Indoorcoverageplanningintroduction

1©NOKIANokia-CustomerConfidentialIndoorcoverageplanningintroductionCareTeam2006-03-22ByYuHao&Cheong2©NOKIANokia-CustomerConfidential1.1前言随着社会经济的高速发展，新的摩天大楼如豪华宾馆、商业中心、大型公寓等，地下结构如地铁、地下室、地下车库等大量涌现，使手机在室内的使用频率日益增加。用户已不再满足于只有室外的移动通信服务，同时也要求有更好的室内移动通信服务。室内移动通信存在着以下几个问题：•覆盖方面，由于室内的复杂结构，建筑物自身的屏蔽和吸收作用，造成了无线电波较大的传输衰耗，形成了移动信号的弱场强区甚至盲区，致使大楼的地下室、一、二层场强较弱，甚至存在一些盲区。由于室内的覆盖不好，容易出现手机掉网的现象，造成寻呼无响应。•质量方面，建筑物高层空间极易存在无线频率干扰，服务小区信号不稳定，出现乒乓切换效应，话音质量难以保证，并出现断音、掉话现象。•容量方面，建筑物诸如大型购物商场、会议中心，由于移动电话使用密度过大，局部网络容量不能满足用户需求，无线信道发生拥塞现象。3©NOKIANokia-CustomerConfidential1.2什么是室内覆盖由于室内覆盖存在某些问题，因此出现了解决室内覆盖的解决方案。室内覆盖是针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种成功的方案，室内覆盖系统其原理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，从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖。4©NOKIANokia-CustomerConfidential1.3引入室内覆盖的优点Directionalantenna(wall-mounted)Bi-directionalantenna(wall-mounted)Omni-directionalantenna(ceiling-mounted)OutdoorBTSOutdoorcellDistributedantennasystem(RFsignalsplitters)CoaxialantennaRFrepeaterwithopticalinterfaceIndoorBTSA-bis/BSCBASESTATIONSSIGNALDISTRIBUTIONANTENNASDistributedantennasystemwithamplifier(inlineRFamplifiers)RFoutRFinOptTxOptRxRFoutRFoutOpticalRFDistributionRFrepeaterforindoorsPassiverepeaterDirectconnection应用这些方案可带来的效果有：1、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，开辟出高质量的室内移动通信区域；2、使用微蜂窝系统可以分担室外宏蜂窝话务，扩大网络容量。3、解决高层干扰问题。如：在大楼的高层，许多室外小区的信号有直达路径到达室内，来自各个方向的信号电平较高，干扰大，很难有干净的不受干扰的信道。解决的办法是用室内覆盖，靠满足较高的C/I值，获得较高质量的室内移动通信服务。对于室内覆盖，天线的输出功率很低，加上建筑物外墙的衰减，因此室内小区对室外小区的影响是很有限的。以下为NOKIA的室内覆盖一般解决方案：5©NOKIANokia-CustomerConfidential2.1室内覆盖规划流程室内覆盖规划分为几个不同的阶段。首先要做的是找到想要覆盖的目标建筑物。需要室内覆盖的地方通常是覆盖差的大型建筑物、宾馆、写字楼、地下停车场等，还有话务量高的大型室内场所，如车站、机场、商场、体育馆、购物中心等。在站点的初步勘察后，进行站点的详细勘察。接着进行详细的设计，然后设备安装，安装完成之后，无线网络规划人员还要进行测试和优化，看是否达到预期要求。以下将对室内覆盖流程进行逐一介绍。站点获得客户需求目标建筑物-初步的站点调查没有明确目标的建筑物-站点调查获取可能的目标建筑物-建议：客户接受目标建筑物站点初步调查/预规划建筑物信息周围网络信息(小区位置)解决草案设计站点查看传播测量确定天线位置,电缆路线,BTS设备位置草案和照片设备安装参数设计和调整•参数配置和频率规划•调整和优化网络跟踪•网络话务观察•容量监视6©NOKIANokia-CustomerConfidential2.2站点获得•客户需求的详细说明，用户数、覆盖要求、服务等级•在设计前收集周围小区的信息•在开始规划前，获得物业主的允许，考察大楼，或者最好得到大楼的设计平面图•准备目标建筑的列表•得到被批准的目标WhichBuilding?7©NOKIANokia-CustomerConfidential2.3站点初步查看/预规划•获得楼层布置和大楼的信息，以及人员的分布情况•预先考察可能的天线布放位置，电缆布放，寻找BTS的最佳位置•和实施人一起进行站点考察•做测试确定天线的最终安装位置•为每一个天线的安装位置照相，存为资料8©NOKIANokia-CustomerConfidential2.4详细设计•这是设计的重要部分。详细的设计包括功率预算，系统图，解决方案描述。功率预算的意义是保证在发射端和天线端的射频部件的衰减不太大，以提供足够高的信号电平。这也最终决定了是使用同轴电缆、还是光纤来给天线馈电。•需要的信号电平将决定天线的数量和站点使用的设备类型。典型的室内应用，在覆盖区域的95%内，信号电平介于-80dBm和-85dBm之间。这就决定了在不同位置处的天线需要的EIRP值(EquivalentIsotropicallyRadiatedPower)和BTS、电缆、天线的数量。通常，运营者根据不同的覆盖类型，例如：农村、郊区、市区、密集市区、室内等来定义信号电平。•除了EIRP，小区的范围也取决于环境类型朹办公室、宾馆、商场的布局。环境类型EIRP小区范围开放的办公室15-17dBm60-80m宾馆15-17dBm60-80m商场15-17dBm60-80m在EIRP15-17dBm下，不同室内环境的小区范围9©NOKIANokia-CustomerConfidential2.4.1室内覆盖测试对大楼现有的由周围宏蜂窝提供的室内移动信号进行测试，收集所用频段内存在的各种频率的信号，找出各楼层最强的信号电平，由此得到各楼层所需的最小设计电平。为保证楼内手机能够驻留在室内微蜂窝上并具有良好的载干比，必须保证楼内有足够高的设计电平。AntennaLocation10©NOKIANokia-CustomerConfidential2.4.2路径损耗测试路径损耗测试的目的是为了确定该大楼的墙壁、内部装饰物等物体的损耗。采用测试发射机在测试点发射GSM900信号，用测试手机在楼层各点测量接收信号电平，根据测试结果，GSM900信号的路径损耗计算如下：Ploss=EiRP-RxLev其中，Ploss为路径损耗；EiRP为测试发射机的有效辐射功率，RxLev为测试手机接收电平。根据大量的测试数据，测得楼内最大路径损耗。再由上面的式子，可得到设计所需参考的EIRP值EiRP=Ploss+RxLev。如果总的路径损耗太大，所需要的EIRP值就可能很高，也许就需要布置多个天线，来减少室内路径损耗。11©NOKIANokia-CustomerConfidential2.4.3下行功率预算为了计算下行功率，在天线和BTS之间的所有部件都要考虑到计算中去。下图表示了输出功率4W的BTS，5个天线的系统示意图。在各位置的天线处计算得出的EIRP值由附表给出。BTSAntennaA1AntennaA2AntennaA3AntennaA4AntennaA5SplitterSplitterCoupler10dBCoupler15dBA1A2A3A4A5馈线总长（m）253540105120馈线总损耗-2.7-3.7-4.2-11.9-13.7跳线损耗-0.5-0.5-0.5-0.5-0.515dB耦合器-15.1-0.1-0.1-0.1-0.110dB耦合器0-10.4-10.4-0.4-0.4对称功分器--3-3-3-3BTS输出功率dBm3636363636天线增益22222EIRP19.720.319.822.120.312©NOKIANokia-CustomerConfidential2.4.4详细设计总结在结束室内设计之前，应建议使系统设计图得到执行，这样才能保证设计能尽可能实现。这之后就可以做频率规划和参数设计了。多数情况下，找到不受干扰和空闲的频率是困难的，除非是专门预留了室内应用的频率。如果没有预留，就应该使用外部干扰程度低的频率。这就要求测试室内的信号，可以利用测试手机、频谱仪等测试设备来测试，选择接收到的外部信号中较弱的频率。这对于选择BCCH信道的频率尤为重要，因为它要求的C/I值要比非BCCH的频率的C/I值高。详细设计可总结为：•进行功率预算计算，得到EIRP值•画系统连接图•写出解决方案的描述•得出系统图执行的难度•做频率规划和参数设计13©NOKIANokia-CustomerConfidential2.5优化验收在室内设备安装完成后，要进行自检。这也是保证每一项工作按设计来做的唯一办法。至少以下的一些工作要求检查：室内呼叫•小区选择和重选（C1或C2准则）•建筑物内部小区和建筑物外部的小区间的切换。•检查信号强度，做移动测试•检查通话质量，必要时调整频率•从BSS话统中观察小区的话务，依据测量数据和话统来最后确定参数14©NOKIANokia-CustomerConfidential2.6网络话统跟踪从OMC话统中可检查下面一些项目：•平均占用时间和拥塞时间•切换成功率，包括切入、切出成功率•接收质量和呼叫成功率•掉话率15©NOKIANokia-CustomerConfidential3.1室内传播模型在射频工程中，网络设计师使用预测工具来决定小区的覆盖。一些成熟的模型对于室外的应用是有效的，对于室内应用是不适合的。有一些室内的传播模型，用于预测室内环境的信号电平是基于经验曲线的逼近。这里仅简要介绍ITU推荐的简单的室内传播模型。这可以帮助确定室内小区的数目，天线的数目。因此在实际设计中建议使用测试发射设备从不同的地方来检查信号的传播。这里描述的模型是一个站点的通用模型，可用于典型的室内环境，它需要很少的环境路径损耗信息。用平均的路径损耗和有关的阴影衰减统计来表征室内路径损耗。这里的模型计算穿过多层楼层的损耗，以应用于频率在楼层间复用的情况。基本的模型如下：Ltotal=20logf+Nlogd+Lf（n）-28dBN：距离损耗系数f：频率（MHz）d：Bs和Ms间的距离Lf：楼层穿透损耗（dB）n：Bs和Ms间的楼层数TXRXRSDD16©NOKIANokia-CustomerConfidential4.1室内覆盖系统组成17©NOKIANokia-CustomerConfidential4.2微蜂窝或直放站室内覆盖使用的信号源可选择的有微蜂窝或直放站。对于小范围的室内覆盖可用直放站。这种解决方案成本便宜，安装快速。缺点是不能提供额外的容量。但使用直放站方式，通话质量难于保证，控制不好，会影响整网的质量。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。室内覆盖应用常用的解决方案是用微蜂窝。微蜂窝可应用于室内，可安装在任何地方，包括挂在墙上。依据需要的容量，依据于建筑物的大小、安装方案、成本，可以考虑使用宏蜂窝或几个微蜂窝。18©NOKIANokia-CustomerConfidential4.2.1微蜂窝由于拥有更好的可操控性（对切换，干扰及发射功率的易调整性），室内微蜂窝被普遍地运用于解决室内覆盖问题。而且，微蜂窝便于扩容，因此对于提高网络质量更有帮助。但由于室内微蜂窝设备较昂贵，因此建议运用于楼层较多或需要容量