室内分布设计原理.doc

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1、培训资料之室内分布设计原理北京邦讯技术有限公司部门：工程技术部编制：万文定时间：2008-9-20一、 室内覆盖系统建设流程 室内覆盖系统的建设可分为准备、市场、协商、设计、安装、验收、运行维护等七个阶段。 准备工作是指由技术人员对建筑物内的无线信号进行测试，确定工程选点。准备工作是整个工程的发起阶段，下述选点原则可供参考： 第一，尽量寻找室内信号不好、又有人流量的建筑物作为室内覆盖选点的对象。 第二，选择城区内知名的高层建筑进行覆盖，如热卖出租的写字楼。就目前的网络优化手段而言，对于高层空间的无线干扰及乒乓切换效应，没有其它更为有效的解决方案。 第三，分析宏蜂窝话务情况、划定高话务区域，然后

2、在高话务区域寻找话务热点建筑，利用室内覆盖系统吸收建筑物内的话务，从而缓解宏蜂窝容量方面的压力。一般可选择城区中心人流量大的商场、酒肆等，不论信号覆盖情况如何，均考虑进行覆盖。 市场工作指说服业主，达成合作意向。在当前市场经济和商业化日益发展的时代，市场工作在整个工程建设中举足轻重，业主对工程的接纳和配合直接关系到系统的最终建设。因此对市场工作应该给予充分重视，其中谈判技巧是考虑的要素之一。 协商工作指与业主就相关事项进行协商，达成有关协议，并签署协议书，内容包括物业管理、出入、双方责权利等。 设计工作指进行室内覆盖系统的工程设计，包括微蜂窝系统、传输系统、室内分布系统、电源系统共四部分内容。

3、安装工作指根据设计文件进行工程施工和安装，在所有准备工作就绪后，一般在周之内可开通系统。二、 室内覆盖勘察设计要求（一）室内覆盖系统勘察要求1. 勘察工具：a) 必备工具：测试手机、GPS、皮尺、卷尺、不同颜色的笔两只、图纸及资料等；b) 可选工具：测试仪器；2. 勘察内容：a) 室内覆盖站的详细地址、经纬度；b) 室内覆盖站的大楼类型、楼层分布情况，客梯货梯数量；如果有大楼图纸，核对图纸是否准确，如果没有图纸，则需要绘制草图；c) 室内覆盖站的人口分布情况，大楼移动用户数量估计，人员流动情况；d) 室内覆盖站周围基站的分布情况，距离远近；e) 室内覆盖站的详细无线覆盖现状，每层楼不小于三个测

4、试点；f) 室内覆盖站的每个楼层的详细功能，吊顶是否可以上人；g) 确定室内覆盖站信号源的引入方案以及配置；h) 确定需要覆盖的楼层，设计每个楼层的分布式天线分布情况。3. 填写室内覆盖系统调查表、测试表，画室内覆盖系统分布图（大楼结构情况用黑色，室内分布系统用红色等表示）。（二）室内覆盖系统设计要求1. 室内覆盖系统调查表室内覆盖系统建设前已对待建大楼进行实地勘测，保存详细地勘测记录并填写室内覆盖系统调查表。室内覆盖系统调查表勘测单位：勘测人员：勘测日期： 年 月 日一、待建大楼基本情况名称：经纬度：大楼类型：口商场口会展场所口写字搂口宾馆、酒店口交通枢纽口娱乐场所口其他_地址：联系人姓名：

5、电话：传真：楼高：地上 层地下 层电梯数量：客梯 部货梯 部覆盖总面积：二、无线环境描述盲区： RxLev4相邻小区：与联通对比：口信号比联通强口信号比联通弱三、系统容量预测用户数量估计：口200户以下口2001000户口10005000户口50001万户业务发展预测：口发展潜力大口发展潜力一般口发展潜力小建议站型：_四、机房状况机房类型：口弱电井口租用现房 m2口其他_机房意向价格：共_万元/ 年空调：_万元传输状况：口自建传输（设备_万元，光缆_万元）口租用电路_万元口微波传输，对端基站情况 电源状况：五、总体情况投资计划：紧急程度：口紧急口一般口工程后期建其他情况说明：2. 系统设计图R

6、Pn-kF/xx （n为设备编号，k为楼层编号，xx为输出功率，如xx=33表示输出33dBm）a、 图例放大器：PSn-kF 功分器：Tn-kF/x (x为耦合器规格，如x=6时表示6dB耦合器)耦合器：ndB/xm （n为该段电缆损耗值，x为该段电缆长度）射频电缆：ndB/xm 泄漏电缆：ANTn-kF全向吸顶天线：ANTn-kF定向平板天线：ANTn-kF定向半边天线：ANTn-kF八木天线：ndB衰耗器：BTS微蜂窝基站：系统图示例：ANT1-1F+12dBm2.5dB/25mT1-1F/251F0.5dB/5m2dB/20.mANT2-1FBTS+11dBmPS1-1F1dB/10m

7、RP1-2F/332FPS1-2F5dB/50.m6dB/60.m+14dBm+13dBmANT1-2FANT2-2F10dBT1-2F/10ANT3-2F3dB/30m+13dBm+14dBmANT4-2FPS2-2F2dB/20.m3dB/30.mb、 系统图要求 系统设计图绘制必须遵循上述图例、绘制清晰，能清楚反映各设备所属楼层。 设备器件编号完整规范，各段电缆均需标注长度和损耗值，天线需标注信号输出场强设计值。 设计单位在设计图上应有单位名称、项目名称、图纸编号、制图时间以及设计、审核和绘图人员的签名。 施工中如对设计方案有变更应及时更新图纸。3. 天线分布室内覆盖的天线分全向天线和定

8、向天线两种，根据应用场景合理选择。室内分布系统天线以吸顶天线为主，通常分有3dBi天线和5dBi天线。3dBi天线适合开阔空间的覆盖，如会议厅。5dBi天线的垂直发射角度相对于前者要小，能量更加集中。定向天线可以指向室内需求方向，同时防止室内信号泄漏到室外。室内分布系统一方面要最大限度地吸收室内话务，另一方面要控制其信号覆盖，保证泄漏到建筑物外的室内信号在规定的范围之内。在室内分布系统方案设计中，考虑到室内环境的特殊性、室内外信号干扰等方面因素，采用多天线、小功率的原则，保证室内信号均匀分布。在规划天线时，天线的安装和馈线的布放路由首先要考虑建筑物的结构，天线布置要结合墙体、过道、门窗等；其次

9、要考虑天线输出的功率是否可以满足信号边缘覆盖要求。室内天线的选型主要取决于天线覆盖要求、安装位置、楼宇安装条件及业主要求（如避免视觉污染、与天线安装位置周围的装修相协调）等。天线选型跟应用场景紧密结合，通常采用以下几种方式。（1）吸顶安装。紧贴天花板安装。选用吸顶全向天线，进行层内覆盖。（2）贴墙安装。一般选用平板定向天线，进行层内覆盖。（3）隐蔽安装：安装在天花板上面。选用吸顶或棒状全向天线，进行层内覆盖。隐蔽安装额外增加了天花板的穿透损耗。（4）电梯井一般选用八木天线或对数周期天线。电梯的底部一般为全钢板结构，穿透困难，一般在电梯井顶部安装天线，波瓣朝下打，覆盖电梯。其中，八木天线使用带宽

10、有限，一般只适用于频段接近的系统，在综合分布系统中不能采用。（5）大型仓储超市内部装修一般不考究，可以因地制宜地在对角等地方安装对数周期天线、吸顶天线或者壁挂式天线。在以上几种安装方式中，以吸顶安装方式最为普遍。室内环境复杂多样，下面介绍几种常见的室内建筑结构中的天线分布方式，供设计者参考。（1）回字形结构天线规划：在回字形结构的天线布放中，建议奇数层、偶数层天线交叉布放。此外，根据回字形结构规模，可以选用2个或4个天线进行覆盖。（2）长廊形结构天线规划在长廊形结构中，根据长廊长度确定楼层内需要的天线数量，多天线采用等间距的天线布放方式。（3）会议厅/大厅结构天线规划在开阔的厅面结构中，可以采

11、用矩阵型天线布放方式，矩阵维度由厅面面积决定（4）电梯覆盖天线规划4. 天线位置分布图图纸示例：PS1-2FPS2-2F+15dBm+12dBm+14dBm+15dBm+12dBm+15dBm+14dBm+12dBm+12dBm14m20m25m25m15m8m5m18m20mPS4-2FPS3-2FRP2-2FRP1-2FANT1-2FANT2-2FANT3-2FANT4-2FANT5-2FANT9-2FANT8-2FANT7-2FANT6-2F图纸要求： 分布系统中电缆采用红色线条表示，字体标注也采用红色，设备器件(全向天线除外)采用系统图图例颜色，全向天线用红色表示，楼层结构用黑色线条区

12、分。 天线位置标注在楼层平面结构图上，标明天线编号、输出功率。 楼层平面图必须符合实际建筑比例和结构特征，应注明该楼层吊顶检修孔位置。 楼层平面结构图必须反映出该楼层墙体隔断情况，房间（注明房间主要用途）及走道分布，弱点井位置，电梯及楼梯位置，天井位置等内容。 弱电井内安装的设备也应在图上标注清楚，如示例图中圆圈内所示。 楼层内分布的设备在图纸上相应安装位置必须有该类型设备的例图，并在其旁边注明器件编号。 定向天线的信号辐射方向必须与天线实际安装情况相同。 图纸上电缆应标明长度，电缆走向必须与实际施工情况相同，如施工时有变更应及时更改图纸使两者保持一致。4. 工程报价单（结算货币均为：人民币）

13、工程报价单有三方面内容：系统设备费用、工程施工费用、工程总价 系统设备费用：包含系统所用设备的型号、规格、数量，设备单价、设备总价。 工程施工费用：包含人工费用报价，工程辅材报价及其它相关费用。 工程总价：工程总价=（系统设备费用+工程施工费用）折扣率5. 附件部分a、 设计依据 现场无线环境勘测纪录：包含大楼内及主要出入口占用小区的信号场强纪录（具体说明楼内信号强杂区、盲区），邻小区表，通话误码情况。 客户调查纪录：大楼内总人数，移动用户的意见反馈。 设计依据的相关标准：包含国家、行业、移动公司及设计单位内部的各类相关设计标准和规范。b、 待建大楼附属文件位置：大楼详细地址、位置经纬度。业主

14、方联系人：姓名、电话、传真。大楼高度：大楼总高度、楼层数（含地下层）、各楼层层高（含地下层）。大楼面积：总建筑面积、各楼层建筑面积。大楼结构：各楼层业主使用情况（如商场、写字间等）、各楼层吊顶情况（注明石膏板整体吊顶、轻钢龙骨+矿棉板吊顶、能否上人等情况）、弱电井（面积、电源情况）、电梯数量（客、货梯）、各层平面结构图（带尺寸标注）。关键设备安装位置：微蜂窝设备、传输设备、直放机、干线放大器安装位置及安装位置情况说明（如微蜂窝机房情况等）。c、 设备性能系统中使用的直放机、干线放大器、光纤设备、耦合器、功分器、天线、电缆等设备器件的技术性能参数，各类设备的入网许可证复印件。三、 室内覆盖信号源

15、配套部分的建设(1) 主设备机房本次工程信号源机房可采用多种方式，一般分布系统布线都通过大楼的弱电井，因此机房一般都选择在弱电井附近。本次工程机房可采取以下三种方式：一、租用业主的空闲的房间用作机房；二、如果业主通信机房有空余，可同业主的通信机房设在一起；三、在向业主租用机房很困难的情况下，对于壁挂式微蜂窝的基站以及直放站可设在弱电井中，但是必须做好防尘措施。本次工程建议不单独购买机房。(2) 传输设备室内覆盖传输组网方式多种多样，可采用微波、光纤、SDH、HDSL等多种设备。鉴于微波设备安装简单快捷，也是前期工程最多使用的方式，而光纤方式建设周期长，投资大，所以本次工程建议采用微波的传输组网

16、方式。(3) 交流引入室内覆盖基站交流电源可视基站的重要性，采用二类或三类市电，引入负荷不小于6KW。本次室内覆盖基站的交流供电系统建议就近直接引入220V民用电，要求都安装交流配电箱，各种配套设备的交流电直接从配电箱引出。为了提供可靠的电源，本次室内覆盖工程建议都采用UPS。每个基站还必须配备一副电源接线板，电源接线板应有两芯及三芯两种插座。(4) 空调本次室内覆盖工程中，采用O4基站作信号源的室内覆盖站，需要安装空调设备；对于采用微蜂窝基站及直放站作信号源的室内覆盖站，根据机房情况合理使用。室内空调建议选用220V空调，根据机房大小，机房面积小于15平方米，一般选用1.5P容量的壁挂式空调

17、；机房面积大于15平方米，可选用3P柜式空调。(5) 接地用于室内覆盖的基站,一般是租用或购买业主的房屋作机房,且基站天线和设备处在基站所在大楼的屏蔽下，对接地的要求较普通宏蜂窝基站要低。室内覆盖基站接地应充分利用机房建筑物的地线系统以及其它已经做好接地措施的金属设施作基站的防雷和保护接地，在无法找到可利用的地线系统时，需要单独敷设地网。(6) 防雷室内覆盖基站执行B级防雷标准制作,B级防雷与C级防雷之间的间距不小于10米。交流电力电缆在变压器低压引出端和进入机房交流配电箱处应分别安装氧化锌避雷器。四、 室内覆盖系统安装规范(1) 主设备机房1) 室内覆盖主设备机房面积要求不小于10平方米；对

18、于采用微蜂窝基站及直放站作信号源的室内覆盖站，机房面积要求不小于6平方米。2) 机房静高2.6米；荷重：300Kg/m2 ，对于不能满足设备荷重要求的机房，需做加固处理。3) 机房地面采用水磨石、半硬质塑料、软质塑料或地板革铺设，墙面、顶棚采用膨胀珍珠无光油漆，地面及墙壁干净整洁平整，具有防水、防火设施。对于已安装宏蜂窝基站设备的机房需要改造。4) 机房温度应保持在5-32之间，相对湿度应保持15-80。5) 机房室内应具有照明设施，离地面0.8米水平面上照明度50。6) 机房位置应便于接地。 7) 机房应有良好的通风能力，能防止有害气体侵入，并应有良好的防尘措施。8) 机房常用门应外开，门宽

19、应大于0.8米。门窗应封闭，门上安装安全保险锁。 (2) 信号源设备室内覆盖信号源设备一般采用宏蜂窝基站、微蜂窝基站、直放站等设备。1) 宏蜂窝基站设备前面的净空不小于0.8米，背面的净空根据机房大小情况，最好不小于0.6米，可靠墙放置。2) 微蜂窝及直放站设备应固定于墙壁上，离地高度不小于1.5米。3) 设备安装位置应保证干燥清洁，确保无强电、强磁和腐蚀性设备的干扰，同时保证设备便于调测、维护。4) 与设备相连的跳线或馈线应用线码或馈线夹进行牢固固定。(3) 传输设备室内覆盖传输组网方式多种多样，可采用微波、光纤、SDH、HDSL等多种设备。1) 传输设备以及传输线必须固定好。2) 微波设备

20、室内部分的安装可在墙上使用膨胀螺钉及支架，下方加支臂，微波设备在支架内采用螺钉固定的方式；支架长0.6米,宽0.4米，外围高4cm，支臂长0.4米，承重不小于20kg。支架离地不小于1.5米。支臂连接处应焊接牢固。如附图所示。(4) 交流引入室内覆盖基站交流电源可视基站的重要性，采用二类或三类市电，引入负荷不小于6KW。1) 室内覆盖基站的交流供电系统建议就近直接引入220V民用电,交流引入线应采用截面积不小于10mm2的铜芯电缆。2) 市电引入机房前应做好防雷措施。3) 室内要求安装交流配电箱，各种配套设备的交流电直接从配电箱引出。交流配电箱离地高1.5米。交流配电箱参见附图。4) 室内覆盖

21、采用宏蜂窝基站作信号源的应使用UPS；对于采用微蜂窝基站及直放站作信号源的室内覆盖站，根据实际情况合理使用，UPS要求靠边放置并固定好。5) 交流引入电缆必须做好电缆接头的防水处理；交流引入电缆应全部穿PVC管, 其转弯处要使用PVC管弯头直接弯曲。PVC管离地高度1米。6) 每个基站必须配备一副电源接线板，电源接线板应有两芯及三芯两种插座，电源接线板应水平固定在墙上，离地高0.3米。7) 电缆走线必须平直美观，不得有交叉、空中飞线、扭曲、裂损等情况。(5) 空调1) 对于采用宏基站作信号源的室内覆盖站，需要安装空调设备；对于采用微蜂窝基站及直放站作信号源的室内覆盖站，根据机房情况合理使用。2

22、) 室内空调建议选用220V空调，根据机房大小，机房面积小于15平方米，一般选用1.5P容量的壁挂式空调；机房面积大于15平方米，可选用3P柜式空调。空调安装位置要有利于设备散热。(6) 接地用于室内覆盖的基站,一般是租用或购买业主的房屋作机房,且基站天线和设备处在基站所在大楼的屏蔽下，对接地的要求较普通宏蜂窝基站要低。1) 室内覆盖基站接地应充分利用机房建筑物的地线系统以及其它已经做好接地措施的金属设施作基站的防雷和保护接地，在无法找到可利用的地线系统时，需要单独敷设地网。2) 接地引入线应为404mm镀锌扁钢或截面积不小于95mm2的铜芯电缆，接地引入线须作防腐、绝缘处理，长度不超过30m

23、。地线接头处必须焊接牢固，地线宜短不宜长，宜粗不宜细。3) 对于采用宏基站作信号源的室内覆盖站，接地电阻要求不大于5欧；对于采用微蜂窝基站及直放站作信号源的室内覆盖站，接地电阻要求不大于10欧。4) 在交流线的引入端及引出端电力电缆应可靠接地。(7) 防雷1) 室内覆盖基站执行B级防雷标准制作,B级防雷与C级防雷之间的间距不小于10米。2) 交流电力电缆在变压器低压引出端和进入机房交流配电箱处应分别安装氧化锌避雷器。五、 室内分布系统的场强分析与计算计算为了简化问题的分析，我们先研究电波在最简单的自由空间内空间传播特点及其计算方法，然后研究当自由空间受地面影响的情况及其计算方法。1、自由空间的

24、电波传播特性与损耗自由空间是指相对介电常数和相对导磁率均恒为1(既介电常数和导磁率分别等于真空介电常数。及真空磁导率。)的均匀介质所存在的空间。它是一种理想的无限大的空间，也是现实生活中的某些实际空间为简化问题的研究而提出的一种科学的抽象。例如，当研究某个具体环境中的无线电波传播时，如果实际介质与障碍物对电波传播的影响可以忽略，则这种情况下的电波传播就可以认为（或抽象为）是自由空间的传播。无线电波在自由空间的传播与真空中的传播一样，具有三个基本特点：其一，不存在反射，折射，色散，吸收，磁离子分裂等现象及产生的相应损耗；其二，电波传播速度等于真空中的光速c；其三，电波沿直线传播，仅存在因能量扩散

25、引起的损耗。其损耗大小（或离开电波放射距离为d 处场强的大小）可依下述方法进行计算。根据赫兹偶极子（电流元）的辐射场理论可知，当它向球面外辐射出去的功率为Pt时。则距离波源为d处的功率密度为：S=Pt/4d （11-1）而根据电磁场理论可知，其功率密度又可为S=1/2EmHm=EH= E/120 （11-2）上式中，Em、Hm分别为电场，磁场强度的振幅值，E，H为有效值。 根据（11-1）式和（11-2）式关系不难求得距离波源为d处的场强为E=30Pt/d （11-3）这是赫兹偶极子作为理想的全向天线在所有方向上产生均匀辐射的结果。当作为波源的发信天线是一个具有方向系数为Gt 的辐射器时，在忽

26、略天线自身损耗的情况下，则可将（11-3）式改为E=30GtPt/d （11-4）式中，E为场强（V/m）；Pt为辐射功率（W），Gt为发信天线增益。应当指出，上述某处的场强是指波源在自由空间的该点处产生的能量密度，与波源的工作频率和置于该点处的接收天线形式（无论存在天线与否）无关。然而，如果在该点装有一有效面积为A=/4的理想全向天线时，则不难求得当波源发信天线也为理想全向天线情况下，在该接收天线上产生得最大有用功率Pr为Pr=SA= E/120/4= E/480 （11-5）显然，当收发信均采用方向性天线，且增益系数分别Gr、Gt 时，则该接收天线上所能产生得最大有用功率Pr 可改写为Pr

27、=SA= E/120/4= EGrGt/480 （11-6）式中，E的单位为V/m，Pr的单位为mW。根据波源的发信功率Pt与距波源d处的接收功率Pr之间的关系,可求得 Pt/ Pr=( 4d/)/ GrGt=Ls （11-7）上式中的Ls、称为收发信天线增益分别为Gr、Gt时电波在自由空间仅因扩散传播产生的损耗。如果d的单位为Km，f的单位为MHz，Ls的单位为dB，则可将（11-7）式改为 Ls =32.45+20lgf(MHz)+20lgd(km)- 10lgGrGt =Lbs-Gr-Gt显然，如果上式中，收发均为理想全向天线，则Gr=Gt=0,则有Lbs =32.45+20lgf(MH

28、z)+20lgd(km) 式中，Lbs称为自由空间的路径传播损耗。它与收发天线增益Gr、Gt无关，仅与传输路径有关。如果将其它参数保持不变，仅使工作频率f（或传输距离d）提高一倍，则其自由空间的路径损耗就增加6dB。然而，实际上，电波还要受到诸如平地面的吸收，反射和曲率地面的绕射以及地面上覆盖物等产生的传输损耗的影响，下面将讨论室内传播特性。2、室内传播特性理论分析和实际测量表明：通常处于建筑物内部或办公室内的无绳电话机，其电波传播特性随办公室或住宅内房间的形状，大小和其它家具等的布置情况不同而不同。下面可以做个测试： 一、 发信功率:10dBm。 二 、天线：收发均采用半波偶极子天线。 三

29、、极化方式：垂直极化。 四 、天线高度：发信天线距地板2.4m，接收天线距地板1.5m。 五 、测试房间：典型的普通房间和办公室。测试结果表明：在10m以内，平均传播损耗基本上同自由空间传播损耗一样，与距离的平方成正比；在1050m范围内，近似与距离成正比的增大，房间内部的时空场强变化仍服从瑞利分布。 以GSM900系统为例其计算公式为：LS（dB）32.45+20lgf(MHz)+20lgd(km)f: 890960MHz （取为900MHz）代入上式可得：LS（dB）91.5+20lgd(km)距离1m5m20m25m损耗31.5dB45.48dB57.52dB59.46dB从系统框图中可

30、以看出，GSM900系统在考虑了电缆衰耗的情况下（900MHz的10D/FB电缆损耗为11.1dB/100m），经多级功分器和耦合器后，到达每个天线口的最大输出功率为15dBm（考虑了接头衰耗），到达每个天线口的最小输出功率为7.5dBm（考虑了接头衰耗）。距每个天线口1m处（近处）所对应的最大场强为（此处结构损耗考虑天花板损耗5dB）:P1m =15dBm31.5dB5dB = 21.5dBm距每个天线口25m处（远处）所对应的最小场强为（此处结构损耗考虑混凝土墙损耗13dB和天花板损耗5dB）:P25m=7.559.4613-5 =69.96dBm室内覆盖系统需要解决的不仅是室内盲区的覆盖问题，很重要的一方面，是要解决大量的室内干扰区的覆盖问题，吸收室内话务量，达到网络优化的目的。在解决这两方面问题的同时，还应考虑网络运行时微蜂窝与宏蜂窝之间的切换要求。因此，覆盖区域内信号电平的设计值，需考虑这三方面的要求。综合考虑以上因素，结合投资量的考虑，提出以下建议：一般移动台的接收灵敏度为-113dBm，对于室内盲区，信号覆盖电平-90dBm即可满足覆盖要求；对于室内干扰区的覆盖，我们建议，局方应做好微蜂窝数据的优先切换，使手机上室内微蜂窝信号；在室内微蜂窝信号和室外宏蜂窝信号相交部分，应考虑两者之间的场强关系。在楼内微蜂窝信号应强于宏蜂窝信号，而楼外则相反。