新昌佳艺广场WCDMA室内分布设计工程.doc

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1、新昌佳艺广场WCDMA室内分布工程设计摘 要：随着社会的飞速发展。通信在人们的生活中不可缺少，同时人们对通话质量的要求也越来越高，由于各种高楼大厦日益增多,通信信号在大厦内的覆盖及切换成为通信行业的一个瓶颈，对于如何解决信号覆盖及切换问题确保用户拥有最好的通信质量来满足人们对通话质量的要求，各通信厂家在此问题上下足了工夫。本文通过新昌佳艺广场WCDMA室内分布项目，介绍了室内分布的设计方法。关键词：电梯；信号覆盖；干扰；移动通信1 WCDMA 的概述WCDMA 是英文Wideband Code Division Multiple Access（宽带码分多址）的简称，是第三代无线通讯技术。W-C

2、DMA Wideband CDMA 是一种由3GPP具体制定的，基于GSM MAP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。W-CDMA能够支持移动/手提设备之间的语音、图象、数据以及视频通信，速率可达2Mb/s（对于局域网而言）或者384Kb/s（对于宽带网而言）。输入信号先被数字化，然后在一个较宽的频谱范围内以编码的扩频模式进行传输。窄带CDMA使用的是200KHz宽度的载频，而W-CDMA使用的则是一个5MHz宽度的载频。随着通讯技术在相关领域的发展，中国联通公司于年月日开始试商用WCDMA服务，月日正式商用WCDMA R6网络，最高下载速率可以达到。3

3、G网络由于频率高，穿透能力弱，网络覆盖的优化将是后续长期的工作。本文以新昌佳艺广场为例来介绍整个室内覆盖工程的设计。2 工程概况新昌佳艺广场位于新昌县城关镇人民东路127号，是一座集办公、酒店式公寓、商场、超市为一体的大厦，该大楼地下一层，地上二十一层，裙楼三层。地下一层为超市、车库，一层为商场、商铺，二层为商场，三层为酒店，四至二十层为办公、酒店式公寓等，共有7部电梯，总建筑面积约为40760平米。项目勘测和审核表工程名称：新昌佳艺广场室内覆盖工程 地址：新昌县城关镇人民东路127号 楼宇性质：综合楼 测试时间： 2009.11.02 勘测人员： 楼宇层数：21层 地下层： 1层 覆盖面积：

4、 1部电梯 高度： 约15米GSM部分：原始LAC：22427 CID： 32543 BCCH：60系统类型：无线直放站无源分布系统 信号源位置：一楼电梯旁 传输类型：无线接入 设计边缘场强（DBM）：大于-75dBm 天线总数：室内小板状天线2副 WCDMA部分：信号源类型：无线直放站 信号源配置： 分区方式： 无分区 系统方式 ：新建 信号源位置：一楼电梯旁 传输类型：无线接入 设计边缘场强（DBM）：楼层-90dBm，地下室和电梯-95 DBM 天线总数：室内小板状天线2副 采用分布系统方式：纯无源 射频放大 光纤 其它 有源器件数量： 安装位置： 电梯覆盖方式：电梯井定向天线覆盖 电梯

5、厅全向天线覆盖 其它 泄露电缆+平板天线 工程总造价： 元 设备费: 元 工程费: 元 工程建设其他费: 元馈线供应商： 其它说明： 方案审核意见：本次工程主要为电梯内的信号覆盖及切换，为节约成本，本次采用GSM系统与3G系统合路对该区域进行覆盖。3工程设计方案3.1设计依据（1）中国联通浙江2009年WCDMA网室内覆盖工程可行性研究报告；（2）中国联通计财字200377号中国联合通信有限公司通信工程项目管理暂行规定；（3）中国联通移动通信业务部发布的中国联通数字移动通信网室内覆盖工程建设管理方法及相关技术方案；（4）中国联通2008年9月发布的中国联通GSM/WCDMA数字蜂窝移动通信网技

6、术体制V2.0； （5）中国联通2008年9月发布的中国联通2GHz WCDMA数字蜂窝移动通信网 分布式基站设备规范；（6）中国联通2008年9月发布的中国联通2GHz WCDMA数字蜂窝移动通信网 分布式基站设备测试规范；（7）中国联通2008年9月发布的中国联通2GHz WCDMA数字蜂窝移动通信网 室内分布系统测试规范；（8）中国联通WCDMA无线网络指标体系；（9）北京电信规划设计院有限公司现场勘察资料；（10）相关设备厂商提供的技术参数与规划资料。3.2设计原则（1）、保证此系统能达到优良的覆盖效果，同时尽可能的降低工程成本，使系统性价比达到最高；（2）、考虑到环保问题，适当增加天

7、线，降低天线口输出功率，达到良好覆盖；（3）、综合考虑天线的数量、位置和输出功率，以及所覆盖的范围，保证信号的均匀分布； （4）、结合楼层的结构情况、功用、装潢，合理布置天馈线系统；（5）、采用8002500MHz多频段的信号引入覆盖，采用宽带器件；3.3设计思路（1）信源选取本工程信号源的类型为（BBU+RRU）/光纤直放站。（2）信号源安装位置主机设备安装在新昌佳艺广场的地下一层，七层，十四层弱电井内（3）分布系统建设方案覆盖方式：本楼宇采用（基站（BBU+RRU）+电梯分布方式）覆盖区域描述：本楼宇外墙墙体为钢精混凝土结构，内部客房的门是木门，根据传播衰耗公式及模测数据，根据楼层实际的格

8、局来安装天线；在客梯跟食梯内安装了8副定向板状天线，每副天线的输出功率在1013dBm之间，达到室内信号良好均匀的覆盖。本地点共用230副全向天线，38副定向板状天线。主干线分别从大楼地下一层，七层，十四层经弱电井从往上，往下走线。3.4室内覆盖链路预算室内覆盖系统的下行传输链路预算为：Pt1+ G4-L2-L4= Lp1-G -G1+L+L1+L3+L5+Sm室内覆盖系统的上行传输链路预算为：G4-L2-L4= Lp2 -Pt2-G -G2-G3+L+L1+L3+L5+SB其中：Lp1：下行允许传输损耗。LP：上行允许传输损耗。Pt1：从信源接入得到的功率。Pt2：手持机发信功率。G：手持机

9、天线增益。G1：室内覆盖系统发信天线增益。G2：室内覆盖系统收信天线增益。G3：室内覆盖系统天线分集接收增益。G4：干线放大器增益。L：接收信号干扰余量。L1：功分器损耗。L2：耦合器的耦合度。L3：合路单元损耗。L4：馈线损耗。L5：干线放大器损耗。SM：手机接收灵敏度。SB：室内覆盖系统天线接收灵敏度。分析上下行链路预算的两个等式，在设计室内覆盖系统时，主要是通过调整从信源接入得到的功率、干线放大器增益、耦合器的耦合度以及馈线的长度来实现上下行链路平衡、室内均匀覆盖以及避免产生室外干扰。上下行链路预算的参数可供选择的详细情况如下：(1)室内天线：室内覆盖系统中采用的天线常见的有全向和定向天

10、线两种,与室外基站使用的天线相比,一般具有增益低、体积小、易安装的特点。全向天线的增益范围为23dBi，定向天线的增益范围为5.210 DBI。(2)功率分配器：功率分配器是等功率分配器，常见的有2 功分、3 功分、4 功分等品种，器件插损范围为00.5dB（不包括分配损耗）。(3)合路器：合路器有同频带合路器和双频带合路器两种；双频带合路器能将两个频段的发射和接收信号合路于同一根馈线、双频天线或宽带泄漏同轴电缆，插损范围为01.0dB。(4)馈线：馈线用于连接室内覆盖系统中的不同功能构件，通常选用1/2 同轴电缆，在WCDMA频段范围内，衰耗为11dB/100m 左右。(5)耦合器：耦合器是

11、一种非等功率分配的功率分配器件，常见的有5dB、6dB、10dB、15dB、20dB、30dB 和40dB 等多种耦合器可供选择，器件插损范围为00.5dB（不包括分配损耗）。(6)干线放大器：干线放大器是将输入的低功率信号选频放大后进行输出的器件，主要用于补偿由于信号传输和分配而引起的功率衰耗。(7)2.1GHz 自由空间距离损耗情况如下：空间传播损耗表空间传播距离3M10M15M20M25M30M35M空间传播损耗42dB52.5 dB56 dB58.5 dB60.5dB62.1dB63.4dB(8)普通大楼建材和结构的平均信号损耗情况如下:障碍物穿透损耗表障碍物名称金属水泥墙砖墙木板/塑

12、料板玻璃抗紫外线玻璃传播损耗25dB15-30 dB10 dB6 Db6 dB20 dB对典型的分布系统使用环境中，更多的是楼宇和热点区域（比如闹市中心、或大的会议场馆）的覆盖。对于这样地区的覆盖，环境以及建筑结构对电磁的传播影响很大，因此目前没有一个统一的模型可以描述。比较常采用的无线室内传播模型为Keenan-Motley 模型。L（dB）=32.5 + 20log d + kF（k）+pW（k）+ D（d d）L：路径损耗，单位dB；F：工作频率，单位MHz；d：传播路径，单位Km；K：电波传输穿透的楼层数；F：楼层损耗因子，单位dB；P：电波传输穿透的墙壁数；W：墙壁损耗因子，单位dB

13、；D：长度衰减因子，单位dB/m；dB：室内断点距离，单位m；长度衰减因子D 的典型值为0.2dB/m，室内断点距离dB的典型值为65m。3.5话务量分析（1）G网容量预测网络容量分析对于网络的建设有非常重要的意义，但在实际容量分析过程中我们发现，通常当尚未达到理论能承载的话务量，即按照室内的载波数在一定的呼损条件下（通常取2%）查爱尔兰B表得到的室内能承载的话务量，网络就已经出现拥塞，导致设计的网络容量无法满足实际的话务需求。通过大量实际经验我们总结出不同载波配置下不同的信道利用率，详细见下表：载频配置与信道利用率对应表载波数TCH数量2阻塞率对应的话务量实际信道利用率实际承载最佳话务量17

14、2.9447.4%1.392148.252.9%4.3432214.959.8%8.9143021.9362.0%13.6053728.2563.7%18.0064535.6176.1%27.1075343.0677.8%33.5086049.6478.7%39.0796756.2875.0%42.21107563.976.3%48.76118371.5781.2%58.11129179.2783.8%66.43每个用户的业务量定义为峰值小时期间的某一给定时刻，每一给定用户进行通话的平均概率，其单位是爱尔兰。移动通信网络设计中所采用的值为0.02ERL/用户，中国原邮电部规定的是0.01-0.

15、03之间，现取0.02。（2）W网容量预测由于目前国内WCDMA室内覆盖系统没有适用的话务模型，我们可以根据相同地点已发生的2G话务量来推断3G话务容量。主要是先基于一些假设及相关的工程项目的数据,对该热点的话务量进行推算。根据新昌佳艺广场综合楼GSM话务量计算，我们可以得知，新昌佳艺广场综合楼忙时话务量约3.69ERL，取每用户0.02ERL，可支持的用户数为3.690.02=185人。（3）话务特点分析3G联通用户将使用多种类的语音和数据业务，如何计算容量取决于大量参数的调整，其中3G终端的渗透率初期难以估计，但它的取值对最终结果影响十分大，暂且认为3G终端的初始渗透率为15，即1850.

16、15=27.75。而根据MII测试结果，在无线环境良好的条件下（由于室外分布系统环境相对封闭，传播损耗很小，可近似认为符合，此时系统容量受限因素主要是OVSF码数目），单载频支持语音用户在122以上。（4）数据流量分析本系统在设计时,首先按现有用户数据模型及数据传输时的可延时的特性，在现有QOS为2%的配置下可基本满足其需要，当：用户渗透率话音视频电话PS数据100%20%100%可以计算出不同业务支持的用户数：话音54.810054.8，视频电话54.82011，PS数据54.810054.8。根据MII系统测试结果：ServiceSingle CellMulti CellCS12.2122

17、118CS643030PS64/643030PS144/641414PS384/6477Mixed Service1 PS384+2 CS64+83 CS12.21 PS384+2 CS64+83 CS12.2我们可以看到，本系统的设计采用宏蜂窝信号完全满足话务需求。实际系统中，容量会减少一些，当覆盖功率不够时，可以通过增加无线直放站的手段来解决。根据以上测试、分析和计算，设计出本系统的结构框图如下：4 设备器件技术指示4.1光纤直放站设备名称光纤直放站近端机联通频段型号AC3020-F000U参数上行下行光传输特性光波长1310 and 1550 nm WDM光输出功率0dBm光传输距离10

18、0m to 18Km光接头FC/APC射频传输特性频率范围24M:885-909MHz24M:930-954MHz19M:890-909MHz19M:935-954MHz6M:909-915MHz6M:954-960MHz上行输出功率-10dBm/最大下行输入功率/13dBm增益-8Db-10dB增益调节范围22dB, 步长1dB20dB, 步长1dB驻波比1.5带外杂散发射-36dBm-36dBm工作温度-5+45环境湿度95%供电85265VAC;+24VDC或-48VDC功耗20W监控接口本地: DB-9 RS-232; 远程: 数据方式与短信方式尺寸(宽*高*深)462.5*88.1*

19、365mm重量9kg（光纤直放站近端机）4.2主要内部无源器件室内信号分布系统所用主要器件有三频5dB、7 dB、10dB、15dB、20dB、30dB耦合器，三频功分器。主要特点：宽频带：频率范围为8002500MHz，可同时支持CDMA、GSM900、DCS1800、3G,，器件体积小，易于安装， VSWR值小腔体功分器型号SWSP-1202SWSP-1203SWSP-1204名称二功分三功分四功分频率范围800MHz2500MHz分配比3.01dB4.77dB6.02dB插入损耗8002000MHz0.15dB20002500 MHz0.25dB输入回波损耗8002200MHz20dB2

20、022002500 MHz15dB20功率容量200W阻抗50互调-140dBc(+43dBm2)幅度平衡度0.30dB连接方式N型母头尺寸195701625483162766345 （二功分器 ） （三功分器）（腔体耦合器）电桥及合路器名称3dB电桥GSM/WCDMA合路器型号SWCP-8005SWDUP-8084插入损耗0.2dB(max)0.3dB(max)频率范围824960824880 909960通带波动0.25dB(max)0.3dB(max)带外抑制20dB（隔离度）80dB min回波损耗18dB（min）/20dB（典型）功率容量200W（MAX）200W（MAX）互调-1

21、40dBc(+43dBm2)阻抗50接头标准N型接头，镀银温度-50125-2565重量范围0.37Kg0.87Kg尺寸1408230(mm)17115464(mm)外观黑色（塑喷） 3dB电桥 GSM&WCDMA合路器室内吸顶天线：室内天线主要采用宽频吸顶全向天线。本方案选用型号为（TQJ-SA800/2500-3三频），其主要指标如下：型号TQJ-SA800/2500-3主要技术参数输入N型K头工作频率8002500MHz驻波比1.5增益2.1dBi极化方式垂直极化功率容量50W接地形式直流接地输入阻抗50馈线规 格损耗（dB/100m）最小弯曲半（MM）最小回波损耗900MHz1800M

22、Hz静态动态900MHz1800MHz10D-FB11.3 017.705010026231/27.2210.60701252623 （馈线） 5 覆盖效果分析5.1楼层GSM&3G信号覆盖差异估算序号GSM3G差值1天线注入功率10dBm左右天线注入功率5dBm左右5dB2天线增益一样，都为3dBi天线增益一样，都为3dBi0dB3最远处10m空间损耗51dB最远处10m空间损耗59dB8dB4物体阻挡损耗约20dB物体阻挡损耗约30dB10dB5最弱接收场强：-58dBm最弱接收场强：-81dBm23dB注：最弱接收场强=天线注入功率+天线增益-空间损耗-物体阻挡损耗根据无线电波室内传播模

23、型Kee an-Motley模型（适用于900MHZ和2GHZ室内环境）L(dB)= LR+kF(k)+PF(p)+W+ Ld其中，Lr为路径损耗Lr=20lgd+20lgf-28d是到天线的距离（米）；f是频率(MHZ)；k是直达波穿透的楼层数；F是楼层衰减因子(dB)；P是直达波穿透的墙壁数；W是墙壁衰减因子(dB)；Ld是多径损耗因子(dB)；楼层：最远10m处的路径损耗Lr=20log10+20log2200-28=58.8 dB由模拟测试可知，典型楼层覆盖区墙壁衰减因子W为30 dBLindoor= Lr+W = 58.8+30 = 88.8 dB以上计算结果与实际模拟测试差不多，全

24、向吸顶天线增益为3dBi，要保证楼层覆盖最弱接收电平在-85dBm以上，则需要天线口输入功率应该保证在1dBm以上。5.2场强预测图6 模测分析测试工具： DTI 发射机1台，最大功率2W； DTI接收机；鼎立3G模拟测试软件；全向吸顶全向天线2副，增益2dBi。测试方法:依据设计方案中的楼层输入端信号电平值,按照设计的天线数量和联接方法,模拟实际工程情况,模拟天线位置布放依据设计位置。经测试发现可以达到覆盖要求。7 结束语电梯升降时信号弱、信号切换、电梯上如何安装、美化、场强等问题一直是我们在现场对信号覆盖进行测试时碰到最多的问题。新昌佳艺广场综合楼采用直放站、多布线的方式来解决GSM/WC

25、DMA的信号问题。边基站是近年我国从国外引进的新技术，主要用于解决电梯内信号覆盖问题，这项技术的引进，将进一步解决我国各大商场、高楼等信号差地区的通信问题。在今后的通信建设中，该技术将的到进一步的普及运用。参考文献1蔡康.李洪.3G网络建设与运营.人民邮电出版社.20072 张长刚.孙宝红.WCDMA无线网络规划原理与实践人民邮电出版社.20053 谢瓦利尔.WCDMA设计与优化手册.人民邮电出版社.2008.84 张平WCDMA移动通信系统人民邮电出版社2001.07.175 王东洋, 郭省力WCDMA基站传输技术的研究J .邮电设计技术,2010(3) 6 王卫东.第3代移动通信系统设计原理与规划 .电子工业出版社.2007.05.017 苏华鸿. WCDMA室内信号覆盖系统及其可靠性分析J .邮电设计技术,2010 (2)