多系统共用室内覆盖系统研究

多系统共用室内覆盖系统研究

文章结构：

1.传统室内覆盖和多系统共用室内覆盖系统的比较

2.多系统共用室内分布系统理论分析

3.多系统共用室内分布系统工程可行性分析

4.多系统共用室内分布系统解决方案

5.原有GSM室内分布系统的工程改造

6.结论

摘要：室内覆盖是目前移动电话网络吸收话务量、解决深度覆盖并提升用户感受的主要手段，移动通信的网络覆盖、容量、质量是运营商获取竞争优势的关键因素，从根本上体现了移动网络的服务水平，室内区域的良好覆盖是网络质量的重要体现。中国移动的TD-SCDMA、GSM900、GSM1800、WLAN有很强的共用室内分布系统的需求，因此本文将重点研究以上4个系统的互干扰问题，从而提出共用室内分布系统的工程要求和实现方法。同时考虑到目前已有的GSM网络室内覆盖，探讨已有工程的改造方法。对于某些特殊室内覆盖场景（如地铁等），建筑物内部只允许建设一套室内分布系统，因此PHS、联通CDMA网络和联通GSM网络也可能与移动无线网络共用室内分布系统，因此本文还将分析PHS、联通CDMA网络和GSM网对中国移动TD-SCDMA、GSM900、GSM1800和WLAN的干扰，并提出共用室内分布系统的工程要求和实现方法。

1.传统室内覆盖和多系统共用室内覆盖系统的比较

对于不同的无线传输系统，传统的室内覆盖系统将不同系统割裂开来，采取单独建设，单独维护的策略，因此面临着投资成本高，维护困难的问题。如果不同的无线网络可以共用室内分布系统，不仅可以缩短工程建设周期，降低投资成本，而且保证了建筑物内部装修的美观。相比传统多网室内覆盖系统模式而言，多系统共用室内分布系统具有以下优点：

1.1.一次布放，施工工程简单，组网结构简单，易安装维护且美观

多系统共用室内分布系统共用天馈线系统，具有一次布放的特点，不需要在多网覆盖时进行多套重复天馈线系统的施工建设，也不存在楼宇内布放很多天线而影响楼宇美观的问题。

1.2.综合造价低廉

由于共用天馈线，因此只需采用支持接入的无线系统频段的器件并在天馈线系统前端增加合路设备即可，相对比单网室内分布系统而言，支持宽频的各器件价格相对会高，但比起多网重复建设而言，一个支持800MHz～2500MHz全频段的器件价格肯定比采用多个支持单频段的无源器件便宜。

1.3.系统可扩展性强，升级改造周期短

多系统共用室内分布系统具有相当灵活的可扩展性，不会因增加室内覆盖系统而影响整个网络的性能，根据实际的需求，在需要系统扩展时，可以通过加入与更换相应的合路器件来达到系统扩充的目的。

2.多系统共用室内分布系统理论分析

2.1.多系统共用室内覆盖系统需考虑的技术指标

杂散干扰、阻塞干扰和互调干扰是多系统室内覆盖系统必须考虑的问题。杂散干扰是在信号处理过程中由于器件的非线性而产生的寄生在原始频带附近的信号形成的干扰。由于在产生杂散干扰信号的信号处理过程中滤波器的带外频率衰减作用，杂散信号偏离原始频带越远，其信号强度越弱，两系统频率相隔越近杂散干扰越严重。多系统共用室内覆盖系统时，由于不同系统的下行功率在同一点基本相当，且下行功率远远高于上行功率，由于杂散衰减的作用，终端接收到的杂散干扰信号强度远远低于下行信号强度，因此将不会对系统的下行造成干扰；另一方面，由于上行信号功率弱，杂散信号经过衰减后与相邻频率的上行信号强度差距不大，可能会对上行造成很强的杂散干扰。

若分析系统A杂散对系统B的影响，最终得到系统A对系统B的隔离度要求，首先通过协议获得系统A发射机的最低杂散要求，并计算A系统杂散辐射在B系统带宽内的功率。根据工程近似方法，以A系统杂散低于B系统接收机带宽内噪底10dB为设计目标，从而得到A系统对B系统的隔离度需求。

阻塞干扰是指系统A 的基站发出的信号功率落在系统B 的基站接收滤波器通带之外，却仍然进入B 系统接收机而带来的额外干扰。当此干扰大于B 系统接收机的阻塞门限时，接收机被推向饱和，无论有用信号质量多好都无法被接收。一般当满足杂散的隔离度需求时，同时可以满足阻塞的隔离度要求。

互调干扰是指当有两个以上不同的频率作用于一非线性电路或器件时，将有这两个频率互相调制而产生新的频率，若这个新频率正好落于某一个信道而为工作于该信道的接收机所接收，即构成该接收机的干扰，称为互调干扰，最为常见的是二阶互调干扰和三阶互调干扰。

由以上分析可以看出，对两个系统之间的干扰分析时，阻塞干扰远远小于杂散干扰的影响，而互调干扰存在于个别相邻的两个系统之间，必须通过压缩频段等方式解决，因此在考虑总的系统干扰时，往往仅需考虑两个系统的杂散干扰要求，对个别相邻系统需要重点考虑互调干扰。

综合以上分析，不同系统间的理论隔离度要求如下表所示：

3.多系统共用室内分布系统工程可行性分析

3.1.不同系统间的隔离度修正

不同系统的杂散指标规范标准制定由于时间上差别很大，因此对杂散等指标的制定有些严有松，即使是同一规范下，不同时期的供货设备在指标实现上可能也有一定差别。但是在进行最低隔离度要求理论分析时，前提是干扰发射机杂散指标刚刚达到标准要求。但从实际设备情况来看，杂散指标都会优于甚至远远优于标准要求。

另外，理论分析性中假定设备的噪底即为信号带宽内的热噪声，考虑到系统实际的噪声系数，设备的噪底将比理论热噪声高4～5dB。因此，实际工程的隔离度需求将比理论分析值低5dB，由此，不同系统间理论隔离度修正为：

各系统间的干扰要依靠合路器和滤波器来完成，从普通无源合路器隔离度指标来看，隔离度与不同端口频率间隔有关，目前业界宽带合路器隔离度指标如下：

不同系统间的合路器隔离度指标和需求指标如下表所示(系统间需求隔离度/合路器可提供的隔离度)：

因此，可以得到以下结论：

(1)PHS对其他各系统干扰较为严重，需增加滤波器；

(2)CDMA系统对GSM干扰无法通过合路器实现足够隔离，同时TD-SCDMA对CDMA系统有较大干扰；

(3)PHS与WCDMA系统由于频率紧邻，因此无法实现足够隔离，必须对PHS系统进行频率规划。

3.2 多系统间的干扰抑制办法

各系统间的干扰要依靠合路器和滤波器来完成，各器件为完成信号的合路及干扰的隔离，必须具备以下前提：

（1）合路器为宽带合路器，支持频段覆盖GSM、DCS、TD-SCDMA、PHS、WCDMA和WLAN的整个频带；

（2）合路器各输入端口隔离度及滤波器需保证不同系统信号干扰抑制；

（3）最大输入功率必须大于工程的实际需求；

对于合路器可以保证的系统，可以直接进行合路，对于隔离度不足的系统，应增加滤波器，针对PHS和WCDMA系统，应进行频率重新规划。因此，基本的合路方案如下图所示：

因此，只需在CDMA和PHS系统支路中加入滤波器，即可满足各系统间的隔离度要求。在工程中，如果合路系统多于3个，一般采用POI代替多网合路器，POI不仅可以完成多网合路器的功能，而且可以更好地抑制多系统间的交调，同时可以提供监控功能。但POI成本较高，且需要机房资源，因此目前POI适用于规模较大的复杂多系统合路场景，北京的地铁和奥运会水立方的覆盖均采用了POI方案。

3.3 GSM、TD-SCDMA和WLAN系统合路方法

目前中国移动GSM室内覆盖多采用900MHz网络，考虑到TD-SCDMA网络和热点地区的WLAN覆盖，GSM、TD-SCDMA和WLAN的共用室内分布系统将具有最广泛的应用场景。由于合路器可以提供足够的隔离度，因此只需进行简单合路，即可实现GSM、TD-SCDMA和WLAN网络共用室内分布系统。

3.4 收发同缆与收发分缆

对于不同的室内覆盖目标，可以采取不同的合路方式。

3.4.1 共用天馈收发同缆方式

如上图所示，各系统通过合路器或者POI系统共用一套天馈系统。这种合路方式的优点是投资较低，各系统只需要一套天馈系统，施工简单。但该方案适用于较少的系统的共用，多系统共用时较难解决系统之间的互调干扰；系统较多时，合路器定制较困难，因此适用于中小型建筑的室内覆盖。

3.4.2 共用天馈收发分缆方式

如上图所示，多系统合路后的收发分开，即收采用一套系统，发采用另一套系统，分别合路进入分布系统。该方案的优点是收发分离，采用高性能的POI(合路平台)，可以避免下行强信号对上行信号的杂散、互调等干扰，对于多套系统而言，只存在两套系统，多系统共存时成本较低；多系统接入成本低，占用空间较少。缺点是要求系统收发分离，初始建网时要求两套分布式系统，初始建网成本高，因此适用于新建的系统，对于目前现成的系统，基本不适用；特别适合超大型建筑，以及地铁等特殊场合，易于系统的扩建。

4 多系统共用室内分布系统解决方案

4.1 TD-SCDMA系统信源的选取

根据覆盖目标的不同，可以选取不同的TD-SCDMA信号源，归结起来，有以下几种：

4.1.1 直放站

这种方案需要从源基站耦合信号，直放站本身不能提供容量，而是由与直放站连接的源基站提供室内覆盖所需的容量。无线直放站能够接收源基站的无线信号，并通过对源信号的放大来实现对于指定区域的覆盖。

该方案的特的优点在于：无线直放站用于室内覆盖时无需传输资源，方便快速实现室内覆盖，并且方案的成本比较低，可以利用宏蜂窝的剩余的容量，适用于小容量的室内覆盖。缺点在于：直放站本身不提供容量，不适应大容量的室内覆盖，直放站同时放大了噪声，影响信号质量。

4.1.2 微基站

微基站是一种适用于室内覆盖的解决方案。其典型特性为：基站体积小，重量轻，支持220V交流供电，可以挂墙安装。使用微基站进行室内覆盖方案有以下的优点：微基站体积小，功耗低，低成本设计，适合无机房条件的室内覆盖。并且微基站安装方便，应用方式灵活，建网速度快。多个微基站系统共存时，对于局部区域的室内覆盖，进行规划调整较容易进行。使用微基站进行室内覆盖方案有以下的缺点：由于限制于体积，微基站的容量和输出功率有限。如果要覆盖较大的区域，一种方案使用更多的微基站，导致建网成本增加；另一种方案不增加微基站，由于覆盖范围大，导致射频馈缆的损耗增加，需要增加更多数目的干放，网络质量下降。

4.1.3 BBU+RRU

BBU+RRU的室内覆盖解决方案是分布式基站思想在室内覆盖中的体现，这种方案同时具有光纤分布解决方案的低成本，易施工的特性，又具备微基站方案易安装的优点，是TD系统中室内覆盖的首选的解决方案。

光纤分布系统利用单模光纤将信号传输到建筑物内部各个地方，通常光纤和同轴电缆结合使用，在建筑物纵平面上采用光纤传输，横平面上进入楼层以后采用同轴电缆传输；有时也利用光纤实现信号在不同建筑物间的传输。由于光纤分布系统采用光纤传输替代了传统室内分布系统的射频电缆，可以将信号传输到距离天线口较近的地方，因此可以降低施工难度，减小无线信号在馈缆上的损耗，通过室内分布系统的设计，基本可以不使用有源器件，从而保证室内覆盖质量。因此具有施工方便，降低成本，覆盖质量好的特点。

4.2 不同场景下的多系统共用室内分布系统合路方案

4.2.1 有源射频分布系统——合路系统较少的中、小规模应用

当系统较少时，基站信源合路及干放等有源设备合路常采用频段合路器，这样，系统投资较少，工程简单，但未来可扩展性较差。在采用有源射频分布系统时，可以采用集中合路方式或单独干线合路的方法。

集中合路方式

独立干线合路

4.2.2 POI射频分布系统——多系统大规模应用场景

需要合路的系统较多且规模较大时，采用POI合路方式，尽管成本有所增加，但可以很好地抑制干扰，未来可扩展性强。对于特别复杂的系统合路，可以应用上下行分开的POI合路方式，以控制多系统交调干扰对系统的影响。

收发同缆的POI合路

收发分缆的POI合路

5 原有GSM室内分布系统的工程改造

由于目前中国移动GSM网络相对成熟，完成GSM网络室内覆盖的数目较多，因此在TD-SCDMA网络建设中，更多面对的将是对原有GSM室内覆盖工程的改造。在将原有系统改造为多系统共用室内覆盖系统的过程中，要确保原有网络（主要是GSM网络）在改造后仍能达到覆盖要求，尽量利用原分布系统的设备和器件，控制改造成本。

5.1 覆盖分析和设备共用分析

根据覆盖区所提供的业务类型以及覆盖范围确定各系统在共用天线的发射功率，再经过反向链路预算，确定合路器合路的匹配功率，链路预算需要考虑各系统不同的频率以及各系统的灵敏度的影响。另外，合路器需满足特定的指标，满足各系统间的隔离度要求；功分器、耦合器、天线等共用器件需要满足共用系统的频带要求；各系统独自使用的器件建议选用窄带器件，性能较好。

5.2 无源器件的更换

由于以前所建设的GSM室内分布系统中，所使用的无源器件（功分器、耦合器、天线）的工作频率范围大多为890～2000MHz，甚至只有890～960MHz，

均不支持TD-SCDMA的工作频率，所以在进行原有GSM系统的改造时需要对天馈线系统中的无源器件进行更换。考虑到WLAN系统的合路，故建议更换后的无源器件必须满足工作频率范围为800～2500MHz。

另在进行无源器件更换时还需注意其它技术参数，最好与更换前保持一致，如天线的增益，功分器耦合器的插损等。

5.3 馈线的改造

现有的GSM室内分布系统中所使用的馈线大多为8D/10D/1/2〞, 100米衰耗对照如下表所示：

可以看出2000MHz的损耗与900MHz的损耗相差较大，在1.9GHz的频率以上一般不采用8D和10D馈线，建议馈线改造按以下要求：

原有GSM分布系统平层馈线中长度超过5m的8D/10D馈线均需更换为1/2〞馈线；主干馈线中不使用8D/10D馈线。原有GSM分布系统平层馈线中长度超过50m的1/2〞馈线均需更换为7/8〞馈线；主干馈线中长度超过30m的1/2〞馈线均需更换为7/8〞馈线。

考虑到在进行馈线改造所产生的馈线与接头的增加成本的控制，更换下来的1/2〞馈线与接头可以用于更换8D/10D馈线。

5.4 合路功率匹配

因为各系统的传输及空间衰耗都不相同，所以多系统合路时为了保证各系统覆盖区域达到同样的覆盖效果，那么需要我们考虑系统合路的功率匹配问题。

TD-SCDMA信号比GSM900/1800信号自由空间衰耗大10dB/1.5dB，一般区域边缘场强要求TD-SCMA导频功率≥－85dBm、GSM功率≥－85dBm。故TD-SCDMA与GSM900共用天线，则TD-SCDMA天线端口导频功率比GSM900天线端口功率高10dB；如TD-SCDMA与GSM1800共用天线，则TD-SCDMA天线端口导频功率比

GSM1800天线端口功率高1.5dB。TD-SCDMA的信号自由空间衰耗比WCDMA小1dB，基本相同。

由于GSM信源功率远大于TD-SCDMA信源功率，同时900MHz信号衰减小于2GHz频段的信号干扰，因此对于原有室内覆盖系统天线间距应按照TD-SCDMA系统CS64覆盖范围进行规划，及保证天线间距为12米左右，同时应适当调节GSM网络室内覆盖天线口的功率，使GSM网络覆盖与TD-SCDMA覆盖均衡。 6 结论

(1)考虑到工程成本、建筑物美观及特殊场景需求，多系统共用室内分布系统是未来的发展方向；

(2)多系统室内覆盖系统应重点考虑不同系统间的杂散和互调的影响，当系统较少时，可只考虑杂散指标的要求；

(3)对于合路系统较少的中小规模场景来说，可以采取宽带合路器构建的收发同缆的共用室内覆盖系统；对于合路系统较多的复杂场景，建议采用POI构建的收发分缆室内覆盖系统；

(4)在对已有GSM室内覆盖系统进行改造时，要注意合路器件的频率范围，注意TD-SCDMA系统和GSM系统的功率匹配。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/lsm4.html