1、本科毕业论文 文献综述 通信工程 3G 室内分布系统方案设计综述 【摘要】 室内分布系统是提高网络覆盖的广度和深度、吸收室内话务和提高通信质量的有效手段。由于 3G 侧重于数据业务 ,而数据业务更多发生在室内，因此 ,3G 室内分布系统的设计显得尤为重要。 本文对 室内分布系统进行了介绍，对其进行了分类，并介绍了其网络结构。归纳了室内分布系统中该解决的问题，深入分析了 WCDMA 室内分布系统设计要点。 【关键词】 3G； WCDMA；室内分布系统；设计； 1. 引言 移动通信经过 10 几年的发展，目前已经发展到 3G 时代，移动用户激增。从国 内外运营商的市场调查数据来看， 70%以上的移
2、动业务发生在室内环境，国内虽然没有相应的数据，但是从用户分布情况看，的确相当大 移动业务也是发生在室内环境中。因此现在移动通信网络建设的重点已经从室外转移到室内。以前各个运营商可能对室外网络建设投入了大量的人力和物力，那是因为移动网络当初尚处于初级建设、发展阶段，以解决连续覆盖为主。在现在的 3G 时代，移动网络提高质量的高数数据业务为主要目的，因此，室内覆盖的重要性达到了前所未有的高度。 由于都市中的建筑物越来越密、越来越高，再加上全封闭式的外装修，增大了对无线电信 号的屏蔽衰弱和干扰，使室内覆盖的电平较差，通话质量严重下降。如在一些高层建筑的底层或地下建筑物及某些超高层大厦的上不存在部分盲
3、区等。 2. 室内分布系统的分类 室内分布系统是目前最常见的一类室内覆盖系统，此类系统采取“多天线、小功率”的设计思路，将基站 /射频拉远 /直放站等信源信号，通过有源放大设备和无源线缆、器件均匀地分配到多个末端天线，从而实现室内建筑物的 3G 覆盖 1。 分布系统的作用在于实现信源往室内分布天线的均匀分配，按照其采用器件和有源设备的不同，可以分为同轴电缆分布系统、光纤分布系统和五类线分 布系统。 同轴电缆分布系统是室内分布系统中最为成熟和比较常用的一种方式，主要由信源、同轴电缆、功分器、耦合器、放大器、分布式天线等器件构成。同轴通过合 /分路器组成树状网络。网络末端连接到预定位置上的分布式天
4、线。信源信号通过馈线传送到各处天线，在室内形成均匀有效的覆盖。根据同轴电缆分布系统中除信源外是否采用有源器件，可分为两种，即无源系统和有源分布系统 2。 光纤分布系统通过光电模块，将射频信号转换为光信号后，在光纤中传输，大大减小了射频信号的传输损耗，增加了传输距离。 五类线分布系 统在分布系统的构造上，用光纤和五类线代替了部分同轴馈缆，实现了射频信号转化在光纤和五类线中的传输，减小了分布线的难度 3。 3. 室内分布系统的构成 室内分布系统是针对室内用户群、主要解决建筑物室内移动通信网络的覆盖、网络容量、网络质量是一种方案。 无线室内分布系统主要由三部分组成：信号源、合路系统和室内天馈线分布系
5、统。 室内分布系统根据覆盖目标话务情况和建筑物空间特点，可采用包括宏基站、微基站、射频拉远和直放站在内的各种信号源 4。 宏基站，一般指单载扇发射功率 =40dBm 的基站，可支持多扇 区多载波，根据其发射功率大小和所支持的载扇数，配置的语音信道数以 2001200 不等。由于其具有较大的覆盖能力和容量配置，所以多数用于大规模和高容量的室内覆盖场景。 微基站，一般指单扇区的紧凑型基站，一般单载扇发射功率 =24dBm，可支持最大为单扇双载，语音信道数量一般在 200 以下。其覆盖能力和容量较小，适合于中等规模和中等话务量的室内覆盖场景。 射频拉远，是将基站射频模块与基带处理模块在物理上分离，期
6、间通过光纤传输基带调制后的中频信号。射频拉远在逻辑上仍然相当于一个宏基站扇区，其覆盖能力 和容量与宏基站单扇区相当。 直放站，通过无线射频耦合或光转换的形式，将施主基站覆盖区域进行扩大或转移，从而实现室内覆盖。直放站本身不具备容量，仅扩展或转移覆盖范围，适用于对话务量需求较低、满足覆盖需求为主的室内覆盖场景 5。 从严格意义上来说，由于直放站并不具有独立的容量，仅作为网络末端的信号放大设备，因此不能称为正真的信源。但由于其成本低、安装方便，在室内分布系统中得到了广泛的应用。而在规划设计中，也往往将其作为一类特殊的室内分布信源看待 5。 合路系统是将不同频段信号滤波后合成为一路信号输出 ，并将接
7、收信号滤波分离的系统。 室内天馈线分布系统由有源器件、无源器件、天馈线等组成。 4. WCDMA 室内分布规划建设原则及解决方案 3G 室内分布系统的关键是根据建筑内的话务构成、建筑的结构、建筑外的无线环境以及具体的工程实施等进行规划设计。在设计过程中不仅要考虑到覆盖、容量、成本、安全等问题，这样才能用最小的投资建设最好的网络，从而换来最大的收益。最终为用户提供高质量的 3G 业务 6。以下为 WCDMA 室内分布解决方案。 （ 1）无源解决方案 在无源室内覆盖解决方案中，在基站信源之后，系统内没有任何有源 设备，比如光纤直放站、干放等。整个系统由分器、耦合器、合路器、天线、同轴电缆等无源分布
8、器件组成。无源分布系统由于没有有源器件，系统安全性好，故障点少，一遇安装维护。而且对 WCDMA系统性能影响很小。 （ 2）有源解决方案 有源室内分布系统方案中引入了光纤直放站等有源设备作为基站覆盖的延伸，可以提高覆盖范围。其缺点是增加了室内系统的不安全因素，故障点增加，为后期的维护带来隐患。同时有源设备的使用会增加系统噪声，进而影响 WCDMA 系统小区的容量 7。 （ 3）应用射频拉远基站解决方案 由于 WCDMA 频率高，馈线传 输损耗和空间传输损耗都比较大，而且 WCDMA 的导频功率较小，因此在 WCDMA 网络内，大量引入射频拉远基站来作为室内分布系 统信源，它具有光纤直放站的优点
9、，减少了干线信号的传输损耗，提高了信号使用效率，增加了覆盖距离，同时可以取代有源设备的使用 8。 （ 4）多系统多运营商合路解决方案 针对中国联通的现实情况，多数室内分布系统都将是多系统合路解决方案，室内分布系统同时满足 GSM 和 WCDMA 系统的覆盖要求。同时在某些项目上将会遇到多运营商多系统合路的问题 9。 5、 WCDMA 室内分布系统的设计中必须解决的问题 （ 1） WCDMA 和其他系统共存时的干扰分析及有源器件应用分析 室内分布多系统中包括 WCDMA、 CSM900、 GSM1800、 CDMA 等，这些系统共存会带来系统间的杂散、互调和阻塞干扰，必须采取有效手段控制。 室内
10、分布系统中会大量使用到干线放大器、直放站等有源器件，这些器件的使用会增加室外宿主基站的上行噪声，造成室外基站覆盖半径缩小，因此必须对有源器件的使用进行分析，合理使用 10。 （ 2）室内传播模型的确定 室内环境之室外环境更加复杂，需要准确的建立室内传播模型。传播模型的准确与否对网络无线规划是可信度起 着至关重要的作用。一个相对精确的传播模型有助于准确估算基站的覆盖范围和预测的覆盖状况，从而有助于准确估算满足网络的覆盖目标所举要的基站数量，焗油战略性的意义 11。 （ 3） WCDMA 室内分布系统混合业务下小区容量的估算 由于和传统的 GSM 不同， WCDMA 的数据业务大大增长，因此需要准
11、确估算出混合业务下WCDMA 小区的容量，为大规模网络建设提供准确数据 12。 6、总结 通过上面的叙述可以看出 WCDMA 室内分布系统规划设计比较复杂，需要考虑的因素很多。如何规划好、设计好 WCDMA 室内分布系统将成为工程技术 人员值得深入研究的一个重要课题。 参考文献 1王小旭，杜滢 . 3G 室内覆盖与综合室内分布系统 J.移动通信， 2005（ 12）： 43-46. 2 陈慧剑，张璟 . 移动通信 J. 2006 (30):15-20. 3 叶银法，陆健贤 .WCDMA 系统工程手册 M.北京：机械工业出版社 ,2006. 4 陈伟，程丽群，金利存 . WCDMA 室内覆盖系统
12、规划设计方法 J.邮电设计技术 , 2009（ 11）3-5. 5 梁鹏 .室内分布系统设计 J.电信工程技术与标准化， 2006（ 12）： 34-39. 6 周宏成 .WCDMA 室内覆盖系统规划 J.广东通信技术， 2005（ 2）： 2-5. 7 黄云飞 .3G 室内分布系统规划设计 J.移动通信， 2006（ 4） :53-57. 8 姜正新 .3G 网络室内覆盖技术探讨 J.电信网技术， 2004（ 5）： 4-7. 9 Janna Laiho.Radio Network Planning and Optimisation for UMTSM.USA:John Wiley&Sons,2002. 10 费国臻 .移动网络的室内覆盖 J.移动通信， 2001（ 4）： 42-43. 11 樊志表 .WCDMA 网络优化方法 J.电信技术， 2005（ 1） :16-19. 12Tam W K,Tran V N.Propagation modeling for indoor wireless communicationJ. Electrnics&Communication Engineering Journal,1995 (10):221-228.
