移動通信室內覆蓋技術

1、移動通信室內覆蓋技術一、為什么要建設室內覆蓋系統(tǒng)？隨著城市建筑的日益增多以及建筑材料的復雜化，手機在密集的建筑間，建筑物內、地下室、隧道、高速公路等地會出現(xiàn)接通率低、漫游不暢甚至掉話現(xiàn)象，給移動用戶帶來不便，這就需要移動運營部門不斷地對網(wǎng)絡進行優(yōu)化。       而室內覆蓋系統(tǒng)便是移動運營部門對室內信號弱及信號盲區(qū)進行覆蓋的主要網(wǎng)絡優(yōu)化方式。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，手機頻繁切換，甚至掉話，嚴重影響了

2、手機的正常使用；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，也是移動通信的盲區(qū)。另外，在有些建筑物內，雖然手機能夠正常通話，但是用戶密度大，基站信道擁擠，手機上線困難。移動通信的網(wǎng)絡覆蓋、容量、質量是運營商獲取競爭優(yōu)勢的關鍵因素。網(wǎng)絡覆蓋、網(wǎng)絡容量、網(wǎng)絡質量從根本上體現(xiàn)了移動網(wǎng)絡的服務水平，是所有移動網(wǎng)絡優(yōu)化工作的主題。室內覆蓋系統(tǒng)正是在這種背景之下產(chǎn)生的。進行室內覆蓋系統(tǒng)建設的直接理由是：室內移動通信環(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，造成了無線電波較大的傳輸衰耗，形成了移動信號的弱場強區(qū)甚至盲區(qū);容量方面，建筑物諸如大型購物商場、會議中心，由于移

3、動電話使用密度過大，局部網(wǎng)絡容量不能滿足用戶需求，無線信道發(fā)生擁塞現(xiàn)象;質量方面，建筑物高層空間極易存在無線頻率干擾，服務小區(qū)信號不穩(wěn)定，出現(xiàn)乒乓切換效應，話音質量難以保證，并出現(xiàn)掉話現(xiàn)象。二、什么地區(qū)需要室內覆蓋？室內盲區(qū)：新建大型建筑、停車場、辦公樓、賓館和公寓等。話務量高的大型室內場所：車站、機場、商場、體育館、購物中心等，增加微蜂窩建立分層結構。發(fā)生頻繁切換的室內場所：高層建筑的頂部，收到多個基站的功率近似的信號。三、什么是室內覆蓋？ 室內覆蓋是針對室內用戶群、用于改善建筑物內移動通信環(huán)境的一種成功的方案，近幾年在全國各地的移動通信運營商中得到了廣泛應用。 室內覆蓋系統(tǒng)為上述問題提供了

4、較佳的解決方案。其原理是利用室內天線分布系統(tǒng)將移動基站的信號均勻分布在室內每個角落，從而保證室內區(qū)域擁有理想的信號覆蓋。 室內覆蓋系統(tǒng)的建設，可以較為全面地改善建筑物內的通話質量，提高移動電話接通率，開辟出高質量的室內移動通信區(qū)域；同時，使用微蜂窩系統(tǒng)可以分擔室外宏蜂窩話務，擴大網(wǎng)絡容量，從整體上提高移動網(wǎng)絡的服務水平。 四、實現(xiàn)室內覆蓋的方法實現(xiàn)室內覆蓋的技術方案可分為三種：1、微蜂窩有線接入方式是以室內微蜂窩系統(tǒng)作為室內覆蓋系統(tǒng)的信號源，即有線接入方式。適用于覆蓋范圍較大且話務量相對較高的建筑物內，在市區(qū)中心使用較多，解決覆蓋和容量問題。改善高話務量地區(qū)的室內信號覆蓋，微蜂窩是最佳解決方案

5、。與宏蜂窩方式相比，微蜂窩方式是更好的室內系統(tǒng)解決方案。微蜂窩方式的通話質量比宏蜂窩方式要高出許多，對宏蜂窩無線指標的影響甚小，并且具有增加網(wǎng)絡容量的效果。但微蜂窩在室內使用時，受建筑物結構的影響，使其覆蓋受到很大限制。對于大型寫字樓等，如何將信號最大限度、最均勻地分布到室內每一個地方，是網(wǎng)絡優(yōu)化所要考慮的關鍵。且微蜂窩方式的弱點在于成本較為昂貴，需要進行頻率規(guī)劃，需要增建傳輸系統(tǒng)，網(wǎng)絡優(yōu)化工作量大。因此，對宏蜂窩方式亦或微蜂窩方式的選取，需要綜合權衡移動網(wǎng)絡和運營商的多方面因素才能定奪。2、宏蜂窩無線接入方式是以室外宏蜂窩作為室內覆蓋系統(tǒng)的信號源，即無線接入方式。適用于低話務量和較小面積的室

6、內覆蓋盲區(qū)，在市郊等偏遠地區(qū)使用較多。 宏蜂窩方式的主要優(yōu)勢在于成本低、工程施工方便，并且占地面積小;其弱點在于對宏蜂窩無線指標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:當對應的宏蜂窩頻率發(fā)生變化時，直放站選頻模塊需要作相應調整。 隨著運營商對成本和網(wǎng)絡資源利用率的注重，宏蜂窩方式在最近一年出現(xiàn)升溫的勢頭。3、直放站（Repeater）在室外站存在富余容量的情況下，通過直放站（Repeater）將室外信號引入室內的覆蓋盲區(qū)。 利用微蜂窩解決室內問題也存在很大的局限性。建設微蜂窩的設備投入與工程周期都較大，只適合在話務量集中的高檔會議廳或商場使用

7、。在這種情況下，直放站（Repeater）以其靈活簡易的特點成為解決簡單問題的重要方式。直放站不需要基站設備和傳輸設備，安裝簡便靈活，設備型號也豐富多樣，在移動通信中正扮演越來越重要的角色。直放站的應用場合主要有以下幾種：·擴大服務范圍，消除覆蓋盲區(qū)；·在郊區(qū)增強場強，擴大郊區(qū)站的覆蓋；·沿高速公路架設，增強覆蓋效率；·解決室內覆蓋；·將空閑基站的信號引到繁忙基站的覆蓋區(qū)內，實現(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信號質量好一般3設置優(yōu)先級可以不可以4對網(wǎng)絡的影響小控制不好影響較大5是

8、否需要傳輸設備需要不需要6是否需要重新頻率規(guī)劃需要不需要7是否需要調整參數(shù)需要不需要8是否支持容量動態(tài)分配不支持（容量與分配）支持9是否支持多運營商不支持支持10是否支持多品、多系統(tǒng)環(huán)境不支持支持11安裝時間較長較短12投資較多較少五、室內覆蓋系統(tǒng)的組成室內覆蓋系統(tǒng)主要由信號源和信號分布系統(tǒng)兩部分組成。六、信號源提取的幾種方法 （一）直放站做信號源 1. 通過直放站的施主天線直接從附近基站提取信號； 2. 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)內的直放站。 3. 用耦合器從附近基站耦合部分信號通過電纜傳送到盲區(qū)內的直放站。（二）微蜂窩(基站)加直放站方式 七、信號分布的基本方式 1.

9、 無源天饋分布方式 通過無源器件和天線、饋線，將信號傳送和分配到室內所需環(huán)境，以得到良好的信號覆蓋。用于中小型地區(qū)。 2. 有源分布方式 通過有源器件(有源集線器、有源放大器、有源功分器、有源天線等)和天饋線進行信號放大和分配。 3. 光纖分布方式 主要利用光纖來進行信號分布。適合于大型和分散型室內環(huán)境的主路信號的傳輸。 4. 泄漏電纜分布方式 信號源通過泄漏電纜傳輸信號，并通過電纜外導體的一系列開口，在外導體上產(chǎn)生表面電流，從而在電纜開口處橫截面上形成電磁場，這些開口就相當于一系列的天線起到信號的發(fā)射和接收作用。它適用于隧道、地鐵、長廊等地形。 總的來說，信號分布系統(tǒng)根據(jù)覆蓋區(qū)域的具體情況，

10、組合無源、有源、光纖、泄漏等方式，進行綜合性的分析。在實際使用中，室內分布系統(tǒng)可使每個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。 一個完備的室內分布系統(tǒng)應能夠通過一個特定的接口，取得基站的下行信號，均勻地分布到指定場所的每一處。同時，又將這場所的每一處的基站上行信號收集到后，均勻地送達特定的接口。 構成室內分布系統(tǒng)的主要設備是：饋線、天線、干線放大器、延長放大器以及耦合、功分等無源器件。在系統(tǒng)設計上主要考慮的是能量分配的問題。 八、室內覆蓋系統(tǒng)的工程建設 室內覆蓋系統(tǒng)的建設可分為準備、市場、協(xié)商、設計、安裝、驗收、運行維護等七個階段。準備工作是指由技術人員對建

11、筑物內的無線信號進行測試，確定工程選點。準備工作是整個工程的發(fā)起階段，下述選點原則可供參考：第一，盡量尋找室內信號不好、又有人流量的建筑物作為室內覆蓋選點的對象。第二，選擇城區(qū)內知名的高層建筑進行覆蓋，如熱賣出租的寫字樓。就目前的網(wǎng)絡優(yōu)化手段而言，對于高層空間的無線干擾及乒乓切換效應，沒有其它更為有效的解決方案。 第三，分析宏蜂窩話務情況、劃定高話務區(qū)域，然后在高話務區(qū)域尋找話務熱點建筑，利用室內覆蓋系統(tǒng)吸收建筑物內的話務，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、酒肆等，不論信號覆蓋情況如何，均考慮進行覆蓋。 市場工作指說服業(yè)主，達成合作意向。在當前市場經(jīng)濟和商業(yè)化日益

12、發(fā)展的時代，市場工作在整個工程建設中舉足輕重，業(yè)主對工程的接納和配合直接關系到系統(tǒng)的最終建設。因此對市場工作應該給予充分重視，其中談判技巧是考慮的要素之一。 協(xié)商工作指與業(yè)主就相關事項進行協(xié)商，達成有關協(xié)議，并簽署協(xié)議書，內容包括物業(yè)管理、出入、雙方責權利等。設計工作指進行室內覆蓋系統(tǒng)的工程設計，包括微蜂窩系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、室內分布系統(tǒng)、電源系統(tǒng)共四部分內容。安裝工作指根據(jù)設計文件進行工程施工和安裝，在所有準備工作就緒后，一般在周之內可開通系統(tǒng)。 1. 設計考慮因素 信號源 、場強分布、上行信噪比、互調干擾、上下行平衡、傳輸和分配損耗、施工難度、造價。 場強分布的一般設計標準：掉話率：<

13、1、阻塞率：> 99%、 接通率：> 95%(95%以上的地方可接通)、 邊緣場強：> -85dBm、 C/I> 12dB、上行噪聲電平：< -120dBm、天線口功率：5 - 15dBm、室外溢出信號：< -85dBm、切換成功率：> 95/。場強分布(室內空間傳輸損耗模型) L = PL + 10*N*Lgd(米) + FAF 其中：PL為距天線1米處的路徑衰減：典型值為30dB，N為同層衰減指數(shù),辦公樓 N3.25, 一般建筑N2.76,商場N2.18,FAF路徑損耗附加值：玻璃8dB,隔墻10 - 15dB,預制板20 - 30dB 上行信噪比

14、 基站的白噪聲為-120dBm，為了保證接收機的靈敏度，需要設置上行增益，使上行鏈路的總輸入噪聲小于-120dBm。如：基站輸出P43dBm，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，增益應設為小于78db;如增益設為80，直放站總的噪聲-115dBm(白噪聲噪聲系數(shù))，在輸出口變?yōu)?35dBm，經(jīng)過83dB的有效路徑損耗輸入到基站為-118dBm，大于源噪聲-120dBm, 使基站接收機靈敏度降低2dB。 室內覆蓋所需設備與器件 1微蜂窩，基站 2直放站(寬帶、信道選擇)：增益7

15、090db,20-33dBm輸出3干線放大器：增益3050db,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室內天線：定向(60-120度，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/1

16、00m) 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：15-18dBi 10光端機：點對點、點對多點 11光纖：雙纖、單纖 工程勘測設計 1、確定覆蓋區(qū)域 室內覆蓋的目的是在建筑物內部需要場強覆蓋，而基站信號又無法輻射的區(qū)域提供理想的信號覆蓋。因此，工程設計的首要工作是勘測確定哪些區(qū)域已被基站所覆蓋，哪些區(qū)域還需室內分布系統(tǒng)增強信號。在勘測時，應特別注意話務繁忙地帶，即用戶最經(jīng)常使用移動電話的地方，往往這一區(qū)域要設計一個分布天線。2、預測覆蓋效果并確定工程方案 經(jīng)過實地勘測，可基本確定各分布天線的位置，并根據(jù)各分布天

17、線管轄范圍來確定其每個信道的輸出功率Ptd。為了使方案規(guī)劃更加準確，往往可對這些區(qū)域進行場強覆蓋預測。具體地可以采取以下方法： 用信號發(fā)生器和室內天線組成發(fā)射單元，在分布天線位置發(fā)出所設計的相應輸出功率Ptd，而將測試手機作為接收單元，在相應覆蓋區(qū)域各點測試場強的大小，觀察是否能良好地接收到信號。 為使工程具有良好的性能價格比，工程設計還需選取放大量合適的勻點分布系統(tǒng)。其中所需參數(shù)： Lf 可從工程擬采用的饋線長度、型號算出； Lc、GA1、GA2 可從工程采用的合/分路器和天線的規(guī)格型號中獲得； Prd可用測試手機在安裝室外天線位置上測得； 用一部手機在覆蓋區(qū)各處發(fā)出上行信號，而用一部測試手機在安裝相應室內分布天線位置接收信號，所測得的最小信號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)對基站的最低輸出電平Pru可由式Pru=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 計算獲得。式中：d為系統(tǒng)至基站間的距離(km)，F(xiàn)為信號頻率(MHz)。至此，確定系統(tǒng)放大量Ad、Au的所有參數(shù)均已獲得，這樣就可選取合適的室內勻點分