室内分布系统设计.ppt

室内分布系统设计培训 课程内容 第一章室内分布系统概述第二章室内分布系统结构第三章设备及器件介绍 第四章室内分布设计 华信邮电咨询设计研究院有限公司 什么是分布系统室内分布系统是用于改善建筑物或封闭环境内移动通信网络覆盖的一种方法 其主要是利用室内天线分布系统将移动基站的信号均匀分布在室内每个角落 从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖室内分布系统的建设 可以较为全面地改善建筑物内的通话质量 提高移动电话接通率 为通话占比较高的室内环境提供优质的网络服务 基站覆盖直放站覆盖 实现室内覆盖的2种方案 室外射频辐射型室内覆盖系统解决方案 包括基站和直放站建设室内分布系统 DAS 将移动网络信号引 接到建筑物室内分布网络室内覆盖华信邮电咨询设计研究院有限公司 为什么要建分布系统 由于室内无线移动环境的特殊性 导致室内信号网络覆盖方面 容量 方面及质量方面需要不断完善 覆盖方面 由于建筑物自身的屏蔽和吸收作用 造成了无线电波较大 的传输衰耗 形成了移动信号的弱覆盖区甚至盲区 容量方面 建筑物诸如高校 大型购物广场 会展中心等人流量集中区域 由于移动电话使用密度较高 局部网络容量不能满足用户需求 无线信道发生拥塞现象 质量方面 建筑物高层空间极易存在无线频率干扰 服务小区信号不能占主导频 出现乒乓切换效应 话音质量难以保证 并出现掉话现象 华信邮电咨询设计研究院有限公司 为什么要建分布系统 华信邮电咨询设计研究院有限公司 室内分布系统重要性 无缝覆盖 随时 随地通信 多业务用户对3G高速数据业务服务的期望值的提升用户通话行为的转变 用户分布的转变 70 业务发生在室内 存在与原有网络的比较 在现有网络覆盖比较完善而言 要求3G同样有完善的覆盖 华信邮电咨询设计研究院有限公司 室内覆盖系统应该场景 新建大型建筑 停车场 办公楼 宾馆和公寓等 话务量高的大型室内场所 车站 机场 商场 体育馆 购物中心等 增加微蜂窝建立分层结构 发生频繁切换的室内场所 高层建筑的顶部 收到多个基站的功率近似的信号 华信邮电咨询设计研究院有限公司 课程内容 第一章室内分布系统概述第二章室内分布系统结构第三章设备及器件介绍 第四章室内分布设计 华信邮电咨询设计研究院有限公司 组成部分组成单元包括 1 信号源 基站发射的信号2 室内天线 实现无线射频信号的辐射收发3 各种传输馈线 实现信号在建筑物室内的分布传输4 信号转换和分路 信号源到不同不同区域信号的分路即变换处理5 信号变换及放大器 信号源到 合路平台室内盲区 信号源 分配器 BTS1 室内不同区域信号的转换和放大 以满足无线覆盖的功率要求 室内天线户外阴影区华信邮电咨询设计研究院有限公司 信号源 1 无线直放站 2 光纤直放站3 微蜂窝4 宏蜂窝 5 BBU RRU 华信邮电咨询设计研究院有限公司 信号源 信号源的选择 对于信号源的选择 一方面要考虑引接的基站是否能够提供目标覆盖区域的容量需求 另一方面也要考虑安装环境 功率需求以及传输条件的影响 一般情况下 在满足条件的基础上 应选用成本低 安装简单 引接方便的信号源作为室内分布系统信号源 降低系统整体成本 华信邮电咨询设计研究院有限公司 小 支持 信号源区别 项目1 是否增加容量2 信号质量3 设置优先级4 对网络的影响5 是否需要传输设备6 是否需要重新频率规划7 是否需要调整参数8 是否支持容量动态分配9 是否支持多运营商10 是否支持多频 多系统环境11 安装时间12 投资 使用基站根据需要增加容量好可以需要需要需要不支持 容量预分配 不支持不支持较长较多 使用直放站不能增加容量一般不可以控制不好影响很大不需要不需要支持支持支持较短较少 华信邮电咨询设计研究院有限公司 室内分布系统分类 分布系统通常采用同轴电缆作为传输介质 对基站信号进行射频传输 含 放大 的方法 可分为以下几种类型 1 无源分布系统2 有源分布系统3 光纤分布系统 4 泄漏电缆分布系统 华信邮电咨询设计研究院有限公司 室内分布系统分类无源分布系统功分器耦合器功分器 信号源 耦合器 功分器 功分器 信号源通过组合使用的耦合器 功分器等无源器件进行分路 经馈线将信号均匀分布到室内各个角落 通过仔细的链路计算 达到信号的均匀分布 天线使用适合室内使用的吸顶式或壁挂式天线 特点 1 覆盖面积小 适用中小型楼宇室内覆盖场所 2 系统为免维护无源系统 可连续工作20 30年无故障 华信邮电咨询设计研究院有限公司 室内分布系统分类 有源分布系统 壁挂天线 吸顶天线 放大器 定向天线 功分器 BTS 耦合器 在建筑物覆盖面积较大时 前述的无源天馈线很难满足需要 可增加中 继设备 如放大器 以补偿信号在传输过程中的损耗 华信邮电咨询设计研究院有限公司 光 端 机 室内分布系统分类光纤分布系统 分布系统1远端机1 分布系统2远端机2 分布系统3 分布系统4 光纤 远端机3 远端机4 光纤 分布系统 分布系统 BTS 光纤光纤 5远端机5 6远端机6 光纤当覆盖的区域比较分散 相距较远或地形比较复杂时 可以采用光纤分布系统 通过拉远的方式对各个分离的室内区域进行覆盖 特点是用光纤传输代替了同轴电缆传输信号 单模光纤传输损耗仅为0 2 0 3dB Km 且传输带宽极宽 色散很小 是理想的传输媒质 光纤站近端在信号源所在之处 通过近端实现光电转换 将射频信号转换为光信号 并经光分路器分配进入光纤传输至各远端 光纤远端为光电转换取出射频信号 并经过功率放到输入室分天馈系统 华信邮电咨询设计研究院有限公司 室内分布系统分类 泄漏电缆分布系统 华信邮电咨询设计研究院有限公司 课程内容 第一章室内分布系统概述第二章室内分布系统结构第三章设备及器件介绍 第四章室内分布设计 华信邮电咨询设计研究院有限公司 名称解释 dBm dBi dBd dB 1 dBm 是一个考征功率绝对值的值 计算公式为 10lgP 功率值 1mw 2 dBi和dBd 是考征增益的值 功率增益 两者都是一个相对值 但参考基 准不一样 dBi的参考基准为全方向性天线 dBd的参考基准为偶极子 所以两者略有不同 一般认为 表示同一个增益 用dBi表示出来比用dBd表示出来要大2 15 3 dB 是一个表征相对值的值 当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时 按下面计算公式 10lg 甲功率 乙功率 华信邮电咨询设计研究院有限公司 直放站 直放站的类型有很多 划分原则主要按传输链路 信道带宽等 根据传输链路的不同 主要分为2种 无线直放站光纤直放站 华信邮电咨询设计研究院有限公司 无线直放站工作原理 无线直放站 属于同频放大设备 是指在无线通信传输过程中起到信号增 强的一种无线电发射中转设备 基本功能就是一个射频信号功率增强器 无线直放站的双工滤波器抑制了射频信号中的杂散信号 射频信号通过使用低噪声放大器来提高信噪比 增益为40dB 噪声低于1dB 低噪声放大后的射频信号通过低端混频本振频率进行中频变换 然后通过声表面波滤波器进行选通滤波 滤除噪声 进一步提高抑制噪声的水平 选通的信号用高端的混频器转换成原始的高频信号 再通过高功率放大器放大后传输到天线 天线发射传输到移动台 华信邮电咨询设计研究院有限公司 无线直放站组图RepeaterBTS Antenna Divider RadiatingCable 无线直放站由施主天线 用户天线和直放站中继放大器组成 施主天线是用来完成和基站之间的信号收发 用户天线是用来完成和移动台之间的信号收发 华信邮电咨询设计研究院有限公司 无线直放站应用场景特点及应用场景特点采用空中耦合信号 建站时间短 投产速度快 输入要求低 约为 45dBm 55dBm 应用场景 对于话务量不高室外信号较纯的区域 对于传输资源缺乏小型建筑 保证隔离度满足要求 华信邮电咨询设计研究院有限公司 P P 光纤直放站工作原理光纤直放站 采用光纤作为传输媒介 需要在基站侧和直放站侧具有光传输能力光衰减器 光发送机 光纤 光接收机 DC 光模块电源 DCDC 光模块电源 DC DC MS BS 光接收机 光纤 光发送机 DC DC DC 光衰减器 DC DC 电源单元 DC 48V AC220V 电源单元 DC 48V AC220V 光纤直放站的施主设备以电缆直接耦合的方式从基站直接耦合到RF信号 并变换为光信号经过光纤传输到服务设备 服务设备再将光信号变换为原始的RF信号 通过服务天线将RF信号发送直放站到所要覆盖的地区 华信邮电咨询设计研究院有限公司 光纤直放站组图 光端机 光端机 光端机 主机华信邮电咨询设计研究院有限公司 光纤直放站特点 特点及应用场景 特点 直接耦合宏 微 基站信号 输入约为0 10dBm 光纤直放站设备采用光传输 相对无线站比较稳定 可实现1拖4的多远端覆盖 信号纯 建站时间长 使用传输资源 应用场景 对于信号质量要求较高 话务量不是很高的酒店宾馆 小型 写字楼等场所 华信邮电咨询设计研究院有限公司 干线放大器 干线放大器 用于室内信号分布系统 其主要作用是用来放大基站和移动台的 信号 补偿信号通过馈线传输的损耗 消除盲区 实现良好的通话效果 其原理如下图 特点 直接分布系统主干线或宏 微 基站信号 输入约为0 10dBm 属于有源设备 应用场景 天线使用量较大的站点采用干线放大器 从而减少信源使用量 方案设计中干放不能进行串联 华信邮电咨询设计研究院有限公司 耦合器 定义 从射频通路中通过耦合将一部分信号取出的无源器件称作耦合器 端口 耦合器包括输入 输出和耦合端口 隔离端口接匹配负载 输入端口 至输出端口的支路称通路 输入端口至耦合端口的支路称耦合支路 定向性 耦合器是一个四端口网络 如下图 1 4和2 3为两根传输线 线间 有一定的耦合机构 当电磁波由1端口输入时 除了一部分能量直接由4端口输出外 同时还有同时还有一部分能量耦合到2 3通道中3通道中 由2或3端口输出 从端口3输出而端口2无输出时 称为 同向定向耦合器 从端口2输出而端口3无 输出时 称为 反向定向耦合器 在隔离口接50 负载 吸收可能的输出信号 常见的耦合器 5dB 6dB 7dB 10dB 15dB 20dB 40dB 华信邮电咨询设计研究院有限公司 耦合器 指标和含义 耦合度Couplingralue 输入信号与输出信号之比 耦合度C 10lgP1 P2电压驻波比VSWR 耦合器的两个端口与标称阻抗负载相连接 另另一端口与无损耗传输线相连接并当作其负载时 该传输线中驻波电压的最大值与最小值之比 方向性Directionalcouplerdirectivity 耦合端口与隔离端口信号强度的差值 方向性越大说明输入 端口与隔离端口的隔离越好 方向性D 10log P2 P3 隔离度I 10log P1 P3 华信邮电咨询设计研究院有限公司 耦合器 指标和含义 分配损耗 分配比 的计算 分配损耗是由于耦合器支路耦合出一部分信号后 通路输出信号 的理论大小 不包括实际上的传输损耗 例如 一个5dB耦合器 输入信号为1mw 由C 5dB 10log Pcoup Pin 算出Pcoup为0 316mw Pcoup 为耦合支路输出的信号大小 则通路剩余的信号大小为1 0 316 0 684mw 再用dB表示为Pout 10log 0 684 1 1 65dB 即为分 配损耗 而实际的插入损耗为分配损耗加上传输损耗 华信邮电咨询设计研究院有限公司 耦合器耦合器性能指标 耦合度 5 0 7 7 0 7 10 0 8 15 0 8 20 1 频率 MHz 驻波比 800 2500 1 25 分配损耗 dB 插入损耗 dB 1 65 2 0 97 1 3 0 46 0 8 0 14 0 5 0 04 0 4 阻抗 方向性 dB 最大功率容量 W 接头工作温度相对湿度尺寸 长 宽 高 重量 g 50 20dB200N F 25 655 95 120 35 18500华信邮电咨询设计研究院有限公司 功分器 定义 功分器又称为功率分配器 常用的功分器有二功分器 三功分器和四 功分器 功分器是一个低损耗的无源器件 它将一路输入信号等分成两路或多路幅度相同的信号输出 各输出口之间相互隔离 腔体功分器无隔离要求 功分器 华信邮电咨询设计研究院有限公司 功分器 技术指标及含义 幅度平衡AmplitudeBalance 等分功分器定义为各端口插入损耗的差值 用dB表示 插入损耗insertionloss 发射机输出功率和接收机输入功率通过功分器引起的传输损耗 电压驻波比VSWR 功分器 合路器 的两个端口与标称阻抗负载相连接 另一端口与无损耗传输线相连接并当作其负载时 该传输线中驻波电压的最大值与最小值之比 隔离度Isolation 功分器的一个输出端口对于其它输出端口的隔离程度 华信邮电咨询设计研究院有限公司 功分器功分器技术指标 一分二 一分三 一分四 频率范围 MHz 分配比 dB 插入损耗 dB 幅度平衡度 dB 端口驻波隔离度 dB 功率容量温度范围 C 相对湿度接头形式外形尺寸 mm 800 25003 3 2 0 2 1 25 20165 60 25 800 25004 78 5 2 0 35 1 25 20 200W 连续波 25 655 95 N F205 60 35 800 25006 6 5 0 35 1 25 20225 60 60 华信邮电咨询设计研究院有限公司 合路器 作用 合路器的主要作用是将几路信号合成起来 分类 分为同频合成器和异频段合路器两种 同频段信号的合路 合成 由于信道间隔很小 无法采用谐振腔选频方式来合路 一般采用同频合路器 3dB电桥 不同频段的信号功率合成采用频段合路器 由于两个信号频率间隔较大 可以选用谐振腔选频方式对两路信号进行合成 插损小 带外抑制度高 华信邮电咨询设计研究院有限公司 合路器合路器是把多路输入信号合成一路输入合路器为选频合路器 以滤波多工方式工作 可实现两路以上 频段合路器 信号合成 能实现高隔离合成 主要用于不同频段的合路 可提供不同系统间最小的干扰 d 电桥为同频合路 只能实现两路信号合成 隔离度较低 可 同频合路器 实现两路等幅输出 功分器为同频合路 可实现多路合成 隔离度较低 只能提供 功率合成器 一路输出 受功率容量限制 华信邮电咨询设计研究院有限公司 page36 2011 4 17 3dB电桥基本原理 3dB电桥是一种四端口网络 包括两个输入端口和两个输出端口 用作合路器时 其中一个输出端口接匹配负载1 4波长 11 4波长2 43 如上图所示 当信号由1端口输入时 由3 4端口平均分配输出 2端口没有信号输出 当信号由2端口输入时 由3 4端口平均分配输出 1端口没有信号输出 当有两路信号分别由1 2输入 并且3或4端口其中之一接负载 这样就实现了合路器的功能 华信邮电咨询设计研究院有限公司 室内吸顶全向天线室内吸顶全向天线属于低增益天线 增益一般为3dBi 吸顶天线的水平波瓣宽度为360 垂直波瓣宽度为65 左右 采用垂直极化 华信邮电咨询设计研究院有限公司 page38 2011 4 17 室内板状定向天线室内板状定向天线的增益一般为6 10dBi 室内板状定向天线的水平波瓣宽度一般为70 垂直波瓣宽度一般为58 华信邮电咨询设计研究院有限公司 page39 2011 4 17 对数周期天线定义 凡在f频率上具有的特性 在由 f给出的一切频率上将重复出现 其中n为整数 这些频率画在对数尺上都是等间隔的 而周期等于 的对数 是一种宽频带天线 或者说是一种与频率无关的天线 华信邮电咨询设计研究院有限公司 page40 2011 4 17 八木定向天线八木定向天线的后端最后一个单元为反向器 具有反射信号的作用 其它单元是引向器 对信号起引向作用 八木天线的增益一般为9 14dBi 八木定向天线的单元数越多 其增益越高 通常采用6 12个单元的八木定向天线 其增益可达10 15dBi 华信邮电咨询设计研究院有限公司 page41 2011 4 17 馈线常用馈线百米损耗 华信邮电咨询设计研究院有限公司 page42 2011 4 17 负载和衰减器衰减器是在指定的频率范围内 一种用以引入一预定衰减的电路衰减器是二端口互易元件负载是一种特殊的衰减器 衰减度为无限大 华信邮电咨询设计研究院有限公司 page43 2011 4 17 连接头 华信邮电咨询设计研究院有限公司 page44 2011 4 17 课程内容 第一章室内分布系统概述第二章室内分布系统结构第三章设备及器件介绍第四章室内分布设计 华信邮电咨询设计研究院有限公司 设计技术要点室内传播模型Keenan Motley模型在自由空间传播模型的基础上增加了墙壁和地板的穿透损耗 模型所使用的公式如下所示Lindoor Lr k F k P F p W Ld其中 Lr为自由空间损耗 Lr 32 45 20lgf MFz 20lgd km d是到天线的距离 米 f是频率 MHZ k是直达波穿透的楼层数 F是楼层衰减因子 dB P是直达波穿透的墙壁数 W是墙壁衰减因子 dB Ld是多径损耗因子 dB 穿墙损耗参考值 金属 水泥墙 砖墙 木 塑料板 玻璃 抗紫外线玻璃 25dB 15 30dB10dB 6dB 6dB 20dB 华信邮电咨询设计研究院有限公司 A 设计技术要点边缘场强估算 1 假设天线口电平 3dBm 2 10米自由空间损耗 LD 59 3dB 3 室内隔墙的损耗及多路径 10米 衰落余量 20dB 4 距天线10米处 A点 手机接收电平 PR 3 59 3 20 76 3dBm华信邮电咨询设计研究院有限公司 设计技术要点 边缘场强要求设置原则 1 无线覆盖边缘导频功率场强 一类区域 高速数据密集区域 85dBm 二类区域 低速数据 可视电话 语音电话等区域 90dBm 对于电梯 停车场等边缘地区覆盖区域 95dBm 2 室内小区信号边缘场强的设计要比室外小区在室内的高5dB作为经验参考值 华信邮电咨询设计研究院有限公司 设计技术要点 天线布设原则 1 天线类型选择 2 天线安装位置选择 3 天线密度 华信邮电咨询设计研究院有限公司 设计技术要点天线布设原则 1 天线类型选择 天线名称全线吸顶定向吸顶天线对数周期天线八木天线定向板状天线 频段全频全频全频单频全频 垂直波瓣656545 6050 7058 水平波瓣360110 16070 9050 8070 增益34 58 109 146 14 适用范围普通楼层 吊顶安装窗边 走廊2端 大堂电梯 施主天线 隧道施主天线 隧道展厅 厂房 剧院 会议室 电梯 华信邮电咨询设计研究院有限公司 page50 2011 4 17 设计技术要点天线布设原则 2 天线安装位置选择 尽量布放在走廊拐角 房间门口 出入口 楼梯口 出入口等公共区域 大的房间或会议室如靠公共区域天线无法达到覆盖要求时 需将天线安装在房间内 梯天线安装在井道内 天线覆盖半径内不易穿墙过多 一般不穿2堵墙 避免靠近柱子 承重墙等高隔离物体 华信邮电咨询设计研究院有限公司 page51 2011 4 17 一般采用板状天线副 全覆盖楼宇 设计技术要点天线布设原则 3 天线密度 平层 实际工程中天线间隔为15米 隔断较多可调整为10米甚至8米 空旷的楼层 如大厅地下室 可为20米 电梯 以有隔断的电梯井为单位进行覆盖 局部覆盖楼宇 要求兼顾电梯厅 般采用板状天线 每3层每3层一副 全覆盖楼宇一般采用对数周期天线 仅针对电梯井覆盖 一般四层一副 华信邮电咨询设计研究院有限公司 page52 2011 4 17 设计技术要点天线输出功率 WCDMA天线口导频功率 0 6 5dBm GSM天线口输出功率 8 12dBm天线输出功率设置过低无法保证覆盖需要 设置太高则容易一起基站低噪的提升 同时也不符合电磁辐射环境的要求 电磁辐射要求最大不能超过15dBm 华信邮电咨询设计研究院有限公司 page53 2011 4 17 设计技术要点 多天线小功率 优点 明显可以减少建筑物内柱 墙等信号阻碍物对信号的阻挡衰耗和绕射损耗 比天线疏而大范围覆盖的效果好得多 房间 房间 房间 房间华信邮电咨询设计研究院有限公司 室内设计思路 设计步骤 获取建筑平面图 天线布放 天线连接 初步计算支路功率 连接 主干 确定信源 生成系统图 调整天线功率和无源器件 华信邮电咨询设计研究院有限公司 设计过程 第一步 获取建筑平面图 确定机房位置 确定弱点井位置 熟悉楼宇的基本情况 比如楼宇层数 电梯数量及运行区间等情况 华信邮电咨询设计研究院有限公司 设计过程 第二步 天线布放 确定天线类型 安装位置及数量 华信邮电咨询设计研究院有限公司 设计过程 第三步 天线连接 首先连接距离主干线较远的天线 逐步向主干线靠近 一般末尾的两个天线采用功分器进行连接 选择合适的功分器或耦合器 要使用馈线把所有器件连接起来 连接天线的馈线长度要做约10 以上的 预留 注 干线要选用损耗较小的电缆 如7 8 馈管 到天线的支线 为了便于安装和节约成本 尽量使用1 2 跳线 如在楼层间的长直电缆是粗的主干电缆 到各楼层的天线使用细的电缆来 连接 电梯天井中的电缆长度超过100米时可使用5 4 馈线 华信邮电咨询设计研究院有限公司 设计过程 第四步 初步计算支路功率 根据天线预设值的最小功率来计算满足所有天线功率 支路需要的最小功率 天线口导频功率 0 6 5dBm 步骤5 连接主干 根据每条支路功率需求 将各支路选用合适的器件进行连接 连接主干是要确定走线的路由 尽量避免形成总线结构 步骤6 确定信源 根据功率需要及话务要求来确定信号源的使用情况 华信邮电咨询设计研究院有限公司 设计过程 步骤7 生成系统图 生成系统图可使用VISIO