5G移动通信室内信号分布系统的设计

5G移动通信室内信号分布系统的设计

刘新润

中国铁塔股份有限公司佛山市分公司

【摘要】。随着引领的移动互联网时代的到来,如何避免以基站等为代表的电信基础设施重复建设,如何科学评估通信网络共建共享效益,如何正确落实国家电信业共建共享政策,无疑是新的发展形势下电信运营商所面临的战略课题.室内分布系统的设计原则、设计方法以及设计时要关注的要点。本文的家庭室内分布系统是一种高集成度移动通信室内覆盖系统，且此系统具有小型化、集约化、节能化的优点。无论是5G移动通信信号，均可以通过本文研究的系统来实现家庭覆盖，从而解决移动通信信号的家庭覆盖问题，覆盖方便快捷且成本低。

【关键词】室内分布系统；室内分布系统；中频信号；以太网数据信号

一、概述

近年来，随着移动通信的快速发展，移动电话已逐渐成为人民群众日常生活中广泛使用的一种现代化通信工具，同时广大移动用户对移动通信服务质量的要求也越来越高，他们已不再单单满足于良好的室外移动通信服务，而且也要求在室内（特别是星级酒店、大型商场、高级写字楼等）能享受优质的移动通信服务。而现代建筑由于多以钢筋混凝土为骨架，再加上全封闭式的外装修，对无线电信号的屏蔽衰减特别厉害，使通话质量严重下降。在此情况下，室内分布系统应运而生。室内分布系统是针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种成功的方案；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。

图
1室内分布系统模型

二、室内分布系统的组成、应用及类型

室内分布系统通过功分器、耦合器等无源功率分配器件和干线放大器等有源器件及馈线、室内天线等设备将无线信号均匀分配到室内各个区域，实现无线信号对室内的延伸覆盖。1.室内分布系统由两部分组成：

(1)信号源（微蜂窝、宏蜂窝、直放站、BBU＋RRU等）；

(2)分布系统（同轴电缆、光缆、泄漏电缆、光端机、干线放大器、功分器、耦合器、天线等）。

2.需要建设室内分布系统的区域有：

◇室内盲区：新建大型建筑、停车场、办公楼、宾馆。

◇话务量高的大型室内场所：车站、机场、商场、体育馆、购物中心，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。

室内分布系统有以下几种类型：

随着4G网络的建设完善，国内运营商对各种制式的宏蜂窝基站不断扩建和增加，国内各地的室外网络覆盖已经做到了无缝连接，语音和数据业务也得到了提高和改善。5G网络已经由传统意义上的语音业务转变为数据业务，且数据业务多发生在室内。根据目前5G移动通信网络的现状来看，当前室内覆盖的情况如下所示：室内覆盖不能完全达标,

没有统一的室内分布系统,已覆盖区容量不高，高容量区未覆盖,室内分布容量规划不够，只关注功率设计,室内分布系统规划时，由于运营商过度关注覆盖效果的好坏，对功率分配投入了过多的目光，没有对容量进行合理的规划。室内分布系统没有合理使用基站资源，易造成不同站点容量分配不均.

(1)同轴电缆分布方式无源分布系统信号源通过组合使用的耦合器、功分器等无源器件进行分路，经馈线将信号均匀分布到室内各个角落。通过仔细的链路计算，达到信号的均匀分布。天线使用适合室内使用的吸顶式或壁挂式天线。覆盖面积小，适用于中小型楼宇室内覆盖场所。

(2)同轴电缆分布方式有源分布系统在建筑物覆盖面积较大时，前述的无源天馈线很难满足需要；可增加中继设备，如放大器，以补偿信号在传输过程中的损耗。

(3)光纤分布系统

当覆盖的区域比较分散、相距较远或地形比较复杂时，可以采用光纤分布系统，通过拉远的方式对各个分离的室内区域进行覆盖。光纤站近端在信号源所在之处，通过近端实现光电转换，将射频信号转换为光信号，并经光分路器分配进入光纤传输至各远端；光纤远端为光电转换取出射频信号，并经过功率放到输入室分天馈系统。

(4)泄漏电缆分布系统

信号源通过耦合器、功分器等无源器件进行分路后，送入泄漏电缆中，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。在信号传输过程中，将信号均匀的分布在所经过的区域，这种方式称为泄漏电缆分布系统。

三、室内分布系统设计

进行室内分布系统设计时，应把握的总体原则是：

◆“小功率、多天线”的覆盖原则

◆“先局部、后整体”、“先平层、后主干”的设计顺序

◆主干线上主要用耦合器，平层主要用功分器

◆主干线尽量采用7/8馈线，平层小于30米采用1/2馈线进行室内分布系统设计时，有以下几点需要注意：

1.室内分布系统天线布放方式

(1)走廊交叉位置布放天线

在走廊交叉位置布放天线，可以使该天线能够照顾多个方向的覆盖，在满足覆盖要求的情况下做到天线数量最少。

(2)切换区域布放天线

在电梯厅附近布放天线，在覆盖房间的同时，兼顾电梯厅的覆盖。停车场出入口布放天线，布放位置一般选择在拐角处。

(3)房间内布放天线

为了减少穿透墙体带来的损耗，对于大型会议室、办公区域等，如果物业允许的话，可以将天线布放到房间内。

(4)定向天线防止信号泄漏

对于一些容易发生信号泄漏的区域，如走廊尽头靠窗位置，可以布放定向天线进行覆盖，定向天线的主瓣方向朝里，利用定向天线后瓣的抑制特性，防止信号泄漏到室外造成干扰。

(5)干扰区域布放天线

如果在室内存在室外干扰信号的区域，而且客户要求在室内区域必须占用室内信号，那么从室内覆盖优化的角度（相对室外基站优化调整），则需要根据干扰信号强度和区域来决定室内天线的布放位置。确保天线布放后，在室内干扰区域，室内信号的导频功率比室外干扰信号导频功率高5dB以上。家庭室内分布系统是一种新型的移动通信信号覆盖解决方案，主要用于信号补盲和信号拉远等，其解决方案如下:

2.电梯覆盖需单独考虑

天线主瓣方向朝向电梯井道一般可覆盖4层；天线主瓣方向朝向电梯厅一般可覆盖3层。

室内分布系统的功率分配原则

(1)“先平层设计”，主要用功分器（保证天线口功率平衡）；根据天线数量确定采用何种功分器，平层馈线小于30米一般用1/2馈线。

(2)“后主干设计”，主要用耦合器（可以节省功率）；根据主干信号功率和平层需要功率确定耦合器的耦合度；馈线一般用7/8馈线。

(3)如果主干线全采用耦合器，可能引起天线口功率不平衡，因此，主干线可采用耦合器＋功分器分配功率方式。

4.系统切换设计

(1)一般建筑物大堂出入口切换区域建议

在室外距离门口5～7米范围内。切换区域不宜离马路太近或进入室内过深。大堂切换设计策略：

◇“小功率、多天线”方式；

◇定向天线从门口往里覆盖；

◇天线口功率可调。

(2)电梯切换设计策略：

◇通常建议电梯内为同一小区；

◇当楼层太高，不能同一小区时，需要引入相邻小区信号；

◇非全楼覆盖时，电梯井道天线主瓣方向朝向电梯厅；

◇电梯内外不同小区时，切换区域选择在电梯厅。

(3)车库出入口切换设计：在车库出入口位置安装天线保证切换。

5.干扰和泄露

为建立较完美的无线覆盖网络，在设计时应兼顾边缘场强的计算，保证不会产生明显的信号泄漏。

◇小功率、多天线”覆盖技术解决室外干扰和控制室内信号外泄；

◇在易外泄区域安装定向天线控制室内信号外泄；

◇室外网络优化。

四、结束语

室内分布系统的建设，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。室内分布系统的设计是一项复杂的工作，需要考虑诸多方面的问题。本文只是从天线布放、电梯覆盖、功率分配、系统切换、干扰和泄露几个方面进行探讨，在实际工程设计时还有许多问题需要考虑。

参
考文献

[1] 赵振龙.物联网形势下的5G通信技术应用[J]. 中国新通信. 2017(14)

[2]试论通信技术以及发展趋势[J]. 中国新通信. 2016(14)

[3] 伍巍.面向5G通信的射频关键技术探讨[J]. 无线互联科技. 2018(14)

[4] 史森吉,4G移动通信技术与安全缺陷分析[J]. 网络安全技术与应用. 2016(03)

[5] 申梓昂.通信技术的应用与发展[J]. 通讯世界. 2018(07)

[6] 彭沛. 5G通信技术若干关键问题研究[J].湖北函授大学学报. 2018(09)

[7] 李祉霖. 5G通信技术发展优势研究[J]. 中国战略新兴产业. 2018(28)

[8] 杜洋. 4G移动通信技术在生活中的应用[J].中国新通信. 2018(24)

[9] 罗新强. 4G通信技术的特点及应用探讨[J]. 计算机产品与流通. 2018(02)

[10] 魏小兵. 5G移动通信技术应用与发展前景[J]. 数字技术与应用. 2018(07)