华为GSM无线网络规划与优化特殊地区的规划优化篇.docx
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华为GSM无线网络规划与优化特殊地区的规划优化篇
华为GSM无线网络规划与优化——特殊地区的规划优化篇
目 录
第1章 室内覆盖规划
1-1
1.1 概述
1-1
1.1.1 室内覆盖问题
1-1
1.1.2 室内覆盖引入
1-2
1.2 室内覆盖规划流程
1-3
1.2.1 站点获得
1-4
1.2.2 站点初步查看/预规划
1-5
1.2.3 详细设计
1-5
1.2.4 优化验收
1-8
1.2.5 网络话统跟踪
1-8
1.3 室内传播模型
1-8
1.4 室内应用的设备类型
1-10
1.4.1 室内覆盖系统组成
1-10
1.4.2 微蜂窝或直放站
1-10
1.4.3 天线
1-10
1.4.4 功分器
1-11
1.4.5 同轴电缆
1-12
1.4.6 泄漏电缆
1-13
1.4.7 光纤分布式天线系统
1-14
1.5 室内设计举例
1-15
1.5.1 电梯覆盖
1-15
1.5.2 楼内覆盖设计
1-18
1.5.3 频率规划
1-26
1.5.4 小区定义和小区参数
1-28
1.5.5 邻区定义
1-28
1.5.6 未来扩容和改动
1-28
1.6 天线系统设计
1-29
1.7 一个好的室内覆盖系统的要求
1-33
第2章 生活小区规划
2-1
2.1 概述
2-1
2.1.1 生活小区的无线环境特点
2-1
2.1.2 生活小区覆盖目前存在的问题
2-2
2.2 生活小区覆盖解决方案
2-2
2.2.1 宏蜂窝和微蜂窝方案比较
2-2
2.2.2 如何采用微蜂窝解决覆盖问题
2-4
2.3 系统设计
2-5
2.3.1 站址选择
2-6
2.3.2 天线选择
2-6
2.3.3 BTS选择
2-12
2.3.4 覆盖估计
2-12
2.3.5 容量规划
2-14
2.3.6 频率规划
2-15
2.3.7 小区参数考虑
2-15
第3章 边际网规划
3-1
3.1 概述
3-1
3.1.1 边际网环境特点
3-1
3.1.2 边际网覆盖目前存在的问题
3-1
3.2 边际网覆盖解决方案
3-2
3.2.1 边际网的组网方式
3-2
3.2.2 边际网基站设备选型
3-2
3.3 边际网系统设计
3-3
3.3.1 站址、站型的选取
3-3
3.3.2 天线选择
3-5
3.3.3 BTS选择
3-8
3.3.4 传输方案
3-8
3.3.5 频率规划
3-9
3.3.6 位置区规划
3-10
3.3.7 小区参数设计
3-11
3.4 边际网规划的注意事项
3-11
第4章 海面传播模型的研究
4-1
4.1 概述
4-1
4.1.1 无线环境特点
4-1
4.2 自由空间传播模型
4-2
4.3 二波模型
4-2
4.4 海面传播模型
4-3
4.4.1 第一次海面测试及数据分析
4-3
4.4.2 第二次海面测试及数据分析
4-5
4.4.3 海面传播模型的建立
4-6
4.4.4 地球曲率对海面传播的影响
4-9
4.4.5 海面传播模型的进一步分析
4-10
4.4.6 地球曲率引起的绕射损耗
4-11
4.5 结论
4-12
第5章 隧道覆盖规划
5-1
5.1 概述
5-1
5.2 隧道的无线传播
5-2
5.3 隧道覆盖GSM信号源选择
5-3
5.4 隧道覆盖天馈系统的选择
5-5
5.4.1 同轴馈电无源分布式天线
5-5
5.4.2 光纤馈电有源分布式天线
5-5
5.4.3 泄漏电缆
5-5
5.4.4 各种分布式天线系统对比
5-6
5.5 采用同轴馈电无源分布式天线系统的隧道覆盖方案
5-6
5.5.1 同轴馈电无源分布式天线系统射频器件
5-6
5.5.2 同轴馈电无源分布式天线系统隧道覆盖解决方案1
5-10
5.5.3 同轴馈电无源分布式天线系统隧道覆盖解决方案2
5-12
5.6 采用泄漏电缆系统的隧道覆盖方案
5-13
5.6.1 覆盖因子的确定
5-13
5.6.2 GSM信号源与第一个放大器之间的电缆长度的确定
5-15
5.6.3 需要的放大器增益
5-18
5.6.4 放大器之间的泄缆长度的确定
5-19
5.6.5 需要的放大器数量的确定
5-20
5.6.6 安装说明
5-20
5.7 不同长度隧道覆盖具体解决方案
5-20
5.7.1 短隧道覆盖解决方案
5-21
5.7.2 中等长度隧道覆盖解决方案
5-22
5.7.3 长隧道覆盖解决方案
5-22
附录A:
京信分布式天线系统
5-23
附录B:
隧道传播损耗与传播距离关系表
5-28
附录C:
隧道覆盖试验数据分析及结论
5-31
第6章 直放站规划
6-1
6.1 概述
6-1
6.1.1 直放站种类
6-1
6.1.2 直放站与微蜂窝的比较
6-1
6.1.3 应用特点
6-2
6.2 直放站工作原理
6-3
6.2.1 无线选频直放站
6-3
6.2.2 无线宽带直放站
6-5
6.2.3 光纤直放站
6-5
6.3 直放站网络规划
6-6
6.3.1 站址选择
6-6
6.3.2 天线选择
6-7
6.3.3 天线隔离度要求
6-8
6.3.4 上下行链路平衡计算
6-10
6.3.5 直放站的输出功率控制
6-13
6.3.6 直放站的增益设置
6-15
6.3.7 直放站邻区规划
6-15
6.3.8 直放站处理延时对规划的影响
6-15
6.3.9 直放站规划中背景噪声的影响
6-16
附录A 无线直放站规格
6-16
第7章 传播模型校正
7-1
7.1 概述
7-1
7.2 CW测试
7-1
7.2.1 测试准备
7-1
7.2.2 CW测试站址选择
7-2
7.2.3 模拟发射机安装
7-3
7.2.4 CW测试
7-3
7.3 传播模型的校正
7-4
7.3.1 ASSET传播模型
7-4
7.3.2 传播模型的校正
7-5
第1章 室内覆盖规划
1.1 概述
1.1.1 室内覆盖问题
随着社会经济的高速发展,新的摩天大楼如豪华宾馆、商业中心、大型公寓等,地下结构如地铁、地下室、地下车库等大量涌现,使手机在室内的使用频率日益增加。
用户已不再满足于只有室外的移动通信服务,同时也要求有更好的室内移动通信服务。
室内移动通信存在着以下几个问题:
▪覆盖方面,由于室内的复杂结构,建筑物自身的屏蔽和吸收作用,造成了无线电波较大的传输衰耗,形成了移动信号的弱场强区甚至盲区,致使大楼的地下室、一、二层场强较弱,甚至存在一些盲区。
由于室内的覆盖不好,容易出现手机掉网、寻呼无响应、用户不在服务区的现象。
▪质量方面,建筑物高层空间极易存在无线频率干扰,服务小区信号不稳定,出现乒乓切换效应,话音质量难以保证,并出现断音、掉话现象。
▪容量方面,建筑物诸如大型购物商场、会议中心,由于移动电话使用密度过大,局部网络容量不能满足用户需求,无线信道发生拥塞现象。
目前室内覆盖主要依靠室外现有的网络覆盖的延伸方式,如直放站方式、室外大功率基站方式、天线架高方式。
但是这样的解决方式带来以下问题:
▪由于穿透损耗大,室内覆盖效果差,存在大量覆盖盲区,无法通话;
▪采用直放站方式时,对源信号电平要求高,并且交调干扰和同邻频干扰都比较严重,通话质量难于保证,控制不好,会影响整网的质量;
▪采用直放站和室外基站没有根本解决容量问题,网络容量有限,接通率低;
▪天线架设太高会带来越区覆盖,影响整网质量;
▪室外小区增加频率时,频率规划困难,网络容量增长困难。
1.1.2 室内覆盖引入
1.室内覆盖的概念
由于室内覆盖存在上述问题,因此出现了解决室内覆盖的解决方案。
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成功的方案,室内覆盖系统其原理是利用室内天线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。
2.室内覆盖引入
应用这些方案可带来的效果有:
1、可以较为全面地改善建筑物内的通话质量,提高移动电话接通率,开辟出高质量的室内移动通信区域;2、使用微蜂窝系统可以分担室外宏蜂窝话务,扩大网络容量。
3、解决高层干扰问题。
如:
在大楼的高层,许多室外小区的信号有直达路径到达室内,来自各个方向的信号电平较高,干扰大,很难有干净的不受干扰的信道。
解决的办法是用室内覆盖,靠满足较高的C/I值,获得较高质量的室内移动通信服务。
对于室内覆盖,天线的输出功率很低,加上建筑物外墙的衰减,因此室内小区对室外小区的影响是很有限的。
图1-1是一个大楼室内覆盖的示意图。
图1-1 室内覆盖示意图
1.2 室内覆盖规划流程
室内覆盖规划分为几个不同的阶段。
首先要做的是确定想要覆盖的目标建筑物。
需要室内覆盖的地方通常是覆盖差的大型建筑物、宾馆、写字楼、地下停车场等,还有话务量高的大型室内场所,如车站、机场、商场、体育馆、购物中心等。
在站点的初步勘察后,进行站点的详细勘察。
接着进行详细的设计,然后设备安装,安装完成之后,无线网络规划人员还要进行测试和优化,看是否达到预期要求。
下面用一个流程框图来表示规划的流程。
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
1.2.1 站点获得
▪客户需求的详细说明,用户数、覆盖要求、服务等级
▪在设计前收集周围小区的信息
▪在开始规划前,获得物业主的允许,考察大楼,或者最好得到大楼的设计平面图
▪准备目标建筑的列表
▪从客户那里得到被批准的目标
1.2.2 站点初步查看/预规划
▪获得楼层布置和大楼的信息,以及人员的分布情况
▪预先考察可能的天线布放位置,电缆布放,寻找BTS的最佳位置
▪和实施人一起进行站点考察
▪做测试确定天线的最终安装位置
▪为每一个天线的安装位置照相,存为资料
1.2.3 详细设计
这是设计的重要部分。
详细的设计包括功率预算,系统图,解决方案描述。
功率预算的意义是保证在发射端和天线端的射频部件的衰减不太大,以提供足够高的信号电平。
这也最终决定了是使用同轴电缆、还是光纤来给天线馈电。
需要的信号电平将决定天线的数量和站点使用的设备类型。
对于典型的室内应用,在覆盖区域的95%内,设计信号电平应该不低于-85dBm。
这就决定了在不同位置处的天线需要的EIRP值和BTS、电缆、天线的数量。
(通常,运营者根据不同的覆盖类型,例如:
农村、郊区、市区、密集市区、室内等来定义信号电平。
)
除了EIRP,小区的范围也取决于环境类型–办公室、宾馆、商场的布局。
表1-1列举了一些典型的环境。
EIRP值的也可由下面的方法通过测试来确定。
表1-1 在EIRP15-17dBm下,不同室内环境的小区范围
环境类型
EIRP
小区范围
开放的办公室
15-17dBm
60- 80 m
宾馆
15-17dBm
60- 80 m
商场
15-17dBm
60- 80 m
1.室内覆盖测试
通过对大楼现有的由周围宏蜂窝提供的室内移动信号进行测试,收集所用频段内存在的各种频率的信号,找出各楼层最强的信号电平,由此得到各楼层所需的最小设计电平(最小设计电平应该大于现有信号)。
为保证楼内手机能够驻留在室内微蜂窝上并具有良好的载干比,必须保证楼内有足够高的设计电平。
例如在南宁新兴大厦方案设计期间选择了第20、22、23、24、28层进行了现有网络的室内覆盖测试,根据测试结果各楼层所需的最小设计电平为:
楼层
最小电平(-dBm)
-2.00
-85.00
-1.00
-85.00
1.00
-80.00
20~28
-70.00
2.路径损耗测试
路径损耗测试的目的是为了确定该大楼的墙壁、内部装饰物等物体的损耗。
采用测试发射机在测试点发射GSM900信号,用SAGEM测试手机在楼层各点测量接收信号电平,根据测试结果,GSM900信号的路径损耗计算如下:
Ploss= EiRP – RxLev
其中,Ploss为路径损耗;EiRP为测试发射机的有效辐射功率,RxLev为测试手机接收电平。
根据大量的测试数据,测得楼内最大路径损耗。
再由上面的式子,可得到设计所需参考的EIRP值EiRP= Ploss + RxLev。
如果总的路径损耗太大,所需要的EIRP值就可能很高,也许就需要布置多个天线,来减少室内路径损耗。
3.下行功率预算
为了计算下行功率,在天线和BTS之间的所有部件都要考虑到计算中去。
图1-2表示了输出功率4W的BTS,5个天线的系统示意图。
在各位置的天线处计算得出的EIRP值由表1-2给出。
图1-2基于同轴电缆的分布式天线系统的例子
表1-2 每个天线的功率预算
A1
A2
A3
A4
A5
馈线总长(m)
25.00
35.00
40.00
105.00
120.00
馈线总损耗
-2.70
-3.70
-4.20
-11.90
-13.70
跳线损耗
-0.50
-0.50
-0.50
-0.50
-0.50
15dB耦合器
-15.10
-0.10
-0.10
-0.10
-0.10
10dB耦合器
0.00
-10.40
-10.40
-0.40
-0.40
对称功分器
-
-3.00
-3.00
-3.00
-3.00
BTS输出功率dBm
36.00
36.00
36.00
36.00
36.00
天线增益
2.00
2.00
2.00
2.00
2.00
EIRP
19.70
20.30
19.80
22.10
20.30
在结束室内设计之前,应遵照系统设计图施工实施,然后进行频率规划和参数设计。
多数情况下,很难找到不受干扰或空闲的频率,除非专门预留了室内应用的频率。
如果没有预留,就应该使用外部干扰程度低的频率。
这就要求测试室内的信号,可以利用测试手机、频谱仪等测试设备来测试,选择接收到的外部信号中较弱的频率。
这对于选择BCCH信道的频率尤为重要,因为它要求的C/I值要比非BCCH的频率的C/I值高。
详细设计可总结为:
▪进行功率预算计算,得到EIRP值
▪画系统连接图
▪写出解决方案的描述
▪得出系统图执行的难度
▪做频率规划和参数设计
1.2.4 优化验收
在室内设备安装完成后,要进行自检。
这也是保证每一项工作按设计来做的唯一办法。
至少以下的一些工作要求检查:
▪室内呼叫
▪小区选择和重选(C1或C2准则)
▪建筑物内部小区和建筑物外部的小区间的切换。
▪检查信号强度,做移动测试
▪检查通话质量,必要时调整频率
▪从BSS话统中观察小区的话务,依据测量数据和话统来最后确定参数
1.2.5 网络话统跟踪
从OMC话统中可检查下面一些项目:
▪平均占用时间和拥塞时间
▪切换成功率,包括切入、切出成功率
▪接收质量和呼叫成功率
▪掉话率
1.3 室内传播模型
通常使用规划工具来进行覆盖预测。
一些成熟的模型对于室外的应用是有效的,但对于室内应用不适合。
有一些室内的传播模型,用于预测室内环境的信号电平是基于经验曲线的逼近。
这里仅简要介绍ITU推荐的简单的室内传播模型。
这可以帮助确定室内小区的数目,天线的数目。
因此在实际设计中建议使用测试发射设备从不同的地方来检查信号的传播。
这里描述的模型是一个站点的通用模型,可用于典型的室内环境,它需要很少的环境路径损耗信息。
用平均的路径损耗和有关的阴影衰减统计来表征室内路径损耗。
这里的模型计算穿过多层楼层的损耗,以应用于频率在楼层间复用的情况。
基本的模型如下:
Ltotal=20lg f + N lg d + Lf(n)- 28 dB
N:
距离损耗系数
f:
频率(MHz)
d:
Bs和Ms间的距离
Lf:
楼层穿透损耗(dB)
n:
Bs和Ms间的楼层数
表1-3和表1-4给出了基于测量得出的典型参数。
表1-3 距离损耗系数—N
频率(MHz)
公寓
办公室
商场
900.00
30.00
33.00
20.00
1800~2000
28.00
32.00
22.00
表1-4楼层穿透损耗—Lf,n是楼层数目
频率(MHz)
公寓
办公室
商场
900.00
-
9(1层)
19(2层)
24(3层)
-
1800-2000
4* n
15+ 4 * (n-1)
6+ 3 *(n-1)
1.4 室内应用的设备类型
1.4.1 室内覆盖系统组成
室内覆盖系统主要由信号源和信号分布系统两部分组成。
如图1-3所示。
图1-3 室内覆盖系统组成
1.4.2 微蜂窝或直放站
室内覆盖使用的信号源可选择微蜂窝或直放站。
对于小范围的室内覆盖可用直放站。
这种解决方案成本便宜,安装快速。
缺点是不能提供额外的容量,并且通话质量难于保证,控制不好,会影响整网的质量。
室内覆盖应用常用的解决方案是用微蜂窝。
微蜂窝可应用于室内,可安装在任何地方,包括挂在墙上,如:
BTS22C、BTS3001C。
依据需要的容量,依据于建筑物的大小、安装方案、成本,可以考虑使用宏蜂窝或几个微蜂窝。
1.4.3 天线
分布式天线系统中使用的天线,一般增益较小,对波束的半功率宽度也没有具体要求,这是由室内覆盖的特点决定的。
可选择的天线类型有多种,如小的平板定向天线,全向柱形天线,全向吸顶天线。
在下面的图1-4和表1-5中列出了部分天线的外形、参数,这些天线都是双频段类型。
图1-4 选择的室内天线
表1-5 室内天线技术指标
K738 449
K742 149
K741 572
类型
全向柱形
定向平板
吸顶全向
频段
900/1800
900/1800
900/1800
增益
2dBi
7dBi
2dBi
最大功率
50W
25W
50W
重量
250g
500g
400g
尺寸
20/ 216 mm
205/155/42mm
260/78mm
极化
垂直
垂直
垂直
定向平板天线和全向吸顶天线通常被用于办公室、宾馆、居住楼、展览馆、走廊。
对于一般单根天线覆盖区域较小的场合,建议使用双频段全向天线,如果是覆盖比较空旷的狭长区域,则建议采用定向天线。
全向柱形天线主要用于内部空间大的建筑,如:
体育馆,工业场馆,商场。
对于居住楼和宾馆设计天线的安装位置是有较大困难的,除了复杂的楼层布局,视觉效果也是很重要的。
有时由于布放电缆困难,一些如吸顶天线的解决方案就不能用了。
1.4.4 功分器
在室内应用中功分器是经常使用的。
使用功分器可以把一个信号源的信号分成多个分支,并把信号分配给多个天线。
功分器把信号分配进馈电电缆时会引入损耗,损耗取决于分配的端口数。
有等功率分配器,在两个端口间分配相等的信号。
损耗的简单关系是10lgN,N 是等功率分配器输出的端口数。
也有不等功率分配器,在端口间分配不同的功率。
所有的功分器都会带来少量的损耗—插入损耗。
表1-6 不等功分器的例子,2个输出端口
类型
2端口功分器(dB)
插入损耗(dB)
频带
Kathrein
K63 23 6061
7.0/ 1.0
0.05
800-2000Mhz
K63 23 6101
10.4/ 0.4
0.05
800-2000Mhz
K63 23 6151
15.1/ 0.1
0.05
800-2000Mhz
表1-7 等功率分配器
类型
输出端口数目
每端口功率损耗
插入损耗(dB)
频带
Kathrein
K63 22 61 1
2
3dB
0.05
800-2000Mhz
K63 22 63 1
3
4.8dB
0.05
800-2000Mhz
K63 22 64 1
4
6dB
0.05
800-2000Mhz
1.4.5 同轴电缆
在分布式天线系统中,要使用馈线把所有器件连接起来。
对于干线要选用损耗较小的电缆,如7/8”馈管。
对于到天线的支线,为了便于安装和节约成本,尽量使用1/2”跳线。
这种办法就应用在下面的例子中了,在楼层间的长直电缆是粗的主干电缆,到各楼层的天线使用细的电缆来连接。
参见图1-5。
表1-8列举了一些厂商的电缆性能。
如在图1-5中的电缆井中的电缆长度超过100米时可使用5/4”馈线。
假定馈线长度10米,1/2”跳线是最好的方案。
因为它容易安装,在电缆两端不另外需要跳线。
如果使用7/8”馈线,在电缆两端末端要加上两条跳线。
从损耗看,两者没有大的差别,但成本和工作量反而提高了。
10m 1/2 ” 跳线,Loss= 0.1 8 = 0.8 dB
10m 7/8 ” 馈线+ 2 短跳线,Loss= 0.1 4 + 2 0.3 = 1.0 dB
1/2” 跳线电缆常被用于连接BTS(使用比1/2”尺寸大的馈线电缆)和天线。
表1-8 几种类型的馈线
类型
馈线直径
(英寸)
损耗
/100m(900MHz)
损耗
/100m(1800MHz)
最小弯曲半径
/mm
Andrew
LDF2RN-50
3/8
11
16
95
LDF4RN-50A
1/2
8
11
125
LDF5RN-50
7/8
4
6
250
RFS
LCF3/8Cu2Y-LS0H
3/8
10
14
50
LCF1/2Cu2Y-LS0H
1/2
7
10
70
LCF7/8Cu2Y-LS0H
7/8
4
6
120
图1-5 大楼内不同馈线电缆应用的例子
1.4.6 泄漏电缆
作为系统的一部分,泄漏电缆在室内系统中也有相当的应用。
主要用于隧道和长的通道中的覆盖。
一种优化的解决方案取决于环境和应用,因为在布放和隐藏方面的困难,有些地方不能安装泄漏电缆。
可是却适合安装于商场,地下停车场和隧道。
其主要有两个指标:
耦合损耗(距离电缆一定远处)和纵向损耗(每单位长度的损耗)。
在电缆的终端需要一个终端负载。
与同轴馈电相比,泄漏电缆的设备成本和安装费用都较贵。
表1-9列举了Andrew一些泄漏电缆的类型。
表1-9 泄漏电缆特性
类型
馈线直径(英寸)
衰减损耗/dB
/100m
900MHz(1800 MHz)
耦合损耗/dB
在给定距离
95%的区域
900MHz(1800MHz)
最小弯曲半径/mm
Andrew
- 配套讲稿:
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- 华为 GSM 无线网络 规划 优化 特殊 地区