LTE室内覆盖技术资料.docx
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LTE室内覆盖技术资料
TD-LTE室内覆盖技术
1概述
移动通信系统的网络覆盖、系统容量、业务质量是各运营商获取竞争优势的关键所在，同时也是所有无线网络规划和优化工作的主题。
随着城市移动用户的飞速发展以及高层、大型建筑物的不断增加，系统容量和覆盖要求不断上升。
这些建筑物规模大、质量好，对移动信号有很强的屏蔽作用。
大型建筑物的低层、地下商场、地下停车场等环境是移动信号弱区甚至盲区，手机无法正常使用；在中间楼层，由于来自周围不同基站信号的重叠，产生严重的乒乓效应，手机频繁切换，甚至掉话，严重影响了手机的正常使用；在建筑物的高层，由于受基站天线的高度限制，无法正常覆盖，也是移动通信的弱区或乒乓效应区。
另外，在有些建筑物内，虽然基站信号能够正常通话，但是用户密度大，基站信道拥挤，手机接入困难。
为解决以上问题，业界引入了室内分布系统。
室内分布系统的原理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，从而保证室内各区域拥有理想的信号覆盖。
目前，3G网络包括室内覆盖的建设越来越完善，在城市的中心区、商业区或者机场、宾馆、地铁等人流密集区域，3G的无缝覆盖已经让用户有了切身的感受。
但3G网络对于高速数据业务的支持能力无法满足市场预期，类似高速流媒体、在线视频、高速下载、网页高速浏览、无线视频监控、大型在线游戏等极具市场吸引力的应用均无法在3G网络下流畅部署，同时，3G还面临来自Wifi方面强有力的竞争，尽快升级网络，部署LTE成为国内外运营商的当务之急。
目前全球范围内已有31个国家的64个运营商承诺在2012年以前部署LTE，Top50的运营商中有60%的运营商确定在2012年前部署LTE。
根据NTTDoCoMo的统计数据，手机用户70%以上的话务需求发生在室内，加上TD-LTE高速数据业务的定位对信号质量要求很高，因此加大室内覆盖力度是保证TD-LTE网络建设质量的重要手段。
图1室内覆盖业务比例
2室内覆盖系统介绍
2.1室内覆盖系统构成
室内覆盖系统为基站信号通过无源器件进行分路，经由馈线将无线信号分配到每一付分散安装在建筑物各个区域的低功率天线上，从而实现室内信号的均匀分布。
在某些需要延伸覆盖的场合，使用干线放大器对输入的信号进行中继放大，达到扩大覆盖范围的目的。
该系统主要包括干线放大器、射频同轴电缆、功分器、耦合器、电桥、天线等器件。
该系统主要由以下部分构成：
信号源：
BBU+RRU、宏蜂窝、微蜂窝。
功率分配系统：
光纤分布系统、泄露电缆和各种无源、有源分布系统，包含：
有源器件：
主要是指干线放大器和直放站。
室内天线：
吸顶全向天线、壁挂定向天线或者八木天线。
馈线和接头：
阻燃馈线和适配7/8”和1/2”等阻燃馈线的N型、7/16型接头。
功率分配器件：
功分器和耦合器等。
如下图所示：
图2室内分系统构成
室内覆盖系统的方案设计灵活，根据不同的室内覆盖场景和需求采用相应的系统设计方案。
实现室内无线信号的良好覆盖，需解决好两方面的问题，即采用适当的信源提取方式和择最佳的室内布线形式，以达到功率的合理分配。
2.2功率分配系统的设备组成
功率分配系统包含：
◆同轴分布式天线系统
◆泄露电缆
◆光纤分布系统
功率分配系统由有源设备和无源设备组成。
有源设备为直放站、干放等；无源天馈系统由功分器、耦合器、电桥和分布式天线等无源器件组成。
1
2
2.2
2.2.1无源器件
2.2.1.1天线
天线是将传输线中的电磁能转化成自由空间的电磁波或将空间电磁波转化成传输线中的电磁能的设备，天线的主要指标有：
增益、带宽、极化方式、波瓣角（垂直和水平）、前后比、驻波比。
通信天线种类按工作频段分为：
超长波、长波、中波、短波、超短波、微波天线；按方向性分为：
全向、定向天线；按结构特性：
线天线、面天线。
主要应用的天线种类有：
全向吸顶天线，定向壁挂天线，定向八木天线，下面对其进行简述：
◆全向吸顶天线
全向吸顶天线在室内覆盖系统应用中主要安装在天花板上，增益一般为3dBi，主要用于常规区域的覆盖。
参考指标如下表所示：
参考图如下：
图3吸顶天线
◆壁挂天线
壁挂天线在室内覆盖系统中，主要用于电梯以及长廊的覆盖，波束集中，前后比高，增益高（一般为7dBi左右）；有时用于控制信号室外泄漏。
参考指标如下：
参考图如下：
图4壁挂天线
◆对数周期天线
该天线辐射方向为定向辐射，它的定向性非常好，常用于电梯内覆盖或施主天线。
参考指标如下，参考指标如下：
电性能
频率（MHz）
806~960
1710~2500
驻波比
≤1.5
输入阻抗（Ω）
50
极化方式
垂直极化
增益（dBi）
8±1
9±1
前后比（dB）
≥10
3dB波瓣宽度
E面（o）
65
55
H面（o）
90±15
75±12
互调（dBm）
≤-107
输入功率（Max）（W）
50
雷电保护
直流接地
机械性能
连接方式
N-50K
天线罩材质
防紫外线ABS
天线颜色
白色
尺寸（mm）
290×210×65
重量（Kg）
1.0
工作温度及湿度
-35℃~+45℃/≤95%@40℃
参考图如下：
图5对数周期天线
◆全向吸顶双极化MIMO天线（测试产品）
该天线专为LTE室内分布系统研发、定制，支持LTE的各种MIMO算法，测试数据显示，采用双极化MIMO天线后，上下行数据峰值速率（近场）提升幅度达到1.8-2倍
2.2.1.2功分器
功分器是一种能量的等值分配的器件，目前的技术水平可以达到很宽的频带特性。
按照制作原理以及工艺区分，有微带功分器和腔体功分器，区别是微带功分器各个输出口之间有隔离度，腔体功分器没有隔离度，腔体功分器在承受功率和插损上比微带功分器有一定的优势，主要参考指标如下：
名称
二功分器
三功分器
四功分器
频率范围
698~2700MHz
插入损耗（dB）
≤3.3dB
≤5.2dB
≤6.4dB
端口隔离度
不作要求
驻波比（VSWR）
≤1.3（输入端）
带内波动
≤0.3dB
≤0.35dB
互调
≤-120dBc@2×43dBm
阻抗Ω
50Ω
接口形式
N/F
功率容量（W）
>200W
外形尺寸（mm）
211×60×25
227×60×25
227×60×42
工作温度（℃）
-30~+45
安装方式
扎带或支架
工作温湿度（℃）
-25~+65@≤95%
参考图如下：
图6功分器
2.2.1.1
2.2.1.2耦合器
耦合器是一种能量的不等值分配的器件，目前的技术水平可以达到很宽的频带特性。
按照制作原理以及工艺区分，有微带耦合器和腔体耦合器，腔体耦合器在承受功率和插损上比微带耦合器有一定的优势，主要参考指标如下：
型号
5dB
6dB
7dB
10dB
15dB
20dB
30dB
40dB
频率范围（MHz）
698-2700
耦合度（dB）
5±0.8
6±0.8
7±0.8
10±1
15±1
20±1
30±1.5
40±1.5
方向性（dB）
>20
>15
插入损耗dB
≤2.3
≤1.7
≤1.5
≤1.0
≤0.4
≤0.35
≤0.2
输入驻波比
≤1.3
特性阻抗（Ω）
50Ω
功率容量（W）
300
互调（IM3）
≤-120dBc@2×43dBm
接头
N-F
尺寸（mm）
117×38×17.1
重量（Kg）
0.21
工作温度（℃）
-30~+45
安装方式
通孔安装
工作温湿度（℃）
-25~+65@≤95%
参考图如下：
图7耦合器
2.2.1.3合路器
合路器的主要作用是将每一端口信号的输入功率馈送到同一输出端口，同时避免各个端口信号之间的相互影响，以GSM&UMTS&TD-LTE三频合路器为例，参考指标如下：
指标
通道CH1
通道CH2
通道CH3
频率范围（MHz）
885~960
1710~2170
2600~2700
插入损耗（dB）
≤0.8
≤0.8
≤0.8
带内波动（dB）
≤0.6
≤0.6
≤0.6
带外抑制（dB）
≥80@CH2
≥80@CH1
≥80@CH2
≥80@CH3
≥80@CH3
≥80@CH1
端口隔离（dB）
≥80@CH2
≥80@CH1
≥80@CH2
≥80@CH3
≥80@CH3
≥80@CH1
驻波比
≤1.3
阻抗（Ω）
50
三阶互调（dBc）
≤-120@+43dBm×2
接口类型
N-F
功率容量（W）
100&200
工作温度（℃）
-25~+55
尺寸（mm）
190×116×51（不含接头）
重量（Kg）
1.35
安装方式
两边支架安装
参考图如下：
图8合路器
2.2.1.4RF同轴电缆
RF同轴电缆的作用是在它能承受的所有环境条件下，在发射设备和天线之间充分地传输信号功率，所有电磁波都在封闭的外导体内沿轴向传输而不能和电缆外部环境中的电磁波发生耦合。
RF同轴电缆由内导体、绝缘体、外导体和护套4部分组成。
主要参考指标如下：
产品类型
1/2”馈线
1/2”超柔馈线
7/8”馈线
结构参数
内导体外径（mm）
4.8±0.1
3.6±0.1
9±0.1
外导体外径（mm）
13.7±0.1
12.2±0.1
25±0.2
绝缘套外径（mm）
16±0.1
13.5±0.1
28±0.2
机械性能
最小弯曲半径（mm）
一次弯曲半径
70
35
120
多次弯曲半径
210
50
360
电气性能
阻抗（Ω）
50±1
百米损耗（dB/100m）
1900MHz
<11.0
<16.6
<6.16
2000MHz
<12.0
<17.7
<6.6
2400MHz
<13.5
<19.2
<7.4
参考图如下：
图9射频馈缆
2.2.1.5泄漏电缆
1．泄漏电缆工作原理
泄漏电缆是由同轴电缆上分装多路天线演变出来的连续天线。
信号源通过泄漏电缆把信号传送到建筑物内各个区域，同时通过泄漏电缆外导体上的一系列开口，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，把信号沿电缆纵向均匀地发射出去和接收回来。
泄漏电缆适用于狭长型区域如地铁、隧道及高楼大厦的电梯。
特别是在地铁及隧道里，由于有弯道，加上车厢会阻挡电波传输，只有使用泄漏电缆才能保证传输不会中断。
也可用于对覆盖信号强度的均匀性和可控性要求较高的大楼。
2．泄漏电缆分布系统的工作原理
下行信号经室外定向天线接收，放大器放大，由泄漏电缆传输并同时向覆盖面反射；反之，上行信号由泄漏电缆耦合接收、传输。
采用泄漏电缆方式的优点是场强均匀，并可根据设计有效地控制覆盖范围
3．系统特性
室内覆盖泄漏电缆分布系统所使用设备主要为泄漏电缆和功分器等无源器件，对于线路损耗严重的系统还可以加装干线放大器。
耦合损耗：
耦合损耗描述的是电缆外部因耦合产生且被外界天线接收能量大小的指标，它定义为：
特定距离下，被外界天线接收的能量与电缆中传输的能量之比。
由于影响是相互的，也可用类似的方法分析信号从外界天线向电缆的传输。
耦合损耗受电缆槽孔形式及外界环境对信号的干扰或反射影响。
宽频范围内，辐射越强意味着耦合损耗越低。
泄漏电缆示意图如下图所示：
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