TYCAD在室內覆蓋設計中的應用

田 野 陳 欣 雷德華

【摘要】文章介紹了由廣州天越電子科技有限公司開發的室內覆蓋智能設計軟件TYCAD,包括繪制原理圖、由原理圖自動生成系統圖、優化計算、統計報表、場強預測等諸多實現。此軟件在3G來臨之際大面積的應用,為室內覆蓋設計效率的提升、設計標準的制定及設計流程的優化起到了推進作用。

【關鍵詞】TYCAD 室內覆蓋場強預測電平計算3G

1 引言

隨著移動通信的普及,室內吸收了大部分的話務量。根據DoCoMo的最新統計,室內場所吸收了將近70%的話務量,這些場所主要是辦公樓、車站、家庭和酒店等。從2G/2.5G網絡運營經驗可知,移動用戶的60%也分布在室內;從3G業務的使用來看,室內提供舒適的環境,時間也大多在室內消磨,因此用戶也更喜歡在室內使用3G業務。反過來講,3G的網絡覆蓋只有更完善,用戶才會考慮使用3G網絡。

對運營商而言,通過建設3G室內分布系統,可以開拓新的話務量。同樣據DoCoMo的統計,實施了室內覆蓋的建筑物內話務量增大了1.43倍。室內覆蓋還可以分散過密地區的話務量,從而減輕室外基站的壓力,降低室外基站的數目和配置。從網絡容量來看,室內覆蓋也降低了室外系統的負荷,出于3G自干擾的特性,也就降低了室外網絡整體干擾水平,從而提高了整個系統的容量。因此,良好的室內覆蓋是3G獲得成功的關鍵。

2 室內覆蓋設計現存問題

目前,各設計單位在用普通CAD設計室內分布系統時,面臨著以下問題:

(1)繪制平面圖和系統圖非常不方便。雖然可以通過定義塊的方式來快速放置器件,但是要給每個器件填上編號、計算并填寫電平值以及給每根饋線計算并填寫電平值和長度,工作量極為龐大,特別是涉及到修改時,更是牽一發而動全身,設計效率低下。

(2)材料統計不僅工作量巨大、枯燥無味,統計結果也非常容易出錯。但是統計材料是整個設計過程中很重要的一個環節,統計不好就會造成工程預算不準確,很有可能浪費投資甚至影響工程進度。

(3)設計的合理性無法評估。信號覆蓋效果僅靠施工完成后的路測,不能在設計時就對效果進行模擬,經常導致完工還需要整改。而3G網絡信號的穿透性差,CDMA又是一種自干擾強的信號,更要求室內覆蓋的精確性,確保信號覆蓋到位并且沒有信號泄露到室外。

(4)沒有統一的模板。每個人設計的圖紙參差不齊,不利于成果交流以及標準的推廣和貫徹。

(5)設計速度跟不上3G整體部署步伐。各設計單位設計人員稀缺,不能在短時間內快速補充,而只能寄希望于設計單位短時間內提高設計人員的設計效率。

3 使用TYCAD做室內覆蓋設計

TYCAD是在AutoCAD平臺上進行ARX二次開發的專業軟件,符合CAD設計人員的習慣,并延續了CAD平臺簡便易學、精確高效的優點,非常適合新人學習。TYCAD繪制的器件樣式以及器件損耗是通過配置的模板決定的,TYCAD還提供了詳細的系統設置工具,方便用戶配置個性化系統,滿足不同用戶的需要。

設計人員在得到建筑平面圖后,根據建筑物的結構以及現場勘察的情況布放好天線,然后設置天線的預測電平值和增益。使用設計前場強預測來模擬場強的分布情況,場強計算公式采用著名的馬特內-馬恩納模型:

Pr=Pt+Ga-Lj-(32.45+20lgH*20lgD)-Ld

其中,Pr表示該點的場強,Pt表示天線輸出口電平,Ga表示天線增益,Lj表示介質衰減,(32.45+20lgH*20lgD)是自由空間損耗,Ld表示自由因子衰減。設計前場強預測Pt取設計人員預設的電平值,設計后場強預測Pt取設計完成后的實際電平(預測效果見圖1),模擬完畢后根據仿真結果重新設置天線的位置和預設電平值。

圖1 場強仿真效果圖

天線布置完成后,TYCAD提供了兩種方法來設置天線的路由:一種是由設計人員畫好主干饋線,隨后天線自動連到主干中,至此平面圖繪制完成。接著選擇平面圖的主連接點,自動生成天線系統圖。此時再選擇這些天線,系統會提供多種器件的連接組合,選定后自動生成完整的系統圖。

另一種方法是,設計人員在畫平面圖時把完整的系統路由都畫出來,最后通過選擇主連接點,直接生成按平面圖轉化的系統圖。此后便可對天線、器件以及饋線的電平進行計算。TYCAD提供了兩種電平計算的方法,一種是正推法,一種是反推法。正推法是根據信號源或主連接點電平正向計算,而反推法是根據設計人員設置的天線期望電平,自動調整耦合器的型號,使得計算結果接近用戶的期望,最后反推出信源和主連接點的輸入值,確定耦合器的型號及天線的最終電平值。電平計算同時支持對6個網段進行計算,當更換器件或者修改某個器件的參數時,計算的電平也會跟著改變。

電平計算完成后,對器件自動編號并將編號和電平值自動對應到平面圖中,此時再用設計后場強預測功能做場強的仿真,根據仿真的參數微調天線的位置。

設計好一個標準樓層后,可以對其他樓層進行排量復制,復制的時候系統會自動處理器件編號。生成所有樓層系統圖后,使用主干優化功能對其進行主干設計,自動合理分布不同饋線和相關器件。優化功能考慮到了樓層高度,只要輸入每層的層高,得到的主干組合就會自動判斷每層高度并累加,使樓層饋線長度與層高一致。優化結果如圖2所示:

圖2 主干優化結果

設計完成后需要出圖排版并統計材料。使用圖紙切割功能把大張的設計圖切割為幾份小的,切割的圖用副連接點聯系起來。當切割出來的圖比圖框略大時使用圖紙壓縮功能,系統會通過修改器件間距的方法壓縮圖紙,從而保證器件的比例不變。放置完圖框后,再使用智能打印功能,對圖紙進行批量打印。TYCAD在材料統計方面提供了兩種模式,一種是材料和對應的電平,一種是材料和對應的價格,可以根據實際需要選擇。最后,通過標簽系統生成所有的器件和天線標簽,打印后提供給施工隊。至此,整個室內覆蓋設計完畢。

4 總結

TYCAD通過設計時自動計算電平、自動編號,提高了設計效率,通過使用模板規范了設計標準,通過場強仿真功能提高了信號覆蓋質量,降低了技術門檻,給室分行業輸送了新鮮血液,加速了3G建設步伐。

使用TYCAD進行設計,可以達到如下效果:

(1)項目的設計周期縮短,室內覆蓋建設步伐加快。

(2)降低設計人員水平要求和專業門檻,提高設計方案通過率。

(3)通過仿真和主干優化,可以提高方案合理性和網絡覆蓋效果。

(4)對電平的計算不需要仔細確認。

(5)提高器件的利用率,減少項目投入。

(6)圖紙非常標準統一,利于維護和管理。

(7)圖紙的器件都帶有屬性,為以后網絡優化打下了基礎。

(8)設計方案可以重復利用,減少設計的重復性。