毕业设计 移动通信 室内覆盖规划设计

目录
第一章绪论 (1)
1.1 室内覆盖的由来 (1)
1.2 室内覆盖的发展 (1)
1.2.1 补盲阶段 (1)
1.2.2 优化阶段 (1)
1.2.3 统一规划阶段 (2)
第二章什么是室内覆盖 (3)
2.1 什么室内覆盖 (3)
2.2 室内覆盖的意义 (3)
2.3 室内覆盖系统的应用环境 (4)
2.4 现网的室内覆盖 (4)
2.5 室内覆盖的引入 (5)
第三章室内覆盖的规划与流程 (6)
3.1 具体流程 (6)
3.1.1 站点获得 (6)
3.1.2 站点初步查看/预规划 (7)
3.1.3 详细设计 (7)
3.1.4 优化验收 (8)
3.1.5 网络话统跟踪 (9)
第四章室内覆盖所需设备器材及实现的方法种类 (10)
4.1 室内覆盖系统主要由信号源和信号分布系统两部分组成 (10)
4.2 室内覆盖所需设备与器件 (10)
4.3 实现室内覆盖的方法 (11)
4.3.1 微蜂窝有线接入方式 (11)
4.3.2 宏蜂窝有线接入方式 (11)
4.3.3 直放站 (11)
4.4 室内传播模型 (13)
第五章实际工程案例 (14)
5.1 测试环境分析 (14)
5.2 大厦勘测实际信号覆盖情况 (15)
5.3 楼宇的信号测试 (16)
5.4 设计思路 (17)
5.5 模拟测试： (18)
5.6 具体方案 (19)
第六章全文总结 (27)
谢辞 (28)
参考文献 (29)
第一章绪论
1.1室内覆盖的由来
随着移动通信的发展,手机用户数量的不断增长，话务量不断攀升，话务密度也随之增加，高话务热点地区如雨后春笋，这种条件下，对于北京、广州等经济发达、人口密集城市，室外大站站间距已达到二、三百米。

显然，单纯依靠室外宏蜂窝不可能完全解决热点地区容量问题，特别是在现在的2.5G将来的3G的移动通信系统,为移动用户提供越来越多丰富多彩的数据业务,室内的通信业务量还要增大.而室内微蜂窝覆盖技术作为一种有效解决容量问题的手段而得到越来越多的关注。

要解决不断增加的用户数量与有限的频率资源之间的矛盾，GSM移动通信网络由80年代的大区制，逐步发展为现在的以宏蜂窝为主的小区制。

为了进一步提高系统容量，在采用1x3、MRP、同心圆等各种小区规划新技术以后，频率复用更加紧密，小区间隔进一步减小，有些地方的站间距只有200m左右。

即使这样，仍然存在一些话务热点地区的容量受限问题。

而且这些热点地区几乎都集中在繁华地区，如火车站、城市商业区、商场和机场等，换言之，在热点地区有很大一部分话务分布在室内。

由于微蜂窝发射功率较小，覆盖半径小，频率复用次数可以提高，则同样频率带宽下，单位面积可以承载的话务量能够大大提高。

所以，采用微蜂窝进行室内覆盖时可以有效解决热点地区容量问题。

此外，现代建筑质量越来越高，对室内形成较强的屏蔽，造成大型建筑物的低层、地下商场、地下停车场等环境移动信号弱，形成了移动通信盲区；在大型建筑物的中间楼层，由于来自不同基站信号的重叠，产生乒乓效应，手机切换频繁，话音质量差，掉话率高；受基站天线高度的限制，建筑物的高层无法正常覆盖，形成移动通信盲区或干扰区
1.2室内覆盖的发展
1.2.1补盲阶段
1995~1996年左右，移动通信业务初步开展，由于当时的网络覆盖还补完善，系统业务量业务质量要求还补是很高，为解决许多盲区服务，网络中开始使用直放站在室内引入移动信号，这时的是室内覆盖系统起的时补盲的作用，个覆盖系统之间相互独立，没有统一系统的规划
1.2.2优化阶段
随着移动通信网络的逐步完善，运营商，用户已补仅仅满足于有无信号覆盖，对于网络
质量，业务质量越来越重视。

室内覆盖逐渐成为网络优化的重要组成部分，作用补仅仅时补盲，在提供网络覆盖质量，吸收调整话务量等网络优化方面起着重要的作用，许多重要站点开始使用基站（宏蜂窝、微蜂窝等）作为室内覆盖的信号源，监控系统的引入，使各覆盖系统之间开始系统的联系。

1.2.3统一规划阶段
光纤、移频等新技术的出现，光纤、移频直放站的使用，解决了普通无线直放站技术受限的一些问题，如外界干扰、收发隔离度、传输距离等。

GSM、CDMA、PHS、DCS、W ALN以及3G等多种移动通信系统的出现，多网合一的室内覆盖解决法式也随之发展起来。

随着网络的求的进一步提高，各运营商对室内覆盖更加重视，室内覆盖系统的建设已经逐步纳入整个网络的建设规划，经过几年的建设，第二代网络GSM、CDMA系统在大型建筑物及重要建筑物室内覆盖已基本完成。

室内覆盖的发展趋势：
由于室内覆盖已经成为一种重要的优化手段运用于网络优化工作中，开始由市区向郊区县城扩展，分布系统设备开始到优化、维护阶段，无源设备多网共用，直放站网管纳入统一监控系统，由于技术相对成熟，开始探索其他的室内覆盖解决办法，随着3G时代的到来，室内覆盖又会掀起新的一轮建设热潮。

3G移动通信使用的频段为2GHz段，自由空间传播损耗比1GHz频段增加6dB。

想要达到同样覆盖效果，必须增加信号源输出功率和收发天线数目。

大部分站点需要再去在原分布系统的基础上进行合路，在无源器件带宽满足的前提下，必须保证合路器的隔离度。

第二章什么是室内覆盖
2.1 什么室内覆盖
室内覆盖系统是利用各种传输方式(同轴电缆,光纤,泄漏电缆等)将基站的信号通过无线或有线的方式直接引入到室内的每一个区域,当微蜂窝应用于解决大面积的室内覆盖时，一般与分布式天线系统联系在一起，因为在大型建筑物内，墙壁阻挡使得一个固定点的天线很难形成有效的覆盖，而分布式天线可以克服这些不足，并且其场强覆盖均匀。

分布天线包括泄漏电缆，局轴馈电式分布天线、光纤式分布天线，其在室内的应用是当前的组网趋势。

室内覆盖系统可以全面改善建筑物内的通话质量,提高移动电话接通率,开辟出高质量的室内移动通信区域,同时,使用微蜂窝系统可以分担室外宏蜂窝话务,扩大网络容量,从整体上提高移动网络的服务水平。

2.2 室内覆盖的意义
在建筑物诸如大型购物商场，会议中心，由于移动电话使用密度大，局部网络容量不能满足用户需求，出现信道拥塞现象。

并且由于建筑物自身存在对信号的屏蔽与吸收作用，建筑物高层之间极易存在无线频率干扰，服务小区信号不稳定，出现乒乓效应等现象，通信难以得到保障。

对于移动运营商来讲，可以做到挖掘隐含话务量，提升网络形象，通过提高网络覆盖性能，隐含话务可以转换为实际话务，不仅可以为运营商带来新的利润,还可以大大提升网络形象，在用户心目中树立良好的网络形象。

例外还可以提供高数据业务,增加增值服务，高数据业务只能在良好的网络覆盖下才能提高，如果仅依靠宏蜂窝的覆盖,只有在距离基站较进的范围内才能提供,根据用户需求，可以提供如无线上网，移动商务，无线多媒体和无线局域网等增值业务，为运营商获取更高的利益。

室内覆盖系统不仅提高了室内通话质量，增加了建筑物内的移动网络容量，降低了接入的阻塞率，而且能为重点覆盖区域提供更好的服务。

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，为用户提供更好更完美的随时随地的通信服务，增加市场的占有率，具有不可低估的作用。

2.3 室内覆盖系统的应用环境
室内分布系统主用应用在以下几种环境中：
1)室内盲区：对于比较大型的酒店、宾馆、场、市、写字楼和公寓等用户活动较多的区域。

2)话务较大的大型室内场所：对于车站、机场、等交通枢纽、商场、物中心等人流量比较
大的区域，用户话务非常大。

3)发生频繁切换的室内场所：对于高层建筑物，户往往可以受到多个基站功率近似的信
号，容易出现频繁的切换甚至可能出现导频污染对于这些区域可以通过增强室内分布系统，加强室内某个导频的覆盖，降低其他其他导频的覆盖水平，避免出现乒乓切换。

2.4 现网的室内覆盖
室内覆盖主要依靠室现有的网络覆盖的延伸方式，如直放站方式，室外大功率基站方式，天线架高的方式。

但这样的解决方式带来以下问题：
(1)由于穿透损耗大，室内覆盖效果差，存在大量覆盖盲区，无法通话。

(2)采用直放站的方式时，对源信号电平要求高，并且交调干扰和同邻频干扰都比较严重，
通话质量难于保证,控制不好，会影响整网的质量。

(3)采用直放站和室外基站根本没有解决容量问题，网络容量有限，接通率低。

(4)天线架设太高会带来越区覆盖，影响整网质量。

(5)室外小区增加频率时，频率规划困难，网络容量增长困难。

(6)由于穿透损耗大，室内覆盖效果差，存在大量覆盖盲区，无法通话。

(7)放站的方式时，对源信号电平要求高，并且交调干扰和同邻频干扰都比较严重，通话质
量难于保证，控制不好，会影响整网的质量。

(8)采用直放站和室外基站根本没有解决容量问题，网络容量有限，接通率低。

所以，从吸收室内话务量来看，室内微蜂窝覆盖系统可以给网络营运者带来巨大的经济效益；从优化角度来看，室内、室外分开覆盖，有利于网络优化，从而为客户提供高质量的通话服务，提高客户的满意度。

所以，大力发展室内微蜂窝覆盖系统是各运营商当前的一个工作重点。

2.5室内覆盖的引入
由于室内覆盖存在上述问题，因此出现了解决室内覆盖的解决方案，室内覆盖时针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种成功的方案，室内覆盖系统其原理时利用室内天线分布系统将系统移动基站的信号均匀的分布在室内每个角落，从而保证区域拥有理想的信号覆盖。

应用这些方案可带来的效果有：1、可以较为全面地改善建筑物内的通话质量，提高移动电话接通率，开辟出高质量的室内移动通信区域;2、使用微蜂窝系统可以分担室外宏蜂窝话务，扩大网络容量。

3、解决高层干扰问题。

如：在大楼高层，许多室外小区的信号由直达路径到达室内，来自各个方向的信号电平较高，干扰大，很难由干净的补受干扰的信道。

解决的办法是用室内覆盖，靠满足较高的C/I值，获得较高质量的室内移动通信服务。

对室内覆盖，天线的输出功率低，加上建筑物外墙的衰减，因此室内小区对室内的影响是很有限的。

第三章室内覆盖的规划与流程
室内覆盖规划分为几个不同的阶段，首先要做的时找到想要覆盖的目标建筑物。

需要室内覆盖的地方通常时覆盖的大型建筑物、宾馆、写字楼、地下停车场等。

还有话务量的大型室内场所，如车站、机场、商场、体育馆、购物中心等。

在站点的初步勘察后，进行站点的详细勘察。

接着进行详细的设计，然后设备安装完成之后，无线网络规划人员还要进行测试和优化，看是否达到预计的要求。

1．站点获得
根据客户的需求寻找目标建筑物，即初步的站点调查如果没有明确的建筑物，就要站点调查获取。

还有就是可能的目标建筑物提出建议让客户接受目标建筑物。

2．站点初步调查/与规划
首先需要了解建筑物的信息和周围网络的信息（小区位置）提出解决草案设计。

3．站点查看
之后在查看中要做的就是传播测量来确定天线位置，电缆路线，BTS设备，设计出位置草案和拍照。

4．详细设计
绘制平面图与系统图，再进行功率预算计算，解决方案描述。

5．批准
批准之后就进行安装网络设计及安装设计。

6．站点安装
7．参数设计和调整
参数配置和频率规划，进行调整和优化。

8．网络跟踪
工程完工之后要对整个网络进行话务观察，容量监视，进行网络覆盖效果评估。

3.1 具体流程
3.1.1．站点获得
客户需求的详细说明，用户数、覆盖要求、服务等级，在设计前收集周围小区的信息。

在开始规划前，获得物业主的允许，考察大楼，或者最好得到大楼的设计平面图，准备目标建筑的列表，得到被批准的目标。

3.1.2．站点初步查看/预规划
获得楼层布置和大楼的信息，以及人员的分布情况。

预先考察可能的天线布放位置，电缆布放，寻找BTS 的最佳位置，和实施人一起进行站点考察，做测试确定天线的最终安装位置，为每一个天线的安装位置照相，存为资料。

3.1.3．详细设计
这是设计的重要部分。

详细的设计包括功率预算，系统图，解决方案描述。

功率预算的意义是保证在发射端和天线端的射频部件的衰减不太大，以提供足够高的信号电平。

这也最终决定了是使用同轴电缆还是光纤给天线馈电。

需要的信号电平将决定天线的数量和站点的设备类型。

典型的室内应用，在覆盖区域的95%内，信号电平介于-80dBm和85dBm之间。

这就决定了在不同位置处的天线需要的ELRP 值和BTS、电缆、天线的数量。

通常，运营者根据不同的覆盖类型，例如：农村。

郊区、市区。

密集市区。

、室内等来定义信号电平。

除了ELRP，小区的范围也取决于环境类型，如办公室、宾馆、商场的布局。

表3-1
（１）．室内覆盖测试
对大楼现有的由周围宏蜂窝提供的室内移动信号进行测试，收集所用频段内存在的各种频率的信号，找出各楼层最强的信号电平，由此得到各楼层所需的最小设计电平。

为保证楼内手机能够驻留在室内微蜂窝上并具有良好的载干比，必须保证楼内由足够高的设计电平。

例如某大厦方案设计期间选择了第20、22、23、24、28层进行了现有网络的室内覆盖测试。

表3-2
（２）．路径损耗测试
路径损耗测试的目的是为了确定该大楼的墙壁，内部装饰物等物体的损耗。

采用测试发射机在测试点发射GSM900 信号，用SAGEM 测试手机在楼层各点测量接收信号电平根据测试结果GSM900信号的路径损耗计算如下：
Ploss = EiRP-RxLev
其中Ploss为路径损耗：EiRP为测试发射机的有效辐射功率，RxLev为测试手机接收电平。

根据大量的测试数据，测得楼内最大路径损耗。

再由上面的式子，可得到设计所需参考的EIRP值EiRP = Ploss + RxLev，如果总的路径损耗太大，所需要的EIRP值就可能很高，也许就需要布置多个天线，来减少室内路径损耗。

（３）．下行功率预算
为了计算下行功率在天线和BTS之间的所有部件都要考虑到计算中去。

在结束室内设计之前应建议使系统设计图得到执行这样才能保证设计能尽可能实现，这之后就可以做频率规划和参数设计了多数情况下找到不受干扰和空闲的频率是困难的，除非是专门预留了室内应用的频率。

如果没有预留就应该使用外部干扰程度低的频率，这就要求测试室内的信号可以利用测试手机频谱仪等测试设备来测试，选择接收到的外部信号中较弱的频率，这对于选择BCCH信道的频率尤为重要，因为它要求的C/I值要比非BCCH的频率的C/I值高。

详细设计可总结为：
１）．进行功率预算计算
２）．得到EIRP值
３）．画系统连接图
４）．写出解决方案的描述
５）．得出系统图执行的难度
６）．做频率规划和参数设计
3.1.4．优化验收
在室内设备安装完成后，要进行自检，这也是保证每一项工作按设计来做的唯一办法，至少以下的一些工作要求检查：
１）．室内呼叫
２）．小区选择和重选（C1或C2准则）
３）．建筑物内部小区和建筑物外部的小区间的切换
４）．检查信号强度，做移动测试
５）．检查通话质量，必要时调整频率
６）．从BSS话统中观察小区的话务，依据测量数据和话统来最后确定参数3.1.5．网络话统跟踪
从OMC话统中可检查下面一些项目：
１）．平均占用时间和拥塞时间
２）．切换成功率,包括切入,切出成功率
３）．接收质量和呼叫成功率
４）．掉话率
第四章室内覆盖所需设备器材及实现的方法种类
4.1 室内覆盖系统主要由信号源和信号分布系统两部分组成
信号源：直放站和基站
分布系统：无源天馈分布方式、有源分布方式、光纤分布方式、泄漏电缆分布方式。

4.2 室内覆盖所需设备与器件
1）微蜂窝基站
2）直放站（宽带，选频）：增益70~90dB，20~33dBm的输出。

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)(括号内的数字为器件插入损耗)。

5）功分器：4功分器（-6.4），3功分器（-5），二功分器（-3.3）（括号中数字为器件插入损耗）
6）室内天线：定向（60~120°，5~10dBi）,全向吸顶（2~5dBi）.
7）同轴电缆、纹波管电缆：7/8英寸（-4dB/100m），1/2英寸（-7dB/100m），1/4英寸（-11dB/100m），
8）屏蔽网电缆：
7D-FB(-15Db/100m),9D-FB(-12dB/100m),12D-FB(-9dB/100m).
9）泄露电缆：
7/8英寸（-6dB/100m）,9/8英寸（-4dB/100m）.
10）施主天线：水平波束角<35°：增益：15~18dBi.
11）传输设备：光端机（点对点，点对多点），常用类型有SDH、PDH,部分情况下可能采用HDSL设备。

12）光纤：单模、多模、光纤芯数视具体情况而定。

4.3 实现室内覆盖的方法
实现室内覆盖的技术方案有三种
4.3.1 微蜂窝有线接入方式
以室内微蜂窝系统作为室内覆盖系统的信号源是有线接入方式。

适合用于覆盖范围较大且话务量相对高的建筑物内，在市区中心使用较多，解决覆盖和容量问题。

微蜂窝是改善高话务量地区室内信号覆盖的最佳解决方案，与宏蜂窝方式相比，微蜂窝方式是更好的室内系统解决方案。

微蜂窝方式的通话质量比宏蜂窝方式要高出许多，对宏蜂窝无线指标的影响甚小，并且具有增强网络容量的效果。

微蜂窝在室内使用时。

受到建筑结构的影响，覆盖范围受到很大限制。

对于大型写字楼等，网络优化要考虑的关键问题时如何将信号最大限度，最均匀的分布到室内每一各角落，微蜂窝方式的弱点是相对成本比较昂贵，需要进行频率规划，需要对传输系统进行扩建，网络优化工作量大。

4.3.2 宏蜂窝有线接入方式
以室外宏蜂窝作为室内覆盖系统的信号源，是有线接入方式。

适合于覆盖话务量补高且建筑物能较为方便与已有宏蜂窝进行连接的覆盖盲区。

宏蜂窝有线接入方式主要是利用耦合器件直接引入附近宏基站的信号进入建筑物内部，主要优势是信号较为纯净、建设成本低、工程施工方便，并且占有面积小，弱点主要是受建筑物与基站相对位置限制较大，同时对宏蜂窝无线指标尤其是掉话率的影响比较明显。

在采用时应十分慎重，避免由于需要覆盖的室内区域话务密度不高的情况下采用宏蜂窝有线接入覆盖方式。

在规划时，应对话务密度进行充分分析，并留有一定话务余量，避免因小失大。

4.3.3 直放站
在室外宏蜂窝基站存在富余容量的情况下，可以通过直放站将室外信号引入室内的覆盖盲区。

直放站的种类有以下几种:
同频直放站：把空间无线信号耦合滤波放大，技术简单，成本低，但必须保证接受信号的场强，对于有杂乱空中信号的地区不宜采用。

光纤直放站：属于一种基站耦合，利用光缆将空闲基站信号引入到20公里以内地区，扩大另外使用范围，能够保证纯净的信号来源。

移频直放站：在无法通过光纤传输，且室外信号杂乱无法取得纯净信号的地方，采用移
频直放站。

原理时将基站耦合的小信号放大，通过变频后发射出去，接受端接受后再通过变频将信号还原滤波放大后做室内分布系统信号源。

选频直放站：单载波直放站，现在很少用。

利用微蜂窝解决室内问题有很大的局限性，建设微蜂窝的设备投入与工程周期都比较大，只适合再话务量集中的高档会议厅或商务等场合下使用。

而在其他场合下，直放站以其灵活简易的特点成为解决简单问题的重要方式。

直放站补需要基站设备和传输设备，安装简便灵活，设备型号也丰富多样，在移动通信中正扮演越来越重要的角色。

直放站的应用场合主要有以下几种：
1）扩大服务范围，消除覆盖盲区
2）在郊区增强场强，扩大郊区站的覆盖；
3）沿高速公路架设，增强覆盖效率；
4）解决室内覆盖；
5）将空闲基站的信号引到繁忙基站的覆盖地区，实现疏忙。

表4-1是微\宏蜂窝和直放站的性能比较
表4-1
4.4 室内传播模型
在射频工程中，网络设计师使用预测工具来决定小区的覆盖，一些成熟的模型对于室外的应用是有效的，对于室内应用是不适合的，一些室内的传播模型，用于预测室内环境的信号电平是基于经验曲线的逼近，这里仅简要介绍ITU推荐的简单的室内传播模型，这可以帮助确定室内小区的数目，天线的数目，因此在实际设计中建议使用测试发射设备从不同的地方来检查信号的传播。

这里描述的模型是一个站点的通用模型，用于典型的室内环境，它需要很少的
环境路径损耗信息，用平均的路径损耗和有关的阴影衰减统计来表征室内路径损
耗，这里的模型计算穿过多层楼层的损耗，以应用于频率在楼层间复用的情况。

基本的模型如下：
Ltotal=20 log f + N log d + Lf（n）- 28 dB
N：距离损耗系数
f：频率MHz
d：Bs和Ms间的距离
Lf：楼层穿透损耗dB
n：Bs和Ms间的楼层数
表4-2给出了基于测量得出的典型参数
距离损耗系数N
表4-2
表4-3楼层穿透损耗Lf ，n 是楼层数目
表4-3
第五章实际工程案例
5.1 测试环境分析
1、本次覆盖对象为我市桃园大厦。

基本平面图。

35米
图5-1
该楼宇建筑结构为，地上13层，地下一层，两套电梯的商务大楼。

5.2大厦勘测实际信号覆盖情况
图5-2 大厦实际信号覆盖图
5.3 楼宇的信号测试
测试点如图5-3：
35米
图5-3 大楼信号测试平面图
表5-1 测试数据
测试结果：
该楼宇内GSM网络的手机接收功率尚可，但信号质量较差，不仅切换频繁，而且通话质量较差，话音模糊，有掉话的现象。

5.4设计思路
在本次设计中，考虑到该楼宇建筑面积相对较大，建设完成后将带来较高的话务量，覆盖面积相对较大，所以采用微蜂窝的形式进行覆盖。

本楼宇由于受到外界信号的干扰影响较大，存在严重的导频污染，因此设计中注意加大对楼宇的信号强度，以充分达到抑制室外信号的作用，在室内形成一个稳定的主导频，所以每个大厅的天线输出功率都基本控制在10dBm左右。

在地下室和电梯基本处于盲区，没有外部信号干扰，且不会与室外信号产生切换，天线输出功率可以相对小些，可以达到覆盖要求即可。

场强分布的设计标准
表5-2场强分布情况。