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面對即將到來的3G時代，室內分布系統(tǒng)的建設受到了業(yè)界越來越多的關注。本文論述了室內分布系統(tǒng)是解決室內覆蓋、吸收話務量、提高用戶滿意度的直接有效方式，提出了2G/3G共用室內分布系統(tǒng)的不同覆蓋解決方案，對多系統(tǒng)合路器(POI)的共用問題進行了考慮，分析了室內分布系統(tǒng)的工程設計要求，探討了分布式天線系統(tǒng)和漏纜分布系統(tǒng)的鏈路預算，為室內覆蓋的設計提供了參考。
3G對室內分布系統(tǒng)的要求
3G網絡的主要業(yè)務量來自于室內。根據(jù)香港SUNDAY對業(yè)務數(shù)據(jù)的采集結果可知，3G業(yè)務的室內話務量占總話務量的一半以上。而NTTDoCoMo的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，大約70%的業(yè)務量來自于室內。綜合考慮建筑物結構、電磁波傳播環(huán)境和容量需求方面的因素，將室內分布場景細分為以下幾類，見圖1。
和2G網絡相比，3G網絡在深層次覆蓋時存在諸多不足。此外，由于3G系統(tǒng)自干擾的特性，會引起“呼吸效應”現(xiàn)象和“遠近效應”現(xiàn)象。因此，網絡規(guī)劃時需要考慮減少網絡的滿載率，同時也要考慮切換區(qū)域大小的設置問題。
由于室外站進行室內覆蓋對信號的控制和深度覆蓋不能做到最優(yōu)，嚴重影響用戶的滿意度。韓國最大的移動通信商SKT的數(shù)據(jù)顯示，大部分服務質量差的位置都在室內，且往往是由于宏蜂窩基站覆蓋不到位造成的。
相比之下，室內分布系統(tǒng)不僅可以在話務密集地區(qū)進行有效的話務吸收，解決室內“無死角”覆蓋，而且減輕了室外站小區(qū)“呼吸效應”，降低了室外系統(tǒng)的負荷，從而能夠提高整個網絡的質量和容量。
3G室內分布系統(tǒng)
傳統(tǒng)的室內覆蓋系統(tǒng)將不同系統(tǒng)割裂開來，采取單獨建設、單獨維護的策略。但由于我國目前網絡存在多種系統(tǒng)，且頻段跨度較大，所以室內分布系統(tǒng)應該采用多系統(tǒng)的寬頻室內覆蓋方案，即一套天饋系統(tǒng)來實現(xiàn)多系統(tǒng)信號的同時覆蓋。
其中，信號源主要包括室內宏蜂窩基站、室內微蜂窩基站和直放站等。從系統(tǒng)容量和功率需求的角度，根據(jù)不同話務需求和覆蓋場景選擇不同的信號源。比如，對于大話務量地區(qū)，宜采用宏蜂窩基站作室內分布系統(tǒng)的信號源，能夠插入多塊基帶處理板，滿足話務密集地區(qū)的需求；對于寫字樓等室內用戶集中、話務量較高區(qū)域，可以考慮建設微蜂窩室內分布系統(tǒng)；對于隧道、地鐵車站、地下商場、地下酒吧等強調覆蓋而非容量的場所，可以考慮用室內直放站引入基站信號。
信號分布系統(tǒng)可以分為無源分布系統(tǒng)，有源分布系統(tǒng)和混合分布系統(tǒng)三種形式。無源分布系統(tǒng)是通過無源器件進行分路，經由饋線將無線信號盡可能平均地分配到覆蓋單元上，從而實現(xiàn)室內信號的均勻分布；有源分布系統(tǒng)中加入了功率放大器這一類有源設備。信號經過各級衰耗后，到達末端時，可以利用放大器放大以達到理想的強度，保證覆蓋效果。也可以混合采用無源系統(tǒng)和有源系統(tǒng)的部分器件，建立一套混合的信號分布系統(tǒng)。
覆蓋方式主要有三種，即分布式天線系統(tǒng)(DAS)、泄漏電纜系統(tǒng)和混合方案。
分布式天線系統(tǒng)能夠支持從400MHz到2.5GHz很寬的頻率范圍；對于建筑物內部結構狹長的特別區(qū)域，例如公路隧道、鐵路隧道、礦井等，可選用泄漏電纜分布系統(tǒng)，泄漏電纜不需要室內天線，通過電纜上泄漏信號進行覆蓋；多系統(tǒng)的寬頻室內覆蓋方案共用天饋線系統(tǒng)，具有相當靈活的可擴展性。但是在多網合一的室內分布系統(tǒng)的設計中，對系統(tǒng)間干擾的分析和抑制至關重要。
3G室內分布系統(tǒng)的設計
在室內分布系統(tǒng)方案設計中，需要考慮三方面的因素：降低室外信號對室內的影響；減少室內信號外泄；室內環(huán)境的特殊性所帶來的傳輸與空間衰耗。
首先，由于室外基站會對室內系統(tǒng)造成影響，所以必須對來自室外基站的信號進行測量，以了解室外宏站對室內系統(tǒng)的影響。
其次，室內分布系統(tǒng)的信號泄漏容易造成對室外信號的干擾，容易導致室外用戶選用室內信號，使軟切換增多，從而影響室外的掉話率。在3G工程設計階段就需要控制過多的軟切換區(qū)，減少室內天線的輸出電平，控制信號泄漏電平。在靠近窗戶、門口等邊緣區(qū)域，應采用方向性較好的定向天線，以減少信號的泄漏從而優(yōu)化切換關系。
最后，由于頻率上的差異，多系統(tǒng)共用室內分布系統(tǒng)不可避免地帶來了不同系統(tǒng)間在室內分布系統(tǒng)上功率損耗不一致的情況。比如，在2GHz下信號的饋線損耗，空間損耗和隔墻損耗都有增加。所以，應根據(jù)實際情況采用“多天線低功率”方式進行覆蓋，合理布防天線。
鏈路預算
1.容量預分析
A地的人流量是2000人/小時，設手機人均使用率為25%，A地移動電話用戶數(shù)為2000*25%=500/小時。用戶均勻分布，平均每用戶忙時話務量為0.02Erl，則A地總的話務量為10Erl，按照20%的余量，最大吸收話務量為12Erl。系統(tǒng)信號源為微蜂窩基站，根據(jù)Erlang-B公式表，當呼損率為2%時，兩個載頻容量為8.20Erl。因此采用4個載頻容量足夠提供系統(tǒng)使用。
2.覆蓋場強預分析
吸頂全向天線的輸出口功率為7dBm，增益為3dBi。距天線的最遠覆蓋距離約為10m。自由空間傳播損耗是58dB，貫穿損耗和多徑衰落分別是15dB和10dB。則邊緣場強=7+3-58-15-10=-74dBm。
覆蓋電梯的定向板狀天線的輸出口功率為11dBm，增益為8.5dBi。距天線的最遠覆蓋距離約為20m，20m自由空間傳播損耗是64dB，貫穿損耗和多徑衰落分別是20dB和15dB。則邊緣場強=11+8.5-64-20-15=-79.5dBm。
一般以移動終端的發(fā)射功率來確定漏泄射頻同軸電纜的最大覆蓋長度。移動終端的最大輸出功率為2W，系統(tǒng)要求的最低場強為-105dBm。頻率為2GHz，95%耦合損耗為86dB，耦合損耗的波動余量為5dB。漏泄同軸電纜的衰減常數(shù)為44dB/km，跳線及接頭損耗為2dB，地鐵系統(tǒng)車體的屏蔽作用和吸收損耗為10dB。則最大覆蓋距離=(33-(-105)-86-5-2-10)/44=795m
在新的通信系統(tǒng)中，覆蓋、容量和質量不再獨立，需要綜合考慮；多業(yè)務的同時存在也需要均衡考慮；重要的是，需要兼顧多網同時進行通信的狀況；干擾也將成為未來移動通信的最大攻克難點。而這些對饋線、漏纜、器件及附件和天線的性能都提出了很高的要求。
鏈接 作者簡介
袁衛(wèi)文：現(xiàn)為中天日立射頻電纜有限公司(ZTT)技術部研發(fā)工程師。1990年畢業(yè)于中國人民解放軍國防科工委指揮技術學院。曾在西安衛(wèi)星測控中心(XSCC)任雷達工程師。多次獲國防科工委及XSCC的科技進步獎項。
王強：現(xiàn)任中天日立射頻電纜有限公司總經理。先后畢業(yè)于中國人民解放軍通信工程學院南京大學商學院獲得碩士學位。2008年，組織研發(fā)的3G室內分布漏泄電纜天線榮獲南通市人民政府頒發(fā)的南通市科技進步三等獎。
藍燕銳：2001年畢業(yè)于大慶石油學院，現(xiàn)任中天日立射頻電纜有限公司副總工程師職務，負責新品開發(fā)、技術管理工作。2007年編寫論文《移動通信用漏泄射頻同軸電纜》被收集進中國通信學會2007年光纜電纜學術年會的論文集。
