移動通信4G網(wǎng)絡室內(nèi)分布系統(tǒng)的優(yōu)化分析

韋子龍

（廣西通信規(guī)劃設(shè)計咨詢有限公司，廣西 南寧 530007）

0 引 言

隨著經(jīng)濟與科技發(fā)展水平的不斷提高，我國已正式邁入以手機為代表的移動終端時代。同時，移動通信用戶人群也在大規(guī)模地擴大，其人數(shù)增長類型近似于幾何級。目前，我國已經(jīng)成功實現(xiàn)了4G的普及，這一跨越式的成就表明我國的通信技術(shù)已經(jīng)與歐美發(fā)達國家齊步。與移動數(shù)據(jù)業(yè)務迅猛發(fā)展相伴而來的是室內(nèi)數(shù)據(jù)業(yè)務也漸漸呈集中式發(fā)展。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，自從打造室內(nèi)熱點區(qū)域以來，就收到了近70%的用戶投訴，且由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流量也高達90%，這導致室分建設(shè)面臨眾多困難和挑戰(zhàn)，如網(wǎng)絡質(zhì)量得不到保障、升級優(yōu)化難等。

1 4G網(wǎng)絡室內(nèi)分布系統(tǒng)基本情況概述

打造室內(nèi)分布系統(tǒng)的目的在于保障室內(nèi)區(qū)域的信號覆蓋，其具體的運作過程為借助室內(nèi)天線分布系統(tǒng)，相對均勻地為移動基站鋪設(shè)信號。因為室內(nèi)的信號處于交織分布的狀態(tài)，所以由此產(chǎn)生的通信網(wǎng)絡逐漸得以完整。20世紀末，有關(guān)研究人員開始著眼于對室內(nèi)分布系統(tǒng)的探究。隨著華為等一些我國強勁通信企業(yè)逐漸開始發(fā)展壯大，我國移動通信方面的研究拓展也漸漸深入，達到與世界先進國家并列的地位?，F(xiàn)如今，很多國家都從我國購進部分重要的通信設(shè)備，并且我國已經(jīng)掌握部分通信設(shè)備的核心技術(shù)。這一系列卓越的成就促進了我國室內(nèi)分布系統(tǒng)投入成本的降低。

1.1 早期階段

絕大多數(shù)的室內(nèi)信號基本上都從室外傳入，這就要求從室外傳入的覆蓋信號具有較強的穿透性。但是憑此方式傳遞的信號極易受室內(nèi)障礙物的遮擋影響，從而致使信號不佳，用戶不滿意。通過事實證明，要想解決室內(nèi)移動通信問題，單純地憑借低頻信號來傳播是不行的。

1.2 發(fā)展階段

隨著人們生活水平的日益提高，想提高移動通信用戶對信號的滿意度也更為困難。因為他們的愿望是不管到什么地方手機都能有無線移動信號，并且信號強度處于中上等水平。然而現(xiàn)實是目前的無線信號穿透能力與人們的期望不相符。因此，如何構(gòu)設(shè)好室內(nèi)分布系統(tǒng)成為當前人們密切關(guān)注、亟待解決的問題。

2 構(gòu)設(shè)4 網(wǎng)絡室內(nèi)分布系統(tǒng)的重大意義

當前，修建現(xiàn)代建筑最普遍采用的材料是鋼筋與混凝土。由于室內(nèi)裝修的封閉化，移動通信信號在室內(nèi)傳播覆蓋的程度日益降低，有時甚至是沒有了信號。此外，現(xiàn)如今的建筑高度是逐漸在增加，導致高層建筑的底部信號極差，甚至會出現(xiàn)信號盲區(qū)，如一些地下停車場等陰暗的低地信號很弱。同時，在部分市中心區(qū)域，基站的建設(shè)較為集中，導致許多安全隱患的存在。

3 4G網(wǎng)絡室內(nèi)分布系統(tǒng)的分類和特點

目前，針對室內(nèi)分布系統(tǒng)的類型及特征，主要有3種分類方法。

3.1 信號源的引入

室內(nèi)分布系統(tǒng)可以依據(jù)信號源的不同進行分類，大致可分為兩種。一種是直放站室內(nèi)分布系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的優(yōu)點是投入較低、安裝操作等簡單便捷，對傳輸設(shè)備的數(shù)量沒有過高的要求，且支持多運營商，在解決信號不穩(wěn)定等問題上速度較快；其不足之處在于直放站本身沒有攜帶容量，只能擔當信號放大的載體，再加上深受產(chǎn)品質(zhì)量、特性等的影響，因此在其建設(shè)的過程中，必須要緊密配合好基站的參數(shù)，如果操作不當，很容易導致整個網(wǎng)絡受到干擾。另一種是蜂窩室內(nèi)分布系統(tǒng)。這一系統(tǒng)最突出的優(yōu)點是整體信號都較為穩(wěn)定，并且質(zhì)量水平較高，但是它的缺點也很顯著，如投資成本比較高，在整個建設(shè)的過程中，需要工建、網(wǎng)規(guī)等多個部門的協(xié)助完成，整個施工周期較長[1]。

3.2 設(shè)備角度

根據(jù)設(shè)備方向分類的不同，可以將射頻分為兩大類，分別為射頻有源和射頻無源。射頻有源系統(tǒng)的工作原理為，借助有源放大器，增強信號強度，再借助無源天饋系統(tǒng)，促使天線口的功率能夠滿足設(shè)計要求，進而達到所覆蓋區(qū)域的場強要求。利用有源系統(tǒng)需要有專業(yè)的技術(shù)作為支撐，而這一系列技術(shù)非常復雜，在具體的應用操作中強調(diào)多方面的協(xié)同。此外，相較于無源系統(tǒng)，有源系統(tǒng)的整體安全系數(shù)較低，影響因素較多，因此更不穩(wěn)定。射頻無源系統(tǒng)分別由無源器件、天線及饋線三部分構(gòu)成。相較于有源系統(tǒng)，無源系統(tǒng)的穩(wěn)定性強，且安全性也較強，發(fā)生故障的概率較小，因此在后期的維修工作中投入成本較小。這一系統(tǒng)工作的原理為，借助耦合器、合路器等多個無源器件，在鏈路預算下，把信號從同軸電纜傳輸?shù)教炀€，而覆蓋范圍由天線口功率所決定。但這一系統(tǒng)的質(zhì)量水平并非是恒定的，還主要受施工質(zhì)量、器件性能等多重因素的制約。

3.3 傳輸媒介

在室內(nèi)分布系統(tǒng)的構(gòu)成中，傳輸媒介處于重要的地位，根據(jù)其差異性，可將其主要分為3種類型。第一，光纖分布系統(tǒng)。信號在這一系統(tǒng)中的損耗相當?shù)厣?，且整體的傳輸距離及質(zhì)量都顯著改善。當前，當選擇傳輸媒介時，光纖是絕大多數(shù)的室內(nèi)分布系統(tǒng)的首要選擇，通過利用光纖直放站，不僅可以節(jié)省鏈路損耗，還可以達到末端深度覆蓋的目標。第二，同軸電纜分布系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的優(yōu)點在于投入建設(shè)成本較低，具有較高的穩(wěn)定性和性價比，且其普及率是當前最高的。該系統(tǒng)的缺點在于較低的投入成本導致鏈路的易受損性強，信號發(fā)散能力較弱，只能在借助有源放大設(shè)備的條件下增強信號。第三，泄露電纜分布系統(tǒng)。相較于前兩種分布系統(tǒng)，這一種分布系統(tǒng)不能在其構(gòu)造體系中安裝天線，其優(yōu)點在于鋪設(shè)操作簡單便捷。由于該分布系統(tǒng)的信號覆蓋方式具有獨特性，所以其對硬件的要求也非常嚴格，尤其是對電纜質(zhì)量的要求。這一系統(tǒng)主要用于對隧道的鋪設(shè)建設(shè)。

4 移動通信4G網(wǎng)絡室內(nèi)分布系統(tǒng)構(gòu)設(shè)的基本模式

4.1 單通道建設(shè)模式

這種模式的工作原理是借助一條天饋覆蓋線路，移動通信4G信號來開展傳輸。此模式的重點用戶對象是對網(wǎng)絡速度沒有較高要求的人群。同時，依靠多系統(tǒng)合路器，4G信號可以變成一種覆蓋式系統(tǒng)回路，將室內(nèi)信號協(xié)同覆蓋掉。打造此模式的優(yōu)點有打造時間不長、投入成本較低，但是應用此模式的用戶缺乏較佳的體驗感，因為它不能引入MIMO雙流。

4.2 雙路雙通道建設(shè)模式

這種模式的工作原理是借助兩條獨立的天饋，移動通信4G信號來開展傳輸。根據(jù)應用此模式的具體環(huán)境，又可將其分為兩種，第一種是新建兩路室內(nèi)天饋；第二種是基于原有的基礎(chǔ)，再建設(shè)一套新的分布系統(tǒng)，進而實現(xiàn)可以雙流的工作條件。這一模式的優(yōu)點在，能有效地提升網(wǎng)絡性能，增強用戶的整體體驗感，但同時其打造的投入成本也較高，工作周期長，且工藝較為復雜。

5 移動通信4G網(wǎng)絡室內(nèi)分布系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

5.1 單雙路改造的優(yōu)化

在優(yōu)化單雙路改造的過程中，為降低系統(tǒng)的輸出功率對傳輸速率的影響，首要工作便是適當降低系統(tǒng)的輸出功率。若小區(qū)附近的公路較強，要提高傳輸速率，則需使用速率相對高的編碼方式。基于實際情況的分析，部分研究人員開展了專項測試。測試的結(jié)果顯示，無論是單通道還是雙通道，只要功率大小超過臨界值，傳輸速率將不會有仍何的提升。所以在優(yōu)化單雙路通道時，在確保傳輸速率穩(wěn)定提升的前提下，要盡量降低系統(tǒng)輸出功率的大小[2]。

5.2 分析新建和改造通道的利弊

雙通道的建設(shè)一般有兩種模式，第一，兩條通道完全新建；第二，對原有的通道進行改造升級，新建另外一條通道。無論是對通道進行改造或是采取完全新建的模式，二者都各有利弊。尤其是采用第二種模式進行建設(shè)時，往往會出現(xiàn)單通道改造的成本遠高于其本身的價值，以及新建通道的成本遠高于改造的成本等問題。原則方案的不同以及成本的不同便導致了最終用戶的通話質(zhì)量有所差異。

5.3 對天線輸出功率實施優(yōu)化

雙通道分布系統(tǒng)受多重因素的影響，如施工設(shè)計、設(shè)備運行情況等，因此其運作具有一定的不確定性。必須要采取適當?shù)拇胧﹣砀倪M技術(shù)手段，將其影響因素控制在合理的范圍內(nèi)，盡量減少因功率大而阻礙系統(tǒng)下載速度的現(xiàn)象的出現(xiàn)頻率。

5.4 優(yōu)化天線布放點位

相關(guān)研究表明，相同天線點位兩側(cè)的天線的安置距離的大小也會在一定程度上影響通信的速率。如果將兩天線的距離控制在米級以內(nèi)，則可獲得的最大速率；如果高于或低于米級，通信速率則會有所降低。這對于同一點位兩天線距離的設(shè)置有很大的參考價值。

6 移動通信4G網(wǎng)絡室內(nèi)分布系統(tǒng)構(gòu)設(shè)方案的選擇

當處于較為雜亂或信號穩(wěn)定狀況較差的環(huán)境時，應盡量減少基站信號的引入。目前，我國絕大部分高層建筑主要將宏蜂窩、微蜂窩等作為信號來源，以此對干擾進行有效抑制。同時，應關(guān)注信號盲區(qū)或信號較差地帶，需要引入適當?shù)幕拘盘?。實施這一措施前提條件，即基站容量有余且室外干擾因素有限并可控。

7 結(jié) 論

4G一方面滿足了人們?nèi)找嬖鲩L的網(wǎng)絡需求，另一方面顯示了當前潛力巨大的市場狀況。本文將研究側(cè)重點放在對移動通信4G網(wǎng)絡室內(nèi)分布系統(tǒng)改進方式的分析，并結(jié)合當前的實際使用狀況針對不同場所選擇移動通信室內(nèi)分布系統(tǒng)的最佳方案。作為室外網(wǎng)絡的有效補充，室內(nèi)分布系統(tǒng)的存在會使網(wǎng)絡節(jié)點更加密切連接，還可以有效降低宏基站的功率。