gsm网络的室内分布设计及优化

编 号： 审定成绩：重庆邮电大学移通学院毕业设计（论文）设计（论文）题目：GSM网络的室内分布设计及优化单 位（系别） ： 电子信息工程系学 生 姓 名 ： 王琦锐专 业 ： 电子信息工程班 级 ： 01120803学 号 ： 0112080313指 导 教 师 ： 杨浩澜答辩组 负责人 ：填表时间： 2012 年 6 月重庆邮电大学移通学院教务处制重庆邮电大学移通学院毕业设计(论文)任务书设计(论文)题目 GSM网络的室内分布设计及优化 学生姓名 王琦锐 系别 电子信息工程系 专业 电子信息公程 班级 01120803 指导教师 杨浩澜 职称 讲师 联系 教师单位 重庆邮电大学 下任务日期_2012 _年_3_月_6_日 主 要 研 究 内 容 、 方 法 和 要 求主要研究内容：1. G网室内分布设计相关理论知识学习和研究；2. 室内分布系统设计事前准备要素研究；3. 现场勘查技术研究；4. 模拟测试，方案规划与编制技术研究；5. 优化方法研究；6. 以图书馆建筑结构，考虑用户组成，数量，信源容量等因素作出规划方案。研究方法：从图书馆，网络获取相关知识；广泛讨论；仿真和实践等多种方法验证。要求：1. 理论知识要扎实，工作做细；方案设计要合理实用；验证和实践要真实可靠；2. 每周至少一次汇报进展情况。 进 度 计 划第1-5 周：查阅资料并调研，获取与课题内容紧密相关的理论知识，完成开题报告； 第6-10 周：提出课题研究方案，并就课题的关键技术重点研究，设计并完善系统的方案；可实践部分做仿真或实现。第11-12周：英文翻译。第13-16周：完成论文的撰写，讨论，修改并最终定稿；第17-18周：完善答辩相关材料并准备毕业答辩。 主 要 参 考 文 献1万斌等.TD-SCDMA无线网络评估与优化.人民邮电出版社；2 韩斌杰.GSM原理及其网络优化.机械工业出版；3 陆健贤.移动通信分布系统原理与工程设计.机械工业出版社；4 上海市无线电协会.移动通信多系统室内综合覆盖.上海科学技术出版社.指导教师签字： 2012 年 3 月 6 日教研室主任签字： 2012 年 3 月 6 日备注：此任务书由指导教师填写，并于毕业设计(论文)开始前下达给学生。摘要随着社会的发展，城市中移动通信用户的飞速增加以及高层建筑越来越多，话务密度和覆盖要求也不断上升。由于现代城市建筑都是框架结构，而且规模大，对移动通信信号有很强的屏蔽作用。在大型建筑物的底层、地下商场、地下停车场等环境，移动通信信号弱，形成了移动通信的盲区；在中间楼层，由于来自周围不同基站信号的重叠，产生乒乓效应， 频繁切换，甚至掉话，严重影响了 使用；在建筑物的高层，由于受基站天线的高度限制，无法正常覆盖，也是移动通信的盲区；在有些建筑物内，虽然 能够正常通话，但是用户密度大，基站信道拥挤， 通上网困难。可见，室内覆盖及优化已成为急待解决的问题之一。本文主要研究了GSM网络的室内分布设计（也称室内覆盖，以下统称室内覆盖）及优化，在对基于室内覆盖系统优化进行简单研究和分析的基础上，结合移通图书馆的实际情况作了勘察分析研究，给出完整的设计方案。最后利用自己 到现场的测试，对本论文设计室内覆盖系统进行测试和分析。【关键词】GSM室内覆盖网络优化ABSTRACTWith the development of society, the city of mobile communications users rapid increase and high building more and more, traffic density and cover requirements are rising. Because the modern urban architecture frame structure, and large scale on the mobile communication signals have very strong shield effect. In the bottom of the large buildings, and underground shopping malls, underground parking lot environment, and the mobile communication signal is weak, formed the mobile communication of blind area; In the middle of the floor, due to the different from around the base station signal overlap, produce table tennis effect, cell phone frequent switching, and even drop the words, serious impact on the mobile phone use; In the high-rise buildings, as the base station antenna height limit, cant normal coverage, also is the amount of mobile communication; In some buildings, although cell phones can normal conversation, but the user density, base station channel crowded, the mobile phone Internet difficult. Visible, indoor coverage and optimize the urgent problem.This paper mainly studies the GSM network distribution of indoor design (also called the indoor coverage, hereinafter referred to as indoor coverage) and optimization, based on indoor coverage system optimization for simple research and on the basis of analysis, combined with the actual conditions of the library of predominant the survey analysis, we give complete design. Finally using his mobile phone and test software to the scene test, this paper design indoor coverage system is tested and analyzed. 【Key words】GSMIndoor Coverage Network Optimization目录前 言1第一章 GSM网络的室内覆盖的意义和现状2第一节 GSM网络的室内覆盖的意义2第二节 GSM与室内分布系统现状分析3一、GSM系统概述3二、室内分布系统现状4第三节 本章的主要工作5第二章 GSM移动网络室内分布系统概述6第一节 概念6第二节 IDS的类型及其特点6一、信号源的分类和特点6二、分布系统的分类和特点7三、IDS系统结构10第三节 本章小结13第三章 GSM室内覆盖网络优化概述14第一节 工程勘测设计14一、工程设计步骤14二、典型场所室内分布系统的建设思路15三、系统场强分析16四、室内覆盖规划原则16五、室内覆盖系统测试要求和验收17六、室内覆盖系统的参数调整17第二节 GSM室内覆盖网络的优化19一、相邻小区的确定19二、重选和切换的优化19三、载频调整优化20四、优化过程与网络存在问题的分析20第三节 本章小结21第四章 实例分析22第一节 室内覆盖准备工作22第二节 方案设计24结 论27致 谢29参考文献30附 录31一、英文原文31二、英文翻译34前 言随着移动运营企业GSM网络规模的扩大，宏蜂窝基站密度不断增加，城市的室外覆盖已基本做到了无缝连接，话音质量也进一步得到了改善和提高。但与此同时，网络的室内覆盖还比较差，主要表现在：现代都市中建筑物越来越高、越来越多、越来越密集，移动通信的无线电信号在其间受到阻挡而衰减，现代建筑多以钢筋混凝土为骨架，再加上全封闭式的外装修，对无线电信号的屏蔽和衰减特别厉害，所以在室内很难进行正常的通信。在一些高层建筑物的低层，基站信号通常较弱，存在部分盲区；在某些超高建筑物的高层，又没有覆盖。大多数的地下建筑，如地下停车场、地下商场、地铁、隧道等场所，通常都是盲区，特别是在一些没有完全封闭的高层建筑的中、高层，进入室内的信号非常杂乱。近处基站的信号、远处基站的信号通过直射、折射、反射、绕射等方式进入室内，信号忽强忽弱不稳定，同频、邻频干扰严重。 在这种环境下使用，未通话时，小区重选频繁；通话过程中频繁切换，话音质量差，掉话现象严重。这样，室内覆盖问题的重要性逐渐突出。因此，提高网络的室内覆盖质量，也就成为工程建设和网络优化工作的一项重要内容。由于移动通信网络的不可以预知性，比如周围环境，话务量等。另外，网络规划中有大量的小区设计参数，比如接入电平门限，切换电平门限，相邻小区定义，频率配制等，他们会直接影响网络的服务质量，所以为了保证整个移动网络的服务质量，就必须不停的观察和检测整个移动网，找出并排除故障，提高网络质量（如提高接通率，提高话音质量，降低掉话率等），这是网络优化的基本任务，一个完善的网络往往需要经历从最初的网络规划，工程建设，投入使用，到日常维护，网络优化的历程，并进入循环，对相对稳定的GSM网络加强优化工作，搞好运行维护，提高通信网络质量。第一章 GSM网络的室内覆盖的意义和现状第一节 GSM网络的室内覆盖的意义随着通信技术的不断发展，移动通信运营商已经建成了比较完整的移动通信网络。但广大用户对通信的服务质量也提出了越来越高的要求。室内覆盖作为移动通信网络覆盖的一个薄弱环节，已经成为急待解决的技术问题之一。根据相关资料统计，部分地区的室内话务量已在总话务量中占有较高的比例。因此加强室内覆盖，对于提高移动通信质量，具有重要的意义。城区移动用户的飞速增加以及高层建筑越来越多，话务密度和覆盖要求也不断上升。这些建筑物规模大、质量好，对移动 信号有很强的屏蔽作用。在大型建筑物的低层、地下商场、地下停车场等环境下，移动通信信号弱， 无法正常使用，形成了移动通信的盲区和阴影区；在中间楼层，由于来自周围不同基站信号的重叠，产生乒乓效应， 频繁切换，甚至掉话，严重影响了 的正常使用；在建筑物的高层，由于受基站天线的高度限制，无法正常覆盖，也是移动通信的盲区。另外，在有些建筑物内，虽然 能够正常通话，但是用户密度大，基站信道拥挤， 上网困难，特别是移动通信的网络覆盖、容量、质量是运营商获取竞争优势的关键因素。网络覆盖、网络容量、网络质量从根本上体现了移动网络的服务水平，是所有移动网络优化工作的主题。室内分布系统就是将宏蜂窝站、微蜂窝或直放站作为信号源，通过耦合器、功分器等无源器件进行分路，经由馈线将信号尽可能地分配到每一副分散安装在建筑物各个区域的低功率天线上，从而实现室内信号的均匀分布，保证室内区域拥有理想的信号覆盖。可以比较全面地解决室内覆盖中存在的各种问题3。室内分布系统的主要作用有:完善网络覆盖密集市区建筑物的低层、大型建筑物的楼体中心、电梯以及地下场所对信号的屏蔽和吸收非常严重，造成这些地方的信号变得很微弱甚至成为盲区，通过建设室内分布系统，可以改善对这些地方的覆盖。改善网络质量在大楼的中层和高层可能会同时存在周围几个基站的信号，有时更远处的基站信号也会通过多径传输进入室内，导致室内信号杂乱，同频、邻频干扰严重。通过建设室内分布系统，可以减少 在这些地方的掉话和频繁切换，提高通话质量。提高网络容量在大型商场、高级宾馆和会展中心等地方，虽然信号覆盖不错，但由于话务量大、信道阻塞严重。这时可以利用微蜂窝甚至宏蜂窝基站作为信号源，结合室内分布系统来满足这些区域的容量要求5。因此，改善室内覆盖，既是对室内盲区的改善，也是对室内话务繁忙的改善，同时也是对室内通话质量的改善。由此可见，改善移动通信室内覆盖问题具有多重意义:一方面可以扩大信号覆盖面，减少盲区，增加业务量；另一方面可以提高接通率、切换成功率等网络指标；再者可以提高电信企业形象，提高网络竞争力，为用户提供更好更完美的随时随地的通信服务。第二节 GSM与室内分布系统现状分析一、GSM系统概述GSM (Global System for Mobile communication)移动通信系统1是基于，TDMA的数字蜂窝移动通信系统。GSM是世界上第一个对数字调制、网络层结构和业务作了规定的蜂窝系统。GSM是为了解决欧洲第一代蜂窝系统四分五裂的状态而发展起来的。在GSM之前，欧洲各国在整个欧洲大陆上采用了不同的蜂窝标准，对用户来讲，就不能用一种制式的移动台在整个欧洲进行通信。另外由于模拟网本身的弱点，使得它的容量也受到了限制。为此欧洲电信联盟在1980初期就开始研制一种覆盖全欧洲的移动通信系统，即GSM系统。目前我国的移动通信网就是主要以GSM系统为基础的移动网络系统4。GSM是由移动台(MS)、基站子系统(BSS),网路子系统(NSS)、操作支持系统(OSS)组成。其中基站子系统在移动台和网路子系统之间提供和管理传输通路，包括MS与GSM系统的功能实体之间的无线接口管理。NSS管理通信业务，保证MS与相关的公用通信网或其他MS之间建立通信，NSS不直接与MS互通。MS, BSS, NSS组成GSM系统的实体部分。操作支持系统则为运营部门提供一种控制和维护这些运行部分的手段。它是目前基于时分多址技术的移动通信体制中最成熟、最完善、应用最广的一种。我国于1993开始建立GSM实验网，到目前已建成了覆盖全国的数字蜂窝移动通信网，是我国公众陆地移动通信网的主要方式之一14。二、室内分布系统现状随着GSM网络容量的不断扩大，基站也越来越密集。在大城市，已经实现了室外的无缝覆盖，但是室内覆盖的问题一直都没有得到很好的解决，主要原因是现代化大规模建筑物穿透损耗的影响比较大。无线电波在传播过程中，由于受地形、地物或建筑物的影响，会存在阴影效应、多径干扰等情况，从而造成信号衰落，在其覆盖范围内出现信号弱或无信号的盲区，典型的如电梯、高层建筑物内部、车库和地下通道等。为解决上述室内信号覆盖不理想的问题，目前最有效的解决方法是在建筑物内安装室内分布系统。该系统就是将基站的信号通过有线方式直接引入到室内的每一个区域，再通过小型天线将基站信号发送出去，从而达到消除室内覆盖盲区、抑制干扰的目的，它不仅能够解决宏蜂窝中的覆盖问题，分担宏蜂窝的话务量，为楼内的移动通信用户提供稳定、可靠的室内信号，使用户在室内也能享受高质量的移动通信服务。而且选址灵活、安装维护简单方便，因而得到日益广泛的应用。GSM系统的发展经历了三个阶段：网络建设初期，主要矛盾是覆盖问题；网络建设中期，主要矛盾是容量问题；网络发展后期，质量就成为主要矛盾。GSM系统发展到现在，网络质量己成为运营商之间竞争的关键，只有不断地提高网络质量，才能吸引更多的客户。而改善室内覆盖则可以大大地改善网络质量，提高寻呼成功率，吸收更多的话务量。分析表明，有三种地方是室内覆盖的重点:高层建筑。这些地方由于信号较杂乱，受到的干扰比较严重，因此，虽然 的信号有时候很强，但不稳定。在10层以上的高层建筑及地势较高的市区，由于孤岛效应和受同频或邻频干扰的影响，会产生乒乓切换(高切换点)及掉话。改善这些地区的覆盖，可以提高接通率，减少掉话率。建筑物内部和阴影处。在地下场所存在信号盲点，特别是因建筑物的屏蔽，楼层、隔墙的阻挡，会使信号有5dBm20dBm，甚至20dBm以上的衰耗，使 无法上网。话务密集地区，如会场、商场、体育馆等。话务量非常高，在繁华的商业街、露天集体活动场所、批发市场及展览馆内，会出现 的密集点(热点)等等，常会使其周围基站信道堵塞率上升。在这些地方安装室内覆盖系统可以吸收话务，减少网络的拥塞率，提高接通率。因此城市蜂窝网的建设应由室外向室内、由二维平面向三维立体覆盖的方向转化。而实现这一转化的最佳方案就是采用微蜂窝或直放站以及与之配套的室内分布系统。但是却面临2个主要问题：技术问题:当网络规模、用户数、话务量达到一定程度时，宏蜂窝已无法满足高话务区域需求；室内结构复杂、存在大量盲区；市内高楼林立、信号复杂、产生乒乓效应；来自楼内、室内的话务量持续增加；分担宏蜂窝话务量，减轻网络压力。商业问题:当移动运营商之间竞争达到一定程度时，移动信号要求无缝覆盖；话费收入是运营商最主要的收入来源；要求尽可能高的通信质量（包括接通率、掉话率、话音质量）；低成本的投入，完善和优化室内信号的覆盖。室内覆盖系统正是在这种背景之下产生的。第三节 本章的主要工作本章主要介绍了室内分布系统的意义及现状，从GSM网络的室内分布系统概述及产生的背景，存在的问题和典型的解决方案入手，介绍了室内分布系统建设的必要性、系统的类型及特点。室内覆盖既可延伸网络的覆盖区域，改善网络服务质量，提高运营商的信誉，又能增加运营商的收益，可获得良好的经济效益和社会效益。但必须强调的是，室内覆盖，尤其是无线方式的室内覆盖，是一个网络的组成部分，因此，进行室内覆盖设计时，应从全网的角度进行全面的考虑，不能因为某个室内覆盖站影响了全网的质量。第二章 GSM移动网络室内分布系统概述第一节 概念室内分布系统也叫室内覆盖系统(IDS)。室内覆盖是针对室内用户群，用于改善建筑物内移动通信环境的一种实施方案，近几年在移动通信运营商中得到了广泛应用。室内覆盖系统的原理是利用室内分布系统将移动基站的信号均匀分布在室内每个角落，从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖，以达到改善网络覆盖、提高通话质量的目的。室内分布系统主要由以下部分组成:信号源（系统按信号源可分为蜂窝系统、直放站系统）；分布系统，包括同轴电缆布线、光纤布线和泄漏电缆布线，各种发射天线(隐型天线、显型天线)，功分器(二功分、四功分等)，必要时还需要添加干线放大器(当信号源距离天线过长，信号衰减过多时)。第二节 IDS的类型及其特点一、信号源的分类和特点按信号源的不同，可分为下述两类室内分布系统。（一）蜂窝系统(包括微蜂窝和宏蜂窝)优点是信号稳定、可靠，通过质量好；缺点是建设周期较长，一次性投资大，还需支付传输线路的租建费用。（二）直放站系统优点是投资省、安装方便快捷，可以很快解决信号弱和盲区问题；缺点是通过定向天线难以取得单一纯净的信号，系统的话音质量相对蜂窝系统较差，且易造成对其他基站的干扰9。（三）信号源的选择在有光纤资源可利用、并且用户容量不大的地方，应优先考虑使用光纤直放站作为信号源。如果用户容量较大且本建筑物上有宏蜂窝基站，可以通过耦合器或功分器将宏蜂窝基站输出信号的一部分引入室内。如果本建筑物上没有宏蜂窝基站或宏蜂窝基站没有空闲容量，则可以采用微蜂窝作为信号源11。如果用户容量非常大，也可以采用宏蜂窝基站作为信号源。表2.1 各类信号源分析比较信号源优点缺点无线同频直放站12不需铺设传输线路，设备造价低，配置简单不能提高容量，对无线环境要求高，对施主基站需要严格选择，对室内信号要严格控制无线移频直放站不需铺设传输线路，对空间隔离度要求不高，信号相对纯净和稳定不能提高容量，配置复杂，造价较高光纤直放站对无线环境要求低，信号纯净和稳定不能提高容量，设备造价较高，对施主基站仍有反向干扰，而且需要提供传输电路宏蜂窝基站(己有)结构简单，投入小对原基站的噪声和容量有一定的影响微蜂窝或宏蜂窝基站 (新建)增加了系统容量，不需要从其他基站引用信号，使用方便灵活设备和机房投资较大，需要增加传输电路，对于GSM需要频率规划，对CDMA需要PN规划和安装GPS在没有光纤资源可利用或光纤很难到达、并且用户容量不大的地方，可以采用无线直放站作为信号源，但对于无线同频直放站必须严格控制干扰。由于高层建筑主要分布在城市的繁华地段，基站分布很密，直放站系统容易造成对其他基站的干扰，并且没有从根本上解决吸收话务量的问题，所以在城市应当首选蜂窝室内分布系统。二、分布系统的分类和特点按所采用设备的不同，分布系统可分为无源系统和有源系统。(一）无源系统主要由无源器件组成。设备性能稳定、安全性高、无噪声累积、维护简单、成本低。信号经过功分器、耦合器和线路衰耗后，均匀分布到各个天线，覆盖效果较好。但系统设计较为复杂，灵活性差。当功率损耗较大时需加干线放大器。(二）有源系统信号经过各级衰耗后，到达末端时可被放大器放大，达到理想的强度。增益自动校验，无须调节，场强分布均匀，可保证覆盖效果。但建设和维护复杂，近端和所有远端设备都需要电源，有源设备易损坏，系统的安全性和稳定性较差。考虑到设备的安全性、稳定性以及工程造价，无源系统在实际工程中采用更多。此外，如果按布线材料的不同，室内分布系统还可以分为同轴电缆系统、光纤系统泄漏电缆系统和光电混合系统等。同轴电缆是最常用的材料，性能稳定、造价便宜，但线路损耗大。大型同轴电缆室内分布系统通常需要多个干线放大器作信号放大接力。同轴电缆系统由于造价便宜，安装方便，在实际工程中大量采用。适用于楼层不是很高、分布天线数量较少的室内分布系统中。这种方式主要使用功分器和耦合器等无源器件将功率分配至各个天线，在适当的时候可以增加干线放大器来提高信号强度。光纤线路损耗小，不加干线放大器也可将信号送到多个区域，能保证足够的信号强度，性能稳定可靠。对于大型的室内覆盖系统，分布天线会达到几百副。如果使用功分器和耦合器，随着距离增长，损耗将不断加大，在远端的天线的发射功率也将会非常低，因此使用光纤系统进行功率分配就成为理想方案，它充分利用了光纤传输距离远和损耗小的优势。在建设光纤分配系统时需要注意的问题主要有:要严格控制光端机的输入功率，防止光转换器输入过载，一般要在光电转换之前加合适的假负载；由于上行和下行信号的传输都要经过电/光和光/电转换，如果调试不好，信号会发生畸变，严重影响信号质量:光纤比较脆弱，在安装和维护过程中容易被损坏，经常会出现光纤损坏、传输中断的情况，在维护时要多加注意。与射频电缆系统相比，光纤室内分布天线系统由于使用了光端机，因此增加了很多有源模块，在投入成本上相对要高一些。但在近端和远端都需要增加光电转换设备，系统造价高。光纤分布系统信号传输距离远，适用于超大型建筑及距离较远的楼群。泄漏电缆系统不需要室内天线，在电缆通过的地方，信号即可泄漏出来，完成覆盖。在一些结构狭窄、拐弯较多的地方，如地铁或隧道里面，若使用天线进行覆盖，天线的覆盖范围明显会受到地形的限制，在这种情况下，就可以使用泄漏电缆进行覆盖。但是由于泄漏电缆的损耗大，因此信号源的发射功率也比较大，或者在短距离内就需要增加放大器，因此考虑到上行噪声的影响，放大器一般不能级联。另外泄漏电缆造价昂贵也是制约这种天线系统广泛应用的因素。光电混合室内分布天线系统。实际上，不管是射频电缆室内分布天线系统还是光纤室内分布天线系统，其末端的天线都是通过电缆来连接的，这里所说的光-电混合室内分布天线系统，是在一个建筑物中，部分楼层使用射频电缆分布天线系统，部分使用光纤分布天线系统，在近距离范围内通过射频电缆充分利用微蜂窝或者直放站的功率，再通过耦合器耦合出很小的一部分能量输入到电光转换器，最后利用光纤将微弱信号传送至远端。这种方式可充分发挥两者各自的优势。综上所述，实际工程中由于性价比等原因，无源室内分布系统应用最多、最广，设计也最复杂。如下表2.2中是信号分布系统四种系统的优点和缺点分类比较：表2.2 信号分布系统分类比较信号分布系统优点缺点无源电分布成本低、故障率低、安装方便、无噪声积累、工作频带宽由于信号源功率有限和传输损耗，无源系统有效覆盖范围不大有源电分布设计简单、布线灵活、信号调整方便，覆盖范围较大成本高、故障率高、有噪声积累、工作频带窄光电分布结合了电分布和光纤分布的优点，覆盖范围大需要光一电转换泄漏电缆分布安装方便、信号均匀、引入噪声小造价昂贵关于信号分布系统选择问题:对于小型室内覆盖，一般指覆盖面积在1万平方米以下，应采用无源电分布系统。对于中大型室内覆盖，一般指覆盖面积在5万平方米以下，通过加干线放大器的电分布系统来实现覆盖。加入干线放大器会引起噪声恶化和插损，所以要仔细地测量和计算。在满足覆盖指标的条件下尽量少用干线放大器，最好不超过4个，另外干线放大器的级联会形成噪声积累，一般不采用级联方式。对大型建筑物或离散型区域进行室内覆盖时，可以采用光-电综合分布的方式，把电信号转换为光信号后通过光纤传输到大型建筑物的分层或各个离散区域，然后通过光-电转换进入到室内的信号分布系统中。漏缆分布作为一种特殊的电分布方式，用于普通天馈系统难以发挥作用而又必须覆盖的特殊区域，如隧道、地铁等。三、IDS系统结构室内分布系统一般由信号源和信号分布系统两部分组成，使用光纤直放站引入远端基站信号和在建筑物内新建基站时，还需要建设配套传输电路。一般的系统结构可以概括为:宏蜂窝为主，兼顾室内覆盖:通过功分器，将基站输出信号分配到多个天线，这些天线可以包括室内和室外，实现室内和室外的同时覆盖，特点:室内覆盖要求，容量要求不是很大；由于使用了功分器，室外范围受到一定影响；宏蜂窝站站址选择要适合室内和室外两方面覆盖的需求；结构简单，投入小，不需要单独的微蜂窝基站设备。室内室外吸顶天线室内348dBm286dBm图2.1 室内站与室外站共同覆盖如图2.1所示，给出了一个三扇区基站，其中一个扇区的信号有一部分被引入室内。这种方式可应用于室内结构比较简单，需要分别覆盖的区域数目不大。针对现在许多中等城市的情况，不少重要建筑同时就是宏蜂窝站址，而且这些建筑需要重点覆盖的室内区域也不是很复杂，所以这种结构有一定的代表性。复杂环境的室内覆盖:对于话务集中，容量要求高的大型展览中心和商业中心，需要建设单独的微蜂窝。建设的重点在于天线安位置的选择、以装点的选择。由于室内覆盖的预测很困难，所以天线类型的选择、天线安装及功率分配系统的设计将是工作的重点。图2.2是一个八层商业中心的室内覆盖设计图(功率分配系统)，应用了不同类型的功分器和天线。由于不同天线距离BTS的远近差别很大，同时每个天线也根据覆盖区域的不同需要不同的发射功率，因此，非对称功分器在其中扮演了重要角色。可以看出，这种形式的室内覆盖在建设和设计上都需要较大的投入，所以事先一定要作好话务量预测，避免建设的盲目性。RP7/8RP7/8室内天线图2.2 复杂的室内覆盖系统无源直放站:在某些应用场合，在离基站很近的地方仍然存在室内的覆盖盲点，如地下室和大楼的中心部位。这时，可以用一种非常简单的方法将信号引入覆盖忙区，如图2.3所示：最近的基站需要覆盖的室内区域室外天线Gain 15dB室内 Gain 2dB7/8馈线BasementGround1st2nd室外天线Gain 15dB图2.3 直接将信号引入室内这种方式的局限性在于:室外信号必须非常理想，信号质量和信号强度都处在理想的水平；传输距离不大，馈线损耗小；需要覆盖的范围不大，对室内天线的发射功率要求很低；室外站的容量有富余。室外天线的方向性要好，一是提高对下行信号的选择性，同时减小上行信号对其它站的干扰。从形式上看，这种模式类似于直放站(repeater)，所以也有人称之为无源直放站，但是它没有任何有源器件，没有滤波器，唯一的优点在于成本低。有源直放站:在一些中小商场及餐厅等对容量要求不是很高的地方，直放站不失为一种经济实用的解决方案，如图2.4所示。有关直放站101的讨论已经很多，需要着重强调的是:严格限制直放站的重发覆盖，尽量避免室外泄露；严格直放站的安装规范，不要轻易将放大模块多级连接，否则可能引起自激；直放站室外天线的安装直接影响直放站的性能。直放站9的增益设计应考虑两方面的问题:一是上下行的链路平衡，二是上行信号不能太强，一面给其它基站造成干扰。直放站直放站直放站图2.4 直放站覆盖系统框图大型室内覆盖分布系统:对于大型的室内覆盖系统，分布天线会达到上百付。如果使用功率分配器，损耗将变得无法接受。由于光纤的传输损耗短距离内几乎可以忽略不计，因此使用光纤系统进行功率分配就成为理想方案。图2.5是一个光纤分配系统框图。根据实际的应用经验，经常遇到的问题主要有:严格控制BTS的发射功率，防止光转换器输入过载。一般要在光电转换之前要加合适的假负载；一旦光电转换系统调好之后，BTS的输出功率不要随意调整；上行和下行信号的传输都要经过电一光和光电转换，如果调试不好，信号会产生畸变，严重损害信号质量；光纤比较脆弱，在安装和维护过程中容易损坏，经常会出现光纤损坏、传输中断的情况，在维护时要多加注意。OE SUMOE OE EOEOEOOE TXtxBTS RXtxBTS TXtx RXtx图2.5 光纤分配系统框图第三节 本章小结本章总结了室内分布系统的基本概念，分析并总结了IDS的各项分类及其特点；基于IDS建设的必要性；说明了各种室内分布系统的应用环境；分析比较了IDS与一般移动通信基站的区别，阐述了其他覆盖系统没有的优势。从而为以下的分析研究做出必要铺垫。第三章 GSM室内覆盖网络优化概述第一节 工程勘测设计一、工程设计步骤（一）确定建设目标首先，确定对哪种建筑物进行室内信号覆盖，如购物中心、办公写字楼、宾馆酒店等:同时，根据建筑物内的人员职业分布情况，估算其中潜在的移动用户数量，从而估算出该场所潜在的话务量。（二）初始规划现场查勘之前应进行初始规划工作，包括获取楼层布局图和当前管线分布图，以及与该建筑相关的信息，包括附近网络的信息；同时，对机房位置和容量配置进行预规划，并制定现场测试计划等。（三）实地勘测确定覆盖域室内覆盖的目的是在建筑物内部需要场强覆盖，而基站信号又无法辐射的区域提供理想的信号覆盖。因此，工程设计的首要工作是勘测确定哪些区域己被基站所覆盖，哪些区域还需室内分布系统增强信号。在勘测时，应特别注意话务繁忙地带，即用户最经常使用移动 的地方，往往这一区域要设计一个分布天线。确定大的方向之后，再对一些细节做勘测，如天花板情况（是否适合走线）、弱电井准备安装位置、室内具体情况（长宽、房间等），为后期室内覆盖设计规划设计一张图表。（四）预测覆盖效果并确定工程方案要想取得良好的室内覆盖效果，在工程实施前必须到实地进行仔细的勘察，如楼层的路测轨迹，对路测楼层中的各层信号效果进行分析（包括信号好差、通话质量好差、切换、掉话情况、是否有盲区等）以确切的知道哪些区域属于弱信号区，哪些区域是盲区，还有哪些区域是话务特别集中的地方经过实地勘测，可基本确定各分布天线的位置。为了使方案规划更加准确，可以对这些区域进行场强覆盖测试。为使工程具有良好的性能价格比，工程设计还需选取放大量合适的室内分布系统。（五）频率规划频率的选择(特别是应参考现场勘察的扫频结果，如果开通前周围网络频率规划变化过大，应重新进行扫频测试、长远考虑，室内分布系统会越来越多，配置也会越来越大。专门的频点分配非常重要，不但有利于频率规划，而且节约室内设备投资。（六）参数规划 进入建筑物内部后，保证其大部分时间占用室内分布系统的信号，其参数设置必须结合周围的无线环境和周边基站的性能进行。（七）室内分布系统的安装布线分布端的主馈线由基站引出，通过线井分别铺设至各层，各层分布馈线走吊顶上方线槽。竖井和平面所使用的馈线应用扎带扎紧，防止电缆自重拖动接头。馈线弯曲应严格符合最小弯曲半径要求，馈线布放严格按照弱电桥架走线。所有器件均要良好固定，做到美观整洁，不影响大楼整体外观。二、典型场所室内分布系统的建设思路（一）地下场所由于地下场所对无线信号屏蔽，使这些场所不存在信号的乒乓切换、干扰和室内信号泄漏等问题，所以可以在这些场所选用增益合适的天线进行大范围覆盖以减少天线数量，以及采用小功率的信号源来节省投资。（二）电梯井电梯井是一个狭长和相对密闭的空间，可以在电梯井的顶部安装定向天线(八木天线或板状天线)，或者在电梯井的中间安装全向天线由于电梯箱底衰减比较大，所以不建议将天线安装在电梯井底部。分析不同建筑物的多次测试结果可得，在电梯顶部安装一面定向天线，可覆盖810层左右；如果采用全向天线，上下可覆盖8层左右。在明确设计方案时，必须做出详尽的测试，以保证方案能够满足覆盖要求。对电梯井的覆盖有时也采用其他的方法，如在电梯口逐层安装天线，采用随行电缆或泄漏电缆等，在工程中可根据具体情况来决定。（三）建筑物在建筑物楼层的中部，一般采用增益在3dBm以下的全向吸顶天线，根据场强模拟测试和建筑物的具体情况来决定天线数量，一般天线覆盖距离在20m左右。在建筑物的边缘，尤其是靠近窗户的地方，可采用定向吸顶天线，以避免室内信号外泄。在设计和建设中，有时小但要考虑本楼层的平面覆盖，还要考虑大楼的立一体覆盖。楼层损耗一般在1020dB之间，因此一副天线基本上可以覆盖上一楼层和下一楼层的同一位置对于结构相同的楼层，可以将奇数层和偶数层的天线交叉安装，充分利用天线的功率，互相覆盖各自的盲区，这样可以减少天线数量，让天线发挥出最大的效用。三、系统场强分析因室内的环境远比室外环境复杂，设计的难度比较大，依靠经验的成分也比较多。又由于室内分布系统的造价很高，因此在工程设计中，应对覆盖区域尽量进行准确的场强测试，以在保证覆盖要求的前提下，尽量降低工程成本。下面就有关室内分布系统场强测试和安装设计方面的问题进行论述。安装设计主要是天线位置的确定，最好的方法是进行射频模拟测试，即在特定的建筑环境内对信号的传播进行模拟测试。测试的方法是，使用一个信号发生器在每个设计安装天线的位置上发射信号，并由一个移动接收机在覆盖区域内多个点进行信号接收，每个点都读取数据若干次(每次轻微改变天线的位置)，然后取这些数据的平均值。当发射点和接收点同处一室，且相距只有几米或几十米时，电磁波属于直线传播，其信号的衰落在一定的距离内呈平方的关系(即距离扩大一倍，衰耗增加6dB) 。如超出一定距离，则超出的越多，信号衰落的幅度就越大，有时竟达到3次方的关系。所以室内分布系统的设计，距离一般不应超过70m200m。一般来说，房屋越大，房顶越高，一定距离就越大。四、室内覆盖规划原则现场实测和OMC统计，室内通话质量良好，无乒乓切换发生。5 %室内覆盖，保证在95%以上所需要室内覆盖的地区，不论空闲和通话状态用户占用室内信道。95%室内用户占用，保证95%以上的信道占用由室内用户产生。并尽可能达到100%。无信号泄漏，保证室内信号不对室外网络产生干扰，室内信号在覆盖边界(如窗口)在保证室内通话基础上不会太强。环保性，保证室内信号在规定的最高电平以内，一般规定在人员经常停留地区最高信号接收电平不超过-25dBm。如果作为一般准则，窗口电平应保持在-7580dBm，如果有干净频段，此范围应在-8575dBm。五、室内覆盖系统测试要求和验收室内分布系统测试要求查看设计文件，看厂商是否根据设计和移动公司要求信号覆盖了预定区域。室内分布系统原则上要求测试每个楼层，每根天线的输出。每根天线做定点测试，看每个小天线是否正常输出。要求天线低下(不受任何阻挡，直线距离小于50cm )，信号强度应该高于-30dBm。一些重要楼层要做DT测试。如大堂、地下停车场、电梯等，低、中、高各选一层。尤其是大堂出口、电梯要注意是否能正常切换。高层不能与外面信号发生频繁切换，尽量设计不发生切换。除了一楼门口，其他地方，理想状况是不与外面大站信号切换。室内分布系统切换设计原则是尽量使用室内信号，高层不发生频繁切换，出口能与外面正常切换。CQT定点测试要求100%合格，即不允许发生掉话、单边、通话质量不清的情况。每根小天线都能正常输出，有源系统放大设备电源稳定、工作正常。DT测试在设计覆盖范围内蜂窝室内分布系统和直放站室内分布系统要求不相同。总体说，蜂窝室内分布系统要求比直放站室内分布系统高。蜂窝室内分布系统要求话音质量98%,覆盖率99%、掉话率0%、接通率100%。直放站室内分布系统要求话音质量96%、覆盖率99%、掉话率0%、接通率100%,且直放站室内分布系统开通后，要注意是否对周围其他基站造成干扰。室内分布系统要关注一些重要话务指标，如掉话次数(掉话率)、呼叫成功率、话务量等。六、室内覆盖系统的参数调整(一）几种通过参数调整来对室内站进行优化的方法适当调整微蜂窝的C2值，使 的空闲时尽可能占用室内信号。C2是基于参数C1并加入一些人为的偏置参数而形成的。加入人为影响是为了鼓励移动台优先进入某些小区或阻碍移动台进入某些小区，通常这些手段都用来平衡网络中的业务量，C2公式为:C2=C1+REO-TEOxH (PET-T)；其中REO (Cell Reselect Offset)为小区重选偏置；PET(Penalty Time)为惩罚时间；TEO (Temporary Offset)为临时偏置。对于室内分布系统，一般鼓励移动台尽可能工作于该小区(即对该小区具有一定的倾向性)。这种情况下，建议设置REO在020d8之间，根据对该小区的倾向程度，设置REO。倾向越大，REO越大，反之，REO越小。调整微蜂窝的切换电平，使 在使用时切入容易，切出难。我们主要调整功率预算的切换边界，提高功率预算的值，其目的是阻止相邻小区之间的乒乓切换，达到通话稳定。提高室内微蜂窝的接入电平门限值，保证通话质量。我们对室内分布的场强要求是建筑面积的95%必须是在-85dBm以上，所以我们对于微蜂窝的接入电平门限的定义和室外大站是不一样的，微蜂窝的接入电平门限值定义的比较高。减少切出的相邻小区，增加切入的相邻小区。在做微蜂窝时，对于出邻区我们定义了一些必要的相邻小区，对于入邻区我们尽可能的多定义一些相邻小区。达到无盲区的目的。（二）蜂窝室内覆盖系统基站参数的设置室内分布系统是专为室内用户服务的，无需覆盖到室外，因此只有在用户走出室内、进入室外的过程中，才有必要进行小区重选和切换建有室内分布系统的高层建筑中，虽然提供了强度高且稳定的信号供用户使用，但有时仍会出现干扰信号的强度超过分布系统信号强度的情况，导致小区重选和切换发生。为更好地解决此问题，可以调整信源基站的小区重选和切换参数设置2。将小区重选和切换参数设置成单边，假设作为室内分布系统信号源的小区为CellA，所有与CellA有相邻关系的小区都将CellA设置为其相邻重选小区和相邻切换小区，当 占用室内分布信号工作时，不允许其进行小区重选和切换；当 选择非室内分布系统信号作为服务小区时，允许其重选或切换到室内分布系统信号，一旦进入就不可能再出去，从而保证通信质量。实际应用中，为保证用户在走出高层建筑出口时的连续通信，可将出口外的主要信号设置为室内分布系统信号的相邻重选小区和相邻切换小区这样可能会造成建筑物中高层内外信号之间小区重选和切换增加，对通信质量造成一定影响为削弱这种影响，可调整室内覆盖系统的C2值、切换门限、切换偏移和迟滞参数，减少不必要的切换。信源小区参数调整后，有效减少了信令信道的试呼次数和话音信道的占用次数以及切换请求次数，降低了掉话率，提高了室内的通信质量。第二节 GSM室内覆盖网络的优化一、相邻小区的确定在城市的中心区，基站密度都比较大，平均站距小于1km，所以通常进入室内的信号比较杂乱、不稳定。特别是在一些没有完全封闭的高层建筑的中、高层，进入室内的信号非常多，邻近基站的信号直射，远处基站的信号通过直射、折射、反射、绕射等方式进入室内，信号忽强忽弱不稳定，同频、邻频干扰严重。 在这种环境下使用，未通话时，小区重选频繁；通话过程中频繁切换，易导致话音质量差、掉话现象严重。解决这类问题的最主要方式是根据实际情况为微蜂窝选择适当的相邻小区。相邻小区测量频点的限制，可以有效地控制微蜂窝与其他小区发生联系。例如，某酒店安装了微蜂窝室内覆盖系统。由于该地区基站分布密度大，室内中庭信号复杂。由于对微蜂窝作的相邻小区较多，导致切换频繁，指标反映为切换成功率较低、掉话较多。通过实地测量，确定了三个最主要的900M宏蜂窝服务小区：9141、9142、9143，并作双向切换关系。又由于在三楼电梯口测得较强的1800M宏蜂窝63141的信号，考虑到用户占用该小区进入微蜂窝的可能性极大，故作62141向微蜂窝的单向切换关系。相邻小区精简后指标显示切换成功率显著提高、掉话率降低7。由这个典型案例可知微蜂窝的相邻小区一定要因地制宜，数目不在多少，而在准确。一般确定两三个主服务小区即可，但同时要考虑若相邻小区过少，宏蜂窝退服导致由外部到室内无法切换的问题。所以相邻小区至少要两个以上。二、重选和切换的优化现代建筑多以钢筋混凝土为骨架，再加上全封闭式的外装修，对无线信号的屏蔽和衰减特别厉害；高层建筑物内电梯多，又多为金属全封闭结构，这就导致在进出建筑物、电梯时信号变化非常强烈。这就要对微蜂窝的相关重选、切换参数进行细致的设置、调整。例如，某酒店大厅及低层为微蜂窝A覆盖，电梯及高层为微蜂窝B覆盖。从大厅进电梯 由 A重选到B时正常，而由电梯进入大厅时， 由B重选到A上则明显迟缓，甚至出现短暂无信号情况。通过小区参数查询发现，对小区重选偏置参数的设置A、B小区明显不一致，B远大于A。设计者本意是为让B更易吸收话务，而使 在空闲状态容易重选进入该小区，但差别太大，致使在B小区信号很弱、A小区信号已很强的情况下 仍然无法重选。通过调整上述情况消失， 重选正常。三、载频调整优化对于许多大型酒店和购物中心采用多个微蜂窝小区分片覆盖，分担话务的情况，我们都建议尽量通过调整载频分布，将多个小区合并为一个小区，因为那样往往会出现话务量不均衡甚至相差悬殊以及各小区间的切换成功率较低的问题6。将多个小区覆盖优化调整为一个小区覆盖，用户可以无切换通话，消灭了潜在的不稳定因素。另外分布系统的工艺质量也会影响微蜂窝信号，例如上下行功率不匹配导致上行干扰或信号弱，引起话音断续或掉话。这些则要在分布系统厂家的配合下进行优化工作。四、优化过程与网络存在问题的分析测试数据的提取包括OMC话务统计数据采集、路测数据采集、CQT测试数据采集、用户申告情况收集以及其他仪表的测试结果等等，其中日常优化的重点的OMC话务统计数据和路测数据。网络数据的分析网络问题主要从干扰、掉话和切换三个方面来进行分析。干扰分析：GSM系统是干扰受限系统，干扰会使误码率增加，降低话音质量甚至发生掉话。一般规定误码率在3%左右，如果误码率超过10%则话音质量已经不可容忍。因此，通常对载波干扰设置一定的门限，规定：同频干扰载干比C/I9dB。通话干扰的定位手段包括分析话务统计数据、话音质量差引起的掉话率、干扰待分析、用户反映、路测及CQT呼叫质量拨打测试等。掉话分析：掉话问题的定位主要通过话务统计数据、用户反映、路测、无线场强测试、CQT呼叫质量拨打测试等方法，然后通过分析信号场强、信号干扰、参数设置（设置不当、切换参数、话务不均衡）等，找出掉话原因。切换分析：切换失败的分析定位比情绪要和其他指标的分析结合起来，首先去检查是否有目标小区的信道由于出现拥塞、硬件故障、传输故障而导致无法指配；其次去分析是否和无线干扰有关，导致MS无法占用系统所分配的信道；接下来应去检查是否和切换参数及切换相邻小区参数定义有关，或是出现了孤岛效应；最后应去检查是否为NSS部分数据或路由由定义有误。第三节 本章小结本章主要研究了GSM室内覆盖前的准备工作之工程勘测设计及步骤，以及一些典型场所的解决思路和系统内的参数调整。在网络优化的方法及优化过程的一些问题分析。以达到最佳的网络覆盖。第四章 实例分析第一节 室内覆盖准备工作 本章以移通图书馆为例，结合前面3章的理论知识，对其进行简单的分析。移通图书馆简介：移通图书馆位于整个校区的西边，其后靠山，大楼共有12层，每层建筑面积大约为500多平方米，大楼内有4部电梯，大楼的主要功能为计算机机房、自习室、图书馆。平时上课高峰期，大约将近900余人。其楼层分布情况如图4.1所示：图4.1 移通图书馆底层大概情况分布图GSM覆盖现状：存放图书楼层以及一些角落信号不是很好。勘察报告如表4.1所示表4.1 勘察报告表地点：移通图书馆勘察时间：勘察人：王琦锐勘查项目勘查情况备注楼层数12层（2到6层是图书，7层以上是教室机房）墙体情况自行隔墙（大楼呈回子形）砖墙天花板情况全是吊顶大楼走线从墙边吊顶上走线电梯情况