TYCAD在室内覆盖设计中的应用

田 野 陈 欣 雷德华

【摘要】文章介绍了由广州天越电子科技有限公司开发的室内覆盖智能设计软件TYCAD,包括绘制原理图、由原理图自动生成系统图、优化计算、统计报表、场强预测等诸多实现。此软件在3G来临之际大面积的应用,为室内覆盖设计效率的提升、设计标准的制定及设计流程的优化起到了推进作用。

【关键词】TYCAD 室内覆盖场强预测电平计算3G

1 引言

随着移动通信的普及,室内吸收了大部分的话务量。根据DoCoMo的最新统计,室内场所吸收了将近70%的话务量,这些场所主要是办公楼、车站、家庭和酒店等。从2G/2.5G网络运营经验可知,移动用户的60%也分布在室内;从3G业务的使用来看,室内提供舒适的环境,时间也大多在室内消磨,因此用户也更喜欢在室内使用3G业务。反过来讲,3G的网络覆盖只有更完善,用户才会考虑使用3G网络。

对运营商而言,通过建设3G室内分布系统,可以开拓新的话务量。同样据DoCoMo的统计,实施了室内覆盖的建筑物内话务量增大了1.43倍。室内覆盖还可以分散过密地区的话务量,从而减轻室外基站的压力,降低室外基站的数目和配置。从网络容量来看,室内覆盖也降低了室外系统的负荷,出于3G自干扰的特性,也就降低了室外网络整体干扰水平,从而提高了整个系统的容量。因此,良好的室内覆盖是3G获得成功的关键。

2 室内覆盖设计现存问题

目前,各设计单位在用普通CAD设计室内分布系统时,面临着以下问题:

(1)绘制平面图和系统图非常不方便。虽然可以通过定义块的方式来快速放置器件,但是要给每个器件填上编号、计算并填写电平值以及给每根馈线计算并填写电平值和长度,工作量极为庞大,特别是涉及到修改时,更是牵一发而动全身,设计效率低下。

(2)材料统计不仅工作量巨大、枯燥无味,统计结果也非常容易出错。但是统计材料是整个设计过程中很重要的一个环节,统计不好就会造成工程预算不准确,很有可能浪费投资甚至影响工程进度。

(3)设计的合理性无法评估。信号覆盖效果仅靠施工完成后的路测,不能在设计时就对效果进行模拟,经常导致完工还需要整改。而3G网络信号的穿透性差,CDMA又是一种自干扰强的信号,更要求室内覆盖的精确性,确保信号覆盖到位并且没有信号泄露到室外。

(4)没有统一的模板。每个人设计的图纸参差不齐,不利于成果交流以及标准的推广和贯彻。

(5)设计速度跟不上3G整体部署步伐。各设计单位设计人员稀缺,不能在短时间内快速补充,而只能寄希望于设计单位短时间内提高设计人员的设计效率。

3 使用TYCAD做室内覆盖设计

TYCAD是在AutoCAD平台上进行ARX二次开发的专业软件,符合CAD设计人员的习惯,并延续了CAD平台简便易学、精确高效的优点,非常适合新人学习。TYCAD绘制的器件样式以及器件损耗是通过配置的模板决定的,TYCAD还提供了详细的系统设置工具,方便用户配置个性化系统,满足不同用户的需要。

设计人员在得到建筑平面图后,根据建筑物的结构以及现场勘察的情况布放好天线,然后设置天线的预测电平值和增益。使用设计前场强预测来模拟场强的分布情况,场强计算公式采用著名的马特内-马恩纳模型:

Pr=Pt+Ga-Lj-(32.45+20lgH*20lgD)-Ld

其中,Pr表示该点的场强,Pt表示天线输出口电平,Ga表示天线增益,Lj表示介质衰减,(32.45+20lgH*20lgD)是自由空间损耗,Ld表示自由因子衰减。设计前场强预测Pt取设计人员预设的电平值,设计后场强预测Pt取设计完成后的实际电平(预测效果见图1),模拟完毕后根据仿真结果重新设置天线的位置和预设电平值。

图1 场强仿真效果图

天线布置完成后,TYCAD提供了两种方法来设置天线的路由:一种是由设计人员画好主干馈线,随后天线自动连到主干中,至此平面图绘制完成。接着选择平面图的主连接点,自动生成天线系统图。此时再选择这些天线,系统会提供多种器件的连接组合,选定后自动生成完整的系统图。

另一种方法是,设计人员在画平面图时把完整的系统路由都画出来,最后通过选择主连接点,直接生成按平面图转化的系统图。此后便可对天线、器件以及馈线的电平进行计算。TYCAD提供了两种电平计算的方法,一种是正推法,一种是反推法。正推法是根据信号源或主连接点电平正向计算,而反推法是根据设计人员设置的天线期望电平,自动调整耦合器的型号,使得计算结果接近用户的期望,最后反推出信源和主连接点的输入值,确定耦合器的型号及天线的最终电平值。电平计算同时支持对6个网段进行计算,当更换器件或者修改某个器件的参数时,计算的电平也会跟着改变。

电平计算完成后,对器件自动编号并将编号和电平值自动对应到平面图中,此时再用设计后场强预测功能做场强的仿真,根据仿真的参数微调天线的位置。

设计好一个标准楼层后,可以对其他楼层进行排量复制,复制的时候系统会自动处理器件编号。生成所有楼层系统图后,使用主干优化功能对其进行主干设计,自动合理分布不同馈线和相关器件。优化功能考虑到了楼层高度,只要输入每层的层高,得到的主干组合就会自动判断每层高度并累加,使楼层馈线长度与层高一致。优化结果如图2所示:

图2 主干优化结果

设计完成后需要出图排版并统计材料。使用图纸切割功能把大张的设计图切割为几份小的,切割的图用副连接点联系起来。当切割出来的图比图框略大时使用图纸压缩功能,系统会通过修改器件间距的方法压缩图纸,从而保证器件的比例不变。放置完图框后,再使用智能打印功能,对图纸进行批量打印。TYCAD在材料统计方面提供了两种模式,一种是材料和对应的电平,一种是材料和对应的价格,可以根据实际需要选择。最后,通过标签系统生成所有的器件和天线标签,打印后提供给施工队。至此,整个室内覆盖设计完毕。

4 总结

TYCAD通过设计时自动计算电平、自动编号,提高了设计效率,通过使用模板规范了设计标准,通过场强仿真功能提高了信号覆盖质量,降低了技术门槛,给室分行业输送了新鲜血液,加速了3G建设步伐。

使用TYCAD进行设计,可以达到如下效果:

(1)项目的设计周期缩短,室内覆盖建设步伐加快。

(2)降低设计人员水平要求和专业门槛,提高设计方案通过率。

(3)通过仿真和主干优化,可以提高方案合理性和网络覆盖效果。

(4)对电平的计算不需要仔细确认。

(5)提高器件的利用率,减少项目投入。

(6)图纸非常标准统一,利于维护和管理。

(7)图纸的器件都带有属性,为以后网络优化打下了基础。

(8)设计方案可以重复利用,减少设计的重复性。