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解決室內(nèi)覆蓋的主要方法是建設(shè)室內(nèi)覆蓋分布系統(tǒng)，室內(nèi)分布系統(tǒng)的基本原理是將室外信號通過有線方式引入到室內(nèi)，再通過小型天線將信號發(fā)送出去，從而提高室內(nèi)覆蓋水平。WCDMA是3G三大主流技術(shù)之一，WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)將是WCDMA整個網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重點之一。本文將從一些工程經(jīng)驗出發(fā)，分析WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計的特點，并總結(jié)出一些方法和技巧。
WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計的特點
1．傳輸損耗和空間損耗大造成覆蓋范圍受限
從工作頻段來看，WCDMA工作的核心頻段為2GHz頻段。與2G網(wǎng)絡(luò)工作的800MHz和900MHz頻段相比，WCDMA信號的饋線損耗較大，穿透能力和繞射能力相對較差。從表1可以看出，相比于在900MHz頻段的饋線損耗，WCDMA信號在3G頻段的損耗比在900MHz頻段的損耗大50％左右。
可以計算出在各種距離下，2G和3G系統(tǒng)的不同自由空間損耗值如表2所示。
選取Keean-Motley模型（適用于900MHz和2GHz室內(nèi)環(huán)境預(yù)測）作為室內(nèi)無線傳播模型。
從饋線損耗和自由空間損耗可以看出，在覆蓋同樣距離目標(biāo)情況下，WCDMA總損耗比900MHz系統(tǒng)多9～11dB。所以，對于大的樓宇，WCDMA信號在傳輸和分配過程中，信號低到一定程度時需干線放大器對其放大。如果WCDMA室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)是和2G網(wǎng)絡(luò)共用室內(nèi)分布系統(tǒng)，則需用雙頻或多頻合路器把信號分開(下行是分路，上行是合路)，通過各自的放大器放大后，再通過雙頻或多頻合路器合路。
2．和其它系統(tǒng)共享室內(nèi)覆蓋帶來的問題
在實際組網(wǎng)時，建筑物附近或建筑物內(nèi)部通常已經(jīng)存在各類無線通信系統(tǒng)信號，如GSM、WLAN或其它3G制式的信號。從節(jié)約投資、減小施工難度和縮短施工周期考慮，往往要和其它系統(tǒng)合路共用室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)。這就存在以下問題：
（1）無源器件工作頻率必須要涵蓋WCDMA和其它所有共有系統(tǒng)的工作頻段；
（2）有源器件部分無法共用，各系統(tǒng)間有源器件需相互獨(dú)立；
（3）功率傳輸損耗差異；
?。?）系統(tǒng)間相互干擾問題；
?。?）合理利用和保留原有系統(tǒng)的設(shè)計思路。
對這些問題，要逐一分析，找到解決辦法。
?。?）目前大多數(shù)廠家提供的室內(nèi)天線及無源器件工作頻帶均能涵蓋800M～2500MHz。已有GSM室內(nèi)分布系統(tǒng)的無源器件如果不支持多系統(tǒng)的工作頻帶，我們在引入WCDMA系統(tǒng)時，必須對原有室內(nèi)分布系統(tǒng)進(jìn)行改造，將無源器件更換為寬頻器件。
?。?）在WCDMA與其它系統(tǒng)共享室內(nèi)分布系統(tǒng)中，有源器件主要指的是干線放大器。對于有源器件無法共用的問題，一般有兩種方法來解決：第一種方法是在干線放大器前后將各路信號分、合路，各系統(tǒng)獨(dú)自用支持本系統(tǒng)的干線放大器將信號放大；第二種方法是通過調(diào)整GSM/WCDMA共享接入點，即在各系統(tǒng)的干線放大器之后合路，使得不同的系統(tǒng)分別獨(dú)立地進(jìn)行信號放大。
?。?）我們應(yīng)根據(jù)實際情況，通過對信號源與干線放大器的功率調(diào)整以及精心選擇共享接入點，保證各系統(tǒng)的邊緣場強(qiáng)要求，有必要的話，可以更換器件和饋線等，以減少傳輸損耗和插入損耗。
（4）系統(tǒng)間的相互干擾問題。目前大多數(shù)廠家提供的設(shè)備均能滿足防止各種系統(tǒng)之間的相互干擾所要求的隔離度。在實際設(shè)計中，只需合理選擇設(shè)備供應(yīng)商、合理選擇滿足指標(biāo)的器件即可。
?。?）我們對原有系統(tǒng)要利用其合理部分，改造其不合理之處，并盡量不對已有系統(tǒng)進(jìn)行大的改動。這是因為原有系統(tǒng)經(jīng)過實際檢驗和完善，在方案的合理性、工程施工的合理性以及實測信號覆蓋等方面已經(jīng)得到較好解決。在WCDMA升級改造的實際設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)運(yùn)營商要求和業(yè)主要求等，在盡量利用和不改動原有設(shè)計思路的前提下，合理解決WCDMA信號的合路、覆蓋問題。
3．MCL（最小耦合損耗）帶來的問題
MCL定義為基站和手機(jī)之間的最小耦合損耗。
MCL=手機(jī)到天線的自由空間損耗+天線到基站接收機(jī)的天饋系統(tǒng)損耗
手機(jī)到天線的最小空間損耗，通常取1m的空間損耗為38.4dB。
天饋系統(tǒng)損耗主要包括饋線傳輸損耗、器件分配損耗等。
考慮到基站噪聲系數(shù)，WCDMA基站底噪聲為-105.1dBm，UE的最小發(fā)射功率為50dBm，當(dāng)MCL小于55.1dB時，由于快速功率控制機(jī)制已經(jīng)沒法讓UE降低功率，這時UE的業(yè)務(wù)將抬高基站的底噪，以降低基站的靈敏度，如表3所示。
一般取MCL≥65dB（UE為-50dBm發(fā)射時，到達(dá)基站的底噪-115dBm），基站的靈敏度下降≤0.4dB。
當(dāng)UE離天線口為1m時，假設(shè)基站發(fā)射導(dǎo)頻功率為33dBm，則室內(nèi)天線口發(fā)射功率必須滿足以下要求：
MCL=38.4dB+（33-天線輸出功率）≥65dB；
天線口功率≤6.4dBm。
天線口功率過大可能會引起手機(jī)相互干擾以及帶來遠(yuǎn)近效應(yīng)，而離天線近的手機(jī)會阻塞覆蓋邊緣手機(jī)的接入，進(jìn)而影響分布系統(tǒng)的容量和質(zhì)量。另外，國家電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定室內(nèi)天線口功率小于15dBm（總功率），在WCDMA系統(tǒng)中，一般導(dǎo)頻功率占總功率的10%，因此3G室內(nèi)天線口導(dǎo)頻功率不能超過5dBm。
綜合考慮MCL的影響及國家電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)，建議室內(nèi)分布天線口導(dǎo)頻功率不超過5dBm。
另外，在選擇天線安裝的位置時應(yīng)盡量將天線安裝于距通話手機(jī)大于1m的位置，避免由于通話用戶距離天線過近導(dǎo)致手機(jī)發(fā)射功率到達(dá)基站過大時對基站造成的阻塞。
4．設(shè)計指標(biāo)的取定
室內(nèi)外系統(tǒng)采用同一頻率時，建筑物的穿透損耗為有射頻源部署方案提供了一定的天然隔離度，但是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計依舊要遵循CDMA系統(tǒng)的設(shè)計原則，最大限度地減少室內(nèi)系統(tǒng)和室外網(wǎng)絡(luò)的覆蓋重疊，盡可能地提高容量。類似于GSM系統(tǒng)所采用的分層式的網(wǎng)絡(luò)部署方案是不能應(yīng)用于WCDMA網(wǎng)絡(luò)的，這種分層式的網(wǎng)絡(luò)部署方案中室內(nèi)/室外覆蓋完全重疊，極大程度地降低了室內(nèi)系統(tǒng)所能提供的容量，室內(nèi)/室外覆蓋的重疊程度可由軟切換來衡量，軟切換是由室內(nèi)的Ec/Io值和室外的Ec/Io值決定的，兩者在該建筑物內(nèi)的值就決定了室內(nèi)系統(tǒng)和室外站之間的軟切換率，Ec/Io的計算方法如下：
室內(nèi)小區(qū)Ec/Io=室內(nèi)小區(qū)的導(dǎo)頻功率/(室內(nèi)小區(qū)的總功率+來自室外的總功率)
室外小區(qū)Ec/Io=室外小區(qū)的導(dǎo)頻功率/(室內(nèi)小區(qū)的總功率+來自室外的總功率)
另外，由于WCDMA系統(tǒng)要求提供不同類型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，要滿足這些不同業(yè)務(wù)的RAB，在設(shè)計指標(biāo)方面就要根據(jù)具體情況，制訂不同指標(biāo)值，精心做好不同區(qū)域的設(shè)計。
根據(jù)理論分析及實際測試的結(jié)果，對于WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)，可按以下標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。
(1)電磁環(huán)境較差區(qū)域（RSSI＞75dBm的區(qū)域）以及重點覆蓋區(qū)域：要求導(dǎo)頻信號強(qiáng)度≥-85dBm，導(dǎo)頻Ec/Io≥-10dB。
(2)一般區(qū)域：要求導(dǎo)頻信號強(qiáng)度≥-90dBm，導(dǎo)頻Ec/Io≥-12dB。
(3)地下層、電梯：導(dǎo)頻信號強(qiáng)度≥-95dBm，導(dǎo)頻Ec/Io≥-12dB。
WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計的方法和技巧
1．對特大型室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，考慮iDBS室內(nèi)覆蓋解決方案
針對第二代室內(nèi)分布系統(tǒng)的種種缺點，已有部分室內(nèi)分布設(shè)備制造商進(jìn)行了嘗試與創(chuàng)新，結(jié)合國內(nèi)實際應(yīng)用情況推出了面向3G的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)解決方案—iDBS（indoorDistributedNodeB System）系統(tǒng)。該方案以微功率基站做信號源，以中頻傳輸為技術(shù)核心，以網(wǎng)線（小同軸）/光纖作為傳輸介質(zhì)進(jìn)行信號傳輸和分布，即在傳統(tǒng)光纖分布的基礎(chǔ)上采用光纖+五類線的方式，很大程度上減少了傳統(tǒng)電分布方式在系統(tǒng)設(shè)計與施工方面的難度。
iDBS室內(nèi)覆蓋解決方案采用了分布式基站的設(shè)計思路，iDBS主要由基帶處理單元BBU（BaseBandUnit）、數(shù)據(jù)匯集與交換單元RHUB（RRUHUB）、小型射頻遠(yuǎn)端單元pRRU（pico Remote RF Unit）組成。BBU與RHUB由光纖連接，多個RHUB可以串聯(lián)，射頻遠(yuǎn)端單元pRRU輸出21dBm以上的功率，經(jīng)過電纜后由幾個天線發(fā)射，一般外接1到4個天線。其中，Pico RRU是一種小功率射頻模塊，其體積和重量都比射頻單元宏RRU小得多，大小與便攜計算機(jī)差不多，非常適合室內(nèi)復(fù)雜多變的環(huán)境。RHUB可將多個Pico RRU的信號通過五類線匯聚到一起，以減少BBU端口的需求，BBU和RHUB都封裝在1U高、19英寸寬的標(biāo)準(zhǔn)盒內(nèi)，可以像路由器一樣安裝在豎井內(nèi)，便于攜帶和安裝。
由于每個pRRU可以靈活配置擾碼，即可以一個pRRU配置一個擾碼（一個小區(qū)），也可以多個pRRU配置成同一個小區(qū)，這樣，容量可以靈活配置和調(diào)整，與廣覆蓋能力相結(jié)合，可以適應(yīng)各種不同的應(yīng)用場合。
華為生產(chǎn)的iDBS系統(tǒng)最多可以達(dá)到12Cell/載波以上，容量很大。1個BBU可以接192個pRRU和768個天線，按照每個天線發(fā)射0dBm導(dǎo)頻功率計算，一套iDBS系統(tǒng)可以覆蓋30萬m2以上。
iDBS系統(tǒng)對覆蓋特大型的建筑物目標(biāo)，具有靈活簡單、減少干放設(shè)備、減少施工難度、降低MCL、提高接收靈敏度、降低干擾增加容量等優(yōu)點。在實際工程設(shè)計和實施中，我們可以結(jié)合供貨廠家的設(shè)備支持程度，考慮嘗試使用。
2．多主干、多分支覆蓋原則（包括使用POI）
高層建筑的樓層覆蓋應(yīng)最少采用兩條主干，如果是較高的建筑物，可采用4條或者多條主干，將建筑物劃分成多段進(jìn)行覆蓋。非高層建筑也可根據(jù)樓層數(shù)量和所需天線數(shù)量來采用若干條主干進(jìn)行覆蓋。另外，同一樓層也應(yīng)該根據(jù)建筑平面結(jié)構(gòu)特點，采用多條分支對單層進(jìn)行覆蓋。采用多主干、多分支覆蓋，一方面可以避免單條路由導(dǎo)致線路損耗過大，接頭損耗等不確定因素增多，導(dǎo)致偏離甚至無法滿足設(shè)計要求的問題；另一方面在載波擴(kuò)容或者扇區(qū)分裂時，能減少對室內(nèi)信號分布系統(tǒng)部分的改動。
如果采用主干多于4條，可以考慮使用POI（POINTOFINTERFACE），即多系統(tǒng)合路平臺，可以實現(xiàn)多頻段、多信號合路功能，并有等功率多支路輸出。目前相關(guān)廠家的POI一般有4個輸出（衰減一般在6～8dB），這樣就可方便地對目標(biāo)進(jìn)行多主干覆蓋。
3．多主干（大于POI輸出支路數(shù)目）情況下進(jìn)行功率放大的技巧
大型室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，需要的主干數(shù)目遠(yuǎn)大于4時，可以采用每條POI輸出通過耦合器或者功分器等組合、分成2條以上支路，每條支路加干線放大器進(jìn)行放大，這樣就解決了主干數(shù)目較多而POI輸出數(shù)目有限的問題。
例如某大型建筑物共有7層，但由于每一層面積非常大，2G已經(jīng)用了2個sector（分別接2個POI），多條主干對其進(jìn)行覆蓋，總體覆蓋情況如圖1所示。]
在該站點的3G升級改造設(shè)計中，由于路由太長而造成WCDMA信號衰減很快，所以需要考慮對每一層進(jìn)行多分支覆蓋，對每條POI輸出通過耦合器或者功分器等組合、分成2條以上支路，每條支路加干線放大器進(jìn)行信號放大。這種放大方式可以根據(jù)具體情況進(jìn)行多種變化，如圖2所示。
總的來說，這種放大多分支的辦法要把握盡量少用干放以及每條支路不能使干放串聯(lián)兩條原則。
4．多天線小功率設(shè)計原則
采取多天線小功率覆蓋，可以達(dá)到均勻的分布強(qiáng)度。特別是在天線輸出功率普遍不高的情況下，天線密布而小范圍覆蓋，比天線疏而大范圍覆蓋的效果好得多。根據(jù)模擬測試結(jié)果，增加天線數(shù)量獲得的增益如表4、表5所示。
從表4、表5的數(shù)據(jù)可知，合理增加天線數(shù)量，可有效節(jié)約信源功率，達(dá)到良好的覆蓋效果。
在實際工程設(shè)計中，采用多天線小功率覆蓋，明顯可以減少建筑物內(nèi)柱、墻等信號阻礙物對信號的阻擋衰耗和繞射損耗，尤其在WCDMA信號源輸出功率普遍不是很強(qiáng)、室內(nèi)天線輸出功率不高的情況下，效果更是好得多。采用多天線小功率進(jìn)行覆蓋，也要注意合理設(shè)置邊緣天線的輸出信號功率，防止泄漏到室外而造成干擾和掉話。
工商網(wǎng)監(jiān)
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