关于移动通信网络室内分布系统的探讨
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[摘 要] 随着3G丰富多彩的数据业务和多媒体业务的提升，用户对通话质量的要求越来越高。建设室内分布系统是提高移动通信网络的室内覆盖质量的重要途径。本文分析了室内分布系统建设的类型及特点,介绍了室内分布系统的规划、建设流程。
[关键词] 移动网络 室内分布系统 规划建设
随着用户对移动通信网络质量的要求越来越高,城市规模的不断扩大,摩天大楼、地下设施大量涌现,室内需要有良好的移动信号覆盖。室内分布系统主要由信号源设备、室内布线及其相关设备和干线放大器、功分器、耦合器、室内天线等组成。它可以将通信信号均匀分布在室内每个角落,并将室内小区的信号约束在室内范围内,是提升移动通信网络质量的重要途径。本文就室内分布系统的规划建设进行了探讨。
1.室内分布系统的分类及特点
按信号源的不同,室内分布系统可分为蜂窝室内分布系统和直放站室内分布系统。蜂窝系统的优点是信号稳定、可靠,通信质量好。缺点是建设周期较长,一次性投资大,还需传输线路。直放站系统的优点是投资省、安装方便快捷,可以很快解决信号弱和盲区问题。缺点是通过定向天线难以取得单一纯净的信号,系统的话音质量相对蜂窝系统较差,且易造成对其他基站的干扰。
按所采用设备的不同,室内分布系统也可以分为无源系统和有源系统。无源系统主要由无源器件组成,设备性能稳定、安全性高、维护简单,信号经过功分器、耦合器和线路衰耗后,到达各个天线处的强度不同,覆盖效果也不尽相同。而有源系统的信号经过各级衰耗后,到达末端时可以被放大器放大,达到理想的强度,保证覆盖效果。但是它建设、维护复杂,近端和所有远端设备都需要电源,有源设备易损坏,系统的安全性和稳定性不如无源系统。统计指标也较差。某些城市的部分室内分布系统的干放已经拆除,由有源变成无源。
按照布线材料的不同,室内分布系统也可分为同轴电缆系统、光纤系统和泄漏电缆系统。同轴电缆是最常用的材料,性能稳定、造价便宜但线路损耗大。大型同轴电缆室内分布系统通常需要多个干线放大器作信号放大接力。光纤线路损耗小,不加干线放大器也可将信号送到多个区域,保证足够的信号强度,性能稳定可靠,但在近端和远端都需要增加光电转换设备,系统造价高,适合质量要求高的大型场所。泄漏电缆系统不需要室内天线,在电缆通过的地方,信号即可泄漏出来,完成覆盖。泄漏电缆室内分布系统安装方便,但造价高,对电缆的性能要求高,使用较少。部分城市的电梯采用泄露电缆系统解决,效果良好。
2.规划与设计流程
2.1 室内分布的规划
室内分布首先要明确室内覆盖的范围,明确网络的覆盖和容量要求,明确项目的投资规模。室内分布的好坏直接影响室内的网络质量、影响新业务的开展,进而影响运营商的形象。因此室内覆盖应该充分考虑覆盖、容量和干扰,覆盖应满足边缘区域-80dBm的指标,应保证在不干扰室外网络的同时提高室内信号的强度。
2.2 室内分布设计
由于室外小区有可能对今后的室内分布系统形成干扰,对于GSM网而言,干扰主要体现为同邻频干扰;对于CDMA网而言主要是导频污染。一般情况下楼层越高干扰现象越严重。因此,需要在室内测试室外宏基站的信号。例如,做室内覆盖建筑物的模拟测试,为室内覆盖链路预算提供实测数据。为了获得楼宇的室内传播特征信息,需要作室内模拟测试。理论上,室内传播通常可以使用Keenan-Motley模型。之后分析覆盖室内所需的最小电平,根据室内传播条件计算出天线的发射功率。通过站点的勘察,设计分布式系统,根据天线口的EIRP和分布式系统的损耗确定信号源的输出功率,再根据话务分析确定信号源的容量,最终选定信号源。
2.2.1 确定室内覆盖站点
通过客户投诉情况和OMC-R分析结果,寻找大网覆盖盲区、弱区、小区覆盖、高层建筑、话务量忙区等确定覆盖站点,深入调查了解覆盖区域内的电磁环境及周围环境、信号情况,从而最终确定工程的覆盖深度以及采用方式。现场勘测包括电磁环境勘测和自然环境勘测及话务量估算。电磁环境勘测要做CQT(拨打测试)及DT(路测),记录建筑物内部信号类型及强度。话务量估算是确定站点是否覆盖完美的重要原因之一,也是确定信源类型的重要依据。
勘测工作是室内覆盖项目至关重要的环节,质量好坏直接影响到整个项目的成败,因而勘测工作必须考虑周到详细,提供完整、详尽的勘测报告,以便于后续工作的开展。如果站点很多,工作量就会很大,要
投入很多的人力、物力和时间,必须了解投资,最好由多方合作完成。根据站点勘测及CQT统计,排除信号较好、规模较小的站点,确定需建设室内覆盖系统的建筑物。
2.2.2 选择覆盖方式
室内的覆盖方式有电分布和光纤分布两种。电分布方式中,信号源通过馈线和功率器、耦合器将信号传输到各个室内发射天线。其中可根据信号衰减的程度增加干线放大器,组成有源分布系统。光纤分布方式中,克服长的馈线电缆损耗大的方法之一是使用光纤做传输介质,可使分配的光信号没有大的损耗。光纤成本高,基本上在需要很长的距离时才使用,如隧道、地铁、大型社区等。
2.2.3 确定信号源引入方式
室内覆盖中的信号源有4种:①基站(微蜂窝):采用基站做信源,维护可与室外基站同步,可以增加容量,缺点是成本高。一般用于解决室外基站的话务压力。②射频拉远:将室外冗余能量引入室内来用,或几个室内分布站点共用一个模块,有效利用资源,降低成本。③基站耦合:适用于基站附近的建筑物,在基站原覆盖不变的情况下,通过耦合器将基站信号耦合一小部分出来,放大后做信号源,适用于机房在本建筑内时的情况。④直放站:主要包括同频直放站、光纤直放站、移频直放站和选频直放站。根据这四种信号源,可以采取三种接入方式。一是微蜂窝直接接入;二是基站直接耦合,即用耦合器耦合出信号,直接使用基站空闲能量;三是空间耦合,即从空间取得所需信号。
3.室内分布系统项目建设须注意的几个问题
（1）是直放站的带外杂散一定要满足要求,否则会干扰其他通信设备。使用直放站作为信源时,会使覆盖半径变小、基站容量减少,严重时会使系统大面积瘫痪。减少直放站对基站的干扰,主要是要求直放站天线方向图有良好的前后比。
（2）是共站问题。如果与大楼内原有的GSM、CDMA设备共用分布系统,首先要使天馈器件的带宽与隔离度指标满足异系统共存的要求,其次要避免出现覆盖空洞,减少系统间切换。
（3）是信号泄漏问题。既要保证在入口处正常切换,又要避免室外用户使用到室内泄漏的信号从而导致的额外切换。设计时充分考虑天线的位置和天线的输出信号电平,采用小信号、多天线的方式,做好模拟测试工作。四是 G/C网干扰问题。两网共用一个系统,没有合适的措施会造成两网严重的干扰。GSM的底噪声为-120dBm,CDMA 直放站的杂散为-64dBm,要求双频合路器的隔离度大于60dBm。
4.结束语
室内分布系统在改善室内覆盖方面有着非常重要的作用，尤其在WCDMA系统中，一个设计良好的分布系统在改善室内覆盖的同时，将会对网络容量及质量产生极大的改善。由于WCDMA与GSM有很大的区别，因此在分布系统的设计上要精心设计，使分布系统的性能达到最优。
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