淺析室內(nèi)分布系統(tǒng)共建共享鏈路預(yù)算與干擾抑制

沈化巖

【摘要】 本文首先對鏈路預(yù)算和多系統(tǒng)間的干擾進(jìn)行了詳細(xì)的解析，結(jié)合各網(wǎng)絡(luò)制式的鏈路預(yù)算對比，并從利用技術(shù)手段抑制干擾對多系統(tǒng)共建共享進(jìn)行了技術(shù)分析，為室內(nèi)分布系統(tǒng)共建共享提供了重要的依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 共建共享 覆蓋鏈路預(yù)算 干擾隔離度 POI

引言

隨著共建共享的推進(jìn)，室內(nèi)分布系統(tǒng)將面臨著不同運(yùn)營商、不同網(wǎng)絡(luò)制式共存的局面，對室內(nèi)分布系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)提出了更高的要求。因此在對室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)時需要統(tǒng)籌考慮各種網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)要求，利用技術(shù)手段抑制干擾，運(yùn)用鏈路預(yù)算進(jìn)行功率預(yù)分配，以使室分資源得到充分、合理的利用，同時有利于今后室內(nèi)分布系統(tǒng)的進(jìn)一步升級，避免重復(fù)建設(shè)、頻繁改造。

一、鏈路預(yù)算

1.1鏈路預(yù)算的作用

通過對系統(tǒng)中上、下行信號傳播途徑中各種影響因素的考察和分析，對系統(tǒng)的覆蓋能力進(jìn)行估計(jì)，獲得保持一定呼叫質(zhì)量下，鏈路所允許的最大傳播損耗。 室分系統(tǒng)鏈路預(yù)算的目的：得到上、下行的室內(nèi)（室外）允許的最大路損。鏈路預(yù)算的作用就是信號從基站發(fā)出，計(jì)算到每個覆蓋點(diǎn)的電平值大小，最終能夠得到基站的覆蓋面積，確認(rèn)是否存在上、下行不平衡，主要用于覆蓋規(guī)劃中。

1.2鏈路預(yù)算分析

鏈路損耗分為兩部分，一部分為空間損耗，另一部分為信源到天線端口損耗，簡稱線路損耗。采用無源設(shè)備組網(wǎng)時一般鏈路計(jì)算可以只考慮下行鏈路預(yù)算，在有源設(shè)備組網(wǎng)時需要考慮上、下行平衡以及上行噪聲系數(shù)。

1.2.1無線側(cè)鏈路預(yù)算

無線側(cè)鏈路預(yù)算：根據(jù)邊緣場強(qiáng)和覆蓋半徑計(jì)算出天線口輸入功率的大小。

天線口輸入功率=邊緣場強(qiáng)+空間損耗+穿墻損耗-天線增益

在室分系統(tǒng)天線口功率設(shè)計(jì)時，需要結(jié)合小區(qū)分層結(jié)構(gòu)，綜合考慮邊緣場強(qiáng)、信噪比、外泄等指標(biāo)來制定。根據(jù)覆蓋區(qū)域需求的最大電平值通過無線鏈路預(yù)算反推天線口輸出功率，必要時可采用定向天線來降低外泄。

室內(nèi)空間傳播模型主要有三種，分別是自由空間傳播模型、Keenan-Motley模型、ITU-RP.1238模型，根據(jù)理論數(shù)據(jù)分析三者在室內(nèi)大部分環(huán)境下鏈路預(yù)算差異在1 dB以內(nèi)。當(dāng)在實(shí)際工作中使用自由空間模型時需結(jié)合地區(qū)的具體情況進(jìn)行了修正。

（1）自由空間傳播模型

自由空間傳播模型是最簡單的傳播模型，無線電波的傳播損耗只與傳播距離和電磁波頻率有關(guān)，如下式所示：

PL（d）=32.45dB+20LogF（MHz）+20LogD（km）

（2）Keenan-Motley模型

PL（dB）=PL（d0）+10×n×Lg（d/d0）+K×F（k）+P×W（p）

自由空間傳播損耗公式如下：

PL（d0）=32.45[dB]+20Lg（d0[km]）+20Lgf[MHz]

（3）ITU-R P.1238模型

L=20Log（f）+N Log（d）+Lf（n）-28dB+Xδ

N：距離損耗系數(shù)；F：頻率，單位MHz；d：移動臺與發(fā)射機(jī)之間的距離，單位為m；

Lf（n）：穿透損耗系數(shù)。

1.2.2有線側(cè)鏈路預(yù)算

有線側(cè)鏈路預(yù)算：根據(jù)到達(dá)天線口的功率，確定根節(jié)點(diǎn)需要輸入的功率。具體預(yù)算如下：

天線口輸入功率=有源設(shè)備輸出功率–∑無源器件損耗–∑接頭損耗–∑饋線損耗

計(jì)算時需結(jié)合相關(guān)設(shè)備輸出功率及饋線器件損耗值。

1.2.3 “鏈路預(yù)算”設(shè)計(jì)核心思想

圖1為有關(guān)鏈路預(yù)算的案例示范，規(guī)劃設(shè)計(jì)人員在實(shí)際的方案設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循以下步驟進(jìn)行：

1）根據(jù)模擬測試的結(jié)果，確定天線的點(diǎn)位；

2）以目前各網(wǎng)絡(luò)的邊緣場強(qiáng)及C/I為基礎(chǔ)，結(jié)合無線鏈路的損耗確定天線口功率，無線鏈路損耗使用P loss=Ploss1m+20Log（d）+FAF+θ進(jìn)行計(jì)算，方案規(guī)劃設(shè)計(jì)時主要計(jì)算靠近窗邊區(qū)域、地下室車輛出入口、1F大廳出入口或者邊緣覆蓋區(qū)域的室內(nèi)天線口功率，其他區(qū)域功率可參照該功率值進(jìn)行修正；

3）建議各網(wǎng)絡(luò)信源設(shè)備輸出功率至少預(yù)留3 dB的余量，可以降低信源設(shè)備及前級器件的功耗，并為后續(xù)系統(tǒng)優(yōu)化留有余量。

1.2.4 運(yùn)用鏈路預(yù)算，評估通過改造現(xiàn)網(wǎng)室內(nèi)分布系統(tǒng)，共享建設(shè)新網(wǎng)絡(luò)制式室內(nèi)分布系統(tǒng)案例

圖2為改造現(xiàn)網(wǎng)3G室內(nèi)分布系統(tǒng)，共享建設(shè)4G室內(nèi)分布系統(tǒng)可行性分析

1）簡單直接合路時，LTE的覆蓋半徑小于CDMA，在相同位置LTE與CDMA導(dǎo)頻強(qiáng)度差8.9dB。

2）若CDMA邊緣接收場強(qiáng)>=-76dBm，則滿足LTE邊緣RSRP>=-105dBm要求，可以直接合路；

若CDMA邊緣接收場強(qiáng)<-76dBm，則需要通過增加天線密度進(jìn)行室分改造。

若其他網(wǎng)絡(luò)制式室內(nèi)分布共建共享時，可運(yùn)用鏈路預(yù)算，參照此方式進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)。

二、系統(tǒng)干擾

在進(jìn)行室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)時，常常會遇到多系統(tǒng)共存的情況，因此首先必須弄清楚多技術(shù)制式之間的干擾，才能利用相應(yīng)的技術(shù)手段進(jìn)行抑制，系統(tǒng)間干擾通常主要包括雜散干擾、阻塞干擾以及交調(diào)干擾。

2.1雜散干擾

雜散干擾對系統(tǒng)最直接的一個影響就是降低了系統(tǒng)的接收靈敏度，在分析雜散干擾時主要考慮其他系統(tǒng)的帶外雜散落在本系統(tǒng)工作帶寬內(nèi)的功率對抬升本系統(tǒng)工作帶寬內(nèi)系統(tǒng)底噪的影響。一般把3dB作為一個標(biāo)準(zhǔn)，如果比本系統(tǒng)工作帶寬中的空間熱噪聲低，則該雜散對本系統(tǒng)的接收沒有產(chǎn)生影響；如果雜散功率高于相應(yīng)帶寬內(nèi)的熱噪聲功率，則系統(tǒng)的接收靈敏度將會受到一定程度的影響。

2.2阻塞干擾

阻塞干擾與接收方接收機(jī)的帶外抑制能力有關(guān)，涉及載波發(fā)射功率、接收機(jī)濾波器特性等，接收方接收機(jī)將因飽和而無法工作。具體來說，當(dāng)某幾個信號或其頻率組合成分落在這幾個系統(tǒng)中某基站接收機(jī)接收信道帶寬之外，卻仍能進(jìn)入該基站接收機(jī)，當(dāng)干擾大于標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的干擾電平，就會引起接收機(jī)靈敏度的下降，惡化接收機(jī)的性能，這時就引起了阻塞干擾。對于整個系統(tǒng)的阻塞干擾信號的抑制，只能通過多頻合路器的通道隔離度來實(shí)現(xiàn)。消除阻塞干擾對多頻合路器的通道隔離度的要求并不高，只要隔離度滿足雜散干擾的要求，就一定能滿足阻塞干擾的要求。POI（Point of Interface），即多系統(tǒng)接入平臺，指位于多系統(tǒng)基站信源與室內(nèi)分布系統(tǒng)天饋之間的特定設(shè)備，它相當(dāng)于性能指標(biāo)更高的合路器，具有將多系統(tǒng)基站信源進(jìn)行合路并輸出給室內(nèi)分布系統(tǒng)的天饋設(shè)備，同時反方向?qū)碜蕴祓佋O(shè)備的信號分路輸出給各系統(tǒng)信源的作用。2016年開始以下六類場所的室分系統(tǒng)由鐵塔公司承建：地鐵、機(jī)場、交通樞紐、特大型場館、大型樓宇、黨政機(jī)關(guān)六大類重大公用專用所。目前鐵塔集團(tuán)招標(biāo)采購的POI有兩種型號：9頻、12頻。如果POI的系統(tǒng)隔離度超過隔離度指標(biāo)，就可滿足各個系統(tǒng)的隔離度的要求。

2.3互調(diào)干擾

當(dāng)多頻信號通過某四端網(wǎng)絡(luò)后，由于四端網(wǎng)絡(luò)的非線性，必然會產(chǎn)生諧波分量和各頻率的組合分量，其中通常稱2f1，2f2，f1±f2，······頻率分量為二階互調(diào)產(chǎn)物；稱f1±2f2，f2±2f1，f1±f2±f3，······等頻率分量為三階互調(diào)產(chǎn)物。這些互調(diào)產(chǎn)物如果正好落在合路系統(tǒng)的某上行信道內(nèi)，無法用濾波器濾除（因?yàn)榕c上行信號頻率相同）而造成干擾。產(chǎn)生互調(diào)干擾最嚴(yán)重的部分是有源器件，包括發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、放大器，也包括一些無源器件，如合路器、電橋等，另外包括電纜接頭、天線本身、泄露電纜等也存在一定的非線性因素，這些都是產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物的可能來源。

三、總結(jié)

綜上所述，在考慮到網(wǎng)絡(luò)實(shí)際因素，并通過“鏈路預(yù)算”進(jìn)行天線口功率的差異化分配后，室分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)才能真正的精細(xì)、合理應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，同時可適當(dāng)降低不必要的投資成本，確保方案的針對性和高效性。而最終天線隔離度的要求需要考慮雜散干擾和阻塞干擾的綜合影響，取其中最嚴(yán)格的隔離要求，如共用室內(nèi)分布系統(tǒng)，需選用滿足隔離要求的合路器（或POI），如不共用室內(nèi)分布系統(tǒng)，各網(wǎng)絡(luò)制式的天線需滿足安全距離，必要時加裝濾波器。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]李軍.移動通信室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃、優(yōu)化與實(shí)踐.機(jī)械工業(yè)出版社， 2014.11.01

[2]高澤華，高峰，林海.室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)--GSM＼TD-SCDMA＼TD-LTE＼WLAN. 人民郵電出版社，2013.01.01

[3]吳為.無線室內(nèi)分布系統(tǒng)實(shí)戰(zhàn)必讀.機(jī)械工業(yè)出版社，2012.01.01