中国电信北京研究院“五网合一”室内覆盖改造方案

中国电信北京研究院五网合一室内无线综合覆盖系统（设计方案）中国电信北京研究院 GSM&CDMA&PHS&WCDMA&WLAN五网合一 室内无线综合覆盖系统方案建设单位： 中国电信北京研究院 设计单位： 中兴通讯股份有限公司 中兴通讯股份有限公司二零零四年十二月中兴通讯室内无线综合覆盖系统工程本资料著作权属中兴通讯股份有限公司所有。未经著作权人书面许可，任何单位或个人不得以任何方式摘录、复制或翻译。侵权必究。Copyright 2004 by ZTE Corporation All rights reserved.No part of this publication may be excerpted, reproduced, translated or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from the ZTE Corporation.设 计 李 波审 核 金康虎* * * * *中兴通讯股份有限公司上海研发中心地址：上海市浦东新区碧波路889号中兴通讯大厦电话：02168895171传真：02150809422邮编：201203前 言随着3G脚步的日益临近，中兴通讯作为全球唯一一家拥有GSM、CDMA、PHS、3G（三种制式）、WLAN网络设备及终端的供应商，凭借对移动通讯的多年的研发经验和技术积累，通过对GSM、CDMA、PHS、WCDMA和WLAN共站址共系统的互干扰研究和试验，推出了兼容GSM、CDMA，PHS、WCDMA和WLAN的“五网合一”室内无线综合覆盖系统一站式解决方案。“五网合一”，就是根据GSM、CDMA、PHS、WCDMA和WLAN系统的特点，在满足用户业务需求的前提下，把GSM、CDMA、PHS、WCDMA和 WLAN五种信号通过频率合路器在物理上合为一路，解决各个系统之间的干扰，共用一套室内分布式天馈系统，利用同一套天线把五路合一的信号同时发射，不同的终端选择各自的信号接入到各自的系统,满足各自的业务需求。简略图如下：GSM、CDMA、PHS、WCDMA和WLAN共用室内覆盖系统的优点在于：1WLAN系统通过利用天馈系统，克服了AP功率小，穿透能力差的问题， WLAN通过共用室内覆盖系统完成信号覆盖，避免了WLAN系统单独建网的风险。2GSM、CDMA、PHS、WCDMA和WLAN系统共用天馈系统，充分利用资源，很大程度减少了重复投资和工程施工、协调等复杂问题，加快了“五网合一”网络建设的速度，适用于大型场馆等复杂网络的通讯要求。目 录前 言3第1章 概述5第2章 设计原则和设计依据62.1 共用部分62.2 PHS部分62.3 WCDMA 部分62.4 WLAN部分62.5 CDMA 部分72.6 GSM 部分72.7 PHS信号空中同步72.8 网络总体技术指标（依据北京研究院建议书）72.9 设计依据9第3章 系统方案103.1室内无线综合覆盖方案简述103.2方案系统原理图113.3 楼层天线位置分布图123.4 改造配料清单（根据研究院的需求以下清单备两套）13第4章 网络预测和网络优化154.1网络预测154.2泄漏预测174.3 网络优化18附录一 原先PHS&WCDMA&WLAN“三网合一”系统原理图19第1章 概述中国电信北京研究院89层每个楼层平面面积约为2400平方米，楼层内部是框架结构，各个楼梯内部信号屏蔽严重。本次室内覆盖工程设计模拟现场实际环境，解决该大楼89层的GSM 、CDMA、PHS、WCDMA、WLAN的信号覆盖，作为室内覆盖综合系统的测试系统。 第2章 设计原则和设计依据本次系统设计具有良好的兼容性和灵活的扩展性，本方案组网设计采用GSM、CDMA、PHS、WCDMA和WLAN五网合一架构，下面具体介绍“五网合一”系统的设计原则和设计依据：2.1 共用部分1共用部分所有无源器件（吸顶天线、功分器、耦合器）全部采用支持0.82.5GHz频段的器件，兼容GSM、CDMA、PHS、WCDMA和WLAN系统。2采用专门定制的高性能频率合路器，有效抑制GSM、CDMA、PHS、WCDMA和WLAN之间的干扰。3各系统信号接入设备均置于弱电井中，方便以后系统维护和扩展。4合理设计分布系统，减少合路节点，降低投资。5. 各系统只需在合路器口匹配相当的场强，即可完成等效覆盖。2.2 PHS部分1根据大楼平面图和人员的移动规律，同一楼层人员频繁移动区域采用相同基站覆盖，减少切换。2所有主干线路的耦合器、功分器均放在各层的弱电井内，方便扩展。2.3 WCDMA 部分1 WCDMA信号源可以采用宏基站。2 主干设备均置于弱电机房，WCDMA系统在弱电井内通过PW双频合路器接入。3假设整栋大楼WCDMA用户为100，要实现CS64Kbps业务、PS64Kbps业务，只需要一个WCDMA小区即可。 2.4 WLAN部分1主干设备均置于弱电机房，WLAN系统在弱电井内通过宽频合路器接入。2根据WLAN系统的频谱模板和用户特点，“五网合一”采用合路器级连方式组网，以便灵活扩展AP，同时可以降低投资风险。3AP的使用数目由承载模型“AP数用户数20/20”取定。4采用直序扩频技术和BTS蜂窝覆盖原理，提高业务承载容量，降低AP间干扰，优化网络性能。2.5 CDMA 部分1CDMA信号源可以采用宏蜂窝、微蜂窝或直放站。2主干设备均置于弱电机房， CDMA系统在弱电井内通过GC双频合路器接入。2.6 GSM 部分1GSM信号源可以采用宏蜂窝、微蜂窝或直放站。2主干设备均置于弱电机房， GSM系统在弱电井内通过GC双频合路器接入。2.7 PHS信号空中同步根据各楼层天线的位置分析，各基站至少有一个天线能接受到室外信号，完成PHS信号空中同步,同步完好率100。本系统由于是单基站，不要求与外界同步。2.8 网络总体技术指标（依据北京研究院建议书）2.8.1 PHS网络满足以下技术指标1无线信道的呼损率为52无线覆盖区内可接通率：要求在无线覆盖区内的90的位置，99的时间移动台可接入无线网络3无线覆盖区内场强：98的区域室内信号40dBV，室外和室内基站信号重叠区，能保证无乒乓效应等现象的发生4对于电梯、停车场等地区覆盖场强要求36dBV5覆盖区与周围各小区之间有良好的切换，且无乒乓效应6驻波比要求平面层在1.4以下，总系统在1.3以下7室内基站应与室外基站保持同步，大楼内部基站保持同步，同步完好率100%8天线口的发射功率满足国家微波辐射一级卫生要求2.8.2 WCDMA网络满足以下技术指标1边缘覆盖电平：导频覆盖边缘场强Ec85dBm，Ec/Io10dB2无线覆盖区内可接通率：要求在无线覆盖区内的95的位置，99的时间移动台可接入无线网络3天线口的发射功率满足国家微波辐射一级卫生要求4呼叫建立成功率：语音95，视频905语音业务拥塞率2、CS数据业务拥塞率5、PS数据业务interactive业务：90的概率条件下，数据传输时延5s2.8.3 WLAN网络满足以下技术指标1边缘覆盖电平：无线覆盖边缘场强80dBm2无线覆盖区内可接通率：要求在无线覆盖区内的95的位置，99的时间移动台可接入无线网络3天线口的发射功率满足国家微波辐射一级卫生要求4无线覆盖区内多用户接入时数据传输速率不低于100Kbit/s2.8.4 GSM网络满足以下技术指标1.无线覆盖边缘场强：室内-85dBm ，室外10米以外-90dBm2.对于电梯、楼梯间等边缘地区覆盖场强要求：-90dBm3.覆盖区周围各小区之间有良好的无间断切换4.天线口的发射功率满足国家微波辐射一级卫生要求2.8.5 CDMA网络满足以下技术指标1.无线覆盖边缘场强：Ec/Io-12dB 激活导频不超过3个，室内Rx-85dBm2.室外10米以外Rx-90dBm3.对于电梯、楼梯间等边缘地区覆盖场强要求：Rx-90dBm4.覆盖区与周围个小区之间有良好的无间断切换5天线口的发射功率满足国家微波辐射一级卫生标准2.9 设计依据1信息产业部(1999)649号关于PHS和DECT无线接入系统共用1.9GHZ频段频率台站管理规定的通知2中华人民共和国通信行业标准YD5039-97通信工程建设环境保护技术规定3中华人民共和国通信行业标准YD5059-98通信设备安装抗震设计规范4中华人民共和国通信行业标准YD5068-98移动通信基站防雷与接地设计规范5世界卫生组织(WTO)与中华人民共和国GB9175-88环境电磁卫生标准,国标GB8702-88电磁辐射防护规范6国际布线标准ISO/IEC 118017中兴通讯室内覆盖设计规范和工程8中兴通讯GSM技术手册9中兴通讯GSM网络规划与优化手册10中兴通讯CDMA技术手册11中兴通讯CDMA网络规划与优化手册12中兴通讯PCS技术手册13中兴通讯PCS网络规划与优化手册14中兴通讯WCDMA技术手册15中兴通讯WCDMA网络规划手册16中兴通讯WLAN技术手册17中兴通讯WLAN工程规划设计手册第3章 系统方案3.1室内无线综合覆盖方案简述根据大楼覆盖区的建筑分布，我们在9楼弱电井安装一套1C7T的500mW基站，PHS和WCDMA在PHS基站信号输出节点通过PW双频合路器进行信号合路，GSM和CDMA先用GC双频合路器合路，最后WLAN通过三口宽频合路器引入，组成“五网合一”系统。我们针对各自的系统，在频率合路器匹配相当的输入功率，做到等效覆盖。详细原理图如下所示:3.2方案系统原理图 3.3 楼层天线位置分布图8、9层平面图3.4 改造配料清单（根据研究院的需求以下清单备两套）1、系统全材料清单（第一套）序号物料名称规格型号单位数量备注11C7T基站1C7T台1研究院提供2NOEB基站研究院提供3GSM信号源研究院提供4CDMA信号源研究院提供5AP个1研究院提供6WLAN干放（1W）ZXIB10WA10个1中兴公司提供7PHS&WCDMA双频合路器ZXIB10-PW个1中兴公司提供8GSM&CDMA双频合路器ZXIB10-CG个1中兴公司提供9三口宽频合路器ZXIB10-MW-3个1中兴公司提供103dB电桥ZXIB-PB个1中兴公司提供11二功分器(腔体)ZXIB-BO2-A-2个3中兴公司提供125dB耦合器(腔体)ZXIB-CO-5-A-2个6中兴公司提供137dB耦合器(腔体)ZXIB-CO-7-A-2个4中兴公司提供14全向吸顶天线ZXIB10-ANT-001副14中兴公司提供151/2”馈线1/2、50 Ohm米250中兴公司提供161/2”转接电缆条15中兴公司提供171/2”接头（阳头）1/2”N-J个100中兴公司提供18双阳头1/2”N-JJ个20中兴公司提供19双阴头1/2”N-KK个5中兴公司提供20PHS匹配负载ZXIB10-TF5个7中兴公司提供2、改造所需器材清单（第二套）序号物料名称规格型号单位数量备注1WLAN干放（1W）ZXIB10WA10个1中兴公司提供2PHS&WCDMA双频合路器ZXIB10-PW个1中兴公司提供3GSM&CDMA双频合路器ZXIB10-CG台1中兴公司提供4三口宽频合路器ZXIB10-MW-3台1中兴公司提供53dB电桥ZXIB-PB个1中兴公司提供6二功分器(腔体)ZXIB-BO2-A-2个3中兴公司提供75dB耦合器(腔体)ZXIB-CO-5-A-2个6中兴公司提供87dB耦合器(腔体)ZXIB-CO-7-A-2个4中兴公司提供91/2”馈线1/2、50 Ohm米50中兴公司提供101/2”转接电缆条15中兴公司提供111/2”接头（阳头）1/2”N-J个30中兴公司提供12双阳头1/2”N-JJ个5中兴公司提供13双阴头1/2”N-KK个5中兴公司提供14PHS匹配负载ZXIB10-TF5个7中兴公司提供第4章 网络预测和网络优化4.1网络预测4.1.1 PHS覆盖预测根据建筑结构，我们选边缘场强较弱的点，以8层覆盖楼道的ANT7（9dBm）为例计算，自由空间损耗根据公式：Loss=32.44+20log(f)+20log(d),其中f-GHz,d-m(米)l PHS以最高频率1920MHz计算，15米的空中损耗为：62dBl 吸顶天线增益为： 3 dBil 薄墙损耗约为： 12dBl 多径衰落余量为：5dBl 天线口输入功率为：9dBml 距离天线最远点15米处的场强为：107+ 3+ 951262 = 40dBuV满足边缘覆盖要求。4.1.2 WCDMA覆盖预测和泄漏预测WCDMA系统的下行频率为21102170MHz，上行频率为19201980MHz，下行的有线和无线链路损耗均比上行大，WCDMA链路损耗以下行计算。根据原理图分布，WCDMA的天线端口输入功率比PHS端口输入功率均小3dB。根据建筑结构，我们选边缘场强较弱的点，以8层天线ANT7（5dBm）计算，自由空间损耗根据公式：Loss=32.44+20log(f)+20log(d),其中f-GHz,d-m(米)l WCDMA信号频率以2170MHz计算，15米的空中损耗约为：62.7 dBl 吸顶天线增益为： 3dBil 薄墙损耗约为： 15dBl 多径衰落余量为：6dBl 天线口输入功率为：5dBml 距离天线最远点15米处的场强为：3 + 515662.7 = -75.7dBm满足要求，WCDMA的信号功率可根据业务需求和覆盖容量进行调整。4.1.3 WLAN覆盖预测WLAN系统的上下行频率为24002483.5MHz。根据建筑结构，我们选边缘场强较弱的点，以8层天线ANT7（10dBm）计算，自由空间损耗根据公式：Loss=32.44+20log(f)+20log(d),其中f-GHz,d-m(米)l WLAN信号频率以2483.5MHz计算，15米的空中损耗约为：63.9 dBl 吸顶天线增益为： 3dBil 薄墙损耗约为： 16dBl 多径衰落余量为：6dBl 天线口输入功率为：10dBml 距离天线最远点15米处的场强为：3 + 1016663.9 = -72.9dBm满足要求。4.1.4 GSM覆盖预测GSM系统的上下行频率890960MHz。根据原理图分布和建筑结构，我们选边缘场强较弱的点，以8层天线ANT7（4dBm）计算，自由空间损耗根据公式：Loss=32.44+20log(f)+20log(d),其中f-GHz,d-m(米)l GSM信号频率以960MHz计算，15米的空中损耗约为：55.6 dBl 吸顶天线增益为：3dBil 薄墙损耗约为：10dBl 多径衰落余量为：6dBl 天线口输入功率为：4dBml 距离天线最远点15米处的场强为：3 + 410655.6 = -64.6dBm满足要求。4.1.5 CDMA覆盖预测CDMA系统的上下行频率为825880MHz。根据原理图和建筑结构，我们选边缘场强较弱的点，以8层天线ANT7（4dBm）计算，自由空间损耗根据公式：Loss=32.44+20log(f)+20log(d),其中f-GHz,d-m(米)l CDMA信号频率以880MHz计算，15米的空中损耗约为：54.8 dBl 吸顶天线增益为： 3dBil 薄墙损耗约为： 9dBl 多径衰落余量为：6dBl 天线口输入功率为：4dBml 距离天线最远点15米处的场强为：3 + 49654.8 = -62.8dBm满足要求。4.2泄漏预测 在PHS系统由于系统的微微蜂窝特性和寻呼机制，考虑到背景噪音以及信号干扰，在合适的场合可适当提高边缘场强，有利于改善信号质量。WLAN系统由于室外没有WLAN信号，所以在PHS和WLAN部分室外泄漏项目考核不必过于严格。在GSM、CDMA和WCDMA系统中，基站涉及到优先级的问题，所以在低层天线入口功率设计时，室内分布系统应防止吸顶天线信号外泄，否则，造成室内信号拥塞，另外由于覆盖距离增大，还会导致室外用户上线困难和掉话。在本次系统设计时，天线口输入功率店平均小于12.5dBm。以800M计算，25m自由空间衰减为：Loss=32.44+20log(d) =60.4dB，内外墙损耗取25dB，25m多径余量和其他附加损耗取25dB。那么在室外10m处信号电平为： Pr=Pt+Gm-PL-20=12.5+3-60.4-25-25=-94.9dBm由以上计算可知，满足覆盖区域室外10米以外小于-90dBm要求。4.3 网络优化4.3.1 PHS室外基站优化本系统由于是独立网实验系统，不必对室外基站进行调整。4.3.2 GSM&CDMA&WCDMA室外基站优化本系统由于是独立网实验系统，不必对室外基站进行调整。4.3.3 参数优化本系统是五网合一系统，根据PW合路器和互干扰的要求，PHS基站的TCH频段改为19001910MHz，即1850号频点。附录一 原先PHS&WCDMA&WLAN“三网合一”系统原理图19中兴通讯股份有限公司