【正文】 內覆蓋系統(tǒng)正是在這種背景之下產生的。因此，改善移動通信室內覆蓋問題具有多重意義:一方面可以擴大信號覆蓋面，減少盲區(qū)，增加業(yè)務量；另一方面可以提高接通率、切換成功率等網絡指標；再者可以提高電信企業(yè)形象，提高網絡競爭力，為用戶提供更好更完美的隨時隨地的通信服務。本文從GSM網絡的室內分布系統(tǒng)概述及產生背景，存在的問題和典型的解決方案入手，介紹了室內分布系統(tǒng)建設的必要性、系統(tǒng)的類型及特點；通過對微蜂窩方式和直放站方式的比較分析，結合市區(qū)室內覆蓋的需求，設計了兩套室內分布系統(tǒng)建設方案和傳輸方案；通過對室內分布系統(tǒng)實施環(huán)境的工程勘測，結合典型參數的工程測試以及室內分布系統(tǒng)設備的特點，完成了工程實施、系統(tǒng)優(yōu)化和綜合性能測試。室內覆蓋既可延伸網絡的覆蓋區(qū)域，改善網絡服務質量，提高運營商的信譽，又能增加運營商的收益，可獲得良好的經濟效益和社會效益。第二章 室內分布系統(tǒng)概述 概念室內分布系統(tǒng)也叫室內覆蓋系統(tǒng)(IDS)。室內覆蓋系統(tǒng)的原理是利用室內分布系統(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，以達到改善網絡覆蓋、提高通話質量的目的。 IDS的類型及其特點 信號源的分類和特點按信號源的不同，可分為下述兩類室內分布系統(tǒng)。直放站系統(tǒng)優(yōu)點是投資省、安裝方便快捷，可以很快解決信號弱和盲區(qū)問題；缺點是通過定向天線難以取得單一純凈的信號，系統(tǒng)的話音質量相對蜂窩系統(tǒng)較差，且易造成對其他基站的干擾。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的一部分引入室內。如果用戶容量非常大，也可以采用宏蜂窩基站作為信號源。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)容易造成對其他基站的干擾，并且沒有從根本上解決吸收話務量的問題，所以在城市應當首選蜂窩室內分布系統(tǒng)。無源系統(tǒng)主要由無源器件組成。信號經過功分器、耦合器和線路衰耗后，均勻分布到各個天線，覆蓋效果較好。當功率損耗較大時需加干線放大器。增益自動校驗，無須調節(jié)，場強分布均勻，可保證覆蓋效果?？紤]到設備的安全性、穩(wěn)定性以及工程造價，無源系統(tǒng)在實際工程中采用更多。 同軸電纜是最常用的材料，性能穩(wěn)定、造價便宜，但線路損耗大。同軸電纜系統(tǒng)由于造價便宜，安裝方便，在實際工程中大量采用。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天線，在適當的時候可以增加干線放大器來提高信號強度。對于大型的室內覆蓋系統(tǒng)，分布天線會達到幾百副。在建設光纖分配系統(tǒng)時需要注意的問題主要有:要嚴格控制光端機的輸入功率，防止光轉換器輸入過載，一般要在光電轉換之前加合適的假負載；由于上行和下行信號的傳輸都要經過電/光和光/電轉換，如果調試不好，信號會發(fā)生畸變，嚴重影響信號質量:光纖比較脆弱，在安裝和維護過程中容易被損壞，經常會出現(xiàn)光纖損壞、傳輸中斷的情況，在維護時要多加注意。但在近端和遠端都需要增加光電轉換設備，系統(tǒng)造價高。 泄漏電纜系統(tǒng)不需要室內天線，在電纜通過的地方，信號即可泄漏出來，完成覆蓋。但是由于泄漏電纜的損耗大，因此信號源的發(fā)射功率也比較大，或者在短距離內就需要增加放大器，因此考慮到上行噪聲的影響，放大器一般不能級聯(lián)。 光電混合室內分布天線系統(tǒng)。這種方式可充分發(fā)揮兩者各自的優(yōu)勢。： 信號分布系統(tǒng)分類比較信號分布系統(tǒng)優(yōu)點缺點無源電分布成本低、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計簡單、布線靈活、信號調整方便，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合了電分布和光纖分布的優(yōu)點，覆蓋范圍大需要光一電轉換泄漏電纜分布安裝方便、信號均勻、引入噪聲小造價昂貴關于信號分布系統(tǒng)選擇問題:1) 對于小型室內覆蓋，一般指覆蓋面積在1萬平方米以下，應采用無源電分布系統(tǒng)。加入干線放大器會引起噪聲惡化和插損，所以要仔細地測量和計算。3)對大型建筑物或離散型區(qū)域進行室內覆蓋時，可以采用光電綜合分布的方式，把電信號轉換為光信號后通過光纖傳輸到大型建筑物的分層或各個離散區(qū)域，然后通過光電轉換進入到室內的信號分布系統(tǒng)中。 IDS系統(tǒng)結構室內分布系統(tǒng)一般由信號源和信號分布系統(tǒng)兩部分組成，使用光纖直放站引入遠端基站信號和在建筑物內新建基站時，還需要建設配套傳輸電路。室內室外吸頂天線室內34．8dBm28．6dBm會議廳圖2 .1 室內站與室外站共同覆蓋如圖 2 .1 所示，給出了一個三扇區(qū)基站，其中一個扇區(qū)的信號有一部分被引入室內。針對現(xiàn)在許多中等城市的情況，不少重要建筑同時就是宏蜂窩站址，而且這些建筑需要重點覆蓋的室內區(qū)域也不是很復雜，所以這種結構有一定的代表性。建設的重點在于天線安位置的選擇、以裝點的選擇。(功率分配系統(tǒng))，應用了不同類型的功分器和天線?？梢钥闯?，這種形式的室內覆蓋在建設和設計上都需要較大的投入，所以事先一定要作好話務量預測，避免建設的盲目性。這時，可以用一種非常簡單的方法將信號引入覆蓋忙區(qū)，：最近的基站需要覆蓋的室內區(qū)域室外天線Gain 15dB室內 Gain 2dB7/8饋線BasementGround1st2nd室外天線Gain 15dB圖 直接將信號引入室內這種方式的局限性在于:1)室外信號必須非常理想，信號質量和信號強度都處在理想的水平；2)傳輸距離不大，饋線損耗??；3)需要覆蓋的范圍不大，對室內天線的發(fā)射功率要求很低；4)室外站的容量有富余。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)點在于成本低。有關直放站101的討論已經很多，需要著重強調的是:1)嚴格限制直放站的重發(fā)覆蓋，盡量避免室外泄露；2)嚴格直放站的安裝規(guī)范，不要輕易將放大模塊多級連接，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。直放站直放站直放站 直放站覆蓋系統(tǒng)框圖大型室內覆蓋分布系統(tǒng):對于大型的室內覆蓋系統(tǒng)，分布天線會達到上百付。由于光纖的傳輸損耗短距離內幾乎可以忽略不計，因此使用光纖系統(tǒng)進行功率分配就成為理想方案。一般要在光電轉換之前要加合適的假負載；2)一旦光電轉換系統(tǒng)調好之后，BTS的輸出功率不要隨意調整；3)上行和下行信號的傳輸都要經過電一光和光電轉換，如果調試不好，信號會產生畸變，嚴重損害信號質量；4)光纖比較脆弱，在安裝和維護過程中容易損壞，經常會出現(xiàn)光纖損壞、傳輸中斷的情況，在維護時要多加注意。從而為以下的分析研究做出必要鋪墊。一般來說信號源主要有兩大類(同軸電纜直接引入除外):基站信號有線接入，基站信號無線接入(直放站)。無線接入方式的主要優(yōu)勢在于成本低、工程施工方便，并且占地面積小，其弱點是容易對宏蜂窩無線指標的明顯影響。宏蜂窩進行大面積的覆蓋，作為多層網的底層，微蜂窩則小面積連續(xù)覆蓋疊加在宏蜂窩上，構成多層網的上層，微蜂窩和宏蜂窩在系統(tǒng)配置上是不同的小區(qū)，有獨立的廣播控制信道。微蜂窩雖然具有安裝方便，適應性廣、規(guī)劃簡單、靈活、信號穩(wěn)定、可靠、通信質量好等特點，但微蜂窩的造價高，且需要解決傳輸問題。由于建設微蜂窩的設備投入與工程周期都較大，所以微蜂窩只適合在話務量集中的高檔會議廳或商場使用。不需要基站設備和傳輸設備，造價低，安裝方便，且無需傳輸。但其缺點是通過定向天線難以取得單一純凈的信號，系統(tǒng)的話音質量相對蜂窩系統(tǒng)較差，且易造成對其他基站的干擾，而且沒有絕對容量，增加收發(fā)天線要充分隔離，還會放大噪聲，所以對于直放站需要著重強調嚴格限制直放站的重發(fā)覆蓋，盡量避免室外泄露，嚴格直放站的安裝規(guī)范，不要輕易將放大模塊多級連接，否則可能引起自激等。一般來說，多通道選通放大直放站具有更好的性能，能夠提高信號的質量。對于采用射頻調頻的基站，如果跳頻圖案包含的頻率多于直放站選通的通道數，通話也無法維持。直放站基本上就是一個射頻信號功率增強器。在上行鏈接路徑中，覆蓋區(qū)域內的移動臺手機的信號以同樣的工作方式由上行放大鏈路處理后發(fā)射到相應基站，從而實現(xiàn)基站與手機的信號傳遞。2～50W ；按頻率分有150～1000MHZ；按類型分有數字型、模擬型、數模兼容型；按傳輸方式分為無線()、有線、光纖()等；按頻移特性分有同頻直放和移頻直放兩種。LNABPFBPFLNAMixerMixerSAWFSAWFLNALNADiplexerDiplexer 典型直放站原理框圖 直放站在蜂窩移動通信網中的應用在一個蜂窩移動通信網中，任何一個基站或小區(qū)所服務的區(qū)域應該是在經過實際測試、話務量調查、干擾調整、覆蓋調整以及一系列的優(yōu)化工作之后在地圖上規(guī)劃出來的區(qū)域。由于目前許多城市采用直放站改善陰影區(qū)的方法不甚得當，以下討論其使用方法:在遠郊區(qū)為擴大覆蓋范圍而采用直放站所謂遠郊區(qū)，一般指基站比較稀少的地區(qū)，在設置直放站的附近沒有干擾信號源(或者可以忽略)，而且直放站與宿主基站之間的距離也比較遠，這種直放站的目的就是擴大服務區(qū)，話務量不是限制條件。因為在900 MHz頻段，十幾公里距離的范圍內氣象對電波傳播的影響很小，或者說可以忽略不計。(1) 直放站前向鏈路各參數的考慮直放站前向鏈路的輸出功率(直放站至移動臺方向)可以表示如下∣P∣=[Pl][Ll]+[Gl][L2]+[G2][L3]+[G4]+[G5] (32)式中，｜P∣直放站前向鏈路輸出功率(dBm)[P1] 宿主基站之發(fā)射功率(dBm)[L1] 宿主基站之饋線損耗(dB)[G1] 宿主基站的天線增益(dB)[G2] 直放站的后向天線增益(dB)[L3] 直放站后向饋線損耗(dB)[G4] 直放站前向放大器(直放站收自宿主基站發(fā)向移動臺方向的放大器)增益[G5] 直放站的前向天線增益(dB)這些參數的設置可以參考下列原則：直放站的前向鏈路輸出功率有自動功率限制(譬如其起控點為每載波33dBm)時，其它各參數的選擇可以考慮在基站發(fā)射功率最大時，不致使每載波的輸出功率∣P∣＞33dBm。直放站的后向天線增益與其方向性有關，要在最經濟的基礎上使之避免接收來自其它基站的干擾信號。[G1]和[G2]，要根據上述條件補償綜合損耗以期使每載波的∣P∣=33dBm(2) 直放站后向鏈路各參數的考慮對于直放站后向鏈路(直放站與宿主基站之間鏈路)各參數的考慮，也可以參照前向鏈路的考慮方法，但有兩點要特別注意:一般后向鏈路都有自動功率控制，即移動臺的發(fā)射功率隨基站接收電平的變化而變化。這要在直放站安裝完畢后，經實測決定直放站接收機可能的最大輸人電平。在這個電平下計算直放站后向放大器增益，使其輸出功率不超過直放站后向功率限制點。其次要考慮的問題是基站因帶有直放站而引起的基站(或小區(qū))參數的變化。此外越區(qū)切換各參數的設置、離開服務區(qū)最低電平的設置等都要把直放站所帶來的覆蓋變化考慮在內。注意天線附近不要有過大的反射體以免影響兩副天線的去耦。因此這個擴展覆蓋區(qū)應該歸屬于哪一個宿主基站也應該是一定的。為了使直放站明確其宿主基站，其后向天線和宿主基站(該小區(qū))的天線之間也應該保持視距，并且直放站后向天線的方向性要盡可能的尖銳。其天線就會比較高，可能可以看到幾個基站，這就難免會引人不必要的干擾。還要檢查直放站后向天線主射束內之延長線上有無可能引人干擾。首先，兩天線的輻射場圖重疊，隔離度很難達到要求；其次如果地形條件非常好，隔離度問題能夠解決，由于GSM系統(tǒng)技術的限制，和同頻干擾的影響，直放站也僅能覆蓋1～。如果選在盲區(qū)內，則不能達到最佳覆蓋效果。此時應避免在樓群的正面選點()，因為此時信號只有直接穿透靠前的樓房，才可覆蓋到后面的區(qū)域，但信號由于穿透時衰減很大，后面區(qū)域的信號強度會很弱。直放站 在樓群的正面選點直放站 圖 在樓群的側面選點直放站安裝地點要高于盲區(qū)內建筑物，如果相對高度很大，可調節(jié)業(yè)務天線的下傾角。直放站所在施主小區(qū)的載波數必須小于或等于直放站的信道數。如果基站系統(tǒng)有跳頻功能，則在覆蓋區(qū)內用戶的通話時隙跳到沒有放大的載波時，很有可能產生掉話。 典型直放站介紹寬帶無線型GSM直放站GSM直放站的下行鏈路通過施主天線獲得的BTS的下行鏈路信號，在對雙工器中的多種寄生頻率進行濾波后進人低噪聲放大器，使其滿足頻率轉換和中頻放大的需要，下變頻器包括混頻器和鎖相環(huán)本地振蕩器，然后進行聲表面濾波，經過上變頻器后一般采用介質濾波器選出原始射頻信號。這類直放站帶內插損0。寬帶型光纖直放站該類型直放站適用于GSM或TAGS系統(tǒng)，上下行隔離度高于無線直放站，增益可做得較高，即可用于電纜直接與基站連接，也可通過天線收發(fā)基站信號；光纖與電纜相比具有頻帶寬、損耗低、體積小、饋量輕、抗電磁干擾等優(yōu)點；采用功率大、線性良好的激光器及高靈敏度光接收組件和低噪聲器件，系統(tǒng)的噪聲低、線性好、通話效果好，傳輸距離可達50 km。 室內分布系統(tǒng)方案設計隨著移動通信事業(yè)的深入發(fā)展，基站建設的不斷加快，移動覆蓋面得到不斷擴大，城市及大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)移動用戶對室外使用手機的效果感到較為滿意。然而，這些場所正是移動通信用戶較為集中的地方，用戶在這些地方無法便利通訊，不僅影響移動通信的服務聲譽，也直接減少了移動公司的話費收入。 室內分布系統(tǒng)建設方案設計在信號雜亂且不穩(wěn)定的室內無線環(huán)境中，避免使用室內直放站引入基站信號，代之以微蜂窩或宏蜂窩基站作為信號源。在室內信號較弱或為覆蓋盲區(qū)的環(huán)境中，如果通過定向天線可以取得較純凈且穩(wěn)定的基站信號的條件下，可以考慮采用直放站作為室內分布系統(tǒng)的信號引入設備。解決兩大效應問題“乒乓效應”區(qū)域:高層建筑的大部分區(qū)域，特別是靠窗或靠近室外的區(qū)域，這種地方能收到附近各種室外基站的信號，信號強度都差不多，且?guī)聿煌潭鹊耐?、鄰頻千擾，手機在這種情況下通話時，不停地