毕业设计（论文）-理想时代大楼的电梯和地下室的信号覆盖

大后，经光模块进行光解调，通过光纤传输至光近端机。光远端机将信号传送至基站，完成上下行链路的畅通。监控功放双工器监控功放双工器BTS双工器光模块光模块BTS双工器光模块光模块监控手机监控手机监控低噪放监控低噪放图2-3光纤分布系统光纤天线分布系统和其他几种系统相比具有以下优缺点，优点是信号传输性能好，可不考虑信号长距离传输衰减问题，无须在建筑物内安放长距离的电缆，安装方便；缺点是因光电器件较为昂贵而使系统的总造价太高，同时光纤可弯曲性差，易折断，给施工造成一定难度。2.2.3无源天线分布系统室内覆盖无源天线[8]分布系统即；基站或微蜂窝信号源通过耦合器、功分器、接头等无源器件进行分路，经由馈线将信号尽可能平均地分配到每一副分散安装在建筑物各个覆盖区域的底功率天线上，从而实现室内信号的均匀分布，解决室内信号覆盖的问题。由于所有器件包括耦合器、各类功分器、天线等均无需提供电源，所以称为无源天线分布系统。无源天线系统主要由藕合器、合路器、功分器、馈线及天线组成，对基站或微蜂窝提供的RF信号直接由馈线传送到天线发射出去，是一种简单的室内覆盖方式。无源天线系统是室内分布系统的基础。其原理如图2.4。无源天线系统主要部件及功能如下；藕合器(Coupler)，主要用于主干与支路之间功率不平衡分配。常用于对规定流向微波信号进行取样，主要目的是隔离及分离信号。合路器(Combiner)，主要对多个载频或信号源进行合路并输出。功分器(Splitter)，主要用于支路连接天线时进行功率分配，通常将一路信号能量分成两路或者多路输出，一般为能量的等值分配。馈线(Coaxial)，主干一般用7/8"电缆，支路一般采用1/2"或8D、10D电缆。天线(Antenna)，用来辐射和接收无线电波的装置。室内一般采用小的全向(帽状、鞭状)或定向天线(板状)。无源天线系统有其自身的特性，它采用无源器件，价格低廉，同时发射功率较大，覆盖面积广，能方便解决多种频段共存覆盖问题。无源天线系统技术指标如表2-1。BTS/微蜂窝BTS/微蜂窝GSM微蜂窝功分器图2-4无源天线系统表2-1无源天线系统技术指标频率范围上行频段可调下行频段可调增益上行30-60Db可调下行20-50Db可调带内平坦度小于2dB输出功率大于33dBm(2W)噪声系数小于8dB三阶互调产物小于–36dBm杂散发射小于–36dBm输入、输出阻抗50ohm输入、输出驻波比小于1.5；1输入、输出接口Nfemale电源交流220V/50Hz功耗小于50W环境温度-10－50℃环境湿度10-90%(不结露)在表2-1中，增益是指直放站在线性工作范围内对信号灯最大放大能力。带内平坦度，又称带内波动，使指有效工作带宽内最大和最小点平等差值。噪声系数是指直放站在工作频带内，正常工作时的输入信噪比与输出信噪比的差值。互调衰减指当以工作频带内的两个信号输入直放站后，由于直放站的非线性而在七输出端口产生互调产物。互调衰减是指对这些互调产物的抑制能力。杂散发射是指除去工作载频以及正常调制相关的边带以外的频率上的辐射。驻波比[9]是指输入电压驻波比是指直放站输入信号与反射信号的比值。2.2.4泄漏电缆分布系统室内覆盖泄漏电缆分布系统即；信号源通过泄漏电缆把信号传送到建筑物的各个覆盖区域，同时通过泄漏电缆外套体上的一系列有规律的开口，在外套体上产生表面电流，从而在电缆开口处横切面上形成电磁场，把信号沿电缆纵向均匀地发射出去和接收回来。该系统适用于电梯井、隧道、地铁、高速公路等天馈系统难以发挥作用的地方，也可用于对信号强度可控性要求较高的建筑物。泄漏电缆分布系统作为独立的天馈系统需与有源天线分布系统、无源天线分布系统或光纤天线分布系统配合使用。

泄漏电缆的分为耦合型、发射型和分段泄漏型三类。耦合型泄漏电缆是在低损耗的电缆外导体上连串开口或开槽，在GSM900/1800双频段性能良好，专门用于室内覆盖系统。目前有电缆厂家生产，如NOKIA，ANDREW等，国内如汉胜也有3/8英寸、1/2英寸、7/8英寸等产品。目前产品外导体均为波纹或光滑铜套管，因而价格较高，适合于恶劣环境下使用。技术指标如表2-2。表中，耦合衰减是由电缆离开到外部空间接收天线之间的损耗，电缆与测试天线的距离为2m，50%的接收概率测得。发射型泄漏电缆是在低损耗的电缆外导体上等间隔开口，开口的距离约等于1/2工作频段波长，使耦合损耗在某一频段较小并保持稳定。适用于800-2000MHz，较少使用于室内覆盖系统。同时，因生产工艺较复杂，其价格比耦合型泄漏电缆高。技术指标同耦合型泄漏电缆。分段泄漏型电缆是在低损耗的电缆外导体上非等间隔分段开口，分段的距离使电缆在某一频段内线路衰减最小，耦合衰减随电缆长度而逐渐降低，因此需随着电缆长度的增加而增加单位长度的开口数量，增加泄漏量，降低耦合衰减。分段泄漏型电缆较其它泄漏电缆信号分布更均匀，更适合于室内覆盖系统使用。分段泄漏型电缆只适合现场加工，目前无电缆厂家生产。可使用普通编织型电缆(如7D，8D，10D电缆)，因而价格低廉，同时可按使用场所不同而调整技术指标，使用灵活性较好。但因现场制作，技术指标一致性难以保证，同时电缆外护套被损坏，随着使用时间的延续，电缆外导体易腐蚀，从而导致指标漂移等不可测现象的发生，故不适合于恶劣环境使用。整个系统原理如图2-5。表2-2泄漏电缆技术指标

3/8英寸1/2英寸7/8英寸结构参数内导体外径(mm)3.104.609.10外导体外径(mm)9.7014.024.9护套外径(mm)111628机械性能指标最小弯曲半径(mm)95100250最大拉伸力(daN)113120160电气性能指标直流电阻(Ω/km)内导体3.481.480.93外导体3.303.301.05电容(pF/m)76特性阻抗(Ω)50±2驻波比<1.3传输速率88%最大衰减(dB/100m)900MHz12.19.55.31800MHz17.413.17.5耦合衰减*(dB)900MHz6868691800MHz747372工作频率范围0－4GHz图2-5泄漏电缆分布系统2.2.5有源天线分布系统和无源天线分布系统混合应用简述对于楼层高且面积较大的建筑物，可采用、分布天线系统和、无源天线系统混合使用的方式进行室内覆盖。大楼的高层部分(10F以上)采用、分布天线系统大楼的10层以下部分(含地下室)采用、无源天线系统。此种网络结构既能充分发挥有源系统和无源系统的特长，又能大量节省投资。

结合双方的特点，可将基站的RF源直接由7/8"电缆作为主干线进行传输，在主干线上采用不同比例的藕合器分配RF信号，再根据楼层的实际情况采用无源系统或有源分布天线系统接入各楼层，从而灵活的实现室内覆盖。每个分布天线系统的天线输出口可采用RF功分器分出多路RF信号，接入天线后可对室内提供有效覆盖。混合应用结构如图2-6。图2-6混合应用3信号覆盖分析3.1室内分布天线系统概述GSM的历史可以追溯到1982年，当时，北欧四国向CEPT（ConferenceEuropeofPostandTelecommunications)提交了一份建议书，要求制定900MHZ频段的欧洲公共电信业务规范，以建立全欧统一的蜂窝系统。同年，成立了移动通信特别小组（GSM-GroupSpecialMobile)。在1982年～1985年期间，讨论焦点是制定模拟蜂窝网标准还是制定数字蜂窝网标准问题，直到1986年决定为制定数字蜂窝网标准。1986年，在巴黎对不同公司、不同方案的系统（8个）进行了比较，包括现场试验。1987年5月选定窄带TDMA方案。与此同时，18个国家签署了谅解备忘录，相互达成履行规范的协议。1988年颁布了GSM标准，也称泛欧数字蜂窝通信标准。在现阶段，GSM包括两个并行的系统：GSM900和DCS1800，这两个系统功能相同，主要是频率不同。在GSM建议中，未对硬件作出规定，只对功能和接口制定了详细规定，这样便于不同产品可以互通。GSM建议共有12个系统。

GSM数字蜂窝通信系统的主要组成部分可分为移动台、基站子系统和网络子系统。基站子系统（简称基站BS）由基站收发台（BTS）和基站控制器（BSC）组成；网络子系统由移动交换中心（MSC）和操作维护中心（OMC）以及原地位置寄存器（HLR）、访问位置寄存器（VLR）、鉴权中心（AUC）和设备标志寄存器（EIR）等组成。1．移动台（MS）即便携台（手机）或车载台。也可以配有终端设备（TE）或终端适配器（TA）。移动台是物理设备，它还必须包含用户识别模块（SIM），SIM卡和硬件设备一起组成移动台。没有SIM卡，MS是不能接入GSM网络的（紧急业务除外）。2．基站收发台（BTS）包括无线传输所需要的各种硬件和软件，如发射机、接收机、支持各种小区结构（如全向、扇形、星状和链状）所需要的天线，连接基站控制器的接口电路以及收发台本身所需要的检测和控制装置等。3．基站控制器（BSC）是基站收发台和移动交换中心之间的连接点，也为基站收发台和操作维修中心之间交换信息提供接口。一个基站控制器通常控制几个基站收发台，其主要功能是进行无线信道管理、实施呼叫和通信链路的建立和拆除，并为本控制区内移动台的过区切换进行控制等。4．移动交换中心（MSC）是蜂窝通信网络的核心，其主要功能是对位于本MSC控制区域内的移动用户进行通信控制和管理。例如：（1）信道的管理和分配；（2）呼叫的处理和控制；（3）过区切换和漫游的控制；（4）用户位置信息的登记与管理；（5）用户号码和移动设备号码的登记和管理；（6）服务类型的控制；（7）对用户实施鉴权；（8）为系统中连接别的MSC及为其它公用通信网络，如公用交换电信网（PSTN）、综合业务数字网（ISDN）和公用数据网（PDN）提供链路接口，保证用户在转移或漫游的过程中实现无间隙的服务。由此可见，MSC的功能与固定网络的交换设备有相似之处（如呼叫的接续和信息的交换），也有特殊的要求（如无线资源的管理和适应用户移动性的控制）。5．原地位置寄存器（HLR）是一种用来存储本地用户位置信息的数据库。在蜂窝通信网中，通常设置若干个HLR，每个用户都必须在某个HLR（相当于该用户的原籍）中登记。登记的内容分为两类：一种是永久性的参数，如用户号码、移动设备号码、接入的优先等级、预定的业务类型以及保密参数等；另一种是暂时性的需要随时更新的参数，即用户当前所处位置的有关参数，即使用户漫游到HLR所服务的区域外，HLR也要登记由该区传送来的位置信息。这样做的目的是保证当呼叫任一个不知处于哪一个地区的移动用户时，均可由该移动用户的原地位置寄存器获知它当时处于哪一个地区，进而建立起通信链路。6．访问位置寄存（VLR）是一种用于存储来访用户位置信息的数据库。一个VLR通常为一个MSC控制区服务，也可为几个相邻MSC控制区服务。当移动用户漫游到新的MSC控制区时，它必须向该地区的VLR申请登记。VLR要从该用户的HLR查询有关的参数，要给该用户分配一个新的漫游号码（MSRN），并通知其HLR修改该用户的位置信息，准备为其它用户呼叫此移动用户时提供路由信息。如果移动用户由一个VLR服务区移动到另一个VLR服务区时，HLR在修改该用户的位置信息后，还要通知原来的VLR，删除此移动用户的位置信息。7．鉴权中心（AUC）的作用是可靠地识别用户的身份，只允许有权用户接入网络并获得服务。8．设备标志寄存器（EIR）是存储移动台设备参数的数据库，用于对移动设备的鉴别和监视，并拒绝非移动台入网。9．操作和维护中心（OMC）的任务是对全网进行监控和操作，例如系统的自检、报警与备用设备的激活、系统的故障诊断与处理、话务量的统计和计费数据的记录与传递，以及各种资料的收集、分析与显示等[10]。GSM系统结构如下图3-1。图3-1GSM系统结构3.2传播的主要特征传播的主要特征包括：(1)直射波：指在视距覆盖区内无遮挡的传播，直射波传播的信号最强。(2)多径反射波：指从不同建筑物或其他物体反射后到达接收点的传播信号，其信号强度次之。(3)绕射波：从较大的山丘或建筑物绕射后到达接收点的传播信号，其强度与反射波相当。(4)散射波：由空气中离子受激后二次发射所引起的漫反射后到达接收点的传播信号，其信号强度最弱。(5)穿透波：在室内通过建筑物穿透进来的电磁波。3.3信号的传输衰落无线电是能量在一定介质中传播的一种电磁现象，无线电信号在空气中以186282公里/秒的速率传播，无线频率的能量和介质有关系。蜂窝频率主要依靠直射波，但在大气层中时有折射，在建筑物内还存在绕射。因此需要考虑的问题就很多。无线信号有三种基本衰落类型――吸收、自由空间损耗和多路径衰落即瑞利衰落。1．吸收：当无线电波撞到物体时，它就能被吸收。使用高增益天线和缩短蜂窝基站的距离能弥补吸收，达到应覆盖的地域面积。2．自由空间损耗：可描述为路径损耗，即信号经过一段路径传输后信号的衰落，并且随着信号频率的增加损耗越大。3．多路径衰落：由于基站和用户之间建立多条路径而产生的。当RF信号到达有相位差的天线时，要么互相削弱或互相补充。以单信号路径进入天线的为直接信号；其他信号被称作多路径或间接信号，该信号在发送天线和接收天线间传输时遇到任何物体都有反射。间接信号可以增强和削弱到达天线的直接信号，主要取决于这两种信号是同相还是反向。多径信号在向接收天线传输的过程中遇到水域、汽车甚至一些建筑物都产生反射，增加基站可以减少基站和移动终端之间的障碍物，从而减少多路径衰落。它可分为两种形式的衰落，即快衰落和慢衰落。（1）慢衰落：由于在电波传播路径上受到建筑物及山丘等的阻挡所产生的阴影效应而产生的损耗。它反映了中等范围内数百波长量级接收电平的均值变化而产生的损耗，遵从对数正态分布，其变化率较慢。（2）快衰落：由于多径传播和用户的快速运动而产生的衰落，它反映微观小范围内数十波长量级接收电平的均值变化而产生的损耗，遵从瑞利分布，其变化率较慢，衰落快。3.4建筑物内电磁环境的分析对一座高层建筑而言，其外围移动通信电磁环境可大致按建筑低、中、高层模式描述。1．建筑低层由于周围建筑物阻挡导致信号很弱，地下车库、地下商场等区域信号衰落更大，基本上处于盲区状态，在这些区域用户很难正常通话乃至很难接入。2．建筑物中层由于有一定高度，特别是靠近窗户和靠近室外的地方，可以收到来自周围多个基站的信号，导致这些区域信号重叠严重，并且其信号强度相差不大，没有占主导地位的信号，系统会产生频繁的切换，乒乓效应十分严重，通话不能正常进行。3．建筑物高层由于城市内建筑物和宏蜂窝密度的逐渐增多，由于多个基站的存在，在高层的覆盖盲区和导频污染等问题同时显现出来，造成该区域电磁环境恶化.导致建筑高层区域不能通话，从而产生严重的“孤岛效应”。形成“孤岛效应”的主要原因是个别基站覆盖太远，同时由于附近基站无相邻小区的参数设置，使得该小区用户无法正常切换而形成[11]。相关解决策略如表3-1。表3-1各部分电磁环境特点及相应策略覆盖区域电磁环境特征覆盖解决重点天线分布方式高层室外基站信号强度相近，切换频繁。分布系统信号形成主控，解决边缘切换和多基站干扰。多天线点、高功率中间层室外基站信号质量相对高层较好，能基本满足通话需求。满足一定的天线功率，充分吸收话务量。多天线点、降低功率低层室外基站信号普遍较弱，部分区域为信号盲区。分布系统较易实现覆盖，应注意信号泄露影响网络指标。多天线点、低功率地下及电梯基本为信号盲区。分布系统较易实现覆盖，应充分考虑信号利用率。少天线点、低功率主要存在的问题包括以下几点：（1）盲区问题由于建筑群自身的屏蔽和吸收作用，造成了无线电波的空向传输损耗，形成了无线信号覆盖的弱场强区甚至盲区，而高层建筑大多位于建筑物密集的市区，建筑物的互相遮挡造成高层建筑的底层部分无线信号衰落严重，电梯、一楼和地下室覆盖普遍较差，大多数高层建筑地下室为盲区。（2）“乒乓效应”问题建筑的高层和顶部，受到多个功率进似的信号，导致通话质量差、掉话和主叫困难等问题。同时由于导频污染严重，大大增加软切换的比例，造成系统资源浪费。（3）阻塞问题大型购物商场、汇展中心等建筑物内，移动用户密度过大，网络容量有些地方不能满足用户需求，进而导致信道的阻塞现象。（4）接续时间长由于室内导频污染严重，在手机用户进行呼叫时会频繁切换，使得接续时间变长，接入时发射功率偏大。（5）切换掉话由于室内导频污染，并且信号电平均较弱时，当有强信号区向弱信号区移动的过程中，接收到的信号电平低于切换电平，导致切换掉话，正常的通信中断[12]。3.5影响通信的不利效应影响通信的不利效应包括：1．阴影效应随地形和地物的不同而产生的衰落称为阴影效应。当移动台进入某些区域时，会产生收不到信号的现象，这些区域称为阴影区或盲区。2．多径效应电波在传播过程中，因受地形、地物的反射、阻挡及电离层散射的影响，移动台所收到的信号是从多条路径来的电波的组合，这种现象称为多径效应。（这种组合信号的速度和相位是随机变化的因而会造成信号严重衰落。多径效应引起的这种衰落会随移动台移动速度的增加而加快。）3．乒乓效应这种现象主要是指在建筑物高层覆盖区内，手机用户在多个基站重叠覆盖区内，接受到多个基站的信号，而且强度相近，交替占优，造成覆盖区内移动台在多个基站间频繁切换，俗称“乒乓”现象4．远近效应移动通信是在运动状态下进行通信的，这样，在移动台之间就会出现近处移动台干扰远处移动台之间的通信，这种现象称为远近效应，为了减少这种干扰，要求发射机要具有自动功率控制功能。5．孤岛效应当基站覆盖在大型水面或多山地区等特殊性地形时，由于水面或山峰地区的反射，使基站在原覆盖范围不变的基础上，在很远处出现“飞地”，而与之有切换关系的相邻基站却因地形的阻挡覆盖不到，这样就造成“飞地”与相邻基站间没有切换关系，“飞地”因此称为孤岛，当手机占有上“飞地”覆盖区信号时，很容易因没有切换关系而引起掉话[13]。3.6室内覆盖系统对宏站网络影响分析3.6.1对基站呼损率的影响室外的宏蜂窝基站不但覆盖室外，同时又作为室内射频分布系统信源，总的呼叫次数与话务量必定上升，其信道利用率必然提高。信道利用率的提高可能会引起网络的拥塞，网络拥塞又必然会引起呼损率的上升。但只要信源基站选择得当，呼损率始终控制在合理的范围内(不大于2%)，就可以认为这种拥塞是积极的。如果拥塞实在过大，可以通过增加载频的方式来解决，从而吸收更多的话务量、接纳更多的用户及增加话费收入。因此，从总体上看，呼损率的上升只要不超过国家规范，都应认为覆盖系统对基站的呼损率没有太大影响。大量建设经验表明，室内覆盖系统的建设对吸收话务量、提高信道利用率有很大的好处，同时，只要话务量预测合理且选站得当，呼损率等指标的严重恶化是不会发生的。3.6.2对基站掉话率的影响掉话可分为质差掉话、弱信号掉话、切换掉话。1．质差掉话是因为干扰等原因造成信号信噪比下降，从而导致通话中断。理想情况下基站的质差掉话应为0，在原有室外宏蜂窝基站引入室内覆盖系统后，有以下几种情况可能导致质差掉话:(1)覆盖系统场强偏低，受外界同频、邻频及其它干扰影响，信噪比下降。(2)覆盖系统有源设备上行质量不好，降低了上行信号的信噪比。(3)覆盖系统有源设备达不到入网要求，下行交调串入上行干扰基站。因此在选择信号源的时候，一定要满足优良性能指标的要求，从而避免质差掉话现象的发生。2．切换掉话引起切换掉话的因素很多，具体包括：（1）切换参数设置不当：切换门限设置太高，会导致切换困难甚至切换失败；在某些特殊区域，切换时间过短也会因切换来不及完成而造成切换失败。（2）无线接入时信源选择不合理：覆盖系统施主天线挂得过高，接收的各信号强度相当，所选择的信源信号不占主导地位，从而发生乒乓效应，导致切换频繁乃至失败。（3）信号外泄：当室内覆盖以室内蜂窝基站为信源时，如小区参数设置不当或覆盖边缘电平不合理，则会使室内信号外泄，信号外泄很容易造成越区覆盖。当用户移动至该区域时，由于没有相邻小区关系，必然导致切换失败。（4）信号覆盖不合理：某些特殊覆盖区域，如果切换关系考虑不全，就会在某些情况下产生切换掉话。比较典型的是电梯，当电梯内外小区不一致时，很可能在进、出电梯时由于电梯门的关闭导致信号瞬间衰落很大，切换来不及完成，引起切换失败。此外，在进出口处室内、外信号交叠区不够，也会因切换来不及完成而掉话。3．弱信号掉话因为覆盖不完全，存在盲区或弱信号区而产生掉话。如果覆盖电平设计合理，弱信号掉话不会发生。由以上分析可知，如果在工程及设计中，设置正确的参数、进行合理的设计、选用性能指标符合规范的优良设备，掉话率是不会产生的。总的来说，室内覆盖是移动通信网络延伸覆盖、提高信道利用率的一种经济、有效的方法。由于室内覆盖系统提高了信噪比，又为运营商在各高档写字楼、商住楼、热点公共区域开展数据业务及其它相关增值业务奠定了良好的基础。因此，室内覆盖作为现有网络的一种补充和优化，必将受到进一步的关注和推广。3.7室内、外切换问题的分析3.7.1问题的提出在室内覆盖时，移动用户在由室外进入室内和室内进入室外时，均产生室内外信号之间的切换问题，严重的会导致手机掉话，如何控制该问题，也是在方案中要注意把握的。3.7.2切换的控制室内外系统的切换边界应尽量避免设在移动用户频繁的区域，对于建筑物的低层(1～2层)，应避免切换边界位于室外，而应尽量控制在室内的入口区；对于建筑物的高层(3层以上)，应尽量将切换边界设在室外，避免切换。对于室内和室外不是同一个扇区或不是同一个基站信号的情况下覆盖区应有良好的重叠，重叠区不能过大，以免造成浪费，并引起频繁的切换，又不要过小引起切换困难甚至不能切换，要作到这一点，需保证切换选择电平、切换保持电平、切换电平、目标基站场强电平的值满足一定的要求。如果手机接收到的信号的电平低于切换选择电平，则手机将搜索要切换的区：如果手机接收到的信号的电平低于切换保持电平、则手机将准备切换；如果手机接收到的信号的电平低于切换电平、则手机开始切换，此时手机要切换到的基站的信号场强要在目标基站场强电平值之上。当室内和室外使用同一个基站扇区的信号时，在一层大厅入口处，由于基站的信号在此反映比较微弱，而室内的信号由于避免泄漏，天线在边缘处平均辐射场强也比较弱，这样在入口处将存在一个弱信号区，移动台在该处将会出现切换掉话或呼叫率降低。为了解决这个问题，往往在入口内侧增加一面天线，使室内信号在在该处的场强满足通话、和室外信号能顺利切换的要求。3.7.3切换区掉话分析在整个大楼采用同一信号源覆盖，可以保证在整个覆盖区域内不会有小区间切换，但由于在大楼靠窗部分楼层室外信号较强，因此在进行参数设置时，就应该将室内覆盖在空闲及通话状态时的优先级别设置得比室外基站高。手机通话状态下的优先级设置问题：小区的优先级可分为三层，即levell、level2、level3。为充分吸收高层建筑内的话务，应把室内覆盖站的优先级设为最高(levell)。因为室内覆盖与基站优先等级均为levell，而高层建筑内的信号在某些地方(如靠窗口处)可能比室内覆盖基站的信号还强，而相同优先级的2个小区间的切换取决于信号的强弱，所以手机通话时会在GSM及室内覆盖基站之间来回切换。在高层建筑某些地方(如靠窗口处)，也存在一些室外基站信号比室内的信号强20～30dBm，高于LEVTHR的门限，引起来回切换的情况，这时需区分这些基站的位置，并且调整基站的参数和天线俯仰。由于在大楼所有电梯厅与电梯井道内采用同一小区信号，因此进出电梯不会有切换。在大楼第一层大厅内，室外小区信号比室内覆盖信号电平高，当从室外进入大厅时，可以保证在进门处平滑的完成小区切换；同时大门外，室外小区信号强于室内覆盖小区信号约15dB，在出大门后，能很顺利切换到室外站上。覆盖系统的上下行信号要求平衡，不会出现单通或有信号无法上线的情况，从而产生掉话。3.8直放站收、发天线之间的隔离距离在室内覆盖工程中，由于室内各方面的局限，在选择信号源时往往以无线直放站为主，这种直放站处理不好，就会降低它的功放性能，这是因为直放机本身的下行通路和上行通路的信号外泄造成内部回路自激以及直放站收、发射天线间的隔离损耗不够造成的。前者由设备自身的性能决定，后者则由工程设计、安装不当造成。因此如何选择天线的安装位置避免自激就显出了它的重要性。隔离度是指直放站输入端口信号对输出端口信号的抑制度(衰减度)。施主天线从施主基站接收频率为fl的下行信号，经增益为G的直放站放大后，由转发天线发射出去(同频信号fl)。一部分信号再经过转发天线的后瓣(付瓣)耦合到施主天线的后瓣(付瓣)，再由直放站放大。这样无线同频直放站就形成一个潜在的正反馈环路，测试和实践验证，当该环路满足下列关系式时直放站才能稳定而可靠工作，不会产生自激。LISO≥prep+15dB，其中LISO：施主天线和转发天线之间的隔离度，该值在直放站设计时即已经确定，并在工程中由两天线之间的距离来满足。Grep：直放站的增益。直放站的增益越大，其输出功率就越大，覆盖就越远。但要保证直放站稳定工作，其增益的设置要受到隔离度的限制。如果选择性能好的直放站，前一种情况是可以避免的，但是后者，由于工程中不注意安装规范和技术要求，往往会造成由于隔离不够而自激。在这种隔离分为垂直隔离和水平隔离，但在室内覆盖工程中，由于施主基站一般安装在三楼(10米左右)外墙上，而重发天线均处于各层楼顶上，和施主天线均被认为是垂直隔离所以现在只需讨论垂直隔离的情况。即：I=28+40*log(d/λ)+Lwall≥G+15(4.1)Lwall一般取25dB，以2W无线直放站为例，①GR＝65，②G＝80。那么：①28+40*log(d/λ)+25≥80②28+40*log(d/λ)+25≥95取a=c/f=3*108/850*106=0.375米。当①d≥1.8米，②d≥4.2米，即施主天线安装的位置距离室内天线高度分别为1.8米、4.2米的时候，就达到直放站隔离度的要求[14]。总结以上：当直放站增益越大，隔离度也越大，要求的天线隔离距离也就越大，同样，在增益相同的情况下，施主天线与室内天线之间，由于墙体的材料和结构的不同，墙体损耗越大，要求的隔离距离就越小，反之，隔离距离就比较大。在室外环境中，施主天线和重发天线之间如果不加隔离网，隔离距离将达到15米之多，这样在安装时就要考虑安装环境。4理想时代大楼室内覆盖系统方案设计4.1工程概况4.1.1理想时代大楼简介理想时代大楼有住宅1栋5单元，电梯6部，地下停车场一个面积3000平方米。4.1.2CDMA室内分布覆盖现状通过勘测该大楼电梯内基本为信号盲区，手机无法通话，为解决这一问题，应武汉电信及广大手机用户的需求，拟对此大楼电梯和地下停车场实行CDMA室内分布覆盖。4.2系统建设思路4.2.1设计目的满足移动公司对理想时代大楼内CDMA信号的要求，同时不影响室外CDMA信号的各项指标；4.2.2设计依据(一)信息产业部(1999)649号《关于PHS和DECT无线接入系统共用1.9GHZ频段频率台站管理规定的通知》。(二)中华人民共和国通信行业标准YD5039-97《通信工程建设环境保护技术规定》。(三)中华人民共和国通信行业标准YD5059-98《通信设备安装抗震设计规范》。(四)国标GB8702-88《电磁辐射防护规范》。(五)中华人民共和国国家标准局1988年6月发布的《中华人民共和国国家标准GB9410-88移动通信天线通用技术规范》。(六)中华人民共和国信息产业部2000年5月发布的《中华人民共和国通信行业标准YD/T1059-2000移动通信系统天线技术条件》。(七)中华人民共和国信息产业部2000年11月发布的《中华人民共和国通信行业标准YD/T1092-2000无线通信用50Ω泡沫聚乙烯绝缘皱纹铜管外导体射频同轴电缆》。(八)GSM网络建设符合信息产业部相关行业标准及中国移动通信集团公司企业标准及当年室内覆盖工程技术规范，CDMA网络建设符合信息产业部相关行业标准及中国电信公司企业标准及当年室内覆盖工程技术规范的要求。(九)符合中国电信湖北公司CDMA室内分布系统相关技术指导意见和技术规范(十)相关任务书的情况4.2.3设计原则1.保证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；2.充分利用信源，合理选择有源设备，避免信号资源的浪费；3.仔细勘测室内外电磁环境，合理计算天线输出口功率，充分吸收覆盖区域内的话务量；4.根据信号传输距离及覆盖面积选择适用的信源传输方式及分布系统覆盖方式，保证信号的均匀分布；5.无线链路预算仔细，合理调整有源设备的增益，避免分布系统干扰施主基站；6.结合系统边缘场强要求和上行噪声电平要求，合理调整有源设备的指标，保证系统上下行链路平衡；7.控制低层天线输出功率，并结合实际环境采用合理的覆盖方式，避免分布系统信号泄露；8.对CDMA主线选择合理的走线方式，为以后的扩容和分区做好准备；9.结合楼层的结构、功用、装潢，合理布置天馈线系统。4.3建造设计难点4.3.1天馈系统的合理布置根据典型的室内传播模型Keenan-Motely模型：Ld＝L1＋20lgr＋W(k)＋βr(5.1)其中，L1为1m处的自由空间路径损耗（频率为2000MHZ时值为38.4）；r--到天线的距离，即天线覆盖半径。单位是米；k--直达波穿透的墙壁数；W--墙壁衰减因子；β--路径损耗因子（0~1.6dB/m）。不同环境根据模拟测试取值；不同区域{根据《3G网优工程改造设计原则和验收技术标准（初稿）》中的划分标准}不同环境下按模型（取典型值）对应的天线覆盖半径计算方法及结论如下：典型取值及计算方法：一类区域（移动公司等高端用户集中区域）：导频功率边缘场强≥-80dBm；二类/三类区域（星级酒店、高档写字楼等/餐厅等）：导频功率边缘场强≥-85dBm；不同材料结构的墙壁衰减因子（2000MHZ）具体衰减因子如表4-1：表4-1不同材料结构的墙壁衰减因子（2000MHZ）材料结构钢筋混凝土混凝土墙砖墙木板墙玻璃石膏板衰减因子（dB）20~4013~208~154~96~120.1~0.5一般高楼等典型环境是天线每10米穿透一堵水泥墙和一堵砖墙（20dB），因此我们取10米作为一个覆盖半径，可以求出天线输入功率AR：一类区域：AR－Ld＋Ga≥-80dBm(5.2)AR≥-80＋Ld－GaAR≥-80＋(38.4＋20＋20+5)－2AR≥1.4dBm二类/三类区域：AR－Ld＋Ga≥-80dBmAR≥-85＋Ld－GaAR≥-85＋(38.4＋20＋20+5)－2AR≥-3.6dBm上式中，Ga--天线增益，Ld中β取典型值0.5；结论：当穿透一堵水泥墙和一堵砖墙，且天线覆盖距离在不大于10米的情况下，一类区域中天线输入功率不小于1.4dBm，二类区域不小于-3.6dBm可以达到覆盖要求；4.3.2内部软切换区域规划话务量比较高的区域如果需要小区分裂，则需要考虑到软切换区域的规划。基于容量的需求在室内分布中引入两个以上的扇区将会使软切换发生在室内。虽然软切换中终端使用了更低的功率从而降低了上行干扰，但它占用了二个或二个以上的链接，过度的使用软切换将导致总容量的下降，在下行方向上它增加了干扰电平，过度的软切换会导致50%~70%的容量损耗。为保证信号的连续覆盖，需要扇区间有一定的重叠，所以完全避免软切换的发生不切实际，但如果软切换发生在楼层内，切换区域很大，且是高话务区会严重影响系统的负荷。因此将分区定在楼层间，以下是对分层分区的分析：分层分区后，由于楼层间地板的隔离，本层信号越层覆盖而引起的软切换区可忽略不计；电梯内采用的是同一扇区信号，进入不同扇区的楼层时将发生软切换，由于电梯校箱及电梯门的阻挡，软切区域也较小。经走梯或商场内的滚梯进入不同扇区楼层时也将发生软切换，进到楼层后能够快速占用该楼层信号，软切区域也较小。4.3.3信号泄露控制系统设计基于50%负载，当负载较低时其覆盖范围将增大，信号易泄露到室外，造成对室外基站的干扰。而对于语音业务，其覆盖范围更大，更易造成泄露。因此系统的设计应注意对覆盖区低层的严格设计。建筑物的低层入口处直接通向室外，缺少建筑物的隔离，因此低层设计的天线数量较少且远离出入口处，并在工程施工中尽量用建筑物内的自然环境（如立柱）进行阻挡，控制信号的覆盖范围。室内分布系统应防止室内导频信号外泄致使室外用户占用室内信道，造成室内信号拥塞，或由于覆盖距离增大，导致室外用户上线困难和产生掉话现象。所以在满足室内通话需求的基础上，尽量降低分布系统低层天线的输出功率，实现室内信号与室外信号的正常切换。分析示例：大楼1F层·天线1输出口功率：3.5dBm·天线增益：2dB·天线1到达室外距离30m·室外导频强度：-55dBm·30mCDMA前向信号自由空间衰耗：61dB·30m多径余量：22dB天线1输出信号到达室外的信号强度=3.5+2-59-22=-75.5dBm天线1输出信号到达室外10m的信号强度〈-90dBm经过计算室内信号到达室外时信号强度远低于室外信号，可以满足信号的正常切换，距离覆盖区域10米以外室内外泄信号低于-90dBm，符合室内覆盖系统的外泄要求，不会影响室外系统指标。4.3.4系统扩容等其他情况分析系统建设中CDMA信源到各自有源放大设备处尽量采用独立走线的原则，以便于方便单独对某种系统进行改造和小区分裂；4.4改造设计技术指标1.导频信号电平：1类地区95%的区域≥-85dBm，2类地区90%的区域≥-85dBm，3类地区95%的区域≥-90dBm。2.移动台天线端下行导频Ec/Io：1类地区95%的区域≥-10dB，2类地区90%的区域≥-12dB，3类地区95%的区域≥-14dBm。3.在基站接收端位置收到的上行噪声电平对基站引起的噪声增量在有源设备为2W、5W、10W、20W时分别不大于0.4dB、1dB、1.8dB、3dB。4.根据国家环境电磁波卫生标准，室内天线的发射功率≤15dBm/CH。5.覆盖区与周围小区之间有良好的无间断切换。6.外泄电平在距离覆盖区10米左右处的信号功率RSCP≤-105dBm或者低于室外大网主用信号RSCP10dB以上。4.5工程实施方案说明4.5.1施工规范1.有源设备安装有源设备主要是指分布系统的干放等设备。设备的安装位置符合设计文件（方案）的要求。尽量安装在馈线走线的线井内，安装位置应便于调测、维护和散热需要。安装位置确保无强电、强磁和强腐蚀性设备的干扰。要求主机内所有的设备单元安装正确、牢固、无损伤、掉漆的现象。对于分布系统的主机单元，各模块的安装数量应符合设计文件（方案）的规定。对于室内安装的设备，室内不得放置易燃物品；室内的温度、湿度不能超过设备正常工作温度、湿度的范围。设备安装时应用安装件进行固定，并且垂直、牢固，并应保证设备底部距离地面有一定距离。连到设备的电源线不能和其他电缆捆扎在一起。所有与设备相连的电缆要求接触良好，不能有松动的现象。2.耦合器、功分器的安装无源器件应用扎带、固定件牢固固定，不允许悬空无固定放置。3.天线安装天线安装位置应符合设计文件（方案）的规定。天线必须牢固地安装在指定位置上，保证天线垂直美观，并且不破坏覆盖区整体环境。安装天线时应戴干净手套操作，保证天线的清洁干净。4.馈线安装馈线的布放必须按照设计文件（方案）的要求，且应整齐、美观，不得有交叉、扭曲、裂损、空中飞线等情况。当馈线或跳线需要弯曲布放时，要求弯曲角保持圆滑，其弯曲曲率半径不超过下表的规定：表4-2弯曲曲率半径的标准线径二次弯曲的半径一次性弯曲的半径1/2"210mm70mm7/8"360mm120mm馈线的连接头都必须牢固安装，接触良好，馈线连接头放置于水管井内的，应做防水密封处理。馈线的布放应尽量使用电气管井，避免使用风管或水管管井，避免与强电高压管道和消防管道一起布放，确保无强电、强磁的干扰。与设备相连的跳线或馈线应用线码或馈线夹进行牢固固定。地下停车场的布线应高于排风、消防等管道，以免因布线过低而引起车辆挂断馈线的现象。所有馈线、跳线、走线管都应用馈线夹、馈线座、线码、扎带等加以牢固固定，固定间距如下表：表4-3固定间距标准〈1/2"线径馈线〉1/2"线径馈线馈线水平走线时：1.0米1.5米馈线垂直走线时：0.8米1.0米要求所有走线管布放整齐、美观，尽量靠墙布放，并用线码或馈线夹按要求进行牢固固定，转弯处要使用转弯接头或波纹管等软管连接。若走线管无法靠墙布放（如地下停车场），馈线走线管可与其它线管一起走线，并用扎带与其它线管固定。馈线进出口的墙孔应用防水、阻燃的材料进行密封。5.接地要求分布系统的有源设备必须接地，接地线截面积16平方毫米，接地电阻小于5欧姆。设备保护地、馈线、天线支撑件的接地点应分开。每个接地点要求接触良好，不得有松动现象，并作防氧化处理（加涂防锈漆、银粉、黄油等）。所有接线应用线码或扎带固定，固定间距为0.3米，外观应平直美观。6.标签每个设备和每根电缆的两端都要贴上标签，根据设计文件的标识注明设备的名称、编号和电缆的走向。标签应用专用电子标签机打印，不能手写。各种设备和电缆标签的编号格式如下：终止端：（FROM）起始端：（TO）注：室外则应标明天线和设备号，并和方案一一对应。设备的标签应贴在设备正面容易看见的地方，标签的贴放应保持美观，且不会影响天线的安装效果。馈线的标签尽量用扎带牢固固定在馈线上，不宜直接贴在馈线上。7.电源设备电源插板至少有两芯及三芯插座各一个，工作状态时放置于不易触摸到的安全位置，以防触电。要求提供稳定的交流电输入,其输入电压允许波动范围为198V~242V。直流（48V，24V）供电采用2.5平方毫米的供电电缆，交流供电采用2.5平方毫米的供电电缆。若电源走线较长，应用线码固定，固定间距为0.3米，走线外观要平直美观[15]。4.6建设方案可行性分析4.6.1CDMA2000覆盖分析CDMA2000系统覆盖效果分析：天线覆盖最远半径：10米天线输出最小功率：2dBm3G频段10米路径损耗（含墙体损耗）：79.4dB天线增益：2dB计算边缘场强：2-79.4+2=－75.4dBm结论：经过对3G系统的覆盖能力（最坏情况下）的分析，系统完全能够满足CDMA2000覆盖要求。4.6.2设备利用率分析室内分布系统方案设计中信源(微蜂窝)和放大器(干放)的使用原则：1．保证信号分配能满足各天线口输出功率达到理论计算数值；2．充分利用微蜂窝信号，尽量使微蜂窝工作在最大功率；3．在微蜂窝输出功率不能满足覆盖需要时，根据理论计算合理选择不同功率干线放大器，避免信号资源的浪费；4．尽量减少干线放大器的使用数量，以减少干扰源。4.6.3系统设计成本优势的分析为了获取最佳性价比，工程设计和施工严格按照以下几点进行：1．严格按照武汉电信公司对覆盖区覆盖标准进行设计，避免资源浪费。2．结合对室外宏站系统的分析，合理规划新的实施方案，降低建设的成本。3．室内覆盖系统尽量在有源设备处接入，以充分利用现有的资源（如电源，安装位置），并方便工程施工。5理想时代大楼CDMA2000建设5.13G室内覆盖原则3G系统与2G在使用频段、编码技术等方面不同，故3G室内覆盖有一些新特点。2G系统只需考虑室内场强信号水平满足用户接入电平和通话质量的要求。而3G系统还要考虑用户的业务需求，根据业务发展预测进行室内覆盖规划。3G室内覆盖还要重点考虑和2G系统或PHS系统及集群系统之间的相互干扰问题。3G室内覆盖需遵守以下几个原则：第一是统一性原则，室内室外设计的统一，在建设室内覆盖时要考虑室外信号的影响，同时也要考虑到室内覆盖对室外干扰水平的提升。第二是差异性原则。要以用户满意度和业务需求为衡量标准，制定不同的质量目标。第三是经济性原则，对于一个特定的建筑物而言，室内覆盖解决方案可能有多种的选择，要在满足条件下尽量降低成本。5.2信号源和室内分布系统的考虑室内覆盖系统主要由信号源和室内分布系统两部分组成。3G室内覆盖系统的信号源主要有宏蜂窝加RRU、微蜂窝、直放站几种方式。在选取室内覆盖系统信源时，需从容量及覆盖两方面考虑，选取时遵循如下原则：1．对于低话务密度、小规模覆盖且较为封闭的场景，优先选用直放站作为信号源(可充分利用室外宏基站的容量)2．对于中等话务密度和中等覆盖规模的场景，优先选用微蜂窝作为信号源；3．对于高话务密度和大覆盖规模的场景，优先选用宏基站+RRU作为信号源(单个RRU的容量与单个宏小区的容量等同)。如果已有2G室内分布系统，应优先考虑2G/3G之间共用室内分布系统。(1)有源设备合路

目前已建成的覆盖系统，无源分布工作频段大部分涵盖了800～2500MHz，无需再改动。增加3G在信号源部分使用双频或多频合路器对信号合路后(对于下行是合路，对于上行是分路)送到分布系统即可完成。对于大的楼宇，信号在传输和分配过程中，信号低到一定程度需要使用干线放大器对信号进行放大，这时就需要使用双频或多频合路器把信号分开，通过各自的放大器进行信号放大，然后再通过双频或多频合路器进行合路。(2)对原有系统覆盖的影响在已有的覆盖系统上增加新的系统对其覆盖的影响主要表现在使原系统的发射功率降低。无论2G信号源或是干线放大器，在增加新的系统前输出都是直接接入分布系统，而增加新的系统后有源设备的输出必须通过一个双频或多频合路器才能接入系统。而双频或多频合路器都有插入损耗，从而使2G有源设备的有效输出功率降低。(3)功率匹配问题在实际应用中，多系统共用一个分布系统的最大问题是功率匹配问题：包括信号源输出功率匹配；不同频段的信号在分布系统中传输损耗不同而产生的影响；边缘覆盖场强的不同要求；不同频段的无线电波在空中损耗不同而产生的影响等。都需设计人员根据不同要求和各楼的实际情况综合考虑。(4)多系统共用分布系统的干扰问题2G、小灵通、3G和WLAN共用一个分布系统，相互之间会产生干扰。各个系统的有源设备在发射有用信号的同时，在工作频带外还会产生杂散、谐波、互调等无用信号，这些信号落到其它系统的工作频带内，就会对其它系统形成干扰。有源设备产生的带外杂散、谐波、互调等无用信号的大小除和设备本身的质量有关以外，主要与两个因素有关，即自身输出功率和偏离工作带宽的程度。系统对外来干扰的承受能力也和两个因素有关，即本身信号强度和干扰信号的大小[16]。可通过不同系统的空间隔离、降低干扰源的发射功率等方式减少干扰。在发送端或接收端增加滤波器也能有效减少系统间的干扰。5.3理想时代大楼室内分布系统示意图以下是理想时代大楼室内分布系统的示意图，对照图示，方案一目了然。5.3.1系统原理图如图5-1和图5-2图5-1系统原理图图5-2电路原理图5.3.2安装示意图如下图：图5-3电梯覆盖示意图5-4地下室覆盖示意图5-5模拟测试图5-6信源设备安装图结论通过前期详细的勘测和合理的分析计算，完成了对理想时代大楼室内分布系统的设计，实现了整个大楼的无缝隙覆盖，大大改善了移动信号的覆盖效果。室内分布系统的全面覆盖是一个复杂的课题，需考虑方方面面的因素。但只要对各种覆盖方法的优势和局限性有清楚的了解，采取综合措施，灵活运用，打破常规，反复尝试，循序渐进，分步实施，逐步建立起立体式的、综合性的网络，最终就可以将室内网络覆盖逐步完善起来，达