室內(nèi)分布系統(tǒng)

隨著城市里移動(dòng)用戶的飛速增加以及高層建筑越來越多，話務(wù)密度和覆蓋要求也不斷上升。這些建筑物規(guī)模大，對(duì)移動(dòng)電話信號(hào)有很強(qiáng)的屏蔽作用。在大型建筑物的低層、地下商場(chǎng)、地下停車場(chǎng)等環(huán)境下，移動(dòng)通信信號(hào)弱，手機(jī)無法正常使用，形成了移動(dòng)通信的盲區(qū)和陰影區(qū)；在中間樓層，由于來自周圍不同基站信號(hào)的重疊，造成導(dǎo)頻污染，手機(jī)頻繁切換，甚至掉話，嚴(yán)重影響了手機(jī)的正常使用。另外，在有些建筑物內(nèi)，雖然手機(jī)能夠正常通話，但是用戶密度大，基站信道擁擠，手機(jī)上線困難。

室內(nèi)分布系統(tǒng)為上述問題提供了較佳的解決方案。其原理是利用室內(nèi)天線分布系統(tǒng)將移動(dòng)通信基站的信號(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 。

1、室內(nèi)移動(dòng)通信環(huán)境有太多需要完善的地方；

2、覆蓋方面，由于建筑物自身的屏蔽和吸收作用，造成了無線電波較大的傳輸衰耗，形成了移動(dòng)信號(hào)的弱場(chǎng)強(qiáng)區(qū)甚至盲區(qū)；

3、容量方面，建筑物諸如大型購物商場(chǎng)、會(huì)議中心，由于移動(dòng)電話使用密度過大，局部網(wǎng)絡(luò)容量不能滿足用戶需求，無線信道發(fā)生擁塞現(xiàn)象；

4、質(zhì)量方面，建筑物高層空間極易存在無線頻率干擾，服務(wù)小區(qū)信號(hào)不穩(wěn)定，出現(xiàn)乒乓切換效應(yīng)，話音質(zhì)量難以保證，并出現(xiàn)掉話現(xiàn)象。室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)，可以較為全面地改善建筑物內(nèi)的通話質(zhì)量，提高移動(dòng)電話接通率，開辟出高質(zhì)量的室內(nèi)移動(dòng)通信區(qū)域；同時(shí)，使用微蜂窩系統(tǒng)可以分擔(dān)室外宏蜂窩話務(wù)，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)容量，從整體上提高移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)水平。

室內(nèi)分布系統(tǒng)信源選擇的比較

使用基站使用直放站1. 是否增加容量(根據(jù)需要增加容量/不能增加容量)2. 信號(hào)質(zhì)量(好/一般)3. 對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響(小/控制不好影響很大)4. 是否需要傳輸設(shè)備(需要/不需要)5. 是否需要重新頻率規(guī)劃(需要/不需要)6. 是否需要調(diào)整參數(shù)(需要/支持)7. 是否支持容量動(dòng)態(tài)分配(不支持容量預(yù)分配/支持). 是否支持多運(yùn)營商(不支持/支持)9. 安裝時(shí)間(較長(zhǎng)/較短)10. 投資(較多/較少)

室內(nèi)分布系統(tǒng)是用于改善建筑物內(nèi)移動(dòng)通信環(huán)境的一種方案，其原理是通過各種室內(nèi)天線將移動(dòng)通信基站的信號(hào)均勻地分布到室內(nèi)的每個(gè)角落，從而保證室內(nèi)區(qū)域理想的信號(hào)覆蓋。

室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)，可以較為全面有效地改善建筑物內(nèi)的通話質(zhì)量，提高移動(dòng)電話接通率，開辟出高質(zhì)量的室內(nèi)移動(dòng)通信區(qū)域。同時(shí)，采用微/宏蜂窩作為室內(nèi)分布系統(tǒng)的信源還可以有效地分擔(dān)室外宏蜂窩的話務(wù)，從而提升網(wǎng)絡(luò)的容量，從整體上提高移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)水平。

室內(nèi)分布系統(tǒng)主要由來自各種制式網(wǎng)絡(luò)的施主信源和信號(hào)分布系統(tǒng)兩部分組成。施主信源包括基站、基站拉遠(yuǎn)設(shè)備、無線或有線中繼設(shè)備。室內(nèi)信號(hào)分布系統(tǒng)由有源器件、無源器件、天線、纜線等組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

無線信號(hào)的引入應(yīng)考慮應(yīng)用頻段和通信制式的適用限制，滿足所建通信制式系統(tǒng)建設(shè)要求。各通信制式室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)可單獨(dú)建設(shè)，滿足各自制式的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)要求，也可以采用多制式共用信號(hào)分布系統(tǒng)方式。當(dāng)多制式合路時(shí)，各制式系統(tǒng)應(yīng)滿足各自的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)要求，并保證各制式系統(tǒng)間互不干擾。

如圖1所示，室內(nèi)分布系統(tǒng)主要由施主信源和信號(hào)分布系統(tǒng)組成。

施主信源分為宏基站、微蜂窩、分布式基站和中繼接入的各類直放站等。施主信源可從分擔(dān)的業(yè)務(wù)類別、容量，分散過密地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)壓力，動(dòng)態(tài)地調(diào)配業(yè)務(wù)資源，達(dá)到最佳的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化角度進(jìn)行綜合考慮選取。施主信源的饋送應(yīng)根據(jù)地理環(huán)境的不同采用近端射頻線纜本地的直接饋送和遠(yuǎn)端光纖或其他中繼電路的饋送方式，室內(nèi)分布系統(tǒng)的施主信源放置在本地室內(nèi)時(shí)，必須考慮授時(shí)系統(tǒng)天線的引入，確保通信信號(hào)的同步。

宏基站信源的業(yè)務(wù)容量大，擴(kuò)容方便，輸出端口多，在應(yīng)用中可以選擇使用單通道和多通道兩種解決方案。但一般對(duì)機(jī)房及電源環(huán)境要求較高，建筑物內(nèi)應(yīng)設(shè)有機(jī)房條件。

微蜂窩基站信源是一種專門為室內(nèi)覆蓋區(qū)域獨(dú)立承載提供業(yè)務(wù)量的方式，采用射頻電纜接入方式直接與信號(hào)分布系統(tǒng)相連，通過信號(hào)分布系統(tǒng)均勻分配至各個(gè)天線端口，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)有效覆蓋，且設(shè)備安裝簡(jiǎn)單，不需要單獨(dú)的機(jī)房。但在室內(nèi)微蜂窩基站設(shè)置仍需增建傳輸系統(tǒng)與基站控制器銜接。

分布式基站信源話務(wù)容量大，組網(wǎng)靈活，能將富余話務(wù)容量拉遠(yuǎn)至定點(diǎn)覆蓋區(qū)域，除了可以實(shí)現(xiàn)本地接入，也能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端拉遠(yuǎn)接入。

采用直放站作為饋送信號(hào)源，通過中繼接力方式將室外宏基站的信號(hào)引入到室內(nèi)覆蓋盲區(qū)，既可以增強(qiáng)室內(nèi)覆蓋質(zhì)量，又可以共享宏基站的基帶處理能力。直放站信源常用于室外站存在富余容量，可以擴(kuò)大至室內(nèi)覆蓋范圍的應(yīng)用場(chǎng)景。在使用無線直放站作為信號(hào)源接入時(shí)應(yīng)考慮到周圍的無線環(huán)境影響及宏基站的業(yè)務(wù)容量的限定。

信號(hào)分布系統(tǒng)是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹剖胶皖l段，結(jié)合不同建筑物損耗及場(chǎng)景選取不同的覆蓋分布方式。其中包括無源分布系統(tǒng)、有源分布系統(tǒng)、泄漏電纜分布系統(tǒng)、光纖分布系統(tǒng)、基站或直放站拉遠(yuǎn)分布系統(tǒng)和混合分布系統(tǒng)等。

無源天饋分布方式由除信號(hào)源外的耦合器、功率分配器、合路器等無源器件和電纜、天線組成，通過無源器件進(jìn)行信號(hào)分路傳輸，經(jīng)饋線將信號(hào)盡可能平均分配至分散安裝在建筑物各個(gè)區(qū)域的每一付天線上，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)信號(hào)的均勻分布。該分布方式適用于中等面積建筑物室內(nèi)盲區(qū)的覆蓋，無源天饋分布系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

有源分布系統(tǒng)由除信號(hào)源外的放大器類設(shè)備（干線放大器、光纖直放站等）、耦合器、功分器、合路器等有源、無源器件和饋線、無源天線或有源天線等組成，同時(shí)還可增加濾波器用以增大抑制無線空間干擾信號(hào)進(jìn)入上行有源設(shè)備的隔離度，系統(tǒng)示意圖如圖3所示。

有源分布系統(tǒng)主要用于建筑面積較大的建筑物內(nèi)或狹長(zhǎng)隧道類型的室內(nèi)環(huán)境，需要增加放大器，用以補(bǔ)償信號(hào)在傳輸過程中的損耗。當(dāng)一級(jí)放大器無法完成對(duì)某一區(qū)域的覆蓋時(shí)，可采用多級(jí)放大器級(jí)聯(lián)的方式完成信號(hào)的延伸覆蓋。采用級(jí)聯(lián)方式時(shí)應(yīng)通過限定級(jí)聯(lián)級(jí)數(shù)的方法保證上行噪聲不超出基站接收端口的雜散噪聲最低規(guī)定門限。

采用泄漏電纜分布方式的信號(hào)分布系統(tǒng)稱為泄漏電纜分布系統(tǒng)，利用功率放大器和射頻寬帶合路器或耦合器，將多種頻段的無線信號(hào)通過泄漏電纜進(jìn)行傳輸覆蓋。系統(tǒng)不需要天線陣列和其他部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但傳輸損耗大。它適用于隧道、地鐵、長(zhǎng)廊、高層升降電梯等特定環(huán)境的覆蓋，如圖4所示。泄漏電纜可以保證信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)均勻分布，克服駐波場(chǎng)。由于泄漏電纜損耗較大，傳輸距離短，對(duì)傳輸距離長(zhǎng)的區(qū)域通常加有中繼放大。

光纖室內(nèi)分布系統(tǒng)是基于全光纖分布方式，它直接通過光纖傳輸分配至各處的天線節(jié)點(diǎn)，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換把射頻信號(hào)連接到每個(gè)天線上。系統(tǒng)由主單元、光纖線路、含光電轉(zhuǎn)換遠(yuǎn)端單元以及天線組成。其具體組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

應(yīng)用全光結(jié)構(gòu)的分布系統(tǒng)方式，遠(yuǎn)端設(shè)備與天線可以是分離或一體化結(jié)構(gòu)，由于省去了射頻器件及線纜的傳輸損耗，輸出電信號(hào)功率較小，在多系統(tǒng)共用情況下降低了相互之間的射頻干擾影響。同時(shí)應(yīng)用全光纖室內(nèi)分布方式可擴(kuò)展傳輸通道的帶寬，以滿足多制式寬帶業(yè)務(wù)的需求。這種方式適用于小型的住宅和旅館區(qū)域，又可適用于中大型覆蓋范圍或者中大型業(yè)務(wù)密集公共場(chǎng)館。

多系統(tǒng)共用室內(nèi)分布方式是多系統(tǒng)、多網(wǎng)絡(luò)共用共享的一種組網(wǎng)接入方式，可分為收發(fā)共用傳輸路徑和收發(fā)分路傳輸路徑兩種方式，組成結(jié)構(gòu)分別如圖6圖7所示。采用多系統(tǒng)接入綜合分路平臺(tái)POI，通過對(duì)不同制式之間的頻段隔離實(shí)現(xiàn)室內(nèi)多制式、多系統(tǒng)的重疊覆蓋，對(duì)后來接入的系統(tǒng)可采用后端饋入的方式，如無線局域網(wǎng)系統(tǒng)，但須考慮原有覆蓋路徑適用的頻率范圍。對(duì)較長(zhǎng)的分支路徑需采用有源器件（如放大器等）增加傳輸信號(hào)強(qiáng)度時(shí)，各系統(tǒng)有源器件相互獨(dú)立，上下輸入端需考慮收發(fā)隔離及帶外頻段的抑制能力，有源設(shè)備需放置在具有隔離效果的無源器件（如多頻率分路/合路器或收發(fā)濾波器等）中間，以避免系統(tǒng)之間的有源干擾。

室內(nèi)分布系統(tǒng)根據(jù)傳輸媒介分為：

（1）射頻無源分布系統(tǒng)；

（2）射頻有源分布系統(tǒng)；

（3）光纖分布方式；

（4）泄露電纜分布方式。

室內(nèi)分布系統(tǒng)的信號(hào)源有以下幾種接入方式：

(1) 宏蜂窩作信源接入信號(hào)分布系統(tǒng)；

(2) 微蜂窩作信源接入信號(hào)分布系統(tǒng)；

(3) 直放站作信源接入信號(hào)分布系統(tǒng)。

分別論述如下：

(1) 宏蜂窩作信源接入信號(hào)分布系統(tǒng)

是以宏蜂窩基站作為信號(hào)分布系統(tǒng)的信號(hào)源。宏蜂窩作信號(hào)源容量大、覆蓋范圍廣、信號(hào)質(zhì)量好、容易實(shí)現(xiàn)無源分布、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化簡(jiǎn)單，是室內(nèi)分布系統(tǒng)最好的接入方式。但宏蜂窩成本較為昂貴，且需有光纖傳輸通路，建設(shè)周期長(zhǎng)。

(2) 微蜂窩作信源接入信號(hào)分布系統(tǒng)

是以微蜂窩基站作為信號(hào)分布系統(tǒng)的信號(hào)源。由于微蜂窩本身功率較小，只適用于較小面積的室內(nèi)覆蓋，若要實(shí)現(xiàn)較大區(qū)域的覆蓋，就必須增加微蜂窩功放。與宏蜂窩相比微蜂窩成本較低、對(duì)環(huán)境要求不高、施工方便等，所以微蜂窩作信號(hào)源使用也較為廣泛。

(3) 直放站作信源接入信號(hào)分布系統(tǒng)

是利用施主天線空間耦合或利用耦合器件直接耦合存在富余容量的基站信號(hào)，再利用直放站設(shè)備對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行放大為信號(hào)分布系統(tǒng)提供信號(hào)源。

直放站以其靈活簡(jiǎn)易的特點(diǎn)成為解決小容量室內(nèi)分布系統(tǒng)的重要方式。直放站不需要基站設(shè)備和傳輸設(shè)備，安裝簡(jiǎn)便靈活，設(shè)備型號(hào)也豐富多樣，在移動(dòng)通信直放站中也扮演著重要的角色

直放站作信源接入信號(hào)分布系統(tǒng)有以下應(yīng)用方式：

1) 通過直放站的施主天線直接從附近基站提取信號(hào)

2) 用耦合器從附近基站耦合部分信號(hào)通過光纖傳送到欲覆蓋區(qū)的直放站

3) 用耦合器從附近基站耦合部分信號(hào)通過電纜傳送到欲覆蓋區(qū)的直放站

本書主要講述了室內(nèi)分布系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。首先，對(duì)當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)覆蓋進(jìn)行了概述分析，然后介紹了室內(nèi)分布系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和使用器件，接著對(duì)室內(nèi)分布系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、優(yōu)化維護(hù)、建設(shè)策略以及工程管理等進(jìn)行了闡述，最后對(duì)室內(nèi)分布系統(tǒng)新技術(shù)手段和趨勢(shì)進(jìn)行了分析和展望。

內(nèi)容介紹

《室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì):GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN》介紹了GSM/TD—SCDMA/WLAN/TD—LTE四網(wǎng)融合室內(nèi)分布系統(tǒng)的基本原理與工程設(shè)計(jì)建設(shè)方法，內(nèi)容包括無線通信系統(tǒng)基本原理及射頻性能、室內(nèi)信號(hào)傳播模型、室內(nèi)分布系統(tǒng)的基本組成和分布方式、多網(wǎng)共用分布系統(tǒng)合路干擾分析、分布系統(tǒng)信源規(guī)劃及選擇、多技術(shù)室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程、TD—LTE室內(nèi)分布MIMO雙通道性能研究及多技術(shù)共用分布系統(tǒng)典型場(chǎng)景解決方案。

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