基于室内覆盖系统的分析与设计毕业设计论文.doc
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1、毕业设计题目 室内覆盖系统的分析与设计 系 别 电子与信息工程系 年级专业 09通信技术2班 学生姓名 指导教师 专业负责人 答辩日期 2012年6月2日 毕业论文开题报告 基于室内覆盖系统的分析与设计 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,正是在这种背景之下 ,我选择了室内覆盖系统那个课题。室内覆盖系统不仅提高了室内通话质量,增加了建筑物内的移动网络容量,降低了接入的阻塞率,而且能为重点覆盖区域提供更好的服务,是改善建筑物内无线通信环境的有效手段。通信室内覆盖不仅能改善室内信号的盲区,同时能改善室内移动通信的话音质量、网络质量、系统容量
2、,除了对诸如地下室,一、二层等屏蔽性地方信号的引入外,也能对一些高层建筑物高层部分接受来自多方向的杂乱不稳定信号而容易掉话、断线、切换不成功等方面进行改善。对于高话务量的大型商场和商务中心,应解决室内话务及拥塞问题,因此,室内覆盖的改善一方面对于扩大覆盖,提高质量,提高接通率,减少弱信号断线,提高网络指标等有很大的帮助;另一方面,室内覆盖也作为一种扩容手段,在分担室外话务,增加网络容量,提高频率利用率方面起很大作用。目录一 正文1 室内覆盖系统的概念和应用环境- - - - - - - - - - - 111 室内覆盖系统的概念和重要性- - - - - - - - - - - 112 室内分
3、布系统的应用环境 - - - - - - - - - - - - -22 什么地区需要室内覆盖- - - - - - - - - - - - - - -33 室内覆盖系统的组成- - - - - - - - - - - - - - - -34 实现室内覆盖的信号引入方法- - - - - - - - - - - - 65 信号分布的基本方式- - - - - - - - - - - - - - - - 851 无源天馈分布方式 - - - - - - - - - - - - - - -852 有源分布方式- - - - - - - - - - - - - - - - - 953 光纤分布方式-
4、 - - - - - - - - - - - - - - - -1054 泄漏电缆分布方式- - - - - - - - - - - - - - - -1155 几种信号分布方式的比较- - - - - - - - - - - - -126 室内分布系统的设计- - - - - - - - - - - - - - - - 126.1 设计考虑因素- - - - - - - - - - - - - - - - - 126.2 建设和设计流程- - - - - - - - - - - - - - - - 17二 室内覆盖举例- - - - - - - - - - - - - - - - - - -
5、 - -18三 参考资料- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -23基于室内覆盖系统的分析与设计摘要室内分布系统是用于改善建筑物或封闭环境内移动通信网络覆盖的一种方法,其主要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,从而保证室内区域有理想的信号覆盖。室内分布系统的建设,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,为通话占用比较高的室内环境提供优质的网络服务。关键词: 室内分布系统、移动、通信网络、覆盖、质量Abstract:Indoor distribution system is used to improv
6、e building or closed environment mobile communication network coverage in a method. Its main use is indoor antenna distribution system will move the signal of the base station evenly distributed to every comer of the room,so as to assure indoor area is the perfect signal coverage. The construction o
7、f the distribution system indoor,can improve a comprehensive buildings call quality,improve mobile phone connection rate,call for higher indoor environment take rp to provide the high quality service.Key Words:distribution system indoor 、move、communication network、coverage、quality1 室内覆盖系统的概念和应用环境1.1
8、 室内覆盖系统的概念和重要性室内覆盖系统就是利用室内分布系统,将基站的信号通过无线/有线方式直接引入到室内的每一个区域,再通过小型天线将基站信号发送出去,使室内各个地方都能得到信号的均匀公布,从而达到消除室内覆盖盲区、抑制干扰的目的,为楼内的移动通信用户提供稳定、可靠的室内信号,使用户在室内也能享受高质量的移动通信服务。室内信道虽然与室外信道有一定的相似性,却具有自身的特点,非常复杂。例如按距离的负指数变化的传播模型虽然适合于室外信道,但对室内信道并不总成立。由于室内信道非常复杂,类型繁多,已经提出的一些报告的模型不具备普遍性,且性能指标不可能。而使用一个简化的理论公式,往往过于简单化。当然可
9、以通过建立符合实际的仿真统计模型,仿真整个通信链路来分析性能。但这个模型必须考虑所有的现实条件,例如建筑物的形状、大小、构造、材料,必须基于各种区域类型和射频的预测数据,并且需要在实测数据的基础上加以修正。因此,和室外覆盖的设计相比,室内覆盖系统有其自己的特殊性。室内覆盖的建设效果虽不如宏基站那么明显,但是却是整个网络质量的瓶颈,也是用户投诉最多的问题。合理地利用有限的资金解决好室内覆盖问题会使运营商得到更大的收益。所以从战略眼光来看,室内覆盖系统对于运营商提高服务水平、增强竞争实力、树立企业形象、为用户提供更好、更完美的随时随地的通信服务、增加市场占有率,具有不可低估的作用。图1-1为室内分
10、布系统简图,室内分布系统就是将基站信号引入建筑物内部,并通过功率分配器件进行合理分配,然后通过室内天线将信号传递到欲覆盖区域。图1-1 室内分布系统结构简图1.2 室内分布系统的应用环境室内分布系统本身的特点决定了其应用环境,主要可以应用在以下几种环境:(1) 室内盲区:对于比较大型的酒店、宾馆、商场、超市、写字楼和公寓等用户活动较多的区域,可能由于建筑物的穿透损耗较大或其他原因,存在某些室外宏蜂窝无法覆盖的位置,需要通过室内分布系统解决。(2) 话务量高的大型室内场所:对于车站、机场等交通枢组,商场、购物中心等人流量非常大的区域,用户的话务需求非常大,室外宏蜂窝无法满要求,需要通过室内分布系
11、统进行话务分担。(3) 发生频繁切换的室内场所:对于高层建筑,用户往往可以接收到多个基站功率近似的信号,容易出现频繁的切换,甚至可能出现导频污染。对于这些区域,可以通过增加室内分布系统,加强室内某个导频的覆盖,降低其他导频的覆盖水平,避免出现乒乓切换。 室内分布系统利用分布在室内不同位置的天线,将信号均匀分布在室内区域,从而保证室内拥有理想的覆盖,同时提供充足的话务,全面改善室内通话质量,提高接通率,为用户提供优质的服务。2 什么地区需要室内覆盖(1)室内盲区盲弱区新建大型建筑、停车场、办公楼、宾馆和公寓等。(2)话务量高的大型室内场所干扰区车站、机场、商场、体育馆、购物中心等,增加微蜂窝建立
12、分层结构。(3)发生频繁切换的室内场所高话务区高层建筑的顶部,收到多个基站的功率近似的信号。3 室内覆盖系统的组成一个完备室内分布系统应能够通过一个特定的接口,取得基站的下行信号,均匀地分布到指定场所的每一处。同时,又将这场所的每一处的基站上行信号收集到后,均匀地送达特定的接口,因此,室内分布系统主要由信号源和信号分布系统两部分组成,如图3-1所示。无源天馈分布方式有源分布方式光纤分布方式泄漏电缆分布方式直放站RRUBBU+RRU信号源 信号分布系统图3-1 室内分布系统结构图3.1 室内覆盖系统的信源直放站:在地下室和电梯等封闭区域,话务量不高,主要为解决补盲,通过直放站将室外信号引入室内的
13、覆盖盲区。RRU:将公布式基站的射频单元模块用光纤引到室内做信源,适用于覆盖范围较大且话务量相对较高的建筑物内,解决覆盖和容量问题。BBU+RRU:将分布式基站直接建设到室内做信源,适用于覆盖范围很大且话务量很高的建筑物内,解决覆盖和容量问题。3.1.1 直放站做信号源根据信号传输方式的不同可以分以下几种方式:(1)通过无线同频直放站的施主天线从附近基站提取信号;图3-2 无线同频直放站提取信号图(2)通过光纤直放站从附近基站提取信号;图3-3 光纤直放站提取信号图(3)通过无线移频直放站从附近基站提取信号图3-4 无线移频直放站提取信号图3.1.2 BBU+RRU做信号源改善高话务量地区的室
14、内信号覆盖,BBU和RRU是最佳解决方案,具有安装方式灵活简单,易于实施,BBU+RRU系统容量大、覆盖范围广、信号质量好、容易做到无源分布、网络优化简单。室内分布系统统干线放大器连接到BSC图3-5 BBU+RRU做信号源图4 实现室内覆盖的信号引入方法实现室内覆盖的技术方案有两种:(1)宏蜂窝直接覆盖方式,以室外基站作为室内覆盖系统的信号源,这种室外基站发射的无线信号直接穿过墙壁来覆盖室内,适用于低话务量和较小面积的室内覆盖盲区。在城市,尤其郊区、农村可采用这种覆盖方式。 室外宏蜂窝基站直接覆盖方式可以降低运营成本,提高网络资源利用率,因此得到了运营商一定程度上的重视。这种室外直接覆盖方式
15、最为简单。它的主要优势在于成本低、工程施工方便,并且占地面积小;其弱点在于所提供的容量有限,室内覆盖不易控制,质量不高,出于中国的城市存在很多的高层建筑,由室外站提供室内覆盖存在很大的局限性。如果要保证室内覆盖的质量,室外的干扰将变得难以控制、影响网络的整体规划与容量。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。(2)室内分布系统方式,室内分布系统可以使用微蜂窝、直放站或宏基站的某个小区市作为信号源,一般来说利用宏基站和微蜂窝作为信号源的效果相同,满足覆盖需求的同时都可以提供存量,而直放站只能改善覆盖。下面主要介绍室内分布的技术方案可分为三种:4.1微蜂窝有线接入方式是以室
16、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。4.2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。 4.3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。现将以上三种接入方式作一比较:(1)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
17、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。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。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,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。(2)宏蜂窝无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。 目前,采用选频直放站并增加宏蜂窝的小区切换功能可
18、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注重,宏蜂窝方式在最近一年出现升温的势头。(3)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。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。直放站的应用场合
19、主要有以下几种:u 扩大服务范围,消除覆盖盲区;u 在郊区增强场强,扩大郊区站的覆盖;u 沿高速公路架设,增强覆盖效率;u 解决室内覆盖;BSu 将空闲基站的信号引到繁忙基站的覆盖区内,实现疏忙。使用微蜂窝和直放站的比较: 性能使用微蜂窝使用直放站是否增加容量根据需要增加容量不能增加容量信号质量好一般设置优先级可以不可以对网络的影响小控制不好影响很大是否需要传输设备需要不需要是否需要重新频率规划需要不需要是否需要调整参数需要支持是否支持容量动态分配不支持(容量预分配)支持是否支持多运营商不支持支持是否支持多频、多系统环境不支持支持安装时间较长较短投资 较多较少5 信号分布的基本方式功分器51
20、无源天馈分布方式耦合器功分器信号源图-1 无源天馈分布方式示意图在无源天馈分布系统中,信号源通过耦合器、功分器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区域的低功率天线上,从而实现室内信号的均匀分布,解决室内信号覆盖差的问题。其特点是:器件稳定性好,造价较低,成本主要体现在功分器,耦合器及馈线上,为克服馈线远距离传输的损耗,竖井馈线多采用低损耗的1/2“馈线,当覆盖范围比较大,馈线传输距离比较远时,需增加干线放大器补偿信号的损耗,无源天馈分布系统能效地将无线射频信号引入室内及其他宏蜂窝所不能覆盖的地方,提供无缝的射频覆盖,从而解决盲点,热点以及由于频繁切换引
21、起的掉话等问题。该方式用基站,微蜂窝或直放站作为室内分布的信号源,使用耦合器和功分器等功率分配器件将信号功率进行合理分配,再通过馈线传输到室内各个收发天线对室内区域进行覆盖,其中可根据信号衰减的程度增加干线放大器,这种方式安装简单,投资较小,工程实施的关键是选择放置室内覆盖天线的最佳位置和合理的功率分配。由于使用了无源功率分配器件和馈线传输,对信号功率衰减较大,覆盖范围不大。若信号的功率太弱,一般可以通过干线放大器来补充,但是干线放大器的加入会引起噪声,多级干线放大会形成噪声的累积,故系统覆盖范围受到一定的限制,这种方式适合安装在覆盖区域较集中,范围较小的中小规模的情况,像公路隧道,地下商场,
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