WLAN与GSM室内覆盖合路原理和干扰分析

随着中国移动集团“随e行”WLAN工程的建设开展，WLAN与GSM室内覆盖双网合路技术逐步得到应用。

该方案的技术优势在于能降低网络建设成本，减少工程安装量，缩短工程建设周期，提高网络建设质量等方面。本文主要针对双网合路的关键技术点进行基本分析。

2、合路技术原理 2.1概念

双网合路的技术思路，是将WLAN的无线射频信号通过合路器馈入GSM室内覆盖系统，各频段信号共用天馈进行覆盖，如图1所示。在天馈系统无源器件无法满足合路频段要求，或由于天线安装位置不合理导致无法达到预定信号覆盖强度等情况下，可对原有天馈系统进行扩频或结构改造，以实现双网（GSM、WLAN）或多网（如GSM、3G、WLAN）合路。图1说明，G网、3G网和WLAN之间并不存在直接的相互关系，只是通过合路单元（多频合路器）实现射频信号共用天馈传输。

图1 双/多网合一原理图

2.2合路频段范围与元器件要求

在进行双网合路之前，应确定原有GSM覆盖系统中所有无源器件及天线的频段范围是否满足并网要求，现行各运营商系统的网络频段使用如表1所示：

表1 运营商网络频段表

与双网合路有关的元器件主要包括合路器、功分器、耦合器、天线等，另外影响合路效果的器件还有天馈线、馈线接头，相同的器件对不同频段射频信号通过造成的插损和线路损耗均不同，对于WLAN的2.4G高频信号造成的影响最大。

2.3合路关键设备 （1）合路器

合路器对电磁波信号进行过滤，让需要的信号通过，抑制不需要的信号，再将信号合成一路，同样的，也可以把宽带信号分离成多路，其特性可以用以下指标来描述：

◆通带工作频段：即滤波器允许通过电磁波的频率范围；

◆通带插入损耗：由于系统中增加了滤波器，会对系统信号造成一定的衰减，通带插入损耗（简称插损）度量了损耗的幅度，一般希望损耗越小越好；

◆阻带抑制度：理想的滤波器是矩形的，通带内的信号全部通过，通道外的信号全部过滤掉，但实际情况是，只能过滤掉一部分能量，阻带抑制度反映了对过滤信号的衰减幅度，通常也称为通道外抑制；

◆端口驻波比：端口驻波也是衡量滤波器性能的一个关键指标，反映滤波器件与系统中其它部件的匹配程度；

◆回波损耗：从概念上指的是一种损耗，实际上，它测量的是传输信号被反射到发射端的比例。

现在，工程采用的合路器（以京信公司生产的合路器COM-CLNN00为例）可用于GSM、DCS/3G、WLAN四网合一，其中将800MHz～960MHz和1710MHz～2170MHz合成一路，再与2400MHz～2500MHz并联合路，如图2所示：

图2 合路器原理

我们先算相对带宽：

对于800～960MHz，CW1=△f/f01=160/880=0.182；

对于1710～2170MHz，CW2=△f/f02=460/1940=0.24；

对于2400～2500MHz，CW3=△f/f03=100/2450=0.041。

对于同轴腔型式的滤波器，0.2%～4%的相对带宽便于实现，因为合路器前二路相对带宽达20%，故而采用梳状滤波器型式，为统一起见，三路滤波器均采用梳状结构。

在滤波器的设计中，按不同的频域或时域特性要求，可分为巴特沃斯（Butterworth）型、切比雪夫（Chebyshev）型、贝塞尔（Bessel）型和椭圆型等标准型，以及仿真和实验相结合所得出的非标准型。相同的电路，选取不同的R、C参数可实现不同的类型。巴特沃斯型要求传递函数中分母采用巴特沃斯多项式。这种滤波器具有最平坦的通带幅频特性。若传递函数中分母采用切比雪夫多项式，则为切比雪夫型，其特点是通带内增益有起伏（纹波），但这种滤波器的通带边界下降快。贝塞尔型通带边界下降较缓慢，但其相频特性接近线性。椭圆型的滤波特性很好，但电路复杂，元器件选择困难，实现难度大，故不予采用。非标准型与标准型相比并不拘泥于经典型式，仿真和实验相结合也可以得到基于特殊要求的滤波效

果。考虑到指标要求通带纹波较小、带外抑制高、插入损耗小等特点，我们采用切比雪夫式小纹波低通原型滤波器，结构采用高Q值的梳状腔体。

（2）WLAN功率放大器

由于合路以后WLAN系统信号直接馈入GSM室内信号分布系统，因此由多系统共用天线对用户区进行覆盖，但是，由于AP发射功率有限，在天馈系统中经过层层分支后，信号到达末端时功率不足会成为制约双网合路应用的一个因素。为了使单个AP的信号覆盖更大区域，工程中需要采用WLAN功率放大器，将AP信号放大。WLAN功率放大器的原理图如图3所示：

图3 WLAN功率放大器原理框图

图中：下行信号通过功放模块（PA）和收发转换开关（T/RSW）到达天线；上行信号通过天线接收以后，经过收发转换开关（T/RSW）进行低噪声放大器（LNA）放大到达AP。一般设计时在收发转换开关（T/RSW）和天线之间增加带通滤波器（BPF），可以滤除部分由于有源器件自身导致的带外信号或噪声。

3、合路接入点技术 3.1简单直接合路接入

图4是最简单的合路方式，AP设备通过本身的射频输出直接注入天馈系统，按照国家无委对2.4G频段设备的功率限制要求，AP最大输出一般为100mW（20dBm），由于功率有限，因此简单直接合路方式只适用于天馈系统比较简单的方案，或者在天馈的支路末梢进行合路。

图4 简单直接合路接入

3.3特殊信号合路接入

在天馈系统中遇到GSM或3G功率放大器存在的情况下，首先需要将原来含有GSM、ISM和3G三路信号的射频进行分路，并对分路之后的WLAN信号进行独立放大，再通过合路器重新合路。在这里可以采用将合路器倒置使用的方法，进行信号分路，如图5所示：

图5 增加功放合路接入（1）

为建少AP数量，降低设备投资，净化信道环境，减少信道干扰，并扩大单个AP的信号覆盖范围，可采用跨支路进行多重合路的技术，如图6所示。采用该合路方式，避免了主干合路技术造成的不利因素影响，可作为主干合路的替代方式之一。

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