楊營

【摘要】移動通信網(wǎng)絡在當前社會中的應用越來越普及，這給現(xiàn)代通信事業(yè)發(fā)展起到了極大推動作用。但由于移動通信網(wǎng)絡在技術層面需要依靠各種室外站點與室內(nèi)系統(tǒng)來將信號源傳遞到用戶終端上，所以在此過程中，不得不考慮到信號源的損耗問題，以確保通信網(wǎng)絡能夠按照設計要求完成目標覆蓋。在影響移動通信覆蓋性能的眾多因素中，室內(nèi)天線的分布位置是不能忽略的，本文就以此為研究對象，首先介紹了現(xiàn)代移動通信網(wǎng)絡，然后以GSM網(wǎng)絡為例對移動通信室內(nèi)分布系統(tǒng)及其工作原理進行分析，最后結合實際案例研究了室內(nèi)分布天線位置對其覆蓋性能的影響。

【關鍵詞】移動通信;通信網(wǎng)絡;GSM;室內(nèi)分布

引言：現(xiàn)代通信技術的發(fā)展使得移動通訊網(wǎng)絡已經(jīng)在全國范圍內(nèi)廣泛覆蓋，給現(xiàn)代信息傳播帶來了極大便利。然而由于社會高速發(fā)展造就了復雜的城市環(huán)境，且現(xiàn)代建筑建設中不斷運用各種新型材料，這都對移動通信傳播中的電磁波穿透性造成極大影響，從而使移動通信網(wǎng)絡的信號強度減弱，同時通信覆蓋范圍也相應縮減。對此，就需要在以往單一室外通信站點的基礎上增加室內(nèi)分布系統(tǒng)，以滿足室內(nèi)移動通信的需求，保證通信質(zhì)量。本文以移動通信GSM網(wǎng)絡為研究對象針對其室內(nèi)分布天線的位置對網(wǎng)絡覆蓋性能的影響展開分析，希望能對移動通信室內(nèi)系統(tǒng)設計提供參考。

1. 移動通信網(wǎng)絡概述

所謂移動通信網(wǎng)絡是一種連接移動用戶與固定用戶或移動用戶與移動用戶的一種通信介質(zhì)。我國移動通信中所使用的通信網(wǎng)絡主要為GSM網(wǎng)絡，其屬于移動通信網(wǎng)絡中的一種，本身具有移動性、自由性等特點，給公民的通信帶來極大便利。在移動通信的覆蓋范圍與作業(yè)方式上，其大體可分為雙向?qū)υ捠椒涓C共用移動通信、單向或雙向?qū)υ捠綄Ｓ靡苿油ㄐ?、單向接收式無線尋呼以及無線本地用戶環(huán)路等。目前，移動通信網(wǎng)絡GSM已經(jīng)成為廣泛使用的移動通信網(wǎng)絡之一，覆蓋范圍極廣。在室外覆蓋方面，GSM網(wǎng)絡主要依靠室外宏站與補充室來保證其網(wǎng)絡的覆蓋面與強度。但由于城市中環(huán)境復雜，所以室內(nèi)GSM分布系統(tǒng)的載頻容量往往較低，使得通信不暢通，因此需要進行室內(nèi)天線分布系統(tǒng)設計，科學選擇天線分布位置。而這也正是移動通信當前需要不斷加強研究的重點內(nèi)容之一在網(wǎng)絡結構上，GSM網(wǎng)絡主要由核心網(wǎng)、無線接入網(wǎng)組。其中核心網(wǎng)由MSC移動交換機與SGSN設備組成，無線網(wǎng)絡則由BSC基站控制器、BTS基站設備以及手機移動終端共同組成。

2. 移動通信網(wǎng)絡室內(nèi)分布系統(tǒng)及其工作原理

移動通信網(wǎng)絡的室內(nèi)分布系統(tǒng)是室外站點的一種補充，其主要用于解決因現(xiàn)代建筑材料給通信電磁波傳播帶來的損耗問題。具體而言，移動通信室內(nèi)分布系統(tǒng)主要由信號源和天饋分布系統(tǒng)構成。其中信號源包含宏蜂窩、微蜂窩、分布式基站以及直放站，天饋分布系統(tǒng)則由饋線、合路器、功分器、干線放大器、耦合器、天橋以及天線構成。

由于針對不同的室內(nèi)結構和通信覆蓋需求，室內(nèi)分布系統(tǒng)通常會有多種設計類型，而常用的分布系統(tǒng)類型主要有：①同軸電纜分布系統(tǒng)，即利用功分器與耦合器對信號源輸出能量進行分配，然后再利用同軸電纜與天線將之在室內(nèi)進行均勻分布，以此來避免室內(nèi)出現(xiàn)信號源覆蓋不到的區(qū)域。該系統(tǒng)類型不僅性能穩(wěn)定、易于調(diào)整、成本低，且具有較強的兼容性。②光纖分布系統(tǒng)，即通過單模光纖來完成信號的傳輸，由于光纖傳輸中的人損耗小、容量大、抗干擾能力強，所以同樣能夠達到信號源在室內(nèi)均勻分布的目的。該系統(tǒng)通常多用于遠距離信號傳播。③泄露電纜分布系統(tǒng)，該系統(tǒng)是基于泄露電纜本身具備傳輸與收發(fā)特性從而利用其進行信號傳輸以達到信號源均勻分布的目的。該系統(tǒng)具有損耗均勻且信號穩(wěn)定的優(yōu)點，但因其造價高且施工困難，所以應用范圍較窄。

在室內(nèi)分布系統(tǒng)中，天線的分布位置對信號覆蓋范圍及通信質(zhì)量影響較大。一般而言，在選擇室內(nèi)天線分布位置時需要利用上下行無線鏈路即手機所處區(qū)域上下行信號強度來測算其具體覆蓋范圍。通常情況下下，手機接收信號強度的計算需要由天線發(fā)送功率減去傳輸中的各種損耗，其具體公式為：Prx=Ptx-路徑損耗-其它各種損耗。

3. 移動通信室內(nèi)分布天線位置選擇對其覆蓋性能的影響

要了解移動通信室內(nèi)分布天線位置對其覆蓋性能的影響還需要結合實際情況進行分析，此處以某具有室內(nèi)分布系統(tǒng)的小區(qū)高樓為案例進行測試。測試中選擇的樓層為第5層，采取CQT呼叫撥打的方式來測試其室內(nèi)分布信號情況。

3.1 樓層室內(nèi)天線分布設置基本情況

該樓層樓道內(nèi)的天線出口功率與樓道接收信號強度具體如圖1所示。其中六個內(nèi)室都布置有天線，經(jīng)測試其各天線出口功率基本都能夠達到-20dBm，且樓道內(nèi)信號最小處也達到-55dBm。由此可見其室內(nèi)天線分布基本具有足夠的覆蓋性能，且其信號覆蓋設計已經(jīng)達到電磁環(huán)保要求的最大限度，不能再增大，否則將對人的健康造成不良影響。

3.2 室內(nèi)天線輸出功率的開、關門測試

從圖1中可以得知房間大門外的天線輸出功率為-20dBm，為進一步了解天線對室內(nèi)通信作用與移動業(yè)務影響，可進行開、關門測試。

3.2.1 房間開門測試

通過開門測試可以發(fā)現(xiàn)利用掃頻測量儀測出的各BCCH載頻信號強度與手機接收的實際強度基本一致，這說明該樓層室內(nèi)的信號較鄰區(qū)信號要強，但在手機呼叫時，其將會在某些位置出現(xiàn)短時間內(nèi)信號變?nèi)醯默F(xiàn)象。

3.2.2 房間關門測試

在針對圖1中右上角的房間進行關門測試時，經(jīng)過對該樓層各個室內(nèi)手機在不同區(qū)域位置的信號強度進行測試，可以發(fā)現(xiàn)關門狀態(tài)下掃頻儀測量測出各BCCH載頻信號強度與手機接收到的強度相吻合，其測試數(shù)也基本都能達到室內(nèi)設計規(guī)范，其中20926小區(qū)的信號強度甚至高于-80dBm，這說明手機在室內(nèi)發(fā)生位置移動時其室內(nèi)信號雖然逐漸變?nèi)酰敽艚羞^程切換到鄰區(qū)后則信號會再次變強。

通過對上述實際案例的分析可以初步總結出室內(nèi)天線位置的人不同必然會對移動通信覆蓋性能產(chǎn)生影響，且室內(nèi)空間中受建筑材料影響其傳輸損耗也各不相同，這就需要在設計天線位置時要盡可能對室內(nèi)空間建議利用，并充分考慮到不同區(qū)域障礙物的材料問題，以盡可能對移動通信網(wǎng)絡資源進行利用，確保信號強度能夠滿足人們的日常通信與上網(wǎng)需求。

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