室内覆盖理论讲义.ppt
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1、室内覆盖系统,2023/2/15,2,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优的重点。,2023/2/15,3,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,在这种背景之下室内覆盖系统产生了。,2023/2/15,4,以中国移动的GSM网为例,在中等以上城市的室外覆盖早已不存在问题。而且随着各地规划优化力度的增强,室外易于测试发现的问题也都已基本解决,工作的重点也逐渐向室内方向转移。,2023/2/15,5,一、为什
2、么要建设室内覆盖系统?二、什么地区需要室内覆盖?三、什么是室内覆盖系统?四、实现室内覆盖的方法 五、室内覆盖系统的组成 六、信号源提取的方法,1.直放站做信号源 2.增加微蜂窝(基站),内容提要,2023/2/15,6,七、信号分布的基本方式八、室内覆盖系统的工程建设九、如何评价一个好的室内覆盖系统,1.无源天馈分布方式2.有源分布方式 3.光纤分布方式4.泄漏电缆分布方式,1.设计考虑因素2.场强分布3.上行信噪比4.室内覆盖所需设备、器件5.工程勘测设计 6.覆盖举例,2023/2/15,7,一、为什么要建设室内覆盖系统?,随着城市建筑的日益增多以及建筑材料的复杂化,手机在密集的建筑间,建
3、筑物内、地下室、隧道、高速公路等地会出现接通率低、漫游不畅甚至掉话现象,给移动用户带来不便,这就需要移动运营部门不断地对网络进行优化。而室内覆盖系统便是移动运营部门对室内信号弱及信号盲区进行覆盖的主要网络优化方式。,2023/2/15,8,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
4、站信道拥挤,手机上线困难。,2023/2/15,9,室内盲区 新建大型建筑、停车场、办公楼、宾馆和公寓等。话务量高的大型室内场所 车站、机场、商场、体育馆、购物中心等,增加微蜂窝建立 分层结构。发生频繁切换的室内场所 高层建筑的顶部,收到多个基站的功率近似的信号。,二、什么地区需要室内覆盖?,2023/2/15,10,三、什么是室内覆盖?,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,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。,2023/2/15,11,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
5、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。,2023/2/15,12,2023/2/15,13,微蜂窝有线接入方式 是以室内微蜂窝系统作为室内覆盖系统的信号源,即有线接入方式。适用于覆盖范围较大且话务量相对较高的建筑物内,在市区中心使用较多,解决覆盖和容量问题。宏蜂窝无线接入方式 是以室外宏蜂窝作为室内覆盖系统的信号源,即无线接入方式。适用于低话务量和较小面积的室内覆盖盲区,在市郊等偏远地区使用较多。直放站(Repeater)在室外站存在富余容量的情况下,通过直放站将室外信号引入室内的覆盖盲
6、区。,四、实现室内覆盖的方法:,2023/2/15,14,微蜂窝有线接入方式 改善高话务量地区的室内信号覆盖,微蜂窝是最佳解决方案。与宏蜂窝方式相比,微蜂窝方式是更好的室内系统解决方案。微蜂窝方式的通话质量比宏蜂窝方式要高出许多,对宏蜂窝无线指标的影响甚小,并且具有增加网络容量的效果。,2023/2/15,15,微蜂窝技术是指通过降低基站发射功率,天线的挂高,并使用增益天线,以达到在小范围提供高密度话务量。应用微蜂窝技术的主要目的是在小范围内提供大话务量,在用户密度大的地区提供足够的信道数,解决容量的问题;由宏蜂窝解决覆盖及快速移动用户的问题,形成重叠覆盖的两层。另一个目的也用于盲区覆盖(如室
7、内),或加上放大器在边远地区解决覆盖。,2023/2/15,16,覆盖半径大约为30m-300m;发射功率较小,一般在1W以下;基站天线相对较低(一般高于地面5m-10m);视线传播,信号在楼顶的泄露小。,微蜂窝技术特点:,2023/2/15,17,因此,微蜂窝可以被用来加大无线电覆盖,消除宏蜂窝中的“盲点”。同时由于低发射功率的微蜂窝基站允许较小的频率复用距离,每个单元区域的信道数量较多,因此业务密度得到了巨大的增长,且RF干扰很低,将它安置在宏蜂窝的“热点”上,可满足该微小区质量与容量两方面的要求。,2023/2/15,18,微蜂窝在初期一般是提高网络覆盖质量,应用在零散的“热点”地区,即
8、话务量比较集中,且面积较小的地区,此时对容量的提高很有限。随着容量需求增大,高话务量地区已由点逐渐变成片时,宏蜂窝已无法满足时,微蜂窝可以在一定范围内进行连续覆盖,此时效果就很明显了。,宏蜂窝盲区,热点地区覆盖,点连成片,初期,网络发展,连续覆盖,2023/2/15,19,但微蜂窝在室内使用时,受建筑物结构的影响,使其覆盖受到很大限制。对于大型写字楼等,如何将信号最大限度、最均匀地分布到室内每一个地方,是网络优化所要考虑的关键。另外,对于纵深较大的商场与娱乐中心,靠室外站进行覆盖是不可能的。,微蜂窝覆盖弱势一:,2023/2/15,20,而且微蜂窝方式的弱点在于成本较为昂贵,需要进行频率规划,
9、需要增建传输系统,网络优化工作量大。因此,对宏蜂窝方式亦或微蜂窝方式的选取,需要综合权衡移动网络和运营商的多方面因素才能定夺。,微蜂窝覆盖弱势二:,2023/2/15,21,随着微蜂窝和微微蜂窝的发展,分层小区技术迅速提了出来。在一个分层小区结构中,不同大小的小区相互重叠,不同发射功率的基站紧密相邻并同时存在,整个通信网络呈现出多层次的结构。每一层分配不同的频率段,以保证各层之间独立运作,不会相互干扰。,分层小区技术,2023/2/15,22,一个分层小区网络,往往是由一个上层宏蜂窝网络和数个下层微蜂窝网络组成的多元蜂窝系统。它包括宏蜂窝、微蜂窝和微微蜂窝。每种蜂窝执行早已定义好的不同功能。宏
10、蜂窝处理快速移动车辆的业务微蜂窝处理慢速移动,集中于步行或交通阻塞车 辆的业务微微蜂窝用于覆盖商场和办公区等室内区域。,2023/2/15,23,宏蜂窝的广域大功率覆盖可看成宏蜂窝上层网络,并作为移动用户在两个微蜂窝区间移动时的“安全网”,而大量的微蜂窝则构成微蜂窝下层网络。,上层网络广域大功率覆盖,下层网络,相邻微蜂窝的切换都回到所在的宏蜂窝上执行,2023/2/15,24,层间切换与普通的蜂窝切换一样,切换点由系统决定,由GSM移动台自动辅助切换测量来完成,切换过程还取决于当时各级的容量,如果微蜂窝和微微蜂窝已饱和,业务将切换至更高一级的蜂窝。,2023/2/15,25,因为微蜂窝可以在小
11、范围内提供大话务容量,它发射功率低,设备的体积较小,可以灵活使用。因此,微蜂窝可在以下几方面获得应用。,微蜂窝的应用,2023/2/15,26,1)快速组成微蜂窝层,提高系统容量2)作为室内覆盖的信号源,消除室内盲区3)在边远区域提供覆盖4)应急通讯,2023/2/15,27,宏蜂窝有线接入方式 宏蜂窝方式的主要优势在于成本低、工程施工方便,并且占地面积小;其弱点在于对宏蜂窝无线指标尤其是掉话率的影响比较明显。,2023/2/15,28,目前,采用选频直放站并增加宏蜂窝的小区切换功能可以缓解这一矛盾:当对应的宏蜂窝频率发生变化时,直放站选频模块需要作相应调整。随着运营商对成本和网络资源利用率的
12、注重,宏蜂窝方式在最近一年出现升温的势头。,2023/2/15,29,直放站(Repeater)在室外站存在富余容量的情况下,通过直放站(Repeater)将室外信号引入室内的覆盖盲区。,2023/2/15,30,直放站的概念:同频双向放大的中继站,又称同频中继器,传输方式是透明传输。功能是接收和转发基站与移动台之间的信号。,2023/2/15,32,利用微蜂窝解决室内问题也存在很大的局限性。建设微蜂窝的设备投入与工程周期都较大,只适合在话务量集中的高档会议厅或商场使用。在这种情况下,直放站(Repeater)以其灵活简易的特点成为解决简单问题的重要方式。直放站不需要基站设备和传输设备,安装简
13、便灵活,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。,2023/2/15,33,扩大服务范围,消除覆盖盲区;在郊区增强场强,扩大郊区站的覆盖;沿高速公路架设,增强覆盖效率;解决室内覆盖;将空闲基站的信号引到繁忙基站的覆盖区 内,实现疏忙。,直放站的应用场合主要有以下几种:,项目 使用微蜂窝 使用直放站 1.是否增加容量 根据需要增加容量 不能增加容量 2.信号质量 好 一般 3.设置优先级 可以 不可以 4.对网络的影响 小 控制不好影响很大 5.是否需要传输设备 需要 不需要 6.是否需要重新频率规划 需要 不需要 7.是否需要调整参数 需要 支持 8.是否支持容量动态分配 不支
14、持(容量预分配)支持 9.是否支持多运营商 不支持 支持 10.是否支持多系统环境 不支持 支持 11.安装时间 较长 较短 12.投资 较多 较少,微蜂窝与直放站的应用比较,2023/2/15,35,安装直放站时,天馈线系统的选择非常重要。应该注意的问题有以下几点:天线的增益:天线的方向性:系统自激、施主天线、重发天线信号源基站的选择:容量富余,2023/2/15,36,直放站分为宽带放大和多通道选通放大两种。一般来说,多通道选通放大直放站具有更好的性能,能够提高信号的质量。但在使用时也存在一些问题,如:,2023/2/15,37,选通的通道载频数一定不能少于源基站配置的载频,否则可能无法占
15、用信道;比如:许多直放站的通道数限制为4,就不能将载频数大于4的基站作为信号源。对于采用射频跳频的基站,如果跳频图案包含的频率数多于直放站选通的通道数,通话也无法维持。,2023/2/15,38,从以上的分析看,直放站的建设必须有运营部门参与,否则质量将很难保证。厂家本着对用户负责的态度,也应该与电信部门共同做好直放站的设计与安装工作。,2023/2/15,39,五、室内覆盖系统信号的组成:,2023/2/15,40,六、信号源提取的几种方法:,直放站做信号源1.通过直放站的施主天线直接从附近基站提取信号;2.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。3.用耦合器从附近基站
16、耦合部分信号通过电缆传送到盲区内的直放站。增加微蜂窝(基站),2023/2/15,41,1.通过直放站的施主天线直接从附 近基站提取信号,2023/2/15,42,2.用耦合器从附近基站耦合部分信号通过光纤传送到欲覆盖区的直放站。,2023/2/15,43,光纤直放站在室外应用,各项性能指标均优于射频直放站,所以现如今在工程应用中大多数采用光纤直放站。但是信号在光纤中传播的时延约是空间传播时延的1.5倍(光缆传播时延约为5微秒/公里),特别是CDMA系统在引入光纤直放站后必须调整搜索窗口。,2023/2/15,44,3.用耦合器从附近基站耦合部分信号通过电缆传送到欲覆盖区的直放站。,2023/
17、2/15,45,微蜂窝(基站)加直放站方式,直放站在CDMA网络中的应用,2023/2/15,47,CDMA建网初期,由于受投资成本的限制,不可能大规模建设基站。而基站数量不足往往会造成无线信号覆盖不好,导致网络质量不尽人意,进而影响用户入网信心,造成投资成本难以快速回收。由于直放站具有投资成本低,安装灵活简便,可以迅速扩大无线覆盖的特点,所以在CDMA网络建设中,适当地引入直放站,采取以基站为主、直放站作适当补充的混合组网方式是非常有意义的。,2023/2/15,48,根据直放站系列产品的特点和CDMA系统的需求,不同的地理环境及应用场合,系统的解决方案是不同的,需要认真分析,区别对待。针对
18、各类地区及应用场所,由于基站的密集性、用户话务量等不同,可分别采用不同的方案:,2023/2/15,49,城市密集区 市区用户量大,基站数量多,一般不存在大范围的覆盖盲区,而直放站的引入只是为了解决小范围覆盖盲区或室内信号的覆盖。由于直放站的引入必然对基站产生干扰,且干扰会随着直放站的增加而加大,特别是大功率直放站的引入,会使系统干扰明显加剧。所以,在城市密集区一般采用小功率(1W)的直放站。,2023/2/15,50,城市边缘 在CDMA网络建设初期,城市边缘地区由于基站数量较少,可以采用大功率的无线或光纤直放站来解决信号覆盖问题。在已铺设光纤的地区最好采用输出功率为10W的光纤直放站。无光
19、纤资源时,可利用无线直放站来进行延伸覆盖,采用方向性好的施主天线来提取较为纯净的源信号,输出功率为5w/10w。,2023/2/15,51,郊区、乡村 这些地区主要解决全覆盖问题。有光纤就采用大功率光纤直放站(10w/20w)来扩大覆盖范围。对于无光纤资源但又能收到基站信号的地区,无线直放站也是比较好的选择。,2023/2/15,52,直放站在工程建设中应考虑的问题:1、站址的选择 直放站距离基站太近,易形成重叠覆盖,从而对该基站造成多址干扰;距离太远,源天线接收信号弱,而移动台发射功率有限,在远处通信时通话质量就下降,甚至导致移动台单通或不通。,2023/2/15,53,由于重发天线是定向角
20、度天线,直放站选址最好选在盲区边沿。如下图所示,直放站,盲区,2023/2/15,54,所以,直放站应安装在基站覆盖区边界处。用路测仪在地面测出的基站信号强度一般为-85dBm至-95dBm,而在源天线处测得基站信号强度一般为-75dBm至-85dBm。,2023/2/15,55,另外,直放站覆盖城市边缘密集住宅时,应避免在楼群的正面选点,而从侧面覆盖,信号可以在楼与楼之间的空隙穿过,并借助反射达到很好的覆盖效果。,2023/2/15,56,2023/2/15,57,2、源天线和服务天线的安装定位 因CDMA信号是宽带信号,受多径影响较大,天线位置的选择除考虑天线隔离度、输入信号电平大小因素之
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