移动通信室内分布系统设计与工程实践研究

李 宸

（中铁二十二局集团电气化工程有限公司，北京 100043）

0 引 言

现代建筑物主要使用钢混结构，具有完全封闭的结构特征，使得无线电信号的屏蔽和衰减变得非常明显，从而大大降低了移动通信质量。在此背景下，出现了室内分布系统。该系统的主要作用是为室内用户群体提供良好的移动通信环境，可以实现在整个空间均匀分配移动基站信号，确保室内空间具有理想信号覆盖。

1 室内分布系统设计要点

1.1 信号源选择

根据基站共站情况和业务容量，信号源可以选用直放站、微蜂窝以及室内基带处理单元（BBU）+射频拉远单元（RRU）。选择新站地址时，可根据不同的通信容量要求选择微蜂窝和直放站[1]。

1.1.1 微蜂窝信号源

微蜂窝作为信号源可吸纳热点区域的话务量，减少室外基站的业务量，同时提供稳定的输出。它较少受到外部信号的干扰，而且可以是单独的小区形式。但建设成本较高。

1.1.2 直放站信号源

直放站作为信号源成本较低，无需使用传输设备，安装简便，且具有多种设备型号可供选择。但是，直放站信号源无法吸纳话务量，同时需考虑室外泄漏，避免干扰施主基站信号[2]。本文结合项目早期建设研究，确定购买31个新的室内基带处理单元BBU，并使用58个独立的射频拉远单元RRU构建室内分布系统，同时通过特定的接口获取信号。信号源包括微蜂窝、直放站以及BBU+RRU共3种。设置合理的直放站增益，可避免对施主基站的小区产生不利影响。如果增益太高，将增加施主基站的小区噪声，导致信号接收灵敏度降低；反之，则上行链路信号变弱，将增加掉话的几率。施主基站应选择EBU信号作为馈源，以确保足够的基站容量，避免产生拥堵。新站点对网络的访问、网络调整以及其他原因会影响直放站的正常运行，因此必须及时调整施主天线、频率以及功率等参数，以保障系统正常运行。

1.2 分布式天馈系统的选择

1.2.1 室内天线系统设计

现阶段，室内分布系统中使用最多的是定向吸顶天线，具有低增益、覆盖范围可控以及对室外信号无干扰等优点。在建筑边沿，如沿着窗户的通道和一楼大厅等区域，可以使用室内定向吸顶天线，将天线后向朝向室外，避免信号溢出过多。

1.2.2 覆盖电梯的方法

可以在井道中安装定向天线覆盖电梯轿厢；在电梯厅内，则可安装全向或定向吸顶天线来解决覆盖问题。需要说明的是，科学使用不同的方法，可以有效降低成本。

1.3 边缘场强的确定

边缘场强度是指移动终端在覆盖区域收到信号强度的最低值。该值的设置对系统的能量分布有很大影响。设置太高会浪费能量，增加成本；设置太低会减少室内覆盖范围，导致边缘区域掉话几率增加，同时会影响整体覆盖效果。边缘场强度的确定需要考虑移动终端和基站的灵敏度、干扰储备、噪声储备以及衰落储备[3]。例如，移动电话的接收灵敏度通常为-110 dBm，而室内多径比室外更突出，快衰落储备为10～15 dB，无需考虑慢衰落储备。干扰情况取决于所需覆盖区域的具体条件，当位于覆盖盲区或仅可以接收微弱外部信号时，干扰储备可以确定为5～10 dB。当覆盖区域附近信号干扰很强时，干扰储备可以确定为10 dB以上。如果室内分布系统使用有源设备，则应将噪声储备确定为5～10 dB；如果使用光纤，则噪声储备应确定为10～15 dB。综合考虑后，系统边缘场强值通常为85 dBm。结合项目实际需求，包含有源设备的室内分布系统边缘场强值为80 dBm，某些大型室内分布系统则为75 dBm。

2 室内分布系统工程实践研究

2.1 项目概况

某高校图书馆地面共6层，地下室1层，室内建筑占地面积约18 000 m2，容纳人数最多2 400人。1～6楼的全球移动通信语音质量为79.34%，场强大小为79.80%，地下室和电梯区域基本无信号和LTE网络，手机等移动终端不能正常使用。因此，对该校图书馆拟进行GSM和TD-LTE网络信号覆盖。项目完成后，信号覆盖率和语音通话质量应不低于99%，平均电平应高于-75 dBm。

2.2 设计方案

本次覆盖项目要求对地上6层、地下1层以及电梯等区域进行GSM和TD-LTE网络全覆盖。GSM网络信号源选用BTS，TD-LTE信号源采用BBU+RRU，器件需要支持800～2 400 MHz，室内系统基本结构如图1所示。

2.2.1 主要设备安装

近端单元和BBU设置在图书馆附近的基站的计算机房，远端单元和RRU分别设置于建筑物，安装要求如下。

图1 室内分布系统基本结构

（1）设备安装地点需要保持良好通风，干燥环境，且不受强电场和强磁场的干扰。设备位置应便于馈线和电源线布局，以便后续的设备进行调试和维护。

（2）必须使用安装部件垂直固定设备，并且机架底部与地面之间的距离不低于60 cm。对于室外的主机应做好防水、防晒以及防雷等安全防护，且应合理布局安装在室内的主机。

（3）必须正确且牢固地连接每个设备部件，确保设备外观无损伤，外层涂料无脱落。

（4）连接到设备的所有电缆应接触良好，不得松动，连接到设备的电源线不能与其他电缆捆绑在一起。

2.2.2 天线、无源器件安装

天线规格和安装位置应该遵循设计要求。室外天线应牢固安装在支撑部件上。支撑件应结实，铁杆垂直，横臂水平，所有金属零件都应做好防腐防锈工作。室内天线须垂直安装或水平安装，同时不能破坏整个室内环境的美观。建议将吸顶式天线固定安装在天花板下，也可以将天线设置在吊顶内，但必须牢固固定，不能随意放置。天线需外观干净，布线合理。无源器件的规格和型号应该按照设计方案确定。所有类型的设备都必须使用电缆扎带或线夹固定，不能悬挂。无源器件和馈线之间的连接应牢固，室外部分应防水。

2.2.3 馈线的安装

应按照系统设计方案中制定的线路规划和长度布设馈线，确保线路合理、布局美观、平直走线以及牢固固定，不能交叉和扭曲。在室内使用的馈线使用阻燃线，在馈线的入口和出口留下滴水弯头，并用阻燃材料封闭出入孔。如果需要在弯道中布置馈线，则弯角必须圆滑，且弯曲半径不得超过相应要求。线直径标准1/2时，二次弯曲的半径不超过200 mm，一次弯曲半径不超过100 mm；线直径标准7/8时，二次弯曲的半径不超过300 mm，一次弯曲半径不超过150 mm[4]。馈线应放置在电线槽或天花板中，并用束线带固定。馈线的明线部分应覆盖PVC管，并用线夹固定，禁止出现交叉线或飞线。馈线水平走线时，固定间距范围为1.0～1.5 m，馈线垂直走线时固定间距范围为0.8～1.0 m。

2.2.4 电源要求

有源设备的供电电源必须具有很高的稳定性，波动范围须控制在198～242 V。电源保护开关应设置在不容易触碰或损坏的部位。如果设置了单独电表，则需要对相关的电源设备进行安全防护处理。主机电源板必须具有2芯和3芯插座，应避免触碰发生触电。电源线必须用PVC管或波纹管覆盖保护，牢固固定，走线应该平整。

2.2.5 接地要求

光纤系统、有源设备以及干线放大器等设备应该做好接地。带有自支撑杆的户外直放站，需要严格做好接地措施，同时安装避雷针，接地电阻必须小于5 Ω。馈线的室外部分必须至少接地一次。牢固固定接地线使外观平整，并确保接触良好，无松动。

2.2.6 标签要求

所有天线、馈线（或光缆）以及有源设备都必须贴标签。天线和设备标签的内容为设备基本参数，馈线标签内容为信号发送和接收方向。需要注意，需将设备标签放在设备正面位置。对于室内天线，标签贴得要美观，且不影响天线安装。

3 覆盖效果测试

根据系统设计方案完成系统施工。为了验证系统施工质量，确保覆盖效果，测试人员对图书馆各个区域开展覆盖效果测试。每个楼层选择10个测试点，并分别在室内、走廊以及电梯等区域进行随机测试，测试结果如表1所示。

表1 图书馆移动通信网络覆盖效果测试

该校图书馆各个区域的GSM网络覆盖率和语音质量均超过99%，电平值均值超过-70 dBm，测试中未出现通话掉线或无法接通的问题。各区域TD-LTE网络覆盖率均超过99%[5]，在测试过程中未出现掉线或无法接通电话的问题，且下载速率均超过5 Mb/s。可见，该校图书馆的GSM和TD-LTE通信网络覆盖室内分布系统建设均实现了预期效果。

4 结 论

综上所述，随着国内移动通信技术的持续发展，人们对移动通信网络服务的要求不断提升。而室内区域的移动通信受各种因素的影响，容易出现移动通信效果不理想的问题。为此，需要进行移动通信网络室内分布系统的建设，以提升室内通信网络质量。在建设室内分布系统时，需要根据实际情况合理设计系统建设方案，合理规划需求，以最小的成本实现最优的网络质量，提高用户对通信质量的满意度，也为社会的发展提供更加便利的网络服务。