本书为设计工程师、系统规划人员以及对大受欢迎的室内无线通信领域感兴趣的研究生提供了一本深入透彻的参考书目。它包含建筑内的无线应用和服务，以及有关这些系统的设计和实施的关键要素的知识。本书通过实例对用于室内环境的技术进行了充分的解释和说明。

第3章系 统 要 求
如果系统要保证每一项服务的服务质量,那么室内无线系统应该满足一定的需求。例如，我们可以在建筑物内外的不同地点及在阈值上下浮动的不同信号强度或路径损耗的基础上确定这一系列的要求，并把这些要求作为设计时应该实现的目标。这类要求的定义与在该建筑中布局的技术类型密切相关，同时也取决于具体设施的需要。
本章描述了在一般情况下所有无线通信系统对此类需求的定义，因为不同技术具体的要求可能会有所不同，因此其中的差异将在下文中进行强调，并��出解释。
3.1环境
在一个无线系统中，移动传播信道非常容易受到周围的杂波及发射机和接收机周围的物体的影响，这些障碍物决定了信号沿特定路径的传播方式，因此这些障碍物不应该被忽视。此外，因为室内有非常密集的杂波、墙壁、不同材料制成的隔墙，以及开放空间（如窗户、门以及中庭等），因此室内场景对传播的影响非常显著。因此,确定这些障碍物的特征及其分布是非常重要的,以便解释场强的变化和不同。
事实上，室内无线设计非常具体，即每个建筑都有使无线电传播的独特特征，因此系统的预期性能会有所不同。无线电传播虽然在很大程度上决定了覆盖范围、干扰和泄漏方面布局的无线系统的特性，但是有一些其他性能要求可能会受到建筑物的类型和设施的影响，这些性能要求包括容量及为了满足用户需求所需的无线资源/信道数量。
尽管如此，根据设计的设施类型可以对建筑物进行分类，所以也就可以根据该标准对建筑物进行分类。就我们的目的而言，这些类别被称为环境，每个类别中的建筑物将在后文特定的小节里进行解释。在这个阶段，*重要的是要指出这种分类主要是由影响无线电需求的建筑特性决定，并由此判定建筑物的类型。
3.1.1公司建筑
公司建筑是企业通常用来在一个**的总部或分支机构使用的设施，它们包括办公室、会议室、休息室、仓库以及非常具体的公司、实验室和休闲场所，这些建筑物不仅在层数上（从一层到多层）不尽相同，并且在占地面积上也有所不同，此类建筑物的示意图如图3.1所示。
图3.1不同企业的公司建筑展示了不同风格的建筑 公司建筑通常有多层楼，这就需要使用*少的资源提供上层和下层的无线覆盖，以使成本*小化。同时还有多个楼层无线电传播特性的问题，需要考虑建筑物外部的穿透及户外无线系统的穿透来解决。
在某些情况下，因为在相似楼层平面的传播效应可以假定为是相同的，所以可以在许多类型的公司建筑物中观察到一个统一的平面布局，这有助于设计无线覆盖解决方案。这通常在蜂窝系统的设计中完成，特别是用于楼层很多的塔形建筑。
公司建筑的砌块通常由各种各样的材料制成，但在大多数情况下，混凝土和砖用于建造外墙，石膏板和类似的建筑材料用于室内吊顶。金属窗户也是常见的，此类窗户可以避免建筑物内部的宏小区穿透，这有利于为室内和室外系统之间提供更好的隔离，蜂窝网络就是这样(Tolstrup，2011)。尽管如此，但出于**因素的考虑，对于建筑物外部的泄漏还是应该小心控制。 一些现代建筑展现出一种奇特的建筑风格，被窗户所包围，而专用于墙壁的区域往往会减少很多，如图3.2所示。因为这些窗户中的大多数是由减弱无线信号强度的材料制成的，所以从某种形式来说提供了“隔离”。然而，并非所有情况都是如此，有时很难实现室内小区和室外小区之间的隔离。本书稍后将讨论各种不同的技术和方法来解决这些问题。
图3.2技术园区办公大楼： Tecnológico de Monterrey Campus Querétaro（Mexico）
无线局域网、蜂窝业务、VMTS、VoWLAN(Voice over WLAN，使用WLAN提供语音服务)、移动计算、寻呼、双向无线和火灾/生命/**系统等许多无线业务共存于公司建筑物的情况是很常见的。此外，一些公司倾向于使用移动电话而不是固定员工之间的电话专线。因此，通过使用许多无线设备(笔记本电脑、PDA、移动电话和无线打印机等)追求高无线连接以提高员工工作效率。这也促使无线网络提供商和运营商为那些愿意用移动电话替代固定电话线路的企业提供更低的价格。 3.1.2机场
在现在的定义中，机场是商用飞机、私人飞机、直升机和飞艇(注： 一种自由飞行飞机，如齐柏林飞艇(Zeppelin))起降的地方。多年来，机场在设计和布局方面发展迅猛，为机场工作人员和乘客提供了更多舒适和便利。“无论你在哪里，无论你何时需要”，这里都可以连接到无线并且接入互联网。因此，将机场称为无线运营商和服务提供商*重要的入境口岸之一也就不足为怪了，在提供室内无线覆盖时应该特别注意这一点。
尽管世界各地的机场规模和客运量各不相同，但是大多数由跑道、机库和航站楼组成。世界各地的建筑和风格也各不相同，从简单的单航站小型机场到大型设施，这些设施包括机场内的航站楼和多层建筑，通道甚至地铁站。大型机场还包括旅客专用区域，如餐厅和咖啡厅、贵宾室、候机室、赌场、免税店和酒店等，如图3.3所示。 图3.3机场是与无线覆盖范围有关并且拥有多个不同场地的大型繁忙区域
图3.3（续） 机场的主要特点是高度多变的环境，整个地区和区域经常翻新和/或搬迁，以重新安置休息室、商店或公共区域。这尤其体现在大型机场，诸如英国伦敦的希思罗机场、法国巴黎的戴高乐机场、荷兰阿姆斯特丹的斯希波尔机场、日本东京的东京国际机场、美国伊利诺伊州芝加哥的奥黑尔国际机场以及美国乔治亚州亚特兰大的杰克逊机场，这里仅仅提到了一些世界上*繁忙的机场作为例子。
机场内部的无线覆盖对于运营商、服务提供商、机场运营者和相关机构来说是非常重要的问题。每天，在机场的许许多多乘客对于无线服务都有着各种不同的需求，这些需求可能包括： 与家人和朋友取得联系、等待他们的航班或等待要接的人时下载音乐或视频、远程工作并将他们的移动设备连接到远程服务器并接入互联网、下载和上传电子邮件。除此之外，机场工作人员还要利用无线服务，例如专用移动无线电和应急服务，以及用于行李处理和标签的无线射频识别等。这就导致了许多无线技术出现在机场内部，而这一情况给室内无线设计人员带来了进一步挑战，原因是干扰需要被*小化，在某些情况下，基础设施应该尽可能地被反复使用，这就使得现在的多运营商和多技术的解决方案更为普遍，如许多手机运营商共享同一个分布式系统、WiFi和蜂窝共享天线等。同时，在各种无线技术(如蜂窝、雷达、公共**、PMR和WiFi等)中应该保证互操作性。
如上所述，机场航站楼有各种各样需要覆盖的空间和区域，因为通信量聚集在这里的可能性较大，所以通常将这些地方称为热点，这些地方包括了所有的等候休息室、美食广场、入境处、到达和离开大厅。一些机场航站楼拥有公共空间和大型门廊，这样的特点使得传播预测变得非常困难。
特别地，机场候机楼登机走廊是室内无线设计中的一个特例，因为它通常是长走廊，所以像在通道中一样，可以观察到波导效应(将在第4章详细介绍)(Saunders和AragónZavala，2007)。这里不仅传播特性奇特，而且会出现乘客突然增多而造成突发通信量的情况。更具体地说，对于蜂窝系统，到达的乘客通常一着陆就打开手机，并且运营商希望在机场候机楼登机走廊内可以达到*佳的信号强度及信号质量，以便尽可能多地接收漫游信号。
为机场提供蜂窝网络覆盖，常用的方法是依靠周围室外基站的宏小区穿透(Tolstrup，2011)，尤其是当机场规模和通信量很小的时候。如果使用这种技术，应特别注意评估机场内部和外部的覆盖水平，以便于更有效地控制切换。特别是对于3G蜂窝网络来说，如果切换限制未经仔细选择并控制，那么软切换可能会造成资源的过度使用。对于有较高通信量需求的大型机场来说，通常采用专用的毫微蜂窝。对于其他无线技术，则使用专用基站。光纤链路也广泛用于机场内部的数据网络中，并且有时会使用现有的光纤基础设施，并利用射频光纤技术长距离传输无线信号。
除航站楼和候机楼登机走廊外，因为乘客和机场用户需要无缝覆盖来供个人或专业使用，所以机场附近的停车场和周边地区也需要无线覆盖。这里的无线系统包括应急和**系统，需要非常高的可靠性。
在容量规划方面，一个机场中储存了各种交通用户的概况，按对机场的不同交通需求进行分类可以分为抵达旅客、离境旅客、访客、机场工作人员、过境旅客(AragónZavala等，2009)。
这意味着需要特定的容量规划技术，而这一技术由人们更爱聚集的区域来决定，这样的话网络资源需要相应分配。此外，机场热点中对宽带的需求使数据流量变得非常高，以至于现在为了避免3G和LTE网络的拥塞，通常会向其他无线网络（如WiFi）传输数据。
出于**原因考虑，在跑道上是否排除无线覆盖一直是争论很久的话题。一些观点认为，在跑道上应避免无线覆盖，以尽量减少其对航空器电子导航设备的干扰，所以机场正在推动禁止在跑道地区无线覆盖的政策。另一方面，一些运营商认为，飞机一着陆就需要网络覆盖，而且在飞机内部甚至在下飞机之前，乘客就会打开手机——只要有适当的蜂窝覆盖设计，就能捕捉到相当大数量的漫游用户！

目录 第1章引言 1.1写作目的 1.2宏异构网络的演进 1.3面临的挑战 1.4本书结构 第2章室内无线技术 2.1蜂窝 2.1.1蜂窝的概念 2.1.2GSM 2.1.3UMTS 2.1.4HSPA 2.1.5LTE 2.2WiFi 2.2.1历史 2.2.2媒体接入控制子层 2.2.3物理层 2.2.4工业机构 2.2.5WiFi标准 2.2.6频谱 2.2.7WiFi使用的调制方案 2.2.8多址接入技术 2.2.9功率电平 2.2.10性能指标 2.2.11目标信号电平和链路预算 2.2.12干扰的挑战 2.2.13信道的规划 2.2.14移动性问题 2.3蓝牙 2.4ZigBee 2.5射频识别 2.6专用移动无线电 2.6.1PMR组成 2.6.2性能 2.6.3TETRA 2.7数字增强无绳通信 第3章系统要求 3.1环境 3.1.1公司建筑 3.1.2机场 3.1.3列车和铁路车站 3.1.4购物** 3.1.5医院 3.1.6竞技场和体育场 3.1.7大学校园 3.1.8地铁站 3.1.9电影院和剧院 3.1.10酒店 3.1.11游轮 3.2覆盖 3.2.1蜂窝 3.2.2WiFi 3.2.3无线个人局域网 3.3隔离 3.4泄漏 3.5容量 3.6干扰 3.7信号质量 3.8技术 3.9成本 3.10更新升级 3.11系统扩展 3.12本章小结 第4章无线电传播 4.1麦克斯韦方程 4.1.1高斯定理 4.1.2高斯磁学定律 4.1.3法拉第感应定律 4.1.4安培环路定律 4.1.5麦克斯韦方程的推论 4.2平面波 4.2.1波动方程 4.2.2平面波性质 4.2.3波的极化 4.2.4波在有损介质内传播 4.3传播机制 4.3.1建筑物内部电磁理论的适用性 4.3.2损耗和趋肤效应 4.3.3反射 4.3.4折射(传输) 4.3.5衍射 4.3.6散射 4.3.7波导 4.4材料的影响 4.5路径损耗 4.5.1平均路径损耗 4.5.2链路预算 4.5.3接收机灵敏度 4.5.4*大可接受路径损耗 4.5.5自由空间损耗 4.5.6附加损耗 4.6快衰落 4.7阴影效应(慢衰落) 4.8建筑物穿透损耗 4.8.1无线电波传播进入建筑物中 4.8.2频率变化 4.8.3深度和杂波的变化 4.8.4Ofcom的假设比较 4.9本章小结 第5章信道建模 5.1信道建模的重要性 5.2信号传播模型建模过程中的挑战 5.3模型分类 5.3.1信道带宽 5.3.2传播环境 5.3.3模型构建 5.4模型精度 5.5经验模型 5.5.1幂律模型 5.5.2KeenanMotley经验模型 5.5.3ITUR室内模型 5.5.4SiwiakBertoniYano(SBY)多路径基模型 5.5.5Erisson多路径分段模型 5.5.6Tuan室内经验模型： 从900MHz到5.7GHz 5.5.7衰减因子模型 5.5.8室内主要路径模型 5.5.9COST231多墙模型 5.6物理模型 5.6.1射线追踪模型介绍 5.6.2HoncharenkoBertoni模型 5.6.3射线追踪定位模型 5.6.4Lee射线追踪模型 5.6.5多信道耦合预测 5.6.6用于有效射线追踪的角度深度缓存算法 5.6.7智能射线追踪模型 5.6.8混合抛物线方程积分方程模型 5.7混合模型 5.7.1复杂度降低的UTD模型 5.7.2基于测量的预测 5.8室外室内模型 5.8.1COST231视线模型 5.8.2COST231非视线模型 5.8.3宽带无线接入穿透模型 5.8.4IchitsuboOkamoto室外室内模型(800MHz~8GHz) 5.8.5TagaMiura模型——利用穿透开放墙体路径识别 5.9辐射电缆传播模型 5.9.1Zhang模型 5.9.2Carter模型 5.9.3SeseaAragónCastaón模型 5.10宽带信道特性 5.11噪声考虑 5.11.1噪声源 5.11.2噪声系数 5.11.3室内无线系统的考虑 5.12建筑物内规划工具 5.12.1iBwave设计 5.12.2WiMap4G 5.12.3Mentum CellPanner 5.12.4Atrium 5.12.5WinProp 5.12.6CellTraces 5.12.7EDX Signal Pro 5.12.8iBuildNet DAS 5.12.9Wireless InSite 5.13本章小结 第6章室内无线通信中的天线 6.1天线原理基础 6.1.1辐射条件 6.1.2天线的场区 6.2天线的参数 6.2.1天线辐射方向图 6.2.2定向性 6.2.3辐射阻抗和效率 6.2.4功率增益 6.2.5带宽 6.2.6互易性 6.2.7天线的接收口径 6.2.8波束宽度 6.2.9交叉极化鉴别率 6.2.10极化匹配 6.3天线类型 6.3.1线性天线 6.3.2环形天线 6.3.3阵列天线 6.3.4行波天线和宽带天线 6.3.5微带天线 6.3.6八木宇田天线 6.3.7口径天线 6.3.8喇叭天线 6.3.9单极子天线 6.3.10抛物反射面(碟形)天线 6.3.11智能天线 6.4天线性能相关的问题 6.4.1平均有效增益 6.4.2辐射方向图的外推估计 6.4.3辐射方向图的可靠性 6.5天线测量 6.6MIMO 6.7室内天线案例 6.7.1室内蜂窝通信天线要求 6.7.2全向天线 6.7.3定向天线 6.7.4宏小区天线 6.7.5多频段天线 6.7.6天线安装部署的注意事项 6.8辐射电缆 6.8.1辐射电缆的结构 6.8.2辐射电缆的应用 6.8.3信号传播模式 6.8.4辐射电缆的参数 6.8.5安装辐射电缆的一些实际问题 6.9本章小结 第7章无线电测量 7.1无线电测量的价值 7.1.1经验路径损耗模型的修正 7.1.2基于测量建立的合成信道模型 7.1.3基于测量的室内无线通信设计验证 7.2室内无线测量方法 7.2.1测量作业规划 7.2.2初步实地勘探 7.2.3现场采集和准入权限许可 7.2.4设备清单 7.2.5测量作业 7.2.6数据后处理 7.2.7现场论证 7.3测量系统的类型 7.3.1窄带测量 7.3.2宽带测量系统 7.4测量设备 7.4.1发射设备 7.4.2接收设备 7.4.3其他杂项测试组件 7.4.4测量设备采购指南 7.5室内测量勘探的类型 7.5.1设计勘探 7.5.2现有的覆盖 7.6**无线测量准则 7.6.1使用MCP规划测量 7.6.2选择合适的导航系统 7.6.3信号的采样和平滑处理 7.6.4文档 7.6.5步行测量的*佳实践 7.6.6仪器设备的校准和系统验证 7.7模型的修正与验证 7.7.1用于模型修正的测量 7.7.2模型修正结果的影响因素 7.7.3非充分测量对模型修正带来的影响 7.8本章小结 第8章容量规划和定量计算 8.1引言 8.2电信业务综述 8.2.1中继 8.2.2丢失和排队网络 8.2.3繁忙时段 8.3容量参数电路交换 8.3.1阻塞 8.3.2服务等级 8.3.3用户流量 8.3.4提供流量和运载流量 8.3.5流量类别 8.4数据传输参数 8.4.1延迟 8.4.2吞吐量 8.4.3延时 8.5容量限制 8.6无线电资源管理 8.7负载共享： 酒店式基站 8.8流量图 8.9容量计算 8.9.1服务类别 8.9.2服务环境 8.9.3无线电环境 8.9.4无线接入技术群 8.9.5方法流程图 8.9.6市场数据分析 8.9.7SE和SC流量需求计算 8.9.8RATGs之间的流量分配 8.9.9承载流量能力的确定 8.10WiFi容量 8.10.1挑战 8.10.2事实和数字 8.10.3覆盖设计 8.10.4容量设计 8.10.5额外的挑战 8.11数据去载注意事项 8.11.1使用毫微微小区的数据卸载 8.11.2使用WiFi数据去载 8.11.3毫微微小区与WiFi 8.11.4WiFi的运营 8.11.5UMA/GAN 8.11.6无缝认证 8.11.7调谐WiFi进入运营商网络 8.11.8讨论 8.12本章小结 第9章射频设备和分布式系统 9.1基站 9.2分布式天线系统 9.2.1无源DAS 9.2.2有源DAS 9.2.3混合DAS 9.2.4安装 9.3其他无源射频器件 9.3.1电缆 9.3.2分路器/合路器 9.3.3天线 9.3.4定向耦合器 9.3.5同轴耦合器 9.3.6衰减器 9.3.7环行器 9.3.8终端/空负载 9.3.9天线转换开关 9.3.10天线共用器/三工器 9.4其他有源射频器件 9.4.1放大器 9.4.2有源DAS组件 9.5中继器 9.5.1中继器的布局 9.5.2缺点 9.5.3安装问题 9.5.4优点 9.6本章小结 第10章小蜂窝 10.1小蜂窝的定义 10.2小蜂窝的种类 10.2.1适用于家用环境的毫微微蜂窝 10.2.2毫微蜂窝 10.2.3城域蜂窝 10.2.4农村和偏远地区的蜂窝 10.3不同情况的小蜂窝 10.3.1容量 10.3.2覆盖范围 10.3.3用户体验 10.3.4性价比 10.4历史与标准 10.5结构和管理 10.6覆盖范围、容量和干扰 10.7商业案例 10.8法规 10.9小蜂窝与其他室内无线技术的比较 10.9.1分布式天线系统 10.9.2WiFi 10.9.3中继器和中继节点 10.10市场 10.11未来： 新结构与面向5G 第11章室内案例研究 11.1公共场所 11.1.1情景 11.1.2解决方案 11.1.3通用设计要求 11.1.4通用*佳案例 11.1.5小结 11.2体育场 11.2.1场景 11.2.2解决方案 11.2.3设计要求 11.2.4现场勘测 11.2.5细致的三维建模 11.2.6小区扇区化 11.2.7宏覆盖管理 11.2.8无源互调管理 11.2.9场馆容量设计 11.2.10RF覆盖设计 11.2.11小结 11.3购物** 11.3.1情景 11.3.2设计要求 11.3.3解决方案 11.3.4天线的选择和放置 11.3.5RF覆盖设计 11.3.6容量计算 11.3.7小区扇区化 11.3.8数据速率覆盖 11.3.9小结 11.4商业园区 11.4.1场景 11.4.2设计要求 11.4.3解决方案 11.4.4干扰控制 11.4.5电梯覆盖 11.4.6RF覆盖的设计细节 11.4.7小结 11.5地铁 11.5.1场景 11.5.2设计要求 11.5.3解决方案 11.5.4RF覆盖设计 11.5.5容量 11.5.6环境挑战 11.5.7无线覆盖图 11.5.8小结 术语表