移動通信室內分布系統設計探討

中國移動通信集團設計院有限公司陜西分公司 韓 潔

一、概述

近年來，隨著移動通信的快速發展，移動電話已逐漸成為人民群眾日常生活中廣泛使用的一種現代化通信工具，同時廣大移動用戶對移動通信服務質量的要求也越來越高，他們已不再單單滿足于良好的室外移動通信服務，而且也要求在室內（特別是星級酒店、大型商場、高級寫字樓等）能享受優質的移動通信服務。而現代建筑由于多以鋼筋混凝土為骨架，再加上全封閉式的外裝修，對無線電信號的屏蔽衰減特別厲害，使通話質量嚴重下降。在此情況下，室內分布系統應運而生。室內分布系統是針對室內用戶群、用于改善建筑物內移動通信環境的一種成功的方案；是利用室內天線分布系統將移動基站的信號均勻分布在室內每個角落，從而保證室內區域擁有理想的信號覆蓋。

圖1 室內分布系統模型

二、室內分布系統的組成、應用及類型

室內分布系統通過功分器、耦合器等無源功率分配器件和干線放大器等有源器件及饋線、室內天線等設備將無線信號均勻分配到室內各個區域，實現無線信號對室內的延伸覆蓋。

1.室內分布系統由兩部分組成：

(1)信號源（微蜂窩、宏蜂窩、直放站、BBU＋RRU等）；

(2)分布系統（同軸電纜、光纜、泄漏電纜、光端機、干線放大器、功分器、耦合器、天線等）。

2.需要建設室內分布系統的區域有：

◇室內盲區：新建大型建筑、停車場、辦公樓、賓館。

◇話務量高的大型室內場所：車站、機場、商場、體育館、購物中心，增加微蜂窩建立分層結構。

◇發生頻繁切換的室內場所：高層建筑的頂部，收到多個基站的功率近似的信號。

3.室內分布系統有以下幾種類型：

(1)同軸電纜分布方式無源分布系統

信號源通過組合使用的耦合器、功分器等無源器件進行分路，經饋線將信號均勻分布到室內各個角落。通過仔細的鏈路計算，達到信號的均勻分布。天線使用適合室內使用的吸頂式或壁掛式天線。覆蓋面積小，適用于中小型樓宇室內覆蓋場所。

(2)同軸電纜分布方式有源分布系統

在建筑物覆蓋面積較大時，前述的無源天饋線很難滿足需要；可增加中繼設備，如放大器，以補償信號在傳輸過程中的損耗。

(3)光纖分布系統

當覆蓋的區域比較分散、相距較遠或地形比較復雜時，可以采用光纖分布系統，通過拉遠的方式對各個分離的室內區域進行覆蓋。光纖站近端在信號源所在之處，通過近端實現光電轉換，將射頻信號轉換為光信號，并經光分路器分配進入光纖傳輸至各遠端；光纖遠端為光電轉換取出射頻信號，并經過功率放到輸入室分天饋系統。

(4)泄漏電纜分布系統

信號源通過耦合器、功分器等無源器件進行分路后，送入泄漏電纜中，并通過電纜外導體的一系列開口，在外導體上產生表面電流，從而在電纜開口處橫截面上形成電磁場，這些開口就相當于一系列的天線起到信號的發射和接收作用。在信號傳輸過程中，將信號均勻的分布在所經過的區域，這種方式稱為泄漏電纜分布系統。

三、室內分布系統設計

進行室內分布系統設計時，應把握的總體原則是：

◆“小功率、多天線”的覆蓋原則

◆“先局部、后整體”、“先平層、后主干”的設計順序

◆主干線上主要用耦合器，平層主要用功分器

◆主干線盡量采用7/8饋線，平層小于30米采用1/2饋線

進行室內分布系統設計時，有以下幾點需要注意：

1.室內分布系統天線布放方式

(1)走廊交叉位置布放天線

在走廊交叉位置布放天線，可以使該天線能夠照顧多個方向的覆蓋，在滿足覆蓋要求的情況下做到天線數量最少。

(2)切換區域布放天線

在電梯廳附近布放天線，在覆蓋房間的同時，兼顧電梯廳的覆蓋。

停車場出入口布放天線，布放位置一般選擇在拐角處。

(3)房間內布放天線

為了減少穿透墻體帶來的損耗，對于大型會議室、辦公區域等，如果物業允許的話，可以將天線布放到房間內。

(4)定向天線防止信號泄漏

對于一些容易發生信號泄漏的區域，如走廊盡頭靠窗位置，可以布放定向天線進行覆蓋，定向天線的主瓣方向朝里，利用定向天線后瓣的抑制特性，防止信號泄漏到室外造成干擾。

(5)干擾區域布放天線

如果在室內存在室外干擾信號的區域，而且客戶要求在室內區域必須占用室內信號，那么從室內覆蓋優化的角度（相對室外基站優化調整），則需要根據干擾信號強度和區域來決定室內天線的布放位置。確保天線布放后，在室內干擾區域，室內信號的導頻功率比室外干擾信號導頻功率高5dB以上。

2.電梯覆蓋需單獨考慮

天線主瓣方向朝向電梯井道一般可覆蓋4層；天線主瓣方向朝向電梯廳一般可覆蓋3層。

3.室內分布系統的功率分配原則

(1)“先平層設計”，主要用功分器（保證天線口功率平衡）；根據天線數量確定采用何種功分器，平層饋線小于30米一般用1/2饋線。

(2)“后主干設計”，主要用耦合器（可以節省功率）；根據主干信號功率和平層需要功率確定耦合器的耦合度；饋線一般用7/8饋線。

(3)如果主干線全采用耦合器，可能引起天線口功率不平衡，因此，主干線可采用耦合器＋功分器分配功率方式。

4.系統切換設計

(1)一般建筑物大堂出入口切換區域建議在室外距離門口5～7米范圍內。切換區域不宜離馬路太近或進入室內過深。

大堂切換設計策略：

◇“小功率、多天線”方式；

◇定向天線從門口往里覆蓋；

◇天線口功率可調。

(2)電梯切換設計策略：

◇通常建議電梯內為同一小區；

◇當樓層太高，不能同一小區時，需要引入相鄰小區信號；

◇非全樓覆蓋時，電梯井道天線主瓣方向朝向電梯廳；

◇電梯內外不同小區時，切換區域選擇在電梯廳。

(3)車庫出入口切換設計：在車庫出入口位置安裝天線保證切換。

5.干擾和泄露

為建立較完美的無線覆蓋網絡，在設計時應兼顧邊緣場強的計算，保證不會產生明顯的信號泄漏。

◇小功率、多天線”覆蓋技術解決室外干擾和控制室內信號外泄；

◇在易外泄區域安裝定向天線控制室內信號外泄；

◇室外網絡優化。

四、結束語

室內分布系統的建設，可以較為全面地改善建筑物內的通話質量，提高移動電話接通率，開辟出高質量的室內移動通信區域。同時，使用微蜂窩系統可以分擔室外宏蜂窩話務，擴大網絡容量，從整體上提高移動網絡的服務水平。室內分布系統的設計是一項復雜的工作，需要考慮諸多方面的問題。本文只是從天線布放、電梯覆蓋、功率分配、系統切換、干擾和泄露幾個方面進行探討，在實際工程設計時還有許多問題需要考慮。