移动通信室内分布系统设计方案论文

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1、移动通信室内分布系统方案设计学院：电子与信息工程学院学生XX：陈专业_2011级移动通信技术1_指导20XX6月2013 / 18摘要随着经济的发展,人民生活水平的提高移动通信用户不断的增加,加上对建筑物的建设要求越来越高。这些建筑物规模大、质量好,对移动信号有很强的屏蔽作用。在大型建筑物的低层、地下商场、地下停车场等环境下,移动通信信号弱,手机无法正常使用,形成了移动通信的盲区和阴影区；在中间楼层,由于来自周围不同基站信号的重叠,产生乒乓效应,手机频繁切换,甚至掉话,严重影响了手机的正常使用；在建筑物的高层,由于受基站天线的高度限制,无法正常覆盖,也是移动通信的盲区。另外,在有些建筑物内,虽

2、然手机能够正常通话,但是用户密度大,基站信道拥挤,手机上线困难。特别是移动通信的网络覆盖、容量、质量是运营商获取竞争优势的关键因素。网络覆盖、网络容量、网络质量从根本上体现了移动网络的服务水平,是所有移动网络优化工作的主题。室内覆盖系统正是在这种背景之下产生的。根据相关资料统计部分地区的室内话务量在总话务量中占有较高的比例。因此加强室内覆盖对于提高移动通信质量具有重要意义。关键词：移动通信；室内分布覆盖；系统容量AbstractWith economic development, peoples living standards improve mobile users continue to

3、 increase, coupled with the construction of the buildings have become increasingly demanding. These buildings are in large scale, good quality, to the mobile phone signal has the very strong shielding effect. In large buildings in the lower layer, such as underground parking environment of mobile co

4、mmunication, mobile phone signal is weak, cannot use normally, formation of mobile communication blind area and in the shadows, in intermediate floor, because around the different base station signal overlap, from the formation of the ping-pong effect, frequent switching of mobile phone, and even dr

5、op, seriously affecting the mobile phone shop the normal use; at the top, due to base station antenna height restriction, can not cover, but also the blind area of mobile communication. In addition, in some buildings, while the mobile phone to the normal call, but the user density, base station chan

6、nels congestion, difficulty of mobile phone line, network coverage system is under this kind of background generation. A high proportion of the total traffic in accordance with the relevant statistics indoor traffic in some areas. Therefore, strengthening indoor coverage of mobile communication for

7、improving the quality of great significance.Keywords: mobile communications; indoor distribution coverage; system capacity目录摘要IAbstractII引言1第1章室内分布系统的概述及发展21.1室内分布系统的组成21.2 室内分布系统的类型及特点21.3室内分布系统的发展趋势4第2章室内分布系统信源的接入方式52.1 直放站作信源接入52.2 微蜂窝作信源接入52.3宏蜂窝作信源接入5第3章移动通信室内分布系统工程设计63.1 工程概况63.2 覆盖要求63.3 器件选用

8、73.4 室内覆盖场强验证8第4章施工规范及要求104.1 天线的安装104.2 馈线的布放104.3 馈线与器件的安装10总结12参考文献13致谢14引言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。近几年在全国各地的移动通信运营商中得到了广泛应用。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。室内覆盖系统的建设,可以较为全面地改善建筑物内的通话质量,提高移动接通率,开辟出高质量的室内移动通信区域；同时,使用微蜂窝系统可以分担室外宏蜂窝话务,扩大网络容量,从整体上提高移动网络的服务水平。随着移动通信建设步伐的

9、不断加快,移动用户的飞速增加,在大中城市的室外地区已经基本可以做到无缝覆盖。为了提高网络质量、提高用户满意度、增加话务量,室内覆盖越来越成为网络优化的重点。特别是随着移动通信的普及,移动用户在室内使用手机的机会日益增加,迫切要求提供更好的室内移动通信环境。室内覆盖,尤其是无线信号的室内覆盖,是移动通信网络的重要组成部分。建设室内分布系统对于提高移动通信网络服务质量具有重要意义。由于室内分布系统建设环境的多样化和复杂性,寻求性能更优、效果更佳的无线通信网络室内分布系统,还需要再实践中不断探索和总结。第1章室内分布系统的概述及发展室内分布系统就是将宏蜂窝站、微蜂窝站或直放站作为信号源,通过耦合器、

10、功分器等器件进行分路,经由馈线将信号尽可能地分配到每一副分散安装在建筑物各个区域的低功率天线上,从而实现室内信号的均匀分布,保证室内区域拥有理想的信号覆盖,可以较全面地解决室内覆盖中存在的各种问题。1.1室内分布系统的组成室内覆盖系统主要由信号源和分布系统以及覆盖区域三部分组成如图1-1；图1-1 室内覆盖系统框图信号源：宏蜂窝、微蜂窝、直放站。分布系统：主要有射频电缆、无源器件、天线以及接头组成。覆盖区域：设计要求所要达到的区域。1.2 室内分布系统的类型及特点室内分布系统可分为微蜂窝室内分布系统和直放站室内分布系统。微蜂窝系统的优点是信号稳定、可靠,通信质量好；缺点是建设周期较长,一次性投

11、资大,还需支付传输线路的租赁费用。直放站系统的优点是投资省、安装方便快捷,可以很快解决信号弱和盲区问题；缺点是通过定向天线难以获得单一纯净的信号,系统的话音质量相对蜂窝系统较差,且易造成对其他基站的干扰。室内分布系统也可以分为无源系统和有源系统。无源系统即基站或微蜂窝信号源通过耦合器、功分器、接头等无源器件进行分路,经由馈线将信号尽可能平均地分配到每一副分散安装在建筑物各个覆盖区域的底功率天线上,从而实现室内信号的均匀分布,解决室内信号覆盖的问题。无源天线系统主要由藕合器、合路器、功分器、馈线及天线组成,对基站或微蜂窝提供的RF信号直接由馈线传送到天线发射出去,是一种简单的室内覆盖方式,无源天

12、线系统是室内分布系统的基础。设备性能稳定、安全性高、维护简单,信号经过功分器、耦合器和线路衰耗后,到达各个天线处的强度不同,覆盖效果也不尽相同,其原理如下图1-2所示。信源GSM微蜂窝功分器耦合器 接分布系统接分布系统接分布系统图1-2无源天线系统无源天线系统主要部件及功能如下：1藕合器Coupler,主要用于主干与支路之间功率不平衡分配。2合路器Combiner,主要对多个载频或信号源进行合路并输出。3功分器Splitter,主要用于支路连接天线时进行功率分配,通常将一路信号能量分成两路或者多路输出,一般为能量的等值分配。4馈线Coaxial,主干一般用7/8比1/2损耗小电缆,支路一般采用

13、1/2损耗比较大电缆。5天线Antenna,用来辐射和接收无线电波的装置。而有源系统的信号经过各级衰耗后,到达末端时可以被放大器放大,达到理想的强度,保证覆盖效果。但是它建设、维护复杂,近端和所有远端设备都需要电源,有源设备易损坏,系统的安全性和稳定性不如无源系统。室内分布系统也可分为同轴电缆系统、光纤系统和泄漏电缆系统。同轴电缆是最常用的材料,性能稳定、造价便宜但线路损耗大。大型同轴电缆室内分布系统通常需要多个干线放大器作信号放大接力。光纤线路损耗小,不加干线放大器也可将信号送到多个区域,保证足够的信号强度,性能稳定可靠,但在近端和远端都要增加光电转换设备,系统造价高,适合质量要求高的大型场

14、所。泄漏电缆系统不需要室内天线,在电缆通过的地方,信号即可泄漏出来,完成覆盖。泄漏电缆室内分布系统安装方便,但造价高,对电缆的性能要求高,使用较少。1.3室内分布系统的发展趋势经过十多年的发展,室内覆盖系统在技术上已经十分成熟。室分系统在未来几年会有如下的发展趋势。1有源设备数字化趋势为减少干放、光端机等有源设备对2G、3G系统的干扰,各室分厂家纷纷推出数字化有源产品,通过对射频信号进行数字化取样来减少额外系统噪声的引入,提高设备性能。另外,有源设备数字化,也为有源设备网管系统的建设提供了条件,解决了一直困扰各运营商的室分有源设备网管监控的难题。2分布系统光纤化趋势为解决射频馈线带来的较高的能

15、量损耗问题,响应国家关于节能减排的建设理念,室分系统已经逐渐开始向光纤化演进,通过更低损耗的光纤资源作为系统主干,将以往大功率集中输出的设计思路转变为小功率多点输出的思路,从而实现了节约能源、节约材料、节约空间、节约费用的目的。3有源设备多模化趋势有源设备的数字化还为多套通信系统共用一套有源设备创造了条件。利用数字化的信号取样、集成工艺的逐步提高,以及光纤链路的宽带资源,已有多家室分厂家生产出了能够同时放大多套系统信号的多模远端设备,在简化室分系统结构的同时,也为多家运营商的共建共享提供了可能。第2章室内分布系统信源的接入方式2.1 直放站作信源接入通过直放站的施主天线直接从附近基站提取信号；

16、用耦合器从附近基站耦合部分信号通过光纤传送到盲区内的直放站;直放站不需要基站设备和传输设备,安装简单灵活,设备型号也丰富多样,在移动通信中正扮演越来越重要的角色。1通过直放站的施主天线直接从附近基站提取信号如图2-1；图2-1 通过直放站的施主天线直接从附近基站提取信号2.2 微蜂窝作信源接入是以微蜂窝基站作为信号分布系统的信号源,适用于覆盖范围较大话务量相对较高的建筑物内,在城市使用较多,解决覆盖和容量问题。微蜂窝方式的通话质量比宏蜂窝方式要好,对宏蜂窝无线指标的影响较小,并且有增加容量的作用。2.3宏蜂窝作信源接入是以宏蜂窝基站作为信号分布系的信号源。宏蜂窝作信源容量大、覆盖范围广、质量好

17、,是室内分布系统最好的接入方式。但是宏蜂窝成本高,建设周期长。第3章移动通信室内分布系统工程设计3.1 工程概况车田中学坐落于XX县车田镇南山山脚下,是一个风景优美的校园。里面有个教师办公区由于建筑建的比较封闭加上又是在低层导致办公区里面移动信号弱。现在要以隔离实训楼内的移动微蜂窝基站作信源建一套室内分布系统覆盖一楼的办公区。微蜂窝基站能提供30dB的信源。由于此次覆盖范围较小,所以引入信源就直接通过耦合器接天线进行覆盖。从基站机房到覆盖区约六米的距离。3.2 覆盖要求1本次设计要求覆盖大楼一楼所有室内及通道；考虑到室内环境安全,室内天线EIRP尽量控制在15dBm以内；要求所有覆盖区域手机接

18、收电平不低于-65dBm；2室内分布系统设计平面图如下图3-1；图3-1 分布系统设计平面图3功率设计与传播模型图如下图 3-2；图3-2 传播模型图3.3 器件选用本次工程中共需天线七副、20dB耦合器3个、15dB耦合器4个,1/2馈线42米。1耦合器表3-1耦合器的参数产品型号RC-5NK/NK/NK-06F1RC-5NK/NK/NK-10F1RC-5NK/NK/NK-15F1RC-5NK/NK/NK-20F1工作频率8002500输入阻抗 50输入驻波比1.3定向度 15dB15dB15dB15dB耦合度6dB10dB15dB20dB通过损耗 1.50.710.490.3通过功率100

19、接头N-K重量 0.48体积mm1415824环境温度3575相对湿度95 天线表3-2 全乡吸顶天线的参数频率范围824960MHz,17102500MHz功率容量50W增益2.1dBi水平面半功率波瓣宽度360垂直面半功率波瓣宽度180驻波比 1.5极化方式垂直极化阻抗50馈电类型N-K体积重量200；高78mm；重量0.5Kg辐射单元材料电路板天线罩材料尼龙3馈线为了减少信号在馈线上的损耗本系统采用1/2硬馈线损耗为1dB/10米。3.4 室内覆盖场强验证对室内覆盖系统,采用电波自由空间传播损耗进行,其自由空间传播损耗计算公式为式4-1所示；LsdB=20lg4dfC20lg4C20lg

20、f20lgd4-1其中：d为传输距离,单位为m；f为电波频率,单位为HzGSM取900MHz；C为光速,取300000000ms。表3-3 普通大楼建材和结构的平均阻挡损耗参考材料类型混凝土墙混凝土楼板天花板金属隔断损耗1015dB1520dB18dB5dB材料类型钢筋混凝土墙普通木门电梯拐角损耗20dB4dB25dB3dB在T3到其覆盖区域的最远距离不超过十米,按十米算其自由空间传播损耗为：LsdB=20lg4dfC20lg4103=51.5dB加上一堵墙的总损耗为；51.5dB15dB=66.5dB天线的的发射功率为9.7dBm;室内手机接收场强为：9.7dBm66.5dB=56.8dBm

21、56.8dBm=65dBm 故符合要求。第4章施工规范及要求4.1 天线的安装1天线的安装参照天线点位及电缆路由图,安装固定在装修吊顶或天花板上,保证天线水平美观,平且不破坏室内整体环境。2天线要根据设计方案中的标识贴上标签,便于日后维护。3注意所有天馈线的高度不低于所在位置的现有最低物体如消防探头等。4.2 馈线的布放1布放馈缆和馈线时不得损伤绝缘层；线缆的布放必须便于维护,并考虑将来扩容的需要。放线过程中应注意不要将线缆拉得过紧,不得交叉、扭曲、裂损情况出现。弯曲半径应符合馈线的技术标准,同时还应考虑到相关器件的安装位置。2在铺设线缆时,每条线缆应有明确编号,以便于检查和连接,线缆标签应贴

22、于线缆两端的明显处且不易脱落。3所有馈线均用PVC管保护,主馈线必须良好固定线井中,布放在天花板吊顶内的馈线固定于吊顶内的龙骨架上。线缆布放过程中应就近用扎带、馈线座或馈线夹固定,天花吊顶内部布放的线缆对龙骨铁架固定,没有吊顶处应对墙固定。4馈线从馈线口进入室内之前,要求有一个滴水弯,或斜向上走线,以防止雨水沿着馈线渗入室内,滴水弯处套管在最低处需开出水孔防止套管内积水。馈线进出口的墙孔应用防水、阻燃的材料进行密封。外馈线接头、馈线接地点都必须进行防水密封。5线管要求所有走线管布放整齐、美观,尽量靠墙布放,并用线码或馈线夹按要求进行牢固固定,转弯处要使用转弯接头或波纹管等软管连接。4.3 馈线

23、与器件的安装1馈线的连接头都必须牢固安装,正确使用专用的做头工具,严格按照说明书上的步骤进行,接头不可有松动,馈线芯及外皮不可有毛刺,拧紧时要固定住下部拧上部,确保接触良好,保持驻波比1.5以下,并对室外或潮湿区域的接头做防水密封处理。馈线接头与主机/分机、天线、耦合器、功分器连接时,必须连接可靠,接头进丝顺畅,距离馈线接头必须保持50mm长的馈线为直出,方可转弯。2馈线太长要锯掉不能盘在器件周围,尽量缩短馈线长度减少损耗。要保证量好馈线长度后再锯掉馈线,做到一次成功,较短的连线要先量好以后再做,不要因为不易连接而打急弯。总结本文从移动网络的室内分布系统概述及产生背景,介绍了室内分布系统建设的

24、必要性、系统的类型及特点。建设室内分布系统对于提高服务水平和质量,提高运营商的形象和增加通话收入具有越来越重要的意义。因此改善移动通信室内覆盖问题具有多重意义,一方面可以扩大信号的覆盖面积,减少盲区、增加业务量；另一方面可以提高接通率、切换成功率；再者可以提高电信企业的形象,提高网络竞争力,为用户提供更优质的服务。但同时由于室内分布系统建设环境的多样性和复杂性,要达到效果好、成本低,还需要在实践中不断的探索和总结。参考文献1 陆健贤.移动通信分布系统原理与工程设计M.：机械工业出版,2003.2张传福.CDMA移动通信网络规划设计与优化M.：人民邮电,2006.3 魏红. 移动基站设备与维护M

25、.：人民邮电,2009.4 戴源. TD-LTE无线网络规划与设计M.：人民邮电,2012.5 张平. CDMA移动通信系统M.：人民邮电,2002.6 曾庆珠.移动通信M.：理工大学,2009.7韩斌杰.GSM原理及其网络优化M.：机械工业,2009.8 祈玉生.现代移动通信系统M.：人民邮电,2009.致谢在本次论文设计过程中,谢志能老师对该论文从选题,构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终顺利圆满地完成毕业论文设计。老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模,导师们的高深精湛的造诣与严谨XX的治学精神,将永远激励着我。这几年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此,谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！