GSM室内覆盖方案设计指导原则

室内覆盖方案设计指导原则

目录

一、无源器件的插损 (4)

1.1、耦合器 (4)

1.2、功分器 (5)

二、传输馈线信号衰耗 (6)

三、自由空间无线信号传播损耗模型 (6)

四、不同类型天线覆盖能力评估 (8)

4.1、90度定向板状天线 (8)

4.2、120度定向壁挂天线 (9)

4.3、360度全向吸顶天线 (11)

五、室内建筑穿透损耗模型 (12)

六、信号外泄模型 (13)

6.1、室内区域 (13)

6.2、室外区域（未完成） (17)

七、高层覆盖模型（未完成） (19)

八、典型场景下的信号覆盖模型 (20)

8.1 电梯、停车场 (20)

8.2 隧道 (20)

8.3 桥梁 (20)

8.4 酒店 (20)

8.5 写字楼 (21)

8.6 住宅 (24)

8.7 城中村 (25)

8.7.1 全向天线双层布放 (25)

8.7.2 定向天线单层布放 (27)

一、无源器件的插损

1.1、耦合器

目前，室内覆盖使用的耦合器包括：6dB 、10dB 、15 dB 、20dB 和30dB 。

以下将以6dB 耦合器为例，介绍如何计算耦合器直通端和耦合端的输出功率。

耦合器有1个输入端，两个输出端，如上图所示，P1端为直通端，P2端为耦合端。现假设6db 耦合器输入功率为1mw ，即0dbm ，那么有：

⏹ P2端输出功率为：10-6/10=0.25mw=-6dbm

⏹ P1端输出功率为：1-0.25=0.75mw ，即:10lg0.75=-1.25dBm ⏹ 耦合器自身损耗0.1dB

所以，6dB 耦合器直通端的插损为:1.25+0.1=1.35≈1.4dB 。 类似的，可以得到其他类型耦合器的插损

耦合器类型

耦合器插损（db ）

6db 1.4 10db 0.6 15db 0.2 20db 0.1 30db

0.1

P2 P1

In

0dBm 6dB 耦合器

1.2、功分器

目前，室内覆盖使用的功分器包括：2功分、3功分和4功分。

以下将以2功分为例，介绍如何计算功分器的输出功率。

2功分有1个输入端，2个输出端，两个输出端的功率相等，都等于输入功率减去功分器的插损。现假设2功分的1mw ，即0dbm ，那么有：

⏹ 输出端功率为：1mw / 2 = 0.5mw ，即10lg0.5=-3.01 dBm ⏹ 功分器自身损耗为0.1dB

所以，2功分的插损为:3.01+0.1=3.1dB ≈3dB 。 类似的，可以得到其他类型功分器的插损

功分器类型 功分器插损（db ）

2功分 3 3功分 5 4功分

6

In Out

0dBm

P1

P2

二、传输馈线信号衰耗

目前，室内覆盖最常用的馈线类型包括：1/2”馈线和7/8”馈线，馈线类型的区分标准是馈线内芯的半径。

1/2”馈线7/8”馈线

两种馈线100米信号损耗分别为：

馈线类型100米信号损耗（db）

1/2”馈线7.42

7/8”馈线 4.24

可以近似的认为，GSM信号的馈线损耗与距离呈线形关系，由此，两种类型的馈线不同距离模型下的信号损耗可以通过100米损耗近似得到，即：

1/2”馈线在L距离下的信号损耗Loss为：Loss = L*7.42/100

7/8”馈线在L距离下的信号损耗Loss为：Loss = L*4.24/100

三、自由空间无线信号传播损耗模型

无线电波在自由空间的传播是电波传播研究中最基本、最简单的一种。自由空间是满足以下条件的一种理想空间：

1. 均匀无损耗的无限大空间；

2. 各项同性；

3. 电导率为零；

日常工作中，我们也将无线电波在自由空间的传播模型作为室内覆盖设计的参考依据。应用电磁场理论可以得出，在自由空间传播条件下，GSM无线信号的直射传播损耗Loss表达式为：

Loss=32.4+20Lg(f)+20Lg(d) （DB）

f：频率（GHz）

d：路径长度（m）

对于GSM900信号：Loss = 31.5 + 20Lg（d）

对于DCS1800信号：Loss = 37.5 + 20Lg（d）

结论：

a)在相同覆盖距离情况下，DCS1800信号空间损耗比GSM900信号多6DB。

b)距离每增加一倍，信号损耗增大6DB。

附：信号在特定距离下的空间损耗

四、不同类型天线覆盖能力评估

目前，室内覆盖建设采用的发射天线主要有两种，一种为吸顶天线，一种为壁挂天线。根据半功率角的不同，又可以细分为不同类型的天线。以下，将就几种最常见的室内覆盖天线的性能指标，天线波瓣以及实际覆盖能力进行详细的介绍。

4.1、90度定向板状天线

垂直面方向图水平面方向图

天线照片及波瓣图

天线主要的性能指标如下：

工作频段824 MHz ～960 MHz；1710 MHz ～2300 MHz

驻波比≤1.5

水平面半功率波瓣宽度90°

垂直面半功率波瓣宽度40°

最大增益10.8 dBi

极化方向垂直极化

天线尺寸388 mm×282 mm×55 mm

进一步验证天线在室内自由空间的实际覆盖能力，分别采用GSM900和DCS1800的模拟发射源，以11dbm的输入功率，在距离发射点不同距离测试点位上得到以下数据：