DMA和GSM信號(hào)在中高層建筑室內(nèi)深度覆蓋的研究

1、（建筑工程管理）CDMA 和 GSM 信號(hào)在中高層建筑室內(nèi)深度覆蓋的研究CDMA/GSM 信號(hào)在中高層建筑室內(nèi)深度覆蓋的研究摘要中高層建筑由于自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其室內(nèi)移動(dòng)通信信號(hào)非常復(fù)雜。如何改善中高層建筑 C、 G 倆網(wǎng)室內(nèi)覆蓋成為北京聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。文章通過北京聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)實(shí)例闡述了解決中高層建筑室內(nèi)覆蓋的基本原則且介紹了壹些新的方法。1、概述隨著移動(dòng)通信的發(fā)展以及資費(fèi)的下降，移動(dòng)電話已經(jīng)成為人們通信聯(lián)系的主要手段。廣大的用戶已經(jīng)不滿足于室外的通信，他們希望運(yùn)營商提供壹個(gè)能夠滿足人們隨時(shí)隨地通信需求的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)做到室內(nèi)、室外、地上地下、各種場(chǎng)所均覆

2、蓋是吸引用戶的必要條件。隨著城市建設(shè)步伐的加快，越來越多的高層建筑為城市增添了現(xiàn)代氣息。然而，大量的高層建筑也給移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)覆蓋帶來了技術(shù)難題，成為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。北京聯(lián)通經(jīng)過連續(xù)幾年的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，C、G 倆網(wǎng)日趨完善。室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的壹部分也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。近幾年我們結(jié)合北京聯(lián)通 C、G 倆網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)需求和城市建筑特點(diǎn)，專門組織了針對(duì)中高層建筑室內(nèi)覆蓋的課題研究，進(jìn)行了壹系列的有益探索和嘗試，且取得了壹定的效果。本文試圖通過北京聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)實(shí)例來闡述解決中高層建筑室內(nèi)覆蓋的基本原則且介紹壹些新的方法。2、問題分析北京聯(lián)通 C、G 倆網(wǎng)均已具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模，

3、在城區(qū)單個(gè)基站的覆蓋面積越來越小。天線掛高普遍不超過 30 米，最小站距在 200 米以內(nèi)。北京的建筑物特點(diǎn)是大型建筑多、樓層高且且位置相對(duì)集中。如：CBD 地區(qū)、中關(guān)村、金融街、長(zhǎng)安街沿線等。在這些區(qū)域的樓宇中高層室內(nèi)接收到的 C、G 倆網(wǎng)信號(hào)往往都不是附近基站的直射信號(hào)，多數(shù)是反射、繞射信號(hào)，或者是遠(yuǎn)處基站越區(qū)覆蓋信號(hào)。用戶感受為：信號(hào)不穩(wěn)、通話質(zhì)量差、掉話率高、接續(xù)困難，在室內(nèi)臨窗區(qū)域尤為突出。通過測(cè)試梢苑鄭核孀怕愕納擼珻網(wǎng)接收到的導(dǎo)頻信號(hào)越來越多，雖然信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)略有提高，可是普遍缺少主導(dǎo)頻，Ec/Io 越來越差，即產(chǎn)生了導(dǎo)頻污染。 G 網(wǎng)可接收到多個(gè)扇區(qū)的信號(hào)，各個(gè)扇區(qū)信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)大致相同

4、且且不穩(wěn)，缺乏主服務(wù)小區(qū)，由于通話質(zhì)量差而引起的頻繁切換，造成掉話率升高。解決這些問題的有效辦法是建設(shè)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)。為了提高投資效率，目前建設(shè)的幾乎都是 C、G 倆網(wǎng)共用的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)。在建設(shè) C、G 倆網(wǎng)共用的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)時(shí)存在倆個(gè)難點(diǎn)：（1）如何兼顧室內(nèi)、室外的網(wǎng)絡(luò)覆蓋中國聯(lián)通 GSM900 網(wǎng)絡(luò)工作頻率帶寬只有 6MHz，可用頻點(diǎn)非常少。無法單獨(dú)設(shè)置專門的頻點(diǎn)用于室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)。由于室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)數(shù)量多且且位置相對(duì)集中，在頻率規(guī)劃中無法避免同、鄰頻干擾。因此，只能采用“偷頻”的方法設(shè)置室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的頻點(diǎn)。這就要求室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的信號(hào)必須嚴(yán)格控制在室內(nèi)，盡量減少室內(nèi)信號(hào)向室外的泄漏。CDMA 網(wǎng)

5、絡(luò)是自干擾系統(tǒng)，室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的信號(hào)泄漏容易造成對(duì)室外信號(hào)的干擾，容易導(dǎo)致室外用戶選用室內(nèi)信號(hào)，使軟切換增多，從而影響室外的掉話率，同時(shí)過多的軟切換也會(huì)浪費(fèi)系統(tǒng)的容量。由此可見， C、G 倆網(wǎng)對(duì)室內(nèi)覆蓋信號(hào)向室外泄漏都有著嚴(yán)格的要求。因此，既要滿足室內(nèi)覆蓋的需要，又要控制好信號(hào)泄漏，是室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須解決的難題。（2）如何兼顧 CDMA、GSM 倆網(wǎng)的不同需求中國聯(lián)通擁有 CDMA、GSM 倆個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。在無線信號(hào)傳播上，由于倆網(wǎng)頻段相近，傳播特性基本無差異?？墒?，CDMA 比 GSM 網(wǎng)頻帶寬，更強(qiáng)調(diào)色散的限制，要求選用器件避免色散。在系統(tǒng)衡量指標(biāo)上，倆網(wǎng)覆蓋方面要求基本相近；在質(zhì)量

6、方面，同樣要求減少干擾?？墒?，倆網(wǎng)的干擾形式有所不同。CDMA 網(wǎng)的干擾主要來自系統(tǒng)內(nèi)，強(qiáng)調(diào)避免接收到過多其它扇區(qū)的過強(qiáng)信號(hào)，而且無法通過頻率規(guī)劃解決多個(gè)過強(qiáng)信號(hào)問題。GSM 網(wǎng)的干擾主要來自其它扇區(qū)的同、鄰頻干擾和網(wǎng)外的干擾源，能夠通過頻率規(guī)劃和優(yōu)化解決同、鄰頻干擾的問題。在話務(wù)容量方面，CDMA 網(wǎng)由于軟切換的存在，必須通過合理控制系統(tǒng)內(nèi)外的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度和切換參數(shù)，避免過多的軟切換導(dǎo)致系統(tǒng)容量的浪費(fèi)。而 GSM 網(wǎng)無此方面的問題。同時(shí)由于 C、G 倆網(wǎng)是分別組網(wǎng)，且且具有技術(shù)上的差異。因此，倆網(wǎng)的室內(nèi)、室外信號(hào)覆蓋水平也不盡相同。由于室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是室外移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在室內(nèi)的延伸。因此，

7、要根據(jù)倆網(wǎng)各自的覆蓋情況、用戶的需求以及樹立品牌的需要采用不同的方法，設(shè)計(jì) C、G 倆網(wǎng)共用室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)。3、解決方案為了滿足室內(nèi)覆蓋和控制泄漏倆方面的要求，在中高層建筑室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，壹般采用多天線、小功率、充分利用室內(nèi)高穿透損耗物體控制泄漏的方法，兼顧室內(nèi)、室外信號(hào)覆蓋和 C、G 倆網(wǎng)的需求。這種方法在北京聯(lián)通室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用，解決了許多酒店、寫字樓、辦公樓等大型建筑的室內(nèi)覆蓋問題。可是，我們也發(fā)當(dāng)下壹些建筑密集區(qū)，當(dāng)樓宇外墻穿透損耗較小時(shí)（如外墻為玻璃幕墻），室內(nèi)的無線環(huán)境非常復(fù)雜，即使采用多天線、小功率仍然很難處理覆蓋和泄漏的關(guān)系。對(duì)于這些諸如此類的建筑，我們分別

8、做了專題研究。通過對(duì)建筑物室內(nèi)、室外無線環(huán)境的測(cè)試分析和反復(fù)的模擬測(cè)試，制定了覆蓋方案，取得了較好的覆蓋效果。下面通過對(duì)中關(guān)村地區(qū)某商廈（簡(jiǎn)稱 D 商廈）室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的分析，介紹壹些解決中高層建筑室內(nèi)覆蓋的方法。3.1 中關(guān)村 D 商廈的室內(nèi)覆蓋解決方案D 商廈位于中關(guān)村廣場(chǎng)的西北部，周圍均是高檔寫字樓。D 商廈是壹棟地下了層地上 18 層的高檔寫字樓，其中 B2、B3 為車庫，B1 為小吃城，地上 18 層為書店，8 層之上為高檔寫字樓，寫字樓部分的辦公區(qū)域空間較大；整棟大樓的外墻為玻璃幕墻。經(jīng)過測(cè)試 10 層之上的辦公室臨窗區(qū)域可接收到多個(gè)基站扇區(qū)的 C、G 倆網(wǎng)信號(hào)，通話質(zhì)量差，其周圍基

9、站均為C、G 倆網(wǎng)共站。如圖 1 所示： 圖 1D 商廈周圍環(huán)境及基站分布圖針對(duì) D 商廈室內(nèi)、室外的無線環(huán)境和該樓的結(jié)構(gòu)狀況，我們通過反復(fù)模測(cè)，認(rèn)為即使采用多天線、小功率的設(shè)計(jì)方法，仍然不能使辦公區(qū)域內(nèi)倆網(wǎng)信號(hào)均勻覆蓋，不能滿足室內(nèi)覆蓋和控制泄漏的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過研究和模測(cè)，我們?cè)O(shè)計(jì)在寫字樓的辦公區(qū)域內(nèi)敷設(shè)耦合型泄漏電纜，對(duì)辦公區(qū)域進(jìn)行 C、G 倆網(wǎng)信號(hào)覆蓋，如圖 2 所示（圖示中綠色線為泄漏電纜）：圖 2 辦公區(qū)域內(nèi)所敷設(shè)的耦合型泄漏電纜截面圖耦合型泄漏電纜是利用漏纜外導(dǎo)體上的表面波的二次效應(yīng)產(chǎn)生能量輻射，泄漏的電磁能量無方向性，且隨距離的增加迅速減小。我們正是利用泄漏電纜的這個(gè)特性，實(shí)現(xiàn)辦

10、公區(qū)域內(nèi)的室內(nèi)覆蓋和控制泄漏的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。需要指出的是：地下車庫、電梯、小吃城和其它公共區(qū)域均采用通常的室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，這里不再贅述。該系統(tǒng) C、G 倆網(wǎng)均采用微蜂窩做為信號(hào)源。現(xiàn)選取 F11 層及 F16 層進(jìn)行測(cè)試對(duì)比分析。 3.2CDMA 網(wǎng)覆蓋前后效果對(duì)比分析（1）F11 層覆蓋效果對(duì)比分析在做室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)前網(wǎng)絡(luò)測(cè)試結(jié)果：臨窗區(qū)域可接收到的 PN 有 14 個(gè)，Ec/Io 很差，通話有斷續(xù)和掉話。表 1 為室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)前導(dǎo)頻信號(hào)（Ec/Io）測(cè)試的相關(guān)統(tǒng)計(jì)值。表 1 室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)前導(dǎo)頻信號(hào)（Ec/Io）相關(guān)統(tǒng)計(jì)值表 2 為覆蓋后相關(guān)統(tǒng)計(jì)值。表 2 覆蓋后相關(guān)統(tǒng)計(jì)值通過前后數(shù)據(jù)對(duì)比可

11、見：11 層辦公區(qū)域室內(nèi)覆蓋前后幾項(xiàng)主要指標(biāo)都得到了明顯改善，如表3 所示。表 3 覆蓋前后數(shù)據(jù)對(duì)比（2）F16 層覆蓋對(duì)比分析表 4 為現(xiàn)網(wǎng)信號(hào)（Ec/Io）測(cè)試的相關(guān)統(tǒng)計(jì)值，覆蓋后測(cè)試相關(guān)統(tǒng)計(jì)值如表 5 所示。表 4 現(xiàn)網(wǎng)信號(hào)相關(guān)統(tǒng)計(jì)值表 5 覆蓋后相關(guān)統(tǒng)計(jì)值通過前后數(shù)據(jù)對(duì)比可見：16 層辦公區(qū)域室內(nèi)覆蓋前后幾項(xiàng)主要指標(biāo)都得到了明顯改善，如表6 所示。表 6 覆蓋前后數(shù)據(jù)比較（3）GSM 網(wǎng)覆蓋前后效果對(duì)比D 商廈 F11 和 F16 開通前后的數(shù)據(jù)分析表如表 7 所示：表 7D 商廈數(shù)據(jù)分析表D 商廈 Rxlev 數(shù)據(jù)分析表如表 8 所示。表 8D 商廈 Rxlev 數(shù)據(jù)分析表從測(cè)試結(jié)果

12、能夠見出：分布系統(tǒng)開通后，接收信號(hào)強(qiáng)度（Rxlev）明顯提高；開通前占用多個(gè)服務(wù)小區(qū)，造成頻繁切換，開通后占用的服務(wù)小區(qū)單壹化，基本沒有切換。（4）C、G 倆網(wǎng)室內(nèi)信號(hào)泄漏情況在 D 商廈周圍 10 米處測(cè)試，G 網(wǎng)已經(jīng)不能占用室內(nèi)微蜂窩的頻點(diǎn)。C 網(wǎng) Ec/Io-16dB，符合室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)控制泄漏的標(biāo)準(zhǔn)。由之上數(shù)據(jù)分析可見：這種室內(nèi)覆蓋方式較好地解決了室內(nèi)覆蓋和控制泄漏的矛盾。C、G倆網(wǎng)都取得了非常好的覆蓋效果，室內(nèi)的通話質(zhì)量有較大的改善。特別是 CDMA 網(wǎng) Ec/Io 和FFER 倆項(xiàng)指標(biāo)得到很大的提高。此種解決方式適宜的樓宇主要具有以下特點(diǎn)：熱點(diǎn)區(qū)域高檔寫字樓，辦公區(qū)域空間較大；中高層臨窗區(qū)域信