移動通信室內分布系統(tǒng)的設計

2018-11-21 04:40:08霍聰穎

物聯(lián)網技術 2018年11期

霍聰穎

（衡水學院電子信息工程學院，河北衡水 053000）

0 引言

進入21世紀后，移動通信對人們日常生活的影響越來越大，不僅方便了人們的日常通信，更拉近了人與人之間的距離。如今，移動通信技術已由2G過渡到3G，人們對于通信質量和數(shù)據(jù)業(yè)務的要求也相應提高。與此同時，隨著中國經濟的快速發(fā)展，城市化進程加快，土地資源緊張，從北京、上海等一線城市到一般的縣城均興起了建設高層建筑的熱潮，從高層寫字樓、高層酒店到高層住宅都倍受人們青睞。然而高層建筑的室內卻存在地下部分為信號盲區(qū)，低層為弱覆蓋區(qū)，中層存在乒乓切換，高層存在孤島效應的問題。因此，良好的室內網絡覆蓋已成為各大運營商開發(fā)潛在客戶、搶占市場、提升市場競爭力的重要手段，更是發(fā)展第三代甚至第四代高速移動業(yè)務的重中之重。基于高層建筑的室內分布系統(tǒng)實現(xiàn)了室內語音業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務的無障礙傳輸。室內分布系統(tǒng)通過BBURRU和直放站將室外信號成功引入室內，經合路器、功分器、耦合器等合理分配信號以完成室內覆蓋，滿足室內用戶的基本需求。通過室內分布系統(tǒng)的覆蓋工程，使室內用戶能夠體驗與室外一樣的通話質量和高速的數(shù)據(jù)傳輸。

1 方案設計與論證

高層建筑室內分布系統(tǒng)利用室內天線分布系統(tǒng)將無線信號均勻分布在室內的每一個角落，以保證室內覆蓋區(qū)域擁有理想的信號。本設計通過鼎力軟件測試，借助CAD軟件繪制平面圖，借助天越智能分布系統(tǒng)設計軟件生成系統(tǒng)圖、拓撲圖，完成室內分布系統(tǒng)的具體覆蓋設計。本設計需要實現(xiàn)聯(lián)通DCS1800和WCDMA雙網室內的網絡覆蓋以及室內覆蓋的同時無多余信號泄漏，在滿足通信質量的前提下符合國家規(guī)定的電磁輻射防護標準。

本設計的主要工作包括工程站點詳細勘測，移動通信室內分布系統(tǒng)方案設計及移動通信室內分布系統(tǒng)方案設計。

設計所用軟件主要為鼎力測試軟件、CAD軟件、天越軟件等。設計使用的硬件包括饋線接頭（又叫連接器）、轉接器、DIN型連接器、N型連接器等。

2 工程設計方案

2.1 室內分布系統(tǒng)的指標要求

室內分布系統(tǒng)各項指標要求見表1所列。

2.2 室內分布系統(tǒng)方式的選擇

室內分布系統(tǒng)應綜合考慮覆蓋面積、建筑物墻體的結構、業(yè)務量大小等因素，由此選擇信號的分布方式。上述信號分布方式大多為無源分布方式、有源分布方式、光纖分布方式、泄露分布方式等。考慮到無源覆蓋系統(tǒng)性價比高，因此在覆蓋范圍小的情況下，優(yōu)先使用無源覆蓋系統(tǒng)。無源分布方式是目前國內G/W網最普遍的室內覆蓋解決方案，室內分布式系統(tǒng)由信號源、合路器、耦合器、功分器、饋線和分布式天線組成。室內分布式天線系統(tǒng)采用無源方式。

表1 室內分布系統(tǒng)指標要求

2.3 天線選址的原則

為了保證信號傳輸速率、未來無線信號覆蓋要求并控制信號外泄，天線總體布放遵循“小功率、多天線”的原則，天線位置的選擇需要根據(jù)模擬測試結果決定，確保信號均勻分布。對于信號外泄的問題通常采用兩種方式來解決：可利用建筑物的遮擋和降低天線口的輸入功率；通過合理的選擇、布放天線以及調整天線角度，在達到良好覆蓋效果的同時，吸收大量話務量，并有效控制信號外泄。為了避免在窗口附近有較強的室內信號外泄，可在窗口附近采用定向天線。

2.4 室內分布系統(tǒng)的設計流程

室內分布系統(tǒng)的設計流程如圖1所示。

圖1 設計流程圖

2.5 設計工作

設計前首先需要勘察室內外情況。

本方案為中國聯(lián)通河北省GSM，WCDMA網室內覆蓋工程，核心業(yè)務區(qū)和平酒店內覆蓋分布系統(tǒng)設計方案。

廊坊市和平大廈位于廊坊市東南部，永安大道與人民路交叉口東行300 m，處于市中心，其人流量大，話務量高。該建筑物有普通居民住宅樓共21層，大型商場3層，地下停車場2層。本期工程將對該建筑物進行全面覆蓋，總覆蓋面積約40 500 m2。目前此大廈沒有做GSM，WCDMA信號的室內覆蓋。聯(lián)通DCS1800信號在大廈內大部分區(qū)域的接收場強在-97～-80 dBm之間，接通慢，且通話時有斷續(xù)，通話質量差，手機無法正常使用。WCDMA網由于大廈墻體屏蔽嚴重，信號較弱，樓內大部分區(qū)域接收場強在-100～-95 dBm之間，很難接通，通話質量差，手機無法正常使用。

本工程意在解決和平大廈WCDMA和DCS1800的覆蓋問題，總覆蓋面積約40 500 m2。表2和表3所列為站點周邊信號測試情況。

設計的室內分布系統(tǒng)地上各樓層采用全向吸頂天線，天線安裝在走道內，輸出功率較小，不會發(fā)生泄漏。電梯覆蓋采用定向窄波束天線，無泄漏。在大廈外，泄露的室外、室內信號電平遠低于室外基站信號，因此室外用戶不會占用室內覆蓋的信號。根據(jù)國家環(huán)境電磁波衛(wèi)生標準，天線口功率不得大于15 dBm/CH，本系統(tǒng)規(guī)定天線口功率約3.5 dBm（3G），7 dBm（2G）。功率盡可能平均分配到每一副天線，實現(xiàn)合理覆蓋，使用最少的天線達到較好地覆蓋要求，實現(xiàn)頻率的充分利用和合理分配。光纖直放站近端通過光纖與遠端設備連接，調整近端與遠端設備參數(shù)，通過二者自帶的監(jiān)控盤實現(xiàn)近端設備對遠端設備的監(jiān)控；光纖直放站近端設備中固化了無線Modem，無線Modem中的中國聯(lián)通GSM USIM卡可與監(jiān)控平臺互發(fā)點對點短信，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控直放站設備的功能。

和平大廈站點GSM/WCDMA網室內覆蓋工程平面圖如圖2所示。和平大廈站點的GSM/WCDMA網室內覆蓋工程系統(tǒng)如圖3所示。

3 結語

通過完成對建筑物的勘測、室內分布系統(tǒng)理論的研究、有源器件和無源器件的選用以及室內分布系統(tǒng)線路天線的研究實現(xiàn)了高層建筑物室內分布系統(tǒng)的最終要求。本設計實現(xiàn)了室內無線信號的均勻覆蓋，極大地提高了室內無線信號的質量。在室內分布系統(tǒng)設計過程中充分了解了各無源器件、有源器件、信源以及饋線、光纖等的具體功能與使用方法，考慮了各種器件間的協(xié)同工作能力，力求使室內分布系統(tǒng)產生最佳效果，并把工程造價控制在合理范圍內。