中國移動通信集團設(shè)計院有限公司陜西分公司 韓 潔
近年來,隨著移動通信的快速發(fā)展,移動電話已逐漸成為人民群眾日常生活中廣泛使用的一種現(xiàn)代化通信工具,同時廣大移動用戶對移動通信服務(wù)質(zhì)量的要求也越來越高,他們已不再單單滿足于良好的室外移動通信服務(wù),而且也要求在室內(nèi)(特別是星級酒店、大型商場、高級寫字樓等)能享受優(yōu)質(zhì)的移動通信服務(wù)。而現(xiàn)代建筑由于多以鋼筋混凝土為骨架,再加上全封閉式的外裝修,對無線電信號的屏蔽衰減特別厲害,使通話質(zhì)量嚴重下降。在此情況下,室內(nèi)分布系統(tǒng)應(yīng)運而生。室內(nèi)分布系統(tǒng)是針對室內(nèi)用戶群、用于改善建筑物內(nèi)移動通信環(huán)境的一種成功的方案;是利用室內(nèi)天線分布系統(tǒng)將移動基站的信號均勻分布在室內(nèi)每個角落,從而保證室內(nèi)區(qū)域擁有理想的信號覆蓋。
圖1 室內(nèi)分布系統(tǒng)模型
室內(nèi)分布系統(tǒng)通過功分器、耦合器等無源功率分配器件和干線放大器等有源器件及饋線、室內(nèi)天線等設(shè)備將無線信號均勻分配到室內(nèi)各個區(qū)域,實現(xiàn)無線信號對室內(nèi)的延伸覆蓋。
(1)信號源(微蜂窩、宏蜂窩、直放站、BBU+RRU等);
(2)分布系統(tǒng)(同軸電纜、光纜、泄漏電纜、光端機、干線放大器、功分器、耦合器、天線等)。
◇室內(nèi)盲區(qū):新建大型建筑、停車場、辦公樓、賓館。
◇話務(wù)量高的大型室內(nèi)場所:車站、機場、商場、體育館、購物中心,增加微蜂窩建立分層結(jié)構(gòu)。
◇發(fā)生頻繁切換的室內(nèi)場所:高層建筑的頂部,收到多個基站的功率近似的信號。
(1)同軸電纜分布方式無源分布系統(tǒng)
信號源通過組合使用的耦合器、功分器等無源器件進行分路,經(jīng)饋線將信號均勻分布到室內(nèi)各個角落。通過仔細的鏈路計算,達到信號的均勻分布。天線使用適合室內(nèi)使用的吸頂式或壁掛式天線。覆蓋面積小,適用于中小型樓宇室內(nèi)覆蓋場所。
(2)同軸電纜分布方式有源分布系統(tǒng)
在建筑物覆蓋面積較大時,前述的無源天饋線很難滿足需要;可增加中繼設(shè)備,如放大器,以補償信號在傳輸過程中的損耗。
(3)光纖分布系統(tǒng)
當覆蓋的區(qū)域比較分散、相距較遠或地形比較復(fù)雜時,可以采用光纖分布系統(tǒng),通過拉遠的方式對各個分離的室內(nèi)區(qū)域進行覆蓋。光纖站近端在信號源所在之處,通過近端實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換,將射頻信號轉(zhuǎn)換為光信號,并經(jīng)光分路器分配進入光纖傳輸至各遠端;光纖遠端為光電轉(zhuǎn)換取出射頻信號,并經(jīng)過功率放到輸入室分天饋系統(tǒng)。
(4)泄漏電纜分布系統(tǒng)
信號源通過耦合器、功分器等無源器件進行分路后,送入泄漏電纜中,并通過電纜外導(dǎo)體的一系列開口,在外導(dǎo)體上產(chǎn)生表面電流,從而在電纜開口處橫截面上形成電磁場,這些開口就相當于一系列的天線起到信號的發(fā)射和接收作用。在信號傳輸過程中,將信號均勻的分布在所經(jīng)過的區(qū)域,這種方式稱為泄漏電纜分布系統(tǒng)。
進行室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計時,應(yīng)把握的總體原則是:
◆“小功率、多天線”的覆蓋原則
◆“先局部、后整體”、“先平層、后主干”的設(shè)計順序
◆主干線上主要用耦合器,平層主要用功分器
◆主干線盡量采用7/8饋線,平層小于30米采用1/2饋線
進行室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計時,有以下幾點需要注意:
(1)走廊交叉位置布放天線
在走廊交叉位置布放天線,可以使該天線能夠照顧多個方向的覆蓋,在滿足覆蓋要求的情況下做到天線數(shù)量最少。
(2)切換區(qū)域布放天線
在電梯廳附近布放天線,在覆蓋房間的同時,兼顧電梯廳的覆蓋。
停車場出入口布放天線,布放位置一般選擇在拐角處。
(3)房間內(nèi)布放天線
為了減少穿透墻體帶來的損耗,對于大型會議室、辦公區(qū)域等,如果物業(yè)允許的話,可以將天線布放到房間內(nèi)。
(4)定向天線防止信號泄漏
對于一些容易發(fā)生信號泄漏的區(qū)域,如走廊盡頭靠窗位置,可以布放定向天線進行覆蓋,定向天線的主瓣方向朝里,利用定向天線后瓣的抑制特性,防止信號泄漏到室外造成干擾。
(5)干擾區(qū)域布放天線
如果在室內(nèi)存在室外干擾信號的區(qū)域,而且客戶要求在室內(nèi)區(qū)域必須占用室內(nèi)信號,那么從室內(nèi)覆蓋優(yōu)化的角度(相對室外基站優(yōu)化調(diào)整),則需要根據(jù)干擾信號強度和區(qū)域來決定室內(nèi)天線的布放位置。確保天線布放后,在室內(nèi)干擾區(qū)域,室內(nèi)信號的導(dǎo)頻功率比室外干擾信號導(dǎo)頻功率高5dB以上。
天線主瓣方向朝向電梯井道一般可覆蓋4層;天線主瓣方向朝向電梯廳一般可覆蓋3層。
(1)“先平層設(shè)計”,主要用功分器(保證天線口功率平衡);根據(jù)天線數(shù)量確定采用何種功分器,平層饋線小于30米一般用1/2饋線。
(2)“后主干設(shè)計”,主要用耦合器(可以節(jié)省功率);根據(jù)主干信號功率和平層需要功率確定耦合器的耦合度;饋線一般用7/8饋線。
(3)如果主干線全采用耦合器,可能引起天線口功率不平衡,因此,主干線可采用耦合器+功分器分配功率方式。
(1)一般建筑物大堂出入口切換區(qū)域建議在室外距離門口5~7米范圍內(nèi)。切換區(qū)域不宜離馬路太近或進入室內(nèi)過深。
大堂切換設(shè)計策略:
◇“小功率、多天線”方式;
◇定向天線從門口往里覆蓋;
◇天線口功率可調(diào)。
(2)電梯切換設(shè)計策略:
◇通常建議電梯內(nèi)為同一小區(qū);
◇當樓層太高,不能同一小區(qū)時,需要引入相鄰小區(qū)信號;
◇非全樓覆蓋時,電梯井道天線主瓣方向朝向電梯廳;
◇電梯內(nèi)外不同小區(qū)時,切換區(qū)域選擇在電梯廳。
(3)車庫出入口切換設(shè)計:在車庫出入口位置安裝天線保證切換。
為建立較完美的無線覆蓋網(wǎng)絡(luò),在設(shè)計時應(yīng)兼顧邊緣場強的計算,保證不會產(chǎn)生明顯的信號泄漏。
◇小功率、多天線”覆蓋技術(shù)解決室外干擾和控制室內(nèi)信號外泄;
◇在易外泄區(qū)域安裝定向天線控制室內(nèi)信號外泄;
◇室外網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。
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,提高移動電話接通率,開辟出高質(zhì)量的室內(nèi)移動通信區(qū)域。同時,使用微蜂窩系統(tǒng)可以分擔室外宏蜂窩話務(wù),擴大網(wǎng)絡(luò)容量,從整體上提高移動網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)水平。室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計是一項復(fù)雜的工作,需要考慮諸多方面的問題。本文只是從天線布放、電梯覆蓋、功率分配、系統(tǒng)切換、干擾和泄露幾個方面進行探討,在實際工程設(shè)計時還有許多問題需要考慮。