移动通信室内覆盖系统的设计

1、移动通信室内覆盖系统的设计【摘要】随着网络技术的日益先进，移动通信建设不断加快、移动用户规模逐渐扩大，在许多大中城市的室外地区已经可以达到了无缝覆盖的程度。为了提供更好的室内移动通信环境、提高用户满意度，现阶段最重要的工作就是进行室内覆盖网络的优化。本文为苏州市昆山第二人民医院GSM室内分布系统设备安装工程设计，工程量为华为BBU3900一台，RRU3908（S6）四台。分布系统采用宏蜂窝无线接入方式，GSM主设备以及相关馈线等均安装在室内，且有源设备安装均使用220V+20%，50HZ+10%交流电源，以及分布系统的前端或有源器件都分别加装了馈线接地件,便于接地件与大楼地网之间的连通。整个设

2、计覆盖面广，使用方便，功能齐全，精度高，具有一定的应用价值。【关键词】： 移动网络 覆盖系统 设计AbstractWith the accelerating the pace of construction of mobile communication, the rapid development of mobile users, in outdoor areas of large and medium-sized cities has been basically can achieve seamless coverage. In order to provide better quali

3、ty of the indoor environment for mobile communications network, improve customer satisfaction, increase traffic, indoor coverage is more and more become the focus of network optimization.This project is the second people's hospital of suzhou kunshan GSM indoor distribution system equipment insta

4、llation engineering design, engineering quantity for huawei BBU3900 a, RRU3908 (S6) four. Distribution system adopts macro cellular wireless access, GSM main equipment, as well as related feeder are installed indoors, and the active equipment installation are use 220 v + 20%, 50 hz + 10% ac power, a

5、nd the front end of the distribution system or active device with feeder grounding piece, to make the earth a connected with building very good. The whole design coverage, easy to use, complete functions, high precision, has certain application value.【 key words 】： Mobile network Cover system Design

6、 目录一、引言1（一）本课题的研究意义1（二）苏州市第二人民医院的基本情况11.医院科室12.相关设备1二、设计工程概况1（一）设计公司简介2（二）设计内容21.室内覆盖的方法22.馈线的布放和安装设计23.电源系统设计34.接地系统设计35.分布系统设计3（二）设计依据:3（三）设计原则：4（四）设计技术指标:4三、设计分析5（一）泄漏分析5（二）干扰分析5（三）切换分析7（四)）WLAN系统兼容性分析8（五）电磁辐射防护分析8四、容量以及选取信源的依据8（一）信源选取8（二）容量分析9四、设计图纸10七、总结与展望10八、致谢11一、引言（一）本课题的研究意义为了满足用户通话质量的需求，增

7、加数据业务，增强市场竞争能力，中国移动通信集团江苏有限公司苏州分公司通过在苏州市昆山第二人民医院安装无线分布系统，扩大无线网络的覆盖面积，优化盲区网络，提高通信服务质量。（二）苏州市第二人民医院的基本情况1952年，三所历史悠久、技术精湛、服务优良的综合型医院进合并成立了一家大型的医院，即现在的苏州市第二人民医院。被称为苏州市最大的公立医院，和苏南地区规模最大的综合性三级医院。 1. 医院科室骨科、麻醉科和妇产科是市级重点专科，其开展的很多工作已达国际、国内先进水平，多项科研成果被广泛运用于临床。医院设有5个监护室和2个研究室；还有中心实验室、血液透析室、以及苏州市临床检验中心等。2. 相关设

8、备医院拥有磁共振、螺旋CT，大型 X线机、超声系统、自动生化分析仪、动态心电图和血压监测仪、全能麻醉机、人工心肺机、细菌快速检测仪等先进设备。设有中心供氧、中心负压、中央空调和全院电脑网络信息管理等支持系统。二、设计工程概况随着移动通信设备的普及，手机的使用已成为一种流行的趋势，自然对室内移动通信环境的要求更高，正是在这样的发展中室内覆盖系统应然而生。中国移动通信集团江苏有限公司苏州分公司承担了苏州市昆山第二人民医院的GSM室内分布系统设备安装工程的设计任务。苏州市昆山第二人民医院位于昆山市苇城中路与迎宾路交界。总建筑面积约为24000平方米，一楼到四楼全覆盖，建筑结构和隔断与图纸一致，已装修

9、，已投入使用。以华为BBU3900为信号源，以有源天馈系统分布方式进行信号覆盖的室内系统分布。BBU3900安装在二楼机房。机房为独立机房，其他运营商尚未做覆盖。为改善用户通话质量，更好的吸收厂房内的话务量,苏州市移动公司决定在该大厦内安装室内天线分布系统，改善原来信号覆盖效果不足的地方，提高通信质量。（一）设计公司简介中国移动通信集团江苏有限公司苏州分公司是中国移动集团江苏省分公司下的下属分公司，是中国移动江苏公司最大的地市分公司，也是是苏州市最大的移动信息运营商，排名第六的全国市级公司。主要经营项目包括移动话音、数据、IP电话和多媒体业务等等，还拥有“神州行”、“全球通”、 “动感地带”等

10、著名客户品牌。（二）设计内容1.室内覆盖的方法本设计采用的无线接入方式为宏蜂窝，具体为将室外宏蜂窝作为室内覆盖系统的信号源。这种无线接入方式主要适用于话务量较低和室内面积较小的覆盖盲区。2.馈线的布放和安装设计由于GSM主设备以及相关馈线等为有源设备，故均安装在室内。布放馈线时，不仅要求不得有交叉混乱、裂损扭曲等现象出现，应符合馈线的技术指标还需要符合覆盖区本身整齐美观的要求。馈线的固定需要应用扎带、馈线座、馈线夹以及走线梯，它们安装时的固定间距如下表所示：表一 馈线应用扎带、馈线座或走线梯、馈线夹固定间距表<1/2线径馈线>7/8线径馈线垂直走线0.6米0.8米水平走线0.8米1

11、.2米设计的基站的馈线采用7/8”馈线作为基准，同轴电缆与天线和设备之间的连接采用1/2”软馈线，以满足馈线弯曲承受力的要求。7/8”同轴电缆的曲率半径为250mm，1/2”软馈线的曲率半径为120mm。每隔1米需要应用固定工具对馈线加固一下，而在转弯处应适当增加固定点。3.电源系统设计室内分布系统各基站所涉及的有源设备均使用220V+20%，50HZ+10%交流电源。一般情况下，此电源系统饿交流容量足以支撑起整个室内分布系统，但为了做到有备无患，需安装熔丝（不低于10A）和不间断电源以防止容量不够。4.接地系统设计分布系统的前端或有源器件都分别加装了馈线接地件,便于接地件与大楼地网之间的连通

12、。要求是接地线的曲率半径需不小于140mm，弯曲角度需不小于100度，接地电阻不大于5。5.分布系统设计（1）合路思路本设计的各站点覆盖系统均采用2G/3G共用天馈的方式。3G系统在功率的合理分配上可以根据3G系统对主干分布系统进行相应的调整，保证3G的覆盖面积，有助于提高网络通信质量。（2） 覆盖方式本设计中分布系统采用无源分布，包括系统的天馈部分，均采用无源器件。（3）天线口功率分配设计室内覆盖系统天线口功率在9dBm-13dBm之间。（二）设计依据:（1）江苏移动通信有限责任公司和江苏省邮电建设工程有限公司的工程设计协议书；（2）原邮电部900MHzTDMA数字公用陆地蜂窝移动通信网路技

13、术体制(T2019-95)及900MHzTDMA数字移动通信工程设计暂行规定（部内标准）；（3）国家无线电管理委员会国无管（1990）11号“关于调整900MHz频段的函；（4）邮电部颁发900/1800MHzTDMA数字蜂窝移动通信网基站子系统设备技术要求及无线指标测试方法（YD/T883-1999）。国标环境电磁波卫生标准（GB9175-88）、微波辐射作业卫生标准（GB10436-98）、电磁辐射防护规定（GB8702-88）；（5）原邮电部标准YD/T952-1998 900MHz直放站技术要求及测量办法；（6）中华人民共和国建设部关于发布“工程建设标准强制性条文(信息工程部分)的通知

14、。（7）设计人员现场勘察资料和建设单位提供的有关资料。（8）相关设备和器件技术手册。（三）设计原则：保证此系统能达到优良的覆盖效果，同时尽可能的降低工程成本，使系统性价比达到最高；充分利用宏蜂窝基站信号，合理布置室内直放机，尽量减少噪声的积累；考虑到环保问题，适当增加天线，降低天线口输出功率，达到良好覆盖；综合考虑天线的数量、位置和输出功率，以及所覆盖的范围，保证信号的均匀分布；结合各楼层的结构情况、功用、装潢，合理布置天馈线系统；兼顾到将来的扩容，留有一定的功率余量。（四）设计技术指标:（1）移动有户忙时话务量为0.02Erl。（2）无线信道的呼损率： 话音信道（TCH）呼损低于2% 控制信

15、道（SDCCH）呼损低于0.1%（3）干扰保护比： 同频道干扰保护比： C/I9dB (开跳频)C/I12dB (不开跳频)邻频道干扰保护比： 200KHz邻频道干扰保护比 C/I-6dB 400KHz邻频道干扰保护比 C/I-38dB （4）无线覆盖率内可接通率：要求在无线覆盖区域内95%的位置可接入网络。（5）无线覆盖边缘场强：室外-85dBm。（6）在基站接受端位置收到的上行噪声电平小于-120dBm。（7）根据国家环境电磁波卫生标准，室内天线的发射功率15dBm/CH。（8）室内覆盖站与周围小区之间有良好的无间断切换。（9）室内覆盖区误码率（Rxqual）等级3以下的地方占98%以上。

16、三、设计分析（一）泄漏分析采用多系统合路的建设方案，天线的布放需要配合3G “高密度、低功率”的思路结合现场勘查和模测结果设计。在方案设计将天线定义成了三种类型，对泄漏敏感的天线、对泄漏一般敏感的天线，和对泄漏不敏感天线。一楼到二楼靠近窗户的天线对泄漏敏感，因此，在方案设计中用耦合器的耦合端接1F-2F层的平层输入，通过耦合端的耦合度控制1F-2F层的泄漏问题。对于1F-2F层外墙是玻璃等轻型材料，天线口功率通过严格的模测，保证覆盖区边缘恰好达到覆盖要求，同时采用，如定向天线覆盖、合理利用建筑物隔挡天线的辐射功率等措施保证室内分布系统的泄漏指标达到网络建设要求。最有可能泄露的就是1层电梯厅的天

17、线ANT1-1F和地下室入口天线ANT4-B1F，ANT1-1F天线口功率为0.8dBm，该天线距离门口约10米此天线至室外的理论路径损耗：Lr=20log20+20log2200-28=64.8 dB根据要求室内基站下行信号泄漏到室外10米处的场强应不高于-90dBm到达室外10米处的场强为：0.8+3-64.8-30= -91-90ANT4-B1F天线口功率为-1dBm，该天线距离门口约6米此天线至室外的理论路径损耗：Lr=20log16+20log2200-28=62.9 dB根据要求室内基站下行信号泄漏到室外10米处的场强应不高于-90dBm到达室外10米处的场强为：-1+3-62.9

18、-30= -90.1-90以上结果可以看出本方案对于泄露控制符合要求。（二）干扰分析2G/3G共用一个分布系统，相互之间会产生干扰。各系统的有源设备在发射有用信号的同时，在它的工作频带外还会产生杂散、谐波、互调等无用信号，这些信号落到其他系统的工作频带内，就会对其他系统形成干扰。由于谐波、互调信号较小，因此，我们主要分析杂散发射引起的干扰，并通过增加两系统间的隔离度来进行干扰协调。两系统的工作频段分别如下：GSM系统：上行885MHz909MHz，下行930MHz954MHz；DCS系统：上行1710MHz1755MHz，下行1805MHz1850MHz。GSM（DCS）对TD-SCDMA的干

19、扰分析因为GSM/DCS发射机的杂散输出:<-30dBm/2MHz（即-33dBm/1.6MHz），TD-SCDMA噪声系数:NF=5dB，可以推出GSM（DCS）与TD-SCDMA系统合路器隔离度:-33-（-113+5-10）=85dB。所以当工作在1885MHz1920的TD-SCDMA系统和工作在DCS1800系统合路覆盖时，DCS1800杂散发射会影响TD-SCDMA系统，必须采取措施，通过频率规划或外加滤波器等措施进行限制，此部分可在合路时另作要求。再看下DCS1800对TD-SCDMA阻塞干扰分析，见下表：表二 DCS1800对TD-SCDMA阻塞干扰分析表DCS的发射功率

20、TD-SCDMA基站的阻塞特性消除DCS基站对TD-SCDMA基站的阻塞干扰需要的最小隔离度43dBm16dBm43dBm-（16dBm）27dB根据上表可得出，27dB隔离度的合路器很容易实现，因此DCS对TD-SCDMA的阻塞干扰可以很好的抑制。TD-SCDMA工作频段：（1）核心频段A：1880MHz-1920MHz该频段离DCS1800MHz很接近，需要重点考虑干扰情况；（2）核心频段B：2010MHz-2025MHz该频段离900MHz和1800MHz都很远,相互之间的干扰可以采用高隔离度的合路器，很好控制；（3）补充频段：2300MHz-2400MHz 该频段离900MHz和180

21、0MHz都很远，相互之间的干扰可以采用高隔离度的合路器，很好控制。TD-SCDMA系统工作信道带宽为1.6MHz（TD-SCDMA系统速率取（1280KHZ bit/s），因此TD-SCDMA系统工作信道带宽内总的热噪声功率：Pn1 = -174 dBm+10lg（1.28×106Hz）= -113dBm；GSM（DCS1800）系统工作信道带宽为200KHz，因此GSM（DCS1800）系统工作信道带宽内总的热噪声功率：Pn2 = -174 dBm+10lg（200×10Hz）= -121 dBm TD-SCDMA对GSM（DCS）的干扰分析根据如上分析，GSM900MH

22、z离TD-SCDMA系统可能使用的几个频段都相隔达到1000MHz左右，相互之间的干扰可以采用高隔离度的合路器，很好控制。主要考虑TD-SCDMA系统和DCS1800两个系统之间的相互干扰协调。TD-SCDMA的杂散发射指标（3GPP），如下表：表三 TD-SCDMA的杂散发射指标（3GPP）被干扰系统GSMDCS工作频段（MHz）上行频段885-9151710-1755下行频段930-9601805-1850工作带宽（MHz）0.20.2杂散值（测试带宽）-98-98测试带宽（MHz）0.10.1杂散指标（换算）-94.99 -94.99 杂散指标（取整）-95-95根据电磁兼容的推算方法，

23、也就是干扰信号到达被干扰系统的干扰电平要比被干扰系统的底噪低10dB，根据上表，TD-SCDMA发射机的杂散输出: <-98dBm/100kHz（即-95dBm/200kHz），DCS噪声系数为NF=5dB，可以推出TD-SCDMA与DCS共用室内分布系统时要求的隔离度为：-95-（-121+5-10）=31dB。而TD-SCDMA对DCS的阻塞干扰可见下表：表四 TD-SCDMA对DCS的阻塞干扰表TD-SCDMA的发射功率DCS基站的阻塞特性消除TD-SCDMA基站对DCS基站的阻塞干扰需要的最小隔离度33dBm0dBm33dBm-（0dBm）33dB根据如上分析，33dB隔离度的合

24、路器很容易实现，因此TD-SCDMA对DCS的阻塞干扰可以很好的抑制。本系统所选用的合路器能提供GSM、TD-SCDMA以及WCDMA的隔离度均在80dB以上，所以对于合路系统建设的室内分布系统而言，完全能满足隔离度要求。（三）切换分析主要有高低层切换，进出电梯切换，室内小区与室外大网的切换等等，根据实际覆盖区域来简要分析。（四)）WLAN系统兼容性分析WLAN是一个DSSS系统，为了降低多个接入点引入的相互干扰，该标准将同时传输的信号分配到三个不同的频带，每个频带22MHz，其数据传输速率是可变的，从最低的1Mb/s到最高的11Mb/s，因此，该系统的扩频增益GP也是可变的，从13dB3dB

25、。而GSM系统无论是900MHz或者是1800MHz频段都采用TDMA制式，其载频传输方式是一种时分的突发脉冲，功率电平相对较高。这两个系统在室内信号分布系统内合路建设时，相互间存在较大的保护频段，且其工作频率间也不存在邻道、互调及谐波干扰。TD-SCDMA的主频段与WLAN的频段相互间也存在较大的保护频段，系统间的干扰隔离可以通过器件隔离度满足。考虑到程建设工艺要求和施工进度要求的特殊性，网络信号覆盖质量，采用末端合路的方式；本方案设计与TD-SCDMA系统共用光纤资源，将各覆盖端的AP与各机房的交换机互联，从而实现WLAN 2.4G频段与其他频段射频信号共用天馈进行覆盖。与此同时，从器件选

26、择上考虑：1）无源器件、有源器件工作频段均为8002500MHz；2）所有天线选用工作频段为8002500MHz的全向吸顶天线和工作频段为8002500MHz的定向吸顶天线。再结合干扰分析中提到的合路器要求（隔离度为80dB）因此本方案能够同时满足GSM、TD、WLAN三套系统的需求（五）电磁辐射防护分析天线口最强信号电平15dBm（0.035W），设人员活动范围为距天线1米以外，则最强功率密度0.0025W/m2，其电磁辐射满足公众照射防护要求，符合国家规定的电磁辐射标准。四、容量以及选取信源的依据（一）信源选取采用了宏蜂窝的方式，以下将根据实际容量以及话务量进行分析。（二）容量分析网络容量

27、分析对于网络的建设有非常重要的意义，但在实际容量分析过程中我们发现，通常当尚未达到理论能承载的话务量，即按照小区的载波数在一定的呼损条件下（通常取2%）查爱尔兰B表得到的小区能承载的话务量，网络就已经出现拥塞，导致设计的网络容量无法满足实际的话务需求。通过大量实际经验我们总结出不同载波配置下不同的信道利用率，详细见下表：表五 载频配置与信道利用率对应表载波数TCH数量2阻塞率对应的话务量实际信道利用率实际承载最佳话务量172.9447.4%1.392148.252.9%4.3432214.959.8%8.9143021.9362.0%13.6053728.2563.7%18.0064535.6176.1%27.1075343.0677.8%33.5086049.6478.7%39.0796756.2875.0%42.21107563.976.3%48.76118371.5781.2%58.11129179.2783.8%66.43每个用户的业务量定义为峰值小时期间的某一给定时刻，每一给定用户进行通话的平均概率，其单位是爱尔兰。移动通信网络设计中所采用的值为0.025E