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随着城市里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,对移动电话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,手机无法正常使用,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,手机频繁切换,甚至掉话,严重影响了手机的正常使用;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,虽然手机能够正常通话,但是用户密度大,基站信道拥挤,手机上线困难。

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。

室内覆盖系统正是在这种背景之下产生的。总之,进行室内覆盖系统建设的直接理由是:

室内移动通信环境有太多需要完善的地方:

覆盖方面,由于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;

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;

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,并出现掉话现象。

室内盲区

新建大型建筑、停车场、办公楼、宾馆和公寓等。

话务量高的大型室内场所

车站、机场、商场、体育馆、购物中心等,增加微蜂窝建立分层结构。

发生频繁切换的室内场所

高层建筑的顶部,收到多个基站的功率近似的信号。

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,近几年在全国各地的移动通信运营商中得到了广泛应用。

室内覆盖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,从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖。

室内覆盖系统的建设,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;同时,使用微蜂窝系统可以分担室外宏蜂窝话务,扩大网络容量,从整体上提高移动网络的服务水平。

 

 

在室内分布系统的应急性能和便利性能上引入直放站方案的应用

1.直放站的定义

直放站(中继器)属于同频放大设备,是指在无线通信传输过程中起到信号增强的一种无线电发射中转设备。直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强器。直放站在下行链路中,由施主天线现有的覆盖区域中拾取信号,通过带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离,将滤波的信号经功放放大后再次发射到待覆盖区域。在上行链接路径中,覆盖区域内的移动台手机的信号以同样的工作方式由上行放大链路处理后发射到相应基站,从而达到基地站与手机的信号传递。

使用直放站作为实现“小容量、大覆盖”目标的必要手段之一,主要是由于使用直放站一是在不增加基站数量的前提下保证网络覆盖,二是其造价远远低于有同样效果的微蜂窝系统。直放站是解决通信网络延伸覆盖能力的一种优选方案。它与基站相比有结构简单、投资较少和安装方便等优点,可广泛用于难于覆盖的盲区和弱区,如商场、宾馆、机场、码头、车站、体育馆、娱乐厅、地铁、隧道、高速公路、海岛等各种场所,提高通信质量,解决掉话等问题。

2.移动通信直放站的构成

移动通信直放站的构成因种类而异。

(1)直放式直放机

下行从基站接收信号,经放大后向用户方向覆盖;上行从用户接收信号,经放大后发送给基站。为了限带,加有带通滤波器。

(2)选频式直放站

为了选频,将上、下行频率下变频为中频,进行选频限带处理后,再上变频恢复上、下行频率。

(3)光纤传输直放站

将收到的信号,经光电变换变成光信号,传输后又经电光变换恢复电信号再发出。

(4)移频传输直放站

将收到的频率上变频为微波,传输后再下变频为原先收到的频率,放大后发送出去。

(5)室内直放站

室内直放站是一种简易型的设备,其要求与室外型机是不一样的。

直放站的应用

(1)直放站的应用原则

根据直放站系列产品的特点和移动通信网络的需求,不同的地理环境及应用场合,系统的解决方案是不同的,这需要认真分析,区别对待。

对于无线直放站来说,信号的隔离显得尤为重要。无线直放站是从空间接收信号,势必要求空间信号尽可能纯净;而在基站较为密集区域,分离不同基站或扇区信号的难度将大大增加,容易使直放站增加对基站干扰。所以在基站较为密集区域,建议尽量采用有线信号的引入方式,比如光纤直放站。在不具备使用光纤直放站条件的场所,只能采用无线直放站,但其施主天线必须具有足够的方向选择性。

针对各类地区及应用场所,由于基站的密集性、用户话务量等不同,建议采用如下直放站的应用原则:

城市密集区

由于用户量大,基站数量较多,一般不存在大范围的信号盲区,直放站只是用于解决小范围区域的补盲以及建筑物内的信号覆盖。在光纤到楼尚未普及的情况下,需采用无线直放站。随着建筑物的增多,所需的直放站数量也会随之增加,就会出现一个基站配置多台直放站的情况。

但直放站的引入必然对基站产生干扰,干扰会随着直放站数量的增多而加大,特别是大功率直放站的引入,会使系统干扰明显加剧。因此,在城市密集区应当采用小功率(1W以下)直放站。

城市边缘

在CDMA网络建设初期,由于基站数量较少,可以采用大功率的无线或光纤直放站。城市边缘地区,主要是解决信号覆盖问题。在已铺设光纤的地区最好采用输出功率为10W的光纤直放站。

无光纤资源时,可利用无线直放站进行延伸覆盖。采用方向性好的施主天线提取较为纯净的源信号,输出功率为5W/10W,等同于基站的输出,达到较好的覆盖效果率。

郊区、乡村

郊区、乡村主要是解决覆盖问题。在铺设光纤的地区最好采用大功率光纤直放站(10W/20W)扩大覆盖范围。

对于无光纤资源但又能收到基站信号的地区,可采用无线直放站解决覆盖问题。特殊情况下,还可采用移频直放站来增加覆盖距离。

(2)直放站的应用场合

GSM、CDMA和光纤直放站和室内覆盖系统为各种信号盲区可提供不同的详细解决方案,其适应范围如下:

扩大服务范围,消除覆盖盲区,如高山,建筑物,树林等阻挡物而形成的信号盲区;

在郊区增强场强,扩大郊区站的覆盖;

沿高速公路架设,增强覆盖效率;

解决室内覆盖,如大型建筑物内信号衰减信号盲区、地下商城、地铁、遂道等衰减信号盲区;

将空闲基站的信号引到繁忙基站的覆盖区内,实现疏忙;

其它因屏蔽不能使信号直接穿透之区域等。

典型应用建议

●公路的覆盖

某郊区一基站东侧,有一主要交通干道,我们在基站东侧14km处安装一直放站,服务天线高度约55m。直放站服务天线的输出口接一个3比1的功率分配器,分别接两个16dBi的板状天线,信号小的天线向西辐射(指向基站),信号大的天线向东辐射。未装直放站时,直放站所在地信号在-100dBm左右,通信时通时断,效果非常不好。直放站开通后,直放站西侧一段约3—5km公路信号明显改善;直放站东侧使通信距离又延伸8—10km。

●郊区重点村镇居民区的覆盖

某一村镇离基站5~6km,由于该镇经济条件较好,手机用户较多。无直放站时,地面信号在-90~-95dBm左右,室外通信正常但无法保证室内通信。安装直放站后,服务天线在30m高左右,采用全向天线,地面接收的基站信号电平提高约20dB,可以解决半径在500—800m内的室内覆盖(指一般居民楼)。

●“L”型覆盖

某一风景区位于山谷中,距离基站不到4km,但由于被山脉阻挡,手机根本无法工作。我们在山脉的尽头安装一直放站,由于直放站接收信号的方向和发射信号的方向成一定的角度,相当于基站的电波在直放站处转了一个弯。依靠山体的阻挡,直放站的施主天线和服务天线分别放在山体的两侧,隔离度很大,直放站的性能可以充分发挥,不但很好地解决了该风景区用户的通信问题,还使该基站的通信距离向山谷里延伸了6km。

●临时性会议地点的应急覆盖

某北京郊区某宾馆组织生要会议,由于信号较弱,在会议室和宾馆底层房间均不能通信。由于时间紧迫,在该宾馆安装闭路分布系统已不可能。经现场考察,在宾馆顶层信号较强,且信号单一,安装直放站不会引起导频混乱。服务天线放楼群中间,利用楼体的隔离可以有效地控制直放站的覆盖,因宾馆面积不大,直放站的增益设置较小,使直放站工作很稳定。直放站半天即安装完毕,马上收到效果,不但会议室内信号明显增加,而且地下室也可以正常通信。

●开阔地域的覆盖

人口分布较少的开阔地域是使用直放站进行覆盖的典型场合。当直放站采用全向天线时,只要有一定的铁塔高度,在直放站工作正常的情况下,3km内可以明显地感觉到直放站的增益作用。但距离超过5km以后,直放站的增益作用就迅速消失,用手机进行基站接收信号电平测试,无论直放站是否工作,接收电平都没有明显变化。这是因为在平原开阔地区,房屋建筑和地形地貌造成的传输衰耗相对较小,而随空间距离的增加,电波按32.45+20logf(MHz)+20logD(km)的规律衰减;即距离每增加一倍,电波衰减6dB。

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