Ch室内覆盖系统综述

1、室内覆盖系统综述室内覆盖系统综述 北京阿法迪信息技术研究中心北京阿法迪信息技术研究中心2009.32009.3为什么要建设室内覆盖系统？为什么要建设室内覆盖系统？问题 随着移动用户数目以及高层建筑越来越多，话务密度和覆盖要求也不断上升。另外，这些建筑物规模大，对移动通信信号有很强的屏蔽作用。 移动通信的盲区和阴影区： 在大型建筑物的低层、地下商场、地下停车场等环境下，移动通信信号弱，手机无法正常使用； 在建筑物的高层的移动通信的盲区，由于受基站天线的高度限制，无法正常覆盖 乒乓效应： 在中间楼层，由于来自周围不同基站信号的重叠，手机频繁切换，甚至掉话，严重影响了手机的正常使用； 在有些建筑物内

2、，虽然手机能够正常通话，但是用户密度大，基站信道拥挤，手机上线困难。进行室内覆盖系统建设的理由 室内移动通信环境有太多需要完善的地方； 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场强区甚至盲区; 容量方面，建筑物诸如大型购物商场、会议中心，由于移动电话使用密度过大，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，服务小区信号不稳定，出现乒乓切换效应，话音质量难以保证，并出现掉话现象。室内覆盖的场景室内分布系统方案的选择什么地区需要室内覆盖什么地区需要室内覆盖 室内盲区 新建大型建筑、停车场、办公

3、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。什么是室内覆盖？什么是室内覆盖？ 室内覆盖是针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种成功的方案，近几年在全国各地的移动通信运营商中得到了广泛应用。 室内覆盖系统为上述问题提供了较佳的解决方案。 其原理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。 室内覆盖系统的建设，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，开辟出高质量的室内移动通信区域； 使

4、用微蜂窝系统可以分担室外宏蜂窝话务，扩大网络容量，从整体上提高移动网络的服务水平。 什么是室内覆盖什么是室内覆盖 室内覆盖是针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种成功的方案，室内覆盖系统其原理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。 移动网络的服务水平 网络覆盖 网络容量 网络质量从根本上体现了移动网络的服务水平，是所有移动网络优化工作的主题。QoS与LSA Services Level Aggregation 根据SLA制定QoS 需求 按照不同的服务质量可实现分级别的服务： 误码率 时延和时延抖动 故障 失效率 平均失效

5、时间 失效间隔时间 平均修复时间 故障覆盖率 主动与被动修复目前状况 目前室内覆盖主要依靠室外现有的网络覆盖的延伸方式，如直放站方式、室外大功率基站方式、天线架高方式。但是这样的解决方式带来以下问题： 由于穿透损耗大，室内覆盖效果差，存在大量覆盖盲区，无法通话； 采用直放站方式时，对源信号电平要求高，并且交调干扰和同邻频干扰都比较严重，通话质量难于保证，控制不好，会影响整网的质量。 采用直放站和室外基站没有根本解决容量问题，网络容量有限，接通率低； 天线架设太高会带来越区覆盖，影响整网质量； 室外小区增加频率时，频率规划困难，网络容量增长困难； 室内覆盖引入室内覆盖引入 改善建筑物内的通话质量

6、，提高移动电话接通率 使用微蜂窝系统可以分担室外宏蜂窝话务，扩大网络容量 解决高层干扰问题覆盖的目标 覆盖差的大型建筑物 大型建筑物 宾馆 写字楼 地下停车场等 话务量高的大型室内场 车站 机场 商场 体育馆 购物中心频率资源分配频率资源频率资源825835845CDMA Tx870880CDMA Rx960 CDMA/AMPSUC CDMASpectrum Allocation GSM Rx915 GSM TxFreq(MHz)CMCC GSM935890909UC GSMUCUC954A Band B BandA Band B BandCMCC894CMCC939中国3G频谱分配18501

7、9001950200020502100215022002250ITU1850190019502000205021002150220022501880 MHz1980 MHz1885 MHz2025 MHz2010 MHzIMT 20002170 MHzIMT 20002110 MHz2170 MHzMSSMSSChinaMSSMSSMSSFDDFDD1920 MHzTDDTDD18801920MHz 20102025MHz我国3G频段的划分 核心工作频段 频分双工（FDD）方式： 19201980 MHz/21102170 MHz共260 MHz。 时分双工（TDD）方式： 18801920

8、MHz/20102025 MHz共55 MHz。 补充工作频段 频分双工（FDD）方式： 17551785 MHz/18501880 MHz共230 MHz。 时分双工（TDD）方式： 23002400 MHz共100 MHz新频段。GSM系统主要性能简介-1 发射频率： 上行890-915MHz 下行935-960MHz 多址方式： TDMA 双工方式： FDD 双工间隔： 45MHz 载波频道间隔：200KHz，共124载频。 语音编码：规则脉冲激励长期预测编码 （RPE-LPC），语音编码速率13kbps。 GSM系统主要性能简介-2 信道编码：采用循环冗余码、1/2卷积码及交织编码。

9、跳频速率：217跳/秒 调制方式：高斯滤波最小移频键控（GMSK），调制速率270.833kbps。 8PSK 时隙和TDMA帧：物理信道/时隙，时隙周期577us，8时隙/帧。 小区结构：在农村地区可采用宏小区，小区半径可达35km；城市地区小区半径一般为10-20km；市中心等业务密集地区可采用微小区，半径0.5km。光纤分布式天线系统方案写字楼，大商场泄漏电缆方案地铁，隧道解决方案解决方案多系统合路方案 机场， 体育场馆无源分布式天线系统方案小型商场，酒店针对不同建筑物特点的解决方案针对不同建筑物特点的解决方案 优点：优点：低成本设计方案灵活易于维护易于兼容多种移动通信系统 CDMA/G

10、SM/PHS/WCDMA/WLANCDMA/GSM/PHS/WCDMA/WLAN缺点：缺点：- 覆盖范围受传输损耗限制覆盖区域覆盖区域 基站基站漏缆漏缆微波传输微波传输同轴电缆同轴电缆E1E1分布式天线分布式天线无源解决方案混合解决方案混合解决方案POI多频分合路器多频分合路器实现室内覆盖的方法实现室内覆盖的方法微蜂窝有线接入方是以室内微蜂窝系统作为室内覆盖系统的信号源，即有线接入方式。适用于覆盖范围较大且话务量相对较高的建筑物内，在市区中心使用较多，解决覆盖和容量问题。宏蜂窝无线接入方式是以室外宏蜂窝作为室内覆盖系统的信号源，即无线接入方式。适用于低话务量和较小面积的室内覆盖盲区，在市郊等偏

11、远地区使用较多。 直放站（Repeater）在室外站存在富余容量的情况下，通过直放站（Repeater）将室外信号引入室内的覆盖盲区。 微蜂窝有线接入方式改善高话务量地区的室内信号覆盖，微蜂窝是最佳解决方案。与宏蜂窝方式相比，微蜂窝方式是更好的室内系统解决方案。微蜂窝方式的通话质量比宏蜂窝方式要高出许多，对宏蜂窝无线指标的影响甚小，并且具有增加网络容量的效果。微蜂窝有线接入方式 优点 改善高话务量地区的室内信号覆盖，微蜂窝是最佳解决方案。 与宏蜂窝方式相比，微蜂窝方式是更好的室内系统解决方案。 微蜂窝方式的通话质量比宏蜂窝方式要高出许多，对宏蜂窝无线指标的影响甚小，并且具有增加网络容量的效果。

12、 缺点 但微蜂窝在室内使用时，受建筑物结构的影响，使其覆盖受到很大限制。 对于大型写字楼等，如何将信号最大限度、最均匀地分布到室内每一个地方，是网络优化所要考虑的关键。 成本较为昂贵，需要进行频率规划，需要增建传输系统，网络优化工作量大。 对宏蜂窝方式亦或微蜂窝方式的选取，需要综合权衡移动网络和运营商的多方面因素才能定夺。宏蜂窝无线接入方式 优势 成本低、工程施工方便，并且占地面积小; 弱点 对宏蜂窝无线指标尤其是掉话率的影响比较明显。 目前，采用选频直放站并增加宏蜂窝的小区切换功能可以缓解这一矛盾:当对应的宏蜂窝频率发生变化时，直放站选频模块需要作相应调整。直放站（Repeater） 在室外

13、站存在富余容量的情况下，通过直放站（Repeater）将室外信号引入室内的覆盖盲区。 利用微蜂窝解决室内问题也存在很大的局限性。建设微蜂窝的设备投入与工程周期都较大，只适合在话务量集中的高档会议厅或商场使用。在这种情况下，直放站以其灵活简易的特点成为解决简单问题的重要方式。直放站不需要基站设备和传输设备，安装简便灵活，设备型号也丰富多样，在移动通信中正扮演越来越重要的角色。 直放站的应用场合主要有以下几种： 扩大服务范围，消除覆盖盲区； 在郊区增强场强，扩大郊区站的覆盖； 沿高速公路架设，增强覆盖效率； 解决室内覆盖； 将空闲基站的信号引到繁忙基站的覆盖区内，实现疏忙。使用微蜂窝和直放站的比较

14、 使用基站 使用直放站 1. 是否增加容量 根据需要增加容量 不能增加容量 2. 信号质量 好 一般 3. 设置优先级 可以 不可以 4. 对网络的影响 小 控制不好影响很大 5. 是否需要传输设备 需要 不需要 6. 是否需要重新频率规划 需要 不需要 7. 是否需要调整参数 需要支持 8. 是否支持容量动态分配 不支持(容量预分配) 支持 9. 是否支持多运营商 不支持 支持 10. 是否支持多频、多系统环境 不支持 支持 11. 安装时间较长 较短12. 投资较多较少室内覆盖系统的组成室内覆盖系统的组成 室内覆盖系统主要由信号源和信号分布系统两部分组成。 RRU/BBU基站基站6x1中等

15、容量特殊站点快速部署室内覆盖宏蜂窝宏蜂窝3x4/机柜超大 容量超大容量,3x4 载波/机柜室内覆盖微蜂窝微蜂窝1x1小到中等容量街区，热点，室内覆盖基站介绍.信号源提取的几种方法信号源提取的几种方法 直放站做信号源 通过直放站的施主天线直接从附近基站提取信号； 用耦合器从附近基站耦合部分信号通过光纤传送到盲区内的直放站。 用耦合器从附近基站耦合部分信号通过电缆传送到盲区内的直放站。 增加微蜂窝(基站) 直放站做信号源 微蜂窝可应用于室内，可安装在任何地方，包括挂在墙上 依据需要的容量，依据于建筑物的大小、安装方案、成本，可以考虑使用宏蜂窝或几个微蜂窝。通过直放站的施主天线直接从附近基站提取信号

16、；用耦合器从附近基站耦合部分信号通过光纤传送到盲区内的直放站。用耦合器从附近基站耦合部分信号通过电缆传送到欲覆盖区的直放站。 微蜂窝(基站)加直放站方式 信号分布的基本方式信号分布的基本方式无源天馈分布方式 通过无源器件和天线、馈线，将信号传送和分配到室内所需环境，以得到良好的信号覆盖，用于中小型地区。 有源分布方式通过有源器件(有源集线器、有源放大器、有源功分器、有源天线等)和天馈线进行信号放大和分配 光纤分布方式主要利用光纤来进行信号分布。适合于大型和分散型室内环境的主路信号的传输。泄漏电缆分布方式 信号源通过泄漏电缆传输信号，并通过电缆外导体的一系列开口，在外导体上产生表面电流，从而在电

17、缆开口处横截面上形成电磁场，这些开口就相当于一系列的天线起到信号的发射和接收作用。它适用于隧道、地铁、长廊等地形.分布方式的比较 信号分布方式 优点 缺点 1. 无源天馈分布方式 成本低、无源器件，故障率低、无需供电，安装方便、无噪声累积、宽频带 系统设计较为复杂、信号损耗较大时需加干放 2. 有源分布方式 设计简单，布线灵活，场强均匀 频段窄，多系统兼容困难；需要供电，故障率高、有噪声积累，造价高 3. 光纤分布方式 传输距离远，布线方便，性和传输质量好。 造价高 4. 泄漏电缆分布方式 场强分布均匀，可控性高；频段宽，多系统兼容性好。 造价高，传输距离近。 小结 总的来说，信号分布系统根据

18、覆盖区域的具体情况，组合无源、有源、光纤、泄漏等方式，进行综合性的分析。在实际使用中，室内分布系统可使每个微蜂窝覆盖范围增至几十层楼左右；如果加装干线放大器，覆盖范围还可大幅度增加。 一个完备的室内分布系统应能够通过一个特定的接口，取得基站的下行信号，均匀地分布到指定场所的每一处。同时，又将这场所的每一处的基站上行信号收集到后，均匀地送达特定的接口。 构成室内分布系统的主要设备是：馈线、天线、干线放大器、延长放大器以及耦合、功分等无源器件。在系统设计上主要考虑的是能量分配的问题。室内覆盖系统的工程建设室内覆盖系统的工程建设 室内覆盖系统的建设可分为准备、市场、协商、设计、安装、验收、运行维护等

19、七个阶段。 准备工作是指由技术人员对建筑物内的无线信号进行测试，确定工程选点。准备工作是整个工程的发起阶段，下述选点原则可供参考： 第一，尽量寻找室内信号不好、又有人流量的建筑物作为室内覆盖选点的对象。第二，选择城区内知名的高层建筑进行覆盖，如热卖出租的写字楼。就目前的网络优化手段而言，对于高层空间的无线干扰及乒乓切换效应，没有其它更为有效的解决方案。第三，分析宏蜂窝话务情况、划定高话务区域，然后在高话务区域寻找话务热点建筑，利用室内覆盖系统吸收建筑物内的话务，从而缓解宏蜂窝容量方面的压力。一般可选择城区中心人流量大的商场、酒肆等，不论信号覆盖情况如何，均考虑进行覆盖。市场工作指说服业主，达成

20、合作意向。在当前市场经济和商业化日益发展的时代，市场工作在整个工程建设中举足轻重，业主对工程的接纳和配合直接关系到系统的最终建设。因此对市场工作应该给予充分重视，其中谈判技巧是考虑的要素之一。 协商工作指与业主就相关事项进行协商，达成有关协议，并签署协议书，内容包括物业管理、出入、双方责权利等。 室内覆盖系统的工程设计，包括微蜂窝系统、传输系统、室内分布系统、电源系统共四部分内容。 安装工作指根据设计文件进行工程施工和安装，在所有准备工作就绪后，一般在周之内可开通系统。设计考虑因素 信号源 场强分布 上行信噪比 互调干扰 上下行平衡 传输和分配损耗 施工难度 造价场强分布的一般设计标准 掉话率

21、： 99%接通率： 95%(95%以上的地方可接通)边缘场强： -85dBmC/I 12dB上行噪声电平： -120dBm天线口功率：5 - 15dBm室外溢出信号： 95%场强分布(室内空间传输损耗模型) PL为距天线1米处的路径衰减：典型值为30dBN为同层衰减指数：办公楼 N3.25一般建筑N2.76商场N2.18FAF路径损耗附加值：玻璃8dB 隔墙10 - 15dB预制板20 - 30dB上行信噪比 基站的白噪声为-120dBm，为了保证接收机的灵敏度，需要设置上行增益，使上行链路的总输入噪声小于-120dBm。 如：基站输出P43dBm，输入到直放站为-40dBm，即有效路径损耗为

22、83dB，那么直放站的上行增益设置一定要小于：83 后极总的噪声系数 如只有直放站是有源器件，噪声系数为5dB，增益应设为小于78db; 如增益设为80，直放站总的噪声-115dBm(白噪声噪声系数)，在输出口变为-35dBm，经过83dB的有效路径损耗输入到基站为-118dBm，大于源噪声-120dBm, 使基站接收机灵敏度降低2dB。 室内覆盖所需设备与器件 1 微蜂窝，基站 2 直放站(宽带、信道选择)：增益7090db,20-33dBm输出 3 干线放大器：增益3050db,20-30dBm输出 4 耦合器：40dB(-0.3),30dB(-0.3),20dB(-0.5),10dB(-0.8),7dB(-1.1),5dB(-1.3) 5 功分器：4功分器(-6.4)；3功分器(-5)，二功分器(-3.3) 6 室内天线：定向(60-120度，5-10dBi),全向吸顶(2-5dBi) 7 馈线接头： 波纹管电缆：7/8(-4dB/100m);1/2 (-7dB/100m);1/4 (-11dB/100m); 屏蔽网电缆：7D-FB(-15dB/100m);9D-FB(-12dB/100m);12D-FB(-9dB/1