室内覆盖技术8

1、现代通信技术进展第八讲：室内覆盖技术一、为什么要建设室内覆盖系一、为什么要建设室内覆盖系？n随着城市里移动用户的增加以及高层建筑越来越多，话务密度和覆盖要求也不断上升。这些建筑物规模大、质量好，对移动电话信号有很强的屏蔽作用。n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，形成了移动通信的盲区和阴影区；一、为什么要建设室内覆盖系一、为什么要建设室内覆盖系n在中间楼层，由于来自周围不同基站信号的重叠，产生乒乓效应，手机频繁切换，甚至掉话，严重影响了手机的正常使用；n在建筑物的高层，由于受基站天线的高度限制，无法正常覆盖，也是移动通信的盲区。在有些建筑物内，虽

2、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。n特别是移动通信的网络覆盖、容量、质量是运营商获取竞争优势的关键因素。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。n室内覆盖系统正是在这种背景之下产生的。室内移动通信环境的不足覆盖方面，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;n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

3、，话音质量难以保证，并出现掉话现象。新建大型建筑、停车场、办公楼、宾馆和公寓等。n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。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。什么是室内覆盖？什么是室内覆盖？n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。n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

4、通率，开辟出高质量的室内移动通信区域；同时，使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。室内覆盖系统 实现室内覆盖的方法实现室内覆盖的方法n实现室内覆盖的技术方案可分为三种：无线电波在室内传播随距离的衰减微蜂窝有线接入方式微蜂窝有线接入方式n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宏蜂窝无线接入方式n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，在市郊等偏远地区使用较多。直放站（直放

5、站（Repeater）n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。室内覆盖系统的组成室内覆盖系统的组成n室内覆盖系统主要由信号源和信号分布系统两部分组成信号源提取的几种方法信号源提取的几种方法 n直放站做信号源直放站做信号源1.通过直放站的施主天线直接从附近基站提取信号；2.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。3.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。n增加微蜂窝增加微蜂窝(基站基站) 信号分布的基本方式信号分布的基本方式 n无源天馈分布无源天馈分布方式方式n通过无源器件和天线、馈线，将信号传送和分配

6、到室内所需环境，以得到良好的信号覆盖。用于中小型地区。有源分布方式有源分布方式n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。光纤分布方式光纤分布方式n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。泄漏电缆分布方式泄漏电缆分布方式n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。室内覆盖系统的工程建设室内覆盖系统的工程建设n室内覆盖系统的建设可分为准备、市场、协商、设计、

7、安装、验收、运行维护等七个阶段 准备工作准备工作n准备工作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：选点原则n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。n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。n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

8、信号覆盖情况如何，均考虑进行覆盖.确定覆盖区域室内覆盖的目的是在建筑物内部需要场强覆盖，而基站信号又无法辐射的区域提供理想的信号覆盖。因此，工程设计的首要工作是勘测确定哪些区域已被基站所覆盖，哪些区域还需室内分布系统增强信号。在勘测时，应特别注意话务繁忙地带，即用户最经常使用移动电话的地方.往往这一区域要设计一个分布天线.预测覆盖效果并确定工程方案经过实地勘测，可基本确定各分布天线的位置，并根据各分布天线管辖范围来确定其每个信道的输出功率Ptd。为了使方案规划更加准确，往往可对这些区域进行场强覆盖预测.室内覆盖所需设备与器件室内覆盖所需设备与器件n室内覆盖所需设备与器件室内覆盖所需设备与器件

9、n微蜂窝，基站n直放站(宽带、信道选择)：增益7090db,20-33dBm输出n干线放大器：增益3050db,20-30dBm输出n耦合器：40dB(-0.3),30dB(-0.3),20dB(-0.5),10dB(-0.8),7dB(-1.1),5dB(-1.3)n功分器：4功分器(-6.4)；3功分器(-5)，二功分器(-3.3)n室内天线：定向(60-120度，5-10dBi),全向吸顶(2-5dBi)馈线接头：n波纹管电缆：7/8(-4dB/100m);1/2(-7dB/100m);1/4(-11dB/100m);n屏蔽网电缆：7D-FB(-15dB/100m);9D-FB(-12d

10、B/100m);12D-FB(-9dB/100m)n泄漏电缆：7/8(-6dB/100m);1-1/8(-4dB/100m)n施主基站：水平波束角35度；增益：15-18dBin光端机：点对点、点对多点n光纤：双纤、单纤上行信噪比上行信噪比n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.n如：基站输出P43dBm，输入到直放站为-40dBm，即有效路径损耗为83dB，那么直放站的上行增益设置一定要小于：n83后级总的噪声系数n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;n如增益设为80，直放站总的噪声-1

11、15dBm(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.场强分布的一般设计标准场强分布的一般设计标准n掉话率：99%n接通率：95%(95%以上的地方可接通)n边缘场强：-85dBmC/I12dBn天线口功率：5-15dBmn室外溢出信号：-85dBmn上行噪声电平：95%如何评价一个好的室内覆盖系统如何评价一个好的室内覆盖系统n1以最少的设备满足设计要求；n2不会因增加室内覆盖系统而影响整个网络的性能；n3兼容所有移动通信体制：CDMA800，GSM900，DCS1800，3G(2G

12、Hz频段，增加新的系统简单方便；)n4使用寿命长，具有远程监控能力，管理维护方便；n5综合考虑性价比室内覆盖系统实例：普通电缆方式普通电缆方式是比较常用的一种方式，主要用于多层写字楼和大型商场，地铁的大厅和月台也有使用的泄漏电缆方式系统结构泄漏电缆方式n泄漏电缆是由同轴电缆上分装多泄漏电缆是由同轴电缆上分装多路天线演变出来的连续天线采路天线演变出来的连续天线采用这种方式的优点是场强均匀，用这种方式的优点是场强均匀，可以根据设计有效地控制覆盖范可以根据设计有效地控制覆盖范围，适用于狭长型区域围，适用于狭长型区域小灵通室内覆盖方案小灵通室内覆盖方案小灵通室内覆盖方案小灵通室内覆盖方案采用集成天线前

13、后的对比几种常用的场强预测模型n统计模型：对移动通信服务区内的场强进行实地测量。在大量实测数据中用统计方法总结出场强中值随频率、距离、天线高度等因素的变化规律。几种常用的场强预测模型n确定模型：将地形、地物、环境适当理想化后，采用射线光学法等确定方法求取场强的变化规律。n回归模型：将计算或测量得到的路径损耗随传播距离而变化的数据按“距离乘方法则”做线性回归处理，拟合出路径损耗的变化规律。室内覆盖系统中的馈线无线访问点的主要技术指标室内吸顶天线主要技术参数宽频带功分器主要技术参数PHS覆盖组网方式PHS基站基站定向耦合器功分器室内天线干线放大器射频电缆10dBm30dBm1F2FnF23.5dB

14、m1:157.5dBm5dBm6dBm6dBm3dBm5dBm由于PHS频段和3G频段工作频率相近，线路损耗、器件差损、天线增益都没有大的改变，因此网络结构也不需要调整，只需要在原先的信号源处加入3G信号，并且改造干放即可，系统升级非常简便。 PHS干线放大器干线放大器3G干线放大器干线放大器多频段合路器室内分布系统室内分布系统多频段合路器室内分布系统室内分布系统WLAN干线放大器干线放大器一种新型的室内信号覆盖技术一种新型的室内信号覆盖技术Femtocell 据有关机构统计：目前阶段移动语音业务的60，数据业务的70发生在室内，这说明移动用户虽然使用的是移动终端，但大部分的业务发生在固定场所

15、，因此确保室内信号的覆盖质量是3G是否能够取得成功的关键。由于3G网络工作在较高的2G频段，无线信号的穿墙损耗较2G网络高了很多，原来2G网络室外宏基站可以覆盖到的室内区域现在很多成了盲区。通过增加室外基站的数量来进行深度覆盖的方法成本很高，包括基站选址、设备投入等问题，而目前传统的室内分布系统只能解决商业楼宇和公共空间的覆盖，尚无法进行住宅小区的室内布线，因此3G时代室内覆盖问题将比2G更严重.Femtocell概念根据FemtoForum对Femtocell的定义，Femtocell是一种工作在许可频段上的低功率AP（无线接入点）设备，通过居民的DSL或cable宽带与移动运营商网络连接，

16、支持标准的移动终端设备Femtocell被称为毫微微小区，是一种小型的低功率蜂窝基站，设计的初衷主要用于家庭及小型办公室等室内场所，因此也被称为家庭基站（homebasestation）。它的作用是作为蜂窝网在室内覆盖的补充，为用户提供话音及数据服务；其发射功率较小，一般为毫瓦级，覆盖半径一般为50200米。单个Femtocell设备一般可支持4个活动用户，空中接口符合3GPP/3GPP2标准，因此适用于任何现有的移动終端。Femtocell使用IP协议，通过用户已有的ADSL、LAN等宽带电路连接，远端由专用网关实现从IP网到移动网的连接。设备大小与ADSL调制解调器相似，具有安装方便、自动

17、配置、自动规划、即插即用等特点，支持GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、EVDO等各种网络制式。Femtocell系统在网元功能配置上与传统宏蜂窝网络有很大的不同，主要定位于家庭或中小办公室接入，室内通信的特点不同于室外环境，对容量需求小，且没有用户突然增加的情况，不需要过多考虑呼吸效应、切换等问题。在Femtocell技术出现的早期，由于缺乏统一的标准，对于Femtocell设备的功能组成及设备接口，各厂家的实现方式各不相同，通常采用扁平化的网络构架，Femtocell设备集成传统宏蜂窝网络中多个网元的功能，如NodeB、RNC功能，更进一步的扁平化方案是集成NodeB、RNC、

18、SGSN与GGSN功能。长期以来，标准的不统一导致了不同厂家的产品不能够互联互通，无法统一组网，阻碍了Femtocell的商用进程，2009年4月，全球第一个UMTSFemtocell标准获批并被纳入3GPPRelease8标准，使不同厂商的设备接入到统一的Femto网关成为可能，新标准的发布为Femtocell网络的大规模商用铺平了道路。Femtocell网络构架Femtocell网络构架femtocell终端设备HNBGW（HomeNodeBGateway)安装在运营商网络一侧，汇聚来自众多HNB的业务，通过标准的lu-CS和lu-PS接口回传到无线核心网络。Femtocell的市场价值n改善室内信号覆盖，提高服务质量n在3G环境中，通过室外宏基站的穿透来覆盖住宅小区无法保证室内的深度覆盖，通过部署室内Femtocell可以有效的提高室内信号质量水平，由此带来用户的宽带和语音服务质量的极大提高，同时由于Femtocell只支持家庭授权用户的接入，家庭用户可独享3G网络的带宽资源，提升用户的上网体验。n快速扩充网络，增加网络容量n每个Femtocell相当于一个完整的基站，增加Femtocell终端数量相当于增加基站数量，当然也增加全网的容量，一旦获得用户认可并大量使用，可快速扩充网络容量。n节省运营商投资，减少CAPEX和OPEX值nFemtocell主