三网室内联合覆盖研究

1、中国移动集团重点中国移动集团重点/ /联合研发项目联合研发项目 结题汇报报告结题汇报报告 20102010年年1010月月3030日日 项目名称：三网室内传播模型研究项目名称：三网室内传播模型研究 项目编号：项目编号： 第2页 主要研究成果主要研究成果 在在keenan-motley模型的基础修正的三网联合覆盖传播模型模型的基础修正的三网联合覆盖传播模型 三网三网rf介质穿透损耗库介质穿透损耗库1.0 自适应室内分布系统自适应室内分布系统 关于关于gsm/td/wlan射频特性的研究论文射频特性的研究论文 三网室内信号仿真软件三网室内信号仿真软件1.0版版 第3页 主要研究成果主要研究成果 自

2、适应室内分布系统自适应室内分布系统 第4页 常规的室内分布技术方案，采用宏蜂窝+直放站+无源分布系统方式组网。直 放站接收宏基站信号并放大后，通过功分器、耦合器分配功率，信号通过馈线传 递到末端的天线输出，覆盖周边区域。室内分布系统信号外泄的具体表现为用于 进行室内覆盖的信号泄漏到室外基站覆盖的区域，造成该区域内不必要的切换， 同时对覆盖该区域的基站造成干扰。同时，由于室分一般采用混合光纤/同轴电缆 （hfc）的接入方式，其中主设备采用光纤连接，输出到天线部分采用同轴电缆 连接，末端通过天线采用无线方式进行覆盖。此方式在覆盖居民楼宇、宾馆房间 等区域时，还面临着入户难，边缘区域效果不佳的问题。

3、 为此，我们设计了一种适用所有场景，可以自动调整2g/3g/wlan各网络末 端输出功率，既可以满足室内分布系统覆盖的要求又能够对室内分布系统信号泄 漏进行控制的系统，命名为“自适应室内分布系统”。 自适应室内分布系统自适应室内分布系统 第5页 自适应室内分布系统自适应室内分布系统 组网方式组网方式 由主机和自适应天线两部分组成，两者的连接使用光纤由主机和自适应天线两部分组成，两者的连接使用光纤,可以可以 采用星形或者链形组网。采用星形或者链形组网。 第6页 自适应室内分布系统自适应室内分布系统 硬件组成硬件组成 第7页 自适应室内分布系统自适应室内分布系统 硬件组成硬件组成 模块模块功能功能

4、 近端小信号板射频到中频的变换以及放大和滤波 近端数字板ad采样，数字滤波、组帧解帧和da恢复 近端监控板监测控制近端主机、控制远端监控板 modem短信、数传 电源模块提供符合电压、功率、质量要求的电源 wdm光/电转换及波分复用传输 第8页 自适应室内分布系统自适应室内分布系统 硬件组成硬件组成 模块模块功能功能 远端小信号板中频到射频的变换以及放大和滤波 远端数字板ad采样，数字滤波、组帧解帧和da恢复 远端射频功放对信号进行功率放大 合路器将三网信号合路 天线输出合路后信号，接收周边无线信号 远端监控单元监测远端主机。 第9页 自适应室内分布系统自适应室内分布系统 天线输出功率自动调整

5、功能天线输出功率自动调整功能 根据天线所处的不同位置，设定室内信号与室外最强信号的差值。远端自 适应天线通过比较室内信号与室外最强信号的差值，自动调节输出功率。 例如，距离室外距离较近的天线，可设置室内信号比室外最强信号强 3db,中等距离的，可设置室内信号比室外最强信号强6db，在室内深 处的，可设置室内信号比室外最强信号强9db等。 第10页 自适应室内分布系统自适应室内分布系统 天线输出功率自动调整功能天线输出功率自动调整功能 第11页 自适应室内分布系统自适应室内分布系统 网络监测告警功能网络监测告警功能 第12页 自适应室内分布系统自适应室内分布系统 网络精细化覆盖功能网络精细化覆盖

6、功能 远端自适应天线可安装在每个房间内，设置不同的室内外差异值，满足 精细化入户覆盖的要求。远端自适应天线增加删除便利，只需在安装后 在近端主机处简单设置即可。 第13页 自适应室内分布系统自适应室内分布系统 优势优势 1、远端自适应天线功率可根据现场环境或者人工设置自动调整，大大提 升覆盖效果，控制信号泄漏，降低对设计方案的依赖性。 2、近端主机与远端自适应天线之间采用光纤连接，便于实现“覆盖入 户”。光纤相比常规的馈线覆盖，具有线径小、价格低、损耗小、容量大、 施工便利等特点。 3、远端自适应天线自带多网络监测模块，可以监测gsm/td/wlan的无线信 号，同时，可通过对监控模块设置信号

7、强度门限值，当监测到的无线信号 强度低于该门限时，可通过近端主机发送告警信息。 4、对于室外信号较弱的场景，采用远端自适应的方式，可以降低设备输 出功率，降低设备噪声，减少对网络的干扰。 第14页 主要研究成果主要研究成果 在在keenan-motley模型的基础修正的三网联合覆盖传播模型模型的基础修正的三网联合覆盖传播模型 三网三网rf介质穿透损耗库介质穿透损耗库1.0 关于关于gsm/td/wlan射频特性的研究论文射频特性的研究论文 第15页 1.1 1.1 研究背景研究背景 随着移动数据业务的发展，室内话务量和通信质量的需求越来越高，使得室内覆盖站点的随着移动数据业务的发展，室内话务量

8、和通信质量的需求越来越高，使得室内覆盖站点的 建设越来越重要建设越来越重要 。 采用何种传播模型，是能否做好室内覆盖站点的规划和设计的关键之一，是影响容量、质采用何种传播模型，是能否做好室内覆盖站点的规划和设计的关键之一，是影响容量、质 量、覆盖和成本的关键因素。量、覆盖和成本的关键因素。 由于室内环境下无线电波传播的复杂性，通常业界的室内传播模型与实际情况有较大差别，由于室内环境下无线电波传播的复杂性，通常业界的室内传播模型与实际情况有较大差别， 还不能直接应用于实际工程建设。还不能直接应用于实际工程建设。 针对河北省保定市市区内的典型室内环境，通过大量的测试，对原有传播模型进行校正，针对河

9、北省保定市市区内的典型室内环境，通过大量的测试，对原有传播模型进行校正， 找到符合实际情况的传播模型，为今后的室内分布系统建设提供实际指导。找到符合实际情况的传播模型，为今后的室内分布系统建设提供实际指导。 第16页 1.3 1.3 研究模型：传统模型与校正模型对比研究模型：传统模型与校正模型对比 校正模型校正模型:pl(db）=32.4+20log（f）+20log（d）+k1+k2+k3其中其中f：表示频率，单位是：表示频率，单位是mhz；d：表：表 示移动台离发射机之间的距离，单位为示移动台离发射机之间的距离，单位为km；k1：垂直介质损耗值，例如天线内装情况下，该层：垂直介质损耗值，例

10、如天线内装情况下，该层k1值为值为 天花板介质的损耗值，天线外装情况下，天花板介质的损耗值，天线外装情况下，k1=0，隔层覆盖时，隔层覆盖时，k1为天花板介质损耗为天花板介质损耗+楼面介质损耗；楼面介质损耗； k2：水平介质损耗值，：水平介质损耗值，k2等于天线与覆盖处之间各类水平介质的损耗值之和；等于天线与覆盖处之间各类水平介质的损耗值之和；k3：衰落余量，：衰落余量，k3一般一般 用来反映人流较大场所和人流较小场所的损耗值区别。用来反映人流较大场所和人流较小场所的损耗值区别。 keenan-motley模型模型 ： pl(db）=32.4+20log（f）+20log（d）+pw 其中其中

11、f：表示频率，单位是：表示频率，单位是mhz；d：表示移动台离发射机之间的距离，单位为：表示移动台离发射机之间的距离，单位为km；p：墙壁损耗参考值；：墙壁损耗参考值； w：墙壁数目。：墙壁数目。 keenan-motley传播模型被广泛的使用，但它也存在一定的局限性，例如它认为所有的墙的损耗都传播模型被广泛的使用，但它也存在一定的局限性，例如它认为所有的墙的损耗都 是相同的，而忽略了由于介质的不同，损耗也是不同的。是相同的，而忽略了由于介质的不同，损耗也是不同的。 itu-rp.1238模型模型 ： plnlos=20log(f)+nlog(d)+lf(n)-28db+x n：距离损耗系数；

12、：距离损耗系数；f：频率，单位：频率，单位mhz；d：移动台与发射机之间的距离，单位为：移动台与发射机之间的距离，单位为m，d1m；lf(n)： 楼层穿透损耗系数；楼层穿透损耗系数；x：慢衰落余量，取值与覆盖概率要求和室内慢衰落标准差有关：慢衰落余量，取值与覆盖概率要求和室内慢衰落标准差有关 对数距离路径损耗模型对数距离路径损耗模型 ： pl(db）= pl(d0）+10nlog（d/d0）+x 对任意的对任意的d值，特定位置的路径损耗值，特定位置的路径损耗 pl（db）为随机正态对数分布。）为随机正态对数分布。 其中，其中，n依赖于周围环境和类型，表示标准偏差为依赖于周围环境和类型，表示标准

13、偏差为的正态随机变量。预测路径损耗与测量值的标准偏差的正态随机变量。预测路径损耗与测量值的标准偏差 为为13db，相对误差较大。，相对误差较大。 衰减因子模型衰减因子模型 ：pl(db）= pl(d0）+10nsflog（d/d0）+faf 其中，其中，nsf表示同层测试的指数值，表示同层测试的指数值，faf为楼层衰减因子。如果对同层存在很好的估计值为楼层衰减因子。如果对同层存在很好的估计值n，则不同层路，则不同层路 径损耗可以通过附加径损耗可以通过附加faf值获得。该模型只考虑楼层之间的衰减因素，存在一定的局限性，不适用值获得。该模型只考虑楼层之间的衰减因素，存在一定的局限性，不适用 于本次

14、研究。于本次研究。 传统模型传统模型 校正后研究校正后研究 模型模型 第17页 1.4 1.4 研究模型现场测试概述研究模型现场测试概述 1 k1测试：测试： 1）选择已开通）选择已开通gsm、td- scdma站点的某个天线，断站点的某个天线，断 开其它天线信号；开其它天线信号； 2）使用频谱仪测量某天线的）使用频谱仪测量某天线的 输入电平，记录相关数据；输入电平，记录相关数据； 3）接上天线，将天线安装进）接上天线，将天线安装进 密闭天花内，用测试手机测量密闭天花内，用测试手机测量 离天线离天线1米处信号电平，记录米处信号电平，记录 相关数据；相关数据； 4）去下一层测量该信号的强）去下一

15、层测量该信号的强 度，记录相关数据；度，记录相关数据； 5）去上一层测量该信号的强）去上一层测量该信号的强 度，记录相关数据；度，记录相关数据； 2 k2测试：测试： 1）选择已开通）选择已开通gsm、td- scdma站点的某个天线，断站点的某个天线，断 开其它天线信号；开其它天线信号； 2）使用频谱仪测量某天线的）使用频谱仪测量某天线的 输入电平，记录相关数据；输入电平，记录相关数据； 3）接上天线，将天线安装进）接上天线，将天线安装进 密闭天花内密闭天花内 4）在介质内层测量电平强度，）在介质内层测量电平强度， 记录数据；记录数据； 5）在介质外层测量电平强度，）在介质外层测量电平强度，

16、 记录数据；记录数据； 5）挑出穿越各类介质前后的）挑出穿越各类介质前后的 数据，计算介质损耗值，记录数据，计算介质损耗值，记录 相关数据；相关数据； 3 k3测试：测试： 1）选择已开通）选择已开通gsm、td- scdma的站点，挑选典型场的站点，挑选典型场 景的天线；景的天线； 2）使用频谱仪测量该天线的）使用频谱仪测量该天线的 输入电平，记录相关数据；输入电平，记录相关数据； 3）接上天线，将天线外露安）接上天线，将天线外露安 装，用测试手机测量离天线装，用测试手机测量离天线1 米处信号电平，记录相关数米处信号电平，记录相关数 据；据； 4）分）分4个方向，每隔个方向，每隔0.5米记米

17、记 录相关数据，直至场景边缘；录相关数据，直至场景边缘； 5）更换场景继续之前的测试）更换场景继续之前的测试 第18页 1.5.11.5.1研究模型测试结果：研究模型测试结果：k1k1测试结果测试结果 td、gsm、wlan在垂直面上对于不同介质的衰耗（在垂直面上对于不同介质的衰耗（k1-db）指标）指标 垂直介质名称（厚度垂直介质名称（厚度cm） 穿透损耗测试值穿透损耗测试值 k1（gsm） 穿透损耗测试穿透损耗测试 值值k1（td） 穿透损耗测试值穿透损耗测试值 k1（wlan） 上层楼板介质（上层楼板介质（22-25）19.92 23.08 24.92 下层楼板介质（下层楼板介质（22-

18、25）17.38 21.38 22.23 石膏天花板介质（石膏天花板介质（1-1.5）1.77 2.38 2.85 木质天花板介质（木质天花板介质（1.8-2）2.83 3.54 3.87 铝塑天花板介质（铝塑天花板介质（0.3）6.75 7.43 7.68 第19页 1.5.21.5.2研究模型测试结果：研究模型测试结果：k2k2测试结果测试结果 td、gsm、wlan在水平面上对于不同介质的衰耗（在水平面上对于不同介质的衰耗（k2-db）指标）指标 第20页 1.5.31.5.3研究模型测试结果：研究模型测试结果：k3k3测试结果测试结果 td、gsm、wlan对于不同场景的衰耗（对于不同

19、场景的衰耗（k3-db）指标）指标 场景类型场景类型人流稀少场景人流稀少场景5m10m15m20m25m30m35m 地下室、地下室、 宾馆、住宾馆、住 宅宅 场景衰耗场景衰耗k3（gsm）0.43 1.08 1.23 1.68 2.18 4.18 4.53 场景衰耗场景衰耗k3（td）0.88 1.13 1.33 1.82 2.57 4.32 4.57 场景衰耗场景衰耗k3（wlan）0.95 1.20 1.85 2.45 2.70 4.39 4.60 高校园区高校园区 、写字楼、写字楼 人流一般场景人流一般场景5m10m15m20m25m30m35m 场景衰耗场景衰耗k3（gsm）1.58

20、 1.58 1.83 2.08 2.58 3.93 5.43 场景衰耗场景衰耗k3（td）2.03 2.43 3.03 3.18 4.02 4.52 6.27 场景衰耗场景衰耗k3（wlan）2.50 2.60 3.35 3.45 4.60 4.94 6.45 车站、机车站、机 场、商场场、商场 超市、娱超市、娱 乐场所乐场所 人流较多场景人流较多场景5m10m15m20m25m30m35m 场景衰耗场景衰耗k3（gsm）3.87 4.20 5.03 5.87 6.53 8.70 9.15 场景衰耗场景衰耗k3（td）4.47 5.80 5.97 6.13 6.47 8.97 9.49 场景衰

21、耗场景衰耗k3（wlan）5.03 6.03 6.77 6.37 7.03 9.77 9.93 第21页 1.6 1.6 传统传播模型与校正后新型传播模式性能对比传统传播模型与校正后新型传播模式性能对比 简易测试场景模拟图简易测试场景模拟图 第22页 1.6.11.6.1对比分析及结果对比分析及结果 根据根据keenan-motley模型公式模型公式pl(db）=32.4+20log（f）+20log（d）+pw计算天计算天 线与测试点理论损耗值：线与测试点理论损耗值：pl(db)=52.4+19.2(12cm砖墙损耗砖墙损耗)；计算得；计算得pl(db)=61.6， 由此计算测试点的理论信号

22、强度为由此计算测试点的理论信号强度为-56.6dbm。 根据校正后传播模型根据校正后传播模型pl(db）=32.4+20log（f）+20log（d）+k1+k2+k3计算天线与计算天线与 测试点理论损耗值：测试点理论损耗值：pl(db)=52.4+1.77（1.2cm石膏天花板损耗）石膏天花板损耗）+9.2（12cm砖墙损耗砖墙损耗 ）+4.2（人流较多场景衰落余量）；计算得（人流较多场景衰落余量）；计算得pl(db)=67.57，由此计算测试点的理论信，由此计算测试点的理论信 号强度为号强度为-62.57dbm。 传统模型计算测试点信号强度理论值与实际值差值为传统模型计算测试点信号强度理论

23、值与实际值差值为61-56.6=4.40，校正后模型，校正后模型 计算测试点信号强度理论值与实际值差值为计算测试点信号强度理论值与实际值差值为62.57-61=1.57，由此可见校正后模型，由此可见校正后模型 因为比传统模型多考虑了垂直介质损耗（因为比传统模型多考虑了垂直介质损耗（k1）和不同场景人流量不同造成的衰落）和不同场景人流量不同造成的衰落 余量（余量（k3）计算而来的损耗值比传统模型计算所得的损耗值更接近于实际网络中）计算而来的损耗值比传统模型计算所得的损耗值更接近于实际网络中 产生的损耗值。产生的损耗值。 随着现实生活各类室内场景建筑结构和装修介质的不断复杂化，校正后的传播随着现实

24、生活各类室内场景建筑结构和装修介质的不断复杂化，校正后的传播 模型将会比传统的传播模型更加适合于各个网络室内分布系统方案的规划和设计模型将会比传统的传播模型更加适合于各个网络室内分布系统方案的规划和设计 。 对比分析对比分析: 对比结果对比结果: 第23页 1.71.7研究结论与不足研究结论与不足 由于车站、超市等人流密集场所场景测试协调困难，且车站室分站点数量较少，故由于车站、超市等人流密集场所场景测试协调困难，且车站室分站点数量较少，故 在场景测试一项，未能特别细致的处理人流密集场所与人流量较少的场所如地下室在场景测试一项，未能特别细致的处理人流密集场所与人流量较少的场所如地下室 的信号差

25、异。的信号差异。 测试时间不足，测试的样本数有限，介质损耗库还需在后期进行扩展和修订。测试时间不足，测试的样本数有限，介质损耗库还需在后期进行扩展和修订。 研究总结研究总结: 研究不足研究不足: 本次研究创新性地提出了优化的本次研究创新性地提出了优化的gsm、td-scdma、wlan三网室内传播模三网室内传播模 型，通过大量的测试，得出了各种垂直介质穿透损耗、水平介质穿透损耗和不同场型，通过大量的测试，得出了各种垂直介质穿透损耗、水平介质穿透损耗和不同场 景人流量造成的空间损耗，并对传播模型进行了校正，得出了适用于各类不同类型景人流量造成的空间损耗，并对传播模型进行了校正，得出了适用于各类不

26、同类型 室内场景的推荐值，可用于指导室内场景的推荐值，可用于指导gsm、td-scdma、wlan三网室内覆盖站点的规三网室内覆盖站点的规 划和设计。划和设计。 由于本此研究的测试样本点尚不够多，得出的传播模型校正结果不一定适由于本此研究的测试样本点尚不够多，得出的传播模型校正结果不一定适 用于所有的场景，建议在科学分析的情况下有条件采用。用于所有的场景，建议在科学分析的情况下有条件采用。 第24页 主要研究成果主要研究成果 三网室内信号仿真软件三网室内信号仿真软件1.0版版 第25页 背景背景 室内分布系统已经有十余年的建设历史，室内分布的重要性也日益突 出。室分方案设计标准越来越高，室分的

27、方案设计自动化程度越来越高， 设计速度越来越快。但是，对于方案设计效果的预估，还是停留在较原始 的阶段，主要还是依靠经验进行判断，对于部分重要站点采用模测进行辅 助判断。 目前，室分建设的速度越来越快，大型站点越来越多，设计人员、审 核人员很多都存在经验不足的情况，已经不能仅仅依靠经验来预估设计效 果。但是，如每个站点都进行模测，也存在着以下问题： 1.模测设备价格高、操作复杂，模测速度直接影响方案设计速度。 2.大型站点天线数量多，面积大，模测只能反映部分场景。 3.方案设计时，不少站点还停留在施工阶段，不具备模测条件，无法进行 模测，但方案必须提前进行设计。 第26页 概述概述 在设计时采

28、用室内覆盖信号仿真软件，可以大大提高设计效 率和设计质量。但是，现有的软件或者价格高昂，集成商无法承 受；或者操作过程复杂，不支持中文，不便利；或者功能过于简 单且准确度不高；还没有非常适合大规模使用的室内覆盖信号仿 真软件。 因此，结合此次测试的介质损耗库，改进的传播模型，我们 开发了三网信号室内覆盖信号仿真软件，用于对室内天线布放的 效果进行仿真。 第27页 设计理念设计理念 1 软件应短小精悍，操作 简洁明了，在cad图纸 上实现仿真功能。 仿真速度快，结果准确。 与此次测试相结合。 2 介质、场景参数可后期 添加修改，库文件可提 取并不断补充增加。 可实现gsm/td- scdma/w

29、lan三种 制式的仿真。 自带链路预算工具，便 于随时手动快速计算信 号功率。 3 用于新建站点室内分布 天线布放效果的预测 用于问题站点室内分布 天线布放的优化 预测室内分布信号泄漏 情况 第28页 设计思路设计思路 第29页 设计思路设计思路 第30页 后续发展后续发展 随着室内分布建设的逐渐增加，针对室内分布的专项优化也 在逐渐展开，使用准确有效的室内覆盖信号仿真软件，可以大幅 提高设计效率和设计质量，可有效评价室内分布方案设计质量， 为室内分布的设计和优化提供便捷、有效的自动化支持，大大提 升建设和优化的速度。 该软件将不断对介质、场景库进行完善和补充，根据需要添加 新功能，更好的为室分建设服务。 第31页 31 结束结束 谢谢大家！ 第32页 majpjmvcyzj21hlfrvy96dv02lpp