TYCAD在室內(nèi)覆蓋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

田 野 陳 欣 雷德華

【摘要】文章介紹了由廣州天越電子科技有限公司開發(fā)的室內(nèi)覆蓋智能設(shè)計(jì)軟件TYCAD,包括繪制原理圖、由原理圖自動(dòng)生成系統(tǒng)圖、優(yōu)化計(jì)算、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)等諸多實(shí)現(xiàn)。此軟件在3G來臨之際大面積的應(yīng)用,為室內(nèi)覆蓋設(shè)計(jì)效率的提升、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的制定及設(shè)計(jì)流程的優(yōu)化起到了推進(jìn)作用。

【關(guān)鍵詞】TYCAD 室內(nèi)覆蓋場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)電平計(jì)算3G

1 引言

隨著移動(dòng)通信的普及,室內(nèi)吸收了大部分的話務(wù)量。根據(jù)DoCoMo的最新統(tǒng)計(jì),室內(nèi)場(chǎng)所吸收了將近70%的話務(wù)量,這些場(chǎng)所主要是辦公樓、車站、家庭和酒店等。從2G/2.5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)可知,移動(dòng)用戶的60%也分布在室內(nèi);從3G業(yè)務(wù)的使用來看,室內(nèi)提供舒適的環(huán)境,時(shí)間也大多在室內(nèi)消磨,因此用戶也更喜歡在室內(nèi)使用3G業(yè)務(wù)。反過來講,3G的網(wǎng)絡(luò)覆蓋只有更完善,用戶才會(huì)考慮使用3G網(wǎng)絡(luò)。

對(duì)運(yùn)營商而言,通過建設(shè)3G室內(nèi)分布系統(tǒng),可以開拓新的話務(wù)量。同樣據(jù)DoCoMo的統(tǒng)計(jì),實(shí)施了室內(nèi)覆蓋的建筑物內(nèi)話務(wù)量增大了1.43倍。室內(nèi)覆蓋還可以分散過密地區(qū)的話務(wù)量,從而減輕室外基站的壓力,降低室外基站的數(shù)目和配置。從網(wǎng)絡(luò)容量來看,室內(nèi)覆蓋也降低了室外系統(tǒng)的負(fù)荷,出于3G自干擾的特性,也就降低了室外網(wǎng)絡(luò)整體干擾水平,從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的容量。因此,良好的室內(nèi)覆蓋是3G獲得成功的關(guān)鍵。

2 室內(nèi)覆蓋設(shè)計(jì)現(xiàn)存問題

目前,各設(shè)計(jì)單位在用普通CAD設(shè)計(jì)室內(nèi)分布系統(tǒng)時(shí),面臨著以下問題:

(1)繪制平面圖和系統(tǒng)圖非常不方便。雖然可以通過定義塊的方式來快速放置器件,但是要給每個(gè)器件填上編號(hào)、計(jì)算并填寫電平值以及給每根饋線計(jì)算并填寫電平值和長(zhǎng)度,工作量極為龐大,特別是涉及到修改時(shí),更是牽一發(fā)而動(dòng)全身,設(shè)計(jì)效率低下。

(2)材料統(tǒng)計(jì)不僅工作量巨大、枯燥無味,統(tǒng)計(jì)結(jié)果也非常容易出錯(cuò)。但是統(tǒng)計(jì)材料是整個(gè)設(shè)計(jì)過程中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié),統(tǒng)計(jì)不好就會(huì)造成工程預(yù)算不準(zhǔn)確,很有可能浪費(fèi)投資甚至影響工程進(jìn)度。

(3)設(shè)計(jì)的合理性無法評(píng)估。信號(hào)覆蓋效果僅靠施工完成后的路測(cè),不能在設(shè)計(jì)時(shí)就對(duì)效果進(jìn)行模擬,經(jīng)常導(dǎo)致完工還需要整改。而3G網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的穿透性差,CDMA又是一種自干擾強(qiáng)的信號(hào),更要求室內(nèi)覆蓋的精確性,確保信號(hào)覆蓋到位并且沒有信號(hào)泄露到室外。

(4)沒有統(tǒng)一的模板。每個(gè)人設(shè)計(jì)的圖紙參差不齊,不利于成果交流以及標(biāo)準(zhǔn)的推廣和貫徹。

(5)設(shè)計(jì)速度跟不上3G整體部署步伐。各設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)人員稀缺,不能在短時(shí)間內(nèi)快速補(bǔ)充,而只能寄希望于設(shè)計(jì)單位短時(shí)間內(nèi)提高設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)效率。

3 使用TYCAD做室內(nèi)覆蓋設(shè)計(jì)

TYCAD是在AutoCAD平臺(tái)上進(jìn)行ARX二次開發(fā)的專業(yè)軟件,符合CAD設(shè)計(jì)人員的習(xí)慣,并延續(xù)了CAD平臺(tái)簡(jiǎn)便易學(xué)、精確高效的優(yōu)點(diǎn),非常適合新人學(xué)習(xí)。TYCAD繪制的器件樣式以及器件損耗是通過配置的模板決定的,TYCAD還提供了詳細(xì)的系統(tǒng)設(shè)置工具,方便用戶配置個(gè)性化系統(tǒng),滿足不同用戶的需要。

設(shè)計(jì)人員在得到建筑平面圖后,根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)場(chǎng)勘察的情況布放好天線,然后設(shè)置天線的預(yù)測(cè)電平值和增益。使用設(shè)計(jì)前場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)來模擬場(chǎng)強(qiáng)的分布情況,場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算公式采用著名的馬特內(nèi)-馬恩納模型:

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

其中,Pr表示該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng),Pt表示天線輸出口電平,Ga表示天線增益,Lj表示介質(zhì)衰減,(32.45+20lgH*20lgD)是自由空間損耗,Ld表示自由因子衰減。設(shè)計(jì)前場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)Pt取設(shè)計(jì)人員預(yù)設(shè)的電平值,設(shè)計(jì)后場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)Pt取設(shè)計(jì)完成后的實(shí)際電平(預(yù)測(cè)效果見圖1),模擬完畢后根據(jù)仿真結(jié)果重新設(shè)置天線的位置和預(yù)設(shè)電平值。

圖1 場(chǎng)強(qiáng)仿真效果圖

天線布置完成后,TYCAD提供了兩種方法來設(shè)置天線的路由:一種是由設(shè)計(jì)人員畫好主干饋線,隨后天線自動(dòng)連到主干中,至此平面圖繪制完成。接著選擇平面圖的主連接點(diǎn),自動(dòng)生成天線系統(tǒng)圖。此時(shí)再選擇這些天線,系統(tǒng)會(huì)提供多種器件的連接組合,選定后自動(dòng)生成完整的系統(tǒng)圖。

另一種方法是,設(shè)計(jì)人員在畫平面圖時(shí)把完整的系統(tǒng)路由都畫出來,最后通過選擇主連接點(diǎn),直接生成按平面圖轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)圖。此后便可對(duì)天線、器件以及饋線的電平進(jìn)行計(jì)算。TYCAD提供了兩種電平計(jì)算的方法,一種是正推法,一種是反推法。正推法是根據(jù)信號(hào)源或主連接點(diǎn)電平正向計(jì)算,而反推法是根據(jù)設(shè)計(jì)人員設(shè)置的天線期望電平,自動(dòng)調(diào)整耦合器的型號(hào),使得計(jì)算結(jié)果接近用戶的期望,最后反推出信源和主連接點(diǎn)的輸入值,確定耦合器的型號(hào)及天線的最終電平值。電平計(jì)算同時(shí)支持對(duì)6個(gè)網(wǎng)段進(jìn)行計(jì)算,當(dāng)更換器件或者修改某個(gè)器件的參數(shù)時(shí),計(jì)算的電平也會(huì)跟著改變。

電平計(jì)算完成后,對(duì)器件自動(dòng)編號(hào)并將編號(hào)和電平值自動(dòng)對(duì)應(yīng)到平面圖中,此時(shí)再用設(shè)計(jì)后場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)功能做場(chǎng)強(qiáng)的仿真,根據(jù)仿真的參數(shù)微調(diào)天線的位置。

設(shè)計(jì)好一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樓層后,可以對(duì)其他樓層進(jìn)行排量復(fù)制,復(fù)制的時(shí)候系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)處理器件編號(hào)。生成所有樓層系統(tǒng)圖后,使用主干優(yōu)化功能對(duì)其進(jìn)行主干設(shè)計(jì),自動(dòng)合理分布不同饋線和相關(guān)器件。優(yōu)化功能考慮到了樓層高度,只要輸入每層的層高,得到的主干組合就會(huì)自動(dòng)判斷每層高度并累加,使樓層饋線長(zhǎng)度與層高一致。優(yōu)化結(jié)果如圖2所示:

圖2 主干優(yōu)化結(jié)果

設(shè)計(jì)完成后需要出圖排版并統(tǒng)計(jì)材料。使用圖紙切割功能把大張的設(shè)計(jì)圖切割為幾份小的,切割的圖用副連接點(diǎn)聯(lián)系起來。當(dāng)切割出來的圖比圖框略大時(shí)使用圖紙壓縮功能,系統(tǒng)會(huì)通過修改器件間距的方法壓縮圖紙,從而保證器件的比例不變。放置完圖框后,再使用智能打印功能,對(duì)圖紙進(jìn)行批量打印。TYCAD在材料統(tǒng)計(jì)方面提供了兩種模式,一種是材料和對(duì)應(yīng)的電平,一種是材料和對(duì)應(yīng)的價(jià)格,可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。最后,通過標(biāo)簽系統(tǒng)生成所有的器件和天線標(biāo)簽,打印后提供給施工隊(duì)。至此,整個(gè)室內(nèi)覆蓋設(shè)計(jì)完畢。

4 總結(jié)

TYCAD通過設(shè)計(jì)時(shí)自動(dòng)計(jì)算電平、自動(dòng)編號(hào),提高了設(shè)計(jì)效率,通過使用模板規(guī)范了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),通過場(chǎng)強(qiáng)仿真功能提高了信號(hào)覆蓋質(zhì)量,降低了技術(shù)門檻,給室分行業(yè)輸送了新鮮血液,加速了3G建設(shè)步伐。

使用TYCAD進(jìn)行設(shè)計(jì),可以達(dá)到如下效果:

(1)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)周期縮短,室內(nèi)覆蓋建設(shè)步伐加快。

(2)降低設(shè)計(jì)人員水平要求和專業(yè)門檻,提高設(shè)計(jì)方案通過率。

(3)通過仿真和主干優(yōu)化,可以提高方案合理性和網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果。

(4)對(duì)電平的計(jì)算不需要仔細(xì)確認(rèn)。

(5)提高器件的利用率,減少項(xiàng)目投入。

(6)圖紙非常標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一,利于維護(hù)和管理。

(7)圖紙的器件都帶有屬性,為以后網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化打下了基礎(chǔ)。

(8)設(shè)計(jì)方案可以重復(fù)利用,減少設(shè)計(jì)的重復(fù)性。