移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

陳永霖

摘要：文章總結(jié)室分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深入研究。研究以項(xiàng)目背景為出發(fā)點(diǎn)，分析室分系統(tǒng)構(gòu)成，通過(guò)做好饋線、天線、信號(hào)源等關(guān)鍵環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，使室分系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加合理。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)設(shè)計(jì)原則進(jìn)行說(shuō)明，在做好場(chǎng)強(qiáng)分析、前期準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上，對(duì)覆蓋范圍加以確認(rèn)。通過(guò)對(duì)上述設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用，能夠發(fā)揮室分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)價(jià)值，確保移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定，滿足用戶最新需求。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)分布系統(tǒng)；移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)；布放天線；覆蓋干擾

中圖分類(lèi)號(hào)：TP31? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

現(xiàn)階段，城市建設(shè)進(jìn)度不斷深入，用戶對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)需求擴(kuò)大，對(duì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)質(zhì)量提出了更高要求。在此背景下，對(duì)室內(nèi)分布系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化十分重要，做好系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠提升移動(dòng)通信質(zhì)量，使得網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積更廣。對(duì)天線、信號(hào)源與無(wú)源器件的應(yīng)用，可拓寬通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸途徑，合理運(yùn)用上述設(shè)計(jì)方案，提升系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性，為移動(dòng)通信設(shè)備的高效使用提供支持。

1 項(xiàng)目背景

室分系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)以天饋分布系統(tǒng)為依托，對(duì)基站信號(hào)進(jìn)行均勻分布，在解決深度覆蓋相關(guān)問(wèn)題的前提下，使室內(nèi)通話質(zhì)量得到顯著改善。新時(shí)期，移動(dòng)電話持有量不斷增多，用戶對(duì)手機(jī)信號(hào)提出了更加嚴(yán)格要求。要想保證電話接通率達(dá)到或接近100％，關(guān)鍵是要建設(shè)室分網(wǎng)絡(luò)。本文便以此為背景，圍繞設(shè)計(jì)、安裝系統(tǒng)期間需要關(guān)注的重點(diǎn)展開(kāi)討論，供相關(guān)人員參考。

2 室分系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 饋線

室分系統(tǒng)搭載射頻同軸電纜的規(guī)格，主要分為3種，其中，1/2"具有直徑小、損耗大的特點(diǎn)，多用于水平布線；13/8"以及7/8"的特點(diǎn)為直徑大、損耗相對(duì)較小，由于二者材質(zhì)以銅為主，建設(shè)成本明顯高于1/2"饋線，更符合垂直布線的需求［2］。

2.2 天線

不同天線的性能參數(shù)存在明顯區(qū)別，可用于室分系統(tǒng)的天線種類(lèi)較多，包括但不限于美化天線、全向吸頂天線等。有關(guān)人員應(yīng)以現(xiàn)場(chǎng)情況為依據(jù)，對(duì)天線進(jìn)行選擇并布設(shè)。

2.3 信號(hào)源

系統(tǒng)信號(hào)源包括RRU、直放站、宏蜂窩和微蜂窩4類(lèi)。RRU具有容量理想、便于安裝等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已得到大范圍推廣；直放站的本質(zhì)為信號(hào)中繼器，核心功能是放大射頻信號(hào)，對(duì)話務(wù)量相對(duì)較少且超出基站覆蓋范圍的區(qū)域進(jìn)行覆蓋；宏蜂窩往往配有相應(yīng)的機(jī)架，其優(yōu)勢(shì)及不足均十分突出，優(yōu)勢(shì)在于便于維護(hù)、容量大且可靠性理想，不足則體現(xiàn)在施工難度大、無(wú)法靈活搬遷等方面；微蜂窩的功能與微型基站基本一致，在市區(qū)建筑內(nèi)部較為常見(jiàn)，可使容量、覆蓋問(wèn)題得到解決。

2.4 無(wú)源器件

該系統(tǒng)所搭載無(wú)源器件包括耦合器、功分器兩類(lèi)。腔體耦合器與微帶耦合器的區(qū)別，主要是前者內(nèi)部裝有兩條金屬桿、后者為兩條微帶線［3］。功分器負(fù)責(zé)將信號(hào)分成2～4路并輸出，使用期間需要酌情引入負(fù)載，避免輸出口出現(xiàn)空載情況。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明

3.1 設(shè)計(jì)原則

對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持以網(wǎng)絡(luò)發(fā)展、業(yè)務(wù)拓展為導(dǎo)向，了解系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備的功能，從兼容性和經(jīng)濟(jì)性等方面出發(fā)，確定最終方案?，F(xiàn)將系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要遵守的原則歸納如下：一是經(jīng)濟(jì)性。需以建筑重要性為依據(jù)，對(duì)室分系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)籌安排。二是統(tǒng)一性。確保室外網(wǎng)絡(luò)、室內(nèi)系統(tǒng)高度契合，使二者優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮。三是保證質(zhì)量。系統(tǒng)建設(shè)指標(biāo)及設(shè)備性能滿足行業(yè)最新要求，為日后維護(hù)等工作的開(kāi)展提供便利。四是以市場(chǎng)為導(dǎo)向。準(zhǔn)確把握市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)，確?？蛻羲岢龅男枨罂傻玫阶畲笙薅葷M足。五是盡量降低施工難度。簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，避免給建筑裝修、整體結(jié)構(gòu)造成不良影響。

3.2 場(chǎng)強(qiáng)分析

室分系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間，應(yīng)對(duì)下行鏈路場(chǎng)強(qiáng)引起重視，保證最終呈現(xiàn)出的覆蓋效果能夠達(dá)到預(yù)期。預(yù)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)的方法如下：第一步，根據(jù)設(shè)備輸出功率、接頭/器件/長(zhǎng)度損耗，對(duì)出入功率加以確定；第二步，對(duì)指定點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行計(jì)算［4］。在此過(guò)程中，需要用到下列公式：

Ls=（4πd/λ）2=（4πdf/c）2

Ls（dBm）=101g（4πdf/c）2

其中，Ls代表電磁波傳輸損耗。d代表實(shí)際傳播距離。f代表電波頻率。c代表光速。考慮到信號(hào)傳播極易被墻體材質(zhì)等因素所影響，按照理論進(jìn)行計(jì)算所得結(jié)果通常存在一定誤差，除特殊情況外，均應(yīng)引入模擬測(cè)試，通過(guò)理論計(jì)算+模擬測(cè)試的方式，確定電平值、現(xiàn)場(chǎng)所需天線總數(shù)和具體位置。

3.3 前期準(zhǔn)備

室分系統(tǒng)設(shè)計(jì)往往會(huì)給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量、信號(hào)覆蓋效果產(chǎn)生直接影響。運(yùn)營(yíng)商要想增強(qiáng)自身對(duì)潛在客戶群體的吸引力、大力開(kāi)發(fā)新客戶，關(guān)鍵是要從全局出發(fā)，確定覆蓋范圍并計(jì)算網(wǎng)絡(luò)容量，充分考慮可能影響通信質(zhì)量的因素、系統(tǒng)損耗等要素，對(duì)建設(shè)成本、信號(hào)源加以確定。

3.4 確定覆蓋范圍

事實(shí)證明，只有參考實(shí)際情況制定設(shè)計(jì)方案，才具備理想的可行性。對(duì)本項(xiàng)目而言，確保所設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠發(fā)揮出應(yīng)有作用的前提，便是前往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行仔細(xì)勘測(cè)，了解覆蓋弱區(qū)及盲區(qū)，對(duì)覆蓋站點(diǎn)加以確定，在此基礎(chǔ)上，對(duì)各站點(diǎn)附近環(huán)境、電磁環(huán)境加以了解。開(kāi)展該項(xiàng)工作期間，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下內(nèi)容：其一，通過(guò)路測(cè)結(jié)合撥打測(cè)試的方式，對(duì)室內(nèi)信號(hào)強(qiáng)度加以明確。其二，估算話務(wù)量，判斷站點(diǎn)覆蓋情況是否能夠滿足行業(yè)最新標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)某區(qū)域話務(wù)量進(jìn)行估算時(shí)，可先基于話務(wù)模型對(duì)用戶數(shù)量加以判斷，再結(jié)合市場(chǎng)數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，確保所得出結(jié)果與實(shí)際情況相符。

3.5 布放天線

3.5.1 選擇天線

目前，市面上常見(jiàn)的天線主要分為以下幾類(lèi)：第一類(lèi)，室分系統(tǒng)常用的全向吸頂天線，該天線布放間距應(yīng)控制在15 m左右，地下空間布放間距可酌情調(diào)整為25 m［5］。第二類(lèi)，一側(cè)是室外一側(cè)是房間的走廊常用的定向吸頂天線。第三類(lèi)，住宅小區(qū)常用的燈桿美化天線。第四類(lèi)，室外或電梯內(nèi)常用的對(duì)數(shù)周期天線，該天線布放間隔以4～5層為最佳。

3.5.2 布放天線

對(duì)天線進(jìn)行布放期間，應(yīng)嚴(yán)格遵守下列原則：堅(jiān)持以多天線、小功率為導(dǎo)向，優(yōu)先在公共區(qū)域?qū)μ炀€進(jìn)行布放。商場(chǎng)、寫(xiě)字樓等建筑，需沿走廊布設(shè)天線，結(jié)合客戶要求確定布放方式，如果需要將天線布放在天花板內(nèi)，則要對(duì)天線口功率加以調(diào)整，以免出現(xiàn)覆蓋不理想的問(wèn)題。時(shí)刻關(guān)注外泄情況，在1～5F窗邊布設(shè)天線前，先要進(jìn)行鏈路計(jì)算，通過(guò)降低功率、定向壁掛天線等手段調(diào)整外泄，保證外泄場(chǎng)強(qiáng)能夠達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。VIP等特殊區(qū)域應(yīng)引入專(zhuān)用天線進(jìn)行覆蓋。根據(jù)樓層切換和室內(nèi)外切換特點(diǎn)，調(diào)整布放方案。

3.6 其他注意事項(xiàng)

3.6.1 控制頻率干擾

室分系統(tǒng)的本質(zhì)為信號(hào)源，該系統(tǒng)需要依托頻率資源運(yùn)行，考慮到既有頻率資源有限，對(duì)其進(jìn)行復(fù)用期間，極易與遠(yuǎn)處信號(hào)或是外部信號(hào)重合，進(jìn)而產(chǎn)生可能給通話質(zhì)量造成不利影響的同鄰頻干擾。針對(duì)該情況，有關(guān)人員建議對(duì)頻率進(jìn)行優(yōu)化的。這是因?yàn)楦蓴_因素以外界干擾、直放站干擾為主，要想使頻率干擾得到有效控制，不僅要對(duì)直放站既有上行增益進(jìn)行降低，還要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)頻點(diǎn)位置進(jìn)行調(diào)整，保證頻點(diǎn)、高頻設(shè)備距離符合行業(yè)現(xiàn)行規(guī)定。

3.6.2 控制覆蓋干擾

高層建筑極易遇到覆蓋干擾問(wèn)題，結(jié)合實(shí)踐所積累經(jīng)驗(yàn)可知，導(dǎo)致該問(wèn)題出現(xiàn)的原因有4個(gè)。首先是建筑用途并不固定，需要頻繁裝修，裝修較易造成天線位置被移動(dòng)或損壞，與此同時(shí)，信號(hào)也會(huì)在裝修材料的影響下大幅衰減。其次是覆蓋建筑數(shù)量較多，天線分配功率難以滿足要求。再次是客戶群體規(guī)模不確定，極易出現(xiàn)設(shè)計(jì)估計(jì)不足的情況。最后是室內(nèi)信號(hào)較易被室外信號(hào)干擾，造成導(dǎo)頻污染或類(lèi)似問(wèn)題。要想解決以上問(wèn)題，關(guān)鍵是要優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。在此過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)做到以下3點(diǎn)：（1）先設(shè)計(jì)室分系統(tǒng)再進(jìn)行裝修，盡量提高天饋系統(tǒng)安裝高度，將裝修給其所帶來(lái)影響降至最低。（2）優(yōu)先在窗邊布設(shè)天線，如果條件允許，可用定向天線代替原天線。（3）對(duì)室內(nèi)信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，以分層理念為導(dǎo)向，設(shè)計(jì)直放站遠(yuǎn)端，根據(jù)建筑情況設(shè)置直放站。

3.6.3 協(xié)調(diào)泄漏與覆蓋

要想對(duì)室外網(wǎng)絡(luò)、室內(nèi)系統(tǒng)進(jìn)行互補(bǔ)，關(guān)鍵要保證泄露與覆蓋相協(xié)調(diào)。具體內(nèi)容如下：（1）互不干擾。各站點(diǎn)互相干擾將影響服務(wù)導(dǎo)頻Ec/lo參數(shù)，致使通信質(zhì)量、覆蓋范圍無(wú)法達(dá)到預(yù)期。（2）順利切換。將切換邊界布設(shè)在入口附近，既要避免切換邊界和室外距離過(guò)遠(yuǎn)，造成路過(guò)用戶切入問(wèn)題，又要避免邊界過(guò)深，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)無(wú)法覆蓋室外，進(jìn)而引起掉話或其他問(wèn)題［6］。在設(shè)計(jì)室分系統(tǒng)期間，有關(guān)人員應(yīng)沿建筑邊緣確定天線位置，對(duì)功率分配進(jìn)行調(diào)整。若建筑外墻所用材料為鋼筋砼，則要保證天線和外墻距離達(dá)到15 m，將天線口功率控制在5 dBm左右，基于墻體耗損對(duì)泄露進(jìn)行有效控制。

4 系統(tǒng)建設(shè)方案

4.1 工程概況

項(xiàng)目為某小區(qū)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)室分系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝，該小區(qū)包含3棟高層住宅樓，每棟住宅均配有電梯，入住戶數(shù)為144戶，入住率達(dá)到100％。

4.2 前期準(zhǔn)備

確定設(shè)計(jì)方案前，技術(shù)人員率先到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)并進(jìn)行測(cè)試，全面掌握現(xiàn)場(chǎng)發(fā)射功率、網(wǎng)絡(luò)信號(hào)及通話質(zhì)量。

第一步，基于Ec/lo判斷信號(hào)質(zhì)量，測(cè)試路徑如圖1所示。通過(guò)測(cè)試能夠發(fā)現(xiàn)，小區(qū)信號(hào)質(zhì)量不理想，參數(shù)平均值約為-7。

第二步，對(duì)RxAGC進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，確定現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)強(qiáng)弱，由此判斷信號(hào)質(zhì)量及通信質(zhì)量。測(cè)試所得參數(shù)平均值為-82，這表示現(xiàn)場(chǎng)弱覆蓋情況嚴(yán)重，應(yīng)對(duì)室內(nèi)分布資源進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到加強(qiáng)覆蓋的目的。

第三步，按照規(guī)定完成CQT測(cè)試。結(jié)果表明，該小區(qū)接收電平的情況并不理想，3棟住宅10F以上空間均存在導(dǎo)頻污染，加之建筑高度相對(duì)較高，在樓內(nèi)封閉、附近遮擋物的雙重影響下，極易出現(xiàn)信號(hào)快速衰減的情況。要想使住戶感知度得到提高，關(guān)鍵是要引入室分系統(tǒng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積、效果進(jìn)行優(yōu)化，從而解決弱覆蓋所造成的一系列問(wèn)題。

4.3 設(shè)計(jì)方案

結(jié)合住宅戶型、現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)以及模擬測(cè)試相關(guān)資料可知，該小區(qū)主要有兩種情形：一是接收點(diǎn)、發(fā)射點(diǎn)之間不存在間隔墻體，區(qū)域相對(duì)開(kāi)闊；二是接收點(diǎn)、發(fā)射點(diǎn)間存在少量間隔墻體。對(duì)電磁波室內(nèi)傳輸?shù)膿p耗進(jìn)行計(jì)算時(shí)，通常要用到天線增益、遮擋損耗等參數(shù)。本項(xiàng)目中，有關(guān)人員將天線口功率設(shè)定為-0.5 dB，在此基礎(chǔ)上，對(duì)天線接收?qǐng)鰪?qiáng)進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果如表1所示。

計(jì)算結(jié)果表明，該分布系統(tǒng)可達(dá)到項(xiàng)目覆蓋需求?？紤]到建筑樓道口、窗口較易發(fā)生泄漏問(wèn)題，施工方對(duì)天線位置進(jìn)行了調(diào)整，確保天線與樓體相對(duì)。測(cè)試結(jié)果表明，系統(tǒng)場(chǎng)強(qiáng)能夠達(dá)到-80 dBm，緩沖區(qū)信號(hào)強(qiáng)度支持信號(hào)切換，加之現(xiàn)場(chǎng)僅設(shè)置一個(gè)RRU信號(hào)源，3棟住宅的電梯均被劃入同一區(qū)域，無(wú)需考慮信號(hào)切換等問(wèn)題。

4.4 優(yōu)化要點(diǎn)

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化指的是采集、分析網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，確定致使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量無(wú)法達(dá)到預(yù)期的因素，通過(guò)調(diào)整參數(shù)等方式，對(duì)既有資源進(jìn)行科學(xué)配置，在保證網(wǎng)絡(luò)資源得到充分利用的前提下，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)，由此獲得更符合預(yù)期的效益。

針對(duì)室分系統(tǒng)所開(kāi)展優(yōu)化工作，其側(cè)重點(diǎn)有兩個(gè)：切換區(qū)域和覆蓋面積。要求有關(guān)人員將室外網(wǎng)絡(luò)、室內(nèi)系統(tǒng)視為一個(gè)整體，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況提出切實(shí)可行的優(yōu)化建議。首先，優(yōu)化覆蓋問(wèn)題。優(yōu)化宏站覆蓋期間，通常需要用到方向角、發(fā)射功率和下傾角等參數(shù)。直放站覆蓋范圍內(nèi)的建筑，則要先對(duì)下行所輸入/輸入欠功率進(jìn)行查詢，再對(duì)天饋線系統(tǒng)進(jìn)行分析。微蜂窩附近建筑，應(yīng)重點(diǎn)核實(shí)干放告警、駐波告警及其他相關(guān)信息。其次，鄰區(qū)優(yōu)化。該項(xiàng)工作需要解決的問(wèn)題，主要是優(yōu)先級(jí)設(shè)置不符合規(guī)定、鄰區(qū)漏配。如果路測(cè)期間出現(xiàn)同頻無(wú)法順利切換的情況，先要對(duì)失敗點(diǎn)附近鄰區(qū)進(jìn)行檢查；再視情況對(duì)鄰區(qū)配置加以調(diào)整。最后，解決導(dǎo)頻污染。導(dǎo)頻污染解決原則可被概括為扶強(qiáng)除弱，實(shí)證有效的方法包括調(diào)整室外扇區(qū)、優(yōu)化現(xiàn)網(wǎng)宏站和實(shí)施室內(nèi)覆蓋等。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上，分析移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方案，對(duì)室分系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用進(jìn)行重點(diǎn)研究。在設(shè)計(jì)與研究中，明確室分系統(tǒng)概念，說(shuō)明系統(tǒng)組成和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，確保室分系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值得到充分實(shí)現(xiàn)。通過(guò)合理設(shè)計(jì)饋線、布放天線，控制頻率干擾，使得信號(hào)資源傳輸更加穩(wěn)定，為提升網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸穩(wěn)定性助力。事實(shí)證明，本研究對(duì)行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，能夠?yàn)橥ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)人員提供參考。

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（編輯 姚 鑫）

Design and practice of indoor distribution system of mobile communication network

Chen? Yonglin

（Hainan Telecom Planning and Design Institute Co.， Ltd.， Haikou 570203，China）

Abstract： The paper summarizes the design of the subsystem and studies the mobile communication network. In the research， the project background is taken as the starting point， the concept and composition of the subsystem subsystem are analyzed， and through the design of feeder， antenna， signal source and other key links， the subsystem design is more reasonable. In the process of system design， the design principles are explained， and the coverage is confirmed on the basis of good field strength analysis and preliminary preparation. Through the application of the above design scheme， the design value of the room subsystem can be given full play to ensure that the mobile communication network is more stable and meet the latest needs of users.

Key words： indoor distribution system; mobile communication network; layout antenna; cover interference