1、3.3.1. 室内覆盖系统设计室内覆盖，特别是高层楼宇，复杂建筑群的室内覆盖一直是网络优化的难点。大型建筑物对电磁波有着很强的屏蔽作用，在其低层和地下室、电梯等环境下，信号很弱以至于没有信号，成为移动通信的盲区和阴影区。而在较高楼层，由于容易收到来自周围不同基站的信号，造成信号混杂，切换频繁，严重影响通话质量。另外对于有些建筑物，虽然能够正常通话，但是由于用户密度大，基站支持用户数目有限，通话阻塞率很高。而有人估计，大约 70%的移动通信业务量是发生在室内的，因此，一个好的室内覆盖环境不仅可以提升运营商形象、降低投诉率，而且还是提高运营收益的一个主要手段。室内覆盖系统要达到以下几个主要目的：（
2、1 ）使信号尽量均匀的分布于室内覆盖的区域，边缘场强不低于-85dBm；（2 ）尽量控制信号的外泄，在室外 10 米处信号电平不得超过-90dBm；（3 ）室内覆盖区域通话质量良好，绝大多数区域通话质量 0 级；（4 ）在室内覆盖区域，手机发射功率较低（*10 级以上） ，手机待机通话时间延长；（5 ）室内覆盖系统可以有效地吸收话务量，分担室外宏基站的负担。早期的室内覆盖与室外宏站是在一起进行频率规划的，室内没有自己的专用频点。比较容易产生同邻频干扰问题。采用室内覆盖专用频点，可以在很大程度上缓解室内室外同频干扰的问题。随着楼宇密度的提高，楼宇之间的同频干扰问题将会成为主要矛盾。对于将数字直放
3、站用作室内覆盖信号源的站点而言，这种楼宇之间的同频时延干扰将会是一种主要的干扰形式。现有的室内覆盖系统多采用无源的分布式天线系统 DAS（Distribute Antenna System） ，它主要由功分器、耦合器、馈缆和宽带天线（吸顶天线、平板天线、对数周期天线等） ，有些地方可能需要增加干放。这种传统的室内分布系统称为射频 DAS。室内电磁波的传播特点是：环境是封闭、半封闭，由于墙壁、门窗、家居等物体的存在，从发射天线到接收天线不仅有直射波、反射波、透射波，还有物体棱角边缘产生的绕射波。在建筑物的走廊会有类似与波导的传播效应。设计室内覆盖系统，一般需要先确定每个天线口的输出功率。现在室内
4、环境下多用吸顶天线，其覆盖半径在 1020 米之间。天线增益 3.5dBi，天线口功率一般在 1015dBm 之间。下面计算当输出功率为 10dBm 时单个吸顶天线的覆盖面积。（1 ）室内覆盖的边缘场强在-70dBm-85dBm 之间，取-80dBm 。（2 ）天线口的输出功率为 10dBm 左右，天线增益 3.5dBi，按照 ITU-R Rec.P.1238 建议的室内传播模型：L0(dB)=20lgf+10nlgd+Lfloor-28式中，n 是室内的传播指数，是一个介于 2.03.3 的常数，与建筑物的性质有关。如下表所示：表 1：不同类型建筑物的室内传播指数频段 900MHz 1.2
5、1.3GHz 1.8 2.0GHz环境 商业楼 住宅与办公楼 商业楼住宅与办公楼 商业楼 住宅 办公楼n 2.0 3.3 2.2 3.2 2.2 2.8 3.0Lfloor 是穿过地板的损耗，它依赖于频率，地板层数与建筑物的性质。表 2：穿墙（地板）损耗与建筑物性质的关系m=1 9m=2 19Lfloor 900MHzm=3 24住宅楼 4m办公楼 15+4(m-1)1.8 2.0GHz商业楼 6+3(m-1)其中 m 为直达波穿过的地板层数，m1。关于穿墙损耗，有建筑外墙与内墙之分，外墙的穿透损耗可以用下式计算：Le=37-7.9lgf在 900MHz 时，L e=13.5；1800MHz
6、时，L e=11.2dB。建筑内墙的损耗，在 900MHz 频率上为1.4 2.4dB；对 1800MHz，为 5.86.7dB。室内环境下阴影衰落的标准差可按下表取值：表 3：室内环境下的阴影衰落的标准差频率/GHz 住宅 办公室 商业楼宇0.9 81.8 2.0 8 10 105.2 12回归正题，接着计算，取 f=942MHz，n=2.8 ，m=2（两层） ，则最大路径损耗为 93.5dB（阴影衰落标准差取 6dB，95% 覆盖概率）：L=31.5+28lgR+19+6×1.65=93.5由此得出覆盖半径为 15.2m，天线之间的间距取 1.5 倍的覆盖半径，为 22.8 米。
7、单天线的覆盖面积约 1.95R2=1015m2。扣除一些非理想的因素（不止穿一堵墙） ，一个吸顶天线的覆盖面积也会在 500800m 2 左右。于是，根据建筑物的结构与建筑面积，就可以确定需要用到多少面天线来完成室内覆盖系统的设计。比如，一座 20 层高楼，每层建筑面积2500m2，总建筑面积为 50000m2。每层需要 35 面天线，总共需要 60100 面天线，按100 面计算。接下来，就是根据以上覆盖功率的要求，天线数量，和天线分配损耗、馈缆损耗等等来确定对信源的功率要求。假设天线的数量为 M，馈缆的平均长度为 L（百米） ，按照下式计算从信源输出口到天线输入口的损耗：X(dB)=10l
8、gM+0.5dB×log2M+10×L(百米)上式的一部分为天线分配损耗，第二部分为功分器等器件的介质损耗，第三部分为馈缆的传输损耗。假设馈缆的 30%用 7/8 馈缆，百米损耗 5dB，70%用 1/2 柔性馈缆，百米损耗12dB，平均损耗为百米 10dB。这些损耗值均是针对 GSM900M 系统的。计算得到天线分配损耗为 10lg100=20dB；功分器介质损耗为 3.5dB；馈缆损耗为6dB（平均长度 60 米） ，整体损耗为 29.5dB。而已知天线口功率为 10dBm，则要求信号源的输出功率为 39.5dBm。工程施工时可以此定出设备规格。如果只是单系统的覆盖，则
9、以上讨论就足够了，但是现实环境下多是 2G/3G 混合的覆盖系统，由于频段的差异，馈线的损耗不一样，电波传播特性以及对建筑物的穿透能力也不一样，因此覆盖范围也不同，如下表所示：表 4：典型室内场景的覆盖半径区域类型 区域描述 天线类型 3G 覆盖半径/m 2G 覆盖半径/mKTV 包房 墙壁较厚，门边有卫生间 吸顶天线 8 10 10 12酒店、宾馆餐厅包房砖墙结构，门边有卫生间 吸顶天线 10 12 12 15写字楼、超市 玻璃或货架间隔 吸顶天线 12 15 15 20停车场、会议室、大厅大部分空旷、中间有电梯厅、柱子或其它机房吸顶天线 10 20 25展厅 空旷、每层有较高净空 壁挂天线
10、 50 100壁挂天线（朝电梯厅） 共覆盖 3 层 共覆盖 5 层电梯 普通电梯 壁挂天线（朝上或下）共覆盖 5 层 共覆盖 7 层另外一个问题是，在 2G/3G 信号合路时，合路器的隔离度可能不够， 2G 系统与3G 系统相互之间将形成干扰。这是需要重点关注的地方。室内覆盖系统还有一个要求是室内覆盖电平不能超过安全水平，满足国家规定的电磁卫生标准。对于 900MHz 信号，可以用以下公式将功率值转换成电场强度（ 942MHz）：E(dBuV/m)=P(dBm)+136.7国家标准（GB8702-88）规定，在 303000MHz 频段，电磁辐射的安全数值为 12V/m，即141.6dBuV，由此可以得到 P 不能大于 4.9dBm。在距离天线 1m 处，是完全可以满足这个要求的（电场强度与功率密度在远场的换算公式为：S(W/m 2)=E2(V/m)/377。S 一般在10uW/cm2 左右，这时 E 为 0.0614V/m，P=-41dBm ） 。
