【正文】 建筑。這些地方由于信號(hào)較雜亂，受到的干擾比較嚴(yán)重，因此，雖然手機(jī)的信號(hào)有時(shí)候很強(qiáng)，但不穩(wěn)定。在10層以上的高層建筑及地勢較高的市區(qū)，由于孤島效應(yīng)和受同頻或鄰頻干擾的影響，會(huì)產(chǎn)生乒乓切換(高切換點(diǎn))及掉話。改善這些地區(qū)的覆蓋，可以提高接通率，減少掉話率。②建筑物內(nèi)部和陰影處。在地下場所存在信號(hào)盲點(diǎn)，特別是因建筑物的屏蔽，樓層、隔墻的阻擋，會(huì)使信號(hào)有5dBm——20dBm，甚至20dBm以上的衰耗，使手機(jī)無法上網(wǎng)。③話務(wù)密集地區(qū)，如會(huì)場、商場、體育館等。話務(wù)量非常高，在繁華的商業(yè)街、露天集體活動(dòng)場所、批發(fā)市場及展覽館內(nèi)，會(huì)出現(xiàn)手機(jī)的密集點(diǎn)(熱點(diǎn))等等，常會(huì)使其周圍基站信道堵塞率上升。在這些地方安裝室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)可以吸收話務(wù)，減少網(wǎng)絡(luò)的擁塞率，提高接通率。因此城市蜂窩網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)由室外向室內(nèi)、由二維平面向三維立體覆蓋的方向轉(zhuǎn)化。而實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化的最佳方案就是采用微蜂窩或直放站以及與之配套的室內(nèi)分布系統(tǒng)。但是卻面臨2個(gè)主要問題：①技術(shù)問題:當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、用戶數(shù)、話務(wù)量達(dá)到一定程度時(shí)，宏蜂窩已無法滿足高話務(wù)區(qū)域需求；室內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、存在大量盲區(qū)；市內(nèi)高樓林立、信號(hào)復(fù)雜、產(chǎn)生乒乓效應(yīng)；來自樓內(nèi)、室內(nèi)的話務(wù)量持續(xù)增加；分擔(dān)宏蜂窩話務(wù)量，減輕網(wǎng)絡(luò)壓力。②商業(yè)問題:當(dāng)移動(dòng)運(yùn)營商之間競爭達(dá)到一定程度時(shí)，移動(dòng)信號(hào)要求無縫覆蓋；話費(fèi)收入是運(yùn)營商最主要的收入來源；要求盡可能高的通信質(zhì)量（包括接通率、掉話率、話音質(zhì)量）；低成本的投入，完善和優(yōu)化室內(nèi)信號(hào)的覆蓋。室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)正是在這種背景之下產(chǎn)生的。第三節(jié) 本章的主要工作本章主要介紹了室內(nèi)分布系統(tǒng)的意義及現(xiàn)狀，從GSM網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)分布系統(tǒng)概述及產(chǎn)生的背景，存在的問題和典型的解決方案入手，介紹了室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)的必要性、系統(tǒng)的類型及特點(diǎn)。室內(nèi)覆蓋既可延伸網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域，改善網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，提高運(yùn)營商的信譽(yù)，又能增加運(yùn)營商的收益，可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但必須強(qiáng)調(diào)的是，室內(nèi)覆蓋，尤其是無線方式的室內(nèi)覆蓋，是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的組成部分，因此，進(jìn)行室內(nèi)覆蓋設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從全網(wǎng)的角度進(jìn)行全面的考慮，不能因?yàn)槟硞€(gè)室內(nèi)覆蓋站影響了全網(wǎng)的質(zhì)量。第二章 GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)分布系統(tǒng)概述第一節(jié) 概念室內(nèi)分布系統(tǒng)也叫室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)(IDS)。室內(nèi)覆蓋是針對(duì)室內(nèi)用戶群，用于改善建筑物內(nèi)移動(dòng)通信環(huán)境的一種實(shí)施方案，近幾年在移動(dòng)通信運(yùn)營商中得到了廣泛應(yīng)用。室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的原理是利用室內(nèi)分布系統(tǒng)將移動(dòng)基站的信號(hào)均勻分布在室內(nèi)每個(gè)角落，從而保證室內(nèi)區(qū)域擁有理想的信號(hào)覆蓋，以達(dá)到改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋、提高通話質(zhì)量的目的。室內(nèi)分布系統(tǒng)主要由以下部分組成:信號(hào)源（系統(tǒng)按信號(hào)源可分為蜂窩系統(tǒng)、直放站系統(tǒng)）；分布系統(tǒng)，包括同軸電纜布線、光纖布線和泄漏電纜布線，各種發(fā)射天線(隱型天線、顯型天線)，功分器(二功分、四功分等)，必要時(shí)還需要添加干線放大器(當(dāng)信號(hào)源距離天線過長，信號(hào)衰減過多時(shí))。第二節(jié) IDS的類型及其特點(diǎn)一、信號(hào)源的分類和特點(diǎn)按信號(hào)源的不同，可分為下述兩類室內(nèi)分布系統(tǒng)。（一）蜂窩系統(tǒng)(包括微蜂窩和宏蜂窩)優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)穩(wěn)定、可靠，通過質(zhì)量好；缺點(diǎn)是建設(shè)周期較長，一次性投資大，還需支付傳輸線路的租建費(fèi)用。（二）直放站系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是投資省、安裝方便快捷，可以很快解決信號(hào)弱和盲區(qū)問題；缺點(diǎn)是通過定向天線難以取得單一純凈的信號(hào)，系統(tǒng)的話音質(zhì)量相對(duì)蜂窩系統(tǒng)較差，且易造成對(duì)其他基站的干擾［9］。（三）信號(hào)源的選擇①在有光纖資源可利用、并且用戶容量不大的地方，應(yīng)優(yōu)先考慮使用光纖直放站作為信號(hào)源。②如果用戶容量較大且本建筑物上有宏蜂窩基站，可以通過耦合器或功分器將宏蜂窩基站輸出信號(hào)的一部分引入室內(nèi)。如果本建筑物上沒有宏蜂窩基站或宏蜂窩基站沒有空閑容量，則可以采用微蜂窩作為信號(hào)源[11]。如果用戶容量非常大，也可以采用宏蜂窩基站作為信號(hào)源。 各類信號(hào)源分析比較信號(hào)源優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)無線同頻直放站[12]不需鋪設(shè)傳輸線路，設(shè)備造價(jià)低，配置簡單不能提高容量，對(duì)無線環(huán)境要求高，對(duì)施主基站需要嚴(yán)格選擇，對(duì)室內(nèi)信號(hào)要嚴(yán)格控制無線移頻直放站不需鋪設(shè)傳輸線路，對(duì)空間隔離度要求不高，信號(hào)相對(duì)純凈和穩(wěn)定不能提高容量，配置復(fù)雜，造價(jià)較高光纖直放站對(duì)無線環(huán)境要求低，信號(hào)純凈和穩(wěn)定不能提高容量，設(shè)備造價(jià)較高，對(duì)施主基站仍有反向干擾，而且需要提供傳輸電路宏蜂窩基站(己有)結(jié)構(gòu)簡單，投入小對(duì)原基站的噪聲和容量有一定的影響微蜂窩或宏蜂窩基站 (新建)增加了系統(tǒng)容量，不需要從其他基站引用信號(hào)，使用方便靈活設(shè)備和機(jī)房投資較大，需要增加傳輸電路，對(duì)于GSM需要頻率規(guī)劃，對(duì)CDMA需要PN規(guī)劃和安裝GPS③在沒有光纖資源可利用或光纖很難到達(dá)、并且用戶容量不大的地方，可以采用無線直放站作為信號(hào)源，但對(duì)于無線同頻直放站必須嚴(yán)格控制干擾。由于高層建筑主要分布在城市的繁華地段，基站分布很密，直放站系統(tǒng)容易造成對(duì)其他基站的干擾，并且沒有從根本上解決吸收話務(wù)量的問題，所以在城市應(yīng)當(dāng)首選蜂窩室內(nèi)分布系統(tǒng)。二、分布系統(tǒng)的分類和特點(diǎn)按所采用設(shè)備的不同，分布系統(tǒng)可分為無源系統(tǒng)和有源系統(tǒng)。(一）無源系統(tǒng)主要由無源器件組成。設(shè)備性能穩(wěn)定、安全性高、無噪聲累積、維護(hù)簡單、成本低。信號(hào)經(jīng)過功分器、耦合器和線路衰耗后，均勻分布到各個(gè)天線，覆蓋效果較好。但系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，靈活性差。當(dāng)功率損耗較大時(shí)需加干線放大器。(二）有源系統(tǒng)信號(hào)經(jīng)過各級(jí)衰耗后，到達(dá)末端時(shí)可被放大器放大，達(dá)到理想的強(qiáng)度。增益自動(dòng)校驗(yàn)，無須調(diào)節(jié)，場強(qiáng)分布均勻，可保證覆蓋效果。但建設(shè)和維護(hù)復(fù)雜，近端和所有遠(yuǎn)端設(shè)備都需要電源，有源設(shè)備易損壞，系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性較差?？紤]到設(shè)備的安全性、穩(wěn)定性以及工程造價(jià)，無源系統(tǒng)在實(shí)際工程中采用更多。此外，如果按布線材料的不同，室內(nèi)分布系統(tǒng)還可以分為同軸電纜系統(tǒng)、光纖系統(tǒng)泄漏電纜系統(tǒng)和光電混合系統(tǒng)等。①同軸電纜是最常用的材料，性能穩(wěn)定、造價(jià)便宜，但線路損耗大。大型同軸電纜室內(nèi)分布系統(tǒng)通常需要多個(gè)干線放大器作信號(hào)放大接力。同軸電纜系統(tǒng)由于造價(jià)便宜，安裝方便，在實(shí)際工程中大量采用。適用于樓層不是很高、分布天線數(shù)量較少的室內(nèi)分布系統(tǒng)中。這種方式主要使用功分器和耦合器等無源器件將功率分配至各個(gè)天線，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候可以增加干線放大器來提高信號(hào)強(qiáng)度。②光纖線路損耗小，不加干線放大器也可將信號(hào)送到多個(gè)區(qū)域，能保證足夠的信號(hào)強(qiáng)度，性能穩(wěn)定可靠。對(duì)于大型的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，分布天線會(huì)達(dá)到幾百副。如果使用功分器和耦合器，隨著距離增長，損耗將不斷加大，在遠(yuǎn)端的天線的發(fā)射功率也將會(huì)非常低，因此使用光纖系統(tǒng)進(jìn)行功率分配就成為理想方案，它充分利用了光纖傳輸距離遠(yuǎn)和損耗小的優(yōu)勢。在建設(shè)光纖分配系統(tǒng)時(shí)需要注意的問題主要有:要嚴(yán)格控制光端機(jī)的輸入功率，防止光轉(zhuǎn)換器輸入過載，一般要在光電轉(zhuǎn)換之前加合適的假負(fù)載；由于上行和下行信號(hào)的傳輸都要經(jīng)過電/光和光/電轉(zhuǎn)換，如果調(diào)試不好，信號(hào)會(huì)發(fā)生畸變，嚴(yán)重影響信號(hào)質(zhì)量:光纖比較脆弱，在安裝和維護(hù)過程中容易被損壞，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)光纖損壞、傳輸中斷的情況，在維護(hù)時(shí)要多加注意。與射頻電纜系統(tǒng)相比，光纖室內(nèi)分布天線系統(tǒng)由于使用了光端機(jī)，因此增加了很多有源模塊，在投入成本上相對(duì)要高一些。但在近端和遠(yuǎn)端都需要增加光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，系統(tǒng)造價(jià)高。光纖分布系統(tǒng)信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)，適用于超大型建筑及距離較遠(yuǎn)的樓群。③泄漏電纜系統(tǒng)不需要室內(nèi)天線，在電纜通過的地方，信號(hào)即可泄漏出來，完成覆蓋。在一些結(jié)構(gòu)狹窄、拐彎較多的地方，如地鐵或隧道里面，若使用天線進(jìn)行覆蓋，天線的覆蓋范圍明顯會(huì)受到地形的限制，在這種情況下，就可以使用泄漏電纜進(jìn)行覆蓋。但是由于泄漏電纜的損耗大，因此信號(hào)源的發(fā)射功率也比較大，或者在短距離內(nèi)就需要增加放大器，因此考慮到上行噪聲的影響，放大器一般不能級(jí)聯(lián)。另外泄漏電纜造價(jià)昂貴也是制約這種天線系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的因素。④光電混合室內(nèi)分布天線系統(tǒng)。實(shí)際上，不管是射頻電纜室內(nèi)分布天線系統(tǒng)還是光纖室內(nèi)分布天線系統(tǒng)，其末端的天線都是通過電纜來連接的，這里所說的光電混合室內(nèi)分布天線系統(tǒng)，是在一個(gè)建筑物中，部分樓層使用射頻電纜分布天線系統(tǒng)，部分使用光纖分布天線系統(tǒng)，在近距離范圍內(nèi)通過射頻電纜充分利用微蜂窩或者直放站的功率，再通過耦合器耦合出很小的一部分能量輸入到電光轉(zhuǎn)換器，最后利用光纖將微弱信號(hào)傳送至遠(yuǎn)端。這種方式可充分發(fā)揮兩者各自的優(yōu)勢。綜上所述 ，實(shí)際工程中由于性價(jià)比等原因，無源室內(nèi)分布系統(tǒng)應(yīng)用最多、最廣，設(shè)計(jì)也最復(fù)雜。： 信號(hào)分布系統(tǒng)分類比較信號(hào)分布系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)無源電分布成本低、故障率低、安裝方便、無噪聲積累、工作頻帶寬由于信號(hào)源功率有限和傳輸損耗，無源系統(tǒng)有效覆蓋范圍不大有源電分布設(shè)計(jì)簡單、布線靈活、信號(hào)調(diào)整方便，覆蓋范圍較大成本高、故障率高、有噪聲積累、工作頻帶窄光電分布結(jié)合了電分布和光纖分布的優(yōu)點(diǎn)，覆蓋范圍大需要光一電轉(zhuǎn)換泄漏電纜分布安裝方便、信號(hào)均勻、引入噪聲小造價(jià)昂貴關(guān)于信號(hào)分布系統(tǒng)選擇問題:①對(duì)于小型室內(nèi)覆蓋，一般指覆蓋面積在1萬平方米以下，應(yīng)采用無源電分布系統(tǒng)。②對(duì)于中大型室內(nèi)覆蓋，一般指覆蓋面積在5萬平方米以下，通過加干線放大器的電分布系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)覆蓋。加入干線放大器會(huì)引起噪聲惡化和插損，所以要仔細(xì)地測量和計(jì)算。在滿足覆蓋指標(biāo)的條件下盡量少用干線放大器，最好不超過4個(gè)，另外干線放大器的級(jí)聯(lián)會(huì)形成噪聲積累，一般不采用級(jí)聯(lián)方式。③對(duì)大型建筑物或離散型區(qū)域進(jìn)行室內(nèi)覆蓋時(shí)，可以采用光電綜合分布的方式，把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)后通過光纖傳輸?shù)酱笮徒ㄖ锏姆謱踊蚋鱾€(gè)離散區(qū)域，然后通過光電轉(zhuǎn)換進(jìn)入到室內(nèi)的信號(hào)分布系統(tǒng)中。④漏纜分布作為一種特殊的電分布方式，用于普通天饋系統(tǒng)難以發(fā)揮作用而又必須覆蓋的特殊區(qū)域，如隧道、地鐵等。三、IDS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)室內(nèi)分布系統(tǒng)一般由信號(hào)源和信號(hào)分布系統(tǒng)兩部分組成，使用光纖直放站引入遠(yuǎn)端基站信號(hào)和在建筑物內(nèi)新建基站時(shí)，還需要建設(shè)配套傳輸電路。一般的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以概括為:宏蜂窩為主，兼顧室內(nèi)覆蓋:通過功分器，將基站輸出信號(hào)分配到多個(gè)天線，這些天線可以包括室內(nèi)和室外，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)和室外的同時(shí)覆蓋，特點(diǎn):①室內(nèi)覆蓋要求，容量要求不是很大；②由于使用了功分器，室外范圍受到一定影響；③宏蜂窩站站址選擇要適合室內(nèi)和室外兩方面覆蓋的需求；④結(jié)構(gòu)簡單，投入小，不需要單獨(dú)的微蜂窩基站設(shè)備。室內(nèi)室外吸頂天線室內(nèi)34．8dBm28．6dBm 室內(nèi)站與室外站共同覆蓋，給出了一個(gè)三扇區(qū)基站，其中一個(gè)扇區(qū)的信號(hào)有一部分被引入室內(nèi)。這種方式可應(yīng)用于室內(nèi)結(jié)構(gòu)比較簡單，需要分別覆蓋的區(qū)域數(shù)目不大。針對(duì)現(xiàn)在許多中等城市的情況，不少重要建筑同時(shí)就是宏蜂窩站址，而且這些建筑需要重點(diǎn)覆蓋的室內(nèi)區(qū)域也不是很復(fù)雜，所以這種結(jié)構(gòu)有一定的代表性。復(fù)雜環(huán)境的室內(nèi)覆蓋:對(duì)于話務(wù)集中，容量要求高的大型展覽中心和商業(yè)中心，需要建設(shè)單獨(dú)的微蜂窩。建設(shè)的重點(diǎn)在于天線安位置的選擇、以裝點(diǎn)的選擇。由于室內(nèi)覆蓋的預(yù)測很困難，所以天線類型的選擇、天線安裝及功率分配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將是工作的重點(diǎn)。(功率分配系統(tǒng))，應(yīng)用了不同類型的功分器和天線。由于不同天線距離BTS的遠(yuǎn)近差別很大，同時(shí)每個(gè)天線也根據(jù)覆蓋區(qū)域的不同需要不同的發(fā)射功率，因此，非對(duì)稱功分器在其中扮演了重要角色?？梢钥闯?，這種形式的室內(nèi)覆蓋在建設(shè)和設(shè)計(jì)上都需要較大的投入，所以事先一定要作好話務(wù)量預(yù)測，避免建設(shè)的盲目性。RP7/8RP7/8室內(nèi)天線 復(fù)雜的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)無源直放站:在某些應(yīng)用場合，在離基站很近的地方仍然存在室內(nèi)的覆蓋盲點(diǎn)，如地下室和大樓的中心部位。這時(shí)，可以用一種非常簡單的方法將信號(hào)引入覆蓋忙區(qū)，：最近的基站需要覆蓋的室內(nèi)區(qū)域室外天線Gain 15dB室內(nèi) Gain 2dB7/8饋線BasementGround1st2nd室外天線Gain 15dB 直接將信號(hào)引入室內(nèi)這種方式的局限性在于:①室外信號(hào)必須非常理想，信號(hào)質(zhì)量和信號(hào)強(qiáng)度都處在理想的水平；②傳輸距離不大，饋線損耗小；③需要覆蓋的范圍不大，對(duì)室內(nèi)天線的發(fā)射功率要求很低；④室外站的容量有富余。室外天線的方向性要好，一是提高對(duì)下行信號(hào)的選擇性，同時(shí)減小上行信號(hào)對(duì)其它站的干擾。從形式上看，這種模式類似于直放站(repeater)，所以也有人稱之為無源直放站，但是它沒有任何有源器件，沒有濾波器，唯一的優(yōu)點(diǎn)在于成本低。有源直放站:在一些中小商場及餐廳等對(duì)容量要求不是很高的地方，直放站不失為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的解決方案。有關(guān)直放站101的討論已經(jīng)很多，需要著重強(qiáng)調(diào)的是:①嚴(yán)格限制直放站的重發(fā)覆蓋，盡量避免室外泄露；②嚴(yán)格直放站的安裝規(guī)范，不要輕易將放大模塊多級(jí)連接，否則可能引起自激；③直放站室外天線的安裝直接影響直放站的性能。直放站[9]的增益設(shè)計(jì)應(yīng)考慮兩方面的問題:一是上下行的鏈路平衡，二是上行信號(hào)不能太強(qiáng)，一面給其它基站造成干擾。直放站直放站直放站 直放站覆蓋系統(tǒng)框圖大型室內(nèi)覆蓋分布系統(tǒng):對(duì)于大型的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，分布天線會(huì)達(dá)到上百付。如果使用功率分配器，損耗將變得無法接受。由于光纖的傳輸損耗短距離內(nèi)幾乎可以忽略不計(jì)，因此使用光纖系統(tǒng)進(jìn)行功率分配就成為理想方案。根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)常遇到的問題主要有:①嚴(yán)格控制BTS的發(fā)射功率，防止光轉(zhuǎn)換器輸入過載。一般要在光電轉(zhuǎn)換之前要加合適的假負(fù)載；②一旦光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)調(diào)好之后，BTS的輸出功率不要隨意調(diào)整；③上行和下行信號(hào)的傳輸都要經(jīng)過電一光和光電轉(zhuǎn)換，如果調(diào)試不好，信號(hào)會(huì)產(chǎn)生畸變，嚴(yán)重?fù)p害信號(hào)質(zhì)量；④光纖比較脆弱，在安裝和維護(hù)過程中容易損壞，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)光纖損壞、傳輸中斷的情況，在維護(hù)時(shí)要多加注意。OE SUMOE OE EOEOEOOE TXtxBTS RXtxBTS TX