第九章室內(nèi)小區(qū)規(guī)劃

1、山東移動通信有限責任公司第九章 室內(nèi)小區(qū)規(guī)劃簡介安裝室內(nèi)系統(tǒng)有不同的原因。如果室外信號在室內(nèi)覆蓋不好導致質(zhì)量差，可以通過室內(nèi)系統(tǒng)解決。在會議中心、機場等高話務建筑內(nèi)，也可以通過室內(nèi)系統(tǒng)來分擔話務。另一個應用是補充或取代建筑內(nèi)的固定電話。室內(nèi)系統(tǒng)規(guī)劃的目的同傳統(tǒng)的頻率規(guī)劃一樣，就是：在盡可能將干擾降到最低的情況下，提供良好的覆蓋和充足的容量。在這簡要描述如何達到。關(guān)鍵是天線和RBS系統(tǒng)、射頻設(shè)計和天線配置、頻率規(guī)劃、容量估算和話務控制。室內(nèi)系統(tǒng)規(guī)劃的工具包含TEMS預測儀、TEMS接受系統(tǒng)、TEMS發(fā)射機，以后的章節(jié)將介紹在工作中如何使用它們。圖9-1 顯示了室內(nèi)系統(tǒng)規(guī)劃的流程圖。覆蓋和容量要求

2、容量密度選擇天線和RBS系統(tǒng) 射頻設(shè)計常規(guī)天線配置最終天線配置安裝頻率規(guī)劃話務控制優(yōu)化圖9-1 室內(nèi)規(guī)劃流程圖容量密度對一個室內(nèi)站的話務密度，必須結(jié)合實際進行估算，下面兩種情況可以區(qū)分開來：1 室內(nèi)公眾場所，如商業(yè)中心或飛機場。2 室內(nèi)商務場所，如辦公室。在某些應用中，對覆蓋、話務、質(zhì)量的要求比公眾場所高。 當建筑內(nèi)面積太大或話務太高，可以考慮將一個小區(qū)分成數(shù)個小區(qū)?？紤]到頻率復用，分區(qū)至少分成三個以上，并且除非在太低或太長的建筑內(nèi)，盡可能采用垂直分區(qū)而不是水平分區(qū)。 圖9-2小區(qū)的大小，應考慮到復用的距離，建議四層為一小區(qū)。天線和RBS系統(tǒng)概述在設(shè)計一個室內(nèi)系統(tǒng)時，為了盡可能使每一付天線提供

3、相同的功率，建議天線配置盡量采用對稱結(jié)構(gòu)。建議將RBS 放置在建筑物的中間以縮短饋線到天線的距離。在安裝之前，要從覆蓋和容量兩方面考慮清楚將來擴容的需要。射頻鏈路預算要考慮到將來增加功分器、耦合器等的需要。即使現(xiàn)在規(guī)劃的室內(nèi)分布系統(tǒng)為單頻網(wǎng)絡，設(shè)計時最好也考慮到雙頻網(wǎng)絡。直接投資雙頻設(shè)備比將來將單頻更新為雙頻經(jīng)濟的多。在室內(nèi)分布系統(tǒng)中，下行鏈路比上行鏈路差，故無須用分極接收或上行放大器。圖 9-3實際上，多天線室內(nèi)系統(tǒng)正是一種上行分極接收，由于幾個天線接受,會提高上行信號強度。見圖9-3。天線系統(tǒng)天線在實際應用中，天線可分成如下四種：Ø 一體化天線 天線集成在基站設(shè)備中。如RBS23

4、02。Ø 分體天線用同軸連接。Ø 泄露電纜。Ø 分體天線用光纖連接。適合室內(nèi)分布系統(tǒng)應用的天線有數(shù)種類型。兩種最常用的是定向天線（圖9-4）和全向天線。圖9-4兩種常用的全向天線被稱為“墨西哥帽子”天線和“桿狀”天線。見圖9-5。這兩種天線被裝到天花板上而難以被發(fā)現(xiàn)。比較這兩種天線，“墨西哥帽子”天線因穩(wěn)定的構(gòu)造更令人喜歡?！澳鞲缑弊印碧炀€安裝時通常無須尾纜。饋線彎曲后通過天花板直接連到天線上。 一體化天線如果室內(nèi)區(qū)域可以通過一個位置覆蓋，就可以通過將RBS2302安裝在墻上來實現(xiàn)。例如體育場、火車站。分體天線用同軸連接。這種天線有著最廣泛的應用。有如下優(yōu)點：&

5、#216; 低成本Ø 在覆蓋區(qū)有遮擋時設(shè)計的靈活性ü 可以用不平衡功分器來控制功率分配ü 增加天線簡單易行且成本低Ø 良好的工藝ü 天線中的設(shè)備無須另外供電和監(jiān)控同軸電纜下表9-1 列出了室內(nèi)分布系統(tǒng)常用同軸電纜尺寸。N-型頭適合除了7/8”同軸外的下列所有型號。7/8”同軸因柔韌性差在應用中施工不便，其應用時與7/16 接頭配套使用。 饋線類型 每百米損耗注釋800-900M1800-1900MCF1/4”13.520.5LCF3/8”1014.51/2”Superflex1116.5可用于耦合器間LCF1/2”710.5LCF7/8”46.

6、2在室內(nèi)不建議使用表9-1功分器功分器用來分裂天饋線網(wǎng)絡。有如下兩種類型：Ø 等功率均分：等功率均分指在輸出端口將功率平均分配，即二分支衰減3dB，三分支衰減5dB等等。見圖9-6Ø 不等功率均分：顧名思義，不等功率均分指在輸出端口功率非均勻分配。見圖9-6。主要應用與高層建筑、小面積區(qū)域隧道等。圖9-6泄露電纜在汽車或火車隧道內(nèi)，分布式泄露電纜為不錯的選擇。當然，泄露電纜也可用于室內(nèi)。相對與分布天線（同軸）而言，泄露電纜在設(shè)備成本和安裝成本都較高。圖9-7相對于泄露電纜，有兩種類型的損耗：Ø 縱向損耗：類似于普通的饋線損耗。由于泄露電纜的有意泄露，故損耗值比普通

7、電纜高。Ø 耦合損耗：耦合損耗指在距離泄露電纜一定距離（通常為6米）的位置上，偶極子天線接受的信號強度與泄露電纜內(nèi)信號強度的差值。下表13-2 列出了一些典型值。電纜類型縱向損耗（每百米）耦合損耗800-900M1800-1900M800-900M1800-1900M1/4”23-3232-5269713/8”12-1418-2168741/2”95-1113-1868737/8”55-68-116972表9-2 典型值分體天線用光纖連接在室內(nèi)系統(tǒng)中采用光纖，將得到與上述不同的結(jié)果。主要優(yōu)點是克服了同軸電纜中的饋線損耗。但缺點是天線終端需另外供電并且需要監(jiān)控。圖9-8圖9-8描述了基

8、本配置。一付單獨的光纖天線就必須在天線和遠端光纖接口單元之間配備一對光纖。普通的天線可以通過光纖天線上的外接單元接入。摘要下表9-3列出了各天線系統(tǒng)的特點：一體化天線 + 容易和便捷的安裝 +低成本 - 有限的覆蓋分體天線用同軸連接 + 低成本 + 靈活的設(shè)計 + 成熟的工藝泄露電纜 +靈活的設(shè)計 - 高成本分體天線用光纖連接 + 低損耗 +易安裝- 高成本- 設(shè)計上不夠靈活- 天線需另外供電表9-3RBS系統(tǒng)天線系統(tǒng)可以通過下面任一方式接入基站：Ø 射頻放大器Ø 單RBSØ 多RBS射頻放大器（直放站）射頻放大器對室內(nèi)覆蓋而言，提供了一種低成本易安裝的選擇。室外

9、的宏蜂窩必須能提供充足的話務容量。當室內(nèi)話務增加而超出室外宏蜂窩的容量時，就必須將射頻放大器更換成普通RBS。此時為射頻放大器設(shè)計的室內(nèi)天線系統(tǒng)，應盡可能的保留。因此當室內(nèi)話務有潛在增加時，射頻放大器可作為臨時解決方案。圖13-9單或多RBS 單RBS是室內(nèi)應用中最簡單的RBS系統(tǒng)。相對多RBS而言，單RBS有明顯的主干結(jié)構(gòu)。然而，在有大量面積需要覆蓋的大型建筑中，嚴重的饋線損耗限制了單RBS的使用。在這種情形下，分布式多RBS是明智的選擇。最明顯的好處是眾多RBS可以放在天線系統(tǒng)的周圍而降低了饋線損耗。圖9-10除了以上的描述，還可以將幾種方法混合應用。示例如圖9-11。這種方式集合了光纖式

10、遠距離傳輸損耗低和同軸式低成本、靈活的優(yōu)點。圖9-11多點傳送矩陣箱（混合器）作用是將（同頻段內(nèi)）多個RBS的信號混合到一起。（現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)未見使用）一個多點傳送矩陣箱包含4個至RBS的RX/TX端口。因此一次可以將4臺同頻段RBS與室內(nèi)天線系統(tǒng)相連。并且合成損耗小于0.5dB。如圖所示，小巧且易于安裝。圖9-12圖9-13（頻段）合成箱合成箱指將不同無線系統(tǒng)或多頻段合成到一套室內(nèi)天線系統(tǒng)中。最多可有四套800/900或四套1800/1900輸入，在另一側(cè)有4個天線端口。合成損耗小于1dB。圖9-14RBS產(chǎn)品RBS概述愛立信共有三種基站型號供室內(nèi)應用。微蜂窩RBS2302，宏蜂窩RBS2202和辦

11、公室用RBS2401。簡述如下。圖9-15所有型號RBS都配有14.4kBit/s數(shù)據(jù)業(yè)務，GPRS，HSCSD和 SOLSA。所有型號RBS都可以從OSS操作。圖9-16圖9-17圖9-16和圖9-17分別列出了在900M和1800M中不同型號RBS和功率、話務的對應關(guān)系。如果室內(nèi)的話務超過了RBS2202滿配置所能提供的話務，有兩種擴容辦法。一種是用RBS2202擴展架，這樣一個站共可達到12個載頻。這樣的好處是可以得到大的話務容量。另一種辦法是在需要的地方安置一個或數(shù)個RBS2302或RBS2401。這種解決方式的好處是靈活和成本低廉。由于傳輸在運營成本中占了一定比例，因次盡可能的采用共

12、站方式。在亞洲的某些地方，因室內(nèi)沒有地方安置RBS，而將室外型RBS2102放在屋頂來解決室內(nèi)覆蓋。下表列出了RBS2401、RBS2302、RBS2202的特性：表9-4射頻（無線鏈路）設(shè)計鏈路預算室內(nèi)系統(tǒng)的鏈路預算方法同室外宏蜂窩。在實際情況下，為了保持正常的通話，考慮到瑞利衰落、空間干擾及身體損耗，必須對手機的接收靈敏度進行相應的補償。實際需要的信號強度如下：SSreq =MSsens+RFmarg+IFmarg+BLMssens 手機接收靈敏度（-104dBM）RFmarg 瑞利衰落修正值（跳頻 0 DB，非跳頻3DB） 注：非跳頻3dB的值為室外的經(jīng)驗值，在室內(nèi)應該增加，但現(xiàn)在仍無統(tǒng)

13、計數(shù)據(jù)。IFmarg 干擾修正值（見表13-5，隨環(huán)境而定）BL 身體損耗（900M 5dB，1800/1900M 3dB）設(shè)計電平在設(shè)計過程中，考慮到LOG-NORMAL 衰落，對SSreq 也要進行相應的補償。根據(jù)相應的KEENAN-MOTLEY 模型，參考公式如下：SSdes=SSreq+LNFmargLNFmarg 室內(nèi)LOG-NORMAL 衰落因子（5dB）BTS輸出功率通過修正天線網(wǎng)絡的損耗，需要的BTS輸出功率計算如下：Pout=SSdes+Lp-Ga+Lf+Lps+LcPout BTS在機架頂端連接天饋線接口處的輸出功率。Lp 基站天線到手機的最大傳輸損耗。Ga BTS天線增益

14、。手機天線增益為0。Lf 饋線損耗。Lps BTS機架內(nèi)功分器損耗。Lc 外接的合成器、雙工器損耗等。（注：CDU的損耗并不是Lc的一部分，因為Pout指BTS在機架頂端連接天饋線接口處的輸出功率，已包含CDU的損耗）設(shè)計電平在高干擾區(qū)域，需要大的冗余量（修正值），在干擾小的區(qū)域，冗余量（修正值）可以降低。關(guān)鍵是如何取值。在計算SSdes時，為了避免計算干擾時的復雜化，一個簡單的設(shè)想被提了出來。將小區(qū)周圍的環(huán)境干擾分成低、中、高三類，根據(jù)這個決定需要的信號強度。如表13-5。干擾水平設(shè)計電平(SSdes)需要電平(SSreq)低-85 dBm-90 dBm中-75 dBm-80 dBm高-65

15、 dBm-70dBm表9-5根據(jù)KEENANMOTLEY模型設(shè)計小區(qū)時，SSdes是在邊界區(qū)域至少要滿足的。在實際測量中，SSdes并不是一定要測量到的，考慮到測量中存在著LOG-NORMAL FADING，實測中滿足SSreq即可。天線配置 在決定室內(nèi)分布系統(tǒng)的覆蓋和信號接收強度的時候，就必須選擇合適的天線系統(tǒng)。進行大量的測量，根據(jù)覆蓋預測選擇相應的天線系統(tǒng)。如何降低與周圍基站的干擾隨著網(wǎng)絡的發(fā)展越來越重要。應用中表現(xiàn)在如下方面：Ø 盡可能用多個天線。這樣每個天線的輸出功率將降低。而且在分布式天線系統(tǒng)中增加天線并不會顯著增加成本。Ø 不要將天線放在窗戶旁。工作流程圖如下在

16、紙上建立好天線規(guī)劃。天線規(guī)劃包括天線安裝位置、型號和饋線的設(shè)計。實測，對不適合的天線位置進行調(diào)整。如果改動過大，則重新進行規(guī)劃。因室內(nèi)規(guī)劃中包含墻體損耗等不確定因素，因此在規(guī)劃中必須控制好覆蓋范圍。 最終決定以后，就可以投入實施。圖9-19天線規(guī)劃天線規(guī)劃分如下兩部： 1、 掌握公眾區(qū)域、商業(yè)區(qū)等不同干擾條件、不同建筑類型的天線配置原則。目的是為了對室內(nèi)天線系統(tǒng)進行了解。 2、估算路徑損耗。手算或利用TEMS prediction等軟件。天線配置示例： 辦公區(qū)域內(nèi)用單天線 圖9-20列出了辦公區(qū)域內(nèi)的單天線解決方案。圖9-20要求：實際情況是本建筑明顯高于周圍建筑。周圍頻率復用緊密，對室內(nèi)干擾

17、嚴重。為了達到充足的C/I，要求信號強度大于-65dBm。解決：為了解決覆蓋，一付全向天線安裝在中心區(qū)域。天線輸出功率30dBm。效果：如圖9-20，第6第7層全覆蓋。但第5層陰影部分未能覆蓋。覆蓋邊界不能控制。除了設(shè)計區(qū)域，信號還覆蓋到其他幾層。覆蓋區(qū)內(nèi)信號變化明顯，在天線周圍信號高達-25 dBm。結(jié)論：1、 設(shè)備和安裝成本比分布式低。2、 解決局部覆蓋可能困難。3、 更高的C/I要求。4、 邊界難于控制。辦公區(qū)域內(nèi)用分布式天線另一套解決方案是在三層中分別安裝分布式天線。圖9-21要求：同上。解決：分布式天線系統(tǒng)由11付天線組成。分定向和全向天線。天線輸出功率6dBm。安裝位置都不靠近外墻

18、。效果：全覆蓋。信號強度對周圍影響較小。結(jié)論：分布式天線系統(tǒng)能自由控制覆蓋邊界。與單天線相比，覆蓋效果更好、干擾更低。特別適合于對通信質(zhì)量要求高的的高層商業(yè)建筑。關(guān)鍵是在能觀察到室外基站的視距內(nèi)盡量采用多天線并降低輸出功率，以降低相互干擾。覆蓋預測 就象OKUMURA-HATA模型已發(fā)展成宏蜂窩的覆蓋預測模型一樣，KEENAN-MOTLEY模型已發(fā)展成室內(nèi)覆蓋的預測模型。此模型已被COST231（估計為愛立信的軟件名）所采用，并包含一個在圖13-22中看不到的3D界面。此工具計算天線和預測點之間的墻體損耗并加上自由空間損耗。下面列出了不同墻體的損耗參數(shù)：Ø 辦公室等的石膏墻 2dB&

19、#216; 樓梯井和停車場等混凝土墻 5dB設(shè)計者分布好天線、饋線、BTS等，程序即可快速計算出信號強度。預測圖如圖9-22。圖9-22此模型計算出的強度在特定的位置可能偏低。在遠離天線的走廊盡頭就可能如此。原因在于此模型僅考慮到墻體的損耗而未考慮到沿著走廊的反射和衍射。手動估算路徑損耗對900M而言，KEENAN-MOTLEY模型可寫成如下形式： L 天線間的路徑損耗（dB） d 收發(fā)間的距離。（m） Nw 收發(fā)間墻的數(shù)目 W 墻的損耗因子（dB）對1800M而言，以上公式中自由空間路徑損耗增加6dB，此圖也適用于1900M。自由空間路徑損耗與距離對應關(guān)系如圖9-23圖9-23 墻體總的損耗

20、為穿透的墻體總數(shù)與墻體衰減因子的乘積。圖9-24更詳細的模型是考慮到樓層損耗和特定距離后因衍射、散射、障礙物阻擋、干擾等而造成損耗增加，計算公式如圖9-24。圖9-25圖9-25 列出了墻體損耗和距離的經(jīng)驗公式。（注：經(jīng)驗公式，與上頁的計算公式不相關(guān)）圖9-26 列出了不同樓層損耗的簡單對應關(guān)系。圖9-26室內(nèi)系統(tǒng)的分布天線 室內(nèi)如果話務低采用單基站，天線安放位置盡可能使信號平衡，如圖9-27。圖9-27當室內(nèi)配置數(shù)個基站時，為了避免同頻干擾必須保證足夠的距離。推薦為4層。為了平衡信號強度，復用層間天線建議采用鋸齒狀安裝方式（同上）。然而，采用圖9-28將使頻率規(guī)劃和安裝更容易。圖9-28當室

21、內(nèi)配置數(shù)個基站且采用緊密復用時（1或2層間隔），為了取得良好的C/I，建議復用層間天線安裝在相對統(tǒng)一位置上。此種頻率復用方式不建議在室內(nèi)系統(tǒng)中采用。建筑內(nèi)同層水平復用不建議使用。射頻電磁輻射愛立信已對900M和1800M的室內(nèi)天線進行了電磁輻射的測量和計算。測量方式是測量沿天線最大輻射方向，在距天線表面5厘米處的輸出功率。結(jié)果顯示輻射能量低于WHO，IRPA/ICNIRP，CENELEC，IEEE/ANSI，F(xiàn)CC等安全標準。因此，對天線的電磁輻射并不存在特殊的要求。安裝和維護人員在天線周圍工作不會造成任何傷害。盡管如此，仍建議不要將天線安置在易接觸到的地方或人周圍，因為這樣會影響天線性能。同

22、時，將天線分開放置將減少人們對天線的關(guān)注。理論上的位置不一定適合安裝。如天線安裝位置靠人體太近、障礙物影響天線方向圖、無法安裝天線。需要注意的是業(yè)主經(jīng)常提供天線安裝位置。在安裝前確保這些位置適于安裝。這將節(jié)省很多工作?？紤]其他非推薦位置也是必要的。注意不要將天線安裝在饋線施工困難的地方。例如，在天線和饋線井之間有承重墻。通常全向天線安裝在屋頂、定向天線安裝在墻上。模擬覆蓋區(qū)測量模擬覆蓋區(qū)測量用于驗證天線系統(tǒng)能否提供滿意的覆蓋。一次可以測量一個或數(shù)個天線點。測試方法為將發(fā)射機連到天線上用移動接收機接收。如圖9-29。發(fā)射設(shè)備為了產(chǎn)生需要的測試信號，可靈活安裝一個或數(shù)個TEMS發(fā)射機。TEMS發(fā)射

23、機是一種發(fā)射頻段為GSM下行頻段的小設(shè)備。輸出功率在20至27dBm（GSM900/1000）或22至27dBm（GSM1800）之間可調(diào)。如外加衰減器，輸出功率范圍為2至27dBm（GSM900/1900）或4至27dBm（GSM1800）?？蛇x擇BCCH頻率（其他時隙內(nèi)為未調(diào)制載波）。接收設(shè)備推薦接收設(shè)備采用輕型TEMS。一個TEMS手機連到手寫掌上電腦。掌上電腦內(nèi)置簡化的TEMS PC 程序，但具有在掃描圖上設(shè)定（天線）位置點的功能。LOG FILE中的信息可以在掃描圖上以特定窗口顯現(xiàn)出來。測量結(jié)果可以輸出到TEMS中進行特殊建筑內(nèi)的預測模型計算。如果沒有輕型 TEMS，可采用標準TEMS設(shè)備或TMR。快速覆蓋預測可以采用TEMS POCKET。這是一種帶有某些TEMS功能的手機，但不能連接電腦。可以通過在TEMS POCKET上鎖定ARFCN和BSIC讀取信