GSM室內深度覆蓋方法研究

【摘要】GSM網絡已發展多年，但在室分建設方面的研究工作較為薄弱，主要依靠模測經驗值進行設計和方案審核，使實際覆蓋效果不夠滿意。本文通過實測結合仿真，對不同場景下天線的布放位置、功率設置的效果進行了研究評估，為室分設計提供一個指引。

【關鍵詞】GSM 室分系統 深度覆蓋 分場景

1 前言

室內是用戶通信的主要場所，但長期以來，由于受各種原因影響，室內分布系統建設舉步維艱，僅能覆蓋電梯、停車場等公共區域，對于住宅的深度覆蓋無能為力。本文通過實測和仿真及理論推導，對不同場景的住宅樓宇的天線布放、功率設置效果進行研究評估，為全覆蓋提供了一種設計思路和指引。

2 造成室內弱信號的原因

通過分析歸納，造成住宅深度覆蓋不足的主要原因具體表現在三個方面：

A、建筑穿透損耗大，根據自由空間鏈路預算，信號在離開天線10米之后，只有40～50dB的穿透余量，即約能穿透兩堵墻，對于戶型較大或結構復雜的住宅，必然會出現弱信號。

B、天線布放不合理，天線與目標之間的距離越近、阻擋越小，效果則越好。天線越高，其覆蓋面積越廣。因此保持天線主瓣與覆蓋目標之間的可視性非常重要。

C、室外基站受波瓣特性影響，不可能完全覆蓋室內，容易出現塔下黑和高層信號雜亂的現象。

因此進一步對建筑場景進行細化，分為寫字樓、賓館酒店、住宅小區、城中村、旅游景點、高校宿舍，根據其建筑結構特性來研究天線的布放方式，并將重點放在住宅小區上。

3 室內天線布放

首先根據建筑內部結構的差異，劃分為典型的工字型、丁字型、塔型、一字型等，以往通的做法是在樓道內放置一面全向吸頂天線，實際效果很差，用戶進門即沒了信號。建議改為使用定向天線，并且保證每戶至少都有一面天線的主波瓣覆蓋，對于樓底、走道等空曠的公共空間則依然使用全向天線。

內部結構不同，天線布放不同

在實現內部天線布放數量和選型之后，還必須進行天線口功率的設置，在以往的設計中，室內天線口功率約為10dBm，實際測試發現功率遠不能夠滿足覆蓋需求。測試發現，常規的10dBm天線口功率往往僅能覆蓋客廳，提高到15dBm之后，可以擴大到毗鄰客廳的房間，提高到20dBm后，則一般的戶型基本能都有信號。

在嚴格滿足國家輻射衛生標準前提下，同時考慮到天線口功率大幅增加，必然會大量增加有源設備（如干放、RRU）的數量，因折衷辦法是，建議天線口功率在較大戶型的住宅樓宇設計時不低于15dBm。

4 室外天線布放

由于室內天線的布放位置易受限制，并且功率不能過大，因此復雜的建筑必然要倚靠外引天線進行覆蓋。針對不同的場景，可以利用不同的外引方式。

4.1 單體樓

可利用裙樓將天線上傾覆蓋中低層，建議使用定向板狀天線，做成射燈等美化形式。對于高層的覆蓋，可在樓頂使用對數周期天線，或在附近較矮的樓頂使用天線向上覆蓋。還可以在凹槽處使用泄露電纜，使信號通過窗口等進入屋內。

此種樓型水平覆蓋寬度較窄，而垂直覆蓋距離高，因此建議使用小水平半功率角的天線，同時對于裙樓等上仰天線的仰角計算如下： D*tg（θ-β） >= 樓宇高度-2h （D：為天線到樓宇的距離；Θ：為天線垂直半功率角的1/2；Β：為下傾角；h：為天線高度）。

4.2 別墅區

別墅區由于私密性強，建筑分散，天線入戶困難。可在房屋之間使用燈桿加裝定向天線，在公共綠地，還可以使用美化天線，做成射燈等形狀。發射點的分隔距離可以用下式計算：

PL（d） = 31.5 + 25*Log（d/d0） +FAF（FAF：穿透余量，定為60dB；PL（d）：允許的損耗，以-95dBm邊緣場強計算；D0：距離天線1米）。 因此可計算出不同天線功率時的覆蓋半徑關系：

4.3 高層小區

可以在樓頂部、底部裙樓或綠地，分別使用定向天線覆蓋。但在樓層高度超過20層時，由于天線垂直波瓣較窄，可能會造成樓中部的弱信號，此時可每隔一定樓層，將天線安放于外墻。

對打天線可覆蓋的樓層高度為： D*[tg（θ+β） + tg（θ-β）] （D： 2棟樓之間的距離；Θ： 天線垂直半功率角的一半；Β ： 天線的下傾角）。

一般小區樓距在50米以內，假設使用定向天線，垂直半功率角30度，下傾5度，則主瓣可覆蓋9層樓。即建議每隔9層樓設置一面天線。

5 其它覆蓋方式

在依靠常規建設方式難以全覆蓋時，還可以考慮一些新的方法。

5.1 有線電視線、五類線

利用現在每家必有的信號線將信號直接耦合入戶，可有效解決深度覆蓋問題。目前直放站由于干擾問題已經越來越少，而利用有線電視線、五類線的技術和產品都已經較為成熟，在各大地市亦有使用。

5.2 電話線、電力線

電話線（ADSL）、電力線（PLC）都是一般家庭的標配線路，目前的技術已經能提供數據業務，但還不能提供GSM語音。

隨著電力線通信國際標準的發展，其可承載帶寬將越來越大，在不久的將來或能滿足傳送射頻信號的需求。

5.3 泄露電纜

利用泄漏電纜，在樓外沿墻布放，利用窗戶、陽臺將信號送入室內，具有布線簡單、覆蓋好的特點。但施工安全、造價及信號外泄等較普通室分影響要大。

5.4 預埋饋線入戶

根據2008年住房建設部要求，今后將逐漸取消毛坯房，向消費者提供全裝修成品房，而目前的裝修一般會默認安裝網線、電話線、有線電視，運營商可考慮介入裝修弱電安裝階段，將通信同軸電纜預埋進入用戶客廳和書房，并使用設計成插座、網孔的小天線，則可解決絕大部分的深度覆蓋問題。

5.5 暖氣安裝方式

預埋饋線是通過弱電管道布線，對毛坯房或業主會進行二次裝修的房屋則無法使用。可以與房地產開發商，將信號入戶的安裝時間提前，在進行墻面建設就進行安裝，采用平面薄膜天線，通過墻暖或地暖的方式，進行信號引入。

墻暖、地暖是采用碳晶片，總厚度僅1厘米，可安裝在飾材之下，也可安裝在天花，不占面積。

6 總結

室內深度覆蓋長期以來一直是困難問題，單純倚靠室內分布或室外基站，都很難做到全面的信號覆蓋，因此需綜合嘗試多種手段、多步驟來滿足，具體可總結為：能做室分盡量用室分，但要選對天線、放對位置、放夠數量、放夠高度、設夠功率；室分不夠室外補：充分考慮天線波瓣特征、天線傾角、布放密度來適合不同的場景；深度盲區靠入戶：設備要小型、傳輸巧借用，以減小入戶受到的用戶阻力。