移動通信室內(nèi)覆蓋技術(shù)

移動通信室內(nèi)覆蓋技術(shù)一、為什么要建設(shè)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)？隨著城市建筑的日益增多以及建筑材料的復(fù)雜化，手機在密集的建筑間，建筑物內(nèi)、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(luò)進行優(yōu)化。

而室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)便是移動運營部門對室內(nèi)信號弱及信號盲區(qū)進行覆蓋的重要網(wǎng)絡(luò)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，由于來自周邊不同基站信號的重疊，產(chǎn)生乒乓效應(yīng)，手機頻繁切換，甚至掉話，嚴重影響了手機的正常使用；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)。此外，在有些建筑物內(nèi)，雖然手機可以正常通話，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(luò)覆蓋、容量、質(zhì)量是運營商獲取競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵因素。網(wǎng)絡(luò)覆蓋、網(wǎng)絡(luò)容量、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量從主線上體現(xiàn)了移動網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)水平，是所有移動網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的主題。室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)正是在這種背景之下產(chǎn)生的。進行室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)建設(shè)的直接理由是：室內(nèi)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取作用，導(dǎo)致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，由于移動電話使用密度過大，局部網(wǎng)絡(luò)容量不能滿足用戶需求，無線信道發(fā)生擁塞現(xiàn)象;質(zhì)量方面，建筑物高層空間極易存在無線頻率干擾，服務(wù)社區(qū)信號不穩(wěn)定，出現(xiàn)乒乓切換效應(yīng)，話音質(zhì)量難以保證，并出現(xiàn)掉話現(xiàn)象。二、什么地區(qū)需要室內(nèi)覆蓋？室內(nèi)盲區(qū)：新建大型建筑、停車場、辦公樓、賓館和公寓等。話務(wù)量高的大型室內(nèi)場合：車站、機場、商場、體育館、購物中心等，增長微蜂窩建立分層結(jié)構(gòu)。發(fā)生頻繁切換的室內(nèi)場合：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(nèi)覆蓋？室內(nèi)覆蓋是針對室內(nèi)用戶群、用于改善建筑物內(nèi)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(yīng)用。室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)為上述問題提供了較佳的解決方案。其原理是運用室內(nèi)天線分布系統(tǒng)將移動基站的信號均勻分布在室內(nèi)每個角落，從而保證室內(nèi)區(qū)域擁有抱負的信號覆蓋。室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的建設(shè)，可以較為全面地改善建筑物內(nèi)的通話質(zhì)量，提高移動電話接通率，開辟出高質(zhì)量的室內(nèi)移動通信區(qū)域；同時，使用微蜂窩系統(tǒng)可以分擔(dān)室外宏蜂窩話務(wù)，擴大網(wǎng)絡(luò)容量，從整體上提高移動網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)水平。四、實現(xiàn)室內(nèi)覆蓋的方法實現(xiàn)室內(nèi)覆蓋的技術(shù)方案可分為三種：1、微蜂窩有線接入方式是以室內(nèi)微蜂窩系統(tǒng)作為室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的信號源，即有線接入方式。合用于覆蓋范圍較大且話務(wù)量相對較高的建筑物內(nèi)，在市區(qū)中心使用較多，解決覆蓋和容量問題。改善高話務(wù)量地區(qū)的室內(nèi)信號覆蓋，微蜂窩是最佳解決方案。與宏蜂窩方式相比，微蜂窩方式是更好的室內(nèi)系統(tǒng)解決方案。微蜂窩方式的通話質(zhì)量比宏蜂窩方式要高出許多，對宏蜂窩無線指標(biāo)的影響甚小，并且具有增長網(wǎng)絡(luò)容量的效果。但微蜂窩在室內(nèi)使用時，受建筑物結(jié)構(gòu)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(nèi)每一個地方，是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化所要考慮的關(guān)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(luò)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(quán)衡移動網(wǎng)絡(luò)和運營商的多方面因素才干定奪。2、宏蜂窩無線接入方式是以室外宏蜂窩作為室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的信號源，即無線接入方式。合用于低話務(wù)量和較小面積的室內(nèi)覆蓋盲區(qū)，在市郊等偏遠地區(qū)使用較多。宏蜂窩方式的重要優(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(biāo)特別是掉話率的影響比較明顯。目前，采用選頻直放站并增長宏蜂窩的社區(qū)切換功能可以緩解這一矛盾:當(dāng)相應(yīng)的宏蜂窩頻率發(fā)生變化時，直放站選頻模塊需要作相應(yīng)調(diào)整。隨著運營商對成本和網(wǎng)絡(luò)資源運用率的注重，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(nèi)的覆蓋盲區(qū)。運用微蜂窩解決室內(nèi)問題也存在很大的局限性。建設(shè)微蜂窩的設(shè)備投入與工程周期都較大，只適合在話務(wù)量集中的高檔會議廳或商場使用。在這種情況下，直放站（Repeater）以其靈活簡易的特點成為解決簡樸問題的重要方式。直放站不需要基站設(shè)備和傳輸設(shè)備，安裝簡便靈活，設(shè)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(yīng)用場合重要有以下幾種：·擴大服務(wù)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(shè)，增強覆蓋效率；·解決室內(nèi)覆蓋；·將空閑基站的信號引到繁忙基站的覆蓋區(qū)內(nèi)，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是否增長容量根據(jù)需要增長容量不能增長容量2信號質(zhì)量好一般3設(shè)立優(yōu)先級可以不可以4對網(wǎng)絡(luò)的影響小控制不好影響較大5是否需要傳輸設(shè)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(diào)整參數(shù)需要不需要8是否支持容量動態(tài)分派不支持（容量與分派）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(nèi)覆蓋系統(tǒng)的組成室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)重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(nèi)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(nèi)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.無源天饋分布方式通過無源器件和天線、饋線，將信號傳送和分派到室內(nèi)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派。3.光纖分布方式重要運用光纖來進行信號分布。適合于大型和分散型室內(nèi)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(dǎo)體的一系列開口，在外導(dǎo)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，這些開口就相稱于一系列的天線起到信號的發(fā)射和接受作用。它合用于隧道、地鐵、長廊等地形?？偟膩碚f，信號分布系統(tǒng)根據(jù)覆蓋區(qū)域的具體情況，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(nèi)分布系統(tǒng)可使每個微蜂窩覆蓋范圍增至幾十層樓左右；假如加裝干線放大器，覆蓋范圍還可大幅度增長。一個完備的室內(nèi)分布系統(tǒng)應(yīng)可以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合的每一處。同時，又將這場合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(gòu)成室內(nèi)分布系統(tǒng)的重要設(shè)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(shè)計上重要考慮的是能量分派的問題。八、室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的工程建設(shè)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的建設(shè)可分為準(zhǔn)備、市場、協(xié)商、設(shè)計、安裝、驗收、運營維護等七個階段。準(zhǔn)備工作是指由技術(shù)人員對建筑物內(nèi)的無線信號進行測試，擬定工程選點。準(zhǔn)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(nèi)信號不好、又有人流量的建筑物作為室內(nèi)覆蓋選點的對象。第二，選擇城區(qū)內(nèi)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(luò)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(yīng)，沒有其它更為有效的解決方案。第三，分析宏蜂窩話務(wù)情況、劃定高話務(wù)區(qū)域，然后在高話務(wù)區(qū)域?qū)ふ以拕?wù)熱點建筑，運用室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)吸取建筑物內(nèi)的話務(wù)，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，不管信號覆蓋情況如何，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(dāng)前市場經(jīng)濟和商業(yè)化日益發(fā)展的時代，市場工作在整個工程建設(shè)中舉足輕重，業(yè)主對工程的接納和配合直接關(guān)系到系統(tǒng)的最終建設(shè)。因此對市場工作應(yīng)當(dāng)給予充足重視，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(guān)事項進行協(xié)商，達成有關(guān)協(xié)議，并簽署協(xié)議書，內(nèi)容涉及物業(yè)管理、出入、雙方責(zé)權(quán)利等。設(shè)計工作指進行室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的工程設(shè)計，涉及微蜂窩系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、室內(nèi)分布系統(tǒng)、電源系統(tǒng)共四部分內(nèi)容。安裝工作指根據(jù)設(shè)計文獻進行工程施工和安裝，在所有準(zhǔn)備工作就緒后，一般在３周之內(nèi)可開通系統(tǒng)。1.設(shè)計考慮因素信號源、場強分布、上行信噪比、互調(diào)干擾、上下行平衡、傳輸和分派損耗、施工難度、造價。場強分布的一般設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：掉話率：<1％、阻塞率：>99%、接通率：>95%((95%以上的地方可接通)、邊沿場強：>-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/?！飯鰪姺植?室內(nèi)空間傳輸損耗模型)L=PL+10*N*Lgd(米)+FAF其中：PL為距天線1米處的途徑衰減：典型值為30dB，N為同層衰減指數(shù),辦公樓N＝3.25,一般建筑N＝2.76,商場N＝2.18,FAF途徑損耗附加值：玻璃8dB,隔墻10---15dB,預(yù)制板20---30dB★上行信噪比基站的白噪聲為-120dBm，為了保證接受機的靈敏度，需要設(shè)立上行增益，使上行鏈路的總輸入噪聲小于-120dBm。如：基站輸出P＝43dBm，輸入到直放站為-40dBm，即有效途徑損耗為83dB，那么直放站的上行增益設(shè)立一定要小于：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(yīng)設(shè)為小于78db;如增益設(shè)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，通過83dB的有效途徑損耗輸入到基站為-118dBm，大于源噪聲-120dBm,使基站接受機靈敏度減少2dB。★室內(nèi)覆蓋所需設(shè)備與器件1微蜂窩，基站2直放站(寬帶、信道選擇)：增益70－90db,20-33dBm輸出3干線放大器：增益30－50db,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(nèi)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/100m)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：15-18dBi10光端機：點對點、點對多點11光纖：雙纖、單纖★工程勘測設(shè)計1、擬定覆蓋區(qū)域室內(nèi)覆蓋的目的是在建筑物內(nèi)部需要場強覆蓋，而基站信號又無法輻射的區(qū)域提供抱負的信號覆蓋。因此，工程設(shè)計的首要工作是勘測擬定哪些區(qū)域已被基站所覆蓋，哪些區(qū)域還需室內(nèi)分布系統(tǒng)增強信號。在勘測時，應(yīng)特別注意話務(wù)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(shè)計一個分布天線。2、預(yù)測覆蓋效果并擬定工程方案通過實地勘測，可基本擬定各分布天線的位置，并根據(jù)各分布天線管轄范圍來擬定其每個信道的輸出功率Ptd。為了使方案規(guī)劃更加準(zhǔn)確，往往可對這些區(qū)域進行場強覆蓋預(yù)測。具體地可以采用以下方法：用信號發(fā)生器和室內(nèi)天線組成發(fā)射單元，在分布天線位置發(fā)出所設(shè)計的相應(yīng)輸出功率Ptd，而將測試手機作為接受單元，在相應(yīng)覆蓋區(qū)域各點測試場強的大小，觀測是否能良好地接受到信號。為使工程具有良好的性能價格比，工程設(shè)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(yīng)室內(nèi)分布天線位置接受信號，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擬定。式中Sr為基站接受靈敏度，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，擬定系統(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(nèi)勻點