移動通信室內分布系統(tǒng)設計探討

中國移動通信集團設計院有限公司陜西分公司 韓 潔

一、概述

近年來，隨著移動通信的快速發(fā)展，移動電話已逐漸成為人民群眾日常生活中廣泛使用的一種現(xiàn)代化通信工具，同時廣大移動用戶對移動通信服務質量的要求也越來越高，他們已不再單單滿足于良好的室外移動通信服務，而且也要求在室內（特別是星級酒店、大型商場、高級寫字樓等）能享受優(yōu)質的移動通信服務。而現(xiàn)代建筑由于多以鋼筋混凝土為骨架，再加上全封閉式的外裝修，對無線電信號的屏蔽衰減特別厲害，使通話質量嚴重下降。在此情況下，室內分布系統(tǒng)應運而生。室內分布系統(tǒng)是針對室內用戶群、用于改善建筑物內移動通信環(huán)境的一種成功的方案；是利用室內天線分布系統(tǒng)將移動基站的信號均勻分布在室內每個角落，從而保證室內區(qū)域擁有理想的信號覆蓋。

圖1 室內分布系統(tǒng)模型

二、室內分布系統(tǒng)的組成、應用及類型

室內分布系統(tǒng)通過功分器、耦合器等無源功率分配器件和干線放大器等有源器件及饋線、室內天線等設備將無線信號均勻分配到室內各個區(qū)域，實現(xiàn)無線信號對室內的延伸覆蓋。

1.室內分布系統(tǒng)由兩部分組成：

(1)信號源（微蜂窩、宏蜂窩、直放站、BBU＋RRU等）；

(2)分布系統(tǒng)（同軸電纜、光纜、泄漏電纜、光端機、干線放大器、功分器、耦合器、天線等）。

2.需要建設室內分布系統(tǒng)的區(qū)域有：

◇室內盲區(qū)：新建大型建筑、停車場、辦公樓、賓館。

◇話務量高的大型室內場所：車站、機場、商場、體育館、購物中心，增加微蜂窩建立分層結構。

◇發(fā)生頻繁切換的室內場所：高層建筑的頂部，收到多個基站的功率近似的信號。

3.室內分布系統(tǒng)有以下幾種類型：

(1)同軸電纜分布方式無源分布系統(tǒng)

信號源通過組合使用的耦合器、功分器等無源器件進行分路，經饋線將信號均勻分布到室內各個角落。通過仔細的鏈路計算，達到信號的均勻分布。天線使用適合室內使用的吸頂式或壁掛式天線。覆蓋面積小，適用于中小型樓宇室內覆蓋場所。

(2)同軸電纜分布方式有源分布系統(tǒng)

在建筑物覆蓋面積較大時，前述的無源天饋線很難滿足需要；可增加中繼設備，如放大器，以補償信號在傳輸過程中的損耗。

(3)光纖分布系統(tǒng)

當覆蓋的區(qū)域比較分散、相距較遠或地形比較復雜時，可以采用光纖分布系統(tǒng)，通過拉遠的方式對各個分離的室內區(qū)域進行覆蓋。光纖站近端在信號源所在之處，通過近端實現(xiàn)光電轉換，將射頻信號轉換為光信號，并經光分路器分配進入光纖傳輸至各遠端；光纖遠端為光電轉換取出射頻信號，并經過功率放到輸入室分天饋系統(tǒng)。

(4)泄漏電纜分布系統(tǒng)

信號源通過耦合器、功分器等無源器件進行分路后，送入泄漏電纜中，并通過電纜外導體的一系列開口，在外導體上產生表面電流，從而在電纜開口處橫截面上形成電磁場，這些開口就相當于一系列的天線起到信號的發(fā)射和接收作用。在信號傳輸過程中，將信號均勻的分布在所經過的區(qū)域，這種方式稱為泄漏電纜分布系統(tǒng)。

三、室內分布系統(tǒng)設計

進行室內分布系統(tǒng)設計時，應把握的總體原則是：

◆“小功率、多天線”的覆蓋原則

◆“先局部、后整體”、“先平層、后主干”的設計順序

◆主干線上主要用耦合器，平層主要用功分器

◆主干線盡量采用7/8饋線，平層小于30米采用1/2饋線

進行室內分布系統(tǒng)設計時，有以下幾點需要注意：

1.室內分布系統(tǒng)天線布放方式

(1)走廊交叉位置布放天線

在走廊交叉位置布放天線，可以使該天線能夠照顧多個方向的覆蓋，在滿足覆蓋要求的情況下做到天線數(shù)量最少。

(2)切換區(qū)域布放天線

在電梯廳附近布放天線，在覆蓋房間的同時，兼顧電梯廳的覆蓋。

停車場出入口布放天線，布放位置一般選擇在拐角處。

(3)房間內布放天線

為了減少穿透墻體帶來的損耗，對于大型會議室、辦公區(qū)域等，如果物業(yè)允許的話，可以將天線布放到房間內。

(4)定向天線防止信號泄漏

對于一些容易發(fā)生信號泄漏的區(qū)域，如走廊盡頭靠窗位置，可以布放定向天線進行覆蓋，定向天線的主瓣方向朝里，利用定向天線后瓣的抑制特性，防止信號泄漏到室外造成干擾。

(5)干擾區(qū)域布放天線

如果在室內存在室外干擾信號的區(qū)域，而且客戶要求在室內區(qū)域必須占用室內信號，那么從室內覆蓋優(yōu)化的角度（相對室外基站優(yōu)化調整），則需要根據(jù)干擾信號強度和區(qū)域來決定室內天線的布放位置。確保天線布放后，在室內干擾區(qū)域，室內信號的導頻功率比室外干擾信號導頻功率高5dB以上。

2.電梯覆蓋需單獨考慮

天線主瓣方向朝向電梯井道一般可覆蓋4層；天線主瓣方向朝向電梯廳一般可覆蓋3層。

3.室內分布系統(tǒng)的功率分配原則

(1)“先平層設計”，主要用功分器（保證天線口功率平衡）；根據(jù)天線數(shù)量確定采用何種功分器，平層饋線小于30米一般用1/2饋線。

(2)“后主干設計”，主要用耦合器（可以節(jié)省功率）；根據(jù)主干信號功率和平層需要功率確定耦合器的耦合度；饋線一般用7/8饋線。

(3)如果主干線全采用耦合器，可能引起天線口功率不平衡，因此，主干線可采用耦合器＋功分器分配功率方式。

4.系統(tǒng)切換設計

(1)一般建筑物大堂出入口切換區(qū)域建議在室外距離門口5～7米范圍內。切換區(qū)域不宜離馬路太近或進入室內過深。

大堂切換設計策略：

◇“小功率、多天線”方式；

◇定向天線從門口往里覆蓋；

◇天線口功率可調。

(2)電梯切換設計策略：

◇通常建議電梯內為同一小區(qū)；

◇當樓層太高，不能同一小區(qū)時，需要引入相鄰小區(qū)信號；

◇非全樓覆蓋時，電梯井道天線主瓣方向朝向電梯廳；

◇電梯內外不同小區(qū)時，切換區(qū)域選擇在電梯廳。

(3)車庫出入口切換設計：在車庫出入口位置安裝天線保證切換。

5.干擾和泄露

為建立較完美的無線覆蓋網絡，在設計時應兼顧邊緣場強的計算，保證不會產生明顯的信號泄漏。

◇小功率、多天線”覆蓋技術解決室外干擾和控制室內信號外泄；

◇在易外泄區(qū)域安裝定向天線控制室內信號外泄；

◇室外網絡優(yōu)化。

四、結束語

室內分布系統(tǒng)的建設，可以較為全面地改善建筑物內的通話質量，提高移動電話接通率，開辟出高質量的室內移動通信區(qū)域。同時，使用微蜂窩系統(tǒng)可以分擔室外宏蜂窩話務，擴大網絡容量，從整體上提高移動網絡的服務水平。室內分布系統(tǒng)的設計是一項復雜的工作，需要考慮諸多方面的問題。本文只是從天線布放、電梯覆蓋、功率分配、系統(tǒng)切換、干擾和泄露幾個方面進行探討，在實際工程設計時還有許多問題需要考慮。