室內分布監測系統是干什么用的
對于移動通信網絡,室內分布系統是非常重要的組成部分。運營商大量使用室內分布系統來解決高端客戶聚集的密集城區覆蓋問題,其性能的好壞將直接關系到運營商的客戶體驗及其收益。所以,未來TD-SCDMA要單獨組網,必須提供能夠滿足運營商要求的室內覆蓋解決方案,同時,TD-SCDMA的室內覆蓋方案要考慮如何充分利用樓宇內現有的2G和其他3G制式的室內分布系統,幫助采用TD-SCDMA制式的運營商快速、經濟地完成樓宇內的覆蓋,及時搶占高端客戶資源,提升運營商的品牌形象。
為了使TD-SCDMA系統室內分布在與其他系統CDMA、GSM、PHS室內分布競爭中不再處于不利地位,TD-SCDMA在室內覆蓋時,一貫采取脫離智能天線而單獨使用各路SWIPA(Switchand Power Amplifer)單元及常規的室內天線,僅僅通過樓層來實現用戶間的定位和隔離,依賴聯合檢測算法及性能來滿足干擾抑制及覆蓋、容量問題。這樣,TD- SCDMA室內分布便可與現有室內分布系統共用,信號源也具備不同的設備類型,如宏基站、微蜂窩、直放站和射頻拉遠等。但由于原CDMA、GSM工作在 825MHz~960MHz,而TD-SCDMA工作在2GHz,線纜等損耗明顯不同,每棟樓宇會有不同的整改方案。
為了系統性地說明TD-SCDMA室內分布系統的設計及相關準則,下文擬從TD-SCDMA室內話務量的估算、信號源的選取、室內外信號泄漏分析,以及TD-SCDMA與其他系統共用室內分布系統等幾方面來闡述。
TD-SCDMA室內話務量的估算
如同室外網絡一樣,室內環境下也需要考慮用戶的數量和支持的業務,由于運營商熟悉當地詳細情況,用戶數量和支持的業務一般由運營商提供。但如果運營商不能提供用戶的數量和支持的業務時,可以根據以下經驗、方法來估算TD-SCDMA室內用戶的規模。
在各類大型建筑中,樓宇的主要功能決定了樓宇內所分布的人群種類,各類不同的目標人群手機擁有率和使用率也不盡相同。室內分布系統的主要建設對象是室內信號覆蓋差、話務量大、對通信質量要求高的大型建筑。工程建設對象主要分為以下幾類:政府辦公大樓(對通信質量要求高);大型企事業單位大樓(對通信質量要求高);商場、超市(話務量大);賓館、酒店(室內信號覆蓋差);高檔寫字樓和公寓(室內信號覆蓋差,話務量大);會展中心(話務量大)。
在對室內用戶進行分析時,因為用戶行為的差異性,必須對樓宇內不同的功能區域作出不同的估算,然后相加,得出整棟樓宇的用戶規模。但需要注意的是,用戶規模與運營商的市場占有率相關。
對于不同的室內場所,如寫字樓、超市、賓館等,可以根據各自的建筑面積,按照建筑面積與人員的比例關系來估算室內用戶總數,即室內用戶總數=建筑面積×樓宇的實用面積比例×占有比例×手機擁有率。TD-SCDMA室內分布系統信號源的選取
信號源的種類
室內分布系統由信號源和室內覆蓋系統組成。按照目前TD-SCDMA設備研發進度,截至目前,TD-SCDMA室內分布系統的信號源有宏基站、微蜂窩、射頻拉遠和直放站等幾種。
1)宏蜂窩
基于宏基站的穩定性和覆蓋能力,宏基站一般用來搭建網絡的框架。在有宏基站的大樓需要進行室內分布的情況下,如果宏基站的容量足夠,可以考慮利用宏基站的一個扇區來進行室內分布。
2)微蜂窩
微蜂窩主要特征為:傳輸功率低,目前可提供10mW~100mW;也可以高達1W、2W;一般安裝在建筑物上,無線傳播受環境影響大;體積小、安裝方便靈活。微蜂窩可以作為宏蜂窩的補充和延伸。微蜂窩的應用主要有兩方面:提高覆蓋率,應用于一些宏蜂窩很難覆蓋到的盲點地區,如地鐵、地下室;提高容量,主要應用在高話務量地區,如繁華的商業街、購物中心、體育場等。微蜂窩在作為提高網絡容量的應用時一般與宏蜂窩構成多層網。宏蜂窩進行大面積的覆蓋,作為多層網的底層;微蜂窩則小面積連續覆蓋疊加在宏蜂窩上,構成多層網的上層。微蜂窩和宏蜂窩在系統配置上是不同的小區。微蜂窩在初期一般是零散地分步在熱點地區,話務量比較集中,覆蓋面積較小,對容量的提高有限。
3)射頻拉遠
射頻拉遠是把基站的射頻單元和基帶單元分離,一個基帶單元可以通過光纖連接多個射頻單元,射頻單元根據需要可以放置在各種地方,實現靈活的覆蓋方式。這樣,射頻拉遠就可以把基站進行單元分離,將射頻單元拉遠到有利地形,解決特殊地區的覆蓋。射頻拉遠單元采用多通道覆蓋方式較好地規避了單通道內部信號之間的干擾問題,提高室內覆蓋和室外信號效果。整個NodeB系統可以分成遠端射頻模塊和本地基站。
4)直放站
直放站(Repeater)以其靈活簡易的特點成為解決簡單問題的重要方式,主要應用在對容量要求不是很高的場所,如一些中小商場、餐廳等。直放站主要應用場合有以下幾種:擴大服務范圍,消除覆蓋盲區;在郊區增強場強,擴大郊區覆蓋;沿高速公路架設,增強覆蓋效率;解決室內盲區覆蓋;實現疏忙。
安裝直放站時,天饋線系統的選擇非常重要。應該注意的問題有以下幾點:天線的增益,應根據具體的信號情況以及覆蓋的需要,選擇合適的增益;天線的方向性,由于直放站屬于同頻中繼系統,所以不能采用全向天線,否則可能引起系統自激。施主天線的主瓣寬度應該盡可能窄,以減少躁聲的引入;施主基站的選擇,應該選擇信號質量好的基站作為饋入源,并且保證基站容量有足夠的富余,否則將引入擁塞;需要注意控制引入直放站帶來的導頻污染。
根據站點的用戶數和業務需求計算室內覆蓋站點的容量需求,結合信號源的容量指標,考慮周圍基站的容量忙閑情況,采用相應的信號源,達到信號源的合理利用。
室內外信號泄漏分析
在進行無線網絡建設時,信號泄漏控制是是需要認真考慮的。由于TD-SCDMA是自干擾系統,嚴重的信號泄漏會對網絡質量造成很惡劣的影響。在存在室內分布系統的建筑物中,主要考慮室外信號對室內的泄漏問題和室內信號對室外的泄漏問題。
室外信號對室內的泄漏分析
室外信號向室內泄漏的情況,可以有兩種不同的解決方案:
1)利用室外宏基站解決
對于應用場所的室內縱深比較小、樓宇高度不高于周圍樓群的平均高度的情況,可以考慮讓室外基站直接達到室內信號覆蓋。由于室外宏基站信號具有的信號強的特點,經過建筑物的穿透損耗后還能夠達到對室內的覆蓋,依靠室外基站的穿透力,解決了大量的建筑物內部信號覆蓋。
這種覆蓋方法也最經濟,也是在網絡建設時,選擇室外宏基站時需要特別注意的。
2)建設室內分布系統解決
對于應用場所室內縱深比較大,樓宇高度比周圍樓群的平均高度高5層左右,或者像地下室之類的室外信號很難達到的地方,分析如下:在有墻壁阻擋的區域,室外信號對室內信號的影響較小;而在只有玻璃阻擋的情況下,室外信號將對室外窗戶附近的信號產生較大影響,導致窗戶附近成為切換區域,可能導致經常發生切換。此時可以:(a)進行室外基站優化,保證室內窗戶附近使用的是室內信號;(b)在窗戶附近區域增加天線,提高室內信號強度,重新使用成為主導頻信號。
但需要注意的是,室外信號在室內形成的乒乓切換區如窗戶附近的區域,由于室內分布站址周圍存在多個室外基站,這種室內乒乓切換區域是會存在的,需要在站點勘察時認真考慮,如果有必要可以適當進行室外基站的優化,減少室內乒乓切換的強烈影響。
室內信號對室外的泄漏分析
對于室內信號向室外泄漏的情況,根據不同的場景采用不同的控制方法。在同一個高層中不同高度的信號泄漏造成的影響將有所區別:
在中高樓層,室內信號主要從窗戶口向外泄漏,由于高層窗外主要是空中,雖然存在切換區,一般來說沒有用戶,所以影響較小。
在這里需要注意的是:室內分布天線通過走廊或者玻璃,信號能夠直接泄漏到室外,而正好室外相應的區域是產生話務的地方,就會產生高層室內信號對于室外的干擾。在這種情況下,需要針對室內的天線進行優化,利用樓層的天然阻擋,確保高層室內信號不對室外造成干擾。
而對于低樓層,發生信號泄漏的主要是從大廳、地下室等處經窗戶和出口處泄漏到室外,而這種泄漏會增加不必要的室內外切換,使網絡服務質量下降。相對于高層而言,中低層的信號泄漏造成的影響較大。
對于中低樓層的信號泄漏,主要通過調整信號發射功率、優化切換參數等手段進行優化和控制。但要從根本上進行控制則必須在進行室內分布系統設計規劃時就進行考慮,一方面要確定該建筑的實際建筑穿透損耗,另一方面對切換區進行合理規劃設計,對室內天線位置和發射功率進行合理規劃。如果必要,可以采用信號收發系統模擬測試,從而更準確地設計室內天線,控制室內信號泄漏。
一個總的原則是:室內在室外形成的乒乓切換區域。這個區域主要發生在大樓的室外區域,進行室內信號規劃時就要考慮到室內信號對室外的影響,在室內信號性能測試時,需要針對大樓周圍的室外區域進行信號路測,確保室內對室外信號的泄漏影響是在控制范圍之內的。
TD-SCDMA與其他系統共用室內分布系統
可行性分析
在TD-SCDMA室內分布的實際設計中,為了最大限度地降低投入成本,希望能夠利用現有的室內分布來實現室內覆蓋。設計中完全共用無源的同軸分布系統中的電纜、耦合器、功分器以及室內天線。但是系統是不相關的,共用室內分布系統會帶來相互之間的干擾,系統對射頻測試性能指標要求不一致,所以無法共用有源干線放大器部分。
我們知道,如果TD-SCDMA在室內覆蓋時,必須使用智能天線而無法使用常規的室內天線,那么所有的TD-SCDMA室內分布系統都需要重新建設,其建設成本和維護成本將遠高于其他制式。為此,TD-SCDMA采取了脫離智能天線而單獨使用各路SWIPA(Switch and Power Amplifer)單元及常規的室內天線,僅僅通過樓層來實現用戶間的定位和隔離,依賴聯合檢測算法及性能來滿足干擾抑制及覆蓋、容量問題。這也是為了能夠與現有的室內分布系統共存。最新的實際測試表明,這種共存是可行的。
注意事項
共用室內分布系統需要注意一些問題:要求原有的室內天饋系統是寬頻帶的,能夠適用共用系統的工作頻段,否則需要更換達到共用;要保證原有系統具備良好的擴展性,便于共用后能夠達到與原系統同等的覆蓋效果。
從干擾角度來分析,TD-SCDMA與現有其他室內分布系統共存時,還會碰到一些問題。如TD-SCDMA目前使用的頻點是 2010~2025Mhz,距離CDMA2000和GSM1800的頻點的距離都比較遠,關系不大。而TD-SCDMA的NodeB的雜散設計都考慮了和其他系統共用時的要求。直放站和干放的雜散的測試結果也能夠達到和其他系統共址時的要求,目前共用室內分布系統存在的最大問題是TDD的 1880~1920Mhz與PHS的1893.5~1919.6MHz頻率相重,在這種情況下,兩者只能夠取其一。
實際上,當TD-SCDMA與其他室內分布系統共存時,在TD-SCDMA的信號合路輸入室內分布系統的時候,一般還會加上一個濾波器,這個濾波器將進一步降低其雜散。
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TD-SCDMA室內分布技術目前更多地只是停留在理論層面,目前最新的進展體現在幾大運營商的試驗網中。由于TD-SCDMA在室內采取吸頂天線,不具備賦形及定位功能,所以這方面的內容不再表述。本文只是通過詳細介紹TD-SCDMA室內話務量的估算、室內分布系統信號源的選取、室內外信號泄漏分析,以及TD-SCDMA與其他系統共用室內分布等幾方面的內容,對TD-SCDMA室內分布的應用給出了部分指導意見。剩下的問題是,需要與運營商溝通,確定不同地段、不同區域、不同樓宇用戶的分布情況,進而有針對性地布線實施。
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