WCDMA室内分布建设规划原则V1.0
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WCDMA室内分布建设
规划原则
(初稿)
武汉邮电科学研究院 武汉虹信通信技术有限责任公司
目录
一、 3G室内覆盖建设要求 ............................................................................................................... 1 1.1、WCDMA系统室内覆盖建设规划 ............................................................................................ 1 1.2、WCDMA系统室内覆盖建设要点 ............................................................................................ 2 1.2.1、覆盖区域的划分 ................................................................................................................ 2 1.2.2、不同业务对信号强度和信号质量的要求 ........................................................................ 2 1.2.3、话务量分析 ........................................................................................................................ 3 1.2.4、频率规划 ............................................................................................................................ 3 1.2.5、切换 .................................................................................................................................... 4 1.2.6、天线的布放及功率输出要求 ............................................................................................ 8 1.2.7、室内覆盖设计标准 .......................................................................................................... 11 1.3、WCDMA系统室内覆盖设计思路 .......................................................................................... 11 1.3.1、解决方案 .......................................................................................................................... 11 1.3.2、有源设备的选用 .............................................................................................................. 12 1.3.3、无源器件的选用 .............................................................................................................. 13 1.3.4、天线的布放 ...................................................................................................................... 13 二、 3G室内覆盖建设原则 ............................................................................................................. 13 2.1、当前室内分布系统是否满足3G建设需求 ............................................................................ 13 2.1.1、原系统基本不能满足3G需求 ........................................................................................ 13 2.1.2、原系统通过改造能够满足3G需求 ................................................................................ 14 2.1.3、原系统可以满足3G需求 ................................................................................................ 14 2.1.4、还未做室内覆盖 .............................................................................................................. 14 2.2、对现有室内分布系统的改造 ................................................................................................... 14 2.2.1、无源器件的改造 .............................................................................................................. 14 2.2.2、天线布局的改造 .............................................................................................................. 15 2.3、分布系统的共用 ....................................................................................................................... 19 2.3.1、多系统共用室内分布式系统干扰分析 .......................................................................... 19 2.3.2、分布系统的共用方式 ...................................................................................................... 24 2.3.3、天线的共用 ...................................................................................................................... 25 2.4、直放站的使用原则 ................................................................................................................... 26 三、 3G室内覆盖规划流程 ............................................................................................................. 27 四、 室内分布工程的评估 ............................................................................................................... 29
3G室内覆盖分布系统建设规范
一、 3G室内覆盖建设要求
3G将无线通信与国际互联网等多媒体通信相结合,除了传统2G系统提供的语音业务以外,还提供可变速率的数据业务、活动视频会话业务、多媒体业务等,因此联通建设的WCDMA网络将要面对的是包含非常复杂需求的用户群体,对网络服务质量衡量的标准包括不同环境下的基本语音业务覆盖、呼叫成功率、通话质量,以及对数据业务的可靠性、吞吐量和时延等,这些都对无线网络规划提出了更高、更严格的要求。
在移动通信网络建设的初期,从市场竞争、用户数量、业务需求以及投资等综合因素考虑,无线网络的覆盖范围较容量而言显得更为重要。因为在3G网络建设的初期,3G终端数量不会很多,但都集中在对数据业务有较高要求的高端用户,如果网络覆盖不连续,即使是使用双模终端(GSM&WCDMA)的用户,也会频繁出现掉话、系统间切换等现象,这将造成用户对3G的信任感大大降低,不利于用户群的形成,所以我们建议在网络建设初期,以扩大信号的覆盖范围为主。
1.1、WCDMA系统室内覆盖建设规划
室内覆盖系统的建设是WCDMA网络建设的重要组成部分。结合WCDMA网络建设总的策略以及室内覆盖系统的特点,我们建议规划WCDMA系统室内覆盖建设时采用下面的原则:
1)室内覆盖系统与室外系统应该同时建设。根据对2G话务量的统计和目前国外的一些3G运营商的统计数据来看,来自室内的话务量占有相当大的比例。假设室内没有3G信号覆盖,用户出入建筑物时会频繁地在2G和3G系统之间进行切换,不但增加了信令开销,而且系统间的切换成功率很低,极易造成掉话。如果建设室内覆盖系统比较晚,不仅会使一些话务量流失,而且会影响运营商的形象,对联通发展3G用户不利。
2)在WCDMA网络建设的初期,结合2G的经验以及考虑到投资的效益等问题,主要考虑重要建筑物、办公楼和公共场所的室内覆盖。
3)在WCDMA网络发展到中期以后,由于3G用户逐渐占主流地位,在次重要的建筑物内的3G用户也很多,所以应该进入3G室内覆盖系统的大规模建设时期。
4)在进行WCDMA室内覆盖的建设时,应当根据建筑物的重要程度实现不同等级的信号覆盖水平。建筑物的重要程度可以参考2G或者WLAN的话务统计数据来确定。
5)在进行室内覆盖时,建议采用同频方案。这样做的优点在于今后网络扩容时,可以做到室外和室内同步进行,另外同频切换的成功率也高于异频切换。虽然在某些高楼的高层,来自室外的干扰信号比较强,但这是局部的、个别的情况,通过室内仔细的设计和规划,应该是可以避免的。
6)在室内信号较弱或为覆盖盲区的环境中,在能够获取较纯净且稳定的基站信号的条件下,优先考虑采用直放站(无线或者光纤)作为室内分布系统的信号引入设备,以节省投资;在信号杂乱且不稳定的无线环境中,则避免使用无线直放站引入信号,代之以微蜂窝或宏蜂窝基站作为信号源。
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1.2、WCDMA系统室内覆盖建设要点
1.2.1、覆盖区域的划分
3G室内分布系统的设置原则是满足市区大型建筑物及重要地域话务分布的要求。根据对市区大型建筑物或重要地域室内用户数量的估计及对覆盖区的要求,一般优先考虑如下用户集中、人口密集的大型建筑或重要地域:
1)高档商务写字楼、酒店内及公共区域; 2)人员集中、知名度高的办公写字楼;
3)大型展馆、娱乐餐饮场所、机场车站等交通枢纽楼及交易会所等重要公共场所; 4)面积大、人流量大、经济情况好的商场、超市等; 5)地铁、隧道、地下商场、停车场等。 WCDMA系统需要提供给用户如可视电话、多媒体、高速率下载等丰富的业务类型,但是高速率意味着高容量的无线网络,也意味着更高的服务质量和服务水平,这又直接和网络建设的投入相关联。由于不同的用户群在不同的环境需要的服务不一样,因此在整个网络规划时就有必要按业务需求规划资源分配,以节省前期投资,并加快网络建设速度。所以在WCDMA网络建设方案实施前,需要对覆盖目标做详细的规划标准和所需要的服务等级,一般可按人流量和业务量分为:
? 重要区域(人流量大、对数据业务要求高); ? 次重要区域(人流量大,有少数数据业务需求); ? 一般区域(人流量较大,主要考虑语音业务);
? 非重点考虑的区域(如洗手间、储藏室等区域,人流量小,能提供基本的语音业务
即可)。 按照不同区域对业务需求不同,需要提供的服务等级和规划目标可分为: ? 重要区域:要求CS12.2K、CS64K、PS384K的连续覆盖; ? 次重要区域:要求CS12.2K、CS64K、PS128K的连续覆盖;
? 一般区域:要求CS12.2K、CS64K的连续覆盖,可以考虑补充PS64K业务; ? 非重点考虑的区域:保证CS12.2K业务。
1.2.2、不同业务对信号强度和信号质量的要求
下表中不同业务对Eb/No的要求是仿真的结果,它可以根据实际的室内覆盖系统进行调整,因为在室内的小区内,没有天线的分集接收,并且用户的移动速度比较慢。
Example from Eb/No values in IndoorService12.2 kbps, speech64 kbps128 kbps384 kbpsUL 96.565.5DL9.576.56 表2-1 不同业务对信号质量的要求
(Eb/No是在解扩频后的信号的信噪比。它取决于所使用的业务,比特率,多径的衰落信道,天线的分集接收,移动用户的运动速度等等。) 根据实际工程的测试结果看,WCDMA系统提供的不同业务对信号强度、信号质量的要求不一样,当无线环境较为简单(导频数量少于3个)、且系统负载还远没有达到理论上
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的极限容量时,如果导频功率≥-85dBm、Ec/Io≥-8dB,系统就能够很好保证CS12.2K、CS64K、PS384K等主要业务;对于一般数据业务要求不高的区域,需保证提供CS12.2K、CS64K业务,可以考虑补充PS128K或PS64K业务,这种情况在导频功率≥-90dBm、Ec/Io≥-12dB时即可保证;对于最基本的CS12.2K业务,导频功率≥-100dBm、Ec/Io≥-15dB时基本都可以保证,在导频功率≥-120dBm、Ec/Io≥-20dB还可以维持。
1.2.3、话务量分析
以前的移动通信网(主要指GSM)都是电路交换,换句话说是单业务模型,每个用户都在相同大小的信道上传送数据,这类网络可以很容易地使用爱尔兰B公式进行规划。而在WCDMA系统中,这方面的统计变得较为复杂,因为该系统不仅有电路交换网络(CS network)提供的连接服务,还有分组交换网络(PS network)提供的连接服务;同时存在的业务类型也是多种多样,例如话音、视频电话、E-Mail、网页浏览等等,每种业务需要占用不同数量的网络资源,并且对信号质量的要求也不一样,所以单纯的用爱尔兰来定义话务量已经变得不太切合实际。
下表是试验工程中单小区所支持的不同业务类型容量测试结果:
实际网络环境下的小区容量 业务类型 CS 12.2K CS 64K PS 64K PS 128K PS 144K PS 384K 上行50%负载、下行75%负载 同时支持的用户数 深圳试验 59~69 6~8 10~14 5~7 — 2~3 上海实验 53~75 5~8 — 5~8 2~3 表2-2 实际网络环境下的小区容量
在做网络规划及业务需求分析的时候,可以参考该表选取合适的信源。 下表是试验工程中单小区不同环境下允许接入PS64/384K的用户数:
下行最大负载 BLERT 1% BLERT 5% BLERT 10% 容许接入的PS 64K/384K个数 40% 1 2 3 50% 2 2 4 表2-4单小区不同环境下允许接入数据业务的用户数
由(表2-4)可以看出,当降低业务质量要求时,还可以提高一定系统容量。
1.2.4、频率规划
在进行3G室内覆盖系统建设时,有两种方案,一种是同频方案,即室内系统与室外系统使用相同的频率;另一种是异频方案,即室内系统与室外系统使用不同的频率。
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采用同频方案的好处是能够节省有限的频率资源;而且室、内外同频的情况下系统内部的切换都是软切换或更软切换,进出建筑物的切换成功率将有更高的保证;另一方面,如果将来网络扩容,可以做到室内和室外同步进行,能避免大范围的频率优化调整。
但在无线环境较为复杂的区域(如密集城区的超高建筑物内)还采用同频方案,则可能出现比较严重的干扰问题。原因是在这些区域内、特别是高层建筑物的窗边,一般都能够接收到多个来自室外系统的信号,并且普遍较强,如果还采用同频方案,只会让室内信号更加复杂,甚至造成严重的导频污染。异频方案则可以有效避免出现这种干扰问题。
异频方案存在的问题是需要重新分配一个频点,这样会人为的在室内引入异频硬切换,切换成功率没有同频之间的高;在将来的网络扩容中需要重新规划、调整,可能带来极大的不便。
同频和异频选择
各个分区的同频、异频选取考虑建筑物本身的结构(建筑高度、出入口数量等),并满足网络质量的要求(包括切换的要求,Ec/Io、建筑外室内覆盖的信号泄漏)。 高度大于50 米的楼层的建议使用异频分区覆盖高层,覆盖高度在30-50米的建筑应考虑使用异频分区方案。
如3G宏基站在建筑内的覆盖场强测试结果显示可以满足宏基站与室内覆盖间的异频切换条件,室内覆盖应全部采用异频分区覆盖方式,即3G 覆盖场强在建筑门口到电梯厅的信号衰减达到25dB以上(如3G宏基站未建,要求GSM1800 覆盖场强在建筑门口到电梯厅的信号衰减达到25dB以上)时采用全部异频覆盖。
如采用同频分区+异频分区结合的组网方案,同频分区可覆盖裙楼楼层,最大覆盖30 米以下楼层。尽可能扩大同频分区的覆盖区域(达到单个分区的功率或业务容量上限)。
1.2.5、切换
WCDMA系统中,切换的种类按照MS与网络之间连接建立释放的情况可以分为:更软切换、软切换、硬切换;在R99里,还包括WCDMA系统和GSM 系统间的异系统硬切换。
这里主要根据WCDMA系统室内同、异频不同的组网方案进行分析。 全同频覆盖方案
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大楼 (室外)频率F1CELL1电梯(室内)频率F1CELL2
图:全同频覆盖方案示意图 适合场景
适合于楼层低,话务量不高的室内覆盖; 优缺点分析
这种室内覆盖解决方案采用了室内外同频的方式,节省了频率资源,并且室内外的软切换使切换成功率高,切换考虑较为简单。
但有时由于站址布局不合理或受地形地貌的影响,有过多无线信号越区覆盖到相邻小区,从而很容易在高层产生了导频污染,而导频污染的直接影响就是容易产生掉话;而且如果系统设置不理想的话,会造成室内外小区的重叠覆盖过多,而影响系统容量。所以在进行室内覆盖工程实施前,应进行详细周密的网络规划,遵循软切换重叠覆盖区不超过30%的原则,以避免对室外造成导频污染及系统资源的浪费。 全异频覆盖方案
大楼 (室外)频率F1CELL1电梯(室内)频率F2CELL2
图:全异频覆盖方案示意图
适合场景
适合于楼层较低,同频干扰大,话务量较高的情况。在人口密集的闹市区,室外宏蜂窝基站的分布是非常密集的,对低层建筑的信号覆盖一般是没有问题的。但往往这些低层建筑的室内覆盖不是从信号强度着手考虑的,而是从吸收话务容量上来考虑的,此时室外宏蜂窝基站的强信号对室内信号无疑形成了强干扰,更有可能因室外复杂的无线环境给室内带来严重的导频污染,非但不能达到吸收话务的效果,相反会影响室内用户的使用质量。 优缺点分析
利用全异频方案覆盖则能很好的解决上述问题。根据实际网络环境及设计要求,设定稍
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低的切换门限值,室内覆盖采用“小功率+多天线”的分布模式,既能够很好的吸收话务量,也能很好的抑制对室外网络的干扰。 但是由于引入了硬切换,在切换区产生的硬切换成功率会较软切换时有明显的降低,另外,如果硬切换覆盖区设置得不合理的话,会引起压缩模式的频繁启用,将引起系统容量的浪费并降低上行链路覆盖;在WCDMA系统中的频率资源相当有限,增加频点需在必须的情况下才能进行。
异频同频结合覆盖方案 适合场景
适合于楼层高,同频干扰大(高层导频污染严重);室内话务量大,一个小区无法满足容量需求的大型高层建筑物。 ? 方案I
? 原理分析
高层建筑(室内)频率F2CELL3(位于电梯厅)CELL2引入至CELL3的切换引导区电梯 (室外)频率F1CELL1(室内)频率F1CELL2电梯井道内的硬切换区(位于电梯厅)CELL3引入至CELL2的切换引导区
图:异频同频结合覆盖方案I示意图
这种室内覆盖解决方案采用了室内低层与高层异频的方式,低层与室外同频的方式进行覆盖,这种方案的设计理念是将低层与高层分成不同的小区,让硬切换发生在电梯井道内,以解决高层导频污染问题;而低层与室外同频的方式是为了保证移动终端进出大楼时的切换成功率。
这样很好的解决了高层的导频污染问题,使终端能够获得更好的话音质量及数据服务,并且这样的方式较同频覆盖方案更能节约系统容量,最大可能的利用了资源。 但是由于引入了硬切换,在切换区产生的硬切换成功率会较软切换时有明显的降低,另外,如果电梯井道内的硬切换覆盖区设置得不合理的话,会引起压缩模式的频繁启动,将引起系统容量的浪费并降低上行链路覆盖或者是频繁的掉话产生;而由于需要增加额外的频点,假如室外也使用这个频点的话,信号将更难控制。 ? 方案II ? 原理分析
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高层建筑(室内高层)频率F2CELL3电梯 (室内低层)频率F1(室外)频率F1CELL2CELL1(分布于低层各层电梯厅)CELL3引入至CELL2的切换引导区
图:异频同频结合覆盖方案II示意图
这种室内覆盖解决方案与方案I有所不同,电梯井道的覆盖完全引入高层小区信号,然后利用吸顶天线引入高层异频信号到低层的每一层的电梯厅,以确保UE有足够的切换时间,不会因为电梯停靠低层在UE进出电梯的时候信号衰落而产生掉话。
这样的切换设置基本能够保证UE有充足的切换时间,但此类工程实施难度较大,若低层小区层数较多,为每一层的电梯厅设置切换过渡区无疑要增加更大的设备功率、更多的有源及无源器件等。
这种方式避免了在电梯井道内的切换,而将切换设置在低层小区的电梯厅区域,当UE出低层小区电梯门步入电梯厅时,此时不会立即发生切换。通过人的步行速度,基本能够保证UE在电梯厅区域硬切换有充足的时间。 ? 方案III ? 原理分析
高层建筑(室内高层)频率F2CELL3电梯 (室内低层)频率F1(室外)频率F1CELL2CELL1(利用电梯厅中定向天线为每层电梯厅覆盖异频信号)CELL3引入至CELL2的切换引导区
图4-7. 异频同频结合覆盖方案III示意图
这种设置原理与方案II不同的地方是为低层分布的切换引导区不是专门通过分布天线
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解决,而是直接通过电梯井道内的定向平板天线来为电梯厅覆盖异频信号。
但是井道内的定向平板天线的信号覆盖到电梯厅一般要经过穿透2层电梯壁及1层电梯井道墙,2000M频率信号这样的衰耗一般为60dB以上,加上空间链路衰耗,对信号的衰减非常大,故能否达到覆盖要求需要根据具体建筑物结构及电梯材质等因素判定。 这种方案在低层小区定向平板天线的波瓣方向是向着电梯门的,直接通过井道内的天线为电梯厅制造硬切换区。
该方案较上面两种异频同频结合覆盖方案都要简便,较方便进行设计及施工。但诸如平板天线的垂直覆盖楼层数、天线入口功率及安装方法都需要进行实验来验证。 ? 三种异频同频结合覆盖方案对比分析 相同点:
三种方案的切换参数设置均需要采用同样的方法,即高层CELL3(楼内异频小区)只与低层CELL2(楼内同频小区)存在切换关系,只要UE不在高层重启进行小区重选或者受容量限制等情况的影响,终端在高层将始终占用CELL3的资源,这样有效的避免了导频污染,也充分利用了CELL3的网络资源。
这两种方案均以避免导频污染为主要目的,但引入硬切换的同时也增加了切换设置的难度,在实际工程当中,切换引导区的覆盖范围往往难以控制,引导区过大可能会其他小区的覆盖产生干扰,增加掉话率;而过小的话则不能为UE的硬切换提供充足的反应时间,同样也会增加掉话率。 相异点:
1、在传统的电梯室内覆盖中,一般射频电缆走线要从电梯机房中由上至下的分布,而方案I将电梯覆盖分成两个区,低层信号的引入电梯厅则需要射频电缆从其他地方引入电梯井道。
2、方案II中切换完全依靠低层电梯厅分布的引导区,将高层信号引入到低层的每一个电梯厅则需要增加更大的设备功率、更多的电缆及无源器件。
3、方案III的设置则更加简单,但根据不同类型的室内覆盖,不同建筑的结构、材质等因素,其切换区的大小不好控制。
1.2.6、天线的布放及功率输出要求
以下是全向天线对不同制式电信号的传播模测结果,可供实际工程参考:
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天花板发射天线天线性能指标: 频率范围:824-960MHz&1710-2500MHz VSWR:<1.5 Gain:2dBi 3M1.5M1.5M1.5M1.5M地面地面2M2M图2-1 天线覆盖范围测试模型
终端在不同位置接收到信号强度的统计结果:
发射天线入口电平 终端接收信号强度 距离发射天线2M(GSM) 距离发射天线2M(WCDMA) 距离发射天线4M(GSM) 距离发射天线4M(WCDMA) 距离发射天线6M(GSM) 距离发射天线6M(WCDMA) 距离发射天线8M(GSM) 距离发射天线8M(WCDMA) 距离发射天线10M(GSM) 距离发射天线10M(WCDMA) -50.11 -58.25 -51.78 -61.76 -57.53 -60.08 -52.35 -64.35 -57.93 -68.63 -48.44 -53.84 -64.04 -51.55 -52.09 -61.14 -54.58 -57.42 -57.37 -66.39 -31.17 -52.26 -39.69 -51.05 -48.58 -61.22 -52.14 -50.73 -59.80 -65.99 -33.20 -40.30 -43.42 -50.54 -46.08 -57.96 -41.95 -51.59 -42.65 -52.33 -5 (dBm) 0 (dBm) 5 (dBm) 10 (dBm) 表2-5 天线覆盖范围测试结果
由上表我们可以发现,在相同输入功率条件下,同一个天线在覆盖半径≤10m的情况下,GSM系统信号基本保持在比WCDMA系统信号大10dB,超出这个范围后两种制式的电波传播规律将变得比较复杂。
CDMA系统是自干扰系统,理论分析UE发射功率的动态变化量会造成小区内的干扰。 在室内WCDMA覆盖系统中,如果手机接收的信号强度足够强,由于功率控制会使手机的发射功率达到最低,如果这个时候用户的发射功率达到最低而用户还是离天线越来越近,那么就会对其它手机造成干扰,使其它手机不得不抬高发射功率。
在室内,如果一个天线有最小路径损耗会使整个室内系统的噪声抬高(影响了整个覆盖区域和所有的链路)。
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最小耦合损耗(minimum coupling loss,MCL)定义了基站和手机的发射部分接收部分之间最小的耦合损耗,MCL可以认为是手机在位于离天线最近时候的路径损耗。
从下图的仿真结果可以看出,当最小耦合损耗为45dB,它引起了约9dB的噪声抬高,这意味着基站端所需要的功率的升高9dB,或者保证服务的最小比特率的降低;当MCL高于65dB时,由UE最小发射功率所引起的噪声电平的抬高将忽略不计。
图4-1
经测试,普通全向吸顶天线空间耦合损耗大约为30~35dB,为了保证MCL≥65,则从基站到天线入口的链路损耗需要在65-35=30dB以上,即天线入口导频功率应≤ 基站导频输出-30=33-30=3dBm。根据实际天线安装高度,根据覆盖区域的大小天线入口导频功率可以适当大些。
下表是在室内覆盖试点工程中同一天线覆盖范围内不同业务有效覆盖半径的测试结果:
业务类型 CS12.2K CS/PS64K PS144K PS384K 馈入导频功率 0~5dBm 0~5dBm 0~5dBm 0~5dBm 有效覆盖半径 <15m <12m <10m <8m 表2-6 同一天线覆盖区内不同业务的有效覆盖半径
下表是不同建筑物对WCDMA信号和GSM信号穿透损耗的参考值:
信号类型 建筑物类型 多层民居、厂房(砖木结构) 钢筋混凝土建筑物 玻璃幕墙 车辆内 WCDMA (2GHz频段) 15 约20 <15 10~15 GSM900 10 18~24 9~12 8~13 GSM1800 12 20~25 7~15 7~14 表2-7 不同建筑物对信号的穿透损耗(dB)
实际工程中天线布放数量和布放位置可以按建筑物特点和业务需求作相应调整,不同业
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务的有效覆盖半径可以参考(表2-6)。
1.2.7、室内覆盖设计标准
? 覆盖场强要求
WCDMA 基站的导频功率占基站总功率的10%,WCDMA的覆盖场强设计应有3dB以上的设计余量。各个分区内的最低覆盖场强应大于该分区的异频测量启动门限3dB以上(如该分区有异频切换关系)。
室内覆盖各分区全部与室外宏基站同频
覆盖建筑物边缘区域内75%区域的信号电平Ec 大于-80dBm;封闭区域和室内纵深区域信号电平Ec 不低于-95dBm。
室内覆盖与室外宏基站异频 当建筑物全部采用异频覆盖时,覆盖信号强度Ec必须大于-90dBm;当建筑物部分采用异频覆盖时,同频覆盖分区边缘区域内75%区域的信号强度Ec大于-80dBm,异频覆盖分区信号强度Ec必须大于-90dBm。
? 信号泄漏要求
在建筑物周围10米处,室内覆盖同频分区的泄漏信号应比室外信号低10dB 以上,且最大不超过-85dBm;室内覆盖异频分区泄漏信号最大不超过-90dBm。
? 切换区设置
同频软切换区
软切换区内信号电平Ec 应不小于-100dBm 且Ec/Io 应不小于-12dB。同频软切换过渡区满足0.5秒(区域内平均终端移动速度)。
异频硬切换区
异频切换区内2个小区信号电平Ec应不小于-100dBm且Ec/Io应不小于-12dB。采用盲切方式的硬切换区满足1.5秒,采用压缩模式的硬切换区满足5秒。室内覆盖各异频分区间及室内覆盖向宏基站可采用盲切换,宏基站向室内覆盖必须采用压缩模式切换。
当室外宏基站的信号电平从进出门口到底楼电梯厅衰减大于25dB,可在底层大厅设置宏基站到室内覆盖的异频切换区。当不满足以上条件时,必须采用同频分区覆盖建筑物底层。
室内覆盖异频分区间的切换区应设置在人流较少的区域,硬切换区内2个室内覆盖小区的设计电平应满足最低电平要求,硬切换区大小满足硬切换时延要求。
软切换比例
在保证切换成功率的情况下,尽可能减少切换次数,软切换区域应尽量设置在人流量较少的区域。软切换比例控制在30%以下。
1.3、WCDMA系统室内覆盖设计思路
1.3.1、解决方案
根据不同场合的特点,我们给出如下典型环境的解决方案: 场合条件 场合特征 覆盖解决方案 共27页 第11页
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民航机场 漫游用户比例较高,高端用户的比例也很高;数据业务在总的业务中占的比重也相对较高 大容量室内宏基站加有源(或光纤)室内分布系统 火车站、汽车站、传播环境好,用户密度高,码头 话务量大 会展中心、会议中室内传播环境好,与外部隔离心、室内体育场馆 好,平时基本无话务量,活动期间话务量很大 大型商场、超市内 室内传播环境好,话务量很大,以考虑语音业务为主 高档商务写字楼、高端用户为主,话务量不大 酒店内 中、小型商务会所、住宅楼 地下停车场、地下室 中端用户为主,话务量小 封闭情况很好,话务量很小 中容量室内宏基站加有源室内分布系统 大容量室内宏基站加有源室内分布系统 中容量室内宏基站加有源室内分布系统 小基站加有源(或光纤)室内分布系统 直放站(或小基站)加室内分布系统 直放站加室内分布系统 公路、铁路隧道、封闭情况很好,话务量较小,较短的隧道,直接用直放站覆盖; 防空洞 以满足语音业务为主 较长的隧道,采用直放站加分布系统进行覆盖; 超长隧道(≥4km),采用直放站(或小基站)加光纤分布系统进行覆盖 地铁站台 地铁隧道 封闭情况很好,话务量很大,大容量宏基站加有源(或光纤)室内另与地铁隧道相连 分布系统 封闭情况很好,话务量很大,大容量室内宏基站加光纤直放站,结另与地铁站台相连 合泄漏电缆形成地铁隧道的覆盖 对于信号源与分布系统的选取,我们需要综合考虑话务量、覆盖面积、建筑结构、信号
源方式等其它因素的影响,最终采用既可达到所需的覆盖要求又可合理控制成本的分布系统。
由于WCDMA系统的容量较大,在建网初期网络用户较少,网络的广泛覆盖是网络建设的关键,因此在这种条件下一般多使用直放站代替基站作为信源,在日后话务量渐涨的情况下将其更换为基站。
1.3.2、有源设备的选用
在室内覆盖系统中,引入的有源设备主要就是直放站。由于使用直放站结构简单、安装方便,可以在不增加基站数量的前提下保证网络覆盖,其造价远远低于有同样效果的微蜂窝系统,所以目前直放站也还是解决通信网络延伸覆盖能力的一种优选方案。
直放站特别适用于难于覆盖的盲区和弱区,如商场、宾馆、机场、码头、车站、体育馆、娱乐厅、地铁、隧道、高速公路、海岛等场所。
? 光纤直放站:性能稳定,适合较远距离、大面积的传输和覆盖;
? 无线直放站:需要能够提供纯净、稳定的信源,市区内一般不建议采用; ? 干线放大器:可以放大信源功率,延伸覆盖;
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3G室内覆盖分布系统建设规范
1.3.3、无源器件的选用
室内覆盖工程用到的无源器件主要包括:功分器、耦合器、合路器、天线、馈线、电缆接头、跳线、避雷器、衰减器等,考虑到联通目前所提供的通信体制类型:GSM900、DCS1800、WCDMA以及WLAN等,要求所有无源器件必须支持885~2500MHz;另外无源器件还需要注意其他技术参数,如插损要满足功率分配标准,合路器满足隔离度要求。
对于设备功率合理充分分配的前提下,建议弱电井内的主干线路以及平层超过15米的馈线采用7/8的线缆;对于面积较大的平层和电梯专向覆盖的场景,建议主干上采取耦合信号接功分合理平均分配功率,避免因为接过多的耦合器不能很好同时合理分配GSM和WCDMA的功率。
1.3.4、天线的布放
由于WCDMA系统使用了RAKE接收机技术,使得电波传播、接收特性变得比较复杂,因此对于大楼低层的信号外泄和室内边缘场强要求的实现,需要在工程开通后做大量优化工作,建议在大楼底层边沿天线口增加可调衰减器,以便控制天线有效覆盖范围。
鉴于WCDMA系统所使用的2GHz频段的载波存在电波绕射、穿透能力差,空间传播损耗大的特点,建议采用“小功率”+“多天线”的覆盖结构。
二、 3G室内覆盖建设原则
在进行3G室内覆盖的建设时,如果室内已有2G的分布系统(绝大多数是这样),应该考虑WCDMA系统是否可以与2G的室内分布系统共用,以节省投资。
2.1、当前室内分布系统是否满足3G建设需求
判断当前室内分布系统是都兼容3G主要从以下几个方面考虑: ? 传输方式是否支持多系统共用; ? 有源、无源设备是都兼容3G;
? 增加新体制的通信系统是否会对原系统造成不可控制的影响。
当前的室内分布系统能否供3G系统使用,我们将从以下几种情况分别讨论:
2.1.1、原系统基本不能满足3G需求 基本情况:
采用Insite,光纤等传输方式;
原系统中使用的无源器件(天线、功分器、耦合器等)不兼容3G系统; 原系统中使用的电缆衰耗大;
原系统中使用的器件出现老化现象;
原系统中的天线点位满足不了3G覆盖要求;
改造建议:
1、新建一套3G分布系统,原系统保留继续使用;
2、新建一套3G、2G共用的室内覆盖分布系统,原系统废弃或拆除;
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3G室内覆盖分布系统建设规范
这两种建设方案的选取要综合考虑工程难度、工程成本和覆盖效果,如果方案2的成本较方案1差不多,并且可以提供更好的2G覆盖效果,则应该优先考虑方案2。
2.1.2、原系统通过改造能够满足3G需求 基本情况:
原系统中使用的无源器件(天线、功分器、耦合器等)不兼容3G; 原系统中使用的电缆等可以满足3G使用需求; 原系统中的天线点位基本可以满足3G覆盖要求;
特殊区域(如电梯)需要对分布系统做较大调整才能满足3G需求;
改造建议:
更换原系统中的无源器件使之能够兼容3G; 部分区域改变天线位置、增加天线个数;
特殊区域(如电梯)需要考虑重新布置分布系统; 改造后的分布系统与3G系统共用。
2.1.3、原系统可以满足3G需求 基本情况:
原系统中使用的无源器件兼容3G;
原系统中的天线点位基本可以满足3G覆盖要求;
改造建议:
如有必要,可以改变天线点位或数量; 改造后的分布系统与3G系统共用。
2.1.4、还未做室内覆盖
新建一套兼容联通提供的各种制式的通信系统(主要是GSM900、DCS1800、WCDMA、WLAN)的室内分布系统,并且综合考虑工程质量和工程成本。
2.2、对现有室内分布系统的改造
2.2.1、无源器件的改造 天线
分布式天线系统中使用的天线,一般增益较小,对波束的半功率宽度也没有具体要求,这是由室内覆盖的特点决定的。可选择的天线类型有多种,如小的平板定向天线,全向柱形天线,全向吸顶天线。这些天线一般为垂直极化天线。定向平板天线和全向吸顶天线通常用于办公室、宾馆、居住楼、展览馆、走廊。对于一般单根天线覆盖区域较小的场合,建议使用全向天线。如果是覆盖比较空旷的狭长区域,则建议采用定向天线。全向柱形天线主要用于内部空间大的建筑,如体育馆工业场馆、商场。对于居住楼和宾馆,设计天线的安装位置是有较大困难的,除了复杂的楼层布局,视觉效果也是很重要的。
对于需要改造的室内分布系统的天线部分,建议使用工作频率范围为885~2500MHz的天线,最好与更换前的天线性能指标保持一致(如增益、半功率角等)。
功分器、耦合器
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建议使用腔体功分器、耦合器,必须支持885~2200频段,建议使用支持885~2500频段的产品。
合路器
必须满足隔离度要求,隔离度≥80dB。
泄漏电缆
因为目前在使用的基本上是1/2〞、7/8〞的泄漏电缆,能够支持到885~2200频段,所以可以直接共用原分布系统中的泄漏电缆。
电缆
现有的GSM室内分布系统中所使用的馈线大多为1/2〞、7/8〞等,它们的100m衰耗对照下表:
1/2〞馈线 7/8〞馈线 900MHz 6.9dB 3.9dB 2000MHz 10.7dB 6.1dB 2400MHz 12.1dB 7.0dB 可以看出2000MHz的损耗与900MHz的损耗相差较大,建议馈线改造按以下要求: ? 原有GSM分布系统平层馈线中长度超过30m的1/2〞馈线均需更换为7/8〞馈线; ? 主干馈线中长度超过15m的1/2〞馈线均需更换为7/8〞馈线;
2.2.2、天线布局的改造
? 半开放环境天线布局(写字楼、酒店客房等)
这类建筑外墙一般为玻璃窗/墙结构,信号衰减很小,建筑内部为开放的会议环境,受室外小区干扰大,对这种环境的天线布局整改建议采用低输出功率的多天线系统,将小区边缘限制在建筑物内。
如(图3-1)典型结构所示。原GSM系统只用到ANT1、2、3就完成了全层近2000m2
覆盖,按照前文分析WCDMA系统中天线有效覆盖半径的结论,WCDMA系统中的某些业务可能在该层可能有较多盲区。建议将用于电梯覆盖的ANT1移到走廊上,再从ANT2线路上引出一路信号加设一个ANT4;如有必要,可以将ANT2或ANT4移至房间内,以保证较大房间内的覆盖效果;电梯则新建专项覆盖。
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300mm ANT1ANT2 ANT1 ANT4ANT3300mm
图3-1 半开放环境天线布局
? 框架结构建筑物天线布局(大型办公楼等)
这类建筑物的特点是内墙多且厚,原GSM系统一般采用将天线安装在走廊上,天线的输出功率一般较大以保证房间内也有良好覆盖。
如(图3-2)典型结构所示,原GSM系统仅用ANT1、2、3、4、5、6就完成全层近5000m2覆盖;但是直接馈入的WCDMA信号却存在着大量的盲区,主要是各个房间内信号质量普遍较差,室外小区干扰严重。后通过增加了ANT7、8、9、10、11、12、13才基本解决了全部盲区的覆盖。
对于这种类型的建筑,建议在整改时尽量将天线布置到房间内,以保证覆盖效果;如果信号通过走廊或房间窗口泄漏到室外,可以使用定向天线解决。
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图3-2 框架结构建筑物天线布局
? 大面积开阔环境(地下停车场、大型超市等)
这类环境的特点是面积大、视野开阔、阻挡物少,对数据业务要求很少,主要考虑语音业务。
如(图3-3)典型结构所示,原GSM系统只用了ANT1、2、3、4、5、6、7天线就基本完成了近6000 m2区域的全覆盖,但是直接馈入的WCDMA信号却存在着大面积盲区。为了达到更好的覆盖效果,我们建议增加ANT8填补ANT5和ANT7之间的覆盖盲区、增加ANT9保证进出室内外用户始终使用室内信号、增加ANT10填补ANT4和ANT6之间的覆盖盲区,这样重新规划后基本上使得每个天线的有效覆盖半径在20m以内,基本的语音业务可以保证。
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A9
A10
A8
图3-3 大面积开阔环境天线布局
? 电梯
八木天线由于增益高、方向性好、价格适中被广泛用于室内分布系统中对电梯的覆盖,特别是GSM900系统(平均每副天线可覆盖7层,有很高的性价比)使用最多。但受自身结构特点的限制,八木天线不能在885~2500MHz的宽频段内工作(衰减量太大,失去高增益的优势),所以进行WCDMA改造项目时必须采取有效措施保证双网信号正常覆盖。可采取的方案有:
1. 加装WCDMA频段的八木天线;
2. 将原八木天线更换为支持885~2500MHz的板状天线并重新规划天线点位和功率分配; 3. 如原电梯覆盖系统为采用吸顶天线在电梯厅进行覆盖,则一般只需更换吸顶天线即可。不过这种覆盖方式存在的问题是可能效果不会太理想,根据实际工程经验,这种覆盖方式如果功率分配不当可能造成用户出、入电梯时的频繁切换和掉话。 4. 泄漏电缆覆盖方式效果好,但成本太高,一般很少使用。
重点推荐用支持885~2500MHz的板状天线对电梯做专项覆盖的方式。这种方式下,由于平板天线的增益有限,一般只能覆盖4~5层(≤20m)的距离;考虑到不同电梯轿箱对信号的损耗,并结合实际工程经验,建议用于电梯覆盖的定向天线入口导频功率在6dBm左右。
增加的天线建议从原线路上用功分器(或耦合器)新分一路信号出来,虽然原天线的入口功率加少了3dB(用二功分器),但是从测试结果看增加的天线可以覆盖更多的区域并且有更好的覆盖效果。
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2.3、分布系统的共用
从已经完成的北京、深圳等地的实验工程结果看,WCDMA与GSM共用室内分布系统是可行的。因此我们认为在需要建3G室内分布系统的场所,如果已有2G室内分布系统,则优先考虑共用2G室内分布系统。
2.3.1、多系统共用室内分布式系统干扰分析
下面针对目前联通的具体情况,具体分析CDMA800、GSM(DCS1800)、WCDMA以及WLAN共室内分布式系统所存在的干扰问题。
各系统工作信道带宽内总的热噪声功率按照下面的公式可以计算出来,具体计算如下: Pn=10lg(KTB) 其中:K为波尔兹曼常数,其值为K=1.38×10-23;T为绝对温度,常温下取值为T=290K;B为信号带宽,单位为Hz。
将常量带入公式可以简化为:Pn= -174dBm+10lg(B)
1、GSM900、DCS1800系统工作信道带宽为200KHz,因此GSM、DCS1800系统工作信道带宽内总的热噪声功率:
Pn1=Pn2= -174dBm+10lg(200×103Hz)=-121dBm
2、CDMA系统工作信道带宽为1.23MHz,因此CDMA系统工作信道带宽内总的热噪声功率:
Pn3= -174dBm+10lg(1.23×106Hz)= -113dBm
3、WCDMA系统工作信道带宽为3.84MHz,因此WCDMA系统工作信道带宽内总的热噪声功率:
Pn4= -174dBm+10lg(3.84×106Hz)= -108dBm
4、WLAN系统工作信道带宽为22MHz,因此WLAN系统工作信道带宽内总的热噪声功率:
Pn5=-174dBm+10lg(22×106Hz)=-101dBm
? 杂散干扰分析
杂散干扰,就是一个系统的发射频段外的杂散发射落入到了另一个系统的工作频段中而可能造成的干扰,杂散干扰对系统最直接的一个影响就是降低了系统的接收灵敏度。 各种基站的杂散指标
1、 CDMA800蜂窝发信机杂散指标:
频率范围 30MHz~1GHz 1GHz~12.75GHz 806MHz~821MHz 885MHz~915MHz 最大值 -36dBm -36dBm -67dBm -67dBm 测试带宽 100 KHz 1 MHz 100 KHz 100 KHz 共27页 第19页
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930MHz~960MHz 1.7GHz~1.92GHz 3.4GHz~3.53GHz 发射工作频带两边各加上1MHz过渡带内的噪声电平 2、 GSM/DCS蜂窝发信机杂散指标: 频率范围 9KHz~1GHz 890~915MHz 1GHz~12.75GHz 3、 WCDMA蜂窝发信机杂散指标: 频带 9kHz ? 150kHz 150kHz ? 30MHz 30MHz ? 1GHz 1GHz ? Fc1 - 60 MHz or 2100 MHz两者中的最大值 Fc1 - 60 MHz or 2100 MHz两者中的最大值 ? Fc1 - 50 MHz or 2100 MHz两者中的最大值 Fc1 - 50 MHz or 2100 MHz两者中的最大值 ? Fc2 + 50 MHz or 2180 MHz两者中的最小值 Fc2 + 50 MHz or 2180 MHz两者中的最小值 ? Fc2 + 60 MHz or 2180 MHz两者中的最小值 Fc2 + 60 MHz or 2180 MHz两者中的最小值 ? 12.75 GHz 特殊频段的抑制保护
频段 1920 – 1980MHz 921 – 960 MHz 876-915 MHz 1805 – 1880 MHz 1710-1785 MHz 1893.5 – 1919.6 MHz 2100-2105 MHz 最大电平 -96 dBm -57 dBm -98 dBm -47 dBm -98 dBm -41 dBm -30 + 3.4 × (f - 2100 MHz) dBm 测量带宽 100 KHz 100 KHz 100 KHz 100 KHz 100 KHz 300 KHz 1 MHz -47dBm -47dBm -47dBm -22dBm 最大值 -36dBm -103dBm -30dBm 最大值 -36 dBm - 36 dBm -36 dBm -30 dBm -25 dBm -15 dBm -25 dBm -30 dBm 100 KHz 100 KHz 100 KHz 100 KHz 测试带宽 200 KHz 10 KHz 3 MHz 测量带宽 1 KHz 10 KHz 100 KHz 1 MHz 1 MHz 1 MHz 1 MHz 1 MHz 备注 BS接收频段 与GSM900共存时 GSM900 BTS与UTRA Node B共址时 与DSC1800共存时 DSC1800 BTS与UTRA Node B 共址时 与PHS共存时 与邻频带业务共存时 共27页 第20页
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2175-2180 MHz -30 + 3.4 × (2180 MHz - f) dBm -52 dBm 1 MHz 与邻频带业务共存时 1880-1920MHz、2010-2025MHz 1880-1920MHz、2010-2025MHz 2300-2400 MHz 2300-2400 MHz 1 MHz 与TD-SCDMA BS共存时 -86 dBm 1 MHz 与TD-SCDMA BS共址时 -52 dBm -86 dBm 1 MHz 1 MHz 与TD-SCDMA BS共存时 与TD-SCDMA BS共址时 4、 WLAN AP杂散指标: 频带 30-1000MHz 2.4-2.4835GHz 3.4-3.53GHz 5.725-5.85GHz 其它1-12.75GHz 最大值 ≤-36dBm ≤-33dBm ≤-40dBm ≤-40dBm ≤-30dBm 测量带宽 100 KHz 100 KHz 1 MHz 1 MHz 1 MHz 杂散隔离度计算分析 由于发射机输出的信号通常为大功率信号,在产生大功率信号的过程中会在发射信号的频带之外产生较高的杂散,而且这些杂散分布在非常宽的频率范围内。如果杂散落入某个系统接收频段内的幅度较高,受害系统的前端滤波器无法有效滤出,会导致接收系统的输入信噪比降低,通信质量恶化。
通常认为干扰基站落入受害系统的干扰在低于受害系统内部的热噪声6.9dB以下(此时受害系统的灵敏度恶化不到0.8dB),此时干扰可以忽略。这样对应杂散所需要的隔离度为:
MCL≥Pspu-10Log ( W Interfering / W Affected )-Pn-Nf+6.9 其中:
MCL为隔离度要求
Pspu为干扰基站的杂散辐射电平,单位为dBm W Interfering为干扰电平的测量带宽,单位为kHz W Affected 为被干扰系统的信道带宽,单位为kHz
Pspu-10Log ( W Interfering / W Affected )为干扰基站在被干扰系统信道带宽内的杂散辐射电平
Pn为被干扰系统的接收带内热噪声,单位为dBm
Nf为接收机的噪声系数,基站的接收机噪声系数一般不会超过5dB
无源分布系统隔离度汇总表 被干扰系统 干扰系统 CDMA800 GSM900 DCS1800 CDMA800 32.8 32.8 GSM900 58.9 32.9 32.9 DCS1800 58.9 81.1 81.1 WCDMA 58.7 81 81 WLAN 59.3 81.5 81.5 共27页 第21页
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WCDMA WLAN 27.8 89.8 27.9 89.9 27.9 85.9 29.7 85.7 30.3 这个结果是完全按照协议规定的指标计算出来的,但是测试结果表明在杂散辐射指标上实际设备均有较大的余量。
? 互调干扰分析
互调干扰产生于器件的非线性度,在合路系统里我们主要关注无源器件的互调干扰,即合路器产生的互调干扰。
无源器件的互调干扰的定义是:射频电流流经不同金属器件的接触点,特别是压力接触电(如两金属器件靠螺丝固定)而产生。
合路器的互调抑制比一般为120dBc。互调抑制比是指两个功率相等、适当类型的调制信号进入合路器输入端,由合路器的非线性引起的互调信号电平,其中一个信号电平与互调产生的信号电平之比。
多系统合路较突出的互调产物主要为二阶互调产物(FIM2)和三阶互调产物(FIM3),其中二阶和三阶互调产物的计算公式为:
FIM2=f1±f2或f2±f1;
FIM3=2f1±f2,2f2±f1,f1+f2-f3,f1+f3-f2或f2+f3-f1; 可能的三阶互调干扰组
第一干扰信号(MHz) 第二干扰信号(MHz) 第三干扰信号(MHz) 被干扰信号频率(MHz) 870-880 870-880 954-960 2110-2170 2110-2170 2110-2170 2110-2170 870-880 954-960 870-880 954-960 2110-2170 2110-2170 2110-2170 2100-2170 2400-2483.5 2110-2170 2110-2170 2400-2483.5 2400-2483.5 1840-1850 1840-1850 2110-2170 2110-2170 2110-2170 1840-1850 2110-2170 2400-2483.5 2400-2483.5 870-880 954-960 954-960 870-880 825-835 885-915 885-915 2400-2483.5 2400-2483.5 1745-1755 1920-1980 2400-2483.5 2400-2483.5 1745-1755 1920-1980 通过上述分析,可能存在以下三阶互调干扰:
1、WCDMA系统同小区同时上2载波时分别和CDMA800、GSM900、DCS1800、WLAN合路时产生对其他系统干扰的三阶互调产物。在WCDMA系统建网初期同小区一般只会上1载波,此干扰则可避免;如果后期WCDMA系统同小区同时上2载波,要通过互调频率组合计算,调整各系统的工作频率避免干扰。
2、WLAN系统与CDMA800(2载频/小区)和GSM900(2载频/小区)合路时,可能产生对WLAN系统的干扰。由于WLAN上行对带宽要求没有那么大,此类干扰可以忽略,但也可以通过互调频率组合计算避免。
3、CDMA800、DCS1800和GSM900合路时可能产生对DCS1800和WCDMA系统的干扰,也可以通过频点规划避免。
? 阻塞干扰分析
当一个较大干扰信号进入接收机前端的低噪放时,由于低噪放的放大倍数是根据放大微弱信号所需要的整机增益来设定的,强干扰信号电平在超出放大器的输入动态范围后可能会
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3G室内覆盖分布系统建设规范
将放大器推入到非线性区,导致放大器对有用的微弱信号的放大倍数降低,甚至完全抑制,从而严重影响接收机对弱信号的放大能力,影响系统的正常工作。
在多系统设计时只要保证到达接收机输入端的强干扰信功率不超过系统指标要求的阻塞电平,系统就可以正常的工作。
假设接收机的阻塞电平指标为Pb,干扰发射机的输出功率为Po,只要:
Pb≥接收的干扰电平=Po-MCL
这时,强干扰信号不会阻塞接收机,这种情况下需要的系统间隔离度为:
MCL≥Po-Pb
通常也把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点。为了防止接收机过载,从干扰基站接收到的总载波功率电平需要低于它的1dB压缩点。
因此,在接收机过载方面,也可以如下计算:
Eoverload=Ctotal_interfering-LRX_Filter-CAFF_RX
Ctotal_interfering:干扰基站天线连接处的载频总功率(dBm);
LRX_Filter:被干扰基站的接收滤波器在干扰基站发射带宽内的衰减(dB); CAFF_RX:被干扰基站天线连接处接收到的载频总功率(dBm); Eoverload:隔离度要求(dB)。
阻塞干扰指标
1. GSM/DCS1800系统对于阻塞干扰的要求如下:
根据3GPP相关标准,GSM和DCS1800两系统对于阻塞干扰的要求如下表所示:
频率(MHz) 1-915 980-12750 GSM(dBm) 8 8 频率(MHz) 1-1690 1805-12750 DCS1800(dBm) 0 0 2. WCDMA系统对于阻塞干扰的要求如下表所示:
频率(MHz) 1920-1980 1900-1920 1980-2000 1-1900 2000-12750 干扰功率(dBm) -40 -40 -15 频率(MHz) 921-960 1805-1880 干扰功率(dBm) +16 dBm +16 dBm 3. WLAN系统对于阻塞干扰的要求如下表所示:
干扰信号如果没有落在正在使用的WLAN载波的邻道中,则它对WLAN接收机的影响可以不考虑。如果落在正在使用的WLAN载波的邻道中,则干扰信号功率应比WLAN的发射功率小16dB以上。
WLAN系统作为被干扰系统时,假设WLAN的发射功率为23dBm,则阻塞干扰电平为7dBm;当WLAN系统作为干扰系统时,则假设WLAN的发射功率为30dBm。
4. CDMA系统对于阻塞干扰的要求如下:
在TIA/EIA-97-D《CDMA基站子系统最低性能标准》的要求,没有对2G频带左右的带外阻塞指标做规定,因此按照阻塞干扰公式Eoverload=Ctotal_interfering-LRX_Filter-CAFF_RX来计算阻塞干扰所需要的隔离度。
其中CDMA基站的接收滤波器对其他信号的衰减LRX_Filter一般都在60dB以上;CDMA系统接收机1dB压缩点一般为-18dBm,根据以上隔离度准则,CDMA基站RX
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3G室内覆盖分布系统建设规范
接收到的载频总功率应比1dB压缩点低5dB,即CAFF_RX=-23dBm。
既计算CDMA系统的阻塞干扰公式简化为Eoverload=Ctotal_interfering-37,37既为CDMA系统的阻塞干扰电平。
隔离度汇总 被干扰系统 干扰系统 CDMA800 GSM900 DCS1800 WCDMA WLAN CDMA800 - 35 43 58 36 GSM900 6 - 43 27 36 DCS1800 6 35 - 27 36 WCDMA 6 35 43 - 36 WLAN -7 22 30 45 - 由上述对通道隔离度计算方法以及相关标准中涉及的阻塞干扰电平的要求可知,消除阻塞干扰对多频合路器的通道隔离度要求并不高。
如果合路器的隔离度不够,可以在干扰系统发射机后或者在被干扰系统接收机前加一个滤波器可以消除阻塞干扰。
通常隔离度能满足杂散干扰的要求,就一定能满足阻塞干扰的要求。
2.3.2、分布系统的共用方式
? 与无源分布系统的共用
对于覆盖面积较小或者结构简单的无源覆盖系统,考虑直接共用整个室内分布。 前期需要通过理论计算和分析原分布系统是否能够达到3G系统的功率配置要求,如有必要可以考虑适当调整干线并对天线的数量和位置做相应调整,以满足3G系统的覆盖要求。
无源室内分布系统的共用示意图如下所示:
GSM信源WCDMA-GSM双频合路器天馈系统WCDMA信源 图3-4无源分布系统的共用示意图
? 与有源分布系统的共用
如果原室内分布系统采用了有源设备(如干线放大器、光纤直放站等),因为这些设备基本都有选频模块,所以都不能供3G系统使用。
对于这一类型的室内分布系统,建议新建一套3G室内分布系统的主干线,只是共用整个分布系统末端的无源部分。共用方式如(图3-5)下所示:
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3G室内覆盖分布系统建设规范
WCDMA-GSM双频合路器天馈系统WCDMA-GSM双频合路器天馈系统GSM信源WCDMA-GSM双频合路器天馈系统WCDMA信源 图3-5 有源分布系统的共用示意图I
这种改造方式需要重复建设一套干线,因此可以合理分配系统功率,但是施工难度较大。建议在覆盖要求高、容易走线的场所使用。
还有一些建筑物可能会因为弱电井要供太多系统使用,造成新增线路困难的状况,这时候可以考虑使用(图3-6)所示共用方式。
GSM信源WCDMA-GSM双频合路器WCDMA-GSM双频合路器WCDMA-GSM双频合路器天馈系统WCDMA信源图3-6 有源分布系统的共用示意图II
这种改造方式可以避免重复走线,减小施工难度,但是需要增加双频合路器。建议在信源离覆盖区较远、增加新线路施工难度大的场所使用。
2.3.3、天线的共用
在设计3G室内覆盖系统时,需要使用室内传播模型计算室内的场强分布,从而确定天线的发射功率及放置位置等等。但是建筑物的种类多种多样,内部格局各不相同,互相差别
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3G室内覆盖分布系统建设规范
很大,有的是办公楼,有的是居民楼,有的是体育馆,准确预测室内场强难度很大。最近几年来,人们对射线跟踪法在室内传播模型方面有很大的兴趣,但是由于计算方法过于复杂,并且在计算中需要建筑物的结构和材料的非常详细的信息,然而这些数据在实际中是很难得到的,所以到目前为止,这种方法并没有在室内覆盖方面得到实际应用。
由于同一个天线对不同频段的无线电波的波瓣宽度和增益有所不同,试验测试结果也证明,同一个天线对不同业务的有效覆盖半径也大不相同。因此在天线入口功率的配置上,需要根据实际工程模拟测试结果做相应设置。
建议在具体方案设计中,尽量能在现场完成模拟测试;在工程开通后,要对覆盖效果作尽可能详细的测试,并对覆盖效果不理想的区域作出调整和优化,直到达到满意覆盖效果。
2.4、直放站的使用原则
作为信源使用
根据理论分析,直放站的引入将对上行基站或直放站接收机产生噪声增量,影响上行覆盖半径。由于噪声增加,相应上行覆盖半径小于下行覆盖半径,要想达到上下行覆盖平衡,就必须加大直放站上行放大器增益,使其等于或大于路径总损耗,不过这样有可能对基站引入更多的噪声,实际工程由于直放站引入使基站的噪声升高0.5~2dB是可以控制的。值得注意的是,直放站的引入虽然对原来基站产生影响,造成基站覆盖范围收缩,但是直放站的总输出功率越大,转接的话务量就越大,从扩大覆盖范围来说这是正面有益的影响。
干线放大器
WCDMA系统中,上行链路和下行链路的平衡并非网络设计目标。基站功率在下行由小区所有用户及信令共享,因而不会成为覆盖受限链路。相反,手机发射功率是在规范中加以定义的。由于手机发射功率有限,上行链路则成为WCDMA系统覆盖的受限链路。也就是说,小区的最大半径取决于功率上限最小的一类手机。所以WCDMA系统的链路预算通常是指上行链路预算,即从最大允许的上行损耗中除掉路径损耗以外的其他损耗和增益,从而得到最大允许的路径损耗,再将最大允许的路径损耗值带入传播模型中,得到预期的小区覆盖半径和覆盖面积。由于WCDMA的覆盖区域不像GSM那样由信号电平的绝对值来决定,它的覆盖与系统的负载或干扰水平相关,加入负载和邻近小区干扰后,小区半径会作相应的收缩。
在WCDMA系统中,引入了多媒体业务和每种业务所具有的不同的QoS的概念。多业务环境和WCDMA系统本身的特点使得在规划WCDMA系统时有许多不同于GSM系统规划的地方。其中特别要注意的是在规划WCDMA系统时,小区的覆盖和负荷要相互结合起来考虑。由于限制了移动台的最大发射功率,这样在上行链路限制了小区的覆盖范围;而在下行链路由于干扰而限制了小区的容量。另外在WCDMA系统中,功率控制(TPC)、由于软切换和更软切换产生的增益、上下行链路的功率预算不同等因素在做规划时都要加以考虑。GSM系统的无线网络规划是在小区的容量和覆盖两者间求得最佳点,而WCDMA系统无线网络规划要在容量、覆盖、不同服务质量三者间寻求最佳点。我们在进行网络规划时,对覆盖规划时集中于上行链路,采用成熟技术来提高上行链路的覆盖,如通过增加天线数量和增益,减小基站射频部分的基站噪声系数,减小天线和基站低噪声放大器间的电缆损耗等方式来实现。而对容量规划,如果系统还远没有达到系统理论容量的极限值时,可以通过增
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3G室内覆盖分布系统建设规范
加下行输出功率来扩大覆盖范围,以达到充分利用WCDMA系统大容量的特点。
对于一般室内覆盖工程而言,只有在信号功率不能满足需求时,才会考虑使用干放以加强下行信号强度。而且室内分布系统建成后,室内下行信号强度普遍在-30~-70dBm范围内,此时WCDMA终端基本上都处于最小发射功率状态,为了尽可能减小直放站对系统噪声的影响,故建议适当调节干放下行增益稍大于上行增益。
由于基站(20W)在空载和满负荷时输出功率变化较大,所以在直放站调试时必须考虑基站下行输出功率和直放站下行输出功率匹配的问题。当基站空载时导频功率为33dBm输出,加上其它控制信道的功率共36dBm,为其满载功率的20%。这是直放站输出功率也应该为其最大输出能力的20%,才能与基站匹配,但是由于考虑WCDMA基站的一般高负荷为75%负载(基站75%负荷输出功率为42dBm左右)情况,高于这个负载,基站开始进行一些降载策略,平衡与其它基站之间的负载不平衡。
所以,可以将基站的75%负载输出功率作为干放(20W)的最大输出功率匹配点。如果没有把基站的75%负载输出功率作为干放的最大输出功率匹配点,那么在基站75%负载时干放的输出功率为42dBm, 在基站50%负载时干放的输出功率为41dBm。
三、 3G室内覆盖规划流程
整体规划流程:
室内规划目标 GSM-WCDMA共用分布系统分析 信源的选择 规划阶段
详细规划 室内分布系统的安装 分布系统的验证及优化 工程开通后的验证和优化阶段
接受
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3G室内覆盖分布系统建设规范
详细规划步骤及内容:
? 规划的标准
室内规划目标 GSM-WCDMA共用分布系统分析 信源的选择 详细规划 室内分布系统的安装
分布系统的验证及优化 接受 共27页 ? 所需要的服务等级 ? 报告的规范
? 验收的标准和流程 ? 责任小组和联系人 ? 时间安排
? 现有2G室内覆盖的分析 ? WCDMA系统的分析和计算 ? GSM&WCDMA系统的比较
?
设备的检查,是否适合使用于WCDMA频段
? 预计业务量 ? 工程造价
? 传播模型(路径损耗)的测量 ? 所需要的新设备的清单
? 确认新设备的位置和馈线的走线.
? 确保有足够的空间安装设备(如基站设备) ? 2G系统的重新规划
? 最终WCDMA的规划报告 ? 参数规划 ?
工程质量、工期
? 测量并验证室内覆盖效果
? 测试切换的功能是否正常,如室内到室外,
室外到室内,室内到室内等等 ? 室内基站的优化和参数的调整 ? 室内分布系统的优化和调整
? 测量是否室内基站是否工作正常,并满足规
划的目标
? 客户的最终接受
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3G室内覆盖分布系统建设规范
四、 室内分布工程的评估
一个好的室内覆盖系统,应该满足以下几个基本条件: 1、 以最少的设备满足设计要求;
2、 系统可升级性、兼容性好,增加新的系统简单方便; 3、 不会因增加室内覆盖系统而影响整个网络的性能; 4、 使用寿命长,具有远程监控能力,管理维护方便; 5、 综合考虑性价比。
测试和现场检查项目必须包括以下内容:
1. 信号强度要求:在基站设备工作正常情况下,对移动通信的盲区覆盖,应保证95%以
上覆盖区域的信号强度能够满足基本业务需求;在满足以上条件下,室内手机用户应优先占用室内分布系统信号。覆盖建筑物周围地面所接收到的室内分布系统信号强度不应该高于-95dBm。
2. 信号质量要求:所有覆盖区域测试手机接收信号误码率应该控制在1%以下,实际拨打
测试中应该感觉良好,无断续、杂音等现象。
3. RA(Radom Access)成功率要求:RA成功率反映了系统的可接入性,RA成功率过低
将导致手机不容易接入。使用微蜂窝作信号源的室内分布系统,在微蜂窝设备正常工作的情况下,RA成功率要求每天全天统计结果不得低于99.0%;使用宏蜂窝作信号源的室内分布系统,宏蜂窝的RA成功率不应低于原来指标。 4. 切换要求:室内分布系统与周围基站要有良好的切换关系,在基站设备工作正常的情况
下,使用微蜂窝作信号源的室内分布系统,忙时切入和切出成功率应分别在95.0%以上,并不应有频繁切换现象;使用宏蜂窝作信号源的室内分布系统,宏蜂窝的忙时切换成功率不应低于原来指标,并不应有频繁切换现象;在室内分布系统信号覆盖范围内,手机不应切换到其它小区。
5. 掉话要求:在基站设备工作正常的情况下,用微蜂窝作信号源时,每天全天统计平均掉
话率应低于2.0%,或者最多掉话次数每小时不超过5次;用宏蜂窝作信号源时,每天全天统计平均掉话率应在原来基础上增加应小于2.0%,或者最多掉话次数每小时增加不应超过5次。 6. 拥塞要求:所有与室内分布系统有关的微蜂窝、宏蜂窝基站不应该出现不正常拥塞现象,
确实出现拥塞的要结合实际话务量进行分析解决。 7. 监控系统性能验证:完善的监控系统有助于系统的维护,对于安装有监控设备的室内分
布系统,应对其所监控的内容、方式及监控的准确性进行验证。监控系统应及时、准确的反映出系统故障。
8. 系统电压驻波比(VSWR):系统电压驻波比因室内分布系统的规模大小而异,总体来
说,系统电压驻波比不应过大(建议≤1.3,必须<1.5)。
9. 安装工艺检查:设备安装位置符合设计要求,天线及馈线安装牢固,不能破环建筑物的
整体美观效果;有源设备的电源线要有防火措施。
10. 使用材料核算:所有材料跟设计方案中材料清单相一致。
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四、 室内分布工程的评估
一个好的室内覆盖系统,应该满足以下几个基本条件: 1、 以最少的设备满足设计要求;
2、 系统可升级性、兼容性好,增加新的系统简单方便; 3、 不会因增加室内覆盖系统而影响整个网络的性能; 4、 使用寿命长,具有远程监控能力,管理维护方便; 5、 综合考虑性价比。
测试和现场检查项目必须包括以下内容:
1. 信号强度要求:在基站设备工作正常情况下,对移动通信的盲区覆盖,应保证95%以
上覆盖区域的信号强度能够满足基本业务需求;在满足以上条件下,室内手机用户应优先占用室内分布系统信号。覆盖建筑物周围地面所接收到的室内分布系统信号强度不应该高于-95dBm。
2. 信号质量要求:所有覆盖区域测试手机接收信号误码率应该控制在1%以下,实际拨打
测试中应该感觉良好,无断续、杂音等现象。
3. RA(Radom Access)成功率要求:RA成功率反映了系统的可接入性,RA成功率过低
将导致手机不容易接入。使用微蜂窝作信号源的室内分布系统,在微蜂窝设备正常工作的情况下,RA成功率要求每天全天统计结果不得低于99.0%;使用宏蜂窝作信号源的室内分布系统,宏蜂窝的RA成功率不应低于原来指标。 4. 切换要求:室内分布系统与周围基站要有良好的切换关系,在基站设备工作正常的情况
下,使用微蜂窝作信号源的室内分布系统,忙时切入和切出成功率应分别在95.0%以上,并不应有频繁切换现象;使用宏蜂窝作信号源的室内分布系统,宏蜂窝的忙时切换成功率不应低于原来指标,并不应有频繁切换现象;在室内分布系统信号覆盖范围内,手机不应切换到其它小区。
5. 掉话要求:在基站设备工作正常的情况下,用微蜂窝作信号源时,每天全天统计平均掉
话率应低于2.0%,或者最多掉话次数每小时不超过5次;用宏蜂窝作信号源时,每天全天统计平均掉话率应在原来基础上增加应小于2.0%,或者最多掉话次数每小时增加不应超过5次。 6. 拥塞要求:所有与室内分布系统有关的微蜂窝、宏蜂窝基站不应该出现不正常拥塞现象,
确实出现拥塞的要结合实际话务量进行分析解决。 7. 监控系统性能验证:完善的监控系统有助于系统的维护,对于安装有监控设备的室内分
布系统,应对其所监控的内容、方式及监控的准确性进行验证。监控系统应及时、准确的反映出系统故障。
8. 系统电压驻波比(VSWR):系统电压驻波比因室内分布系统的规模大小而异,总体来
说,系统电压驻波比不应过大(建议≤1.3,必须<1.5)。
9. 安装工艺检查:设备安装位置符合设计要求,天线及馈线安装牢固,不能破环建筑物的
整体美观效果;有源设备的电源线要有防火措施。
10. 使用材料核算:所有材料跟设计方案中材料清单相一致。
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