室内分布系统的工作原理及技术要求
一、室内分布系统原理 (1)
1.概述 (1)
2.室内分布系统组网 (2)
3.CDMA与GSM共用信号分布系统的组网 (10)
4.多系统共用信号分布系统组网 (12)
5.室内分布系统的监控 (1)
6.共用信号分布系统组网时系统间的干扰协调 (3)
二、室内分布系统的技术要求 (1)
1.系统技术指标 (4)
2.天馈线及无源器件技术指标 (5)
三、室内分布系统的相关技术 (5)
1.室内分布系统的室内电磁传播模型 (5)
2.室内分布系统的噪声分析 (8)
3、室内分布系统的上下行平衡 (11)
四、室内分布系统的工程建设 (15)
五、室内分布系统综合考评 (21)
一、室内分布系统原理
1. 概述
室内分布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，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，造成导频污染，手机频繁切换，甚至掉话，严重影响了手机的正常使用。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。
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通信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. 室内分布系统组网
如上图所示，室内分布系统由信号源部分和信号分布系统两部分组成。
2.1信号源部分
2.1.1 室内分布系统的信号源的接入方式
室内分布系统的信号源有以下几种接入方式：(1) 宏蜂窝作信源接入信号分布系统；(2) 微蜂窝作信源接入信号分布系统；(3) 直放站作信源接入信号分布系统。分别论述如下：
(1)宏蜂窝作信源接入信号分布系统
是以宏蜂窝基站作为信号分布系统的信号源。宏蜂窝作信号源容量大、覆盖范围广、信号质量好、容易实现无源分布、网络优化简单，是室内分布系统最好的接入方式。但宏蜂窝成本较为昂贵，且需有光纤传输通路，建设周期长。
(2) 微蜂窝作信源接入信号分布系统
是以微蜂窝基站作为信号分布系统的信号源。由于微蜂窝本身功率较小，只适用于较小面积的室内覆盖，若要实现较大区域的覆盖，就必须增加微蜂窝功放。与宏蜂窝相比微蜂窝成本较低、对环境要求不高、施工方便等，所以微蜂窝作信号源使用也较为广泛。
(3) 直放站作信源接入信号分布系统
是利用施主天线空间耦合或利用耦合器件直接耦合存在富余容量的基站信号，再
利用直放站设备对接收到的信号进行放大为信号分布系统提供信号源。
宏蜂窝作信源接入信号分布系统示意图
微蜂窝+功放接入信号分布系统示意图
直放站以其灵活简易的特点成为解决小容量室内分布系统的重要方式。直放站不需要基站设备和传输设备，安装简便灵活，设备型号也丰富多样，在移动通信直放站中也扮演着重要的角色。
直放站作信源接入信号分布系统有以下应用方式：
1) 通过直放站的施主天线直接从附近基站提取信号
2) 用耦合器从附近基站耦合部分信号通过光纤传送到欲覆盖区的直放站
光纤直放站3) 用耦合器从附近基站耦合部分信号通过电缆传送到欲覆盖区的直放站
BTS
2.1.2 室内分布系统的信源的选取
室内分布系统的信源的选取应综合权衡系统容量、频率资源、预期收益、投入成本、预期效果等多方面因素才能定夺。
系统容量直接决定室内分布系统的网络质量，如容量太小将直接导致覆盖区内的信道堵塞、呼损率大幅提高、接通困难、掉话严重等一系列的严重问题。容量太大又会造成本过高和资源的巨大浪费，因此配置合理的室内分布系统的容量非常重要。以下提供工程设计中的经验值：
平均每用户忙时话务量：0.02Erl
用户呼损率: 2%
直放站覆盖区域的话务量不超过其施主基站话务量的40%
当直放站覆盖区域的话务量超过其施主基站话务量的40%时，应改换宏蜂窝或微蜂窝基站作信源。
室内分布系统信源选择的比较
2.2 信号分布系统
信号分布系统主要由信号分/合路器、功率分配器件、馈线、室内天线等组成，是将基站或直放站的信号均匀的覆盖到室内的每个角落。如下图：
2.2.1 信号分布的方式 (1) 射频无源分布系统
无源系统主要由分/合路器、功分器、耦合器、馈线、天线组成。无源系统没有有源设备故障率低、可靠性高、几乎不需要维护、且容易扩展。但信号在馈线及各器件中传递时产生的损耗无法得到补偿，因此覆盖范围受信源输出功率影响较大。信源输出功率大时，无源系统可应用于大型室内覆盖工程，如大型写字楼、商场、会展中心等；信源功率较小时，无源系统仅应于小范围区域覆盖，如小的地下室、超市等。如下图：
(2) 射频有源分布系统
有源系统主要由干线放大器、功分器、耦合器、馈线、天线组成。有源系统中的有源设备可以有效补偿信号在传输中的损耗，从而延伸覆盖范围，受信号源输出功率影响较小。有源系统广泛应用于各种大中型室内覆盖系统工程。如下图：
(3)
光纤分布系统是采用光纤作为传输介质，由覆盖端机（主单元、接口单元）、远端覆盖单元、天线、光分/合路器件组成。由于光纤损耗小，适合于长距离传输，该系统广泛应用于大型写字楼、酒店、地下隧道、居民楼等室内覆盖系统的建设。如下图：
(4) 泄露电缆分布方式
信号源通过泄漏电缆传输信号，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，这些开口就相当于一系列的天线起到信号的发射和接收作用。它适用于隧道、地铁、长廊等地形。如下图：
图例：
几种信号分布方式的比较：
确定了室内分布系统的信源的接入方式和信号的分布方式即完成室内分布系统的组网方案。
3. CDMA与GSM共用信号分布系统的组网
目前，中国联通在国内许多城市都已不同程度地建设了一批GSM室内分布系统，而CDMA网络建设较晚，室内分布系统的数量较少。因此借助原来GSM网络的室内分布系统资源解决CDMA网络的室内覆盖是在短时间建设成广覆盖的CDMA网络的一种行之有效的方法。在新建设的室内分布系统中若GSM网络和CDMA网络同时建设不仅业主难于协调还会造成巨大的资源浪费。因此CDMA与GSM共用信号分布系统的组网是实现GSM和CDMA双网覆盖的有效方法。在全国得到广泛应用。
3.1 信源合路
通过双频合路器把CDMA信号和GSM信号和为一路接入同一天馈系统，实现CDMA与GSM的双网覆盖。如下图所示：
3.2 分布系统中放大单元合路
在分布系统中若无源分布系统无法满足覆盖要求需加信号放大设备时，要对分别放大的信号进行合路。如下图：
双频合路器
在分布系统中的应用如下图：
4. 多系统共用信号分布系统组网
随着地铁、大型展馆、大型建筑群的出现室内分布系统也出现新的特点。多运营商、多种通信制式共用信号分布系统成为被广泛应用的解决方法。
POI 是多系统共用信号分布系统中不可缺少的关键设备。POI 是信号公共的输入输出平台其实现功能如下：
(1) 实现多频段、多系统的信号共路双向或单向传输如下图：
GS M DC S CDM A 3G
室内分布系
统
(2) 实现同频段、同系统的多运营商信号共路双向或单向传输如下图：
多系统共用信号分布系统组网就是把多频段、多系统、多运营商的信号通过POI 设备（公共输入输出平台）共用信号分布系统的组网方式。
BTS3 BTS4
BTS1 BTS2 室内分布系统
5. 室内分布系统的监控
由于室内分布系统在CDMA网络内占有较重的地位，因此能拥有一个可靠、实用、功能强大、接口丰富的CDMA直放站网管系统对运营商来说是一件很重要的事情。
CDMA室内分布式系统监控解决方案包括CDMA分布式光纤直放站监控解决方案和CDMA分布系统解决方案。
CDMA室内分布系统光纤直放站监控解决方案
CDMA分布光纤直放站监控解决方案原理图
光纤直放站的中继端和覆盖端通过光纤Modem、光纤进行数据交换，其特点如下；
在远程监控方面，网管中心对中继端和每一个覆盖端都能进行全面的管理（查询、设置、告警等）。
在本地维护方面，维护人员在中继端可以对任一覆盖端进行监测和调整；在任一覆盖端可以对中继端进行检测和调整。
CDMA室内射频分布系统的监控解决方案
CDMA 室内分布系统的监控解决方案原理图
室内分布系统的分布式网管界面
CDMA 室内分布系统的主机通过RS-485总线与各从机进行数据交换，特点如下：
在远程监控方面，网管中心应对主机和每一个从机都能进行全面的管理（查询、设置、告警等）。
6.共用信号分布系统组网时系统间的干扰协调
由于800MHz频段CDMA数字蜂窝移动通信系统基站发射频段为870—880MHz，900MHz频段GSM数字蜂窝移动通信系统基站接收频段885-915MHz，两系统之间只有5MHz保护带。因此在多系统共用信号分布系统组网时CDMA800下行杂散发射对GSM900的上行输出干扰应给予合理的协调。依据信部无〔2002〕65号文精神协调如下：
(1)800MHzCDMA系统基站和直放机在带外各频段杂散发射的核准限值
(2) 800MHz频段CDMA系统的发射天与900MHzGSM系统的接收天线之间水平距离与加装滤波器值的关系
(3)CDMA800与GSM900共网时应进行电路和空间两方面隔离度的计算
二、室内分布系统的技术要求
1. 系统技术指标
前向/反向业务信道误侦率：FER=1%（EB/No=6~7dB）
信道编码：9.6Kb/S
话音激活系数：40%
小区负载：50%
无线信道呼损率：2%
每用户忙时话务量：0.02Erl
覆盖区内无线接通率要求在无线覆盖区内95%的位置，99%的时间移动台可接入网络。
话务量吸收：楼内90%以上的话务量由微蜂窝承担
覆盖区域：楼内95%以上的面积由分布系统覆盖
导频Ec/Io最低门限：-12dB
场强强度：95%以上的区域场强应≥-85dBm（电梯为-85dBm，地下停车场边缘场强≥-90dBm
统计指标：掉话率＜1%，呼叫建立成功率＞95%
兼容性：分布系统应能同时支持CDMA、GSM900、DCS1800；
2. 天馈线及无源器件技术指标
频率范围要求：800~2500MHz
天线类型：全向天线和定向天线，垂直极化；
天线适用频段：800~2500MHz；
系统中所有无源器件适用频段：800~2500MHz；
光缆性能要求参见通信行业标准；
分布系统应有完善的单机及系统远程、本端告警功能。
三、室内分布系统的相关技术
1. 室内分布系统的室内电磁传播模型
在室内电磁波传播受响的因素很多，在有限的空间内环境变化大，墙、顶、地、人和室内物体等都会引起电磁的反射、折射、散射和吸收，电磁场分布十分复杂，电波传播模型相应多种多样。本文着重介绍在测试的基础上总结出来的三种传播模型，可供移动通信室内覆盖预测参考用。
1)室内小尺度路径损耗
室内小尺度路径损耗是指短距离、短时间内快速衰落（衰落深度达20∽40dB），其传播模型表达式为：