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          鉆井平臺移動信號放大系統設計方案

          2018-5-20

           

          鉆井平臺GSM&WCDMA室內信號分布系統
          一、方案概述
          1、工程站點基本情況
             鉆井平臺位于***,共有*層甲板需要覆蓋,經與船東的工作人員共同勘測確定:由于鉆井平臺所處地理位置及自身結構的特點,大量金屬架構,對無線信號的屏蔽較為厲害,為弱信號或盲區狀態,嚴重影響了移動用戶正常使用手機進行通話。
          考慮到鉆井平臺的話務量以及為其內部移動用戶著想,應業主的要求,結合所測數據,特做此方案,以解決鉆井平臺手機信號覆蓋問題,并結合現在后期發展要求,在設計中天饋系統符合3G和WLAN系統的要求。

          2、客戶、業主聯系方式

          3、電磁環境基本情況

            鉆井平臺GSM900信號現狀測試表

           

          特征

          移動

          聯通

          樓層

          面積

          功能

          信號強度

          小區號

          通話質量

          備注

          信號強度

          小區號

          通話質量

          備注

          1F

           

           

          -9X

           

          無法通話

          G網

           

           

           
           

          鉆井平臺屬于作業平臺,因為距離沿岸基站較遠,移動手機信號為弱信號區,嚴重影響了用戶正常通話;因此非常有必要對其進行GSM900移動網絡信號覆蓋。
          4、覆蓋范圍、目的
          根據對現場認真詳細的勘測和對勘測數據的分析,以及業主的要求,擬對鉆井平臺甲板域進行GSM900,CDMA,WCDMA移動網絡信號覆蓋,以解決該建筑信號弱無法通話的問題。
          二、設計依據
          1、設計依據
          1、中華人民共和國衛生部頒發《環境電磁波衛生標準》 ; 
          2、郵電部《900MHz TDMA數字公用陸地蜂窩移動通信網絡技術體制》(T2019-95)及《900MHz TDMA數字移動通信工程暫行規定》(內標準);
          3、CCITT和GSM900ETSI標準;
          4、移動通信工程設計?人民郵電出版社;
          5、張農?移動通信設計技術講義?郵電部設計院;
          6、威廉C?Y?李?移動通信設計原理;
          7、Willian G.Duff.Handbook on Mobile Communications;
          8、鉆井平臺業主對此次工程的要求。
          2、設計原則
          1、保證此系統能達到優良的覆蓋效果,同時盡可能的降低工程成本,使系統性價比達到最高;
          2、充分利用宏蜂窩基站信號,盡量減少噪聲的積累;
          3、考慮到環保問題,適當增加天線,降低天線口輸出功率,達到良好覆蓋;
          4、綜合考慮天線的數量、位置和輸出功率,以及所覆蓋的范圍,保證信號的均勻分布; 
          5、結合樓層的結構情況、功用、裝潢,合理布置天饋線系統;
          三、設計思路
          1、信源及設備型號的取定
          該室內信號分布系統為GSM,CDMA,WCDMA覆蓋,GSM包括移動及聯通2G信號,WCDMA為聯通3G信號。
          A、信源取定: 
          根據現場勘測,在鉆井平臺頂層,由運營商宏蜂窩作為信號源,經我公司直放站放大后,進行信號覆蓋。信源具體參數如下:
          GSM900信源如下:

           

          施主基站名
           
          BCCH,使用頻率
           
          施主基站LAC
           
          施主基站CID
           
          施主樓工程點距離(km)
           
          接收信號場強(dBm)
           
          跳頻方式
           

          B、設備取定:
          本設計方案擬定采用無線接入射頻轉發室內信號分布系統,采用直放站做為施主信源對鉆井平臺進行移動網絡信號覆蓋。
          C、邊緣場強的設定
          GSM系統:
          由于需要覆蓋區域的信號為通話弱信號或盲區,因此本方案主要為鉆井平臺甲板域信號強度,以提高通話質量,充分吸收內部話務量,故邊緣場強設定:≥-80dBm。
          WCDMA系統:
          根據業主要求,加上鉆井平臺的實際情況,我們將鉆井平臺甲板區域為滿足語音業務要求的一般區域,邊緣場強設定:Ec≥-90dBm,Ec/Io≥-12dB(保證 PS64K、CS64K、CS12.2K)。
          2、覆蓋方式
          根據對現場勘測的實際情況,將整個覆蓋區域歸納為一套天饋分布系統。
          現場的模擬測試,均是以GSM900模擬信號輸出功率的傳播模型為參考(因為頻率越高,傳播損耗越大),并據此推出天線分布位置。
          鉆井平臺甲板域信號很弱,為了保證整體的覆蓋效果充分考慮將來平穩過度到3G,擬在鉆井平臺甲板區域共安裝吸頂天線*副,玻璃鋼全向天線*副,具體見天線安裝示意圖。

           

          1、覆蓋區域場強預測分析
          根據我公司在其他地區所做的大量同類型覆蓋的經驗數據,在樓層內各種建筑物對各頻段信號的損耗數據如下:
          據此進行的覆蓋效果預測計算如下:
          最低信號場強估算如下:
          RSSI=天線口功率+天線增益-空間損耗-遮擋損耗-多路徑損耗
              =11.8+2.1 dBi-57dB-15dB-10dB
              = -68.1dBm
          2、覆蓋效果分析
          根據計算結果,預測方案實施以后,各系統場強均能滿足邊緣場強要求。通過信源頻率的合理設置和對信號干擾的控制,可確保系統受外界網絡或對外界網絡的影響達到最小,通話質量達到良好。依據上述分析,場強最弱點在天線與天線交疊區域。
          3、系統信噪比分析
          由于直放站的引入,將增加基站和直放站的噪聲系數。
          4、系統上、下行平衡分析
          如果系統上、下行不平衡,特別是上行鏈路損耗強于下行鏈路損耗,則手機會顯示較強的信號,但由于上行鏈路損耗過大不能保證雙向通信。
          本室內信號分布系統是無源與有源系統相結合的天饋分布系統,根據天饋系統的互易性,上、下行鏈路的損耗是相同的。
          5、話務量預測分析
          鉆井平臺甲板域內話務量預測(ERL):
          = 建筑面積×75%×1/20×20%×0.01(75%為實用面積的比率;1/20為人員與辦公面積的比率;20%為手機的擁有率,0.01為人均話務量)
          =2000×75%×1/20×20%×0.015=0.2ERL
          查巴爾博表得,本室內信號分布系統GSM900目前載波數完全能夠滿足此話務容量。
          6、兼容性分析
          本室內信號分布系統采用的天線適用頻段為:800~2500MHz;
          功分器適用頻段為:800~2500MHz;
          耦合器適用頻段為:800~2500MHz;
          7、方案特點分析
          A、本方案充分利用信源輸出功率,考慮到室內是移動信號覆蓋。為提高性能,方便施工,合理采用耦合器和功率分配器分配功率,達到天線口功率輸出均勻。
          B、本設計方案經過現場仔細勘測、現場模擬測試、詳細了解建筑結構特點以及我公司以往同類室內信號分布系統信號覆蓋的經驗,合理的布放天線,主要參考GSM900信號分配,經過嚴密的推算,天線分布能有效覆蓋。
          8、工程規模
          該室內信號分布系統工程對鉆井平臺甲板域進行移動網絡信號的覆蓋。共計采用吸頂天線*副,玻璃鋼全向天線*副。
          五、設備選型及性能指標
          1、主要設備材料表

           

           

          序號
          器材名稱
          型號/規格
          廠家
          1
          GSM900室內直放站
           
          信達易通
          2
          CDMA800室內直放站
           
          信達易通
          3
          WCDMA室內直放站
           
          信達易通
          4
          GSM900室內直放站
           
          信達易通
          5
          室內全向吸頂天線
           
          信達易通
          6
          八木天線
           
          信達易通
          7
          平板天線
           
          信達易通
          8
          耦合器
           
          信達易通
          9
          耦合器
           
          信達易通
          10
          耦合器
           
          信達易通
          11
          耦合器
           
          信達易通
          12
          耦合器
           
          信達易通
          13
          二功分器
           
          信達易通
          14
          三功分器
           
          信達易通
          15
          四功分器
           
          信達易通
          16
          饋線
          N-7/8
          珠海漢勝
          17
          饋線
          N-1/2
          珠海漢勝
          18
          接頭
          N-J-7/8
          信達易通
          19
          接頭
          N-J-1/2
          信達易通

          2、主要設備性能指標
          GSM室內功率直放機

          工作頻段
          上行: 885~909MHz
          下行: 930~954MHz
              
           
          增益可調范圍
           
          最大輸入功率電平
           
          雜散與交調
           
           
          上行噪聲系數
           
          帶內波動
           
          駐波比
           
          延遲時間
           
          射頻接頭
           
          輸出功率
           
          射頻端口阻抗
           
          工作電源
           
          電源功耗
           
          環境溫度
           
          體積(長×寬×高)
           
          本機監控告警
           
          遠程報警功能
           
          玻璃鋼全向天線
          電氣性能指標
          阻抗
           
          頻率
           
          增益
           
          前后比
           
          駐波比
           
          極化方向
           
          水平波瓣寬度
           
          垂直波瓣寬度
           
          功率
           
          接頭類型
           
          機械性能
          單元數
           
          長度
           
          天線重量
           
          抗風強度
           
          支撐桿
           
           
          功分器
           
          用途
          多系統室內信號分布系統功率分配
          工作頻帶
           
          插損
           
           
           
          阻抗
           
          駐波比
           
          功率容量
           
          接頭類型
           
          體積
           
           
           
          重量
           
           
           
          環境溫度
           
          相對濕度
           
           
          耦合器
           
          用途
          多系統室內信號分布系統功率分配
          工作頻帶
           
          插損
           
           
           
          阻抗
           
          駐波比
           
          功率容量
           
          接頭類型
           
          體積
           
          重量
           
          環境溫度
           
          相對濕度
           
           
              
          用途
          1/2″饋線
          型號
          用于分路布線,但較少使用
          用于分路布線,布線長度不超過100m
          尺寸(mm
          內導體外徑
          4.83
          2.5
          外導體外徑
          13.8
          8.7
          絕緣套外徑
          16
          10.4
          特性阻抗(歐姆)
          50±1
          50±2
          工作頻率上限(GHz)
          >2
          >2
          一次最小彎曲半徑(mm)
          <70
          <27
          損耗 (dB/100m)
          900MHz
          <7.2
          <14
          1800MHz
          <10.6
          <20
          工作溫度
          -40℃+85℃
          是否具有阻燃功能
           六、設計技術指標
          1、總體技術指標
          (1)話務量吸收:樓內話務由基站承擔;
          (2)覆蓋區域:鉆井平臺甲板域由分布系統覆蓋(特殊要求除外);
          場強強度:全部位置都覆蓋,95%以上的區域場強應大于-**dBm。
          (3)無線信道呼損率小于等于2%。上下行功率平衡在*dB內。
          (4)根據國家環境電磁波衛生標準,室內天線的發射功率為*dBm/每載波以下。
          (5)掉話率小于1%,呼叫建立成功率大于95%,切換成功率大于95%。
          2、技術指標
          GSM移動 上行:875-909MHz,下行:930-954MHz
          GSM 聯通 上行:909-915MHz,下行:954-960MHz
          WCDMA 聯通3G  上行:1940MHz-1955MHz,下行:2130MHz-2145MHz
          CDMA800 電信 上行:825MHz-840MHz,下行870MHz-885MHz
          七、安裝說明
          1、主設備的安裝
          3臺直放站信號源主機安裝在****,覆蓋****。
          2、天線的安裝
          吸頂天線固定在****,不影響室內裝修美觀。
          3、無源器件的安裝
          主干饋線上的功分器安裝固定在****。所有穿墻打孔處,須與業主協商穿墻打洞進入。
          所有外露饋線均需加套PVC管,要求美觀;在施工過程中,不得破壞機房和大樓內原有建筑結構及美觀。
          4、電源設備的安裝
          直放站信號源主機電源從配電箱取得,并安裝配電箱、插座, 需接保護地。
          5、其他事項的說明
          系統所有饋線的兩端必須標注起始點以及終止點。
          嚴格按照鉆井平臺業主要求貼好主機、天線、無源器件標簽,確保日后工程檢驗的方便。
          八、電磁輻射防護
          根據中華人民共和國國家標準《電磁輻射防護規定》,即國標GB8702-87,電磁輻射的限值為:
          公眾照射:在一天24小時內,環境電磁輻射的場量參數在任意連續6分鐘內的平均值應滿足功率密度<0. 4 W (頻率為30~3000MHz)。
          職業照射:在一天8小時工作時間內,電磁輻射功率密度的平均值(連續6分鐘)應<2W//m2(頻率為30~3000MHz)。
          對電磁輻射源豁免的要求為:
          1、輸出功率等于或小于15W的移動無線通信設備。
          2、頻率為3-300000MHz時,電磁輻射體的等效輻射功率小于100N。
          3、本工程天線口最強信號電平為**dBm,設人員活動范圍為距天線1米以外,根據球面體公式,計算出最強功率密度為:0.0787W/m2,電磁輻射滿足公眾照射防護要求。
           


          九、工程費用預算


          十、附圖
          1、系統原理圖
          2、天線分布圖

          系統原理圖:

           

          天線點位圖:
           




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