室内分布系统培训教程2.doc

二、室内分布系统的技术要求
1. 系统技术指标
前向/反向业务信道误侦率：FER=1%（EB/No=6~7dB）
信道编码：9.6Kb/S
话音激活系数：40%
小区负载：50%
无线信道呼损率：2%
每用户忙时话务量：0.02Erl
覆盖区内无线接通率要求在无线覆盖区内95%的位置，99%的时间移动台可接入网络。
话务量吸收：楼内90%以上的话务量由微蜂窝承担
覆盖区域：楼内95%以上的面积由分布系统覆盖
导频Ec/Io最低门限：-12dB
场强强度：95%以上的区域场强应≥-85dBm（电梯为-85dBm，地下停车场边缘场强≥-90dBm
统计指标：掉话率＜1%，呼叫建立成功率＞95%
兼容性：分布系统应能同时支持CDMA、GSM900、DCS1800；
2. 天馈线及无源器件技术指标
频率范围要求：800~2500MHz
天线类型：全向天线和定向天线，垂直极化；
天线适用频段：800~2500MHz；
系统中所有无源器件适用频段：800~2500MHz；
光缆性能要求参见通信行业标准；
分布系统应有完善的单机及系统远程、本端告警功能。
三、室内分布系统的相关技术
1. 室内分布系统的室内电磁传播模型
在室内电磁波传播受响的因素很多，在有限的空间内环境变化大，墙、顶、地、人和室内物体等都会引起电磁的反射、折射、散射和吸收，电磁场分布十分复杂，电波传播模型相应多种多样。本文着重介绍在测试的基础上总结出来的三种传播模型，可供移动通信室内覆盖预测参考用。
1) 室内小尺度路径损耗
d
d0
室内小尺度路径损耗是指短距离、短时间内快速衰落（衰落深度达20∽40dB），其传播模型表达式为：
　　 PL(d)= PL(d0)+10·n·log( )+Xδ(dB) (式1)
式中：PL(d)表示路径d的总损耗值；
　　　PL(d0)表示近地参考距离(d0=3∽10λ)时，自由空间衷减值；
　　　Xδ表示标准偏差δ(3∽14)的正态随机变量。
2) 室内路径损耗因子模型
d
d0
这一模型灵活性很强，预测路径损耗与测量值的标准偏差为4dB，衰减因子模型表达式为：
　　　　PL(d)= PL(d0)+10·nＳＦ·log(　 )+FAF(dB) (式2)
式中：nＳＦ表示同层损耗因子（1.6∽3.3）;
FAF表示不同层路径损耗附加值（10∽20dB）。
3) 室内自由空间路径损耗附加因子模型
d
d0
在室内可以认为是自由空间受限的传播路径，这一模型灵活性很强，预测路径损耗与测量值的标准偏差为4dB，其传播模型表达式为：
　　　　　PL(d)= PL(d0)+20log(　 )+ β×d(dB) 　　　 (式3)
式中：β路径损耗因子（-0.2∽1.6dB/m）。
4) 室内场强预测举例
由于式1中Xδ与δ正态随机变量关系式复杂，因此，实际工程采用式2和式3较多，本文举出二例供工程设计参考用。
例1：假设本工程为某一宾馆的室内分布系统工程，天线输入口功率Pt=5dBm，吸顶天线增益为Gm=2.1dBi，同层预测距离d=15米，d0
15
1
设定为1米。PL(d0)=31.5dB(f=900MHz)，采用2式，其中nＳＦ为2.8代入式2得:
　PL(15m) = PL(1m)+10×2.8log(　 ) +0
=31.5+32.9
=64.4 dB
预测出距离信号源15米处的场强(设衰减储备R为10dB)：
PdBm= Pt+Gm- PL(15m)- R
=5dBm+2.1dB-64.4dB-10dB
=-67.3dBm
例2：假定本工程室内分布系统工程同例1即：
Pt=5dBm；Gm=2.1dBi；d=15米；d0＝1米；　　　　　　　　　
15
1
Pl(d0)=31.5dB(f=900MHz)；采用3式，其中β为0.6dB/m,代入式3得:
PL(15m)= PL(1m)+20log(　 )+ 0.6×15
=31.5+23.5+9
=64 dB
预测出距离信号源15米处的场强：
PdBm= Pt+Gm- PL(15m)- R
=5dBm+2.1dB-64dB-10dB
=-66.9dBm
上述二例用式2和式3预测出覆盖区(15m)场强相差不大，但是由于室内传播非常复杂，预测出的场强和实际测量值存在一定偏差，工程设计时需用实测值对传播模型进行修正。
2. 室内分布系统的噪声分析
在无源分布系统中由于无源器件不会给系统带来噪声增量所以系统的总噪声就等白噪声加上基站设备的噪声系数。
在有源分布系统中由于电子器件存在热噪声，直放站在正常工作时不可避免会有噪声电平输出，其输出的噪声电平为：
PREP-Noise=10 log（K、T、B）+FREP+GREP（dB值） （1）
PREP-Noise——直放站上行输出噪声电平
其中： K——波尔兹曼常数（1. 38×10-23）
T——噪声温度，可取295℃（绝对温度）
B——CDMA载波信号带宽，1.23MHz
FREP——直放站噪声系数（dB）
GREP——直放站上行增益（dB）
直放站上行输出的噪声电平PREP-Noise经过上行路径损耗后发送到基站，在基站接收机输入端注入直放站的噪声，引入到基站的噪声电平为
PREP-INj =PREP-Noise –Ld （dB值） （2）
其中：Ld为从直放站上行输出端口到基站接收端口的路径损耗（dB）
由于直放站噪声的引入，在基站输入端的总输入噪声将是基站噪声与引入的直放站噪声之和，如下式所示：
PBTS-Noise-Tolal= PBTS-Noise + PREP-INj （线性值） （3）
其中：PBTS-Noise=10 log（K、T、B）+FBTS，为基站输入端噪声电平（dB值） （4）
FBts 为基站的噪声系数（dB）
PBTS-Noise+PREP-INj PBTS-Noise
ΔFBTS -rise=10 log [ ] （dB）
由上式可知，直放站的引入，将使基站接收机输入端的噪声电平增加，这种噪声增量用dB值表示为：
10
PBTS-Noise （dB）

10

10
PREP-INj （dB）

10

+
10
PBTS-Noise （dB）

10

=10 log [ ] （5）

将PBTS-Noise 和PREP-INj代入上式，则在基站输入端由直放站引入的噪声增量为：
FREP-FBTS+GREP- Ld
10
ΔFBTS -rise=10 log [1+10 ] （dB） （6）

Nrise
10
=10 log [1+10 ] （dB） （8）

Nrise = (FREP-FBTS ) + (GREP- Ld) （dB）
Nrise我们定义为噪声增量因子，由上式可知：
噪声增量因子Nrise =直放站与基站的噪声系数差+上行增益与路径损耗差
（FREP-FBTS）+（GREP- Ld）
10
ΔFREP -rise=10 log [1+10 ] （9）

噪声增量因子Nrise可以≥0或≤0，其数值越大，引起基站的噪声增量就越大，对基站的影响就越大；其数值越小，对基站的影响就越小。在工程设计中，直放站和基站的噪声系数是已知的常数，因此噪声增量因子的变量是直放站上行增益GREP和直放站与基站间的路径损耗。一旦直放站安装完毕，进入开通调试时，上行路径损耗中值在短时间内会是相对稳定的值，此时上行增益的大小决定噪声增量因子，显然上行增益越大，噪声增量因子越大；上行增益越小，噪声增量因子越小。在实际工程中我们会注意到，如果将上行增益调得太小会减小直放站的上行覆盖范围。直放站与基站级联工作的系统里，直放站的上行覆盖距离是与噪声增量因子的四个参数有关，直放站噪声系数FREP、基站噪声系数FBTS、直放站上行增益GREP、以及直放站到基站间的路径损耗Ld。应用级联放大器噪声系数的分析方法，可以求解出当直放站与基站级联工作时，在直放站输入端也会产生噪声增量，直放站级联系统的输入端等效噪声系数，要高于直放站本机的噪声系数，在直放站上行输入端引入的噪声增量同样可用噪声增量因子Nrise来表征，如下式所示
Nrise
10
=10 log [1+10 ]

ΔFREP -rise --------直放站上行输入端的噪声增量。
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
0
2
4
6
8
10
12
噪声增量因子Nrise=FREP-FBTS+GREP-Ld
(dB)
(dB)
噪声增量ΔF
直放站噪声增量 ΔFBTS-rise =lolog[1+10Nris/10]
直放站级联噪声增量 ΔFREP-rise =lolg[1+10-Nrise/10]

基站、直放站系统噪声增量曲线图

图1绘制出ΔFBTS -rise、ΔFREP-rise与噪声增量因子Nrise 的曲线。从图中可见，基站噪声增量与噪声因子Nrise成正比，而直放站的噪声增量与噪声增量因子成反比。当基站覆盖区引入直放站后，基站和直放站的噪声系数均增加一个噪声增量，分别为
基站总噪声系数FBTS-Total=FBTS+△FBTS-rise

Nrise
10
+10 log [1+10 ]
=FBTS

直放站级联总噪声系数FREP-Total=FREP+△FREP-rise

Nrise
10
+10 log [1+10 ]

=FREP

当Nrise =0时，基站和直放站的噪声系数均在原有数值上增加了3dB，对上行覆盖范围的影响是相同的。
当Nrise ＜0时，基站的噪声增量将＜3dB，当Nrise 越小，对基站的噪声影响就越小，例如，当Nrise = -10 dB时，△FBTS-rise只有0.4 dB，这时对基站的覆盖范围不会有影响。但是当Nrise越小时，对直放站的噪声影响就越大。当Nrise = -10 dB时，直放站的噪声系数将增加10.4 dB，这意味着直放站的覆盖距离要缩短1倍以上。
当Nrise＞0时，基站的噪声增量将＞3 dB，直放站的噪声增量将＜3 dB，Nrise 越大，基站的覆盖范围距离越小，而直放站的覆盖距离就越大。
综上所述，在由基站和直放站级联组成的无线接入系统里，如果要扩大直放站的覆盖范围，基站将不可避免承受直放站带来的噪声影响，特别在CDMA系统里，如果希望一个基站带多台直放站时，这种影响将会更大。为了能更好地达到基站和直放站的覆盖效果，在网络规划设计阶段需将基站和直放站的设计放在一起考虑，需要合理分配噪声增量，在预测上行覆盖距离时，需要考虑噪声增量对覆盖距离的影响。只有合理分配基站和直放站的噪声增量，才能取得基站和直放站双赢的覆盖效果。

3、室内分布系统的上下行平衡

LP
传输损耗（含收发天线）
上、下行平衡条件
手机
BTS

BTS下行发射功率： PTb
手机发射功率： PM
BTS噪声系数： NFb
手机噪声系数： NFM
等效输入噪声电平： PNb =[K·T·B] dB + NFb
等效输入噪声电平： PNM=[K·T·B] dB + NFM
下行接收信号电平PRM
手机等效输入噪声电平PNM
BTS上行接收信号电平：PRb =PM - LP
手机下行接收信号电平：PRM =PTb - LP
上行载噪比： C/N上 =
= [ PRb]dB -[ PNb]dB
= PM -LP- [K·T·B] dB- NFb
下行载噪比： C/N下 =
= [ PRM]dB -[ PNM]Db
= PTb -LP- [K·T·B] dB- NFM
上下行平衡条件： C/N上=C/N下
PM -LP- [K·T·B] dB- NFb= PTb -LP- [K·T·B] dB- NFM
PM - NFb= PTb - NFM 或 PTb + NFb= PM + NFM
基站发射功率+基站噪声系数=手机发射功率+手机噪声系数
基站与直放站级联系统噪声系数NF与传输损耗Ld直放机增益G的关系

第二级
第一级
NFr
NFb

传输损耗Ld
上行放大G
BTS

NF1 =NFr
NF2 =NFb + Ld

NF2-1
G1
基站接收到直放站噪声电平：PNb =[K·T·B] dB + G+NFr-Ld
基站与直放站级联系统噪声系数：NF =NF1 +
NF =10log [NF1+] dB
设直放站本机噪声系数：NFr =5dB、基站噪声系数：NFb =5dB
BTS下行发射功率：PTb
手机发射功率：PM
BTS 噪声系数： NFb
手机噪声系数： NFM
等效输入噪声电平： PNb =[K·T·B] dB + NFb
等效输入噪声电平： PNM=[K·T·B] dB + NFM
BTS上行接收信号电平：PRb =PM - LP
手机下行接收信号电平：PRM =PTb - LP
上行载噪比： C/N上= PRb/PNb
=[ PRb ]dB - [ PNb ]dB
= PM -LP- [K·T·B] dB- NFb
下行载噪比： C/N下= PRM/PNM
=[ PRM ]dB - [ PNM ]dB
= PTb -LP- [K·T·B] dB- NFM
上下行平衡条件： C/N上=C/N下
PM -LP- [K·T·B] dB- NFb= PTb -LP- [K·T·B] dB- NFM
PM - NFb= PTb - NFM 或 PTb + NFb= PM + NFM
基站发射功率+基站噪声系数=手机发射功率+手机噪声系数

四、室内分布系统的工程建设
室内分布系统的建设可以为准备、设计、安装、系统调试、效果测试等四个个阶段。
1、准备工作是指由技术人员对建筑物内的无线信号进行测试，确定工程选点。准备工作是整个工程的发起阶段，下述选点原则可供参考：
第一、尽量寻找室内信号不好、又有人流量的建筑物作为室内覆盖选点的对象。
第二、选择城区内知名的高层建筑进行覆盖，如热卖出租的写字楼。就目前的网络优化手段而言，对于高层空间的无线干扰及乒乓切换效应，没有其它更为有效的解决方案。
第三、分析宏蜂窝话务情况、划定高话务区域，然后在高话务区域寻找话务热点建筑，利用室内覆盖系统吸收建筑物内的话务，从而缓解宏蜂窝容量方面的压力。一般可选择城区中心人流量大的商场、酒肆等，不论信号覆盖情况如何，均考虑进行覆盖。
2、室内分布系统的工程设计考虑因素
信号源 
场强分布
上/下行信噪比
上行噪声干扰
上下行平衡
传输和分配损耗
施工难度
造价
室内分布系统的工程设计测试手段——模拟路径传输损耗预测。在室内分布系统工程设计时，由于建筑物内部结构复杂、影响路径损耗的因素较多，因此室内路径损耗预测难度很大。通过在大厦内设计的天线点位置架设天线，由CDMA信号源提供信源，用安捷伦7477扫频仪测试进行室内的路径损耗预测。模拟路径传输损耗预测如下：

4、系统调试：
4．1驻波比测试
采用故障定位的方式对天馈系统的每一个节点进行驻波比测试并提供详细的测试结果记录。
4．2模拟网络测试
在开通接入网络以前需要通过模拟发射及模拟信号源功率接入室内覆盖系统，通过测试每个天线口的输出功率以及室内模拟信号场强测试，以验证工程结果与设计部标是否符合。提供每个天线口的输出信号功率的详细记录以及模拟场强测试效果图及统计表。如下图：

模拟网络测试图
4．3开通后效果测试
（1）天线场强测试
开通后对室内覆盖的每一个天线馈线口功率进行测试，同时测试天线下方1米处手机接收电平值，详细记录输出功率，并连同离网测试的结果、验收测试的结果相对比，作为对该室内覆盖工程施工质量的评估依据。
（2）室内覆盖质量测试
通过网络分析仪测试并分析室内覆盖工程建设完成后室内覆盖的实际情况，从覆盖和质量两个方面描述建设后的效果。同时须测试室内覆盖范围同室外信号的切换情况以及外泄室外的信号情况，确保该系统不影响覆盖目标以外的区域。
3楼Ec/Io分布图

（3）测试以CQT和DT相结合的方式进行，要求对每层边缘地区选取不少于5个点进行CQT测试；对具有代表性的楼层和一层室外道路进行DT测试。
4．4参数测量方法：
A、输出功率测试：
信号源（载波）
放大器
耦合器
天馈系统
天馈系统
IN
OUT
频谱仪

B、有源设备噪声测试：

参数测试常用测试仪器：

模拟信号发射源

模拟信号接收机

模拟信号源

网络分析仪

频谱分析仪
此外，还有驻波测试仪等仪器。
5、室内覆盖所需设备与器件    
1、微蜂窝，基站
2、直放站(宽带、信道选择)：增益70－90db,20-33dBm输出
3、干线放大器：增益30－50db,20-30dBm输出
4、耦合器：40dB(-0.3),30dB(-0.3),20dB(-0.5),10dB(-0.8),7dB(-1.1),5dB(-1.3)
5、功分器：4功分器(-6.4)；3功分器(-5)，二功分器(-3.3)
6、室内天线：定向(60-120度，5-10dBi),全向吸顶(2-5dBi)
7、馈线接头：
波纹管电缆：7/8(-4dB/100m);1/2 (-7dB/100m);1/4 (-11dB/100m);
屏蔽网电缆：7D-FB(-15dB/100m);9D-FB(-12dB/100m);12D-FB(-9dB/100m)
8、泄漏电缆：7/8 (-6dB/100m);1-1/8(-4dB/100m)
9、施主基站：水平波束角<35度；增益：15-18dBi
10、光端机：点对点、点对多点
11、光纤：双纤、单纤

五、室内分布系统综合考评
1
以最少的设备满足设计要求；
2
不会因增加室内覆盖系统而影响整个网络的性能；
3
兼容所有移动通信体制：CDMA800，GSM900，DCS1800，3G(2GHz频段，增加新的系统简单方便；)
4
使用寿命长，具有远程监控能力，管理维护方便；
5
综合考虑性价比。
以上对室内覆盖系统进行了介绍，从移动通信运营商的战略眼光来看，室内覆盖系统对于运营商提高服务水平、增强竞争实力、树立企业形象，具有不可低估的作用。
 随着移动通信网络优化工作的深入展开，室内覆盖系统必将成为一种重要的优化手段运用于网络优化工作中。