多系統(tǒng)合路平臺(tái)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

朱舒雨，肖萍萍

(武漢郵電科學(xué)研究院，湖北 武漢430073)

隨著3G通信建設(shè)的全面展開(kāi)，使得國(guó)內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)形成了多運(yùn)營(yíng)商、多制式、多頻段的特點(diǎn)。然而越來(lái)越多數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)，傳統(tǒng)的室內(nèi)覆蓋是由各個(gè)運(yùn)營(yíng)商分別建設(shè)自己的覆蓋系統(tǒng)，不可避免地造成了覆蓋的系統(tǒng)增多和網(wǎng)絡(luò)間的相互干擾。針對(duì)這樣的問(wèn)題，多系統(tǒng)合路平臺(tái)(Ponit of Ineterface，POI)為解決上述室內(nèi)覆蓋建設(shè)問(wèn)題提出了可行的解決方案［1］，它是在同一建筑物內(nèi)采用多系統(tǒng)合路共用室內(nèi)天饋分布方式實(shí)現(xiàn)多個(gè)制式移動(dòng)通信系統(tǒng)的室內(nèi)信號(hào)覆蓋。

1 POI建設(shè)的可行性分析

多系統(tǒng)室內(nèi)分布共建的干擾一般分為雜散干擾、互調(diào)干擾、阻塞干擾，將嚴(yán)重影響系統(tǒng)通信質(zhì)量，一般可以通過(guò)提高有源設(shè)備射頻性能、增加合路器異頻端口間的隔離度和增加不同制式系統(tǒng)間頻段的方式來(lái)抑制，在實(shí)際設(shè)計(jì)工程應(yīng)用中主要是通過(guò)不同隔離度的合路器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。目前我國(guó)室內(nèi)分布系統(tǒng)采用無(wú)源器件的頻段主要從800～2 500 MHz，可以兼容多運(yùn)營(yíng)商的制式系統(tǒng)，合理地選擇無(wú)源器件對(duì)合路器、電橋、耦合器指標(biāo)的控制，其中選擇符合系統(tǒng)隔離度要求的合路器是設(shè)計(jì)POI系統(tǒng)減小干擾的優(yōu)選途徑和成功前提［2］。合理的設(shè)計(jì)方案將優(yōu)化系統(tǒng)的整體指標(biāo)，在實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)合路平臺(tái)功能的同時(shí)，還能簡(jiǎn)化單個(gè)或者多個(gè)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)和擴(kuò)容帶來(lái)的天饋系統(tǒng)的變動(dòng)。

相比傳統(tǒng)的室內(nèi)覆蓋方式，多系統(tǒng)合成平臺(tái)將所有的信號(hào)用一套分布系統(tǒng)傳輸，節(jié)省了室分系統(tǒng)的成本投資，簡(jiǎn)化未來(lái)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)和擴(kuò)容帶來(lái)的線路更改，目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)廣泛應(yīng)用POI系統(tǒng)解決室內(nèi)分布系統(tǒng)的多制式共建工程［3-4］。由以可見(jiàn)，POI系統(tǒng)從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度可以滿足室分系統(tǒng)的建設(shè)。

2 POI系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理與實(shí)際應(yīng)用

POI系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，在保證指標(biāo)的前提下便于維護(hù)和擴(kuò)容，主要是由無(wú)源器件包括合路器、雙工器、耦合器等無(wú)源射頻器件組成。合路器可以實(shí)現(xiàn)幾個(gè)濾波器聯(lián)合的功能，將不同中心頻率、不同帶寬的濾波器整合，形成整體滿足工程需求的器件。合路器是將兩路或者多路信號(hào)引入同一個(gè)覆蓋系統(tǒng)，各制式信號(hào)共用天饋系統(tǒng)進(jìn)行覆蓋，它的結(jié)構(gòu)是將兩個(gè)或者多個(gè)濾波器結(jié)合在一起，完成多路信號(hào)合成一路的功能，實(shí)現(xiàn)多信號(hào)共用天饋傳輸，如圖1所示［5］。POI系統(tǒng)是通過(guò)多個(gè)合路器級(jí)聯(lián)成多制式信號(hào)的引入，確保系統(tǒng)收發(fā)隔離度和帶外抑制等指標(biāo)需求，抑制多系統(tǒng)信號(hào)間的干擾和外來(lái)信號(hào)的串?dāng)_。根據(jù)系統(tǒng)隔離度需求不同，目前POI系統(tǒng)有兩種設(shè)計(jì)方案，分別是系統(tǒng)信號(hào)分離方案和上下行系統(tǒng)分離方案。在上下行系統(tǒng)分離方案中，POI系統(tǒng)由上行單元和下行單元組成，設(shè)計(jì)成為上、下行兩個(gè)平臺(tái)，將上行和下行兩路信號(hào)分開(kāi)傳輸，避免相互干擾。其中，保證各系統(tǒng)間較高的隔離度主要是通過(guò)設(shè)計(jì)較好性能的合路器實(shí)現(xiàn)的［6］。對(duì)于下行POI單元，可以在輸入端使用高性能指標(biāo)的濾波器，從而保證輸入和輸出端口的隔離度同時(shí)有效地保護(hù)后端信號(hào)泄露入前端設(shè)備，但此種方式必須保證對(duì)系統(tǒng)的互調(diào)指標(biāo)要求不高，因?yàn)闉V波器的使用會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的低互調(diào)。監(jiān)控功能主要是通過(guò)功率采集模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入輸出信號(hào)的監(jiān)控，通常在下行單元的輸出端口使用兩個(gè)反向連接的耦合器可以獲取一部分正向反向信號(hào)用于監(jiān)控，也便于日后的故障點(diǎn)排查使用［7-8］。

圖1 合路器原理圖

POI系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的合路系統(tǒng)，它靈活多變，由一系列無(wú)源器件組成，這些器件中大部分都是非標(biāo)準(zhǔn)件，都需要專門研發(fā)設(shè)計(jì)性能指標(biāo)。POI系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足簡(jiǎn)單對(duì)稱、預(yù)留端口、便于安裝、易于調(diào)試、避免擴(kuò)容和網(wǎng)絡(luò)升級(jí)帶來(lái)的過(guò)大改動(dòng)、方便與下級(jí)鏈路結(jié)合等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。POI系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程通常應(yīng)該遵循以下設(shè)計(jì)原則［9］:1)POI應(yīng)符合多運(yùn)營(yíng)商和多系統(tǒng)、多頻段接入的要求;2)POI系統(tǒng)應(yīng)滿足各個(gè)系統(tǒng)的功率容量的要求;3)POI系統(tǒng)應(yīng)滿足各系統(tǒng)之間隔離度和帶外抑制的要求;4)POI系統(tǒng)應(yīng)滿足駐波比等關(guān)鍵指標(biāo)要求;5)POI系統(tǒng)應(yīng)滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控的要求。

POI系統(tǒng)的建設(shè)主要用于建筑物、地鐵、火車站等大型場(chǎng)所，使室分系統(tǒng)出現(xiàn)新的特點(diǎn)，達(dá)到多網(wǎng)接入、透明傳輸和避免重復(fù)投資的目的，下文以西安地鐵7進(jìn)2出POI為例，分析設(shè)計(jì)方案，考慮多系統(tǒng)引入帶來(lái)的相互干擾［10］，本設(shè)計(jì)主要采用上、下行分纜方式，以提高不同頻段間的隔離度，基于實(shí)際應(yīng)用的需求，POI主要指標(biāo)如表1所示。

由于該系統(tǒng)是7進(jìn)2出系統(tǒng)，包含6種不同制式的頻段接入，可以利用不同頻段的合路器完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)選取2G合路器和一款定制合路器來(lái)完成，設(shè)計(jì)原理圖如圖2和圖3所示。

本系統(tǒng)采用上、下行鏈路兩個(gè)單元，將兩個(gè)單元一起放在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架上，從而將上、下行兩路信號(hào)分別引入各自的鏈路中。這樣設(shè)計(jì)上、下行只需采用2個(gè)合路器和1個(gè)電橋，下行末端采用耦合器，便于獲得監(jiān)控信號(hào)。由于采用空間隔離，減少了各個(gè)合路器的隔離度。下面以下行鏈路為例分析其隔離度和插損等指標(biāo)特性。下行單元采用的085電橋的頻段范圍是800～2 500 MHz，插入損耗為3.3 dB，2G下行合路器與7端口定制合路器的指標(biāo)如表2和表3所示，本設(shè)計(jì)選用帶外抑制度性能優(yōu)良的高Q值腔體濾波器件，在CDMA800的下行頻段選用的合路器對(duì)885～915 MHz內(nèi)抑制大于65 dB，同時(shí)保證了CDMA800下行頻段對(duì)GSM上行頻段的隔離度，因此能夠保證各段式的帶外抑制指標(biāo)和隔離度指標(biāo)要求。本設(shè)計(jì)選用的系統(tǒng)器件全部互調(diào)指標(biāo)要求均大于等于-140 dBc@43 dBm×2，預(yù)估能夠滿足整機(jī)需求。如有誤差，在整機(jī)調(diào)試時(shí)可以通過(guò)調(diào)試合路器的三階互調(diào)值來(lái)滿足系統(tǒng)的需求。

表1 上、下行單元指標(biāo)

圖2 上行單元鏈路

圖3 下行單元鏈路

表2 2G合路器指標(biāo)

表3 定制合路器指標(biāo)

系統(tǒng)的插入損耗是由無(wú)源器件的插損和線路的插損組成的，依據(jù)所選無(wú)源器件的指標(biāo)可以預(yù)算出理論值符合系統(tǒng)指標(biāo)，理論預(yù)算值應(yīng)小于等于實(shí)際的系統(tǒng)指標(biāo)，這樣才能使整機(jī)調(diào)試時(shí)滿足系統(tǒng)指標(biāo)，表4以下行鏈路預(yù)算為例給出計(jì)算公式。

由表4得到系統(tǒng)插損的理論值滿足實(shí)際需求，因此在后期的裝配調(diào)試中插損指標(biāo)是可以達(dá)到系統(tǒng)指標(biāo)的。POI系統(tǒng)還應(yīng)對(duì)各制式的輸入、輸出功率和輸入輸出駐波比進(jìn)行監(jiān)控。因此在POI輸入輸出端口要加上耦合器，將耦合出的信號(hào)送到監(jiān)控單元用于信號(hào)對(duì)比。采用監(jiān)控模塊完成基本配置，各種模塊可靈活組合，通過(guò)軟件控制，標(biāo)準(zhǔn)接口，根據(jù)不同需求實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的監(jiān)控功能［3，10-11］。本設(shè)計(jì)中下行單元輸入端口通過(guò)調(diào)整SMA探針與抽頭間的距離調(diào)整耦合度，從而控制耦合輸出信號(hào)強(qiáng)弱，完成對(duì)輸入信號(hào)和反射信號(hào)的監(jiān)視功能。末端的耦合器完成正向、反向的功率檢測(cè)，便于排查故障點(diǎn)［12-13］。本監(jiān)控系統(tǒng)由DET功率檢測(cè)模塊和3G監(jiān)控盤組成，并在網(wǎng)管界面上可根據(jù)要求對(duì)可設(shè)置的監(jiān)控量進(jìn)行寫(xiě)操作，通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)調(diào)試和測(cè)試數(shù)據(jù)充分說(shuō)明該款POI滿足設(shè)計(jì)要求，說(shuō)明本設(shè)計(jì)是可實(shí)現(xiàn)和有效的。

表4 下行鏈路插損預(yù)算對(duì)比

3 結(jié)束語(yǔ)

本文分析了POI系統(tǒng)在多網(wǎng)共建工程中的可行性和可實(shí)現(xiàn)性，通過(guò)實(shí)例POI系統(tǒng)的設(shè)計(jì)解決了在大型場(chǎng)所中多制式信號(hào)覆蓋的重復(fù)建設(shè)問(wèn)題，使人們享受到無(wú)縫覆蓋的高品質(zhì)服務(wù)。但目前仍存在著各種制式的不同信號(hào)，這些頻段不同、功率不同的信號(hào)，要使它們?cè)谕瑯拥膮^(qū)域達(dá)到高品質(zhì)的覆蓋效果和通信需求仍值得進(jìn)一步研究和探討。

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