移動(dòng)通信室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)

蔣穎鋒

【摘要】隨著我國移動(dòng)通信事業(yè)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的逐步深化，室外區(qū)域的廣覆蓋已經(jīng)基本完成，網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋逐漸成為運(yùn)營商關(guān)注的重點(diǎn)。建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)是改善網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋的重要手段，能有效吸收話務(wù)量并提升用戶感知，本文重點(diǎn)對(duì)室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和探討，供相關(guān)設(shè)計(jì)人員參考。

【關(guān)鍵詞】移動(dòng)通信；室內(nèi)分布；規(guī)劃設(shè)計(jì)

一、前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市化進(jìn)程逐步加快，各種大型建筑越來越廣泛地分布于城市之中。室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)，可完善大中型建筑物、重要地下公共場所及高層建筑的室內(nèi)信號(hào)覆蓋，提高移動(dòng)電話接通率，較為全面地改善建筑物內(nèi)的通話質(zhì)量。同時(shí)，使用室內(nèi)分布系統(tǒng)還可以分擔(dān)室外宏站話務(wù)，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)容量，整體提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平。

二、室內(nèi)分布系統(tǒng)的組成及類型

室內(nèi)分布系統(tǒng)是指基站信源射頻信號(hào)通過無源器件進(jìn)行分路，經(jīng)由饋線將無線信號(hào)均勻地分配到每一幅室內(nèi)小功率低增益天線上，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域信號(hào)的良好覆蓋。

1、室內(nèi)分布系統(tǒng)的組成

（1）信號(hào)源：主要包括宏蜂窩、微蜂窩、分布式基站以及直放站等。（2）天饋分布系統(tǒng)：包括饋線、干線放大器、功分器、耦合器、合路器、電橋、天線等設(shè)備。

2、室內(nèi)分布系統(tǒng)的類型

（1）同軸電纜分布系統(tǒng) 同軸電纜分布系統(tǒng)將信源輸出的能量通過功分器、耦合器等無源器件合理分配，經(jīng)同軸電纜和天線將能量均勻分布到室內(nèi)各區(qū)域，其特點(diǎn)是性能穩(wěn)定，造價(jià)低，設(shè)計(jì)方案靈活、易于維護(hù)和線路調(diào)整，可兼容多種制式的通信系統(tǒng)。

（2）光纖分布系統(tǒng) 光纖分布系統(tǒng)利用單模光纖將信號(hào)傳輸?shù)浇ㄖ飪?nèi)部的各個(gè)位置。光纖分布系統(tǒng)的傳輸損耗小，傳輸容量大，不受電磁干擾，性能穩(wěn)定可靠。光纖分布系統(tǒng)適于遠(yuǎn)距離的信號(hào)傳輸，但需增加專門的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，因此成本較高。

（3）泄漏電纜分布系統(tǒng) 泄露電纜分布系統(tǒng)利用了泄露電纜兼具信號(hào)的傳輸和收發(fā)特性，替代了傳統(tǒng)同軸電纜分布系統(tǒng)中饋線和天線的功能，可以使信號(hào)通過泄露電纜均勻分布到室內(nèi)的各個(gè)區(qū)域。泄露電纜分布系統(tǒng)具有傳輸損耗均勻，信號(hào)穩(wěn)定等特點(diǎn)，但是其造價(jià)高，線徑大，施工困難，通常只用于對(duì)地鐵、隧道等特定環(huán)境的覆蓋。

三、室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體上分為設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段和設(shè)計(jì)階段兩部分，設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段主要用來完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)資料的收集，室內(nèi)覆蓋分析，通過對(duì)室內(nèi)覆蓋能力、容量需求的分析，為后面的設(shè)計(jì)階段的工作提供支撐。設(shè)計(jì)階段主要圍繞信源選取、天線布局、饋線布放等環(huán)節(jié)展開。

1、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段

（1）現(xiàn)場資料收集 現(xiàn)場資料收集的目的是通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的基本信息、市場需求、業(yè)務(wù)分布等進(jìn)行細(xì)致了解后，獲取數(shù)據(jù)化的資料，作為后期網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的輸入。資料收集和分析的具體內(nèi)容包括：場景特征、用戶業(yè)務(wù)需求信息、現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資料等。

（2）室內(nèi)覆蓋分析 與室外宏基站的規(guī)劃設(shè)計(jì)類似，室內(nèi)分布系統(tǒng)也是通過合理的功率分配和天線布放來實(shí)現(xiàn)良好的覆蓋。鏈路預(yù)算是功率分配的基礎(chǔ)，最終目標(biāo)是計(jì)算覆蓋半徑，即評(píng)估從信號(hào)源發(fā)射的無線信號(hào)經(jīng)過分布系統(tǒng)的各個(gè)射頻器件以及空中接口的無線傳播之后是否能夠滿足系統(tǒng)覆蓋邊緣的功率要求。

（3）室內(nèi)容量分析 進(jìn)行容量估算時(shí)，需要充分考慮到室內(nèi)分布各區(qū)域的容量需求，對(duì)信源目標(biāo)覆蓋區(qū)域進(jìn)行話務(wù)量預(yù)算。在小區(qū)劃分和配置上充分考慮到覆蓋區(qū)的用戶需求，確保各場景業(yè)務(wù)需求量大的區(qū)域有足夠的容量支撐。室內(nèi)容量估算首先需考慮用戶的業(yè)務(wù)類型，依據(jù)業(yè)務(wù)量模型來計(jì)算等效話務(wù)量，并依據(jù)相關(guān)業(yè)務(wù)質(zhì)量要求來估算網(wǎng)絡(luò)的配置容量。

2、設(shè)計(jì)階段

（1）信源的選取

信源即室內(nèi)分布系統(tǒng)中無線信號(hào)的來源，常用的信源有：宏蜂窩、微蜂窩、分布式基站、直放站。進(jìn)行室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)覆蓋、容量等各方面的情況，并充分考慮投入成本，從而確定室內(nèi)分布系統(tǒng)的信號(hào)源。選取信源時(shí)應(yīng)主要注意以下幾條原則：①應(yīng)根據(jù)室分系統(tǒng)中天線口輸出功率的要求，來確定信源的輸出功率；②應(yīng)根據(jù)室分系統(tǒng)的預(yù)測容量來確定信源的配置和種類；③選取信源時(shí)還應(yīng)考慮將室分系統(tǒng)的電磁輻射水平控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，以達(dá)到環(huán)境保護(hù)的要求；

（2）饋線系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對(duì)于新建室分系統(tǒng)，原則上電纜主干大于等于30m的使用7/8”饋線，平層電纜大于等于50m的使用7/8”饋線，平層電纜小于50m的宜使用1/2”饋線，若天線口功率不滿足要求，則使用7/8”饋線。饋線布放應(yīng)該走線牢固、美觀、不可有交叉、扭曲、裂損的情況，需要彎曲時(shí)，角度應(yīng)平滑，彎曲半徑不能超過規(guī)定值。

（3）天線選取及設(shè)置

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)情況采用不同的天線，主要應(yīng)該遵循以下原則：①一般情況下可以采用室內(nèi)全向吸頂天線；②如果建筑物中有中空的天井結(jié)構(gòu)或者大型會(huì)議室、餐廳等空曠結(jié)構(gòu)，可采用定向天線大面積覆蓋；③對(duì)于TD-LTE的MIMO雙路系統(tǒng)，若采用單極化天線，建議雙天線盡量采用10λ以上間距，為1-1.5m，如實(shí)際安裝空間受限雙天線間距不應(yīng)低于4λ（0.5m）。

（4）分區(qū)與分簇

多制式系統(tǒng)室內(nèi)覆蓋的分區(qū)分簇的原則包括：①區(qū)簇劃分主要依據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)特性、面積、容量需求及業(yè)務(wù)密度分布等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，如覆蓋面積大于50000平米的獨(dú)立樓宇、高于20層的寫字樓等場景需要分區(qū)；②分區(qū)后的分布系統(tǒng)應(yīng)保證各個(gè)分區(qū)的覆蓋區(qū)域清晰明確；③多制式分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)以鏈路最差，覆蓋最受限的制式的技術(shù)條件來確定天線的覆蓋半徑，并構(gòu)建分布系統(tǒng)的基本單位“分簇”，簇內(nèi)的天線數(shù)量盡量均衡，天線位置相對(duì)集中。

（5）切換區(qū)設(shè)置

室分系統(tǒng)小區(qū)切換區(qū)域的規(guī)劃應(yīng)遵循以下原則：①切換區(qū)域應(yīng)綜合考慮切換時(shí)間要求及小區(qū)間干擾水平等因素設(shè)定；②室分系統(tǒng)小區(qū)和室外宏站的切換區(qū)域應(yīng)規(guī)劃在建筑物的入口處；③電梯的小區(qū)劃分：盡量將電梯與底層劃分為同一小區(qū)，電梯廳盡量使用與電梯同小區(qū)信號(hào)覆蓋，確保電梯與平層之間的切換在電梯廳內(nèi)發(fā)生；④對(duì)于地下停車場進(jìn)出口的切換區(qū)域應(yīng)盡量長，拐彎處可增加天線覆蓋；⑤平層分區(qū)不能設(shè)置在人流量大的區(qū)域，避免頻繁切換；切換帶也不能設(shè)置過大，避免用戶出現(xiàn)乒乓切換的情況。

（6）泄露控制

目前城市高層建筑多為玻璃外墻，室分系統(tǒng)的信號(hào)很容易泄露到室外，對(duì)室外基站小區(qū)信號(hào)形成干擾。主要通過以下幾種方式來減弱室內(nèi)信號(hào)外泄：①采取小功率、多天線的覆蓋方式；②控制天線的角度和天線的合理布放，如使天線的主瓣方向朝向室內(nèi)；③為避免在窗口附近比較強(qiáng)的室內(nèi)信號(hào)對(duì)室外的影響，可采用在窗口附近使用定向平板天線的方式進(jìn)行覆蓋。

四、結(jié)束語

綜上所述，本文重點(diǎn)對(duì)室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程及要點(diǎn)進(jìn)行了描述，對(duì)于實(shí)際不同場景的室分系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要進(jìn)行具體分析，科學(xué)規(guī)劃，使得最終的設(shè)計(jì)方案能夠更趨合理。

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