3G的魅力在于高速数据与多媒体业务,而视频电话、视频流、游戏等高速数据业务一般都发生在舒适的室内环境中,这些业务功能都需要较大的系统容量和良好的网络质量。室内覆盖还可以用于分散过密地区的网络压力,解决高端用户密集城区覆盖问题,减少室外基站的数量和配置,降低室外网络的整体干扰水平,从而提高整个系统的容量,更好地满足用户对质量的要求,其性能的好坏将直接影响到运营商的客户体验及收益,是其取得成功的关键因素之一。
建设室内覆盖分布系统是解决室内覆盖的主要方法,室内分布系统的原理是把室外信号通过有线方式引入到室内,再通过小型天线将信号发送出去,从而提高室内覆盖水平。TD-SCDMA是3G三大主流技术之一,TD-SCDMA室内分布系统将是TD-SCDMA整个网络建设的重点之一。本文将从一些工程经验出发,分析TD-SCDMA室内分布系统设计的特点,并总结出一些方法和技巧。
移动通信系统的网络覆盖、系统容量、业务质量是各运营商获取竞争优势的关键所在,同时也是所有无线网络规划和优化工作的主题。随着人民生活质量的提高,城市移动用户越来越多,高层建筑物越来越多,话务密度和覆盖要求也越来越高。大规模、好质量的建筑物对移动信号的屏蔽作用是很强的。手机在地下商场、停车场无法正常使用,信号很差;在中间楼层,频繁切换,有时掉线,是因为周围不同基站的信号重叠了,使用效果不是很好;在建筑物的高层,也无法正常覆盖,因为受到基站天线的高度限制,这些都是移动信号的弱区。另外,在有些建筑物内,虽然基站信号能够正常通话,但是用户密度大,基站信道拥挤,手机接入困难。
室内分布系统为上述问题提供了较佳的解决方案。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,这样才能使室内的信号达到理想状态。
目前,2G网络已经在我国有十多年的建设时间,随着2G网络的成熟,其在室内覆盖方面的建设也越来越完善,在城市的中心区、商业区或者机场、宾馆、地铁这样的人流密集区域,2G的无缝覆盖已经让用户有了切身的感受。从那些已经运营3G的国家中学习经验,再综合我国的情况,3G业务会先应用到有发展、有潜力、有市场的地方。那么在应用区域,如果3G还达不到2G的覆盖水平,那么用户对其使用的热情会迅速冷却。并且3G系统的工作频率远高于现有的2G系统,其空间路径损耗、在线路中的传输损耗非常大,依靠室外www.ukassignment.org基站对室内进行覆盖将更加困难,因此,这些环境下的覆盖在建网初期就应该优先被考虑。
随着3G业务类型不断增加和创新,室内覆盖将占更加重要位置。3G时代高价值的商业客户主要集中于室内,良好的室内覆盖是吸引新客户、留住老客户的关键。所以,总的来说3G的室内覆盖在整个网络规划中占有非常重要的地位,甚至超过了室外覆盖,也可以说3G室内覆盖的成败与否关系到新兴网络的形象和网络定位。
TD-SCDMA标准是由我国提出、国际组织、ITU认可的三种3G主流标准之一,是第一个中国企业具有自主知识产权的主流移动通讯标准,也是中国厂家主导研发的第三代移动通讯标准。TD-SCDMA采用FDMA、TDMA、CDMA、SDMA的多种多址方式,以及TDD智能天线、联合检测等多种先进的无线技术,其特点是频率利用率高、不明显的呼吸效应。
TD-SCDMA现在的发展是稳中有进的,产业链也比较成熟,在很多环节都生产出产品商用,比如测试仪表、芯片、系统设备、终端等。前一阵做了三个专业测试,分别是MINnet测试、产业化专项测试、三个城市规模应用测试,通过测试,TD-SCDMA的基本组网能力、关键技术指标、业务提供能力都达到了指标要求。
TD-SCDMA跟2G网络相比,数据业务是其最大的优势,从网上调查来看,室内用户分布大于室外用户2倍以上,室内用户大多处于等待状态,所以更加便于使用3G业务,人们能更好的享受3G业务带来的丰富多彩的业务应用[ ],所以TD-SCDMA室内覆盖的研究意义是很重要的。
本文介绍了TD-SCDMA室内覆盖方案的设计,包括系统的简介、组成、规划、设计这几个方面。TD-SCDMA室内覆盖系统建设流程,技术指标要求及覆盖方案。
本设计通过TD-SCDMA室内覆盖系统的规划与设计以及覆盖方案达到室内覆盖。让大家了解到整个室内覆盖的过程,明白我们生活中室内的信号是怎么回事。
3G简介
3G(第三代移动通信系统)的主要特征是提供丰富多彩的移动多媒体业务,传输速率在高速移动环境中支持144kbps,步行慢速移动环境中支持384kbps,静止状态下支持2Mb/s(以上指标国际电联对第三代移动通讯的最低指标)。3G的优点是系统容量更大,通信质量更好,能更好地在全球范围内实现无缝漫游,为用户提供包括话音、数据及多媒体等在内的多种业务。
目前国际电联接受的3G标准主要有以下4种:WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA以及Wimax。WCDMA全称为Wideband CDMA,其是基于GSM网发展出来的3G技术规范,是欧洲提出的宽带CDMA技术,它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同,目前正在进一步融合[ ]。CDMA2000是由IS-95技术发展而来的宽带CDMA技术,由美国主推。TD-SCDMA全称为Time Division-Synchronous CDMA(时分同步CDMA),是由中国大唐电信公司提出的3G标准[ ]。Wimax全称为Worldwide Interoperability for Microwave Access(微波存取全球互通),是以IEEE 802 16的系列宽频无线标准为基础,在2007年10月正式被批准成为ITU移动无线标准。
3G网络室内覆盖系统的重要性
随着移动通信的迅速发展,城市的规模越建越大,大型建筑物和地下设施越来越多,室内吸收了大部分的话务量。针对目前这种室内用户密集的情况单靠室外宏蜂窝基站已经不能满足网络覆盖[ ]、容量和质量的要求。主要存在以下一些问题:
覆盖方面:3G工作在超短波频段,而且电波的绕射能力差,穿透损耗较大,导致网络的深层次覆盖存在着缺陷,产生信号的弱区或盲区,如在建筑物电梯间、地下停车场和地铁等。
容量方面:像超市、会议中心这些用户密度过大的建筑物内,GSM拥塞严重,导致容量有限。
质量方面:频率干扰、导频污染是因为小区的信号不稳定,话音质量没有保证,甚至发生掉话。
对运营商而言,大量使用室内覆盖系统,可以争夺室内的话务量,开拓新的话务量。据统计,实施室内覆盖的建筑物内话务量增大了1.43倍。室内覆盖可以分散过密地区的网络压力,解决高端用户密集城区覆盖问题,减少室外基站的数量和配置,降低室外网络的整体干扰水平,这样一来就能提高整个系统的容量,更好地满足用户对质量的要求。
当然TD-SCDMA在布网的过程中也无法回避室内覆盖的问题。同样受限于IMT-2000频段无线电波的传播特性和建筑物的材质,仅仅室外的宏蜂窝基站无法保证充分覆盖,不可避免产生盲区。因此引入室内分布系统是解决问题的最有效方法。
TD-SCDMA简介
TD-SCDMA,Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access,即时分同步的码分多址技术,是ITU正式发布的第三代移动通信空间接口技术规范之一,它得到了CWTS及3GPP的全面支持。TD-SCDMA集CDMA、TDMA、FDMA技术优势于一体、系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强的移动通信技术。它采用了智能天线、联合检测、接力切换、同步CDMA、软件无线电、低码片速率、多时隙、可变扩频系统、自适应功率调整等技术。
TD-SCDMA为TDD模式,在应用范围内有其自身的特点:一是终端的移动速度受现有DSP运算速度的限制只能做到240km/h;二是基站覆盖半径在15km以内时频谱利用率和系统容量可达最佳,在用户容量不是很大的区域,基站最大覆盖可达30-40km。所以,TD-SCDMA适合在城市和城郊使用,在城市和城郊这两个不足均不影响实际使用。因在城市和城郊,车速一般都小于200km/h,城市和城郊人口密度高,因容量的原因,小区半径一般都在15km以内。而在农村及大区全覆盖时,用WCDMA FDD方式也是合适的,因此TDD和FDD模式是互为补充的。TDD模式是基于在无线信道时域里的周期地重复TDMA帧结构实现的。这个帧结构被再分为几个时隙。在TDD模式下,可以方便地实现上/下行链路间地灵活切换。这一模式的突出的优势是,在上/下行链路间的时隙分配可以被一个灵活的转换点改变,以满足不同的业务要求。这样,运用TD-SCDMA这一技术,通过灵活地改变上/下行链路的转换点就可以实现所有3G对称和非对称业务。合适的TD-SCDMA时域操作模式可自行解决所有对称和非对称业务以及任何混合业务的上/下行链路资源分配的问题。
TD-SCDMA的无线传输方案综合了FDMA,TDMA和CDMA等基本传输方法。通过与联合检测相结合,它在传输容量方面表现非凡。通过引进智能天线,容量还可以进一步提高。智能天线凭借其定向性降低了小区间频率复用所产生的干扰,并通过更高的频率复用率来提供更高的话务量。基于高度的业务灵活性,TD-SCDMA无线网络可以通过无线网络控制器(RNC)连接到交换网络,如同三代移动通信中对电路和包交换业务所定义的那样。在最终的版本里,计划让TD-SCDMA无线网络与INTERNET直接相连。#p#分页标题#e#
TD-SCDMA所呈现的先进的移动无线系统是针对所有无线环境下对称和非对称的3G业务所设计的,它运行在不成对的射频频谱上。TD-SCDMA传输方向的时域自适应资源分配可取得独立于对称业务负载关系的频谱分配的最佳利用率。因此,TD-SCDMA通过最佳自适应资源的分配和最佳频谱效率,可支持速率从8kbps到2Mbps的语音、互联网等所有的3G业务。
根据ITU的要求和原邮电部的准备,我国于1998年6月底向国际电联提交了我国对IMT2000无线传输技术(RTT)的建议(TD-SCDMA)。2000年5月5日,国际电联正式公布了第三代移动通信标准,我国提交的TD-SCDMA已正式成为ITU第三代移动通信标准IMT 2000建议的一个组成部分。我国自主知识产权的TD-SCDMA、欧洲WCDMA和美国CDMA2000成为3G时代最主流的技术。
TD-SCDMA标准的现状
自2001年3月3GPPR4发布后,TD-SCDMA标准规范的实质性工作主要在3GPP体系下完成。在R4标准发布之后的两年多时间里,大唐与其他众多的业界运营商、设备制造商一起,又经过无数次会议讨论、邮件组讨论,通过提交的大量文稿,对TD-SCDMA标准规范的物理层处理、高层协议栈消息、网络和接口信令消息、射频指标和参数、一致性测试等部分的内容进行了一次次的修订和完善,使得到目前为止的TD-SCDMAR4规范达到了相当稳定和成熟的程度。
在3GPP的体系框架下,经过融合完善后,由于双工方式的差别,TD-SCDMA的所有技术特点和优势得以在空中接口的物理层体现。物理层技术的差别是TD-SCDMA与WCDMA最主要的差别所在。在核心网方面,TD-SCDMA与WCDMA采用完全相同的标准规范,包括核心网与无线接入网之间采用相同的lu接口;在空中接口高层协议栈上,TD-SCDMA与WCDMA二者也完全相同。这些共同之处保证了两个系统之间的无缝漫游、切换、业务支持的一致性、QoS的保证等,也保证了TD-SCDMA和WCDMA在标准技术的后续发展上保持相当的一致性。
TD-SCDMA室内覆盖
室内覆盖系统是针对室内用户群、主要解决建筑物内移动通信网络的网络覆盖、网络容量、网络质量的一种方案。
随着人民生活质量的提高,城市里移动用户越来越多,高层、大型建筑物不断增加,对于系统容量和覆盖要求也越来越高。这些大规模的建筑物,对移动电话信号的屏蔽作用是很强的。手机在地下商场、停车场无法正常使用,信号很差;在中间楼层,频繁切换,有事掉线,是因为周围不同基站的信号重叠了,使用效果不是很好;在建筑物的高层,也无法正常覆盖,因为受到基站天线的高度限制,这些都是移动信号的弱区。当然,在有些建筑物内,手机还是能够正常通话的,只是用户密度大,基站信道拥挤,导致手机上线困难。
为解决以上问题,业界引入了室内分布系统,室内分布系统的原理是利用室内天线分布系统将移动通信基站的信号均匀分布在室内每个角落,这样才能使室内的信号达到理想状态。
室内覆盖系统主要由信号源和信号分布系统组成,目的是让信号在室内尽量均匀的分布,为室内的业务营造好的通信环境[ ]。
信号源主要分为两类:基站、RRU和直放站;室内天馈线分布系统由有源器件、无源器件、天线、缆线等组成[ ]。
室内分布系统构成
一个完备的室内分布系统是通过一个特定的接口,取得基站的下行信号,然后将其均匀地分布到指定场所地每一处,同时,又将这场所每一处的基站上行信号收集,均匀地送达特定的接口,该系统主要由以下部分构成:
信号源:BBU+RRU、宏蜂窝、微蜂窝和直放站。
功率分配系统:光纤和各种无源、有源室内分布系统。
干线放大器:低噪声功率放大器。
室内天线:吸顶全向天线、壁挂定向天线或者八木天线。
馈线和接头:阻燃馈线和适配‘7/8’和‘1/2’等阻燃馈线地N型、7/16型接头。
室内分布系统组网方式
目前,室内分布系统常用的是泄露电缆覆盖方式和分布式天线覆盖方式两大类。一般采用泄露电缆对地铁、隧道等特定环境进行覆盖,但是由于泄露电缆损耗较大,传输距离短,成本高,一般不用于楼宇的室内覆盖。分布式天线覆盖方式是信号经室内覆盖系统传输至所需覆盖的区域,通过布放在所需覆盖的区域内的天线将信号分布至所需覆盖的区域,适用于楼宇覆盖。
1.无源分布式室内分布系统
无源分布式系统是将宏蜂窝基站、微蜂窝基站或者直放站的射频信号通过射频电缆加无源分配器件,分配至各个需要覆盖的区域。
无缘分布式系统的特点是:价格便宜,无需供电,有效辐射功率比较大,易于维护,但是其线缆径较粗,体积较大,需要占用较大空间,且施工时走线会受到限制,路损较大,传输长度受限。所以这种情况较适用于覆盖范围较小的区域,但是如果遇到施工受限或者覆盖范围过大的话,则很难满足需求。
2.有源分布式室内分布系统
有源分布式系统和无源分布式系统的主要区别是增加了干线放大器。
3.光纤室内分布系统
因为射频电缆的布线比较困难,线路损耗较大,所以不适合信号的长距离传输。而光纤传输损耗小,每公里仅约2dB损耗,且重量轻,体积小,布线方式比较便捷,因此,适用于大型写字楼、高层酒店、地下隧道和信号远距离传输的情况,但是成本比较高。
4.泄露电缆室内分布系统
信号源通过泄露电缆传输信号,并通过电缆外导体的一系列开口,在外导体上产生表面电流,从而在电缆开口处横截面上形成电磁场,这些开口的作用就好比天线,作用是发射和接收信号。
泄露电缆主要用于隧道、地铁或长条形建筑物等特定环境下的覆盖,其优点是场强分布均匀,可控性高,频段宽,多系统兼容性好。但是造价高,传输距离近,价格昂贵,收到总功率及施工复杂度的限制。
5.组合室内分布系统
组合室内分布系统就是对上述几种分布系统的综合利用,用于超大型室内分布,如机场、会展中心、大型写字楼等场合。
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