同博办公楼室内覆盖系统的设计毕业设计(22页).doc
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1、-同博办公楼室内覆盖系统的设计毕业设计-第 15 页武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计(论文)同博办公楼室内覆盖系统的设计Design Indoor Coverage System of TongBo Office Building 作者声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果,除了文中特别加以标注的地方外,没有任何剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范的行为,也没有侵犯任何其他人或组织的科研成果及专利。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。如本毕业设计(论文)引起的法律结果完全由本人承担。毕业设计(论文)成果归
2、武汉工程大学邮电与信息工程学院所有。特此声明。 作者专业: 作者学号: 作者签名: 年 月 日摘 要随着社会的发展,人们生活水平的提高,城市建筑越来越密集, 结构越来越复杂,对无线信号的阻挡越来越严重,室内无线信号的质量越来越差,这与人们日益追求高品质的无线服务,如高速率数据传输、高清晰手机通话等相悖。GSM网已是很成熟的2G网络,就国内来看,GSM网的大网建设基本完成,室外的信号基本符合要求,室内信号质量差的现状亟待解决。室内覆盖技术就是解决这个问题很好方法。GSM网运用频分多址技术和时分多址技术,承载了话音业务、数据业务、短消息业务等。室内覆盖技术是基于GSM系统建立起来的,主要应用是引入
3、GSM基站信号,进行信号放大并在放大信号输出端有一套独立的室内覆盖系统,这个系统能使经放大后的信号均匀地分布在室内各个角落,保证了室内信号的质量。直放站是室内覆盖技术中的典型应用,它可以解决信号覆盖问题,在扫除盲区,延伸覆盖端的同时还可以调配话务量。在很多需要覆盖的地方应用广泛,比如城市密集区、城市边缘、郊区乡村、室内等。无线直放站是直放站中应用最多的一种,无线直放站建设方便,投资少,见效快;安装容易,无需专用机房,无需传输资源。本文最后即用无线直放站对同博办公楼进行了室内覆盖设计,经计算,满足了改楼宇室内信号的要求。关键词:GSM网;室内覆盖;直放站目录第1章 绪论11.1 国内外室内覆盖现
4、状及趋势11.2 本论文的研究内容1第2章 无线覆盖系统的架构及工作原理22.1 无线覆盖系统设备简介22.1.1 直放站简介22.1.2 直放站的分类32.2 GSM无线直放站原理32.3 天线及天馈系统的简介4第3章 室内覆盖系统的设计规范63.1 系统设计的一般要求63.1.1 系统组成63.1.2 设计遵循的原则63.1.3系统设计内容73.2 信号源设计73.2.1信号源划分73.2.2信号源选择原则73.2.3信号源设置83.3 室内信号分布系统设计93.3.1系统结构93.3.2系统设计步骤9第4章 同博办公楼室内覆盖系统的设计104.1 同博办公楼建筑结构简介104.2 设备1
5、04.3 天线134.4 馈线134.5无源器件154.6 覆盖区场强预测分析16第5章 总结与展望17参考文献18致谢19第1章 绪论人类进入21世纪之后,信息技术在人们生产、生活中的作用日益突出。庞大的用户群体,庞大的业务量,必然需要依托于一个覆盖全面、信号稳定的网络,因此,单信号的室内覆盖作为大量吸收话务量和提高覆盖质量的系统被运营商大量采用。但是,由于中国国内无线网络的发展较晚,很多技术还不成熟,虽然大网的建设基本完成,室外能满足基本通话的要求,但是随着信息技术的发展和国际市场的介入使得人们对无线网络的要求日益提高,尤其是大城市人口密集,建筑物结构复杂,对信号的阻挡作用显著,室内信号较
6、差,有些地方如地下室基本没有信号,在这种情况下室内覆盖的必要性更加显著,网络全面覆盖势在必行。再加上3G网络的发展,对室内覆盖提出了更高的要求,未来的无线网络应具有信号稳定,通话质量高,数据传输速度快,保密性高,综合业务多等特点。这些功能的实现都离不开室内覆盖系统的支持1。1.1 国内外室内覆盖现状及趋势国内:由于中国无线网络发展较晚,无线网络的大网建设基本完成,室内覆盖系统还不完善,还需要长期的建设。国外:欧洲、美洲等发达国家的无线网络发展较早,技术也比较成熟,室内覆盖技术也比较先进。为了解决这一难题,一种名为InterMobile的室内无线综合覆盖解决方案通过对楼宇等建筑物进行一次施工,将
7、多个运营商的商用信号完全覆盖,而且没有制式限制,室内无线综合覆盖建设也在商榷之中2。1.2 本论文的研究内容本论文的研究内容是,无线网络室内覆盖设计的理念与设计图的绘制工具,并针对同博办公楼的无线覆盖系统提出具体设计。其主要内容包括,室内覆盖的概念及重要性;室内覆盖系统组成;信号室内覆盖方式;规划选点的原则和方法;室内覆盖系统设计。第2章 无线覆盖系统的架构及工作原理2.1 无线覆盖系统设备简介2.1.1 直放站简介移动通信直放站是对移动通信信号直接放大的一种同频中继站。它不改变原信号的频率,也不对信号所携带的信息作任何处理。当然它会引起一些波形畸变和相位偏移。在正常情况下这对通信没有明显得影
8、响,但这也正是直放站要避免的问题,尽量使波形畸变更小和相位偏移更小。GSM通信由上行信号和下行信号组成,又因为上行信号和下行信号的频段与方向不同,所要求的信号强度也不同,因此直放机必须具备对上下行信号分别进行处理的能力3。1. 直放站系统直放站系统分为三个部分,两个接口。图2.1 直放站系统示意图第一部分是基站。第二部分是直放站。第三部分是目标覆盖区域。接口1是基站与直放机的接口。接口2是直放机与目标覆盖区域的接口。2. 直放站的工作原理施主天线(或通过电缆)接收基站下行信号,然后通过环形双工器送入下行滤波器,下行滤波器将滤除下行信号中的部分带外噪声。之后下行信号进入下行低噪放,下行低噪放具有
9、抑制带内噪声,提升有用信号电平的功能。低噪放具有60dB的增益。低噪放的输出再通过下行滤波器滤除带外噪声后由下行功放放大。如果信号不经滤波器、下行低噪放而直接进入功放放大,则噪声也会一起被放大,导致波形畸变严重,信号误码率上升,通信效果变差。2.1.2 直放站的分类按制式分:可以分为GSM、AMPS、ETACS、DCS、CDMA、3G等;按频选方式分:可以分为宽带、带宽选择、信道选择;按传输方式分:可以分为射频、光纤。本设计方案选用无线直放站,按无线直放站分为宽带直放站和选频直放站,同样可以作为延伸覆盖系统的信源,有以下特点:投资少,见效快;安装容易,无需专用机房,无需传输资源;不能提供新的业
10、务信道,无法吸收话务量;输出信号频率和输入信号频率相同,透明信道;不同的型号有不同的输出功率,可以灵活的作为不同延伸覆盖系统的信号源;需要接收其它的基站信号,对原有基站会有一定的影响;信号不纯净,质量相对较差。针对现在同博办公楼的无光纤覆盖的条件,选择GSM无线直放站4。2.2 GSM无线直放站原理 1. GSM无线直放站原理图图2.2 GSM无线传输直放站结构示意图2. GSM无线直放站工作原理在下行方向,施主天线接收的基站信号送入双工耦合滤波器进行滤波后,由一体化模块中的下行低噪声放大器将电平调整到功放模块规定的接口电平,功放模块可将基站信号放大后送至双工滤波器,由重发天线发射出去。同理,
11、在上行方向,重发天线接收的手机信号在经过双工滤波器后,被低噪声放大器将电平调整到功放模块规定的接口电平,一体化模块中的上行功放模块可将手机信号放大后送至双工滤波器,由施主天线发射出去。 3. 系统特点适用于GSM系统。采用无线方式与基站联系;采用高选择性、低插损的腔体滤波双工器,消除上下行串扰;系统的噪声低、线性好、功率大,通话效果理想,对基站及其他无线设备无干扰;有完善的监控、报警功能;信道选频方式和频段选择方式可选5。2.3 天线及天馈系统的简介有效地辐射和接收无线电波的装置,称为天线。无线电发射机输出的射频信号功率,通过馈线输送到天线,由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后,由
12、天线接下来,并通过馈线送到无线电接收机。 1. 天线类型常用基站天线类型有:共线天线、对数周期天线、角反射器天线、偶极子天线、交叉偶极子天线、八木天线等。2. 天线选型需要综合考虑以下因素的影响有:方向图、增益、水平波瓣宽度、垂直波瓣宽度、下倾方式、天线和发射机的匹配程度、驻波比、频带宽度、分集方式、天线的互调、天线尺寸、材质结构、天线安装等。需要根据覆盖区内的地形、地物、基站高度、覆盖半径等。3. 极化方式基站天线多采用线极化方式并分为:单极化天线多采用垂直线极化;双极化天线多采用45度/-45度双线极化。4. 天线的频带宽度发射天线及收发共用天线,对于频段宽度有不同要求。收发共用天线需要更
13、大的频带宽度。5. 天线和发射机的匹配当天线与其连接的馈线达到阻抗匹配时,传输信号能量的效率最高。应当选择天线阻抗和馈线阻抗相同。避免互调干扰。6. 天线下倾方式天线的下倾方式分为:机械下倾、电下倾。7. 室内分布系统天线选型天线的选型有:吸顶天线、壁挂板状天线、八木天线6。第3章 室内覆盖系统的设计规范3.1 系统设计的一般要求3.1.1 系统组成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。信号源主要分为两类:基站、RRU和直放站;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3
14、G移动通信系统、PHS、SCDMA、TRUNK系统。各通信制式室内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。3.1.2 设计遵循的原则(1)系统结构应综合考虑运营商当前网络及未来发展的需求,满足运营商其它制式系统未来的接入要求,并充分考虑系统扩容和其他制式系统合路的可能性;(2)系统配置应满足当前业务需要,同时兼顾一定时期内业务增长的要求;(3)系统设计应满足科学性、经济性、可实施性、可管理性、可维护性的要求;(4)系统设计应根据不同目标覆盖区域的网络指标,合理分布信号,避免与室外信号
15、之间的频繁切换和干扰,避免对室外基站布局造成影响;(5)满足国家有关环保要求,电磁辐射值必须满足国家标准电磁辐射防护规定,即国标GB8702-88规定的限值,采用设备与材料及产生的物质对环境无污染,同时应达到环保部门在GB9175-88环境电磁波卫生标准中对噪音指标的要求;(6)系统设计中选用的设备、器件和线缆应符合系统技术要求,各个组成部分接口标准化,便于设备选型和统一维护。3.1.3系统设计内容1. 系统选择方案(1)目标建筑调研:综合考虑目标建筑室外无线网络覆盖现状,目标建筑地理位置、周边情况,用户组成和分布情况等;(2)确定室内覆盖目标区域:根据不同系统建设质量指标要求和运营商的特殊要
16、求,结合目标建筑特点和建筑用户分布情况,综合确定室内覆盖目标区域;(3)信号源选择:根据容量和覆盖需求,综合考虑业务发展趋势,结合建筑内安装条件选择合理的信号源。2. 室内天线设计方案(1)天线类型的选择:根据目标覆盖区特点选择不同的天线类型;(2)天线点位置设置:天线点尽量结合目标覆盖区的特点和建设要求,设置在相邻覆盖目标区的交叉位置,保证其无线传播环境良好,同时遵循天线最少化原则。3. 室内天馈线分布系统结构设计方案确定分布系统结构和分布方式(光分布系统、电分布系统、光电混合系统等)。合理使用各类设备、器件,合理设置天线发射功率,提高系统性价比,并使系统满足网络近期和远期的发展要求7。3.
17、2 信号源设计3.2.1 信号源划分无线室内覆盖系统信号源引入方式主要分为两类:基站和直放站。其中:(1)基站引入方式含:微蜂窝基站引入、宏蜂窝基站耦合信号、射频拉远;(2)直放站引入方式含:射频直放站、光纤直放站。3.2.2 信号源选择原则(1)在信号杂乱且不稳定的室内无线环境中,避免使用室内直放站引入信号,宜选用基站作为信号源。如在开放型的高层建筑中,通常选择微蜂窝基站作为室内分布系统的信号源,抑制干扰,保证主用信号电平及通话质量指标;(2)在室内信号较弱或覆盖盲区的环境中,通过定向天线可以取得较纯净且稳定的主用信号,宜采用射频直放站作为室内分布系统的信号源。如隧道、地铁站、地下商场、酒吧
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