产品名称 WCDMA RNP 产品版本 3.0 密级 共59页
WCDMA 室内覆盖设计指导书
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目录
WCDMA 室内覆盖设计指导书 ............................................................................................................ 7 1 概述 .......................................................................................................................................... 8 2 室内分布系统规划思路 ............................................................................................................. 8 2.1 室内覆盖设计流程 ............................................................................................................... 8 1. WCDMA单系统室内分布设计 ........................................................................................................ 8 2. 运营商自身多系统共用室内分布系统设计 ................................................................................ 8 3. 多运营商共用分布系统(IRS)设计 ......................................................................................... 8 2.2 室内覆盖不同阶段的关注点 .............................................................................................. 10 2.3 怎样协助运营商完成室内覆盖设计工作 ............................................................................ 10 2.4 室内分布系统同异频组网方案对比 ................................................................................... 10 表1 室内分布系统同异频组网方案对比 ........................................................................................ 10 2.5 不同场景的规划思路 ......................................................................................................... 10 2.5.1 机场/车站/码头 ............................................................................................................ 11 2.5.2 购物商场 / 大型超市 .................................................................................................. 11 2.5.3 会展中心 / 会议中心 / 体育场馆 ............................................................................... 11 2.5.4 商务写字楼 / 酒店 ...................................................................................................... 11 2.5.5 机关/公司机构 ...................................................................................................... 12 3 室内分布系统设计 .................................................................................................................. 12 3.1 覆盖目标信息收集 ............................................................................................................. 12 3.1.1 覆盖信息收集(必选) ............................................................................................... 12 3.1.2 业务信息收集(必选) ............................................................................................... 12 3.1.3 容量信息收集(必选) ............................................................................................... 12 3.1.4 系统传输资源需求分析(必选) ................................................................................. 13 3.2 室内分布系统勘查测试 ..................................................................................................... 13 3.2.1 室内分布系统现网调查(必选) ................................................................................. 13 3.2.2 覆盖区域建筑图纸准备(必选) ................................................................................. 14 3.2.3 建筑物室内勘查(必选) ............................................................................................ 14 3.2.4 室内CW测试(可选) ................................................................................................. 15 3.3 室内分布系统覆盖和容量估算 .......................................................................................... 16 3.3.1 WCDMA室内分布系统链路预算(必选) ................................................................... 16 3.3.2 室内单WCDMA分布系统容量估算(必选) ............................................................... 18 3.3.3 WCDMA与DCS 1800共享室内分布系统链路预算(可选) ....................................... 19 3.4 室内分布系统信号源选择 .................................................................................................. 20 3.4.1 根据容量与覆盖需求选择合适的信号源(必选) ....................................................... 20 3.4.2 直放站对室内分布系统的影响(关注) ...................................................................... 21 3.5 室内外切换设计 ................................................................................................................ 23 3.5.1 WCDMA系统内切换(必选) ..................................................................................... 23 3.5.2 室内覆盖系统邻区规划(必选) ................................................................................. 24 3.6 室内分布系统共享分析及干扰控制 ................................................................................... 24 3.6.1 运营商共用室内分布系统分析(必选) ...................................................................... 24 3.6.2 运营商共用室内分布系统干扰控制(必选) ............................................................... 25 3.6.3 多运营商共用室内分布系统分析-IRS(Integrate Radio System)(可选) ........... 28 3.6.4 不同运营商的WCDMA系统间干扰分析(可选) ........................................................ 29 3.6.5 室内外干扰控制方法(必选) .................................................................................... 32 3.7 室内分布系统参数设计(必选) ....................................................................................... 32 3.8 器件选择(必选) ............................................................................................................. 32
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3.8.1 室内分布系统中合路器滤波器的选择 ......................................................................... 32 3.8.2 室内分布系统中天线的选择(必选) ......................................................................... 33 3.8.3 室内分布系统中馈线的选择(必选) ......................................................................... 35 3.8.4 室内分布系统中功分器和耦合器的选择(必选) ....................................................... 36 3.8.5 室内分布系统中干线放大器的选择 ............................................................................. 36 3.8.6 室内分布系统中馈线接头的选择(必选) .................................................................. 37 3.8.7 室内分布系统中器件更换和增加原则(必选) ........................................................... 37 3.9 室内分布系统详细方案设计 .............................................................................................. 38 3.9.1 给出室内分布厂家报告设计要求(必选) .................................................................. 38 3.9.2 室内分布系统的改造思路和系统原理图(必选) ....................................................... 38 3.9.3 室内分布系统中各楼层天线布置图 ............................................................................. 38 3.9.4 室内分布系统中天线口发射功率预算(必选) ........................................................... 39 3.9.5 室内分布系统中详细网络拓扑图 ................................................................................. 39 3.9.6 室内分布系统中详细走线图 ........................................................................................ 40 3.9.7 室内分布系统物料清单 ............................................................................................... 40 3.10 室内分布系统测试验证及方案改进(可选) .................................................................... 41 3.11 室内分布系统投资评估(必选) ....................................................................................... 42 3.11.1 室内分布系统投资分为三种主要情况 ................................................................ 42 3.11.2 室内分布系统投资模型 ...................................................................................... 42 3.11.3 室内分布系统投资估算 ...................................................................................... 43 3.12 室内分布系统方案设计评审(必选) ............................................................................... 44 4 室内分布系统扩容及演进........................................................................................................ 45 4.1 室内分布系统扩容方法 ..................................................................................................... 45 4.2 室内分布系统中HSDPA策略 ............................................................................................ 45 4.2.1 引入HSDPA对原R99室内覆盖的影响 ........................................................................ 46 4.2.2 引入HSDPA对原R99室内容量的影响 ........................................................................ 48 4.2.3 HSDPA室内覆盖方案的设计 ...................................................................................... 49 5 室内分布系统优化考虑 ........................................................................................................... 54 5.1 室内分布系统覆盖优化考虑 .............................................................................................. 54 5.2 室内分布系统切换优化考虑 .............................................................................................. 54 5.3 室内分布系统干扰优化考虑 .............................................................................................. 54 6 室内分布系统设计案例 ........................................................................................................... 54 6.1 室内分布系统目标确定分析 .............................................................................................. 55 6.1.1 系统目标覆盖分析 ....................................................................................................... 55 6.1.2 系统业务需求分析 ....................................................................................................... 56 6.1.3 系统传输资源需求分析 ............................................................................................... 56 6.2 室内分布系统勘查测试 ..................................................................................................... 56 6.2.1 室内分布系统现网调查 ............................................................................................... 56 6.2.2 建筑物室内勘查 .......................................................................................................... 57 6.3 室内分布系统链路预算和容量估算 ................................................................................... 57 6.3.1 室内分布系统链路预算 ............................................................................................... 57 6.3.2 室内分布系统容量估算 ............................................................................................... 58 表34 PS域承载类型分布特性 ........................................................................................................ 59 6.4 室内分布系统信号源选择 .................................................................................................. 60 表36 室内分布系统信号源选择 .................................................................................................... 60 6.5 室内分布系统切换设计 ..................................................................................................... 60 6.5.1 同系统切换策略:即WCDMA系统内切换 ................................................................... 60 6.6 室内分布系统新增主要设备清单 ....................................................................................... 61 6.7 室内分布系统详细设计方案 .............................................................................................. 61 6.7.1 室内分布系统改造思路 ............................................................................................... 61 图21 室内分布系统的改造 ............................................................................................................ 61
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6.7.2 室内分布系统组网原理图 ............................................................................................ 62 图22 WCDMA信号源部分设计 ...................................................................................................... 62 6.7.3 室内分布系统详细网络拓扑图 .................................................................................... 图25 室内分布系统设计详细网络拓扑图 ...................................................................................... 65 7 总结 ........................................................................................................................................ 65 7.1 相对2.01版本的改进 ......................................................................................................... 65
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表目录
表1 室内分布系统同异频组网方案对比 ........................................................................................ 10 表2 ITU-R.P 1238模型距离损耗系数取值 ..................................................................................... 17 表3 ITU-R.P 1238模型楼层穿透损耗系数取值 ............................................................................. 17 表4 WCDMA室内穿透损耗参考值 ................................................................................................ 18 表5 WCDMA与DCS 1800共享室内分布业务门限计算 ................................................................. 19 表6 电梯内外同频切换设计 .......................................................................................................... 23 表7 根据协议分析GSM 900M基站对WCDMA 基站的杂散干扰 .................................................. 27 表8 根据协议分析DCS 1800M基站对WCDMA 基站的杂散干扰 ................................................ 27 表9 根据协议分析PHS 基站对WCDMA 基站的杂散干扰 ........................................................... 27 表10 IRS规格说明举例 ................................................................................................................. 28 表11 运营商B的宏蜂窝对于运营商A的室内分布干扰预算门限 .................................................... 30 表12 运营商A自身的干扰预算门限 .............................................................................................. 31 表13 室内分布天线型号举例 ........................................................................................................ 33 表14 室内分布系统馈线衰减表 .................................................................................................... 35 表15 Kathrein 耦合器参数指标 .................................................................................................... 36 表16 Kathrein 功分器参数指标 .................................................................................................... 36 表17 室内分布系统物料清单举例 ................................................................................................. 40 表18 室内分布系统设备器件使用比例模型 .................................................................................. 42 表19 单站点室内覆盖系统改造成本计算举例 ............................................................................... 43 表20 室内分布系统投资估算举例 ................................................................................................. 43 表21 室内分布系统方案设计评审主要关注点 ............................................................................... 44 表22 室内覆盖下行负载变化时动态功率分配改变情况 ................................................................ 47 表23 采用HSDPA室内覆盖对原R99网络覆盖的影响 ................................................................... 48 表24 采用HSDPA对原有R99网络容量的影响.............................................................................. 49 表25 组网和混合组网的优缺点对比 ...................................................................................... 50 表26 各种场景组网策略推荐表 .................................................................................................... 50 表27 室内场景功率资源分配方式优缺点对比 ............................................................................... 52 表28 室内场景码资源资源分配方式优缺点对比 ........................................................................... 53 表29 覆盖目标楼层详细情况 ........................................................................................................ 55 表30 覆盖目标电梯情况 ............................................................................................................... 56 表31 GSM话务及WCDMA人数分配表 .......................................................................................... 58 表32 业务模型 .............................................................................................................................. 59 表33 业务量模型值 ....................................................................................................................... 59 表34 PS域承载类型分布特性 ........................................................................................................ 59 表35 室内WCDMA话务模型 ........................................................................................................ 59 表36 室内分布系统信号源选择 .................................................................................................... 60 表37 室内分布系统新增主要设备清单 ......................................................................................... 61 表38 GSM和WCDMA信号源覆盖区域列表 .................................................................................. 62
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图目录
图1 室内分布系统设计流程图 ........................................................................................................ 9 图2 建筑物楼层平面图举例 .......................................................................................................... 14 图3 室内拍摄照片举例 ................................................................................................................. 15 图4 1个直放站对基站底噪的影响 .................................................................................................. 22 图5 运营商A的室内分布系统和属于运营商B室外宏蜂窝的终端间的干扰 .................................... 30 图6 运营商A自身的干扰 ............................................................................................................... 31 图7 合路器产品样图 ..................................................................................................................... 33 图8 室内天线举例 ......................................................................................................................... 33 图9 泄漏电缆 ................................................................................................................................ 34 图10 对数周期天线举例 ............................................................................................................... 34 图11 功分器和耦合器样图 ............................................................................................................ 36 图12 干线放大器样图 ................................................................................................................... 37 图13 室内分布系统改造原理图举例 ............................................................................................. 38 图14 天线分布位置图举例 ............................................................................................................ 38 图15 室内分布系统详细网络拓扑图举例 ...................................................................................... 39 图16 室内分布系统详细走线图举例 ............................................................................................. 40 图17 楼层内实地测试验证方案举例 ............................................................................................. 42 图18 覆盖目标图示 ....................................................................................................................... 55 图19 建筑物室内照片 ................................................................................................................... 57 图20 室内慢衰落余量的计算 ........................................................................................................ 57 图21 室内分布系统的改造 ............................................................................................................ 61 图22 WCDMA信号源部分设计 ...................................................................................................... 62 图23 WCDMA 信号源部分设计 .................................................................................................... 62 图24 小商品市场的垂直分区法覆盖方式 ...................................................................................... 63 图25 室内分布系统设计详细网络拓扑图 ...................................................................................... 65
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关键词:室内分布系统设计、信号源、链路预算、干扰分析、IRS、切换、器件选择、投资评估 摘 要:本指导书从室内分布系统规划思路和设计流程出发,详细描述了室内分布系统的规划设计
过程和注意事项,做为WCDMA室内分布系统工程实施的参考。
缩略语清单:
缩略语 BCCH DAS DCS 1800 HSDPA IRS POI RRU 英文全名 Broadcasting Channel Distributed Antenna System Digital Cellular System at 1800MHz High Speed Down Packet Access Integrate Radio System Point of interface Remote Radio Unit 中文解释 广播信道 分布式天线系统 1800MHz频段的数字蜂窝系统 高速下行数据接入 无线系统整合 接口节点 远端射频模块 2010-01-31
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1 概述
本文档主要用来指导WCDMA室内分布系统的规划设计。 各章内容介绍如下: 第一章 概述;
第二章 室内分布系统规划思路; 第三章 室内分布系统设计; 第四章 室内分布系统扩容及演进; 第五章 室内分布系统优化考虑; 第六章 室内分布系统设计案例; 第七章 室内分布系统设计总结。
2 室内分布系统规划思路
2.1
室内覆盖设计流程
室内分布系统设计主要分为以下三大类:
1. WCDMA单系统室内分布设计
2. 运营商自身多系统共用室内分布系统设计 3. 多运营商共用分布系统(IRS)设计
本文以第一种设计场景为主线进行阐述,同时穿插第二种和第三种场景的室内分布系统设计要点。下图为根据室内分布设计要点,制作的设计流程。
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图1 室内分布系统设计流程图
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2.2 室内覆盖不同阶段的关注点
第一阶段 在建网设计时,以边缘覆盖Ec作为设计和验收重要关注点。
第二阶段 在网络初期优化阶段,以室内小区导频Ec/Io值来作为优化重要关注点。 第三阶段 在网络运营优化阶段,以边缘区域或特定区域的软切换比例来作为优化 重要关注点。
2.3 怎样协助运营商完成室内覆盖设计工作
1. 华为网规协助运营商和设计院,完成WCDMA室内覆盖改造设计组网方案、设计报告模板、评
审模板的制定。
2. 室内分布系统厂家根据以上规则,进行室内分布系统的详细设计。
3. 华为网规协助运营商和设计院,依据已制定好的评审原则,完成对室内分布系统设计报告的评
审,室内分布系统厂家根据评审意见进行修改。
4. 评审通过的设计报告,交给运营商备案,由运营商通知进行工程实施。
2.4 室内分布系统同异频组网方案对比
建议策略:控制干扰,同频为主,异频为辅。
表1 室内分布系统同异频组网方案对比
优点 室内外同频覆盖方案 进出楼、电梯均为软切换,成功率高,频谱利用率高。 网络密集区高层小区与室外小区间同频干扰大,影响质量与容量。 建网初期;低楼层场景;同频干扰小的室内场景;话务量不高的室内场景;终端不支持异频硬切换。 室内外异频覆盖方案 室内外干扰小,系统容量较高。 需要增加频点;硬切换成功率比软切换低。 楼层高,同频干扰大,话务量高,不缺乏频率资源的情况下。 缺点 应用 场景 1. 网络建设初期室内外同频干扰较小,话务量较小,建议采用同频策略。 策略 建议 2. 室内外同频干扰应首先通过优化手段解决,其次采用异频,避免干扰。 3. 异频主要用于解决容量需求,当网络建设成熟期,通过增加异频解决 室内外干扰和容量问题。 2.5 不同场景的规划思路
针对不同场景(按照用户分布和建筑物用途分类),给出不同室内分布系统的设计原则和注意
事项。
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2.5.1 机场/车站/码头
1. 覆盖场景: 机场,车站,码头等。
2. 覆盖特点: 室内覆盖的社会价值和经济价值都比较高。话务密度较高,普通语音业务用
户为主,人员流动性大,相对空旷,机场等VIP区域需要数据业务连续覆盖。这些区域一般都有室外基站覆盖。
3. 设计要点: 室内覆盖主要对室外基站的覆盖盲区和话务热点区域进行补充
覆盖。控制干扰将是这类区域的主要考虑问题。室外基站容量多余小
区可以连RRU覆盖室内,这样可以充分利用基站CE资源,并保证室内外的用户切换为更软切换。
2.5.2 购物商场 / 大型超市
1. 覆盖场景:购物商场和大型超市等。
2. 覆盖特点:用户主要以CS业务为主,话务在时间上呈现一定的规律性(晚上 / 节假
日全天),高峰时段话务密度较大。
3. 设计要点:此类场景结构复杂,覆盖是此类场景的重点考虑问题,并要考虑大门出
入口的室内外切换设计。此类场景一般选择RRU或微蜂窝为主要信号源。
2.5.3 会展中心 / 会议中心 / 体育场馆
1. 覆盖场景:会展中心,会议中心,体育场馆等。
2. 覆盖特点:话务主要以事件触发为主,容量估算时要留有足够的余量。
3. 设计要点:容量问题是此类场景室内设计的重点考虑问题。切换区域避免设在话务
高峰地带或观众席中间;场馆出入口的要保证良好的覆盖和顺畅的切换。此类场景一般使用宏蜂窝连RRU覆盖,充分利用基站CE资源。新闻中心会有大量的数据业务覆盖要求,设计时可以考虑多小区和多载频配置,或者考虑使用HSDPA功能。
2.5.4 商务写字楼 / 酒店
1. 覆盖场景:酒店和商务写字楼等。
2. 覆盖特点:高端用户较多。需要重点考虑用户对数据业务覆盖要求。
3. 设计要点:商务区和消费区的话务量所占比重较大;客房区的话务量所占比重较小,
规划时要区别对待。一般选用RRU或微蜂窝作为信号源。小功率多天线的滴灌技术是此类场景的应用重点;并要保障电梯,大厅出入口和车库等处CS业务的良好覆盖。
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2.5.5 机关/公司机构
1. 覆盖场景:机关,公司机构等。
2. 覆盖特点:此类场景下需要提供优质的网络覆盖。用户业务主要以话音为主,高端
用户所占比重较大。
3. 设计要点:保证语音业务的连续覆盖,数据业务要保障重点区域的覆盖。覆盖意义
较重要。一般选用宏蜂窝或RRU覆盖。
3 室内分布系统设计
3.1
覆盖目标信息收集
3.1.1 覆盖信息收集(必选)
建议由运营商给出意见,室内分布系统厂家执行。 1. 确定新建还是利旧原有室内覆盖系统 2. 确定覆盖目标的具体楼层 3. 确定覆盖概率要求
明确具体覆盖楼层的覆盖概率要求,不同的覆盖概率要求对应不同设计余量要求。 以室内覆盖概率为90%,室内估算阴影衰落标准差为6dB为例,对应的设计余量为5dB。 覆盖信息收集完成后,进行室内分布系统的链路预算。
3.1.2 业务信息收集(必选)
建议由运营商给出,华为公司意见作为参考。 1. 确定业务目标需求种类
不同的WCDMA业务在业务门限以及系统容量方面将会有不同的要求,所以在室内分布系统设计时,必须首先确定需要连续覆盖的WCDMA业务。
2. 确定基本业务需求后就可以确定业务门限
业务信息收集完成后,作为室内分布系统链路预算和容量估算的参考。
3.1.3 容量信息收集(必选)
建议由运营商给出意见,或参考华为公司的计算方法,室内分布系统厂家具体执行。
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1. 新建WCDMA室内分布系统容量信息收集 1) 2)
估计覆盖目标的预测用户数 和运营商确定话务模型
2. 共享GSM室内分布系统容量信息收集
对于已有GSM室内分布系统,可以通过GSM话务量情况预测WCDMA室内分布系统容量。 1) 2)
从运营商处获得该建筑物GSM室内分布系统的话务量 与该区域总的GSM话务量相比得到话务百分比
容量信息收集完成后,进行室内分布系统的容量计算。
3.1.4 系统传输资源需求分析(必选)
建议由室内分布厂家参考华为公司的分析方法完成。
从运营商处了解该建筑物WCDMA室内覆盖所用传输是E1还是光纤,然后根据容量计算结果和信号源类型判断传输资源是否合适。如果受运营商传输条件影响,导致传输资源受限,应及时与运营商沟通,防止容量上升后出现传输瓶颈导致的纠纷。
3.2 室内分布系统勘查测试
3.2.1 室内分布系统现网调查(必选)
1. 室外已有WCDMA基站覆盖室内的情况
如果将要进行室内覆盖设计的建筑物周围存在 WCDMA 现网覆盖,则室外小区有可能对今后的室内分布系统形成干扰,干扰主要体现为导频污染,一般情况下楼层越高导频污染越严重。
因此,需要在室内环境下对室外基站的导频信号进行测试,记录导频的数量、强度以及导频信号在楼层内的分布,测试结果作为室内分布系统边缘场强设计的参考。实际工程中,室内主导小区的导频信号强度应该比来自室外小区的最强导频信号高一定的设计余量,一般室内小区信号边缘场强要比室外高5dB左右。
测试可以在大楼内部有选择地进行,比如在大楼底部选择 1 到 2 个楼层、在大楼中部选择 1 到 2 个楼层、在大楼顶部选择 1 到 2 个楼层。测试工作需要用到 Agilent-E74A或华为PROBE路测软件的室内测量功能来实现。
2. 室外没有WCDMA基站覆盖室内的情况
对于室外没有WCDMA基站覆盖,而室内已有GSM分布系统覆盖的建筑物。在做调查时,应该注意记录已有GSM室内分布系统的覆盖电平情况,注意总结GSM室内分布覆盖不好的地方或者楼层,进行GSM系统相关的切换测试,在WCDMA室内系统设计时可以参考GSM网络测试情况。
可以列表分区域进行GSM信号电平测试,测试项包括所在楼层信息,所在楼层区域的位置信息,
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测试点服务小区的CELL_ID,测试点服务小区的信号强度,测试点服务小区的邻小区BCCH频点和信号强度;进行室内外主要切换区域的切换测试,重点应对大堂门口,电梯口等位置进行切换测试。记录主要服务小区和邻小区的信号强度等信息,并处理形成GSM信号分布图或者表格,以便WCDMA室内覆盖设计参考。
3.2.2 覆盖区域建筑图纸准备(必选)
由运营商或室内分布系统厂家提供。
获得详细的大楼建筑图纸,包括每个覆盖目标楼层的平面图、各个方向的立面图。尽可能获得 AutoCAD 格式的电子件,其次为工程晒图的扫描件。
另外还需要获得大楼内部强电井、弱电井的施工图纸,并在上面标注物业允许走线穿孔的位置,以及现有可利用的传输线路。
图2 建筑物楼层平面图举例
3.2.3 建筑物室内勘查(必选)
由设计院和室内分布厂家联合完成。 1. 室内勘查主要工作
室内勘查主要是为室内覆盖系统的规划设计做好信息搜集工作,通过室内勘查、与物业交流,要完成以下任务:
确定覆盖范围,明确建筑物内各楼层的覆盖要求与区别。 拍摄足够数量的数码照片,以体现大楼室内细节和外形轮廓。 确定内墙 / 楼板 / 天花板的建筑材料 / 厚度,以估计其穿透损耗。
穿透损耗可参考P20 的 “表 5 WCDMA室内穿透损耗参考值”。
确定可获得的传输、电源和布线资源,物业对施工的要求。 确定基站设备必须的机房以及天线馈线等的安装空间。 了解各楼层用途及估计各楼层用户数。
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如果已有GSM室内分布系统,室内勘查时检查其原来的设计方案,作为共享室内分
布
系统设计的参考。
2. 室内布线资源的勘查
关于布线资源的勘查,需要了解布线环境的承重和曲率半径条件。关于曲率半径的勘查主要关注以下两点:如果物业提供布线用的 PVC 管线,则需要了解 PVC 管线拐弯处的曲率半径;另外大楼垂直走线井到各楼层走线口拐弯处的曲率半径也需要了解。
3. 室内照片拍摄
在室内拍摄照片时应该注意,拍照之前首先需要选择特征楼层,这样能够保证以较高的效率完成照片拍摄工作,并且可以提供足够的建筑物特征信息。假设目标大楼共有 25 层,按照建筑结构和楼层布局分类:其中 1 层为一个特征楼层;2 ~ 5 层结构和布局相同,可从中任选一个楼层作为特征楼层;6 ~ 25 层结构和布局相同,可从中任选一个楼层作为特征楼层。
选定了特征楼层以后,开始进行室内拍摄,每个特征楼层内需要拍摄的照片数量满足以下要求:
体现楼层平面布局,2 ~ 4 张照片; 体现天花板结构特征,1 ~ 2 张照片; 候选的天线架设位置,1 ~ 2 张照片; 体现外墙与窗户特征,1 ~ 2 张照片; 体现走廊与电梯间特征,1 ~ 2 张照片;
异常的结构(如大的金属物件)和设备房间(可能的干扰源),1 ~ 2 张照片; 最后到室外,拍摄大楼的全景以体现全楼的外形轮廓,1 ~ 2 张照片。
图3 室内拍摄照片举例
3.2.4 室内CW测试(可选)
一般不提倡进行室内传播模型的校正工作(目前的规划软件也是不支持这类模型的校正),可以利用已有传播模型进行设计。如果运营商提出要求,一定要对典型楼宇进行CW测试,那么测试工作由室内分布厂家和华为公司共同来完成。
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为了获得覆盖目标的室内传播特征信息,进行室内 CW 测试。完成测试之后,对测试数据进行分析,并获得大楼内部隔墙 / 楼板 / 天花板等穿透损耗值。
室内 CW 测试的信号源可以使用GATOR 信号源,输出功率在5dBm 左右,可以满足室内测试需要,发射天线使用一般车载小天线即可。
进行CW测试时,发射天线的摆放位置,应靠近候选天线架设位置,候选位置即有可能进行工程施工的位置。
关于CW测试更加详细的了解,请参阅《W-测试指导书》。
3.3 室内分布系统覆盖和容量估算
3.3.1 WCDMA室内分布系统链路预算(必选)
建议由室内分布系统厂家参考运营商意见和华为公司计算方法完成。 1. 室内传播模型的选择 1)
Keenan-Motley 室内传播模型
Keenan-Motley模型在自由空间传播模型的基础上增加了墙壁和地板的穿透损耗。模型所使用的公式如下所示:
PLdB32.520logf20logdPW
f:表示频率,单位是MHz
d:表示移动台离发射机之间的距离,单位为km P:墙壁损耗参考值
W:墙壁数目
该公式没有考虑到多径的影响,把穿透损耗仅仅看做是墙壁数目和墙壁损耗参考值的乘积,并且对所有的墙壁取相同的穿透损耗,因此很不准确。
另外一种对以上公式进行改进,考虑了不同类型墙壁和楼层穿透损耗的更加精细的模型为:
PLdB32.520logf20logdkfiLfikwjLwj
i1j1IJkfi:穿透第i类地板的个数 kwj:穿透第j类墙壁的个数 Lfi:第i类地板的穿透损耗 Lwj:第j类墙壁的穿透损耗
I:地板的种类数
J:地板的种类数
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实验表明,通过楼层地板衰减的典型值在12-32dB之间,通过墙壁衰减的值取决于所用隔墙的类型。对于典型的软隔墙,衰减值在1-5dB之间变化,硬隔墙的衰减可能在5-20dB之间变化。
2)
ITU-R P.1238 室内传播模型
目前业界推荐使用的是ITU-R P.1238室内传播模型 该模型把传播场景分为NLOS和LOS。 对于NLOS,模型所用的公式为
LID=20logfNlogdLfn28dBX
N:距离损耗系数
f:频率,单位MHz
d:移动台与发射机之间的距离,单位为m ,d1m
Lfn:楼层穿透损耗系数
X:慢衰落余量,取值与覆盖概率要求和室内慢衰落标准差有关。
对于LOS:
PLLOS20log(f)20log(d)28dBX
模型的适用的频率范围为1800-2000MHz。
表2 ITU-R.P 1238模型距离损耗系数取值
Frequency(GHz) 1.8-GSMHz
距离损耗取值N 住宅 28 办公室 30 商场 22 表3 ITU-R.P 1238模型楼层穿透损耗系数取值
Frequency 900MHz 楼层穿透损耗系数取值Lfn 住宅 - 办公室 9(1 floor) 19(2 floor) 24(3 floor) 商场 - 1.8-GSMHz 4n 15+4(n-1) 6+3(n-1) 注:n表示要穿透的楼层,n>=1。 2. 室内边缘场强及天线发射功率的估算 1)
室外基站已建好情况下,室内的边缘场强估计
根据在室内导频测试结果,室内小区信号边缘场强设计要比室外小区在室内的导频Ec 高5dB作为经验参考值。
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另外,需考虑该业务的最低接入门限Ec和Ec/Io的要求。 综合以上两点,确定室内的边缘场强。
2)
室外基站未开通情况下,室内的边缘场强估计
根据室外基站覆盖预测结果,将准备建设室内分布系统建筑物的经纬度输入覆盖预测结果图 中,就可看出室外小区在该建筑物外的导频Ec。室内小区信号边缘场强设计要比室外小区在该建筑物外的导频Ec高5dB作为经验参考值。
另外,需考虑该业务的最低接入门限Ec和Ec/Io的要求。 综合以上两点,确定室内的边缘场强。 3. 根据选择的室内传播模型确定路径损耗
4. 将路径损耗和边缘场强设计值相加,得到天线口发射功率 5. 室内穿透损耗测试统计参考值
表4 WCDMA室内穿透损耗参考值
项目 信号对电梯门的穿透损耗 室内砖隔墙穿透损耗平均值 钢筋混凝土墙穿透损耗平均值 薄玻璃(普通玻璃窗上的玻璃) 穿透损耗 厚玻璃墙(玻璃幕墙)穿透损耗 信号类型 WCDMA WCDMA WCDMA WCDMA WCDMA 参考值 22.6 7~10 约20 约1 约3 理论值或业界经验值 20~30 10 15~30 1 3 单位 dB dB dB dB dB 3.3.2 室内单WCDMA分布系统容量估算(必选)
建议由室内分布系统厂家参考运营商意见和华为公司计算方法完成。 1. 新建WCDMA室内分布系统容量估算 1)
在建筑物勘查时获得预测覆盖目标用户数以及和运营商确定的话务模型(单用户忙时话务量和吞吐量)
2)
根据RND工具中的单站点CE计算,计算出该站点所需CE数和上下行解调板数量,E1数量
计算出室内分布系统站点所需CE数和上下行解调板数量后,作为室内分布系统信号源选择的参考;计算出E1数量后,与运营商已有的传输资源相比较,如果传输资源受限,应及时提醒运营商。
2. 共享GSM室内分布系统容量估算
假设运营商认为同一建筑物的GSM室内话务分布所占GSM总话务百分比和WCDMA室内话务
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分布所占WCDMA总话务的百分比相同,可以采用以下计算方法,否则仍然建议先预测覆盖目标用户数。
1) 2) 3) 4)
确定需要共享分布系统的建筑物
从运营商处获得该建筑物室内分布GSM话务量
室内分布GSM话务量/该区域GSM总话务量=该室内分布GSM话务占总话务的百分比 该区域总预测WCDMA用户数×该室内分布GSM话务占总话务的百分比=该室内分布系统的WCDMA用户数
5) 6)
和运营商确定该室内分布的话务模型(单用户忙时话务量和吞吐量)
根据RND工具中的单站点CE计算,计算出该站点所需CE数和上下行解调板数量,E1数量
计算出室内分布系统站点所需CE数和上下行解调板数量后,作为室内分布系统信号源选择的参考;计算出E1数量后,与运营商已有的传输资源相比较,如果传输资源受限,应及时提醒运营商。
3.3.3 WCDMA与DCS 1800共享室内分布系统链路预算(可选)
在WCDMA与DCS 1800共用室内分布系统时,主要考虑不同系统的频率损耗差异和接入共用分布系统时候的插入损耗差异。
本节利用已有的DCS 1800系统,考虑WCDMA和DCS1800共用分布系统时的差异。计算出满足WCDMA系统各个业务接入门限,所需要的DCS 1800系统对应的BCCH接收电平。即通过现网DCS 1800系统BCCH接收电平测试,可以评估该系统是否满足将来WCDMA信号直接合路后,对应的各类业务门限要求。
表5 WCDMA与DCS 1800共享室内分布业务门限计算
Minimum SigLvl requirements based on link budget Voice CSk PS/384 PS128/384 PS144/384 PS384/384 max CL in UL (dB) 142.7 137.4 137.7 134.9 134.4 130.2 a max CL in DL (dB) 144.1 138.8 139.1 136.3 135.8 131.6 b Tx Power P-CPICH 33 33 33 33 33 33 c minimum P-CPICH RSCP requirements (dBm) -111.1 -105.8 -106.1 -103.3 -102.8 -98.6 d=c-b design margin (dB) 5 5 5 5 5 5 e indoor coverage P-CPICH target (dBm) -106.1 -100.8 -101.1 -98.3 -97.8 -93.6 F=d+e Tx Power of BCCH of co-site GSM BTS (dBm) 39 39 39 39 39 39 g 2010-01-31
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Coupling loss difference between UMTS and GSM1800 band 2.5 (dB) h Additional loss to connect NodeB into 0.5 existing GSM DAS (dB) i Min BCCH target (dBm) -97.1 j=f+g-c+h+i 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 -91.8 -92.1 -.3 -88.8 -84.6 在上表的计算中,粉红色为输出结果,绿色为输入数值,无色为常数项,这里先说明一下上述链路预算中的几个取值,
在上表中我们有以下假设:
WCDMA室内系统基站 Tx Power P-CPICH为33dBm
GSM室内系统基站Tx Power of BCCH of co-site GSM BTS 为39dBm
coupling loss difference between UMTS and GSM1800 band是指在上行链路的频率损耗差异;
Additional loss to connect NodeB into existing GSM DAS是指在WCDMA信号源引入GSM室内分布系统时,借助合路器而带来的插入损耗。
GSM基站信号最大发射功率应根据实际GSM基站的发射功率来设置。
参考GSM室内分布实测电平,就可以知道如果WCDMA与DCS 1800直接合路,此GSM室内分布系统是否可以满足WCDMA各类业务的接入门限要求。如果不满足要求,可以进行相应的室内分布系统改造。
此链路预算主要是利用已有的GSM系统来反推WCDMA业务门限电平时参考使用。
3.4 室内分布系统信号源选择
3.4.1 根据容量与覆盖需求选择合适的信号源(必选)
建议由室内分布系统厂家参考运营商意见和华为公司解决方案完成。
室内分布系统的信号源,要根据不同场景的覆盖及容量需求,选择不同的设备。 1. 一般小型建筑物室内覆盖信号源选择
对于10层楼以下,面积小于1万平方米的建筑物。满足覆盖和容量需求的前提下,建议采用微蜂窝BTS3801C来与原系统合路改造后覆盖。
2. 一般中型建筑物室内覆盖信号源选择
对于10层到20层,面积在2万平方米以下的建筑物。满足覆盖和容量需求的前提下,建议采用
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BBU3806+2个 RRU3801C与原系统合路改造后覆盖。
3. 一般大型建筑物室内覆盖信号源选择
对于20层到30层,面积在3万平方米以下的建筑物。满足覆盖和容量需求的前提下,建议采用BBU3806+3个 RRU3801C与原系统合路改造后覆盖。
4. 一般超大型建筑物室内覆盖信号源选择
对于30层以上,面积在3万平方米以上,又有群楼的建筑物。满足覆盖和容量需求的前提下,建议采用2个BBU3806+多个RRU3801C或BBU+多个Pico RRU与原系统合路改造后覆盖。
5. 室内外要兼顾覆盖场景的信号源选择
对于室内外都要覆盖的场景,采用BBU+RRU的方式或宏蜂窝+RRU方式进行覆盖,充分利用信号源CE资源。
3.4.2 直放站对室内分布系统的影响(关注)
建议由室内分布系统厂家参考运营商和华为公司意见选择合适的信号源。
直放站及干放在室内分布系统中的使用,以控制干扰和减小对系统容量的影响。 1. 直放站的优缺点及其使用建议 1)
射频直放站
优点:不需要传输资源。
缺点:施主天线和业务天线隔离度不够容易造成自激。 易带来导频污染,影响网络质量。
会提高施主基站接收机的噪声电平,导致系统容量和覆盖半径减小。
影响功控,切换,准入等RRM算法。 2)
光纤直放站
优点:通过光纤传输信号 ,工作比射频直放站更稳定 。 不需考虑收发隔离问题,不易产生自激。
缺点:会提高施主基站接收机的噪声电平,导致系统容量和覆盖半径减小。 其所带来的更大的延时会对定位业务产生影响。 影响功控,切换,准入等RRM算法。 建议:
城区不建议使用射频直放站作为室内分布系统的信号源;光纤直放站仅能在容
量需求低,封闭的地下停车场类似场景使用。
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2. 直放站对施主基站底噪抬升的影响
图4 1个直放站对基站底噪的影响
图中横坐标是噪声增量因子
Nrise(dB);纵坐标是底噪抬升量(dB),包括了基站底噪抬升
REPrise。
FBTSrise和直放站本身的底噪抬升FFBTSrise10lg(110Nrise(dB)10) dB (1)
FREPrise10lg(110) dB (2) Nrise(FREPFBTS)(GREPLd) dB (3)
Nrise(dB)10FREP――直放站噪声系数 (dB);
FBTS――施主基站噪声系数(dB); GREP――直放站上行增益 (dB);
Ld―― 从直放站上行输出端口到施主基站接收端口的路径损耗(dB),包括电缆损耗、天
线增益和空间路损等。
(GREPLd)项就是净增益(dB)。
由上式(1)、(2)可见,当噪声增量因子
Nrise=0时,一个直放站的引入,使施主基站上行
底噪增加(抬升)3dB;同时使直放站本身底噪也抬升3dB。底噪抬升意味着接收灵敏度降低,移动台发射功率增加,上行覆盖半径缩小。
直放站引入后,对施主基站和直放站本身底噪都有抬升,系统平衡点在
Nrise=0时。
直放站对施主基站底噪抬升的关键因素是直放站上行增益,减小直放站上行增益带来的好处是减小施主基站底噪的抬升;但此时由于上行链路的损耗无法完全弥补,导致直放站本身底噪抬升增大,直放站覆盖区域下的UE必须增加发射功率弥补损耗差值。
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3.5 室内外切换设计
3.5.1 WCDMA系统内切换(必选)
1. 室内大堂出入口的切换设计 1)
室内大堂出入口切换区域的大小由切换参数设置和边缘场强Ec,Ec/Io决定。一般采用华为默认基线参数配置即可;避免室内信号泄漏过大,建议在室外离门口5~7米范围内导频Ec<-95dBm。
2)
一般建筑物大堂出入口切换区域建议在室外离门口5~7米范围内。切换区域不宜离马路太近或进入室内过深。
2. 室内进出电梯的切换设计
进出电梯内外建议采用同频软切换;如果采用室内外异频策略,建议整幢室内建筑物采用异频同覆盖方法。
表6 电梯内外同频切换设计
楼宇 小型楼宇(10层以下) 电梯覆盖和切换设计 在电梯井上部,采用定向天线,垂直向下,直接覆盖电梯井,同一小区无切换。 在电梯井内每隔几层楼,装一个小定向天线垂直覆盖电中型楼宇(10层~20层) 梯井。如果楼宇由两个小区覆盖,建议采用低楼层小区信号覆盖电梯井的方法,在低楼层及一楼电梯出口处,UE处在同一小区,不发生切换。 电梯井内引入两个小区信号,建议采用与楼层相同的分较大楼宇(20层~30层) 段方式覆盖。电梯运行过程中,在电梯内完成两个小区的软切换。 超高楼宇(30层以上) 3. 高层室内窗口处的切换设计
与楼层相同的分段方式进行覆盖,软切换在电梯内完成;还可以采用泄漏电缆进行电梯覆盖。 高层窗口处室外小区信号进入室内较多,存在导频污染和乒乓切换,容易掉话。高层室内小区在窗边的天线口导频功率设计,应该比室外小区进入室内的信号高5dB的余量,以控制高层室内小区与室外小区的切换。
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3.5.2 室内覆盖系统邻区规划(必选)
对于室内分布系统的邻区规划,由于室内覆盖区域较为封闭,所以在配置邻区关系时候应该参考实际切换区域信号强度为基础来进行设置,基本原则是邻区关系尽量简单。
1. 室内外同异频情况时邻区的选择
综合规划仿真结果和共站点GSM室内分布系统邻区关系进行选择;
在室外基站已建好情况下的邻区选择,以现场实测结果为参考,选取室外Ec和Ec/Io较好且稳定 的小区与室内小区互做邻区。
2. 高层小区邻区的选择
A 规划阶段:规划设计阶段,很难判断哪些小区是比较稳定的强信号小区,哪些小区是不
稳定的弱信号小区。同时由于室内环境复杂,同一个室外小区在室内的信号分布不均匀,推荐按照室内信号调查的结果(或逻辑关系)进行双向邻区规划。
B 优化阶段:在室内分布系统开启后,在优化时发现由于高层室外信号波动大导致室内外
切换频繁,影响网络质量的情况,可以把单向邻区策略(高层室内小区不做室外小区的邻区)做为一个优化手段。
3.6 室内分布系统共享分析及干扰控制
3.6.1 运营商共用室内分布系统分析(必选)
建议由室内分布系统厂家参考运营商和华为公司意见完成。
运营商一般会选择共享室内分布系统来节约成本,以下为共享室内分布系统的主要关注点: 1. 减小对原系统的影响
尽量减少对原系统的改动,减小对原系统的影响。
室内分布设计厂家根据系统设计详细拓扑图计算的结果,给出对原系统影响的评估;对原系统已知的信号泄漏过大或覆盖不足等问题,在本次改造中要尽量解决。
2. 参考原系统设计
新系统的设计要参考原系统的方案和实测数据。
参考原系统设计方案,给出最合适的改造思路;对于原系统室内测试中出现的切换失败、掉话、干扰等问题,在新系统设计时应予以避免。
3. 器件改造
对于原系统性能良好,频率符合要求的无源器件尽量利旧。
合路器必须满足隔离度和互调性能指标要求,尽量减少干放的使用,以1/2馈线为主,部分损
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耗较大干线或支线可以选择7/8馈线。
4. 信号源选择
综合系统设计中覆盖和容量的要求,选择合适的信号源。 城区选择直放站作为室内覆盖信号源应更加慎重。 5. 成本控制
工程改造应尽量节省成本。 更换及增加器件应说明原因。
3.6.2 运营商共用室内分布系统干扰控制(必选)
共用室内分布系统干扰主要可以分为三个方面:阻塞干扰、互调干扰和杂散干扰。
对于带外干扰,最简单的方法是在接收机加滤波器;但对于带内干扰,就只能在发射机一侧想办法,比如降低功率或者加滤波器。空间隔离对解决杂散干扰和接收机阻塞以及互调干扰都是有效的,隔离的大小取决于各种干扰需要的最大隔离度。作为室内分布系统,降低发射互调干扰、抑制杂散最主要的方法就是在发射端增加滤波器。
详细系统干扰控制请参考《W-天馈设计指导书-20060323-A-3.0》 1. 阻塞干扰
定义:当干扰信号过强时,会阻塞WCDMA的接收机,超出放大器以及混频器的工作范围,使
得接收机无法正常的解调,干扰接收机的工作。需要考虑带内阻塞和带外阻塞。阻塞干扰一般对于系统的影响较小。
解决:带内阻塞在发射端加滤波器解决;带外阻塞在接收端增加滤波器解决。 滤波器隔离度要求见举例中的隔离度计算方法。 举例: 1)
GSM 900M基站在1920~1980MHz带内的杂散信号造成带内阻塞干扰计算 GSM 900M基站在非GSM频带内的杂散:-30dBm/3MHz GSM 900M基站的最大发射功率:46dBm/200KHz WCDMA接收机阻塞要求为:≤-40dBm (带内)
≤-15dBm (带外)
≤16dBm (GSM、DCS带内)
GSM 900M在WCDMA接收频段的杂散-30dBm/3MHz (= -29dBm/3.84MHz),WCDMA带内阻塞要求≤-40dBm,所以要求天线隔离:-29dBm/3.84MHz -(-40dBm/3.84MHz)=11dB
2)
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DCS 1800M基站在1920~1980MHz带内的杂散信号造成带内阻塞 DCS 1800M基站在非DCS频带内的杂散:-30dBm/3MHz
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DCS 1800M基站的最大发射功率:46dBm/200KHz WCDMA接收机阻塞要求为:≤-40dBm (带内)
≤-15dBm (带外)
≤16dBm (GSM、DCS带内)
DCS 1800M在WCDMA接收频段的杂散-30dBm/3MHz (= -29dBm/3.84MHz),WCDMA带内阻塞要求≤-40dBm,所以要求天线隔离:-29dBm/3.84MHz -(-40dBm/3.84MHz)=11dB
3)
PHS 基站对WCDMA 基站的杂散信号造成带内阻塞
WCDMA接收机阻塞要求为:≤-40dBm
最严格情况下,PHS 基站的最大发射功率为27dBm,由此计算天线的隔离度要求如下:
27-(-40)=67dB
如果考虑邻道干扰(WCDMA工作在1920MHz频段),WCDMA接收机所允许的邻道阻塞信号为-52dBm,满足阻塞条件所需要的系统间隔离度为:27-(-52)= 79dB 2. 互调干扰 定义:
多系统共存时,不同系统的不同频点之间可能会产生互调产物,形成干扰。当天馈系统使用到不理想的器件,不同频点的信号经过这些器件时,就会发生互调。由于发射机的非线性,会与发射机的发射信号一起产生互调产物。互调产物和有用信号一起通过天线发射出去,就会对接收机产生干扰。 解决:
频率互调干扰可以通过合理的频率计划将互调干扰降到一个可以忍受的范围;器件互调干扰一般通过器件指标选择和工程规范来约束,更换原有性能下降的器件来解决。; 带内互调干扰在发射端加滤波器解决;带外互调干扰在接收端增加滤波器解决。 滤波器隔离度要求见举例中的隔离度计算方法。 举例: 1)
GSM 900M基站在1920~1980MHz带内的杂散信号,与其它WCDMA信号产生互调干扰和隔离度计算
WCDMA接收互调特性要求落在接收机带内的干扰信号≤-48dBm
根据协议要求,GSM 900M基站在1920~1980MHz带内的杂散: -30dBm/3MHz 因此,隔离度要求为:
-30dBm/3MHz – (-48dBm/3.84MHz) + (10log (3.84MHz / 3MHz)) =19dB
2)
DCS 1800M基站在1920~1980MHz带内的杂散信号,与其它WCDMA信号产生互调干扰和隔离度计算
WCDMA接收互调特性要求落在接收机带内的干扰信号≤-48dBm;
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根据协议要求,DCS 1800M基站在1920~1980MHz带内的杂散: -30dBm/3MHz 因此,隔离度要求为:
-30dBm/3MHz – (-48dBm/3.84MHz) + (10log (3.84MHz / 3MHz)) =19dB
3. 杂散干扰 定义:
发射机中混频、滤波、功放等部分的非理想特性和宽带噪声会产生大量带外的无用信号,称为杂散。当杂散信号通过天线辐射出去时,就对另一系统接收机产生干扰。
对于系统影响最大的是杂散干扰。 解决:
带内杂散干扰在发射端加滤波器解决;带外杂散干扰在接收端增加滤波器解决。 滤波器隔离度要求见举例中的隔离度计算方法。 举例: 1)
GSM 900M基站在WCDMA 基站接收带内杂散干扰和隔离度计算
表7 根据协议分析GSM 900M基站对WCDMA 基站的杂散干扰
数值 说明 杂散干扰值-29 -30dBm/3MHz((dBm/3.84MHz) 协议要求) 被干扰系统灵敏<0.1dB <0.8dB <3dB <6dB <10dB 度下降允许值(dB) 被干扰系统允许-121 -112 -105 -100 -96 -105dBm/3.84M的干扰值Hz(噪声) (dBm/3.84MHz) 系统间要求隔离92 83 76 71 67 度(dB) 2) DCS 1800M基站在WCDMA 基站接收带内杂散干扰和隔离度计算 表8 根据协议分析DCS 1800M基站对WCDMA 基站的杂散干扰
数值 说明 -30dBm/3MHz(协议要求) 杂散干扰值-29 (dBm/3.84MHz) 被干扰系统灵敏<0.1dB <0.8dB <3dB <6dB <10dB 度下降允许值(dB) 被干扰系统允许-121 -112 -105 -100 -96 的干扰值(dBm/3.84MHz) 系统间要求隔离92 83 76 71 67 度(dB) 3) PHS 基站对WCDMA 基站接收带内杂散干扰和隔离度计算 表9 根据协议分析PHS 基站对WCDMA 基站的杂散干扰
-105dBm/3.84MHz(噪声) 2010-01-31
数值 版权所有,侵权必究 说明 第27页,共66页 WCDMA 室内覆盖设计指导书 内部公开
杂散干扰值(dBm/3.84MHz) 被干扰系统灵敏度下降允许值(dB) 被干扰系统允许的干扰值(dBm/3.84MHz) 系统间要求隔离度(dB) -38dBm <0.1dB <0.8dB <3dB <6dB <10dB -26dBm/60MHz(协议要求) -105dBm/3.84MHz(噪声) -121 -112 -105 -100 -96 83 74 67 62 58 3.6.3 多运营商共用室内分布系统分析-IRS(Integrate Radio System)(可选)
由运营商选择共用室内分布系统方式。
国外室内覆盖中有个特殊的现象:多个运营商共享室内分布系统、天馈、机房(由于房租、物业等费用太高,运营商只能进行合作,国内这种情况就很少见),运营商称这样的站点叫做IRS(Integrate Radio System),每个IRS有个Leader Operator,由他来管理共用的部分,其它Operator向他缴纳费用;直接将馈缆接到POI(Point of interface)上,其它的事情有Leader Operator来负责调试和保证,一般IRS都会接多种系统(GSM、DCS、CDMA、WCDMA)
随着移动通信竞争的进一步加剧,以后会有更多的运营商将考虑采用IRS系统来建设网络,以节约成本。尤其是由于物业问题无法解决,将会有越来越多的IRS系统出现。本文以国外WCDMA室内分布系统为例,简要说明在IRS系统中引入信号源时需要考虑的问题。
一般来讲IRS系统通过一个称之为POI的接口节点,将不同运营商的不同系统信号引入分布 系统。目前从应用上可以分为两类POI,一类为无源POI,另一类为有源POI。有源POI主要是涉及 信号放大部分,即增加了功放;无源POI设计较为简单,类似于较为复杂的多系统合路器。主要考 虑有源POI的噪声系数影响系统的灵敏度,同时系统间杂散及阻塞干扰是POI系统设计者需要考虑的 问题。
可以将POI归结为两类,一类是作为POI的leader来设计POI系统,另一种是作为使用者来使用 POI时候需要考虑的问题。下面从两个方面来阐述。
作为POI的leader,在设计POI的时候首先考虑POI的选型,目前这方面的资料比较匮乏。一 般在设计时需要考虑很多假设条件,来推断给出各个业务的门限电平;其次是建议整个POI系统 的收发分开,因为引入较多的信号时,杂散和交调干扰难以预测,为了最大限度减少系统间交调和 杂散干扰,建议在设计POI系统时候考虑收发分开。
作为POI的使用者,由于POI的leader已经将系统设计完成,使用者只需根据leader提供的POI规格说明,引入信号即可。一般设计结果会达到POI规格提供的业务门限电平要求。下图为A运营商提供给B运营商的WCDMA IRS规格说明。
表10 IRS规格说明举例
Specifications of WCDMA IRS 2010-01-31
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Downlink Requirement Items DL-1 DL-2 DL-3 DL-4 DL-5 DL-6 DL-7 DL-8 Descriptions Data Rate Maximum no. of carriers Cut-in Common Pilot Channel (CPICH) power per carrier Maximum composite power to POI Minimum Carrier-to-Intermodulation Minimum CPICH signal level* (MinDownLev) at user terminal per carrier Minimum percentage of time of measurements > MinDownLev Minimum percentage of area of measurements > MinDownLev Data 384 3 30 43 45 -85 90 90 Data 384 21 -98 33 -90 90 90 Unit kbps no. dBm dBm dBc dBm % % Unit Kbps dBm dBm dBc dBm % % Uplink Requirement Items UL-1 UL-2 UL-3 UL-4 UL-5 UL-6 UL-7 Descriptions Data Rate Transmit power at user terminal Maximum noise received power level at no load at 3840kHz at POI Minimum Carrier-to-Intermodulation Minimum uplink signal level** (MinUpLev) at POI Minimum percentage of time of measurements > MinUpLev Minimum percentage of area of measurements > MinUpLev 在上述IRS系统中,明确说明如果B运营商的WCDMA信号源引入A运营商的IRS系统,只要保证B运营商的WCDMA输入信号每载频导频功率大于30dBm且不高于43dBm的情况下,就可以保证在90%时间内90%区域内的384K业务下行接收的Ec大于-85dBm且基站上行接收Ec大于-90dBm。
在IRS系统设计时候,对于我们最主要的工作就是要分析POI leader提供的IRS系统规格说明,是否满足我们的要求。
3.6.4 不同运营商的WCDMA系统间干扰分析(可选)
现网中,WCDMA运营商将会不止一家,所以不同运营商同系统间的干扰问题也必须在室内分布系统设计阶段予以考虑。一般我们在室内覆盖设计干扰考虑的时候,需要考虑频段相邻两个运营商之间的干扰问题。
假设运营商A和运营商B存在邻频,我们设计运营商A的室内分布系统,需要考虑以下几种场景,分别考虑如何对于每种场景下的干扰进行规避。
下面分别以三种场景来进行分析:
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1. 在运营商A的室内分布系统和运营商B的室外宏蜂窝之间,运营商A的室内分布系统可能
会收到来自运营商B,属于室外宏蜂窝终端的上行干扰; 场景一:
图5 运营商A的室内分布系统和属于运营商B室外宏蜂窝的终端间的干扰
这种场景主要考虑运营商B的终端和运营商A的室内分布系统基站间的最小耦合损耗,包括第一邻频泄漏比和第二邻频泄漏比,运营商A可以尽量避免和运营商B存在第一邻频干扰问题,从而得到更好的网络质量,在判断和分析邻频干扰时可以依据运营商A现有的GSM系统测试信号电平进行反推WCDMA干扰门限,详见下表。
表11 运营商B的宏蜂窝对于运营商A的室内分布干扰预算门限
在上面表格中,噪声上升容忍度30dB是来自于协议TS 25.104中的7.2,描述的是NodeB接收机的动态接收范围,协议中建议的最大容忍干扰是-73dB,也就是说在底噪之上的噪声上升容忍度为32dB,保守设计将噪声上升容忍度设置为30 dB 。
对应上表我们可以得出这样的结论:根据GSM室内分布系统的信号实测结果, BCCH接收电平超过-23.5dBm的点,此分布系统有可能受到干扰,需要更改配置,加大最小耦合损耗。
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2. 第二种是运营商A的终端在运营商A的室内分布系统中可能存在的干扰问题。 场景二:
图6 运营商A自身的干扰
运营商A的手机距离其自身的室内分布系统天线很近的时候,在NodeB接收端会产生突发的噪声抬高。在UE的最小发射功率内,无论如何是不能通过功率控制来噪声上升的。因此我们必须注意可能会对系统产生影响的最小耦合损耗,也可以通过GSM信号接收电平来等效WCDMA最小的耦合损耗来判断可能的影响,详见下表。
表12 运营商A自身的干扰预算门限
3dB的容忍噪声上升源于这样的假设,距离天线更远的手机(有更大的路径损耗)有3dB的功率余量来克服距离天线更近的手机的突发干扰。如果被估计的功率余量比假设的更高的话,那么通过GSM信号电平反推得到的数据更加宽松一些,一般来讲只要分布天线正下方的GSM信号电平在-19dBm之下就不存在这类问题。
结论:
为了保证满足最小耦合损耗的要求,实际工程中,天线的安装位置一般比较高,天线口导频功率不超过5dBm。对于层高较低的建筑物,天线安装位置一般要离人群经常使用UE的位置稍远一些,以满足最小耦合损耗的要求。
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3.6.5 室内外干扰控制方法(必选)
1. 控制过多室外信号进入室内
要控制过多的室外信号进入室内:实际工程中,一般室内小区信号边缘场强要比室外高5dB左右。
A:通过调整室外基站的天线下倾角和方向角,来控制室外基站信号进入室内的强度。 B:通过改造室内分布系统,增加室内天线等方法来增强室内信号的强度。 C:采用合理的切换策略,设置合理的切换参数。比如采用室内外异频策略等。 2. 控制过多室内信号泄漏到室外
A:天线位置合理布局和天线口功率合理分配,防止室内信号过多外泄。 B:小功率多天线的“滴灌覆盖技术”,防止室内信号过多外泄。
3.7 室内分布系统参数设计(必选)
室内分布系统设计时,一般采用华为公司默认基线参数配置。
3.8 器件选择(必选)
3.8.1 室内分布系统中合路器滤波器的选择
根据3.6节中杂散、互调、阻塞三种干扰的计算方法,计算共用室内分布系统器件所需的隔离度要求,然后根据隔离度要求选择合适的合路滤波器。
在选用合路器和滤波器的时候,注意考虑器件性能指标包括:频率范围、插入损耗、隔离度、功率容限和驻波比等关键指标;在实际室内分布系统中一般使用的都是双工滤波器,如果双工滤波器不能满足隔离度要求,则需要增加滤波器提高隔离度。
cross band coupler为常用的室内分布系统双频段合路器,主要的性能指标就是要考虑系统间隔离度、插入损耗以及三介交调等;尤其是插入损耗不能太大,否则对原系统的影响较大。
同时多频段合路器以及POI等也是属于室内合路器的范畴。
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目前室内分布系统应用中,合路器可以分为普通的二合一、多合一和混合合路器。下图为二合一的合路器产品样图:
图7 合路器产品样图
3.8.2 室内分布系统中天线的选择(必选)
室内分布系统天线因为近距离覆盖、发射功率、安装空间、视觉污染等因素,决定了室内天线有别于室外型天线。根据室内分布系统天线应用场景基本上可以分为几个应用场景,室内场景、地铁隧道场景、电梯超市场景等。
1. 室内场景使用天线
室内应用场景使用的天线,一般增益较小,对波束的半功率宽度也没有具体要求,这是由室内覆盖特点决定的。对于覆盖区域较小的场合,建议使用全向天线;覆盖比较空旷的狭长区域,建议采用定向天线;多系统共用天线时选用宽频天线。
室内应用场景天线类型一般选择吸顶全向天线,尺寸比较小,增益也较小(5dBi以下),造型比较美观。
图8 室内天线举例
上图中,1 ~ 2 是吸顶全向天线,3 ~ 4 是平板定向天线,5 是棒状全向天线。
表13 室内分布天线型号举例
型号 频率范围 天线说明 方向角 增益 厂家 2010-01-31
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垂直极化吸顶天线、360度 N阴型连接器 2dBi KATHREIN
800 10137 876-960/1710-2500MHz TS-IAOMT-800/2400 806-960/1420-2400MHz 垂直极化吸顶天线、360度 N阴型连接器 2dBi 东方信联 TQJ-SA800/2500-3 824~960/ 1710~2500MHz 垂直极化吸顶天线、360度 N阴型连接器 2dBi 三水盛路 2. 地铁隧道等场景
作为地铁隧道等特殊场景室内覆盖的应用,泄漏电缆在某些狭长的,天线安装空间有限的室内覆盖区域中也有应用。如地下铁路、公路铁路隧道、地下商场、地下停车场等。泄漏电缆的价格相对较贵(典型价格为 100 RMB/m),施工安装也比较困难。
图9 泄漏电缆
3. 电梯以及部分大型仓储超市应用场景
电梯以及部分大型仓储超市,隧道等应用场景,有两种窄波束定向天线——八木(Yagi)天线和对数周期(Log-per)天线,国内也有厂家将八木天线音译为“雅奇天线”。这两种天线一般建议在室内覆盖中,电梯和大型仓储超市等装修不太考究的地方使用。
八木天线是窄带天线,价格便宜,天线增益相对较大(> 10 dBi);对数周期天线是宽带天线,价格较贵,天线增益相对较小(< 10 dBi)。在此要特别说明的是,因为八木天线是窄带天线,所以一般在WCDMA单系统时候建议使用,对数周期天线是宽带天线,运营商多系统合路时考虑使用。
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图10 对数周期天线举例
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4. 室内天线的安装
室内天线的选型主要取决于物业对天线安装的要求(避免视觉污染、与天线安装位置周围的装修相协调),天线安装位置与覆盖目标范围等。选型原则如下:
贴墙安装,一般选用平板定向天线,进行层内覆盖;
吸顶安装,紧贴天花板安装,选用吸顶全向天线,进行层内或兼顾下一楼层的覆盖; 隐蔽安装,安装在天花板上面,选用棒状全向天线,进行层内或兼顾上一楼层的覆
盖,隐蔽安装在层内引入了天花板的穿透损耗;
电梯井,一般选用八木天线或者对数周期天线,在电梯井顶部(因为电梯的底部一
般为全钢板结构,穿透困难)进行安装,波瓣朝下打,覆盖电梯。
大型仓储超市,一般内部装修不太考究,可以因地制宜在对角等地方安装八木天线、
对数周期天线或者壁挂式天线进行覆盖。
3.8.3 室内分布系统中馈线的选择(必选)
在室内分布系统设计中,要使用馈线把所有器件连接起来。一般我们可以选用两种馈线,一种是损耗大,但成本低、容易弯曲的1/2英寸馈线;另一种是损耗小,但成本高、不易弯曲的7/8英寸馈线。1/2英寸馈线适合于每楼层的支线连接;7/8英寸馈线适合于楼层与楼层间的干线连接
表14 室内分布系统馈线衰减表
规格(米) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 WCDMA 1/2馈线(dB) 7/8馈线(dB) 0.5 0.3 1.1 0.6 1.6 0.9 2.1 1.2 2.7 1.5 3.2 1.8 3.7 2.1 4.3 2.4 4.8 2.7 5.4 3.1 5.9 3.4 6.4 3.7 7.0 4.0 7.5 4.3 8.0 4.6 8.6 4.9 9.1 5.2 9.6 5.5 10.2 5.8 10.7 6.1 GSM 1/2馈线(dB) 7/8馈线(dB) 0.4 0.2 0.7 0.4 1.1 0.6 1.5 0.8 1.9 1.1 2.2 1.3 2.6 1.5 3.0 1.7 3.3 1.9 3.7 2.1 4.1 2.3 4.4 2.5 4.8 2.7 5.2 2.9 5.6 3.2 5.9 3.4 6.3 3.6 6.7 3.8 7.0 4.0 7.4 4.2 2010-01-31
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3.8.4 室内分布系统中功分器和耦合器的选择(必选)
室内分布系统中功分器耦合器的选型相对简单,主要考查器件性能指标,满足带宽和隔离度等要求。下面列举一些可选器件的性能参数。
表15 Kathrein 耦合器参数指标
型号 耦合衰减 K 63 23 6061 7.0 / 1.0 dB K 63 23 6101 10.4 / 0.4 dB K 63 23 6151 15.1 / 0.1 dB 插入损耗 <0.05 dB <0.05 dB <0.05 dB VSWR <1.15 <1.15 <1.15 三阶互调dBc <-150 <-150 <-150 频带MHz 800-2200 800-2200 800-2200 表16 Kathrein 功分器参数指标 型号 输出端口数 功分衰减 插入损耗 VSWR 三阶互调 频带 K 737 303 2 3 dB <0.05 dB <1.5 <-150 dBc 800-2200 MHz K 737 305 3 4.8 dB <0.05 dB <1.5 <-150 dBc 800-2200 MHz K 737 307 4 6 dB <0.05 dB <1.5 <-150 dBc 800-2200 MHz 耦合器与功分器都属于功率分配器件,其主要差别在于功分器等功率分配、耦合器为不等功率分配,因此耦合器与功分器有不同的应用场合。同一楼层内分配功率到不同的天线时,使用等功率分配的功分器;从干线向不同楼层的支路分配功率时,使用不等功率分配的耦合器。
耦合器与功分器的搭配使用,主要达到一个目标:使信号源的发射功率能够尽量平均分配到系统的各个天线口,也就是整个分布系统中的每个天线发射功率基本相同。
图11 功分器和耦合器样图
3.8.5 室内分布系统中干线放大器的选择
在系统设计中慎用干线放大器。
在WCDMA室内分布系统中,某些分布系统支路由于馈线较长导致损耗较大,需要采用干线放大器,以弥补长距离传输和分配的损耗。干线放大器是一个双向放大器,主要指标是噪声系数、最大输出功率、增益和互调。
干线放大器为有源器件,在采用干线放大器的室内分布系统中需要考虑干放的噪声系数对于分布系统下行的灵敏度影响和对于整个分布系统上行的噪声抬高。
需要特别注意的是干放的上下行增益调节,既要保证上行增益不能过高影响系统性能,下行增益保证放大支路的天线口有效发射功率,又要注意上下行增益调节适度保证上下行平衡。
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图12 干线放大器样图
3.8.6 室内分布系统中馈线接头的选择(必选)
馈缆接头用在馈缆两端,用来连接设备和器件。接头的选型主要以器件选型为依据。器件的接头一般都是阴头,馈缆接头都是阳头。
目前使用的接头类型有 N 型、7-16 DIN 型和 SMA 型之分。比如 Kathrein 的 1/2 功分器,K 737 303 为 N 型接头,K 737 304 为 7-16 DIN 型接头。
根据公司器件采购规范,今后新器件采购中,接头类型统一选用 N 型,那么对于馈缆接头来讲,只需要采购 N 型阳头就可以了。对于非 N 型接头的老器件,则需要为之选配相应的馈缆接头或转接头。
3.8.7 室内分布系统中器件更换和增加原则(必选)
运营商多系统共用室内分布系统改造之前,必须首先了解已有系统器件的规格型号,察看所有的器件规格是否可以满足WCDMA系统要求,如果满足则器件留用;不满足则需要进行器件更换。在改造过程中,对原有系统性能下降或损坏的器件应予以更换,在设计报告中说明原因。
器件更换和增加原则:新选器件必须能满足室内分布所有共存系统的输入要求;尽可能少的器件更换就能满足系统指标要求。
1. 天线更换
如果原系统中是单频段天线,不能兼顾WCDMA频段,则需要更换支持双频段的天线。 2. 功分器和耦合器更换
如果原系统中功分器和耦合器不能兼顾WCDMA频段,则需要更换支持双频段的器件。 如果原系统中功分器和耦合器互调抑制性能指标下降或器件损坏,则也需要更换器件。 3. 馈线更换
如果原系统的馈线损耗过大,不能满足天线口设计功率要求,则更换为馈线损耗较小的7/8馈线。 4. 合路器和滤波器的增加
根据以上共用系统干扰计算方法,增加满足隔离度要求的合路器和滤波器。
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3.9 室内分布系统详细方案设计
3.9.1 给出室内分布厂家报告设计要求(必选)
将各室内分布厂家的设计报告模板统一,便于运营商和设计院评审。在模板中给出我们关于室内分布系统新建或改造的要求,采用类似附件中的模板格式和内容。
3.9.2 室内分布系统的改造思路和系统原理图(必选)
室内分布系统厂家在设计报告开头,应该给出该建筑物WCDMA室内分布系统新建或改造的思路和简单的系统原理图。
图13 室内分布系统改造原理图举例
3.9.3 室内分布系统中各楼层天线布置图
确定每个楼层的天线数量,结合建筑平面图绘制天线安装位置图,并在位置图上用不同的颜色标明新增和利旧天线,通过天线安装位置图判断其天线位置安装的合理性。
卫生间卫生间办公室办公室办公室办公室强电弱电水办公室办公室办公室办公室卫生间30米休息室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室办公室休息室会议室休息室1F-8F90米 图14 天线分布位置图举例
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3.9.4 室内分布系统中天线口发射功率预算(必选)
在确定了边缘场强和室内传播模型的基础上,就可以确定天线口的发射功率。根据信号源输出导频功率范围,将功率按照要求分配到各个天线口上,要注意以下几点:
1. 各楼层天线口导频功率尽量平均分配
如没有特殊要求,各楼层天线口功率应该尽量平均分配。 2. 天线口功率应该满足国家规定的电磁辐射标准
对于WCDMA室内分布系统而言,导频发射功率不应该大于5dBm。 3. 天线口发射功率参考范围(经验值)
如果室内结构比较简单,经过链路预算认为天线放在走廊内就可以了,一般天线口发射功率为0~5 dBm;如果室内结构比较复杂,经过链路预算认为天线要放在房间内,一般天线口发射功率为-10~0 dBm。
3.9.5 室内分布系统中详细网络拓扑图
要求:在室内分布系统厂家提供的详细网络拓扑图上,用不同颜色标明新增和替换的馈线,器件等。在每段馈线和器件功率损耗处,同时标明原系统的功率损耗,以此判断改造对原系统的影响。
图15 室内分布系统详细网络拓扑图举例
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3.9.6 室内分布系统中详细走线图
完成网络拓扑图以后,就可以结合建筑图纸绘制详细走线图(垂直和平面)。图中标注各段馈缆的长度,接头、功分器、耦合器的安装位置。如下图所示:
图16 室内分布系统详细走线图举例
3.9.7 室内分布系统物料清单
至此已经基本完成了室内分布系统的全部硬件设计过程,作为硬件设计的输出文档,我们必须在此时生成《室内分布系统物料清单》作为工程实施的依据,室内分布系统物料清单可以参考下列清单:
表17 室内分布系统物料清单举例
器件类型 器件型号 天线 800 10137 连接接头 所需数量 N阴型 说明 根据方案 垂直极化吸顶天线 TS-IAOMT-800/2400 N阴型 根据方案 垂直极化吸顶天线 TQJ-SA800/2500-3 N阴型 根据方案 垂直极化吸顶天线 电缆 SYV-50-7-1 LDF5-50A-7/8\" 1/2超柔电缆 泄漏电缆 / / / / N阴 N阴 根据方案 方案中长度相加 根据方案 方案中长度相加 根据方案 方案中长度相加 根据方案 方案中长度相加 根据方案 根据实际说明 根据方案 根据实际说明 第40页,共66页
耦合器 7dB 10dB 2010-01-31
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15dB 功分器 一分二 一分三 合路器 二合一 三合一 双工器 GSM/WCDMA DCS/WCDMA 滤波器 GSM滤波 WCDMA滤波 干线放大器 负载 GSM干放 WCDMA干放 50W 100W 接头 N型阴头 N型阳头 DIN型阴头 DIN型阳头 N阴到SMA阴 热缩管 热缩套管-φ30 热缩套管-φ20 N阴 N阴 N阴 N阴 N阴 N阴 N阴 N阴 N阴 N阴 N阴 N阳 N阳 / / / / / / / 根据方案 根据实际说明 根据方案 根据实际说明 根据方案 根据实际说明 根据方案 根据实际说明 根据方案 根据实际说明 根据方案 根据实际说明 根据方案 根据实际说明 根据方案 根据实际说明 根据方案 根据实际说明 根据方案 根据实际说明 根据方案 根据实际说明 根据方案 根据实际说明 根据方案 根据实际说明 根据方案 根据实际说明 根据方案 根据实际说明 根据方案 根据实际说明 根据方案 根据实际说明 根据方案 根据实际说明 根据方案 根据实际说明 根据方案 根据实际说明 上述室内分布系统物料清单是列举了以往室内分布系统相关经验中经常用到的器件。至于详细的器件型号,应该在设计初期参考公司的室内分布系统库存情况并以满足系统设计目标为前提,确定所需器件型号,使用数量。根据系统设计实际情况进行填写。
3.10 室内分布系统测试验证及方案改进(可选)
室内覆盖设计方案完成以后,最好进行实地测试验证工作。测试验证工作在室内分布系统规划中的作用非常重要。主要原因是室内场景的无线传播环境差异性很大,虽然可以使用已知的传播模型进行链路预算,但路径损耗的标准差比较大。
对设计方案进行实地测试验证,以保证室内系统的最终覆盖效果。
测试验证活动可以只在确定的特征楼层内进行。下图是楼层内的测试验证方案举例。
测试步骤如下:
方案中选用的天线,根据方案安装到位;
让楼层内每个天线都按预期的功率电平进行连续波发射;
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选择足够多的测试点,进行信号电平测试; 条件允许也可以进行室内路测。
测试完成之后,对测试数据进行分析,验证设计方案是否达到覆盖要求;如不满足要求,则采取相应的措施,对原有覆盖方案进行改进。
图17 楼层内实地测试验证方案举例
3.11 室内分布系统投资评估(必选) 3.11.1 室内分布系统投资分为三种主要情况
WCDMA室内分布系统的改造建设可以分为三种情况: 1. 很少改造室内分布系统
即原GSM室内分布系统覆盖裕量大,边缘场强高于XXdBm以上 ,很少改造后就可以满足WCDMA边缘场强XXdBm的要求,天馈系统改造比例小于30%的情况。
2. 部分改造室内分布系统
即原GSM室内分布系统没有覆盖裕量,边缘场强低于于XXdBm以下,部分改造后才可以满足WCDMA边缘场强XXdBm的要求,天馈系统改造比例大于30%的情况。
3. 新建室内分布系统
新建GSM/WCDMA室内分布系统。
3.11.2 室内分布系统投资模型
根据这三种不同情况,在和原GSM室内分布系统对比的基础上,可以建立WCDMA改造时,各设备器件使用比例的模型 。
表18 室内分布系统设备器件使用比例模型
分类 2010-01-31
信源设备 干放 合路器 无源器件 天线 馈线 第42页,共66页
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GSM WCDMA 改造比例 XXX个 XXX个 XX% XXX个 XXX个 XX% XXX个 XXX个 XX% XXX个 XXX个 <30% XXX个 XXX个 <30% XXX个 XXX个 <30% 根据模型统计,计算出单站点室内覆盖系统改造,设备改造所需成本。 表19 单站点室内覆盖系统改造成本计算举例
站点名 合路器 干放(2W) 天线 无源器件 馈线 WCDMA改造 增 比例 GSM WCDMA GSM WCDMA改造 GSM WCDMA改造比GSM 增 XXX大楼 比例 增 例 XXX个 XXX个 XXX个 XXX个 XXX个 XX% XXX个 XXX个 XX% XXX个 XXX个 XX% XXXX XXXX XXXX XXXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXXX XXX XXX XXXX XXX XXX XXXX XXX XXX XXXX XXX XXX XXXX XXXX XXX XXXX XXXX XXX XXXX XXXX XXX XXXX XXXX XXX XXXX XXXX XXXX XXXX 行内GSM - 单价WCDMA XXXX (元) 合计GSM - (元) WCDMA XXXX 原GSM主设备成本总计(元) WCDMA主设备成本总计(元) XXXX XXXX 3.11.3 室内分布系统投资估算
1. 投资总成本
主要包括设备成本、工程设计及施工成本,设备成本包含主设备和辅料成本,辅料成本一般按主设备成本的15%计算, 工程设计及施工成本一般按设备成本的15%计算。
2. 每平方米成本
根据每个站点总造价及覆盖面积,估算每平方米的建设成本。 3. 每用户成本
根据站点类型估算该站点覆盖区域人数,按照XX%用户拥有手机,其中其中XX运营商用户XX%,可以估算该站点覆盖区域的移动用户数,然后根据每个站点总造价,可以估算出每用户成本。
表20 室内分布系统投资估算举例
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项目 主设备成本 原GSM WCDMA改造 辅料成本 原GSM WCDMA改造 设备总成本 原GSM WCDMA改造 工程设计及施工成本 原GSM WCDMA改造 投资总成本 原GSM WCDMA改造 所有站点覆盖总面积 原GSM WCDMA改造 所有站点用户总和 原GSM WCDMA改造 每平方米成本 原GSM WCDMA改造 每用户成本 原GSM WCDMA改造 维护成本 - 价格 XXXX元 XXXX元 XXXX元 XXXX元 XXXX元 XXXX元 XXXX元 XXXX元 XXXX元 XXXX元 XXXX平方米 XXXX个 XXXX元 XXXX元 XXXX元 XXXX元 XXXX /台设备/月 3.12 室内分布系统方案设计评审(必选)
以上步骤完成后,根据运营商要求,需要设计院、华为公司和室内分布厂家联合对设计报告进行评审,按照如下格式,制作评审表格。左面描述中为评审时的主要关注点。
表21 室内分布系统方案设计评审主要关注点
Location Defect/ Description 描述 (Page/Sec/All) Query 位置 (页/段/所有) 对于改造方案,是否考虑在满足覆盖要求的前提下,尽量利用原系统进行覆盖,减少设备的增加,并避免对原系统的影响。 2010-01-31
Defect Severity 缺陷 Defect Source 问题 确认 Defect Type 是否 改正 缺陷/ 疑问 严重程度 XXXX Query疑问 General一般 XXXX XXXX 版权所有,侵权必究 第44页,共66页 WCDMA 室内覆盖设计指导书 内部公开
GSMWCDMA合路器的隔离度与插损是否满足要求;信号源的选择是否合适。 对于改造后新增的天线是否说明原因?天线的位置,数量是否合理? 各楼层的天线口导频功率设计是否合理;是否满足国家规定的电磁辐射标准。 对GSM已知严重信号泄漏或覆盖不足的地点,进行WCDMA改造时,是否考虑相关解决方案?设计时是否参考了原系统的测试结果 是否保证了重点区域的良好覆盖;是否考虑了穿透损耗;切换区域设置是否合理。 . . . XXXX . . . Defect缺陷 General一般 . . . . . . XXXX . . . XXXX . . . XXXX Defect缺陷 General一般 XXXX XXXX XXXX Defect缺陷 Suggest提示 XXXX XXXX XXXX Defect缺陷 Suggest提示 XXXX XXXX XXXX Query疑问 General一般 XXXX XXXX 4 室内分布系统扩容及演进
4.1
室内分布系统扩容方法
参考扩容指导书。
4.2 室内分布系统中HSDPA策略
引入HSDPA是室内覆盖需要考虑的一个重要问题,这是因为:
1. 在室内,如果存在室内分布系统的话,传播环境相对封闭,邻区干扰较小,而且从
发射机到接收机存在直达径的可能性较大,因此室内无线传播环境相比于室外要好,信号强度能够得到保证,室内信号干扰较少,HSDPA数据信道的CQI值比较高,能极大提高HSDPA用户的边缘吞吐率和小区吞吐量,所以HSDPA能够充分发挥其技术优势;;
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2. 预计有相当大比例的HSDPA用户的数据业务量将集中在室内(据NTT DoCoMo对
各种场景下移动电话的使用统计,移动电话近70%的使用是在各种室内场景),因此在室内引入HSDPA相比于室外更有必要。
HSDPA借助于16QAM/AMC/快速调度/HARQ等新技术的应用,大大提高了无线网络的效率和数据传输速率,对于室内覆盖设计中预测PS业务量较大,数据卡用户较多的地方可以考虑使用HSDPA策略。在建网初期,除少数如高级写字楼、四星级以上(含四星)宾馆、机场等热点区域外大部分的室内区域业务量比较低,建议可以采用HSDPA+R99混合共用一个载频组网,通过合理的功率配比和码资源分配,充分发挥HSDPA的效率,提高小区的吞吐率,对于拥有大量数据卡用户的室内热点区域,可以考虑直接引入第二载频专用HSDPA。网络成熟期,随着全网室内区域网络容量的上升,考虑引入第二载频专用HSDPA进行扩容。
室内覆盖策略可以概括为:重点区域,分区覆盖,推荐异频。
重点区域:首先确定目标建筑的HSDPA需求区域,考虑到建筑内部用户感受的连续性、
RRM算法的简单性,建议对重要建筑进行HSDPA全覆盖。
分区覆盖:根据建筑的特征进行覆盖和容量的估算,规划出不同的分区,采用一个或多个
小区进行覆盖。在用户量大、天线系统不易布置的场所可以采用pico单独覆盖。
推荐异频:对于高层建筑,由于室外干扰比较大且建筑物的容量需求比较高,可以考虑将建筑物垂直分为两部分,低层可使用与室外HSDPA使用相同频率,中高层使用异频,这样既可以保证进出建筑物时的切换成功率,还可以减小室内高层区域与室络的互干扰。
4.2.1 引入HSDPA对原R99室内覆盖的影响
考虑到HSDPA在室内的引入都是与R99共存的,前面章节也就新建WCDMA室内分布系统、在2G室内分布系统上升级为WCDMA这两种设计方法进行了详细的介绍,所以本章节着重分析在已有室内R99分布系统设计的基础上引入HSDPA后对原R99室内覆盖的影响,以下就HSDPA与R99共载频、HSDPA与R99载频两种组网方式进行分析:
1. HSDPA与R99网络共载频组网
HSDPA引入后对R99网络下行覆盖影响分析
假设原R99网络下行目标负载为75%,引入HSDPA后下行目标负载有两种设置策略: 1)HSDPA小区总功率门限维持原R99网络设计目标负载不变,仍然为75%;
如果HSDPA小区总功率门限维持原R99网络设计目标负载不变,导频等公共信道功率和R99业
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务功率均无需做任何调整,R99覆盖不受到任何影响。
2)小区R99功率门限控制在75%,但小区总功率门限提升至90%。
如果小区总功率门限提升至90%,则下行干扰增加,对原来网络的下行覆盖规划结果造成不利影响。系统的下行覆盖质量通常用覆盖区域内的Ec/Io分布来衡量。当系统下行负荷由75%抬升到90%时,Io抬升量约10log(90%/75%)=0.8dB。因此,系统负荷由75%抬升到90%时,覆盖区域内各点的Ec/Io恶化约0.8dB。为保证覆盖区域内的Ec/Io分布不变,应将公共信道的功率配比提高0.8dB。为保证R99覆盖不受影响,导频等公共信道功率和R99业务信道功率的相关参数可能需要进行调整(变化情况见表22)。
表22 室内覆盖下行负载变化时动态功率分配改变情况
下行负荷(%) 公共信道CCH功率比例 专用信道DPCH功率比例 HSDPA所占负荷
注:对于小区负载增加导致下行干扰余量的上升可根据下式进行计算:
75% 20% 30% 25% 90% 24% 36% 30% NoiseRise1
1fDLPmaxNoNFCL (1)
P其中:为下行正交化因子; f为邻区干扰因子;DL为下行负荷;max为下行最大发射功
率;
No为背景热噪声;NF为终端噪声系数;CL为机顶口到终端之间的耦合损耗;
f、
对于特定位置的用户,通常可以认为、
Pmax、No、NF都是不变的,小区下行负荷从75%上升到90%,
下行接受功率谱密度抬升约0.8dB。从实际测试的情况来看,当接入HSDPA用户后,小区下行负载从75%上升到90%,将导频功率提高0.8dB后,基本保持了导频覆盖一致。
对R99网络上行覆盖影响分析
HSDPA由于上行引入HS-DPCCH会微弱的影响原有室内R99网络上行的Eb/No,从而影响上行接收灵敏度,但是由于上行规划时一般都考虑50%的负荷门限,因此如果实际中上行负荷不超过预先规划的负荷门限,不会对R99的上行覆盖产生影响。
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2. HSDPA与R99网络载频组网
对于HSDPA组网,推荐使用异频,HSDPA不会影响R99频点的公共信道以及业务信道的覆
盖。不过R99的小区功率在某些情况下会发生变化,比如原先R99采用一个20W的功放,引入HSDPA频点后,如果不增加功放,仍旧采用原先的功放,那么R99和HSDPA的最大功率都只有10W,但是由于室内场景中,由于无线传播环境良好,且覆盖距离小,一般来说3dB的损耗不是问题,而且公司推荐的滴灌式分布系统(多天线、小功率)也可以很好的解决覆盖的问题。
表23 采用HSDPA室内覆盖对原R99网络覆盖的影响
对R99下行覆盖影响 对R99上行覆盖影响 组网 无影响 无影响 混合组网 对比情况 组网略占优 基本相同 略有影响,是否有影响取决于功率资源分配的合理性 无影响 4.2.2 引入HSDPA对原R99室内容量的影响
1. HSDPA与R99网络共载频组网
如果R99和HSDPA共用载频组网,在网络容量规划中,既要考虑R99信道所承载的业务,也要同时考虑HSDPA信道所承载的业务,合理地预留HSDPA的码资源和功率资源。在容量规划中,根据R99和HSDPA的码资源和功率资源来计算系统容量。因此,需要合理科学地在R99和HSDPA之间分配码资源和功率,使小区容量达到设计要求。
对R99的上行容量影响分析:
1) HSDPA和R99共载频情况下,由于HSDPA主要大幅度提高下行速率占用下行码资源和
功率资源,反过来会影响R99上行容量;
2) HSDPA和R99共载频情况下,由于上行引入HS-DPCCH会对上行Eb/No造成轻微影响,
从而会对上行容量产生轻微影响;
但考虑到引入HSDPA后原有的R99业务很大部分会由HSDPA承载,所以整体上来引入H后对R99上行容量影响几乎可以忽略。
对R99的下行容量分析
HSDPA对下行容量的影响主要考虑下面几个方面:
1) HSDPA引入室内后需要占用下行额外的功率资源,但区别于室络,室内分布系统
场景中基站与手机间的耦合损耗比较小,对于R99来说往往是下行码资源先于下行功
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率资源受限,尤其在目前HSDPA UE等级12情况下,HSDPA引入后对R99下行的功率资源的影响可以不考虑;
2) HSDPA引入室内需要占用下行额外的码资源以分配给HS-PDSCH和HS-SCCH,
HS-SCCH的SF=128,视室内HS-PDSCH码字分配的个数配置2~3条,HS-PDSCH码字的分配建议在于R99共载频时使用动态分配以提高码字的利用率,同时还可以保证R99业务的优先级,综合考虑HSDPA引入后大部分R99非实时类PS业务由HSDPA承载,所以通过合理的码资源配置,HSDPA后对R99下行码资源的影响可以不考虑;
2. HSDPA与R99网络载频组网
HSDPA采用载频情况下,对原有R99容量不产生影响,由于其高的承载效率,总容量会得到很大提升。
表24 采用HSDPA对原有R99网络容量的影响
对R99下行容量影响 对R99上行容量影响 组网 无影响 无影响 混合组网 略有影响:是否有影响取决于码资源规划的合理性 无影响 对比情况 组网略占优 基本相同 4.2.3 HSDPA室内覆盖方案的设计
1. HSDPA覆盖信息确定 1) 确定新建或利旧室内分布系统
对于室内已有2G分布系统,且在较小代价的改造后可以满足H覆盖需求的,建议利旧2G室内分布系统,对于室内无2G分布系统,建议R99与HSDPA共建新室内分布系统; 2) 覆盖区域确定
室内HSDPA建议分区部署,对室内场所按照话务量和重要程度进行分区,对重要区域,如酒店大堂、会议室、贵宾房等区域重点部署HSDPA,这些地区,话务量比较大、数据业务的需求也比较多,(具体的覆盖区域策略由运营商给出,华为公司提供意见参考); 3) 业务信息收集
确定建筑物内区域内引入HSDPA后HSDPA业务承载速率和边缘覆盖概率,建议由运营商给出。 4) 容量信息收集
建议由运营商给出,或参考华为公司计算方法,室内分布系统厂家具体执行。
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考虑到无论是新建室内分布系统还是利用2G已有室内分布系统,HSDPA的引入都是基于或同步于R99的,所以可参见章节3.1.3,区别在于原有WCDMA话务模型中的PS业务量按照R99和HSDPA这两种承载策略进一步细分。 2. 原有室内分布系统勘测测试
与R99室内分布系统设计时的勘测测试内容和输出相同,请参见前面章节3.2。
3. 覆盖组网方式确定
引入HSDPA后覆盖组网方式可以分为组网和混合组网:
表25 组网和混合组网的优缺点对比
组网方式 组网 优点 对HSDPA业务使用资源的保证度高 混合组网 资源利用率高 对HSDPA业务使用资源的保证度不如组网高 以下列出了部分常见室内建筑场景的组网策略建议,以供参考,具体的覆盖策略由运营商确定,华为公司提供参考意见。
表26 各种场景组网策略推荐表
缺点 资源利用低 场景类型 高楼型建筑 场景特点 话务量大,数据业务也大,重要程度非常高 组网建议 采用R99+HSDPA/HSDPA组网方式,充分考虑未来业务的发展,一步到位 前期可以采用R99/R99+HSDPA,保证R99的业务接入,后期随着数据量上升1号载频也升级为R99+HSDPA,在大型比赛或活动期间数据业务急剧上升时还可以通过灵活设置R99接入门限来满足HSDPA业务的需求 大型场馆类 话务量大,重要程度高 地铁隧道型 地下停车场 空间狭长,话务量低,人流量大 空间大,穿透损耗小,话务量低 R99+HSDPA, 由于数据需求低,一般配置R99即可,具体策略由运营商给出 其他楼型 根据覆盖区域的实际建筑和话务特点,对应上面场景中的确定相应的解决方案 2010-01-31
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4. 引入HSDPA后室内分布系统的覆盖和容量估算 1) 引入HSDPA后链路预算
室内传播模型选择:HSDPA的室内传播模型确定与R99室内传播模型相同,可直接引
用R99室内系统设计时的传播模型;
室内边缘场强及天线发射功率的估算:根据目标覆盖区域内的业务速率要求,再依据
业务速率对应的传输块大小可以确定满足该业务速率所需要的CQI,CQI的值大小在小区最大发射功率和导频功率、正交化因子、邻区干扰因子等参数确定的情况下,主要受导频Ec/Nt或Ec/Io的影响 考虑到对于室内覆盖来说,信号的传播环境比较单一且多为直达径,码的正交性非常好,所以引入H后Ec的功率需求可以参考室内目前R99的最高速率业务的覆盖要求,对于部分Ec/Io较差的区域可以通过天线等方式来解决;
2) 引入HSDPA后容量估算
根据室内查勘时确定的目标覆盖区域HSDPA用户数和运营商确定的业务模型,此处业务模型需考虑由于HSDPA引入将承载大部分的PS业务, 已改变了原R99系统设计时的业务模型,所以需要将R99业务与HSDPA业务模型统一进行新的估算。
根据RND中工具单站点CE数计算,计算出该站点需要的上下行CE数量,解调板数量,E1数目、HSDPA业务和R99业务在Iub口流量。
注:HSDPA引入后上行伴随信道理论上要占用CE资源,但目前RND单站点估算中未考虑DPCCH需要消耗的CE资源,预计在后期版本解决。
5. 信号源选择
信号源的选择原则:信号源的选择需要针对不同的建筑特点进行选用。由于HSDPA多与R99共同分布系统的因素,所以信号源的选择参见章节3.4,原则上对于具备光纤的前提下尽量采用BBU+RRU的信源,以充分利用RRU分布的灵活性,减少不必要的耦合损耗来加强覆盖,同时也可以减少干放、光纤直放站等有源设备的使用;对局部热点或者重要地区的补充覆盖,可采用Pico Node B作为信源;在无线环境封闭且容量和覆盖范围很小的建筑,可以考虑使用直放站作为信号源;
信号源功率需求确定:
首先需要对室内的用户数和业务需求进行准确的预测,然后需要对每个天线口的功率需求
进行链路预算,详细过程见后面章节的室内分布系统链路预算案例链路预算;
根据各个天线口的功率需求,结合已有分布系统的结构,反推信号源的功率需求,取每个
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天线口反推结果汇总中的最大值作为信号源功率设计需求值,对于个别天线口功率需求过大或天线口与信号源之间分配损耗过大的情况,需要在该区域增加天线以减小Eirp口功率或更改室内分布系统结构、更换小损耗的馈线等;
6. 室内分布系统设计改造
在R99室内分布系统基础上改造设计的原则:
HSDPA采用室内分布式系统时,建议一个小区不要覆盖太多楼层,以免分布式天线之
间发生耦合导致功率攀升。在某些室内分布式系统不能满足覆盖或者特别重要的场合,如总统套房,建议采用Pico Node B来覆盖,这样既能满足业务质量要求,成本也可以接受;
7. 功率资源和码资源分配 1)功率分配:
HSDPA载频:对于HSDPA载频,不涉及功率分配,公共信道之外的功率资源都可以归HSDPA使用;
HSDPA与R99共载频:功率分配可以采用动态分配和静态分配的策略。
动态分配:HSDPA功率(PowerHS-PDSCH+PowerHS-SCCH)配置与小区最大功率相同,
R99准入控制采用小区最大发射功率的75%;
静态分配:HSDPA功率配置小于小区最大功率,R99准入控制采用小区总功率减去分
配给H的功率后剩余功率的75%;
表27 室内场景功率资源分配方式优缺点对比
分配方式 动态分配 优点 功率使用效率高, 缺点 由于对R99业务准入门限高以及R99优先级高,对H可使用的功率的保证度低 静态分配 由于对R99业务的准入门限更低,相对动态分配而言对H可用功率的保证度较高 功率使用效率低 2010-01-31
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静态和动态两种分配方式,R99由于具有更高的优先级,都可以抢占H的功率,区别主要在于R99用户的准入门限的高低。在室内系统引入HSDPA初期,R99与HSDPA共载频时使用动态功率分配可以良好的保证R99业务的优先级和可分配的功率,同时小区的总发射功率得到充分的利用。
HS-SCCH的功率分配支持固定发射功率和相对伴随DPCH功率偏置,固定功率配置(室内3%)比
较简单,但是由于为以公共信道的方式配置功率,所以开销比较大。相对伴随DPCH配置功率偏置的方式,比较复杂,但是相对于固定功率分配节省功率。
2)码资源分配:
HSDPA载频:对于HSDPA载频来说,不存在码资源分配的问题。
HSDPA与R99共载频:对HSDPA和R99共载频来说,码字可以采用静态分配和动态分配:
表28 室内场景码资源资源分配方式优缺点对比
分配方式 优点 缺点 静态码资源分配 由于采用固定分配的方式,比较简单,为H用户提供了保证码资源数 码资源的使用效率低 动态码资源分配 码资源利用效率高,充分保证R99用户的优先级。 码资源分配方式复杂,对H用户使用码资源数为最小码数。
对HSDPA与R99共载频建设的室内分布系统,在建网初期建议配置5个HS-PDSCH码以保证R99业务正常使用的码数,后期可以根据话统结果或操作维护需求(例如长期平均的数据吞吐量)随时从后台发起对HSDPA预留码资源数的修改或采取码资源动态分配的策略。
HS-SCCH信道码的配置根据于HS-PDSCH的可用功率和码资源数,对于UE等级12建议如下配置:
HS-PDSCH配置5个码,建议配置二条HS-SCCH; HS-PDSCH配置10个码,建议配置三条HS-SCCH; HS-PDSCH配置14个码,建议配置四条HS-SCCH;
在实际室内分布系统设计时对于HSDPA容量较大的场合,可以配置三条,对于HSDPA容量需求较低的场合,建议配置二条以节省码资源。
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5 室内分布系统优化考虑
以下内容介绍的是,室内分布系统工程施工完毕,对室内分布系统进行工程优化,工程优化后进入室内分布系统验收阶段。
5.1 室内分布系统覆盖优化考虑
在室内分布系统建好后,测试验证发现有不满足业务门限需求的地方,我们必须着手进行室内
覆盖的相关优化,即改造已有的室内分布系统。
我们可以从以下两个方面来考虑覆盖优化方法:
第一种是小范围内的覆盖问题,可以通过更换稍高增益的天线或增加和重新布局室内分布天线的方法来加以解决;
第二种是在某一支路的较大范围内出现信号弱的情况,此时我们可以考虑在该支路增加干线放大器等措施来加以解决。
5.2 室内分布系统切换优化考虑
参见优化指导书。
对于使用华为默认基线参数无法解决的切换问题,建议调整天线口导频功率配置,各类事件门
限,切换迟滞,延迟触发时间,滤波器系数等参数对室内外切换进行优化。
5.3 室内分布系统干扰优化考虑
信号泄漏较大的室内分布系统,如果无法通过功率重新分配或天线位置改变来解决,建议在馈
线与天线连接处直接加衰减器的方法解决,控制室内信号的外泄。
室外过多信号进入室内,如果无法通过抑制室外信号控制干扰,建议采取提扰较大区域室内分布系统天线导频发射功率的方法解决。
6 室内分布系统设计案例
以XXX小商品市场为例,介绍室内分布系统的设计过程。
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6.1 室内分布系统目标确定分析
6.1.1 系统目标覆盖分析
图18 覆盖目标图示
福田市场二期工程地点位于义乌市福田市场规划园区的E地块,南与义乌福田市场一期相连,东临江滨北路,西依稠州北路。工程占地792亩,建设面积100万平方米。义乌福田市场二期工程为F、G、H三个区块,长达1. 5公里,呈“之”字形曲线,与一期市场筑相呼应。
福田市场二期工程建筑单元设计主体市场三个交易区块、二栋星级酒店、四栋写字楼。主体市场为地下一层、地上五层结构,主交易面积83万平方米,设计标准商位12000个,市场内新设置有购物旅游中心、多功能商品促销展示厅、小商品博物馆、多功能网络信息和电子商务系统、8000多个标准车位的大型停车场等商业单元。福田市场二期建成以后,与一期市场连成一体,形成一个经营面积130万平方米,商位2.3万个的超级大型市场,成为全球最大日用品超市。
运营商关于WCDMA的室内覆盖要求:楼内95%以上的面积由室内分布系统覆盖;CSK业务连续覆盖;覆盖区域边缘导频信号Ec≥-90dBm,Ec/Io≥-12dB;室外10米处的室内Ec场强低于-95dBm。
表29 覆盖目标楼层详细情况
义乌福田市场二期 市场的地理位置 名称 B1F 1-3F F区 4F 5F 2010-01-31
义乌市福田市场规划园区的E地块 功能 车库、机房等 商铺 商务用房 商务用房、屋顶停车 版权所有,侵权必究 面积(㎡) 40000 120000 40000 20000 第55页,共66页 WCDMA 室内覆盖设计指导书 内部公开
B1F 1-3F G区 4F 5F B1F 1-3F H区 4F 5F 总计 车库、机房等 商铺 商务用房 商务用房、屋顶停车 车库、机房等 商铺 商务用房 商务用房、屋顶停车 表30 覆盖目标电梯情况 40000 120000 40000 20000 70000 210000 70000 40000 830000 电 梯 编号 F区:1-3 G区:1-3 H区:1-5 总计 功能 客梯 客梯 客梯 数量 3 3 5 11 停靠楼层 B1-5F B1-5F B1-5F 机房位置 6F 6F 6F 6.1.2 系统业务需求分析
根据运营商预测,此小商品市场WCDMA以语音和VP业务为主,PS业务为辅。 PS业务占有一定比例。
6.1.3 系统传输资源需求分析
光纤传输资源较丰富。
6.2 室内分布系统勘查测试
6.2.1 室内分布系统现网调查
义乌福田市场二期,GSM信号覆盖采用室内分布系统,对市场弱、盲信号区域进行覆盖,覆盖面积大约为83万平方米。GSM信号覆盖以宏蜂窝+光纤直放站为信号源,覆盖义乌福田市场二期,共安装吸顶全向天线332副,定向壁挂天线6副(F区,G区及1#连接体)。
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现网覆盖情况良好。
6.2.2 建筑物室内勘查
图19 建筑物室内照片
室内为长方形条状商铺分布,GSM天线安装在走廊内的天花板上,商铺为简易玻璃结构。整个建筑物结构清晰,信号传播条件较好。
6.3 室内分布系统链路预算和容量估算
6.3.1 室内分布系统链路预算
使用ITU-R P.1238 的LOS室内传播模型
PLLOS20log(f)20log(d)28dBX
f:频率,单位MHz。在这里取值2110MHz
d:移动台与发射机之间的距离,d1m
X:慢衰落余量,取值与覆盖概率要求和室内慢衰落标准差有关。根据RND 估算工具中的
“区域覆盖概率计算公式”,计算得到慢衰落余量为10.1dB。
图20 室内慢衰落余量的计算
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根据以上室内传播模型计算,路径损耗为:
PLLOS (dB) = 66.5+ 20*lg(d)-28dB+10.1dB = 48.6+20*lg(d)
可以得出:
距天线1米处,信号路径损耗为Ls1=48.6+20lg1=48.6 dB; 距天线10米处,信号路径损耗为Ls25=48.6+20lg10=68.6dB; 距天线15米处,信号路径损耗为Ls25=48.6+20lg15=72.1dB; 距天线20米处,信号路径损耗为Ls25=48.6+20lg20=74.6dB; 距天线25米处,信号路径损耗为Ls25=48.6+20lg25=76.6dB; 距天线30米处,信号路径损耗为Ls25=48.6+20lg30=78.1dB;
通过对原有GSM室内分布系统的分析,室内分布系统覆盖范围一般最大半径约为20m,考虑室内为玻璃结构的简易房间,有10dB左右的穿透损耗,因此在估算中考虑最大路径损耗84.6dB。
为保证楼层室内业务的覆盖良好,设计楼层内边缘导频信号Ec>-90dBm,因此天线口需要的最小导频功率为:
-90dBm+84.6dB = -5.4 dBm
即从各楼层天线口输出的WCDMA导频信号功率都应大于-5.4 dBm,才可以保证福田二期小商品市场室内分布系统WCDMA信号覆盖达到设计要求。
6.3.2 室内分布系统容量估算
采用共享GSM室内分布系统容量估算方法。 1. WCDMA规划用户预测 1)
通过对已有小商品市场GSM室内分布系统现网话务数据(连续7天的早晚忙时话务量)进行统计分析,获得了GSM室内基站的话务量。
2) 3)
GSM室内基站话务量/该区域GSM总话务量=该室内分布GSM话务占总话务的百分比 该区域总预测WCDMA用户数×该室内分布GSM话务占总话务的百分比=该室内分布系统的WCDMA用户数
表31 GSM话务及WCDMA人数分配表
区 域 福田二期 GSM话务量 88.91 话务百分比 38.38% WCDMA规划用户数 2665 2. WCDMA室内话务模型确定
和运营商确定该室内分布的话务模型(单用户忙时话务量和吞吐量)
本次重点规划了CS12.2Kbit/s语音业务、CSKbit/s可视电话、PSKbit/s Email、PS128Kbit/s Web和PS384Kbit/s视频流几种业务,如下表所示。
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表32 业务模型
典型承载速率
业务大类 业务种类 kbps上行/下行 AMRVoice 12.2/12.2 / / /128 /384 会话类 VideoPhone 背景类 交互类 流类 Email WEB浏览 视频流 运营商对各业务吞吐量目标值进行了预测,PS数据业务上下行吞吐量比例为1:4。下表列出了业务量规划目标值。
表33 业务量模型值
密集城区 普通城区业务流量目标 业务类型 语音业务 可视电话 PS域上行 PS域下行 单用户话务量(Erl) 单用户平均吞吐量(Kbyte) (针对67%的WCDMA用户) 0.02 0.002 - - - - 28.125 112.5 此外,对各个场景中PS业务的分布比例作出了预测,指导业务预测工作。如下表所示。
表34 PS域承载类型分布特性
业务类型 PSK PS128K PS384K 密集城区 50.00% 35.00% 15.00% 普通城区 55.00% 35.00% 10.00% 福田二期属于本次规划的普通城区,其PS域各种承载比例以普通城区为准,网络负载以上行最大50%,下行最大负载为75%。
得到此场景的室内WCDMA话务模型,如下表所示:
表35 室内WCDMA话务模型
用户数/NODEB AMR12.2(Erl) CS(Erl) PS128(Kbit) 2010-01-31
UL 2665 0.02 0.002 78.75 DL 0.02 0.002 315 第59页,共66页
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PS384(Kbit) PS(Kbit) 3. 信号源CE和解调板资源分析
22.5 123.75 90 495 将室内WCDMA话务模型带入RND工具中的单站点CE计算,计算出该站点所需CE数和上下行解调板数量,E1数量。
根据覆盖要求,整个小商品市场需要19个RRU覆盖,只能采用光纤级连方式,每个NODEB3812E可光纤级连6个RRU,考虑到小商品市场将来还要扩建,故信号源采用4个BTS 3812E。
综合CE数、上下行解调板数量计算和覆盖要求,认为采用4个NODEB 3812E,每个BTS 3812E配置一块上行解调板和一块下行解调板即可。
6.4 室内分布系统信号源选择
对于义乌福田市场二期室内WCDMA信号覆盖,将采用RRU与GSM共用室内分布系统方案。 根据覆盖和容量估算结果,认为采用如下设备可以满足要求。
表36 室内分布系统信号源选择
序号 1 2 设备(台) BTS3812E/4 RRU3801C/19 位置 F4四层移动机房 各区弱电井内 覆盖范围 B1~5层 传输方式 光纤 光纤 功率 20W 20W 6.5 室内分布系统切换设计
6.5.1 同系统切换策略:即WCDMA系统内切换
根据共分布系统分析,共划分为14个覆盖区,其中:1区至4区由NODEB1带的6个RRU覆盖;5区至8区由NODEB2带的5个RRU覆盖;9区至12区由NODEB3带的4个RRU覆盖;13区至14区由NODEB4带的2个RRU覆盖。
在1区至14区的每层垂直层面上,不发生切换,为同一个RRU覆盖,在不同两个区域之间的地方发生更软切换,为最大比合并,有较高的增益。电梯的覆盖和同垂直层的覆盖使用同一个RRU,因此不存在切换问题。在4区和5区之间,在8区和9区之间进行的切换为不同NODEB之间的软切换;在各区1层出入口处,与负责室外覆盖的NODEB之间进行的是软切换。
合理设置室内覆盖小区之间的重选和切换门限及迟滞,在各覆盖区之间避免乒乓切换;准确计算各天线口输出功率,避免信号泄漏出去对室外信号产生干扰。合理设置室外宏蜂窝小区和室内覆盖小区之间的切换门限及迟滞,使1楼入口处的信号切换顺利进行,避免乒乓切换和由于切换不及时而导致的掉话。
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6.6 室内分布系统新增主要设备清单
由于GSM系统已考虑了WCDMA时的情况,器件和馈线基本都满足要求,因此只需要进行少量
的改动。我们只列出部分主要新增设备清单,其余清单以室内分布厂家提供为准。
表37 室内分布系统新增主要设备清单
序号 1 2 2 名称 WCDMA信号源 RRU 合路器 型号 BTS3812E RRU3801C 793363 数量 4 19 19 单位 台 台 个 生产厂家 HUAWEI HUAWEI KATHREIN 6.7 室内分布系统详细设计方案
6.7.1 室内分布系统改造思路
引入WCDMA信号源,本次规划使用华为的RRU 3801C(发射功率20W),需要对现有的室内分布系统进行如下图所示的改造:
图21 室内分布系统的改造
为减少对原网的影响,在垂直分区的每幢楼内,在干线上增加一个合路器。WCDMA信号与GSM信号经过合路,滤波,进入支线,到达天线口。经过现场勘测,所有工程实施均可在弱电井中进。
具体每层的设计和计算请参照附件中的系统原理图。
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6.7.2 室内分布系统组网原理图
图22 WCDMA信号源部分设计
图23 WCDMA 信号源部分设计
表38 GSM和WCDMA信号源覆盖区域列表
分区号 1区 2区 2010-01-31
覆盖区域 F1、F区地下室 F2 A端机(台) B端机(台) RRU(台) 1 1 版权所有,侵权必究
2 1 2 1 第62页,共66页
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3区 4区 5区 6区 7区 8区 9区 10区 11区 12区 13区 14区 F3 F4、1#连接体 G1、G区地下室 G2 G3 G4 H1、2#连接体 H2 H3 H4 H5 H6、3#连接体、H区地下室 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 3 1 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 3 图24 小商品市场的垂直分区法覆盖方式
依据本原则,WCDMA和GSM信号覆盖都采取垂直分区法,划分区域和GSM相同,共14个区域,RRU和直放站的远端机都放在同一个弱电房内,进行同区域的信号覆盖。改造干线部分,按设计要求加入合路滤波器,耦合器,功分器等器件;支线部分基本保持不变,干线部分的改造都在弱电井内进行。
1. GSM信号源采用7台四载频宏蜂窝基站,放置在F4区四层移动机房内,室内光纤直放站A
端机放置F4区四层移动机房内。每个基站分为二个小区,每小区4载频,采取垂直分区方法。全楼共分为14个信号小区,可灵活分配每小区的载频数,更好地分担话务量,同时也可根据特
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殊情况进行系统扩容。
2. WCDMA信号源采用4台NODEB,同样放置在F4区四层移动机房内,经过现场实地勘察,机房
内剩余地方完全可以放下4台华为BTS3812E基站。每个基站接4至6个RRU,同GSM信号覆盖一样,采取垂直分区法,全楼共分为14个信号小区。利用射频光纤拉远技术,将每个RRU和每个直放站的远端机放在同一个弱电室内,覆盖相同的楼层,每个RRU内配置一块载频。
3. GSM宏蜂窝基站是集中安放在F4区四层移动机房内,采用光纤直放站对整个福田市场进行
覆盖,直放站近端机以子框形式安装在19英寸机架内,统一安放在四层移动机房内,用A端机从宏蜂窝取出部分信号,经过光缆传输至各台B端机放大后,覆盖市场全部楼层。
4. WCDMA宏蜂窝基站也是集中安放在F4区四层移动机房内,信号从宏蜂窝基站的光接口板
输出,经过光纤传输至各RRU,经过RRU内的射频子系统后,信号从RRU机顶口进入主馈线,覆盖各楼层。
5. 福田市场原GSM系统在F区安装143副全向吸顶天线,在G区安装160副全向吸顶天线,在
H区安装260副全向吸顶天线,在1#连接体安装17副全向吸顶天线,在2#连接体安装6副全向吸顶天线,在3#连接体安装14副全向吸顶天线。安装的全向吸顶天线都适用于WCDMA GSM HZ频段的信号,WCDMA将与GSM系统共用大部分全向吸顶天线。
6. 电梯的覆盖:原网GSM系统在F区三部电梯的各部电梯井道内安装1副定向天线进行覆盖,
共用3 副定向天线;G区的三部电梯在各部电梯井道内安装1副定向天线进行覆盖,共用3副定向天线;H区的五部电梯在各部电梯井道内安装1副定向天线进行覆盖,共用5副定向天线。GSM系统所用定向天线支持GSMHZ频段的WCDMA信号发射,WCDMA将与GSM系统共用电梯覆盖的定向天线。
7. 采用GSM与WCDMA共用室内分布系统来进行GSM和WCDMA信号覆盖,以解决市场内的
GSM和WCDMA业务需求。通过具体计算,改造干线和耦合器,功分器,合路器等器件,利用原网支线和天线,使WCDMA信号到达天线口的实际发射功率满足设计要求。
8. 为了便于日后维护,所有的合路器,功分器、耦合器(除电梯井道内外)均安装在线井房
内或检修口旁边。
6.7.3 室内分布系统详细网络拓扑图
从各楼层天线口的导频信号输出功率可以看出,所有天线口的WCDMA导频信号输出功率都大于-5.4 dBm,可以保证该小商品市场室内分布系统WCDMA信号覆盖设计要求。举例:
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+3dBmANT01-1#/05F10m/1.1dB+0.9dBmANT02-1#/05F10m/1.1dB+0.8dBmANT03-1#/05F65m/7dB1#PS02-1#03F5m/0.5dB5dB(T01-1#/03F)15m/1.6dB10m/1.1dB5m/0.5dB10dB(T01-1#/05F)15m/1.6dB10dB(T01-1#/04F)60m/6.4dB5dB(T02-1#/05F)60m/6.4dB5dB(T02-1#/04F)30m/3.2dB5dB(T03-1#/05F)30m/3.2dB5dB(T03-1#/04F)+0.2dBmANT04-1#/05F10m/1.1dB+3.4dBmANT01-1#/04F10m/1.1dB+0.3dBmANT02-1#/04F10m/1.1dB+1.2dBmANT03-1#/04F65m/7dB+0.8dBmANT04-1#/04F10m/1.1dB15m/1.6dB10dB(T02-1#/03F)+4.2dBmANT01-1#/03F10m/1.1dB60m/6.4dB5dB(T03-1#/03F)+1.1dBmANT02-1#/03F10m/1.1dB30m/3.2dB5dB(T04-1#/03F)+2dBmANT03-1#/03F65m/7dB+1.6dBmANT04-1#/03F5m/0.5dB10dB(T01-1#/02F)20m/2.1dB15m/1.6dB5dB(T02-1#/02F)5m/0.5dB15dB(T01-1#/01F)20m/2.1dB5dB(T02-1#/01F)+0.9dBmANT01-1#/01F50m/5.4dB+0.6dBmANT02-1#/01F+4.9dBmANT01-1#/02F15m/1.6dB35m/3.7dB5dB(T03-1#/02F)-0.1dBmANT02-1#/02F65m/7dB-1.3dBmANT03-1#/02F20m/2.1dB+32.6dBmRRU+33dBm合路器0.4dBB端机 06系统图图例:1#弱电1的一层微带耦合器:微带功分器:5dB(T00-00F)吸顶全向天线:八木定向天线:7/8” 馈线:1/2” 馈线:PS00-00F 图25 室内分布系统设计详细网络拓扑图
7 总结
7.1
相对2.01版本的改进
增加了HSDPA的室内覆盖策略,对原有R99网络的覆盖和容量影响分析、增加HSDPA室内覆盖的方法。
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参考资料清单:
[1] Agilent,Indoor Getting Started Guide,Agilent Technologies,2000/09/26
[2] S. Y. Seidel, T. S. Rappaport, \"914 MHz Path Loss Prediction Models for Indoor Wireless
Communications in Multifloored Buildings,\" IEEE Trans. on Ant. & Prp., Vol. 40 No.2, 1992 [3] 苗家澍,WCDMA RNP 无线网络估算指导书,部门文档,2002/10/29
[4] 王明敏,WCDMA RNP 专题技术研究 链路预算工具详细设计说明书,部门文档,2002/08/17 [5] 魏建,WCDMA RNP 金茂内部网规划报告,部门文档,2002/12/04 [6] Charles,万里龙 室内外协同覆盖报告,部门文档,2006/02/15
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