室内分布系统设计与优化.黄波

室内分布系统设计与优化

室内分布系统设计与优化

学院：电气与信息工程

姓名：黄波

专业班级：通BG121

学号： 6018112106

指导老师：柳明丽

2015年6月28日

目录

摘要 (1)

引言 (2)

第1章室内分布系统的概述及发展 (3)

1.1室内分布系统的组成 (3)

1.2 室内分布系统的类型及特点 (3)

1.3室内分布系统的发展趋势 (4)

第2章室内分布系统信源的接入方式 (6)

2.1 直放站作信源接入 (6)

2.2 微蜂窝作信源接入 (6)

2.3宏蜂窝作信源接入 (6)

第3章移动通信室内分布系统工程设计 (7)

3.1 工程概况 (7)

3.2 覆盖要求 (7)

3.3 器件选用 (8)

3.4 室内覆盖场强验证 (9)

第 4章施工规范及要求 (10)

4.1 天线的安装 (10)

4.2 馈线的布放 (10)

4.3 馈线与器件的安装 (10)

第5章网络优化流程及方法 (11)

1.网络优化流程。 (11)

2.室分干扰提升优化 (11)

3.直放站干扰整治 (13)

4.总结 (13)

参考文献 (14)

摘要

随着经济的发展，人民生活水平的提高移动通信用户不断的增加，加上对建筑物的建设要求越来越高。这些建筑物规模大、质量好，对移动电话信号有很强的屏蔽作用。在大型建筑物的低层、地下商场、地下停车场等环境下，移动通信信号弱，手机无法正常使用，形成了移动通信的盲区和阴影区；在中间楼层，由于来自周围不同基站信号的重叠，产生乒乓效应，手机频繁切换，甚至掉话，严重影响了手机的正常使用；在建筑物的高层，由于受基站天线的高度限制，无法正常覆盖，也是移动通信的盲区。另外，在有些建筑物内，虽然手机能够正常通话，但是用户密度大，基站信道拥挤，手机上线困难。特别是移动通信的网络覆盖、容量、质量是运营商获取竞争优势的关键因素。网络覆盖、网络容量、网络质量从根本上体现了移动网络的服务水平，是所有移动网络优化工作的主题。室内覆盖系统正是在这种背景之下产生的。根据相关资料统计部分地区的室内话务量在总话务量中占有较高的比例。因此加强室内覆盖对于提高移动通信质量具有重要意义。

关键词：移动通信；室内分布覆盖；系统容量

引言

室内覆盖是针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种成功的方案。近几年在全国各地的移动通信运营商中得到了广泛应用。其原理是利用室内天线分布系统将移动基站的信号均匀分布在室内每个角落，从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖。室内覆盖系统的建设，可以较为全面地改善建筑物内的通话质量，提高移动电话接通率，开辟出高质量的室内移动通信区域；同时，使用微蜂窝系统可以分担室外宏蜂窝话务，扩大网络容量，从整体上提高移动网络的服务水平。

随着移动通信建设步伐的不断加快，移动用户的飞速增加，在大中城市的室外地区已经基本可以做到无缝覆盖。为了提高网络质量、提高用户满意度、增加话务量，室内覆盖越来越成为网络优化的重点。特别是随着移动通信的普及，移动用户在室内使用手机的机会日益增加，迫切要求提供更好的室内移动通信环境。

室内覆盖，尤其是无线信号的室内覆盖，是移动通信网络的重要组成部分。建设室内分布系统对于提高移动通信网络服务质量具有重要意义。由于室内分布系统建设环境的多样化和复杂性，寻求性能更优、效果更佳的无线通信网络室内分布系统，还需要再实践中不断探索和总结。

第1章室内分布系统的概述及发展

室内分布系统就是将宏蜂窝站、微蜂窝站或直放站作为信号源，通过耦合器、功分器等器件进行分路，经由馈线将信号尽可能地分配到每一副分散安装在建筑物各个区域的低功率天线上，从而实现室内信号的均匀分布，保证室内区域拥有理想的信号覆盖，可以较全面地解决室内覆盖中存在的各种问题。

1.1室内分布系统的组成

室内覆盖系统主要由信号源和分布系统以及覆盖区域三部分组成如图1-1；

图1-1 室内覆盖系统框图

信号源：宏蜂窝、微蜂窝、直放站。

分布系统：主要有射频电缆、无源器件、天线以及接头组成。

覆盖区域：设计要求所要达到的区域。

1.2 室内分布系统的类型及特点

室内分布系统可分为微蜂窝室内分布系统和直放站室内分布系统。微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，还需支付传输线路的租赁费用。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获得单一纯净的信号，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。

室内分布系统也可以分为无源系统和有源系统。无源系统即基站或微蜂窝信号源通过耦合器、功分器、接头等无源器件进行分路，经由馈线将信号尽可能平均地分配到每一副分散安装在建筑物各个覆盖区域的底功率天线上，从而实现室内信号的均匀分布，解决室内信号覆盖的问题。无源天线系统主要由藕合器、合路器、功分器、馈线及天线组成，对基站或微蜂窝提供的RF信号直接由馈线传送到天线发射出去，是一种简单的室内覆盖方式，无源天线系统是室内分布系统的基础。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，其原理如下图1-2所示。

无源天线系统主要部件及功能如下：

（1）藕合器（Coupler），主要用于主干与支路之间功率不平衡分配。

（2）合路器（Combiner），主要对多个载频或信号源进行合路并输出。

（3）功分器（Splitter），主要用于支路连接天线时进行功率分配，通常将一路信号能量分成两路或者多路输出，一般为能量的等值分配。

（4）馈线（Coaxial），主干一般用7/8"（比1/2"损耗小）电缆，支路一般采用1/2"（损耗比较大）电缆。

（5）天线（Antenna），用来辐射和接收无线电波的装置。

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。

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。

1.3室内分布系统的发展趋势

经过十多年的发展，室内覆盖系统在技术上已经十分成熟。室分系统在未来几年会有如下的发展趋势。

（1）有源设备数字化趋势

为减少干放、光端机等有源设备对2G、3G系统的干扰，各室分厂家纷纷推出数字化有源产品，通过对射频信号进行数字化取样来减少额外系统噪声的引入，提高设备性能。。另外，有源设备数字化，也为有源设备网管系统的建设提供了条件，解决了一直困扰各运营商的室分有源设备网管监控的难题。

（2）分布系统光纤化趋势

为解决射频馈线带来的较高的能量损耗问题，响应国家关于“节能减排”的建设理念，室分系统已经逐渐开始向光纤化演进，通过更低损耗的光纤资源作为系统主干，将以往“大功率集中输出”的设计思路转变为“小功率多点输出”的思路，从而实现

了节约能源、节约材料、节约空间、节约费用的目的。

（3）有源设备多模化趋势

有源设备的数字化还为多套通信系统共用一套有源设备创造了条件。利用数字化的信号取样、集成工艺的逐步提高，以及光纤链路的宽带资源，已有多家室分厂家生产出了能够同时放大多套系统信号的多模远端设备，在简化室分系统结构的同时，也为多家运营商的共建共享提供了可能。

第2章室内分布系统信源的接入方式

2.1 直放站作信源接入

通过直放站的施主天线直接从附近基站提取信号；用耦合器从附近基站耦合部分信号通过光纤传送到盲区内的直放站;直放站不需要基站设备和传输设备，安装简单灵活，设备型号也丰富多样，在移动通信中正扮演越来越重要的角色。

（1）通过直放站的施主天线直接从附近基站提取信号如图2-1；

图2-1 通过直放站的施主天线直接从附近基站提取信号

2.2 微蜂窝作信源接入

是以微蜂窝基站作为信号分布系统的信号源，适用于覆盖范围较大话务量相对较高的建筑物内，在城市使用较多，解决覆盖和容量问题。微蜂窝方式的通话质量比宏蜂窝方式要好，对宏蜂窝无线指标的影响较小，并且有增加容量的作用。

2.3宏蜂窝作信源接入

是以宏蜂窝基站作为信号分布系的信号源。宏蜂窝作信源容量大、覆盖范围广、质量好，是室内分布系统最好的接入方式。但是宏蜂窝成本高，建设周期长。

第3章移动通信室内分布系统工程设计

3.1 工程概况

车田中学坐落于龙川县车田镇南山山脚下，是一个风景优美的校园。里面有个教师办公区由于建筑建的比较封闭加上又是在低层导致办公区里面移动信号弱。现在要以隔离实训楼内的移动微蜂窝基站作信源建一套室内分布系统覆盖一楼的办公区。微蜂窝基站能提供30dB的信源。由于此次覆盖范围较小，所以引入信源就直接通过耦合器接天线进行覆盖。从基站机房到覆盖区约六米的距离。

3.2 覆盖要求

（1）本次设计要求覆盖大楼一楼所有室内及通道；考虑到室内环境安全，室内天线EIRP尽量控制在15dBm以内；要求所有覆盖区域手机接收电平不低于-65dBm；

（2）室内分布系统设计平面图如下图3-1；

图3-1 分布系统设计平面图

（3）功率设计与传播模型图如下图3-2；

图3-2 传播模型图

3.3 器件选用

本次工程中共需天线七副、20dB耦合器3个、15dB耦合器4个，1/2馈线42米。

（1）耦合器

表3-1耦合器的参数

(2) 天线

表3-2 全乡吸顶天线的参数

（3）馈线

为了减少信号在馈线上的损耗本系统采用1/2硬馈线损耗为1dB/10米。

3.4 室内覆盖场强验证

对室内覆盖系统，采用电波自由空间传播损耗进行，其自由空间传播损耗计算公式为式4-1所示；

Ls（dB）=20lg（4πdf／C）＝20lg（4π／C）＋20lg（f）＋20lg（d）（4-1）其中：d为传输距离，单位为m；f为电波频率，单位为Hz（GSM取900MHz）；C为光速，取300000000m／s。

表3-3 普通大楼建材和结构的平均阻挡损耗参考

在T3到其覆盖区域的最远距离不超过十米，按十米算其自由空间传播损耗为：Ls（dB）=20lg（4πdf／C）＝20lg（4×π×10×3）=51.5dB 加上一堵墙的总损耗为；

51.5dB＋15dB=66.5dB

天线的的发射功率为9.7dBm;室内手机接收场强为：

9.7dBm－66.5dB=－56.8dBm

－56.8dBm>=－65dBm 故符合要求。

第 4章施工规范及要求

4.1 天线的安装

（1）天线的安装参照天线点位及电缆路由图，安装固定在装修吊顶或天花板上，保证天线水平美观，平且不破坏室内整体环境。

（2）天线要根据设计方案中的标识贴上标签，便于日后维护。

（3）注意所有天馈线的高度不低于所在位置的现有最低物体如消防探头等。

4.2 馈线的布放

（1）布放馈缆和馈线时不得损伤绝缘层；线缆的布放必须便于维护，并考虑将来扩容的需要。放线过程中应注意不要将线缆拉得过紧，不得交叉、扭曲、裂损情况出现。弯曲半径应符合馈线的技术标准，同时还应考虑到相关器件的安装位置。

（2）在铺设线缆时，每条线缆应有明确编号，以便于检查和连接，线缆标签应贴于线缆两端的明显处且不易脱落。

（3）所有馈线均用PVC管保护，主馈线必须良好固定线井中，布放在天花板吊顶内的馈线固定于吊顶内的龙骨架上。线缆布放过程中应就近用扎带、馈线座或馈线夹固定，天花吊顶内部布放的线缆对龙骨铁架固定，没有吊顶处应对墙固定。

（4）馈线从馈线口进入室内之前，要求有一个“滴水弯”，或斜向上走线，以防止雨水沿着馈线渗入室内，“滴水弯”处套管在最低处需开出水孔（防止套管内积水）。馈线进出口的墙孔应用防水、阻燃的材料进行密封。外馈线接头、馈线接地点都必须进行防水密封。

（5）线管要求所有走线管布放整齐、美观，尽量靠墙布放，并用线码或馈线夹按要求进行牢固固定，转弯处要使用转弯接头或波纹管等软管连接。

4.3 馈线与器件的安装

（1）馈线的连接头都必须牢固安装，正确使用专用的做头工具，严格按照说明书上的步骤进行，接头不可有松动，馈线芯及外皮不可有毛刺，拧紧时要固定住下部拧上部，确保接触良好，保持驻波比<1.5以下，并对室外或潮湿区域的接头做防水密封处理。馈线接头与主机/分机、天线、耦合器、功分器连接时，必须连接可靠，接头进丝顺畅，距离馈线接头必须保持50mm长的馈线为直出，方可转弯。

（2）馈线太长要锯掉不能盘在器件周围，尽量缩短馈线长度减少损耗。要保证量好馈线长度后再锯掉馈线，做到一次成功，较短的连线要先量好以后再做，不要因为不易连接而打急弯。

第5章网络优化流程及方法

1.网络优化流程。

1.1.天线口功率优化

（1）对设计能够达到要求、而实测覆盖不达标的室分系统进行信源及天馈系统检测，对存在问题进行整改。

（2）对覆盖区域内各种网络覆盖指标进行详细测试，综合考虑GSM900、DCS1800、TD、WLAN和4G等多系统共用的需求，合理增加天线密度。

（3）对高层楼宇、展馆、出入口、边缘区域等特殊场景，有针对性地调整天线口功率。

1.2.入户深度覆盖优化

（1）MDAS入户系统：借助五类线入户覆盖。

（2）CATV入户系统：借助有线电视同轴电缆入户覆盖。（3）无线Pico直放站：无线入户系统。入户应用案例：

某市一公寓楼，由于建筑结构原因，平层房内一些区域场强值达不到覆盖要求，部分区域还会占用室外一些基站信号。

为了迅速、可行、有效地解决公寓的弱信号问题，同时在不破坏装修风格的情况下尽量减少施工工程量，经过与业主沟通，采用MDAS设备进行信号覆盖。MDAS （多业务数字分布式系统）结构组成如图2所示。

从开通前后的测试情况看，开通前，多数区域接收电平在-70dBm以下，且C/I 值很高，覆盖偏弱区域通话质量差，切换频繁；开通后，区域接收电平在-50dBm以上，覆盖范围内通话质量大幅改善，且切换次数明显减少，该区域的测试情况良好。

1.3.高层覆盖优化

（1）高低分层立体分区，容量协同；干扰难以控制的高层区域，采用异频覆盖。（2）高层补弱覆盖，通过调整室外天线上倾角覆盖。

（3）高层小区尽量只切入、不切出，采用底层小区与室外小区切换。

1.4.室内外协同、大容量深度覆盖方案

（1）方案一：采用数字光纤拉远、微波拉远配合美化天线深度覆盖。

（2）方案二：采用多模RRU+WLAN组网方式。

如图3所示，方案二的技术亮点在于：设备支持多模拉远，可实现一网多业务高效覆盖，减少有源设备数量，降低物业协调难度，降低建设及运维成本。

2.室分干扰提升优化

根据现网情况，系统存在的干扰主要有：网外的干扰、有源设备干扰、互调干扰

等。对干扰超标小区进行排查，结合干扰现象和统计数据按上述干扰类型分类，定位后实施整治工作。

2.1 干扰排查流程

（1）查看后台

统计数据，初步判断干扰类型；

（2）进行CQT/DT测试，缩小问题范围；

（3）利用频谱仪、交调仪等测试仪器，对直放站、干放等有源设备及电桥、功分器、耦合器等无源器件进行测试。

2.2.网内互调干扰整治

（1）干扰现象及原因

上行干扰随下行发射功率增加而增加，排查过程中以倍数功率（20w、10w、5w依次递减）调整信源发射功率并测试上行干扰值。当通过功率较小时，互调不明显，比如话务闲时；当通过功率较大时，互调会较明显，比如信源口功率高、话务量大时。原因如下：

信源出口及天馈主干线路中无源器件互调指标差，导致上行干扰，该情况主要出现于室分系统中。根据在网集采室分元件检测情况来看，信源出口电桥、合路器、功分器及耦合器互调指标合格率很低。

天馈线路工艺差导致互调指标差进而造成上行干扰。

（2）解决思路

在器件优化方面，目前仅能对有源设备进行有效的性能监控，保障室内分布系统的正常运行；但对于无源器件的运行情况正常与否不能从远程监控，这是日常维护和优化过程中的一大难题。通常只能采用以下现场检查和分段测试等相对呆板的方法：1）无源器件（功分器/耦合器/合路器/电桥）的检查用扎带、固定件牢固固定，不允许悬空无固定放置；

接头用黑色胶布做密封处理；

每个无源器件都要贴上标签，标明编号的标志。

2）天线安装要求及验收规范

若为挂墙式天线，必须牢固安装于墙上，保证天线垂直美观，布局合理，平稳牢固，不破坏室内整体环境；若为吸顶式天线，可以固定安装在天花板或天花吊顶下，保证天线水平美观，并且不破坏室内整体环境。

3）驻波比测试要求

本着“从整体到局部”的思想，查找问题根源：

【整体分布系统】使用驻波比测试仪测试整个分布系统的驻波比（所有设备连接好，干放加电），在信号源的输入口测试，要求驻波比小于1.5；

【局部分布系统】使用驻波比测试仪测试每一层分布系统的驻波比（包含天线、馈线、无源设备），要求驻波比小于1.5；

【馈线】使用驻波比测试仪测试每一条馈线和接头（去掉天线，远端接50欧姆的负载）的驻波比与馈线长度，要求驻波比小于1.5；

【天线】使用驻波比测试仪测试每一根天线（在一个较空旷的空间）的驻波比，要求驻波比小于1.5，同时对各天线的功率进行测试，确保功率分布均衡；

【干放】对重点干放进行测试，检查工作状态，排查器件故障；

【上下行平衡】对链路上下行进行平衡测试，及时发现不平衡的位置点。

3.直放站干扰整治

（1）干扰现象及原因

模拟直放站在发生自激等故障时，将产生强烈干扰，影响区域较大，表现为宽带干扰，不随时间和话务量变化，具有通常系统外干扰的特征。

模拟直放站是早期网络建设普遍采用的扩展基站覆盖距离的有效方式，由于其自身的特点（同频中继放大），施主天线和用户天线没有足够的隔离度，形成自激，从而影响了施主基站的正常工作。另外部分模拟设备其实际互调指标远远小于规范要求，如果功率开得很大，其互调分量很大，非常容易对附近的基站形成干扰。

（2）解决措施

对当前干扰基站下挂的模拟直放站（含室分干放）进行摸底排查，排查模拟直放站干扰。

城区逐步实施模拟无线直放站设备退网，视覆盖区重点程度、话务要求及传输建设周期推荐引入如下信源替换：分布式基站>数字光纤拉远>数字微波拉远>数字无线。

某地模拟光纤直放站处理前采用频谱仪测试，系统底噪值为-80.54dBm；采用数字光纤拉远替换模拟直放站后，系统底噪值为-105.00dBm。

4.总结

鉴于目前室内分布站点存在问题较多，本文特针对这些问题进行分析与归类，并对各种问题提出相应的解决方法和建议：

（1）根据统计结果来看，50%以上的站点均存在覆盖不达标的情况，而其他一些指标不达标很大程度上也都是由于覆盖弱所引起的，因此目前室内分布所要解决的最基本的问题就是覆盖场强不达标。由于设计不合理，有源设备的输出功率偏小，当加上合路后馈线损耗大，可能会导致覆盖效果不理想；同时，如使用的对接头、馈线等施工工艺方面存在问题，会加大链路的衰耗，造成弱覆盖。因此解决这类问题要从方案设计、主机输出功率、施工工艺等方面综合考虑。

（2）从测试数据来看，数据业务不达标，部分站点是由于信号场强弱引起的，还有一部分是由于有源设备干扰引起的。正确调测与合理使用直放站系统，是解决有源设备干扰的关键。

（3）值得注意的是互调干扰问题。集采“以价格为指导”的模式，导致激烈竞争，

价格的下降直接影响到了产品质量，部分关键指标不达标，对网络质量的下降起到了推波助澜的作用。

总之，室内分布系统需要无线优化人员根据实际情况认真分析，找出问题，解决问题，不断提升室分网络质量。

参考文献

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