit/s,PS 64kbit/s,PS 128kbit/s ,PS 144kbit/s ,PS 384kbit/s 等多種業(yè)務(wù),每種業(yè)務(wù)占用的網(wǎng)絡(luò)資源不同,對信號的質(zhì)量要求也不一樣,要構(gòu)建一個合理的,滿足實際需求的WCDMA 網(wǎng)絡(luò),需要對各種業(yè)務(wù)需求做認(rèn)真細(xì)致的考察。從信息產(chǎn)業(yè)部的外場測試來看,WCDMA 系統(tǒng)的容量較大,建網(wǎng)初期網(wǎng)絡(luò)用戶較少,網(wǎng)絡(luò)的廣泛覆蓋是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的關(guān)鍵,因此在這種條件下一般多使用直放站代替基站作為信源,在日后話務(wù)量逐漸增加的情況下將其更換為基

4、站。WCDMA 室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計要點孔繁俊,李榮(江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司通信院,南京210006摘要:室內(nèi)分布系統(tǒng)是提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋的廣度和深度、吸收室內(nèi)話務(wù)和提高通信質(zhì)量的有效手段。由于3G 側(cè)重于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)更多發(fā)生在室內(nèi)。因此,3G 室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計顯得尤為重要。深入分析了WCDMA 室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計要點,結(jié)合中國目前的GSM 系統(tǒng)平滑演進(jìn)到WCDMA 系統(tǒng)的室內(nèi)覆蓋方案升級改造策略,在WCDMA 的商用前夜為下一階段的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供參考。關(guān)鍵詞:寬帶碼分多址;室內(nèi)分布系統(tǒng);設(shè)計中圖分類號:TN929.5文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:1007-9513(200703-0038-0

5、4收稿日期:2006-09-29作者簡介:孔繁俊(1978,男,江蘇南京人,數(shù)字信號與信息處理碩士,項目設(shè)計師,研究方向為無線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化;李榮(1977,男,江蘇泰興人,電磁場與微波技術(shù)碩士,無線網(wǎng)絡(luò)工程師,研究方向為無線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化。Jun.2007第23卷第3期2007年6月第3期1.2信號分布方式射頻無源系統(tǒng)由于沒有有源設(shè)備的故障點,所以故障率低,可靠性高,幾乎不需要維護(hù),且容易擴(kuò)展。但信號在饋線及各器件中傳遞時的損耗無法得到補(bǔ)償,因此覆蓋范圍受信源輸出功率影響較大。有源系統(tǒng)主要由干線放大器、功分器、耦合器、饋線、天線組成。有源系統(tǒng)中的有源設(shè)備可以有效補(bǔ)償信號在傳輸中的損耗

6、,從而延伸覆蓋范圍,受信號源輸出功率影響較小。有源系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種大中型室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)工程。光纖分布系統(tǒng)是采用光纖作為傳輸介質(zhì),由覆蓋端機(jī)(主單元、接口單元、遠(yuǎn)端覆蓋單元、天線、光分/合路器件組成。由于光纖損耗小,適合于長距離傳輸,該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于大型寫字樓、酒店、地下隧道、居民樓等室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的建設(shè)。泄露電纜分布方式是將信號通過泄漏電纜傳輸,并將信號泄漏到所需覆蓋區(qū)域。泄漏電纜其外導(dǎo)體的一系列開口就是一系列的縫隙天線,起到輻射和接收信號作用。它適用于公路隧道、鐵路隧道、過江隧道、地下長廊等。在2G時代,GSM信號分布系統(tǒng)中得到了廣泛運(yùn)用,如果單獨組建WCDMA信號分布系統(tǒng),代價必然比較昂貴。

7、因此,WCDMA信號分布系統(tǒng)的建設(shè)主要以兩系統(tǒng)的合路改造為主。對的確不能滿足系統(tǒng)合路條件的站點,建議由室外站點的覆蓋兼職室內(nèi),這也是由香港WCDMA運(yùn)營商Sunday證實是正確的思路。無論如何,每個站點分布式天線系統(tǒng)的選擇都經(jīng)過綜合考慮,包括覆蓋區(qū)域面積、理論覆蓋效果、設(shè)備成本、施工難易等。遵循:效果成本施工維護(hù)的思路,力求在最優(yōu)的方案下,系統(tǒng)性價比最高。1.3信源與分布系統(tǒng)的綜合選取對于信源與分布系統(tǒng)的選取,我們需綜合考慮話務(wù)量、覆蓋面積、建筑結(jié)構(gòu)、信源方式等其他因素的影響,最終采用既可達(dá)到所需的覆蓋要求又可合理控制成本的分布系統(tǒng)?，F(xiàn)就一般情況總結(jié)如下:對于微型建筑物,如餐飲娛樂、地下停車場

8、等,一般采用小功率直放站+無源分布系統(tǒng)。對于小型建筑物,如大型超市、小型辦公樓、小型醫(yī)院等,可分為兩種情況:如建筑物內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)單一,對射頻信號的傳輸衰減較小,則宜采用中功率直放站或微蜂窩+無源分布系統(tǒng);如建筑物內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對射頻信號的傳輸衰減較大,則根據(jù)實際需要可采用小功率直放站+有源分布系統(tǒng)。對于中型建筑物,如大型寫字樓、中型酒店、大型醫(yī)院、機(jī)場等,一般采用有源分布系統(tǒng),需根據(jù)實際的話務(wù)量選取合適的信源。對于大型建筑物,需根據(jù)實際情況采用不同的分布系統(tǒng),包括有源分布系統(tǒng)和光纖分布系統(tǒng)。如大型酒店和綜合性樓宇,由于樓層較高宜采用微蜂窩或宏蜂窩+有源分布系統(tǒng);大型會展中心由于樓層面積較大

9、,宜采用微蜂窩或宏蜂窩+光纖分布系統(tǒng)。1.4信源及有源設(shè)備輸出功率的規(guī)劃WCDMA的信號是寬帶信號,它的衰落與GSM 系統(tǒng)的窄帶信號不同,因此WCDMA室內(nèi)覆蓋的信源及有源設(shè)備輸出功率規(guī)劃均按導(dǎo)頻功率E c。宏蜂窩基站(node B輸出最大功率為43dBm,則按輸出導(dǎo)頻功率33dBm規(guī)劃室內(nèi)分布系統(tǒng)內(nèi)的端口功率;直放站或干線放大器(33dBm輸出最大總功率為43dBm,則按輸出導(dǎo)頻功率33dBm規(guī)劃室內(nèi)分布系統(tǒng)內(nèi)的端口功率。1.5上行噪聲干擾的控制對施主基站(node的導(dǎo)頻功率為33dBm,最大總功率為43dBm,直放站和干線放大器給基站造成的噪聲增量需滿足表1,必須保證直放站和干線放大器在工

10、作狀態(tài)下的噪聲系數(shù)不惡化,即ATT衰減值不能過高。假設(shè)基站的噪聲系數(shù)與直放站或干孔繁俊,李榮:WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計要點39江蘇通信技術(shù)2007年線放大器一致。表1引入直放站和干線放大器對噪聲增量的影響1.6無線覆蓋邊緣場強(qiáng)不同區(qū)域?qū)I(yè)務(wù)需求不同,對高速業(yè)務(wù)敏感的高端用戶主要集中在密集城區(qū)的高檔寫字樓、酒店、公寓,這些也是WCDMA在規(guī)劃中重點規(guī)劃的區(qū)域。雖然都存在對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求,但申請的服務(wù)等級不盡相同。根據(jù)需要提供的服務(wù)等級和規(guī)劃目標(biāo)可以將目標(biāo)覆蓋區(qū)分為以下幾類:重要區(qū)域(PS384kbit/s高速數(shù)據(jù)密集區(qū)域: CS12.2kbit/s,CS64kbit/s,PS64kbit/s,

11、PS128kbit/s, PS144kbit/s等業(yè)務(wù)的連續(xù)覆蓋;一般區(qū)域(PS144kbit/s低速數(shù)據(jù)密集區(qū)域: CS12.2kbit/s,CS64kbit/s,PS64kbit/s,PS128k bit/s 等業(yè)務(wù)的連續(xù)覆蓋;非重點區(qū)域(CS64kbit/s語音業(yè)務(wù)區(qū)域:CS 業(yè)務(wù)的連續(xù)覆蓋,可適當(dāng)考慮補(bǔ)充PS業(yè)務(wù)。用信號等級和信號質(zhì)量劃分不同目標(biāo)覆蓋區(qū),是目前比較普遍的一種做法。根據(jù)理論分析及實際測試的結(jié)果,對于WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo),可按以下標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計:1重點區(qū)域:導(dǎo)頻功率-85dBm,導(dǎo)頻E c/I o-8dB;2一般區(qū)域:導(dǎo)頻功率-90dBm,導(dǎo)頻E c/I o-12dB

12、(50%負(fù)載;3電梯、地下室區(qū)域:導(dǎo)頻功率-95dBm,導(dǎo)頻E c/I o-15dB;4外泄電平:室外10m處,導(dǎo)頻功率-95dBm;5高層若采用同頻,則必須保證室內(nèi)信號強(qiáng)于室外信號5dB以上,保證終端不占用室外信號,防止不必要的室內(nèi)干擾增加;6異頻覆蓋強(qiáng)度須根據(jù)室外信號的強(qiáng)度,結(jié)合大樓內(nèi)的切換參數(shù)來確定。2原GSM兼容WCDMA系統(tǒng)的改造GSM和WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)的融合是運(yùn)營商非常關(guān)注的一個問題,通過合理有效的站址資源共享和互操作策略,既可以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)投資,又可以帶給用戶無縫的3G業(yè)務(wù)體驗。我們參考日本和韓國等國家的經(jīng)驗,改造基本原則是:確保原有網(wǎng)絡(luò)(主要是GSM網(wǎng)絡(luò)在改造后仍能達(dá)到覆蓋要

13、求;盡量利用原分布系統(tǒng)的設(shè)備和器件,控制改造成本。2.1WCDMA與GSM信源的合路2WCDMA與GSM信源的合路可以采用多系統(tǒng)合路平臺POI(point of interface,如圖1所示。作為連接信源和分布系統(tǒng)的橋梁,POI的主要作用在于對WCDMA、GSM系統(tǒng)的下行信號進(jìn)行合路,同時對系統(tǒng)的上行信號進(jìn)行分路,并盡可能抑制掉各系統(tǒng)間的無用干擾成分。目前市場上的POI產(chǎn)品已經(jīng)非常成熟,模塊化設(shè)計,擴(kuò)容性好,能夠滿足不同系統(tǒng)的個性需求。系統(tǒng)具有整體監(jiān)控功能,維護(hù)方便, 且信號合路損耗較小。圖1GSM和WCDMA系統(tǒng)合路原理圖2.2系統(tǒng)器件的共用和更換由于以前所建設(shè)的GSM室內(nèi)分布系統(tǒng)中,所使

14、用的無源器件(功分器、耦合器、天線的工作頻率范圍大多為890MHz2000MHz,甚至只有890MHz960MHz,均不支持WCDMA的工作頻率1920MHz2170MHz,所以在進(jìn)行原有GSM 系統(tǒng)的改造時需要對天饋線系統(tǒng)中的無源器件進(jìn)行更換?？紤]到兼顧WLAN系統(tǒng)合路的需要,故建議更換后的無源器件必須滿足工作頻率范圍為885MHz2500MHz。此外,在進(jìn)行無源器件更換施主基站直放站和干線放大器最大總功率/dBm 導(dǎo)頻功率/dBmALC功率/dBm導(dǎo)頻功率/dBm噪聲增量/dB433333230.4 433337271.0 433340301.8 433343333.0 40第3期時還需注

15、意其他技術(shù)參數(shù),最好與更換前保持一致,如天線的增益,功分器、耦合器的插損等。由于有源器件無法共用,原系統(tǒng)中存在干線放大器的,需要增加雙工分路器、雙工合路器及多頻段合路器等,不同系統(tǒng)需要增加各自的干線放大器。對于大的樓宇,信號在傳輸和分配過程中低到一定程度,必須使用干線放大器對信號進(jìn)行放大時,可使用合路器把信號分開,不同系統(tǒng)通過各自獨立的干線放大器放大,然后再通過合路器進(jìn)行合路。2.3室內(nèi)分布天線的布置31與GSM室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)相比,在天線口輸入導(dǎo)頻功率與GSM輸入功率相同的情況下,10m以外WCDMA導(dǎo)頻功率RSCP(接收信號碼功率比GSM 功率基本小10dB以上;2在保證WCDMA室內(nèi)天線有效

16、發(fā)射功率小于15dBm的基礎(chǔ)上(根據(jù)室內(nèi)覆蓋設(shè)計技術(shù)要求:室內(nèi)天線最大發(fā)射功率15dBm;室內(nèi)天線最大發(fā)射導(dǎo)頻功率5dBm,對于賓館,WCDMA的室內(nèi)覆蓋半徑基本在12m以內(nèi);對于寫字樓,WCDMA 的覆蓋半徑基本在15m以內(nèi)(該測試基于WCDMA 室內(nèi)設(shè)計邊緣導(dǎo)頻強(qiáng)度-90dBm。從以上看出,由于WCDMA頻段信號和GSM 頻段信號輻射能力的差異,WCDMA室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)必然是一個天線密集型的系統(tǒng)。針對已有GSM系統(tǒng),在現(xiàn)有的天線分布的基礎(chǔ)上,根據(jù)實際室內(nèi)的不同環(huán)境特點,適當(dāng)分裂,增加室內(nèi)分布天線,使得無線信號在不同的空間內(nèi)得到更均勻地分布。2.4饋線的更換現(xiàn)有的GSM室內(nèi)分布系統(tǒng)中所使用的饋

17、線的100m衰耗對照見表2。表2不同類型饋線的傳播損耗對比dB可以看出2000MHz的損耗與900MHz的損耗相差較大,在1.9GHz的頻率以上一般不采用8D和10D饋線,建議饋線改造按以下要求:原有GSM分布系統(tǒng)平層饋線中長度超過5m 的8D/10D饋線,均需更換為1/2饋線;主干饋線中不使用8D/10D饋線。原有GSM分布系統(tǒng)平層饋線中長度超過50m 的1/2饋線均需更換為7/8饋線;主干饋線中長度超過30m的1/2饋線,均需更換為7/8饋線?？紤]到在進(jìn)行饋線改造所產(chǎn)生的饋線與接頭的增加成本的控制,更換下來的1/2饋線與接頭可以用于更換8D/10D饋線。2.5電梯覆蓋的改造八木天線由于增益高、方向性好、價格適中,被廣泛用于室內(nèi)分布系統(tǒng)中對電梯的覆蓋,特別是GSM900系統(tǒng)使用最多(平均每副天線可覆蓋7層,有很高的性價比。但受自身結(jié)構(gòu)特點的限制,八木天線不能在890MHz2500MHz的寬頻段內(nèi)工作(衰減量太大,失去高增益的優(yōu)勢,所以進(jìn)行WCDMA改造項目時必須采取有效措施保證雙網(wǎng)信號正常覆蓋;加裝WCDMA頻段的八木天線;將原八木天線更換為支持885MHz2200MHz的板狀天線,或?qū)?shù)周期天線;如原來是采用吸頂天線進(jìn)行電梯廳進(jìn)行覆蓋,則一般需更換成能工作在3G頻段的吸頂天線。3結(jié)束語實際上,在WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)方