小靈通室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)探討

1、概述

（1）問(wèn)題的提出

由于建筑物對(duì)無(wú)線信號(hào)的衰減大；小靈通基站和手機(jī)的發(fā)射功率均較低，形成了較多的室內(nèi)弱場(chǎng)強(qiáng)區(qū)甚至盲區(qū)。例如，建筑物高層空間易產(chǎn)生無(wú)線頻率干擾，語(yǔ)音質(zhì)量難以保證；在一些大型商場(chǎng)、會(huì)議中心、商業(yè)寫字樓，由于話務(wù)量較高，局部網(wǎng)絡(luò)容量不能滿足用戶需求，無(wú)線信道易產(chǎn)生擁塞現(xiàn)象。

（2）現(xiàn)有解決方法及弊端

在引入室內(nèi)分布式系統(tǒng)之前，解決大型建筑物的信號(hào)覆蓋通常有安裝室內(nèi)基站或室外定向基站兩種辦法。這兩種方法均存在切換頻繁、成本高、干擾和盲區(qū)多等缺點(diǎn)。

（3）分布系統(tǒng)的概念和系統(tǒng)構(gòu)成

室內(nèi)分布系統(tǒng)由信號(hào)源和分布系統(tǒng)兩部分組成。小靈通基站是室內(nèi)分布系統(tǒng)的信源，提供覆蓋區(qū)域所需的話務(wù)量；分布系統(tǒng)由干線放大器、合路器、電橋、功分器、耦合器、天饋線等組成，負(fù)責(zé)把信源信號(hào)均勻傳遞到室內(nèi)各個(gè)角落。為有效保護(hù)投資，近幾年引入了一體化覆蓋系統(tǒng)，可將不同系統(tǒng)的信號(hào)合并到同一條線纜傳輸，通過(guò)幾種系統(tǒng)的共用來(lái)降低室內(nèi)綜合布線的成本。

2、室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)需考慮的問(wèn)題

小靈通室內(nèi)分布系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)需要綜合考慮話務(wù)量、覆蓋面積、建筑結(jié)構(gòu)、信號(hào)源方式等的影響，達(dá)到既滿足覆蓋要求又合理控制成本的目的。以下幾方面是規(guī)劃設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。

2.1　電磁環(huán)境

高層建筑的電磁環(huán)境復(fù)雜。建筑物低層由于受周圍建筑物遮擋，信號(hào)很弱，地下車庫(kù)、地下商場(chǎng)等區(qū)域信號(hào)衰減更大；建筑物中層可以收到來(lái)自周圍多個(gè)基站的信號(hào)，這些區(qū)域信號(hào)重疊嚴(yán)重，如果缺少占主導(dǎo)地位的基站信號(hào)，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生頻繁的切換，乒乓效應(yīng)嚴(yán)重；建筑物高層由于存在較多同頻、鄰頻干擾，造成該區(qū)域電磁環(huán)境惡化；個(gè)別甚高層可能產(chǎn)生孤島效應(yīng)，形成通話盲區(qū)。建筑物周圍環(huán)境對(duì)室內(nèi)信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)也會(huì)產(chǎn)生影響：如植被對(duì)電磁波有一定的吸收作用，信號(hào)穿透植被時(shí)會(huì)有較大衰減。

2.2　話務(wù)量預(yù)測(cè)和信源的選用

小靈通室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)主要有兩個(gè)目的，一是充分吸收話務(wù)量，二是解決信號(hào)盲區(qū)和干擾問(wèn)題。話務(wù)量預(yù)測(cè)是表征方案合理可行的重要依據(jù)，對(duì)建設(shè)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)有較大影響。預(yù)測(cè)太小會(huì)導(dǎo)致話務(wù)量吸收不充分，基站所提供的載頻不能滿足需求，忙時(shí)無(wú)線信道擁塞，呼損率變高；預(yù)測(cè)太大則會(huì)引起信源資源的浪費(fèi)。信源的選擇需要綜合考慮潛在的話務(wù)需求和室外基站的話務(wù)余量，一般采用單基站或組控基站。對(duì)一些大型建筑物，信源由多個(gè)基站組成，這涉及到室內(nèi)分布系統(tǒng)的分區(qū)問(wèn)題。隨著話務(wù)量的變化，必須及時(shí)調(diào)整小區(qū)以滿足要求。通過(guò)合理分區(qū)，可充分吸收建筑物內(nèi)的話務(wù)量，降低建設(shè)成本。

2.3　系統(tǒng)兼容性

PHS同3G、WLAN共址是一項(xiàng)重要課題。為同時(shí)滿足3G和WLAN的要求，設(shè)計(jì)方案要充分考慮室內(nèi)分布系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，包括器件頻段、天線數(shù)量、天線位置等因素，為多系統(tǒng)的接入建立綜合平臺(tái)，避免后期擴(kuò)容建設(shè)中的重復(fù)投資。由于三網(wǎng)融合會(huì)引入合路損耗，所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合不同環(huán)境的實(shí)際情況預(yù)留相應(yīng)的合路電平，以免在三網(wǎng)合一時(shí)影響小靈通系統(tǒng)的正常運(yùn)行。另外，要重點(diǎn)解決3G、WLAN和PHS的相互干擾問(wèn)題，確保后期三網(wǎng)能有效共存。

2.4　室內(nèi)覆蓋信號(hào)的泄漏問(wèn)題

在室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)中，為了減少切換，應(yīng)保證每個(gè)天線口的輸出功率。但在建筑物的低層，如果阻擋較小（如玻璃幕墻），就很容易使室內(nèi)信號(hào)外泄。如果室外信號(hào)小于室內(nèi)信號(hào)或二者相差無(wú)幾，可能會(huì)使室外用戶占用室內(nèi)基站信號(hào)，增加室內(nèi)基站的話務(wù)量，或室外用戶通話頻繁切換。為避免室內(nèi)信號(hào)的外泄，可在建筑物低層（如大樓1～3層）靠近窗外的部分采用定向吸頂天線，將定向吸頂?shù)闹靼攴较驅(qū)��?zhǔn)室內(nèi)中心區(qū)域，以保證室內(nèi)分布系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。

2.5　同步問(wèn)題

有的建筑物外墻屏蔽性強(qiáng)，信號(hào)穿透損耗大，或者建筑物周圍基站距離較遠(yuǎn)。在這種情況下，由于難以捕獲室外基站信號(hào)作為同步基準(zhǔn)，室內(nèi)分布系統(tǒng)的基站就會(huì)出現(xiàn)同步困難。可采取以下措施實(shí)現(xiàn)室內(nèi)分布系統(tǒng)的同步。

（1）GPS同步

該方式采用單獨(dú)的GPS接收模塊直接從室外接收GPS信號(hào)，從中提取同步信號(hào)，使室內(nèi)分布系統(tǒng)同步。該方式同步精度高且級(jí)別高，不受室外其他基站同步情況的偶然性影響，但系統(tǒng)復(fù)雜，造價(jià)較高。

（2）與室外強(qiáng)信號(hào)基站同步

該方式適用于室外有強(qiáng)信號(hào)滲透的情況。在滲透區(qū)域設(shè)計(jì)一組室內(nèi)天線，將收集的室外基站信號(hào)作為同步基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)分布系統(tǒng)的同步。該方式系統(tǒng)造價(jià)低、易實(shí)現(xiàn)，但系統(tǒng)受室外基站工作穩(wěn)定性的影響較大且同步級(jí)別較低。

（3）專用同步支路同步

在室內(nèi)分布系統(tǒng)的適當(dāng)位置采用大衰減值的耦合器耦合出一路弱信號(hào)延伸到室外，連接高增益定向天線和室外基站同步。室內(nèi)系統(tǒng)耦合出來(lái)的弱信號(hào)在室外會(huì)很快衰落，對(duì)室外的電磁環(huán)境基本沒(méi)有不良影響；而采集到的同步基準(zhǔn)信號(hào)相對(duì)較強(qiáng)，能夠滿足室內(nèi)分布系統(tǒng)的同步需求。該方式系統(tǒng)造價(jià)低、易實(shí)現(xiàn)，且同步效果較好。

2.6　多徑效應(yīng)

多數(shù)建筑物室內(nèi)間隔較多，墻面、天花板和地面的反射使信號(hào)產(chǎn)生多徑傳輸，而終端通常只能收到1～2個(gè)室內(nèi)分布系統(tǒng)的天線發(fā)出的信號(hào)，因此多徑效應(yīng)明顯。目前，小靈通普遍采用天線陣的空間分集方式，但由于室內(nèi)分布系統(tǒng)的信源基站無(wú)法實(shí)現(xiàn)分集接收，當(dāng)其下行鏈路場(chǎng)強(qiáng)為45 dBμV時(shí)，上行鏈路僅為35 dBμV左右。在實(shí)際工程中，一般按照邊緣場(chǎng)強(qiáng)為45 dBμV，其他區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)＞50 dBμV的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，預(yù)留約20 dB的保護(hù)電平，以抵消多徑效應(yīng)的影響。

3、系統(tǒng)間干擾分析

WLAN與小靈通系統(tǒng)已共網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行多年，不需進(jìn)行網(wǎng)間雜散干擾分析。以下將對(duì)PHS系統(tǒng)與TD-SCDMA（WCDMA）系統(tǒng)的合路進(jìn)行雜散干擾分析。多系統(tǒng)合路首先需要對(duì)系統(tǒng)間干擾進(jìn)行控制，增加頻帶隔離和系統(tǒng)隔離度，避免因互相干擾而導(dǎo)致系統(tǒng)整體性能下降。

3.1　小靈通對(duì)TD-SCDMA系統(tǒng)的雜散干擾分析

小靈通標(biāo)準(zhǔn)STD-28第三版規(guī)定小靈通基站的帶外雜散電平為2.5μW/MHz，即-26 dBm/MHz，則落入TD-SCDMA載波帶寬內(nèi)的功率為：

-26 dBm/MHz+10lg(1.6/1)=-24 dBm/1.6 MHz

一般要求落入接收機(jī)上行接收口的雜散干擾必須小于接收機(jī)背景噪聲10 dB，那么TD-SCDMA接收機(jī)的背景噪聲為：

10lgKBT=-112 dBm/1.6 MHz

因此，落入TD-SCDMA接收機(jī)的雜散必須小于122 dBm/1.6 MHz。

通常小靈通和TD-SCDMA雙頻合路器的端口間隔離度為90 dB，則小靈通信源雜散信號(hào)進(jìn)入TD-SCDMA接收機(jī)的強(qiáng)度為：

-24 dBm-90 dB=-114 dBm＞-122 dBm

因此，在這種情況下，必須在小靈通信源（含干線放大器）輸出端口串接一帶外抑制至少為8 dB的濾波器，一般建議采用15～20 dB的濾波器。

3.2　TD-SCDMA對(duì)小靈通系統(tǒng)的雜散干擾分析

根據(jù)《TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)》，TD-SCDMA基站的帶外雜散電平為-43 dBm/3.84 MHz，則落入小靈通載波帶寬內(nèi)的功率為：

-43 dBm/MHz+10lg（300 kHz/3.84 MHz）=-54 dBm/300 kHz

小靈通接收機(jī)的背景噪聲為：

10lgKBT=-119 dBm/300 kHz

則落入小靈通接收機(jī)的雜散干擾必須小于-129 dBm/300 kHz。

通常，小靈通和TD-SCDMA雙頻合路器的端口間隔離度為90 dB，則TD-SCDMA信源雜散信號(hào)進(jìn)入小靈通接收機(jī)的強(qiáng)度為：

-54 dBm-90 dB=-144 dBm/300 kHz＜-129 dBm/300kHz

可見(jiàn)滿足隔離度要求，能保證TD-SCDMA基站信號(hào)不會(huì)干擾小靈通系統(tǒng)。

3.3　小靈通對(duì)WCDMA系統(tǒng)的雜散干擾分析

小靈通基站的帶外雜散電平為-26 dBm/MHz，則落入WCDMA載波帶寬內(nèi)功率為：

-26 dBm/MHz+10lg（5/1）=-19 dBm/5 MHz

WCDMA接收機(jī)的背景噪聲為：

10lgKBT=-107 dBm/5 MHz

則落入WCDMA接收機(jī)的雜散干擾必須小于-117 dBm/5 MHz。

由于小靈通與WCDMA上行頻率相鄰，小靈通和WCDMA雙頻合路器的端口間隔離度最大為期dB，小靈通信源雜散信號(hào)進(jìn)入WCDMA接收機(jī)的強(qiáng)度為：

-19 dBm/5 MHz-30 dB=-49 dBm＞＞-117 dBm/5 MHz

可見(jiàn)，當(dāng)小靈通工作在1900～1920 MHz，WCDMA上行工作在1920～1980 MHz時(shí)，雙系統(tǒng)合路共用天饋方式不可行。

為使雙系統(tǒng)合路可行，必須采取適當(dāng)措施。第一步，壓縮小靈通與WCDMA頻段，加大小靈通與WCDMA的頻率間隔，增加合路器端口間隔離度。第二步，在小靈通輸出端口串接濾波器，抑制小靈通雜散發(fā)射。

如壓縮小靈通頻段至1900～1910 MHz，小靈通與WCDMA上行頻段間有了10 MHz的頻率間隔，雙系統(tǒng)合路器的端口隔離度可以達(dá)到70 dB，濾波器帶外抑制指標(biāo)超過(guò)45 dB，則小靈通信源雜散信號(hào)進(jìn)入WCDMA接收機(jī)的強(qiáng)度為：

-19 dBm/5 MHz-45 dB-70 dB=-134 dBm/5 MHz＜-117 dBm/5 MHz

可見(jiàn)，采取以上措施后，可保證小靈通基站信號(hào)不會(huì)干擾WCDMA上行基站信號(hào)。

3.4　WCDMA對(duì)小靈通系統(tǒng)的雜散干擾分析

WCDMA系統(tǒng)規(guī)范（3GPP TS 25.106 V5.3.0）規(guī)定，基站落在小靈通頻段的雜散電平＜-41 dBm/300 kHz。

小靈通接收機(jī)的背景噪聲為：

10lgKBT=-119 dBm/300 kHz

則落入小靈通接收機(jī)的雜散干擾必須＜-129 dBm/300 kHz。

當(dāng)小靈通工作在1900～1910 MHz，WCDMA上行工作在1920～1980 MHz時(shí)，小靈通和WCDMA雙頻合路器的端口間隔離度可達(dá)到70 dB，小靈通基站后串接的濾波器對(duì)WCDMA上行頻段的抑制度超過(guò)45 dB，WCDMA信源雜散信號(hào)進(jìn)入小靈通接收機(jī)的強(qiáng)度為：

-41 dBm/300 kHz-70 dB-45 dB=-156 dBm/300 kHz＜＜-129 dBm/300 kHz

可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)干擾協(xié)調(diào)后，可保證WCDMA上行基站信號(hào)不會(huì)干擾小靈通系統(tǒng)。

4、結(jié)束語(yǔ)

隨著技術(shù)的發(fā)展，電磁輻射問(wèn)題不斷引起關(guān)注，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與社會(huì)資源、環(huán)境空間等方面的矛盾日益突出，為此一體化系統(tǒng)將是未來(lái)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的發(fā)展方向。因此，建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)不僅能夠有效解決大型建筑物內(nèi)信號(hào)覆蓋的問(wèn)題，而且是企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展的需要。