室内无线通信技术原理与工程实践

室内无线通信技术原理与工程实践目录目录第1章概论1

1.1无线通信室内覆盖方案的技术要素1

1.1.1信源种类1

1.1.2信源属性2

1.1.3传输介质3

1.1.4天线布局4

1.1.5典型场景下的方案选择6

1.2典型室内信号分布系统7

1.2.1室内电缆分布系统7

1.2.2室内光纤（光电混合）分布系统10

1.3无线通信室内覆盖的发展趋势11

1.3.1共建共享11

1.3.2无线光纤分布系统12

1.3.3室内外协同通信13

本章参考文献13

第2章无线通信理论基础14

2.1无线通信频谱分配14

2.1.1无线电频谱简介14

2.1.2陆地公众移动通信可用频谱分配15

2.2室内环境的电磁传播18

2.2.1无线通信环境和传播信道19

2.2.2室外信号向室内的电磁传播20

2.2.3室内电磁传播的经验模型29

2.2.4室内电磁传播的确定性模型35

2.2.5室内电磁传播的影响因素39

2.2.6室内信号向室外的电磁传播43

2.2.7特定空间的电磁传播44

2.2.8沿泄漏电缆的电磁传播46

2.3室内可见光通信48

本章参考文献49

第3章无线通信技术体制53

3.1无线通信组网基础技术53

3.1.1小区与大区53

3.1.2双工技术55

3.1.3复用技术57

3.1.4多址技术59

3.2GSM系统基本原理61

3.2.1GSM系统网络结构61

3.2.2GSM帧结构和信道61

3.3TDSCDMA系统基本原理64

3.3.1TDSCDMA网络结构64

3.3.2TDSCDMA帧结构与物理信道65

3.4WCDMA系统基本原理68

3.4.1WCDMA网络结构68

3.4.2WCDMA信道69

3.5cdma2000 1x系统基本原理70

3.5.1cdma2000 1x网络结构71

3.5.2cdma2000 1x物理信道71

3.6cdma2000 1x EVDO系统基本原理72

3.6.1cdma2000 1x EVDO网络结构72

3.6.2EVDO物理信道73

3.7LTE系统基本原理74

3.7.1LTE网络结构74

3.7.2LTE帧结构和物理信道76

3.7.3LTE系统的吞吐量分析80

3.8WLAN基本原理83

3.8.1WLAN的网络结构83

3.8.2WLAN技术原理与参数84

3.9CMMB基本原理85

3.9.1CMMB网络结构85

3.9.2CMMB信道85

3.10CATV基本原理86

本章参考文献87

第4章无线通信中的噪声与干扰88

4.1无线通信中的噪声88

4.1.1噪声的分类88

4.1.2噪声系数91

4.1.3接收机灵敏度93

4.2无线通信中的干扰95

4.2.1与收/发信机性能指标有关的干扰95

4.2.2系统组网中出现的射频干扰103

本章参考文献119

第5章信源设备120

5.1概述120

5.2一体式基站120

5.2.1宏基站121

5.2.2微蜂窝122

5.2.3一体化微站122

5.3分布式基站123

5.3.1系统原理123

5.3.2主要特点124

5.3.3应用场景125

5.3.4三层架构分布式基站126

5.4小基站127

5.4.1系统原理127

5.4.2主要特点128

5.4.3应用场景129

5.4.4Nanocell130

5.4.5超小型室内点系统132

5.5中继站132

5.6LTEHi设备135

5.7WLAN设备136

5.7.1系统原理136

5.7.2WLAN AP及AC设备137

5.7.3胖AP和瘦AP139

5.7.4应用场景140

5.8信源设备的工程应用技术140

5.8.1室分系统的信源功率141

5.8.2分布式基站与GRRU比较分析142

5.8.3LTE信源设备的演进与升级143

本章参考文献145

第6章有源设备的性能指标与应用147

6.1概述147

6.1.1简述147

6.1.2直放站的分类147

6.1.3直放站的性能指标147

6.1.4直放站行业标准149

6.2典型有源设备150

6.2.1干线放大器150

6.2.2模拟无线直放站152

6.2.3模拟光纤直放站153

6.2.4数字光纤直放站155

6.2.5射频接入型光纤分布系统158

6.2.6数字无线直放站162

6.2.7微波拉远系统164

6.2.8飞地压扩系统166

6.2.9CMMB直放站167

6.3有源设备工程应用关键技术168

6.3.1干线放大器的使用168

6.3.2无线直放站的信号源选择169

6.3.3无线直放站的隔离度估算170

6.3.4模拟光纤直放站的拉远距离171

6.3.5直放站对基站上行噪声的影响分析 171

6.3.6GSM时间色散174

6.3.7CDMA直放站引入与搜索窗优化175

6.4直放站的优化和维护178

6.4.1直放站的优化178

6.4.2直放站的维护180

6.5直放站的监控技术181

6.5.1概述181

6.5.2监控组网结构181

6.5.3监控传输方式182

6.5.4监控系统的接口182

本章参考文献183

第7章无源器件的性能指标与应用184

7.1概述184

7.2射频与微波的基本概念184

7.2.1射频常用计算单位184

7.2.2无源器件指标定义185

7.3典型室内分布无源器件190

7.3.1天线190

7.3.2功分器197

7.3.3定向耦合器198

7.3.4电桥199

7.3.5滤波器201

7.3.6合路器203

7.3.7衰减器和负载205

7.3.8其他常用器件206

7.4无源器件关键指标的测试方法210

7.4.1腔体功分器插损和波动测试210

7.4.23dB电桥隔离度测试212

7.4.3无源互调测试212

7.5无源器件工程应用的热点分析215

7.5.1无源器件的性能影响因素215

7.5.2合路器、功分器和电桥的辨析217

7.5.3高品质和普通品质无源器件的应用218

7.5.4集成预置室分无源器件218

本章参考文献221

第8章室分系统的规划设计222

8.1规划设计概述222

8.2规划设计流程223

8.3规划设计指标224

8.3.1GSM224

8.3.2WCDMA225

8.3.3cdma2000226

8.3.4TDSCDMA226

8.3.5LTE227

8.3.6WLAN227

8.3.7CMMB228

8.4规划设计输出228

8.5候选站点的选取229

8.6勘察及测试230

8.6.1楼宇结构勘察230

8.6.2楼宇机房勘察231

8.6.3网络信号勘察232

8.6.4室内覆盖模拟测试233

8.6.5室内传播模型校正235

8.7信源规划设计236

8.7.1信源类型选择236

8.7.2业务容量规划237

8.7.3小区频率规划 238

8.7.4分区和分簇规划240

8.7.5切换区域规划241

8.8覆盖规划设计244

8.8.1室内链路预算分析244

8.8.2天线口功率及电磁照射强度分析246

8.8.3室内天线典型位置设计247

8.9室内外协同规划设计249

8.10特殊场景的规划设计251

8.10.1大型场馆251

8.10.2机场251

8.10.3地铁252

8.10.4隧道253

8.11WLAN系统的规划设计254

8.11.1覆盖方式254

8.11.2覆盖范围257

8.11.3频率规划258

8.11.4干扰控制261

8.11.5接入能力262

8.12CMMB系统的规划设计262

8.12.1覆盖方式262

8.12.2技术要求264

8.12.3设计原则264

8.12.4信源选取265

8.12.5室内分配系统举例265

8.12.6天线选型与安装267

8.12.7传播预测267

8.13室分系统的设计工具268

本章参考文献271

第9章LTE室分系统的规划设计272

9.1LTE室分系统的网络规划272

9.1.1建设方案272

9.1.2规划要点277

9.2LTE室分系统的方案设计280

9.2.1双路天线布放间距设计280

9.2.2双路功率平衡设计281

9.2.3无源器件建设及改造282

9.3LTE室分方案的审核要点283

9.4LTE与其他制式室分融合组网要点284

9.4.1TDLTE与TDSCDMA、GSM融合组网284

9.4.2TDLTE馈入收发分缆室分系统以实现双路的可行性286

9.4.3FDD LTE与CDMA融合组网288

9.4.4FDD LTE与WCDMA融合组网290

9.4.5LTE与WLAN融合组网292

9.4.6LTE与CATV融合组网（WOC或XOC）294

本章参考文献295

第10章POI在室内覆盖中的应用297

10.1POI基本概念297

10.2POI应用297

10.3POI分类298

10.4POI性能要求及构成300

10.5POI监控单元303

10.6POI关键指标304

10.6.1隔离度305

10.6.2无源互调307

10.7TD和WLAN系统接入308

10.7.1WLAN系统接入309

10.7.2TDSCDMA系统接入310

10.8北京地铁10号线POI系统设计实例310

10.8.1无线接入系统方案设计311

10.8.2POI指标确认313

10.8.3POI系统设计314

10.9POI常见故障处理315

10.9.1驻波比偏高315

10.9.2信号干扰316

10.9.3输出功率不平衡316

10.10POI系统建设建议317

本章参考文献318

第11章室分系统的工程建设319

11.1室分系统的施工工艺319

11.1.1有源设备的安装319

11.1.2无源器件的安装320

11.1.3天线的安装321

11.1.4线缆的安装323

11.1.5标签328

11.2室分系统的验收规范328

11.2.1验收内容328

11.2.2工艺验收328

11.2.3工艺指标验收330

11.2.4网络性能验收331

本章参考文献331

第12章室分系统的网络优化332

12.1室内分布系统常见问题332

12.1.1室分系统问题分类332

12.1.2室分问题对网络的影响332

12.2室内分布系统网络优化流程336

12.3网络评估方法336

12.3.1数据采集336

12.3.2网络评估指标337

12.4GSM室内分布系统的优化342

12.4.1覆盖问题342

12.4.2干扰问题342

12.4.3频繁切换问题345

12.4.4信号外泄问题347

12.4.5质差问题347

12.4.6案例348

12.5TDSCDMA室内分布系统的优化350

12.5.1覆盖问题350

12.5.2干扰问题 351

12.5.3切换问题352

12.5.4外泄问题352

12.5.5数据业务问题353

12.5.6案例353

12.6cdma2000室内分布系统的优化354

12.6.1覆盖问题354

12.6.2干扰问题355

12.6.3切换问题356

12.6.4参数问题356

12.6.5案例356

12.7WCDMA室内分布系统的优化358

12.7.1覆盖问题358

12.7.2干扰问题358

12.7.3切换问题359

12.7.4泄漏问题359

12.7.5案例359

12.8LTE室内分布系统的优化361

12.8.1覆盖问题361

12.8.2干扰优化362

12.8.3切换问题363

12.8.4接入优化364

12.8.5掉话优化364

12.8.6吞吐量优化365

12.8.7案例367

12.9WLAN室内分布系统的优化369

12.9.1覆盖问题369

12.9.2干扰问题370

12.9.3容量问题371

12.9.4功率调整372

12.9.5参数调整372

12.9.6SSID优化372

12.9.7案例372

本章参考文献375

全书各章习题376

习题答案389

附录AmW与dBm的对应关系397

附录B常见通信系统频点398

附录C不同制式杂散指标406

附录D爱尔兰B表408

附录E驻波比、回波损耗、传输损耗等的对应关系411

附录F常见同轴电缆参数414

附录G五类线衰减常数415

附录H断信源法和双工器法4162100433B

室内无线通信技术原理与工程实践赵培李剀张需溥等/编著内 容 简 介本书全景式地介绍了室内无线通信技术原理及工程实践。全书共分12章，在选材上面向室内覆盖的整个生命周期，详细介绍了通信体制、技术原理、规划设计、工程建设和网络优化等重点环节的相关知识。本书内容涵盖了LTE、3G、2G、WLAN等多种技术体制，并融入了室内多网协同、小基站（Nanocell、Lampsite等）、无源器件质量、直放站调测、网络质量评估、室内自动路测等热点问题。本书各章中均备有一定量的例题或案例，以便于读者理解关键知识点；书后还附有各章习题，可供作为教科书及技术培训使用。本书强调技术与工程的结合，适合作为高等院校通信工程、电子信息工程、计算机科学与技术等专业本科生、工程硕士、专科生和高职高专生的专业基础课教材，也可供通信网络运营商、通信设备制造商、通信工程施工企业、室内网络优化企业、通信工程培训机构等单位内部培训使用

无线通信与遥测OFDM 技术

OFDM 是一种多载波调制技术，它把一个宽带的频率选择性信道划分为 N 个窄带平坦衰落信道，从而具有很强的抗多径衰落和抗脉冲干扰的能力。另外，OFDM 子载波间相互重叠并保持正交，所以频谱利用率高。在 20 世纪五十年代，美国军方创建了第 1 个多载波系统，它是 OFDM 的雏形。由于受到技术和器件的制约，在接下来的十几年中，OFDM 的实践之路走得比较艰难。1971 年，Weinstein 和 Ebert 提出采用离散傅立叶变换(Discrete Fourier Transform，DFT)和离散傅里叶逆变换(Inverse DFT，IDFT)对 OFDM 进行调制解调，1980 年Peled 和 Ruiz 提出采用循环保护前缀消除符号间干扰的思路，随着数字器件的飞速发展，快速傅里叶变换(FastFourier Transform，FFT)的实现已变得非常容易，其他一些在实现中难以克服的困难也得到了相应的解决，至此，OFDM 走上无线通信的舞台。到 20 世纪 90 年代，OFDM 开始被欧洲和澳大利亚应用于数字音频广播(Digital AudioBroadcasting，DAB)、高清晰度数字电视(High-Definition TV，HDTV)和无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)。目前，OFDM 已广泛应用于 WiFi,WiMAX，并作为第 4 代无线宽带多媒体通信系统的主流技术。OFDM 由于其子载波的正交性，导致对于频偏非常敏感。所以频偏估计成为 OFDM 的一个关键技术，针对这一问题，研究人员进行了大量的研究，提出了许多解决方案。从文献中可以看出，已有的频偏估计算法可以分为两大类，一类是数据辅助的估计算法，利用导频或单独的训练符号估计频偏，这类估计算法性能良好且计算量较小，但是会浪费宝贵的带宽资源。这类算法的研究已经比较完善，不论是算法性能，还是计算复杂度，都足以满足工程应用的要求。目前关于这类算法的研究大多属于锦上添花或者只追求学术价值；另一类是盲估计算法，这类算法一般性能较差且计算量大，但是它们具有带宽利用率高，信号不容易被截获的优点。这类算法的研究还不是很完善，寻找可以与数据辅助类算法相比拟的盲估计算法是研究人员奋斗的目标。另外，由于 OFDM 信号是由许多独立调制的子载波叠加而成，这就有可能在某个时刻出现一个很大的峰值功率，导致峰均功率比问题，即 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)，这是 OFDM 的另一个关键问题。由于峰值功率过高，对功率放大器动态范围要求很高，提高了整个系统的成本。若峰值功率超过功放的线性放大范围，就会引起线性失真。目前，已有大量 PAPR 抑制算法，具有代表性的方法有剪波法，压扩变换法，加扰方法以及编码的方法。剪波法实现简单，能将 PAPR 压得很低，但是会带来非线性失真，导致性能恶化；压扩变换法抑制效果好，且实现简单，但也会带来非线性失真，导致性能恶化；加扰是一种无失真 PAPR 抑制方法，但是计算量大，PAPR 改善有限；编码的方法可以很好地抑制 PARR，但是随着子载波个数的增加，计算量呈指数增长，所以只适合子载波数较小的情况。总之，目前还没有一个既简单而且性能良好的 PAPR 算法，为了解决这一问题，研究人员把注意力集中到功放的线性化——数字预失真技术(Digital Pre-Distortion，DPD)上来，将 PAPR 抑制与 DPD 综合考虑，这一思路应该是解决 PAPR 问题的最好途径。

无线通信与遥测SC/FDE 技术

为了解决 OFDM 的 PAPR 以及频偏敏感的问题，研究人员提出 SC/FDE 技术，然而开始并未受到重视。直到1995 年，Sari 等人对 SC/FDE 技术进行研究，发现 OFDM 与 SC/FDE 之间具有惊人的相似性，从此 SC/FDE技术渐渐受到关注。它的原理是在发射端，它省去了 IFFT 处理，简化了发射端结构，也避免了产生大 PAPR 的问题；在接收端，通过 FFT 将信号变换到频域，进行简单的频域均衡(因为频域均衡可以省去卷积运算，实现简单)，然后再通过 IFFT 变换到时域。与 OFDM系统相比，它不但降低了 PAPR 和功放的线性要求，而其对频率偏移和相位噪声的敏感程度远远小于 OFDM 系统。此外，它依然具有和 OFDM 系统相同的频域均衡性能，而且它也可以与 MIMO 技术结合，组成 MIMO-SC/FDE 系统。由于它具有优良的性能，而且处理方式和 OFDM 非常相似，2003 年 4 月出台的 IEEE 802.16a 标准规定了 OFDM 系统和 SC/FDE 系统两种传输模式。在 B3G/4G 的上行链路中，也准备采用此项技术。对于 SC/FDE 的研究，主要集中在 MIMO-SC/FDE 上。

无线通信与遥测MIMO 技术

MIMO 技术是指使用多个相关或者不相关的发送天线或者接收天线的技术，通常有单发多收(SIMO)、多发单收(MISO)和多发多收(MIMO)等几种形式，它是继时域、频域之后，人们从空域开发的一项新技术。MIMO 最早是由 Marconi 于 1908 年提出。到 20 世纪 90 年代中后期，Bell 实验室取得了一系列的研究成果，主要包括：Foshinia 与 Telatar 等人从理论上证明了收发两端均使用多个天线，可以使通信链路容量成倍增加。即在 Nt发射天线，Nr 接收天线的 MIMO 系统中，信道容量随 min[Nt, Nr]线性增加。Foshinia于 1996 年首先提出了分层空时编码技术，频谱效率可达到 40 bps/Hz 以上。1998 年，Tarokh 等人提出了空时分组编码技术。这些研究成果对 MIMO 的研究起了很大的推动作用，开创了无线通信的一场新的技术革命。之后，全世界许多学术机构、大公司对 MIMO 都给予了极大的关注，并投入大量人力财力去研究，使得 MIMO 得到了飞速发展。目前，3GPP 在标准中已经加入了 MIMO 技术，在无线宽带接入领域，如 802.16e,802.11n,802.20 等都采用了 MIMO 技术。人们普遍认为，在 4G 中 MIMO 是一项必选技术。对于 MIMO 的研究，主要集中在发射分集和空间复用、数字波束形成(Digital Beam Forming，DBF)、空时编码(Space-Time Coding，STC)、信道估计、自适应编码调制(Adaptive Modulation and Coding，AMC)以及多用户 MIMO 系统等方面。

室内设计手绘教学与实践(高等院校环境艺术设计专业系列教材) 2100433B