08 室内分布系统设计参数

课程名称
第7部分 室内分布系统设计参数
主要内容
一．总体设计原则
二．系统设计的一般性技术指标 三．具体设计原则
四．本次课主要内容总结
室内分布系统设计参数 室内覆盖系统设计原则
一、 总体原则
（1）室内覆盖应与室外基站的覆盖统一规划，保证室内外覆盖的良好衔接； （2）最大限度地考虑共用室内分布系统； （3）参考网络的话务量、数据流量、楼宇属性和社会效应确定是否建设室内覆盖； （4）根据楼宇性质、内部覆盖区域及业务需求，确定需达到的边缘承载速率； （5）网络建设初期建议室内外同频规划。
P L (d 0 ) =31.5dB(f=900MHz)，其中
n S F 为2.8代入上式得：
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预测出距离信号源15米处的场强(设衰减储备R为10dB)：
b、室内自由空间路径损耗附加因子模型
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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：
上面的公式，由于Xபைடு நூலகம்与δ正态随机变量关系式复杂，所以一般用于研究是以它
'
为基础，演变出来的两个公式在工程用的比较普遍，即
a、室内路径损耗因子模型 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：
式中：n S F 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（0∽20dB）。 例：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设定为1米。
（2）室外泄漏电平：室内导频信号泄露到室外10米处，小于室外导频强度 10dB以上；
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（3）无线覆盖区内可接通率：要求在无线覆盖区内的90%位置，99%的时间移动
台可接入网络。
（4）各楼层天线口功率尽量平均，原则上相差不超过3dB ； （5）天线口输出功率：
系统 GSM CDMA（导频） 天线口功率/dBm 5～13 0 ～5
◆ 基站和移动台之间的最小耦合损耗
由于室内分布系统的天馈通常安装在室内天 花板中，用户和室内分布系统的天线距离非常 近的概率比较高。对于CDMA和WCDMA等干扰受 限系统，由于移动台功率控制的范围有限，若
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移动台与基站之间的链路损耗过小，则移动台
即使以最小的功率发射也有可能阻塞其他移动 台。CDMA、WCDMA移动台的最小发射功率均为50dBm，假设CDMA基站的底噪为-108dBm（这个
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二、 系统设计的一般性技术指标
（1）覆盖指标
运营商频段业务 GSM 900M/1800M TD 2000M WLAN 2400M WCDMA CDMA PHS -72dBm 移动 -75dBm -80dBm -75dBm -75dBm -85dBm -85dBm -72dBm -75dBm 联通 -75dBm 电信
波长 300MHz—300GHz µ W / cm2
容许场强
一级（安全区） < 10 二级（中间区） < 40
一级标准：为安全区，指在该电子波强度下长期居住、工作、生活的一切人群，均在会受到任何 有害影响的区域； 二级标准：为中间区，指在该电子波强度下长期居住、工作、生活的一切人群可能引起潜在性不
良反应的区域。
式中： 路径损耗因子（-0.2∽1.6dB/m）。
例：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设定为1米。 =31.5dB(f=900MHz)，其中 为0.6dB/m,代入式3得:
预测出距离信号源15米处的场强：
◆
WCDMA
功率设置/dBm
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一般为最大发射功率的10%（33dBm左右） P-CPICH-5dB P-CPICH-5dB P-CPICH-3dB P-CPICH-1dB P-CPICH-5dB P-CPICH-3dB P-CPICH-6dB
信道 P-CPICH的发射功率 P-SCH的发射功率 S-SCH的发射功率 P-CCPCH的发射功率 FACH信道的发射功率 PCH信道的发射功率 PICH发射功率 AICH发射功率
设人员活动范围距天线一米以外，则最强功率密度为：
0.605 / 这个球的面的面积 ＝ 0.048W/平方米 (4.9µ W / 平方厘米 )
可证明电磁辐射满足一级标准的要求。
◆ 由于CDMA、WCDMA、TD-SCDMA三者是使用导频功率进行链路预算的，而导频功 率只是基站发射功率的一部分，所对于这三者，天线口的功率输出应比15dBm每 载波还要小。如下：CDMA 信道 导频信道 同步信道 寻呼信道 总开销功率 功率设置/dBm 34.2 24.2 29.7 35.8
室内小尺度路径损耗模型
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 )
表示路径d的总损耗值； 表示近地参考距离( d 0 =1m)时，自由空间衰减值； 表示标准偏差δ(3∽14)的正态随机变量。
P L (d 0 )
X
'
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（2）设计室内分布系统需要考虑的因素主要包括：
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信号源
场强分布
上行信噪比
造价
干扰
上下行平衡
传输和分配损耗
施工难度
设计宗旨在于分析室内覆盖系统的可行性及对系统的影响等，一般主要考虑：
◆ 信源的选取
对于信号源的选取，需要综合考虑话务量、覆盖面积、建筑结构等因素，最终采 用既可达到所需的覆盖要求又可合理控制成本的信源和分布系统。
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对于20W的CDMA基站，公共控制信道开销的典型值见上表，其中导频功率大
约占12%-15%，而导频、同步和寻呼信道的总开销功率大约占基站总发射功率的 20%。在保证系统满功率发射的情况下，若室内分布系统的天线口输出功率小于 15dBm（31.5mW），这样导频功率为5.7dBm-6.6dBm，则天线口输出的导频功率 应在工程上应不大于5dBm。
◆ 场强分布
场强分布包括三方面内容：磁辐射防护、边缘覆盖场强、信号外泄强度。
◆ 电磁辐射防护分析
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根据中华人民共和国国家标准《环境电磁波卫生标准》，即国标GB9175—1988，室内天线发
射功率应不大于15dBm每载波。根据中华人民共和国国家标准《环境电磁波卫生标准》，即国 标GB9172—88，环境电磁波容许辐射强度分为两个级别，见下表所示：
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例：一室内覆盖系统最强信号电平为15dBm（0.03W），载波配置为12个，天线的增
益为2.1dBi，计算最强功率密度并判断是否符合国家环境电磁波卫生标准：
天线口总输入电平为：0.03×12 ＝ 0.36W（25.57dBm） 天线EIRP为：25.57 ＋ 2.1 ＝ 27.67（0.605W）
上表为：链路损耗参照表：900MHz/2200MHz 。这个公式一般用于估算室外信 号的传播损耗，同时也可以用来估算室外信号传播到室内的链路损耗，有时也可 以用于估算室内的链路损耗。
◆ 室内电磁波传播模型
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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。
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功率设置/dBm
26 23（PCCPCH-3）
信道
PCCPCH SCCPCH
PICH
FPACH TS0总功率
26（PCCPCH-0）
23 33.1（2W）
对于2W的TD-SCDMA基站，TS0信道开销的典型值见上表，PCCPCH功率为 26dBm（400mW）。在保证系统满功率发射的情况下，若室内分布系统的天线口 输出功率小于15dBm，即不大于7.9dBm，则天线口输出的导频功率在工程上要求 应不大于7dBm。
WCDMA（导频）
TD-SCDMA(PCCPCH) PHS
0～5
0 ～7 8～13
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三、 具体建设原则 （1） 信号源的选取 分布系统建设时，可作为信号源的有宏基站、微蜂窝、BBU+RRU、光纤直放 站以及射频直放站，大体可分为蜂窝和直放站两类。 ☆ 蜂窝作信源信源稳定、扩容性好，但需要保证传输到位，信源投资较大； ☆ 直放站作信源安装快捷、节省投资、尤其射频直放站不需要传输，但有抬升源 基站底噪、信号源不稳定、扩展性差、射频直放站还需获得单一纯净的射频信号等 问题。
对于20W的WCDMA基站，公共控制信道开销的典型值见上表，其中导频功率大约占10% （3.5dBm左右），总开销功率大约占基站总发射功率的20%。在保证系统满功率发射的情况下， 若室内分布系统的天线口输出功率小于15dBm，则天线口输出的导频功率应不大于5dBm（工程
设计值）。
◆ TD-SCDMA
◆ 信号源选取原则如下：
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（a）对于业务需求特别大的场所如机场、火车/汽车站、大型商场、大型写字楼、
体育场馆、会议会展中心、联通自有场所等，宜采用宏蜂窝基站或BBU+RRU 基站作信号源；
（b）对于星级宾馆、普通写字楼、企事业政府机关办公楼、医院学校等公共场所、
大型娱乐场所、地铁等，宜采用微蜂窝基站或BBU+RRU方式作信号源； （c）对于覆盖面积及业务需求较小、有明显主控小区的场所如隧道、电梯、停车 场、地下商场、小型娱乐休闲场所等，宜采用光纤直放站作信源； （d）无线直放站仅用于光缆引入特别困难的拟覆盖楼宇。
◆ 自由空间损耗公式
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理论覆盖范围分析选用自由空间损耗公式：Lbs =32.45+20lgf(MHz)+20lgd(km)
链路损耗=天线入口功率+天线增益-空间损耗-隔断损耗-人体阻挡-多径衰减
2G (900MHz) 室内天线 全向天线 远处（10m） 天线输出场强 天线增益 隔断衰耗(取1扇砖墙) 多径衰耗 空间衰耗 人体阻挡 接收场强 5~10dBm 2.1dBi 12dB 3dB 52.1dB 3dB -63.0~58.0dBm 3G (2200MHz) 全向天线 远处（10m） 0~5dBm 2.1dBi 15dB 3dB 59.3dB 3dB -78.3~-73.3dBm
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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。在无线环境测试的基础上，分析当前覆盖效果，进 行初步方案设计。根据初步方案的天线布放位置进行模拟测试。各代表楼层 的天线必须进行模拟测试，最终确定天线的布放位置。 测试内容及其要求：同层测试、隔层穿透测试、电梯穿透测试、楼梯穿透。 a、测试同层测试时，每一个天线都要进行功率模拟发射测试。 b、各楼层结构和材料基本一样可只测试一个代表楼层，基本对称的两栋建筑 可只测试一栋（但一定要注明）。
值接近真实的一般情况），WCDMA基站的底噪
为-105dBm（这个值接近真实的一般情况）， 则移动台和基站之间的MCL（Minimum Coupling loss，最小耦合损耗），与基站底 噪之间的关系如右图:
当MCL大于65dBm时，由移动台引起的基站底噪抬升在1dB以内，可以忽略不计。 对于室外基站，MCL小于65dB的情况十分少见，但是对于室内分布系统来说却是不 可忽略的问题。如MCL过小，则必须通过发射机去敏，即增加基站发射机和移动台 之间的衰减值以避免移动台阻塞基站接收机。MCL由移动台到室内天线的无线传播 损耗和天线到基站接收机的天馈系统损耗两部分组成： ☆ 移动台到天线的最小空间损耗，通常取1m的自由空间损耗PL； ☆ 包括馈线的传输损耗器件的分配损耗在内的天馈系统损耗L； 在室内分布系统中，上下行天馈系统的损耗相等。因此，可以通过计算下行天 馈系统的损耗来推算其上行损耗。天馈系统的损耗为：L=基站发射功率-天线口输
室内分布系统设计参数
出功率。这样弱满足MCL不小于65dB的要求，则对于2.1GHz频段，假设基站发射导 频功率为33dBm（这个值接近真实的一般情况），则室内天线口发射功率必须满足 以下要求：MCL=PL+L=PL+基站发射功率-天线口输出功率 其中MCL要求不小于 65dBm。解这个不等式得到，天线口的输出功率要求不大于6.4dBm。因此天线口的 输出功率受基站和移动台之间的MCL限制，天线口的输出功率过大将导致天线近处 的移动台对基站的底噪产生较大的抬升。