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长沙无线监控无线覆盖工程
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3G室内分布系统设计的关键问题

与2G网络相比,由于3G系统本身的特点,在进行室内分布系统设计的过程中,不仅需要考虑信号源的选取和天线的布放,还要考虑最小耦合损耗,信号外泄以及和2G系统共用等问题。同时还要根据网络发展和业务定位来确定频率的使用和相应的覆盖要求。为了减少后期优化的工作量,需要对相应的参数进行合理的设置,下面将对这些问题加以分析。


1.信号源的选取
在室内覆盖系统中,可以作为信号源的有:蜂窝基站、直放站和射频远端模块等,其中微蜂窝基站和直放站应用的最多。
蜂窝系统的优点是信号稳定、可靠,通信质量好,可以有效地吸收话务量,适用于话务繁忙区域的室内覆盖;缺点是工程一次性投资大,需要解决传输线路等问题,受地理位置条件的限制。蜂窝型室内分布系统大多应用于星级酒店、高级写字楼等比较大型的室内建筑。
直放站安装方便,投资最小,但有可能造成系统内与外界网络的干扰,同时在系统服务区域话务量较高时会增加施主基站小区的负担,而且在有源电分布系统中为避免多个放大器级联引起的质量下降,一般不再级联干线放大器,限制了系统的服务区域。直放站作为信号源接入室内分布系统,是利用施主天线空间耦合或利用耦合器件直接耦合存在富余容量的基站信号,再利用直放站设备对接收到的信号进行放大,为室内分布系统提供信号源。
射频远端模块通过光纤将基站的射频部分拉远,实现基站射频部分与基带部分的分离,使得大容量基站可以集中放置在可获取的中心机房,基带部分进行集中处理,射频部分光纤拉远放置在规划确定的站点上,这种技术也称为射频拉远。采用这种技术,可以节省常规建网方式中需要的大量机房,节约基带单元的投资,减小馈线损耗。
室内覆盖系统在选择信号源时,主要应根据无线环境情况、要服务的区域的话务情况和所选室内覆盖系统类型确定。选取信号源时,需要综合考虑目标话务量、覆盖要求、电源要求、机房要求、具体场景特点要求等因素,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。其中最重要的考虑因素为容量和覆盖:从容量角度考虑信号源的选取,主要是根据信号源可以支持的话务量和总的等效语音话务量需求来决定。一般对较小的室内覆盖系统,在话务量较低时可选用直放站从周边小区耦合信号;对较大的室内覆盖系统,根据其可能达到的话务情况及安装条件选用微基站或宏蜂窝基站作为信源。
从覆盖角度考虑信号源的选取时,对于低话务密度、小规模覆盖且较为封闭的场景,优先选用直放站作为信号源;对于中等话务密度和中等覆盖规模的场景,可以选用微基站作为信号源;对于高话务密度和大覆盖规模的场景,建议采用选用宏基站+远端射频模块(RRU)作为信号源。除了容量和覆盖,还要考虑机房和电源等配套设施,综合这些因素后最终决定采用那种方式进行室内覆盖。

 
2.天线的选择与布放
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。
在室内分布系统方案设计中,考虑到室内环境的特殊性、减少信号外泄、降低室外信号对室内的影响三方面因素,也为了保证系统均匀、有效覆盖,更主要的是增加系统容量,降低多址干扰,可根据模拟测试结果,采用多天线小功率原则,合理布放天线,保证室内分布效果。


3.信号外泄的控制
由于3G是干扰受限系统,因此减少不必要的干扰对提高网络容量有很重要的影响。由于各种墙体的损耗不一致,尤其是窗户和玻璃幕墙的损耗较小,很容易造成3G室内小区信号经过外墙泄漏到室外,造成室外不必要的切换,增加资源额外开销和掉话率。因此,需要控制室内小区信号外泄的强度、位置和范围。考察外泄电平强度的参考点常常是建筑物墙体之外的10米。控制信号外泄的方法主要是利用墙体的隔离作用,辅助以外墙附近尽可能安装板状定向天线向内覆盖,另外尽可能使用小功率天线靠近外墙放置。
4.最小耦合损耗问题
最小耦合损耗(MCL)是指基站和手机的发射部分与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。在用户向天线方向移动的过程中,由于功率控制而使手机的发射功率越来越小,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,从而导致整个室内系统的噪声抬高。实际上,可以通过详细规划减少MCL的影响。由于手机最小发射功率所引起的噪声取决于UE和基站之间的最小路径损耗,因此应当考虑馈线和设备的损耗。

 
5.3G与2G共用室内分布系统
对于已经有2G网络运营商,在建设3G室内分布系统时需要考虑与2G共用的问题。在和2G室内分布共用时,主要采取原系统信号馈入点处加装合路器设来实现多系统的共享。通常可能遇到原2G系统可能会出现功率电平配置不足的问题。如果原室内基站设备发射功率留有一定的备用余量,可通过调整其发射功率得以解决。不然将导致该建筑物内部边缘部分电平的不足,造成部分边缘区域无主力覆盖,破坏了原楼宇于外界切换区域的均衡和原系统设计中室内覆盖小区和外界小区的关系,一般该不平衡需要通过局部网络的优化调整得以解决。
3G和2G共用室内分布系统时,需要对无源器件和馈线进行更换和改造。如果原有的无源器件的频谱范围不包括3G的频率,那么需要新增或者更换的器件包括:合路器、功分器、滤波器、耦合器、天线、匹配负载、射频跳线、普通馈线以及超柔馈线等。
如果原有的无源器件(功分器、耦合器、天线、馈线、泄漏电缆、转接头以及负载)包括3G的频率范围,那么这些器件不必更换或者改造。

 
6.相关参数设置
对于3G室内分布系统的设计,要根据用户在室内使用的业务情况来确定目标业务,根据目标业务的要求来决定相应的覆盖要求,覆盖要求一般包括接收信号编码功率(RSCP)和Ec/Io(码片量与接收点频谱密度之比)。在频率选择上,如果频率资源相对充裕,应该考虑采用异频方式,这样可以减少干扰带来的影响。虽然异频在切换成功率上比同频软切换要低,但可以满足用户的要求。
3G室内分布系统中包含很多参数,这些参数的设置对未来网络性能有很大的影响,因此需要在设计阶段就认真考虑。在3G网络建设初期,由于存在和2G网络的互操作,因此异系统切换参数对网络性能影响较大。以WCDMA网络为例,WCDMA向2G系统切换关键控制参数主要由触发2d、2f和3a事件的参数决定。2d、3a触发门限设置越低,话务越多地留在3G网络。但这两参数设置越低,发生切换时的3G信号越差,越容易发生掉话。2d、3a参数设置较高,可以在WCDMA信号变差之前将业务切换到2G小区,降低掉话率。通过测试结果来看,为避免3G网络边缘掉话,应在3G信号较好情况下启动异系统测量,即异系统电路域业务的2d事件触发电平不要设置过低。但2d和3a门限设置也不能过高,否则将引起大量3G用户切换到2G小区,引起GSM网络话务量上升。
各事件的触发门限值可以选择Ec/Io或者RSCP,具体选择可以根据情形来设定。在小区覆盖边缘,系统多为上行路损受限,从而触发由于覆盖原因导致的系统间切换,建议采用RSCP测量量,而且Ec/Io变化的区间相对较小,变化太快,不适于覆盖原因导致的切换;对于小区覆盖中心,干扰较大,系统多为下行干扰受限,从而触发系统间切换,因此Ec/Io测量量更能表征系统的受干扰程度。

 
 

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