移动通信4G网络室内分布系统的优化分析

韦子龙

（广西通信规划设计咨询有限公司，广西 南宁 530007）

0 引 言

随着经济与科技发展水平的不断提高，我国已正式迈入以手机为代表的移动终端时代。同时，移动通信用户人群也在大规模地扩大，其人数增长类型近似于几何级。目前，我国已经成功实现了4G的普及，这一跨越式的成就表明我国的通信技术已经与欧美发达国家齐步。与移动数据业务迅猛发展相伴而来的是室内数据业务也渐渐呈集中式发展。据有关数据显示，自从打造室内热点区域以来，就收到了近70%的用户投诉，且由此产生的数据流量也高达90%，这导致室分建设面临众多困难和挑战，如网络质量得不到保障、升级优化难等。

1 4G网络室内分布系统基本情况概述

打造室内分布系统的目的在于保障室内区域的信号覆盖，其具体的运作过程为借助室内天线分布系统，相对均匀地为移动基站铺设信号。因为室内的信号处于交织分布的状态，所以由此产生的通信网络逐渐得以完整。20世纪末，有关研究人员开始着眼于对室内分布系统的探究。随着华为等一些我国强劲通信企业逐渐开始发展壮大，我国移动通信方面的研究拓展也渐渐深入，达到与世界先进国家并列的地位。现如今，很多国家都从我国购进部分重要的通信设备，并且我国已经掌握部分通信设备的核心技术。这一系列卓越的成就促进了我国室内分布系统投入成本的降低。

1.1 早期阶段

绝大多数的室内信号基本上都从室外传入，这就要求从室外传入的覆盖信号具有较强的穿透性。但是凭此方式传递的信号极易受室内障碍物的遮挡影响，从而致使信号不佳，用户不满意。通过事实证明，要想解决室内移动通信问题，单纯地凭借低频信号来传播是不行的。

1.2 发展阶段

随着人们生活水平的日益提高，想提高移动通信用户对信号的满意度也更为困难。因为他们的愿望是不管到什么地方手机都能有无线移动信号，并且信号强度处于中上等水平。然而现实是目前的无线信号穿透能力与人们的期望不相符。因此，如何构设好室内分布系统成为当前人们密切关注、亟待解决的问题。

2 构设4 网络室内分布系统的重大意义

当前，修建现代建筑最普遍采用的材料是钢筋与混凝土。由于室内装修的封闭化，移动通信信号在室内传播覆盖的程度日益降低，有时甚至是没有了信号。此外，现如今的建筑高度是逐渐在增加，导致高层建筑的底部信号极差，甚至会出现信号盲区，如一些地下停车场等阴暗的低地信号很弱。同时，在部分市中心区域，基站的建设较为集中，导致许多安全隐患的存在。

3 4G网络室内分布系统的分类和特点

目前，针对室内分布系统的类型及特征，主要有3种分类方法。

3.1 信号源的引入

室内分布系统可以依据信号源的不同进行分类，大致可分为两种。一种是直放站室内分布系统。这一系统的优点是投入较低、安装操作等简单便捷，对传输设备的数量没有过高的要求，且支持多运营商，在解决信号不稳定等问题上速度较快；其不足之处在于直放站本身没有携带容量，只能担当信号放大的载体，再加上深受产品质量、特性等的影响，因此在其建设的过程中，必须要紧密配合好基站的参数，如果操作不当，很容易导致整个网络受到干扰。另一种是蜂窝室内分布系统。这一系统最突出的优点是整体信号都较为稳定，并且质量水平较高，但是它的缺点也很显著，如投资成本比较高，在整个建设的过程中，需要工建、网规等多个部门的协助完成，整个施工周期较长[1]。

3.2 设备角度

根据设备方向分类的不同，可以将射频分为两大类，分别为射频有源和射频无源。射频有源系统的工作原理为，借助有源放大器，增强信号强度，再借助无源天馈系统，促使天线口的功率能够满足设计要求，进而达到所覆盖区域的场强要求。利用有源系统需要有专业的技术作为支撑，而这一系列技术非常复杂，在具体的应用操作中强调多方面的协同。此外，相较于无源系统，有源系统的整体安全系数较低，影响因素较多，因此更不稳定。射频无源系统分别由无源器件、天线及馈线三部分构成。相较于有源系统，无源系统的稳定性强，且安全性也较强，发生故障的概率较小，因此在后期的维修工作中投入成本较小。这一系统工作的原理为，借助耦合器、合路器等多个无源器件，在链路预算下，把信号从同轴电缆传输到天线，而覆盖范围由天线口功率所决定。但这一系统的质量水平并非是恒定的，还主要受施工质量、器件性能等多重因素的制约。

3.3 传输媒介

在室内分布系统的构成中，传输媒介处于重要的地位，根据其差异性，可将其主要分为3种类型。第一，光纤分布系统。信号在这一系统中的损耗相当地少，且整体的传输距离及质量都显著改善。当前，当选择传输媒介时，光纤是绝大多数的室内分布系统的首要选择，通过利用光纤直放站，不仅可以节省链路损耗，还可以达到末端深度覆盖的目标。第二，同轴电缆分布系统。这一系统的优点在于投入建设成本较低，具有较高的稳定性和性价比，且其普及率是当前最高的。该系统的缺点在于较低的投入成本导致链路的易受损性强，信号发散能力较弱，只能在借助有源放大设备的条件下增强信号。第三，泄露电缆分布系统。相较于前两种分布系统，这一种分布系统不能在其构造体系中安装天线，其优点在于铺设操作简单便捷。由于该分布系统的信号覆盖方式具有独特性，所以其对硬件的要求也非常严格，尤其是对电缆质量的要求。这一系统主要用于对隧道的铺设建设。

4 移动通信4G网络室内分布系统构设的基本模式

4.1 单通道建设模式

这种模式的工作原理是借助一条天馈覆盖线路，移动通信4G信号来开展传输。此模式的重点用户对象是对网络速度没有较高要求的人群。同时，依靠多系统合路器，4G信号可以变成一种覆盖式系统回路，将室内信号协同覆盖掉。打造此模式的优点有打造时间不长、投入成本较低，但是应用此模式的用户缺乏较佳的体验感，因为它不能引入MIMO双流。

4.2 双路双通道建设模式

这种模式的工作原理是借助两条独立的天馈，移动通信4G信号来开展传输。根据应用此模式的具体环境，又可将其分为两种，第一种是新建两路室内天馈；第二种是基于原有的基础，再建设一套新的分布系统，进而实现可以双流的工作条件。这一模式的优点在，能有效地提升网络性能，增强用户的整体体验感，但同时其打造的投入成本也较高，工作周期长，且工艺较为复杂。

5 移动通信4G网络室内分布系统的优化设计

5.1 单双路改造的优化

在优化单双路改造的过程中，为降低系统的输出功率对传输速率的影响，首要工作便是适当降低系统的输出功率。若小区附近的公路较强，要提高传输速率，则需使用速率相对高的编码方式。基于实际情况的分析，部分研究人员开展了专项测试。测试的结果显示，无论是单通道还是双通道，只要功率大小超过临界值，传输速率将不会有仍何的提升。所以在优化单双路通道时，在确保传输速率稳定提升的前提下，要尽量降低系统输出功率的大小[2]。

5.2 分析新建和改造通道的利弊

双通道的建设一般有两种模式，第一，两条通道完全新建；第二，对原有的通道进行改造升级，新建另外一条通道。无论是对通道进行改造或是采取完全新建的模式，二者都各有利弊。尤其是采用第二种模式进行建设时，往往会出现单通道改造的成本远高于其本身的价值，以及新建通道的成本远高于改造的成本等问题。原则方案的不同以及成本的不同便导致了最终用户的通话质量有所差异。

5.3 对天线输出功率实施优化

双通道分布系统受多重因素的影响，如施工设计、设备运行情况等，因此其运作具有一定的不确定性。必须要采取适当的措施来改进技术手段，将其影响因素控制在合理的范围内，尽量减少因功率大而阻碍系统下载速度的现象的出现频率。

5.4 优化天线布放点位

相关研究表明，相同天线点位两侧的天线的安置距离的大小也会在一定程度上影响通信的速率。如果将两天线的距离控制在米级以内，则可获得的最大速率；如果高于或低于米级，通信速率则会有所降低。这对于同一点位两天线距离的设置有很大的参考价值。

6 移动通信4G网络室内分布系统构设方案的选择

当处于较为杂乱或信号稳定状况较差的环境时，应尽量减少基站信号的引入。目前，我国绝大部分高层建筑主要将宏蜂窝、微蜂窝等作为信号来源，以此对干扰进行有效抑制。同时，应关注信号盲区或信号较差地带，需要引入适当的基站信号。实施这一措施前提条件，即基站容量有余且室外干扰因素有限并可控。

7 结 论

4G一方面满足了人们日益增长的网络需求，另一方面显示了当前潜力巨大的市场状况。本文将研究侧重点放在对移动通信4G网络室内分布系统改进方式的分析，并结合当前的实际使用状况针对不同场所选择移动通信室内分布系统的最佳方案。作为室外网络的有效补充，室内分布系统的存在会使网络节点更加密切连接，还可以有效降低宏基站的功率。