WCDMA室内覆盖设计及案例分析

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信道复杂,可适应各种业务需求。WCDMA可通过公共信道/共享信道、接入信道和专用信道等不同类型的信道实现不同业务,适应不同时延和分布特点的要求,使资源的调配更加灵活。WCDMA所承载的业务分为会话类、数据流类、互动类、后台类等。
更大容量和更高的业务速率。WCDMA码片速率达3.84Mchip/s,载波带宽约5MHz,能够支持更高的速率,同时带来了无线传播的频率分集;对于速率大致相同的话音业务,具有更高的扩频增益,接收灵敏度更高。
对于分组数据业务,具有灵活的资源调度机制。针对分组数据业务非实时的特点,可以选择该机制均衡资料利用率和数据服务质量。WCDMA借助不同承载的业务信道和灵活的资源分配机制,根据业务类型提高的不同QoS,适应市场和网络两方面要求。此外,相对于GSM和CDMA等移动网络,一项崭新而重要的特性就是它允许对无线承载的特性进行协商。
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BTS接受灵敏度(有有源设备)/dBm
—119.10
因此在避免损失系统容量的基础上,在酒店类建筑室内分布系统设计的时候应优先考虑无源的方案,如果引入信号功率不是很大,再考虑有源信号放大设备。从经济上考虑,为了节省覆盖成本,还需要考虑多网共用一个系统或则在原有GSM网络上进行改造。
纵观酒店类建筑的上述盲区,再根据WCDMA系统对干扰的敏感性,本次设计优先考虑无源方案。信号干扰不仅会影响到终端用户的直接感受,还会影响到系统的容量。从表3.1可以看出,1台20 W的直放站会使基站灵敏度降低3 dB,相当于一半的上行容量损失了。
表2.1基站灵敏度的变化
BTS接受灵敏度(无有源设备)/dBm
无线室内覆盖系统主要由二部分组成:信号源和室内天馈线分布系统,如图2.1所示。信号源主要分为两类:基站、RRU和直放站[4];室内天馈线分布系统由有源器件、无源器件、天线、缆线等组成。无线室内覆盖系统的引入不受频段和通信制式的限制,满足各种通信制式建设要求,包含2G和3G移动通信系统、PHS、SCDMA、TRUNK系统。各通信制式室内WCDMA室内覆盖系统规划设计覆盖系统可单独建设,满足各制式的网络指标要求;也可以多通信制式共室内分布系统建设(多制式合路),多制式合路时,各制式应满足各自的网络指标要求,并保证各制式间互不干扰。
光纤分布方式
光纤分布方式的传输损耗小、不受电磁干扰、布线方便并且组网灵活[6],与同轴线缆相比,更适合于远距离的信号传输。
光电混合分布方式
光电混合分布方式多适用于大型建筑,应用在主干缆走线很长,布放难度较大的场景。
分布方式选用原则应综合上述分析,综合考虑覆盖区域面积、理论覆盖效果、设备成本、施工难易程度等因素,应遵循:效果→成本→施工→维护的思路[7],并满足多制式系统兼容的要求,在最优的组合方案下,系统性价比最高。上述四种覆盖方式,电分布方式为最常用,且技术和设备成熟。
WCDMA的干扰来自网内和网外。网内干扰时由于CDMA系统自干扰的机制决定的,网外干扰主要是来自同制式的不同系统和频率邻近的其他网络,存在远近效应。
基站无须同步。优点是不像CDMA2000一样需要美国的GPS系统,可采取较为自由的信道管理方式,缺点是需要迅速实现小区的搜索。
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随着城市里移动用户的飞速增加以及高层建筑越来越多,话务密度和覆盖要求也不断上升。这些建筑物规模大,对移动电话信号有很强的屏蔽作用。在大型建筑物的低层、地下商场、地下停车场等环境下,移动通信信号弱,手机无法正常使用,形成了移动通信的盲区和阴影区;在中间楼层,由于来自周围不同基站信号的重叠,造成导频污染,手机频繁切换,甚至掉话,严重影响了手机的正常使用。另外,在有些建筑物内,虽然手机能够正常通话,但是用户密度大,基站信道拥挤,手机上线困难。
关键词:WCDMA;室内覆盖;案例分析;酒店类建筑

随着城市里移动用户的飞速增加以及高层建筑越来越多,话务数据密度和覆盖要求也不断上升。这些建筑物规模大、质量好,对移动电话信号有很强的屏蔽作用。在大型建筑物的低层、地下商场、地下停车场等环境下,移动通信信号弱,手机无法正常使用,形成了移动通信的盲区和阴影区;在中间楼层,由于来自周围不同基站信号的重叠,产生乒乓效应,手机频繁切换,甚至掉话,严重影响了手机的正常使用;在建筑物的高层,由于受基站天线的高度限制,无法正常覆盖,也是移动通信的盲区。另外,在有些建筑物内,虽然手机能够正常通话,但是用户密度大,基站信道拥挤,手机上线困难。
总结起来,进行室内覆盖系统建设的直接理由是:
覆盖方面:由于建筑物自身的屏蔽和吸收作用,造成了无线电波较大的传输衰耗,形成了移动信号的弱场强区甚至盲区。
容量方面: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过大,局部网络容量不能满足用户需求,无线信道发生拥塞现象。
质量方面:建筑物高层空间极易存在无线频率干扰,服务小区信号不稳定,出现乒乓切换效应,话音质量难以保证,并出现掉话现象。
功率控制更为完善。WCDMA采用开环和闭环两种功率控制方式,当链路没有建立时,开环功率控制用来调节接入信道的发射功率,链路建立后,使用闭环功率控制。闭环功率控制有包括内环功率控制与外环功率控制。
切换机制更健全,有更灵活的分层组网结构(HCS)。WCDMA具有软切换方式,利于提高覆盖,但会增加开销;具有硬切换方式,可通过压缩模式实现通话状态下跨载频,跨系统的测量,提高切换成功率。WCDMA提供分层小区结构(Hierarchical Cell Structure)组网和与GSM会和组网的灵活组网方式。HCS组网可以根据容量与密度的要求,分别选择宏小区、微小区、微微小区进行组网;与GSM系统混合组网,则能够为具有GSM网资源的运营商,在建网初期提供更高投入产出的建设策略。
室内覆盖是针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种成功的方案,近几年在全国各地的移动通信运营商中得到了广泛应用。其原理是利用室内天线分布系统将移动基站的信号均匀分布在室内每个角落,从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖。室内覆盖系统的建设,可以较为全面地改善建筑物内的通话与上网质量,提高移动电话接通率和增加无线网络访问量,开辟出高质量的室内移动通信服务区域;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。
多系统多运营商合路解决方案
针对中国联通的现实情况,多数室内分布系统都将是系统合路解决方案,室内分布系统要同时满足GSM和WCDMA系统的覆盖要求。同时在某些项目上将会遇到多运营商多系统合路的问题。
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本次设计以高星级酒店建筑为标准,对其进行WCDMA网室内覆盖规划设计。以酒店类建筑为代表是因为酒店类建筑基本囊括了其他建筑的所有盲区。
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WCDMA和GSM在室内覆盖中的区别重点在于容量。WCDMA系统的一个重要特点是它的下行功率为所有用户共享,这样下行功率就意味着容量,这也是与GSM系统一个重要区别。这个特点决定了室内分布系统的设计建设方式会极大地影响WCDMA网络的容量。
当一个处于小区边缘的建筑物内成功地安装了室内分布系统,那么可以预计,大部分室外小区的下行功率都将被释放出来,为室外用户提供容量。这个情景预示着系统容量的大幅提高。相比传统的以增加室外基站或者小区数量或者载频数量来提供额外的容量,这种从WCDMA系统特点出发的室内分布系统建设可以更好地节省投资、提高系统容量。
WCDMA是一个ITU(国际电信联盟)标准,它是从码宽带码分多址分多址(CDMA)演变来的,从官方看被认为是IMT-2000的直接扩展,与现在市场上通常提供的技术相比,它能够为移动和手提无线设备提供更高的数据速率。作为3G系统的主要标准之一,WCDMA采用直接序列扩频码分多址(DS-CDMA)、频分双工(FDD)方式,满足了业务丰富、价格低廉、全球漫游、高频谱利用率等要求,主要的特点有[3]:
所以,此次课程设计意义重大。

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WCDMA是英文Wideband Code Division Multiple Access(宽带码分多址)的英文简称,是一种第三代无线通讯技术。WCDMA是一种由3GPP具体制定的,基于GSMMAP核心网,UTRAN(UMTS陆地无线接入网)为无线接口的第三代移动通信系统[2]。目前WCDMA有Release 99、Release 4、Release 5、Release 6等版本。目前我国联通采用的此种3G通讯标准。
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实践教学
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XXXXX大学
XXXXX学院
XXXXX年XXXX季学期
《XXXXX课程设计》
题 目:WCDMA室内覆盖优化及案例分析
专业班级:
姓 名:
学 号:
指导教师:
成 绩:
摘要
本文先介绍了WCDMA的一些基本常识以及室内覆盖问题的概述,然后,比较了WCDMA与GSM网室内覆盖的区别。接着,对WCDMA室内覆盖用到的方案进行比较及选择。最后,以义乌大酒店为例,进行了实际工程的考察,分析问题,结合实际,完成WCDMA网的室内覆盖案例分析,并且证实了本次设计的可行性。
有源解决方案
有源室内分布系统方案中引入了光纤直放站等有源设备作为基站覆盖的延伸,可以提高覆盖范围。其缺点是增加了室内系统的不安全因素,故障点增加,为后期的维护带来隐患。同时有源设备的使用会增加系统噪声,进而影响WCDMA系统小区的容量。
应用射频拉远基站解决方案
由于WCDMA频率高,馈线传输损耗和空间传输损耗都比较大,而且WCDMA的导频功率较小,因此在WCDMA网络内,大量引入射频拉远基站来作为室内分布系统信源,它具有光纤直放站的优点,减少了干线信号的传输损耗,提高了信号使用效率,增加了覆盖距离,同时可以取代有源设备的使用。
同时,室内分布系统可以将室内小区和室外宏蜂窝网络分隔开来,这样可以降低干扰等级,从抑制上行干扰的角度来讲,室内分布系统可以提高上行的容量。
在传统的GSM系统中,如果要增加容量,那么一般采用增加载频的方式;在WCDMA系统里除了传统的增加载频、码字,降低系统上行干扰和节省室外小区下行功率是更加重要而有效的提供额外容量的方法。与GSM的这个重要区别决定了WCDMA室内分布系统的设计思路。
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对于WCDMA网的室内覆盖解决方案主要有以下四种:
无源解决方案
在无源室内覆盖解决方案中,在基站信源之后,系统内没有任何有源设备,比如光纤直放站、干放等。整个系统由功分器、耦合器、合路器、天线、同轴电缆等无源分布器件组成。无源分布系统由于没有有源器件,系统安全性好,故障点少,易于安装维护。而且对WCDMA系统性能影响很小。
图1.1室内覆盖系统组成示意图
室内天馈线分布系统由有源放大设备(干线放大器、光端机等)、缆线(同轴电缆、光缆、泄漏电缆)、功分器、耦合器、室内天线等设备组成,如图2.2所示。
室内天馈线分布系统按照采用的设备主要分为两种:有源方式、无源方式,如图1.3、图1.4所示;按照采用线缆材料主要分为四种方式:泄漏电缆分布方式、同轴电缆分布方式;光纤分布的方式;光电混合分布方式。酒店类建筑主要以第二种分布方式为主。
酒店类建筑具有地下车库,虽然车库人比较少,但是车库也是商务人士经常出入的地方,所以地下车库无线网络不能忽略。
酒店类建筑有电梯,电梯四周是铁皮,是个良好的屏蔽体,我们也需要对其进行信号覆盖。
作为酒店有商务大厅、餐厅、会议厅等这些话务量和数据流量比较大的场所,而这些场所室内无线覆盖尤为重要。
酒店类建筑里面客房比较多且密集,而这里是室内外干扰、切换、多径效应等问题的频发地,我们也需要对其进行网络规划,以防止各种信号污染或则掉线。
图1.2室内分布系统示意图
图1.3无源天馈分布系统
图1.4有源天馈分布系统
泄漏电缆分布方式
泄漏电缆传输损耗大、距离短,且泄漏电缆本身线径较大,施工困难,通常
用于对地铁、隧道、电梯等特定环境的覆盖。
同轴电缆分布方式
同轴电缆分布方式包括纯无源系统和有源中继放大两种情况。纯无源方式即将信号源输出能量经功分、耦合等无源器件[5]合理分配后,利用射频电缆传输至天线,将能量均匀分布至各区域。有源中继放大方式是由于信号源输出能量不能满足楼宇覆盖需求的情况,需要增加放大器对主干信号进行放大,并通过天馈分布系统覆盖所需区域。
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