住宅小區(qū)無(wú)線覆蓋優(yōu)化解決方案1

1、住宅小區(qū)無(wú)線覆蓋優(yōu)化解決方案龔南平（中國(guó)聯(lián)通南通分公司移動(dòng)部 226001）摘要： 自無(wú)線通信運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)以來(lái)，明顯的改善了移動(dòng)用戶在室內(nèi)通話質(zhì)量，分擔(dān)了室外宏蜂窩基站的話務(wù)量，前期的室內(nèi)分布系統(tǒng)主要圍繞著賓館、寫(xiě)字樓、商業(yè)廣場(chǎng)等話務(wù)熱點(diǎn)的覆蓋，隨著用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量要求的提高，對(duì)住宅小區(qū)的深度覆蓋成了無(wú)線通信運(yùn)營(yíng)商的主要課題，由于無(wú)線電波的繞射能力差及穿透建筑物的衰耗大，雖然無(wú)線通信運(yùn)營(yíng)商對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了多種多樣的優(yōu)化工作，但城市中大多數(shù)住宅小區(qū)或多或少的存在弱信號(hào)區(qū)和盲區(qū)。因此，如何解決好住宅小區(qū)的室內(nèi)信號(hào)覆蓋問(wèn)題，滿足廣大用戶的需求，提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，已變得越來(lái)越重要，也成為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)

2、化工作的一個(gè)重點(diǎn)。本文詳細(xì)闡述了關(guān)于住宅小區(qū)深度覆蓋的幾種解決方案。 關(guān)鍵詞： 小區(qū)覆蓋 電磁環(huán)境 傳播模型 1.概述隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和城市建設(shè)的日新月異，城區(qū)密集型居民小區(qū)樓宇不斷增多，電磁環(huán)境、地理環(huán)境及建筑環(huán)境日益復(fù)雜，電磁傳播環(huán)境發(fā)生了很大變化。近年來(lái)，中國(guó)聯(lián)通一直致力于網(wǎng)絡(luò)覆蓋的完善和優(yōu)化，在針對(duì)城市公用高層建筑和地下設(shè)施的無(wú)線覆蓋系統(tǒng)基本建成并日趨完善的同時(shí)，為滿足用戶越來(lái)越高的通信需求，住宅樓和居民生活區(qū)GSM、CDMA無(wú)線信號(hào)覆蓋已日顯重要，尤其是現(xiàn)代高檔住宅樓群和居民小區(qū)將成為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)象。住宅樓群和居民小區(qū)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和以往我們實(shí)施室內(nèi)分布系統(tǒng)時(shí)的那些商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)

3、和寫(xiě)字樓有很大區(qū)別，工程難度大、技術(shù)復(fù)雜，解決好住宅區(qū)室內(nèi)信號(hào)問(wèn)題，是中國(guó)聯(lián)通打造精品網(wǎng)絡(luò)、提高客戶滿意度的重要舉措。本文旨在通過(guò)對(duì)住宅樓群和居民小區(qū)無(wú)線信號(hào)特點(diǎn)的分析，針對(duì)實(shí)例，提出切實(shí)可行的解決方案，并通過(guò)實(shí)施和實(shí)地測(cè)試。2.理論分析2.1實(shí)際電磁環(huán)境與建筑結(jié)構(gòu)移動(dòng)通信的電波傳輸是錯(cuò)綜復(fù)雜的。在設(shè)計(jì)移動(dòng)通信系統(tǒng)時(shí)，一個(gè)最重要的問(wèn)題是要知道系統(tǒng)覆蓋區(qū)內(nèi)每個(gè)接收點(diǎn)接收信號(hào)的強(qiáng)度以及它的波動(dòng)變化情況。由于各個(gè)建筑物對(duì)電波的吸收能力是不同的，不同材料結(jié)構(gòu)和樓房層數(shù)，其吸收損耗數(shù)據(jù)都不一樣。例如，磚石材料吸收損耗的數(shù)據(jù)較小，鋼筋混凝土的數(shù)據(jù)大些，鋼架結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)最大。一般介紹的經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)播模型都是以街心或

4、空闊地面為假設(shè)條件，故如果移動(dòng)臺(tái)要在室內(nèi)使用，在計(jì)算傳播損耗和場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，需把建筑物的穿透損耗也計(jì)算進(jìn)去。即 Lb=LoLp式中，Lb為實(shí)際路徑損耗中值，Lo為在街心的路徑損耗中值，Lp為建筑物的穿透損耗。另外，還有普通玻璃窗的損耗，一般為36db。對(duì)于手持機(jī)，當(dāng)位于使用者腰部和肩部時(shí)，接收的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)比天線離開(kāi)人體幾個(gè)波長(zhǎng)時(shí)將分別降低47db和12db。一般人體損耗設(shè)為3db。一般情況下，Lp不是一個(gè)固定的數(shù)值，而是一個(gè)040db的范圍，需根據(jù)具體情況而定。此外，穿透損耗還隨不同的樓層高度而變化。損耗值隨樓層的增高而近似線性下降。2.2設(shè)計(jì)所用的傳播模型分析從電波傳輸特性分析可知，從基站到住宅室內(nèi)

5、信號(hào)的傳播損耗主要有空中傳播的路徑損耗和由室外向建筑物內(nèi)傳播的穿透損耗。市區(qū)覆蓋距離大于1km的基站可用Okumura-Hata經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行傳播損耗的預(yù)測(cè)：Lo(db)=69.55+26.16log(F)-13.82log(Hb)+(44.19-6.55log(Hb)log(D)-(Hm)-)其中，Lo為路徑損耗，Hb、Hm分別是基站、手機(jī)有效天線高度（m），(Hm)天線高度修正因子(db)，(Hm)=（1.1log(F)-0.7）Hm-(1.56log(F)-0.8)；D為到基站的距離（km），F(xiàn)是頻率（MHz）。是市區(qū)建筑物密度修正因子（db）。歐洲研究委員會(huì)COST231傳播模式小組根據(jù)

6、，計(jì)算市區(qū)環(huán)境的估算結(jié)果并結(jié)合一些處理街道走向的修正函數(shù)，得出了COST-231-Walfish-Ikegami模式，也就是所謂的微蜂窩模式，在這種情況下，基站一般安裝得比較低，電波傳播由周?chē)ㄖ锏睦@射和散射來(lái)決定，也就是主射線在街道組成的峽谷內(nèi)傳播，它的傳播特性和自由空間的傳播特性是有差別的，街道峽谷傳播模型如下：L=42.6+26lgD(km)+20lgF(MHz) D=0.02km式中第一個(gè)常數(shù)是這樣確定的，即L等于D=20m時(shí)的自由空間損耗。我們根據(jù)這個(gè)理論依據(jù)，以小區(qū)室外信號(hào)最差處設(shè)計(jì)，如果該處F=800MHz，H1=21m，H2=1.5m，D=0.2km，得到L（db）=83.5

7、 db加上當(dāng)?shù)氐母郊訐p耗，從而算出從發(fā)射機(jī)到移動(dòng)臺(tái)的傳輸損耗，以此來(lái)作為預(yù)測(cè)的依據(jù)。3.住宅小區(qū)分類和不同覆蓋特點(diǎn)居民住宅小區(qū)無(wú)線覆蓋既不同于城郊結(jié)合部的室外直放站，也不同于公用高層大樓的室內(nèi)覆蓋。由于小區(qū)類別的不同，它們又有各自不同的覆蓋特點(diǎn)。3.1城市高檔別墅區(qū)城市高檔別墅區(qū)一般位于市區(qū)或市郊，小區(qū)占地面積大,房屋間距較大,對(duì)信號(hào)衰減較小。一般來(lái)說(shuō)，如果小區(qū)附近建有基站，小區(qū)內(nèi)的信號(hào)覆蓋一般較好。3.2城市高檔住宅區(qū)城市高檔住宅區(qū)一般位于市區(qū)或市郊，小區(qū)內(nèi)房屋以多層和高層建筑為主，存在的問(wèn)題主要是由于乒乓效應(yīng)引起的中高層的通話質(zhì)量和電梯內(nèi)的信號(hào)覆蓋；而多層住宅由于房屋間距較小，信號(hào)衰減較大

8、，室內(nèi)覆蓋較差，尤其是小區(qū)內(nèi)低層的信號(hào)覆蓋較差，用戶投訴較多。3.3城市密集型住宅區(qū)城市密集型住宅區(qū)一般位于市區(qū)老城區(qū)，小區(qū)內(nèi)房屋以多層建筑為主，存在的問(wèn)題主要在于多層住宅房屋密集、多層建筑間距小，信號(hào)衰減大，室內(nèi)覆蓋較差，特別是小區(qū)內(nèi)低層室內(nèi)的信號(hào)覆蓋差，造成用戶投訴較多。3.4城郊及農(nóng)村居民住宅區(qū)城郊及農(nóng)村居民住宅區(qū)位于市區(qū)老城區(qū)、城郊和農(nóng)村，房屋一般不超過(guò)三層、房屋密集程度極高，間距很小，對(duì)無(wú)線信號(hào)的衰減大，室內(nèi)信號(hào)差，用戶投訴也較多。同時(shí)，這類房屋一般附近沒(méi)有高大建筑，解決覆蓋難度較大。3.5農(nóng)村高檔別墅區(qū)農(nóng)村高檔別墅區(qū)位于農(nóng)村，一般為三層以下建筑，房屋密集，對(duì)信號(hào)衰減較大，室內(nèi)尤其是

9、底層的覆蓋較差。由于農(nóng)村高檔別墅區(qū)的住戶一般是當(dāng)?shù)乇容^富裕的私營(yíng)業(yè)主或比較富裕的人，這些人往往是手機(jī)話費(fèi)較高的大客戶，因此做好這類小區(qū)的覆蓋有比較重要的意義。4.解決城市密集型住宅區(qū)覆蓋的主要技術(shù)方案4.1光纖耦合室外分布方案此方案特點(diǎn)是：信號(hào)純凈，通話質(zhì)量好，對(duì)基站無(wú)干擾，能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)小區(qū)覆蓋。前提條件是小區(qū)到信源耦合接入基站之間有光纜傳輸。分布覆蓋借用小區(qū)已有的線纜通道到大樓的現(xiàn)狀設(shè)計(jì)實(shí)施，因而其投資較少，覆蓋效果良好，但也正因?yàn)樵谛^(qū)到信源基站之間敷設(shè)傳輸光纜和在小區(qū)內(nèi)要借用地下線纜通道，故而建設(shè)工期較長(zhǎng)，難度相對(duì)較大。此方案可徹底解決整個(gè)小區(qū)的室內(nèi)覆蓋。4.2無(wú)線引入光纖室外分布方案

10、光纖無(wú)線引入室外分布覆蓋同光纖耦合引入室外分布覆蓋方式在遠(yuǎn)端覆蓋設(shè)備及工程上保持一致，它是光纖分布的另一種引入方式，做法是在覆蓋小區(qū)邊緣群樓樓頂選擇一個(gè)信號(hào)質(zhì)量相對(duì)較好的位置，同時(shí)考慮隔離度確保系統(tǒng)正常。在此位置架設(shè)一施主天線接收基站信號(hào)，通過(guò)局端設(shè)備濾波放大后將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，光信號(hào)通過(guò)在小區(qū)內(nèi)敷設(shè)的光纜傳輸?shù)矫恳粋€(gè)遠(yuǎn)端設(shè)備，轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)放大后進(jìn)行覆蓋。此種接入方式是在宏蜂窩基站與覆蓋區(qū)之間沒(méi)有光纜時(shí)或敷設(shè)光纜施工困難時(shí)采用，它的優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)源選擇較為靈活，光纜施工比宏蜂窩基站耦合接入工程量小、施工容易（光纜只在小區(qū)內(nèi)敷設(shè)），協(xié)調(diào)相對(duì)簡(jiǎn)單。20m20m4.3無(wú)線直放站覆蓋方案此種方式的

11、特點(diǎn)是：在光纜施工中如果存在較大的困難，導(dǎo)致光纜無(wú)法施工、滿足要求時(shí)，在小區(qū)內(nèi)光纜敷設(shè)及在小區(qū)內(nèi)樓頂安裝設(shè)備較難實(shí)現(xiàn)的情況下，可以采用“無(wú)線直放站覆蓋方式”。此方案在小區(qū)內(nèi)作業(yè)范圍小，對(duì)小區(qū)總體影響不大，較易協(xié)調(diào)。且工程量小、施工容易、工期短?？梢詮牟煌攴涓C基站接入信號(hào)，容納的用戶數(shù)較多。33dBm33dBm33dBm33dBm40m40m40m26.3dBm無(wú)線直放站（CDMA）無(wú)線直放站（GSM）2.1dB/30m29.5dBm雙頻合路器2.8dB/40m25.6dBm2.1dB/30m1/2功分無(wú)線直放站（CDMA）雙頻合路器無(wú)線直放站（GSM）40m5.城市密集型住宅區(qū)覆蓋覆蓋解決方

12、案實(shí)例5.1概述南通市學(xué)田南苑住宅小區(qū)位于南通市工農(nóng)路東側(cè)，學(xué)田南路，東經(jīng)12052.387北緯3200.532。學(xué)田南苑由52棟 2至4單元多層組成，小區(qū)樓宇較為密集，均為6層結(jié)構(gòu)，附1為車(chē)庫(kù)及雜物間，1至6層為住房。學(xué)田南苑總占地面積約135畝，總建筑面積約30萬(wàn)余平方米。其建筑為鋼筋混凝土、磚混，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對(duì)信號(hào)衰減較大，樓宇室內(nèi)相當(dāng)一部分區(qū)域手機(jī)信號(hào)較弱且出現(xiàn)脫網(wǎng)，聯(lián)通（G網(wǎng)、C網(wǎng)）用戶通信困難，用戶強(qiáng)烈要求改善網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量。該小區(qū)約有住戶1800戶，每戶以3人估算，共有人口5400人，小區(qū)工作人員約80人，小區(qū)總?cè)丝跀?shù)量達(dá)5480人。擁有手機(jī)人數(shù)以70%估算，中國(guó)聯(lián)通用戶占比例以

13、50%估算，小區(qū)中國(guó)聯(lián)通用戶總數(shù)量達(dá)到1918部，每用戶的估算話務(wù)量約為0.013愛(ài)爾蘭，總需求容量24.934愛(ài)爾蘭。5.2現(xiàn)場(chǎng)示意圖5.3小區(qū)覆蓋實(shí)施前電測(cè)環(huán)境說(shuō)明經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，覆蓋區(qū)域周?chē)鷺怯蠲芗?。小區(qū)室外G網(wǎng)信號(hào)強(qiáng)于-85dBm的覆蓋面積為82.41%，通話質(zhì)量?jī)?yōu)于4級(jí)的覆蓋面積約為67.66%，小區(qū)室內(nèi)G網(wǎng)信號(hào)強(qiáng)于-85dBm的覆蓋面積為16.24%，通話質(zhì)量?jī)?yōu)于4級(jí)的覆蓋面積約為29.9%；小區(qū)室外C網(wǎng)信號(hào)強(qiáng)于-85dBm的覆蓋面積為96.1%，Ec/Io-9dB的覆蓋面積約為67.7%，F(xiàn)ER-9dB的覆蓋面積約為52.5%，F(xiàn)ER1%的覆蓋面積約為58.54% 。在小區(qū)西北方向大

14、約300米處有聯(lián)通基站，但基站到小區(qū)之間有較高層建筑阻擋，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，小區(qū)過(guò)道、社區(qū)綠化帶及公共室外健身場(chǎng)所的信號(hào)基本能正常通信，而在小區(qū)樓宇室內(nèi)，大部分區(qū)域信號(hào)弱、通信質(zhì)量差，切換頻繁，無(wú)法建立正常通信，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不能滿足用戶需要。5.4設(shè)計(jì)思路根據(jù)學(xué)田南苑現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)結(jié)果及周?chē)h(huán)境因素，在信源的引入方式上，我們首選為光纖引入。因?yàn)檎麄€(gè)學(xué)田新村住宅區(qū)整體規(guī)模較大，學(xué)田南苑僅為其中的一部分，考慮到今后整個(gè)小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及建設(shè)方面，每個(gè)園區(qū)之間不能相互影響，產(chǎn)生干擾，保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。常規(guī)的引入方式還有移頻微波、無(wú)線接入兩種方式，移頻微波雖然有不需敷設(shè)光纜之優(yōu)勢(shì)，但作為城區(qū)，干擾源較多，網(wǎng)

15、絡(luò)間會(huì)產(chǎn)生相互干擾，使得網(wǎng)絡(luò)的整體指標(biāo)下降。一般情況我們建議在城郊、用戶不太密集、基站相對(duì)較少的區(qū)域使用，只需要做單網(wǎng)覆蓋時(shí)使用。無(wú)線引入的方式，由于他對(duì)建設(shè)點(diǎn)的特殊要求，只有在滿足足夠隔離度的情況下方可實(shí)施。一般無(wú)線引入多用于小范圍覆蓋，且不會(huì)對(duì)周?chē)井a(chǎn)生干擾的情況下采用。結(jié)合以上各項(xiàng)因素，本次方案采用光纖引入的方案實(shí)施，即方案4.1信源選擇有兩種，一種為微蜂窩直接接入，另一種為宏蜂窩耦合引入，在兩種信源的選擇上，微蜂窩接入一般用在用戶數(shù)量較多、業(yè)務(wù)量比較繁忙、且用戶較集中的區(qū)域。如：地鐵、寫(xiě)字樓、大型公共場(chǎng)所等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量不使微蜂窩信號(hào)外泄，以免產(chǎn)生切換、掉話。宏蜂窩基站耦合引入，作為

16、小區(qū)覆蓋來(lái)講比微蜂窩接入合理。其一、它可使宏蜂窩基站空閑信道得以充分利用，其二，對(duì)于整體網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化不需對(duì)作過(guò)多的調(diào)整。耦合扇區(qū)只需與覆蓋區(qū)同一方向即可，不需對(duì)周邊基站做相鄰切換關(guān)系。所以本次工程方案首選宏蜂窩基站耦合引入。分布方式上，考慮到整個(gè)小區(qū)沒(méi)有架空線纜，饋線架設(shè)時(shí)不能影響小區(qū)整體環(huán)境，且在滿足覆蓋要求的同時(shí)節(jié)省覆蓋天線的數(shù)量，結(jié)合以上要求，我們采用在架設(shè)點(diǎn)樓頂四角安裝板式定向天線進(jìn)行覆蓋。5.5天線分布平面圖5.6電磁兼容設(shè)計(jì)由于小區(qū)內(nèi)沒(méi)有移動(dòng)公司的基站，故聯(lián)通不會(huì)對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)造成干擾。采用基站耦合及光纖傳輸，避免了信號(hào)源引入C網(wǎng)和G網(wǎng)之間的無(wú)線干擾，同時(shí)所用設(shè)備在設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)解決了C網(wǎng)

17、和G網(wǎng)之間的電磁干擾，指標(biāo)較高，采用高性能的雙頻合路器和高性能的基站天線，保證了整個(gè)系統(tǒng)的電磁兼容。5.7邊緣場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算每個(gè)天線的覆蓋半徑約為120米，每個(gè)天線出來(lái)的信號(hào)穿透1堵墻（每堵墻衰減取20 dB），地面、墻壁及天花等物體反射的多徑傳輸衰落儲(chǔ)備取10 dB，路徑總衰減 L=L自由+L墻+ L多徑 + L功 =114其中 L自由為傳播120米的空間自由衰耗取74dBL墻為信號(hào)穿透墻的衰減20dB（900M）L多徑為多徑衰落10 dBL功為功率儲(chǔ)備取10dB預(yù)測(cè)點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)=覆蓋天線有效發(fā)射功率-路徑總衰減L=33-114=-81dBm根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，邊緣場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)值為-81dBm，可以達(dá)到良好的覆蓋。5.8上行噪聲分析系統(tǒng)上行噪聲分析說(shuō)明:直放機(jī)的上行輸出噪聲電平最大為N=-70dBm。該噪聲由耦合器傳輸至基站天線口噪聲電平為 NP=NC-Lr 已知N= -70 dBm， C=50 dB（耦合器耦合值），Lr=1.3dB（電纜及電纜接頭損耗）可得NP=-121.3dBm-9dB的覆蓋面積約為99.05%（原為67.7%），F(xiàn)ER-9dB的覆蓋面積約為93.13%（原為52.5%），F(xiàn)ER1%的覆蓋面積約為99.95%（原為