移動通信室內覆蓋系統(tǒng)的設計

1、移動通信室內覆蓋系統(tǒng)的設計【摘要】隨著網(wǎng)絡技術的日益先進，移動通信建設不斷加快、移動用戶規(guī)模逐漸擴大，在許多大中城市的室外地區(qū)已經(jīng)可以達到了無縫覆蓋的程度。為了提供更好的室內移動通信環(huán)境、提高用戶滿意度，現(xiàn)階段最重要的工作就是進行室內覆蓋網(wǎng)絡的優(yōu)化。本文為蘇州市昆山第二人民醫(yī)院GSM室內分布系統(tǒng)設備安裝工程設計，工程量為華為BBU3900一臺，RRU3908（S6）四臺。分布系統(tǒng)采用宏蜂窩無線接入方式，GSM主設備以及相關饋線等均安裝在室內，且有源設備安裝均使用220V+20%，50HZ+10%交流電源，以及分布系統(tǒng)的前端或有源器件都分別加裝了饋線接地件,便于接地件與大樓地網(wǎng)之間的連通。整個設

2、計覆蓋面廣，使用方便，功能齊全，精度高，具有一定的應用價值?！娟P鍵詞】： 移動網(wǎng)絡 覆蓋系統(tǒng) 設計AbstractWith the accelerating the pace of construction of mobile communication, the rapid development of mobile users, in outdoor areas of large and medium-sized cities has been basically can achieve seamless coverage. In order to provide better quali

3、ty of the indoor environment for mobile communications network, improve customer satisfaction, increase traffic, indoor coverage is more and more become the focus of network optimization.This project is the second people's hospital of suzhou kunshan GSM indoor distribution system equipment insta

4、llation engineering design, engineering quantity for huawei BBU3900 a, RRU3908 (S6) four. Distribution system adopts macro cellular wireless access, GSM main equipment, as well as related feeder are installed indoors, and the active equipment installation are use 220 v + 20%, 50 hz + 10% ac power, a

5、nd the front end of the distribution system or active device with feeder grounding piece, to make the earth a connected with building very good. The whole design coverage, easy to use, complete functions, high precision, has certain application value.【 key words 】： Mobile network Cover system Design

6、 目錄一、引言1（一）本課題的研究意義1（二）蘇州市第二人民醫(yī)院的基本情況11.醫(yī)院科室12.相關設備1二、設計工程概況1（一）設計公司簡介2（二）設計內容21.室內覆蓋的方法22.饋線的布放和安裝設計23.電源系統(tǒng)設計34.接地系統(tǒng)設計35.分布系統(tǒng)設計3（二）設計依據(jù):3（三）設計原則：4（四）設計技術指標:4三、設計分析5（一）泄漏分析5（二）干擾分析5（三）切換分析7（四)）WLAN系統(tǒng)兼容性分析8（五）電磁輻射防護分析8四、容量以及選取信源的依據(jù)8（一）信源選取8（二）容量分析9四、設計圖紙10七、總結與展望10八、致謝11一、引言（一）本課題的研究意義為了滿足用戶通話質量的需求，增

7、加數(shù)據(jù)業(yè)務，增強市場競爭能力，中國移動通信集團江蘇有限公司蘇州分公司通過在蘇州市昆山第二人民醫(yī)院安裝無線分布系統(tǒng)，擴大無線網(wǎng)絡的覆蓋面積，優(yōu)化盲區(qū)網(wǎng)絡，提高通信服務質量。（二）蘇州市第二人民醫(yī)院的基本情況1952年，三所歷史悠久、技術精湛、服務優(yōu)良的綜合型醫(yī)院進合并成立了一家大型的醫(yī)院，即現(xiàn)在的蘇州市第二人民醫(yī)院。被稱為蘇州市最大的公立醫(yī)院，和蘇南地區(qū)規(guī)模最大的綜合性三級醫(yī)院。 1. 醫(yī)院科室骨科、麻醉科和婦產(chǎn)科是市級重點?？?，其開展的很多工作已達國際、國內先進水平，多項科研成果被廣泛運用于臨床。醫(yī)院設有5個監(jiān)護室和2個研究室；還有中心實驗室、血液透析室、以及蘇州市臨床檢驗中心等。2. 相關設

8、備醫(yī)院擁有磁共振、螺旋CT，大型 X線機、超聲系統(tǒng)、自動生化分析儀、動態(tài)心電圖和血壓監(jiān)測儀、全能麻醉機、人工心肺機、細菌快速檢測儀等先進設備。設有中心供氧、中心負壓、中央空調和全院電腦網(wǎng)絡信息管理等支持系統(tǒng)。二、設計工程概況隨著移動通信設備的普及，手機的使用已成為一種流行的趨勢，自然對室內移動通信環(huán)境的要求更高，正是在這樣的發(fā)展中室內覆蓋系統(tǒng)應然而生。中國移動通信集團江蘇有限公司蘇州分公司承擔了蘇州市昆山第二人民醫(yī)院的GSM室內分布系統(tǒng)設備安裝工程的設計任務。蘇州市昆山第二人民醫(yī)院位于昆山市葦城中路與迎賓路交界?？偨ㄖ娣e約為24000平方米，一樓到四樓全覆蓋，建筑結構和隔斷與圖紙一致，已裝修

9、，已投入使用。以華為BBU3900為信號源，以有源天饋系統(tǒng)分布方式進行信號覆蓋的室內系統(tǒng)分布。BBU3900安裝在二樓機房。機房為獨立機房，其他運營商尚未做覆蓋。為改善用戶通話質量，更好的吸收廠房內的話務量,蘇州市移動公司決定在該大廈內安裝室內天線分布系統(tǒng)，改善原來信號覆蓋效果不足的地方，提高通信質量。（一）設計公司簡介中國移動通信集團江蘇有限公司蘇州分公司是中國移動集團江蘇省分公司下的下屬分公司，是中國移動江蘇公司最大的地市分公司，也是是蘇州市最大的移動信息運營商，排名第六的全國市級公司。主要經(jīng)營項目包括移動話音、數(shù)據(jù)、IP電話和多媒體業(yè)務等等，還擁有“神州行”、“全球通”、 “動感地帶”等

10、著名客戶品牌。（二）設計內容1.室內覆蓋的方法本設計采用的無線接入方式為宏蜂窩，具體為將室外宏蜂窩作為室內覆蓋系統(tǒng)的信號源。這種無線接入方式主要適用于話務量較低和室內面積較小的覆蓋盲區(qū)。2.饋線的布放和安裝設計由于GSM主設備以及相關饋線等為有源設備，故均安裝在室內。布放饋線時，不僅要求不得有交叉混亂、裂損扭曲等現(xiàn)象出現(xiàn)，應符合饋線的技術指標還需要符合覆蓋區(qū)本身整齊美觀的要求。饋線的固定需要應用扎帶、饋線座、饋線夾以及走線梯，它們安裝時的固定間距如下表所示：表一 饋線應用扎帶、饋線座或走線梯、饋線夾固定間距表<1/2線徑饋線>7/8線徑饋線垂直走線0.6米0.8米水平走線0.8米1

11、.2米設計的基站的饋線采用7/8”饋線作為基準，同軸電纜與天線和設備之間的連接采用1/2”軟饋線，以滿足饋線彎曲承受力的要求。7/8”同軸電纜的曲率半徑為250mm，1/2”軟饋線的曲率半徑為120mm。每隔1米需要應用固定工具對饋線加固一下，而在轉彎處應適當增加固定點。3.電源系統(tǒng)設計室內分布系統(tǒng)各基站所涉及的有源設備均使用220V+20%，50HZ+10%交流電源。一般情況下，此電源系統(tǒng)餓交流容量足以支撐起整個室內分布系統(tǒng)，但為了做到有備無患，需安裝熔絲（不低于10A）和不間斷電源以防止容量不夠。4.接地系統(tǒng)設計分布系統(tǒng)的前端或有源器件都分別加裝了饋線接地件,便于接地件與大樓地網(wǎng)之間的連通

12、。要求是接地線的曲率半徑需不小于140mm，彎曲角度需不小于100度，接地電阻不大于5。5.分布系統(tǒng)設計（1）合路思路本設計的各站點覆蓋系統(tǒng)均采用2G/3G共用天饋的方式。3G系統(tǒng)在功率的合理分配上可以根據(jù)3G系統(tǒng)對主干分布系統(tǒng)進行相應的調整，保證3G的覆蓋面積，有助于提高網(wǎng)絡通信質量。（2） 覆蓋方式本設計中分布系統(tǒng)采用無源分布，包括系統(tǒng)的天饋部分，均采用無源器件。（3）天線口功率分配設計室內覆蓋系統(tǒng)天線口功率在9dBm-13dBm之間。（二）設計依據(jù):（1）江蘇移動通信有限責任公司和江蘇省郵電建設工程有限公司的工程設計協(xié)議書；（2）原郵電部900MHzTDMA數(shù)字公用陸地蜂窩移動通信網(wǎng)路技

13、術體制(T2019-95)及900MHzTDMA數(shù)字移動通信工程設計暫行規(guī)定（部內標準）；（3）國家無線電管理委員會國無管（1990）11號“關于調整900MHz頻段的函；（4）郵電部頒發(fā)900/1800MHzTDMA數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)基站子系統(tǒng)設備技術要求及無線指標測試方法（YD/T883-1999）。國標環(huán)境電磁波衛(wèi)生標準（GB9175-88）、微波輻射作業(yè)衛(wèi)生標準（GB10436-98）、電磁輻射防護規(guī)定（GB8702-88）；（5）原郵電部標準YD/T952-1998 900MHz直放站技術要求及測量辦法；（6）中華人民共和國建設部關于發(fā)布“工程建設標準強制性條文(信息工程部分)的通知

14、。（7）設計人員現(xiàn)場勘察資料和建設單位提供的有關資料。（8）相關設備和器件技術手冊。（三）設計原則：保證此系統(tǒng)能達到優(yōu)良的覆蓋效果，同時盡可能的降低工程成本，使系統(tǒng)性價比達到最高；充分利用宏蜂窩基站信號，合理布置室內直放機，盡量減少噪聲的積累；考慮到環(huán)保問題，適當增加天線，降低天線口輸出功率，達到良好覆蓋；綜合考慮天線的數(shù)量、位置和輸出功率，以及所覆蓋的范圍，保證信號的均勻分布；結合各樓層的結構情況、功用、裝潢，合理布置天饋線系統(tǒng)；兼顧到將來的擴容，留有一定的功率余量。（四）設計技術指標:（1）移動有戶忙時話務量為0.02Erl。（2）無線信道的呼損率： 話音信道（TCH）呼損低于2% 控制信

15、道（SDCCH）呼損低于0.1%（3）干擾保護比： 同頻道干擾保護比： C/I9dB (開跳頻)C/I12dB (不開跳頻)鄰頻道干擾保護比： 200KHz鄰頻道干擾保護比 C/I-6dB 400KHz鄰頻道干擾保護比 C/I-38dB （4）無線覆蓋率內可接通率：要求在無線覆蓋區(qū)域內95%的位置可接入網(wǎng)絡。（5）無線覆蓋邊緣場強：室外-85dBm。（6）在基站接受端位置收到的上行噪聲電平小于-120dBm。（7）根據(jù)國家環(huán)境電磁波衛(wèi)生標準，室內天線的發(fā)射功率15dBm/CH。（8）室內覆蓋站與周圍小區(qū)之間有良好的無間斷切換。（9）室內覆蓋區(qū)誤碼率（Rxqual）等級3以下的地方占98%以上。

16、三、設計分析（一）泄漏分析采用多系統(tǒng)合路的建設方案，天線的布放需要配合3G “高密度、低功率”的思路結合現(xiàn)場勘查和模測結果設計。在方案設計將天線定義成了三種類型，對泄漏敏感的天線、對泄漏一般敏感的天線，和對泄漏不敏感天線。一樓到二樓靠近窗戶的天線對泄漏敏感，因此，在方案設計中用耦合器的耦合端接1F-2F層的平層輸入，通過耦合端的耦合度控制1F-2F層的泄漏問題。對于1F-2F層外墻是玻璃等輕型材料，天線口功率通過嚴格的模測，保證覆蓋區(qū)邊緣恰好達到覆蓋要求，同時采用，如定向天線覆蓋、合理利用建筑物隔擋天線的輻射功率等措施保證室內分布系統(tǒng)的泄漏指標達到網(wǎng)絡建設要求。最有可能泄露的就是1層電梯廳的天

17、線ANT1-1F和地下室入口天線ANT4-B1F，ANT1-1F天線口功率為0.8dBm，該天線距離門口約10米此天線至室外的理論路徑損耗：Lr=20log20+20log2200-28=64.8 dB根據(jù)要求室內基站下行信號泄漏到室外10米處的場強應不高于-90dBm到達室外10米處的場強為：0.8+3-64.8-30= -91-90ANT4-B1F天線口功率為-1dBm，該天線距離門口約6米此天線至室外的理論路徑損耗：Lr=20log16+20log2200-28=62.9 dB根據(jù)要求室內基站下行信號泄漏到室外10米處的場強應不高于-90dBm到達室外10米處的場強為：-1+3-62.9

18、-30= -90.1-90以上結果可以看出本方案對于泄露控制符合要求。（二）干擾分析2G/3G共用一個分布系統(tǒng)，相互之間會產(chǎn)生干擾。各系統(tǒng)的有源設備在發(fā)射有用信號的同時，在它的工作頻帶外還會產(chǎn)生雜散、諧波、互調等無用信號，這些信號落到其他系統(tǒng)的工作頻帶內，就會對其他系統(tǒng)形成干擾。由于諧波、互調信號較小，因此，我們主要分析雜散發(fā)射引起的干擾，并通過增加兩系統(tǒng)間的隔離度來進行干擾協(xié)調。兩系統(tǒng)的工作頻段分別如下：GSM系統(tǒng)：上行885MHz909MHz，下行930MHz954MHz；DCS系統(tǒng)：上行1710MHz1755MHz，下行1805MHz1850MHz。GSM（DCS）對TD-SCDMA的干

19、擾分析因為GSM/DCS發(fā)射機的雜散輸出:<-30dBm/2MHz（即-33dBm/1.6MHz），TD-SCDMA噪聲系數(shù):NF=5dB，可以推出GSM（DCS）與TD-SCDMA系統(tǒng)合路器隔離度:-33-（-113+5-10）=85dB。所以當工作在1885MHz1920的TD-SCDMA系統(tǒng)和工作在DCS1800系統(tǒng)合路覆蓋時，DCS1800雜散發(fā)射會影響TD-SCDMA系統(tǒng)，必須采取措施，通過頻率規(guī)劃或外加濾波器等措施進行限制，此部分可在合路時另作要求。再看下DCS1800對TD-SCDMA阻塞干擾分析，見下表：表二 DCS1800對TD-SCDMA阻塞干擾分析表DCS的發(fā)射功率

20、TD-SCDMA基站的阻塞特性消除DCS基站對TD-SCDMA基站的阻塞干擾需要的最小隔離度43dBm16dBm43dBm-（16dBm）27dB根據(jù)上表可得出，27dB隔離度的合路器很容易實現(xiàn)，因此DCS對TD-SCDMA的阻塞干擾可以很好的抑制。TD-SCDMA工作頻段：（1）核心頻段A：1880MHz-1920MHz該頻段離DCS1800MHz很接近，需要重點考慮干擾情況；（2）核心頻段B：2010MHz-2025MHz該頻段離900MHz和1800MHz都很遠,相互之間的干擾可以采用高隔離度的合路器，很好控制；（3）補充頻段：2300MHz-2400MHz 該頻段離900MHz和180

21、0MHz都很遠，相互之間的干擾可以采用高隔離度的合路器，很好控制。TD-SCDMA系統(tǒng)工作信道帶寬為1.6MHz（TD-SCDMA系統(tǒng)速率?。?280KHZ bit/s），因此TD-SCDMA系統(tǒng)工作信道帶寬內總的熱噪聲功率：Pn1 = -174 dBm+10lg（1.28×106Hz）= -113dBm；GSM（DCS1800）系統(tǒng)工作信道帶寬為200KHz，因此GSM（DCS1800）系統(tǒng)工作信道帶寬內總的熱噪聲功率：Pn2 = -174 dBm+10lg（200×10Hz）= -121 dBm TD-SCDMA對GSM（DCS）的干擾分析根據(jù)如上分析，GSM900MH

22、z離TD-SCDMA系統(tǒng)可能使用的幾個頻段都相隔達到1000MHz左右，相互之間的干擾可以采用高隔離度的合路器，很好控制。主要考慮TD-SCDMA系統(tǒng)和DCS1800兩個系統(tǒng)之間的相互干擾協(xié)調。TD-SCDMA的雜散發(fā)射指標（3GPP），如下表：表三 TD-SCDMA的雜散發(fā)射指標（3GPP）被干擾系統(tǒng)GSMDCS工作頻段（MHz）上行頻段885-9151710-1755下行頻段930-9601805-1850工作帶寬（MHz）0.20.2雜散值（測試帶寬）-98-98測試帶寬（MHz）0.10.1雜散指標（換算）-94.99 -94.99 雜散指標（取整）-95-95根據(jù)電磁兼容的推算方法，

23、也就是干擾信號到達被干擾系統(tǒng)的干擾電平要比被干擾系統(tǒng)的底噪低10dB，根據(jù)上表，TD-SCDMA發(fā)射機的雜散輸出: <-98dBm/100kHz（即-95dBm/200kHz），DCS噪聲系數(shù)為NF=5dB，可以推出TD-SCDMA與DCS共用室內分布系統(tǒng)時要求的隔離度為：-95-（-121+5-10）=31dB。而TD-SCDMA對DCS的阻塞干擾可見下表：表四 TD-SCDMA對DCS的阻塞干擾表TD-SCDMA的發(fā)射功率DCS基站的阻塞特性消除TD-SCDMA基站對DCS基站的阻塞干擾需要的最小隔離度33dBm0dBm33dBm-（0dBm）33dB根據(jù)如上分析，33dB隔離度的合

24、路器很容易實現(xiàn)，因此TD-SCDMA對DCS的阻塞干擾可以很好的抑制。本系統(tǒng)所選用的合路器能提供GSM、TD-SCDMA以及WCDMA的隔離度均在80dB以上，所以對于合路系統(tǒng)建設的室內分布系統(tǒng)而言，完全能滿足隔離度要求。（三）切換分析主要有高低層切換，進出電梯切換，室內小區(qū)與室外大網(wǎng)的切換等等，根據(jù)實際覆蓋區(qū)域來簡要分析。（四)）WLAN系統(tǒng)兼容性分析WLAN是一個DSSS系統(tǒng)，為了降低多個接入點引入的相互干擾，該標準將同時傳輸?shù)男盘柗峙涞饺齻€不同的頻帶，每個頻帶22MHz，其數(shù)據(jù)傳輸速率是可變的，從最低的1Mb/s到最高的11Mb/s，因此，該系統(tǒng)的擴頻增益GP也是可變的，從13dB3dB

25、。而GSM系統(tǒng)無論是900MHz或者是1800MHz頻段都采用TDMA制式，其載頻傳輸方式是一種時分的突發(fā)脈沖，功率電平相對較高。這兩個系統(tǒng)在室內信號分布系統(tǒng)內合路建設時，相互間存在較大的保護頻段，且其工作頻率間也不存在鄰道、互調及諧波干擾。TD-SCDMA的主頻段與WLAN的頻段相互間也存在較大的保護頻段，系統(tǒng)間的干擾隔離可以通過器件隔離度滿足。考慮到程建設工藝要求和施工進度要求的特殊性，網(wǎng)絡信號覆蓋質量，采用末端合路的方式；本方案設計與TD-SCDMA系統(tǒng)共用光纖資源，將各覆蓋端的AP與各機房的交換機互聯(lián)，從而實現(xiàn)WLAN 2.4G頻段與其他頻段射頻信號共用天饋進行覆蓋。與此同時，從器件選

26、擇上考慮：1）無源器件、有源器件工作頻段均為8002500MHz；2）所有天線選用工作頻段為8002500MHz的全向吸頂天線和工作頻段為8002500MHz的定向吸頂天線。再結合干擾分析中提到的合路器要求（隔離度為80dB）因此本方案能夠同時滿足GSM、TD、WLAN三套系統(tǒng)的需求（五）電磁輻射防護分析天線口最強信號電平15dBm（0.035W），設人員活動范圍為距天線1米以外，則最強功率密度0.0025W/m2，其電磁輻射滿足公眾照射防護要求，符合國家規(guī)定的電磁輻射標準。四、容量以及選取信源的依據(jù)（一）信源選取采用了宏蜂窩的方式，以下將根據(jù)實際容量以及話務量進行分析。（二）容量分析網(wǎng)絡容量

27、分析對于網(wǎng)絡的建設有非常重要的意義，但在實際容量分析過程中我們發(fā)現(xiàn)，通常當尚未達到理論能承載的話務量，即按照小區(qū)的載波數(shù)在一定的呼損條件下（通常取2%）查愛爾蘭B表得到的小區(qū)能承載的話務量，網(wǎng)絡就已經(jīng)出現(xiàn)擁塞，導致設計的網(wǎng)絡容量無法滿足實際的話務需求。通過大量實際經(jīng)驗我們總結出不同載波配置下不同的信道利用率，詳細見下表：表五 載頻配置與信道利用率對應表載波數(shù)TCH數(shù)量2阻塞率對應的話務量實際信道利用率實際承載最佳話務量172.9447.4%1.392148.252.9%4.3432214.959.8%8.9143021.9362.0%13.6053728.2563.7%18.0064535.6176.1%27.1075343.0677.8%33.5086049.6478.7%39.0796756.2875.0%42.21107563.976.3%48.76118371.5781.2%58.11129179.2783.8%66.43每個用戶的業(yè)務量定義為峰值小時期間的某一給定時刻，每一給定用戶進行通話的平均概率，其單位是愛爾蘭。移動通信網(wǎng)絡設計中所采用的值為0.025E