TETRA數(shù)字集群室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)設(shè)計研究

宋雅 范金寧

[摘要]文章在分析室內(nèi)覆蓋主要設(shè)計指標的基礎(chǔ)上，對信源、室分系統(tǒng)的選取原則、設(shè)計方法進行了研究，并重點分析了直放站的施主基站選取、TETRA與其他系統(tǒng)合路室分方案等問題。

[關(guān)鍵詞]TETRA室內(nèi)覆蓋施主基站多系統(tǒng)合路

1引言

TETRA為歐洲電信標準協(xié)會(ETSI)推薦的數(shù)字集群標準，在國內(nèi)外的公共安全、交通運輸、政務(wù)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。作為指揮調(diào)度及應(yīng)急保障通信系統(tǒng)，TETRA網(wǎng)絡(luò)除了被常規(guī)應(yīng)用于室外外，一些重要或人員密集的大型建筑、運動場館、地下空間等室內(nèi)區(qū)域同樣有著迫切的覆蓋需求。由于建筑物自身存在的屏蔽和吸收作用，導(dǎo)致無線電波有較大的傳輸衰耗，形成了移動信號的弱場強區(qū)甚至盲區(qū)；另外，建筑物高層空間極易存在無線頻率干擾，導(dǎo)致服務(wù)小區(qū)信號不穩(wěn)定，出現(xiàn)乒乓切換效應(yīng)，從而使話音質(zhì)量難以保證，掉話現(xiàn)象時有發(fā)生。因此，在特定場景下，需要建設(shè)TETRA網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，以解決室內(nèi)的覆蓋、質(zhì)量或容量問題?；诖?，本文對TETRA室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)設(shè)計的原則、方法及一些設(shè)計重點問題進行探討研究。

2設(shè)計技術(shù)指標取定

進行TETRA數(shù)字集群室內(nèi)覆蓋設(shè)計之前，應(yīng)首先明確相關(guān)的設(shè)計技術(shù)指標，例如無線覆蓋邊緣場強、網(wǎng)絡(luò)接通率、信號外泄要求等。這些設(shè)計技術(shù)指標規(guī)定了室分系統(tǒng)的建設(shè)目標、為室分設(shè)計的重要輸入條件。各參數(shù)取值的不同也會直接影響到室分系統(tǒng)的實現(xiàn)方案及系統(tǒng)投資等。表1列出了TETRA室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的一些主要設(shè)計技術(shù)指標。

3室分信源的選取及設(shè)計

目前TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的信源主要有宏基站和直放站兩大類。室內(nèi)宏基站信源有能新增系統(tǒng)話務(wù)容量、輸出功率大、擴容方便的特點，但對站點的機房、電源、傳輸?shù)扰涮滓蟾撸ㄔO(shè)周期長，建設(shè)成本高。直放站信源不能增加系統(tǒng)話務(wù)容量，但對安裝環(huán)境和電源要求低，物業(yè)選址方便。進行室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)設(shè)計時，需綜合考慮覆蓋、容量要求及物業(yè)類型等因素來選取合適的信號源類型，建議如下：

(1)對一些超大型的站點，建議使用宏基站+直放站信源；

(2)對于話務(wù)需求高或重要性高的站點，建議使用宏基站信源；

(3)其他情況，建議使用直放站信源。

數(shù)字集群系統(tǒng)具有“廣覆蓋、小容量”特點，建設(shè)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)更多是為了解決室內(nèi)的覆蓋問題，故相比普通移動通信網(wǎng)絡(luò)，TETRA室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)中會更多地使用直放站。

進行室分直放站設(shè)計時，直放站的施主基站選取、直放站功率設(shè)計等問題需重點分析。

3.1直放站的施主基站選取

(1)進行直放站施主基站選取時，一般需要考慮下述兩個方面的約束條件：

◆TETRA系統(tǒng)的C/I要求為不小于19dB，故選取直放站的施主基站時，一般避免直放站信號和施主基站信號存在過多的重疊覆蓋區(qū)域，盡可能地避免選取物理距離最近的室外基站(一般就是室外區(qū)域的主服務(wù)基站)作為施主基站。

◆對于光纖直放站，近端機與遠端機的光路損耗不能太大，通常需小于10dB(視廠家設(shè)備而定)?？紤]光器件及接頭損耗因素后，一般建議近端機與遠端機的光路距離控制在10Km以內(nèi)。

上述兩個約束條件會帶來一定的矛盾。一方面，為了減少室分直放站的信號跟原施主基站的信號重疊，希望選取的施主基站的距離盡可能遠一些；另一方面，施主基站的物理距離若比較遠，很多情況下光纖的長度較長、可能導(dǎo)致不滿足光纖直放站允許的最大光路損耗要求。

(2)在實際的設(shè)計工作中，在滿足光路長度要求的前提下，應(yīng)重點分析室內(nèi)、外的信號強度對比及信號時延。

◆優(yōu)先考慮選取滿足下列C/I要求的施主基站：室內(nèi)直放站信號跟室外施主基站的信號強度滿足C/I≥19dB要求。其中，C為室分直放站信號強度，|為擬選取的室外施主基站直接覆蓋的信號強度。

◆若無法滿足上述C/I要求或者建設(shè)室分時不具備條件進行測試對比分析時，則要重點考慮兩個信號問的時延差問題。根據(jù)ETSI相關(guān)標準，TETRA終端(一般不帶均衡器)正常工作于Hily Terrain環(huán)境的多徑信號時延不能超過15us；另外，對TETRA系統(tǒng)，符號周期為56us，根據(jù)理論分析及實際工程經(jīng)驗，一般建議多徑信號的時延差不超過1/4個符號周期，即14us。對采取直放站信源的室分系統(tǒng)，直放站的信號與原室外施主基站的直接信號相當于多徑，14us時延差對應(yīng)的光纖長度為：14×10-6×(2/3×3×108)=2.8Km，故直放站到施主基站的光纖長度不宜超過2.8Km+2/3×L，其中L為室分區(qū)域到施主基站的直線距離(光纖中的信號傳播速度為真空中的2/3)?？紤]光纖直放站的處理時延后(一般1.5us～2us)，上述允許的光纖長度還將再減少一些。

3.2直放站功率設(shè)計

TETRA直放站的標稱輸出功率為總的輸出功率。考慮到TETRA基站可能為1—8的不同載波配置，進行室分系統(tǒng)設(shè)計及鏈路預(yù)算時，需考慮直放站輸出功率的回退問題。以常用的10W(40dBm)光纖直放站為例，若其施主基站為2載波配置，則該直放站輸出的單載波最大功率為10/2=5W(37dBm)，即直放站的輸出功率需要按滿功率回退3dB、最大輸出37dBm進行設(shè)計。對施主基站不同的載波配置，直放站的輸出功率需具體考慮如下：

(1)施主基站1載波配置，直放站的輸出功率可按滿功率設(shè)計；

(2)施主基站2載波配置，直放站的輸出功率按回退3dB設(shè)計；

(3)施主基站4載波配置，直放站的輸出功率按回退6dB設(shè)計；

(4)施主基站8載波配置，直放站的輸出功率按回退9dB設(shè)計。

在實際設(shè)計時，考慮到施主基站未來可能需要擴容，且為保證系統(tǒng)設(shè)計有一定的冗余，建議直放站的輸出功率在上述情況下按照再回退3dB-5dB設(shè)計。

4分布系統(tǒng)的選取及設(shè)計

TETRA數(shù)字集群的室內(nèi)分布系統(tǒng)主要有：無源電分布系統(tǒng)、有源電分布系統(tǒng)、光纖分布系統(tǒng)和泄漏電纜分布系統(tǒng)等類型，不同分布系統(tǒng)的組成、特點及應(yīng)用場景如表2所示。

在實際的工程設(shè)計時，除了按照上述原則選取相應(yīng)的TETRA室分系統(tǒng)類型外，可能還需要考慮TETRA與其他移動通信系統(tǒng)合路、共建共享的問題。為了深入貫徹落實建設(shè)節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的要求，減少重復(fù)建設(shè)，建設(shè)TETRA數(shù)字集群室內(nèi)分布系統(tǒng)時，一般考慮采用共建共享方式、多個系統(tǒng)共用同一套分布系統(tǒng)。

進行TETRA與其他系統(tǒng)間的室內(nèi)多系統(tǒng)合路設(shè)計時，需對合路的所有系統(tǒng)之間可能存在的干擾(雜散干擾、阻塞干擾)進行分析計算，并根據(jù)計算結(jié)果提出各系統(tǒng)間合路所需的隔離度要求，即合路器的端口隔離度要求。系統(tǒng)間的干擾隔離及規(guī)避手段有：

(1)電信業(yè)務(wù)經(jīng)營者配合協(xié)調(diào)不同制式系統(tǒng)的頻點使用：避開可能存在干擾的頻點。

(2)在合理器等設(shè)備選型時，提高相關(guān)設(shè)備隔離度參數(shù)要求。

(3)增加濾波器：外接濾波器提高系統(tǒng)間隔離度。

(4)有效利用空間隔離：天饋系統(tǒng)進行上、下行分路建設(shè)。

隨著技術(shù)的發(fā)展，目前多系統(tǒng)合路設(shè)備已經(jīng)相當成熟，基本都能很好地滿足多系統(tǒng)間合路的隔離度要求。國內(nèi)已有多個TETRA集群網(wǎng)絡(luò)成功將TETRA與PHS、CDMA、GSM等其他移動通信系統(tǒng)進行室分合路建設(shè)。

在實際設(shè)計時，若需合路的系統(tǒng)數(shù)量較少，建議多系統(tǒng)之間直接使用多頻合路器合路；若系統(tǒng)數(shù)量較多，可考慮使用多級合路或者POI合路方式。

5結(jié)語

TETRA數(shù)字集群室內(nèi)覆蓋設(shè)計為整個系統(tǒng)設(shè)計的重要組成部分。在明確設(shè)計技術(shù)指標的基礎(chǔ)上，通過合理的室分信源、分布系統(tǒng)的選取，并采取科學的設(shè)計方法，將為建設(shè)高質(zhì)量的TETRA網(wǎng)絡(luò)奠定堅實的基礎(chǔ)。

作者簡介

宋雅：畢業(yè)于華南理工大學通信與信息系統(tǒng)專業(yè)，工學碩士。現(xiàn)任職于廣東省電信規(guī)劃設(shè)計院有限公司，工程師，主要從事無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計與優(yōu)化工作。

范金寧：畢業(yè)于華南理工大學通信與信息系統(tǒng)專業(yè)，工學碩士。現(xiàn)任職于廣東省電信規(guī)劃設(shè)計院有限公司，主要從事無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及設(shè)計工作。