集約化室內(nèi)覆蓋多系統(tǒng)間干擾問題和組網(wǎng)方式的研究分析

黃峰　嚴(yán)佩敏

摘 要：從集約化室內(nèi)覆蓋多系統(tǒng)間的干擾分析出發(fā)，得出一系列多系統(tǒng)共存時(shí)抑制干擾需要的隔離度要求。并對(duì)收發(fā)合纜和收發(fā)分纜、一級(jí)合路和多級(jí)合路的組網(wǎng)方式進(jìn)行對(duì)比，得到實(shí)現(xiàn)集約化無線室內(nèi)覆蓋的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)覆蓋 集約化 干擾分析 組網(wǎng)方式

中圖分類號(hào)：TN915 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）006-106-02

1 引言

近年來，無線新技術(shù)快速發(fā)展，室內(nèi)分布系統(tǒng)需要接入的無線系統(tǒng)類型也在不斷增加，在一些大型的公眾建筑物，比如機(jī)場、火車站、地鐵、地標(biāo)性建筑、運(yùn)動(dòng)場館等，不同運(yùn)營商共建共享室分系統(tǒng)成為一種趨勢，而在建設(shè)過程中，多系統(tǒng)間的干擾問題一直存在。

共建共享即集約化建設(shè)，又稱POI（Point Of Interface）多系統(tǒng)接入方式，通過多系統(tǒng)合路平臺(tái)實(shí)現(xiàn)多制式、多頻段的通信系統(tǒng)共用室分系統(tǒng)。集約化分布系統(tǒng)的推進(jìn)和實(shí)施，對(duì)室分系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展，有諸多重要意義。

2 干擾分析

集約化分布系統(tǒng)首先要解決的是不同系統(tǒng)在同一套天饋線系統(tǒng)中的干擾問題。系統(tǒng)間的干擾從機(jī)理上主要分為以下的三類：

（1）熱噪聲的增加；

（2）發(fā)射雜散的干擾，分為同頻干擾，臨頻干擾和互調(diào)干擾，其它系統(tǒng)的下行信號(hào)造成本系統(tǒng)頻帶內(nèi)的噪聲功率提高，從而降低系統(tǒng)靈敏度；

（3）接收機(jī)阻塞，其它系統(tǒng)的下行信號(hào)功率較強(qiáng)，雖在本系統(tǒng)的頻帶外，但降低了接收機(jī)靈敏度。

下文對(duì)這幾種干擾信號(hào)分別進(jìn)行闡述。

2.1 熱噪聲的增加

任何一個(gè)發(fā)射機(jī)即使未加調(diào)制信號(hào)，其輸出的信號(hào)除了主載波之外，還會(huì)伴有帶外噪聲，噪聲的頻譜可以延續(xù)得非常寬，此類噪聲稱之為寬帶噪聲，它隨著頻率的升高而逐步降低。任何一個(gè)系統(tǒng)的發(fā)信寬帶噪聲輸出必然會(huì)影響其他系統(tǒng)的接收性能，對(duì)于3G 系而言，所有信號(hào)均以偽隨機(jī)碼呈現(xiàn)，因此，可將發(fā)信機(jī)噪聲的影響，歸結(jié)為寬帶增加的允許值。根據(jù)接收機(jī)靈敏度的衰減程度來計(jì)算各個(gè)系統(tǒng)的最大干擾容限。

接收機(jī)靈敏度衰減定義為：

其中：

經(jīng)計(jì)算可得到表1數(shù)據(jù)，在接收機(jī)靈敏度不同衰減值時(shí)的接收機(jī)靈敏度。

表1 接收機(jī)靈敏度

2.2 雜散干擾分析

發(fā)信機(jī)的雜散輻射是指用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)調(diào)制時(shí)在除載頻和由于正常調(diào)制和切換瞬態(tài)引起的邊帶以及鄰頻以外離散頻率上的輻射。由于濾波器具有帶外頻率的抑制作用，所以雜散干擾信號(hào)越是偏離原始頻帶，雜散干擾信號(hào)強(qiáng)度就越弱。反之，雜散干擾信號(hào)的頻帶離開標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)越近，雜散干擾的強(qiáng)度就越強(qiáng)。由于發(fā)射機(jī)輸出的信號(hào)源一般都是大功率信號(hào)，但是從接收機(jī)發(fā)射的基站上行信號(hào)功率普遍較弱，發(fā)射信號(hào)的雜散干擾經(jīng)過衰減后強(qiáng)度就可能與鄰頻的上行信號(hào)強(qiáng)度相當(dāng)，因此就會(huì)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的上行造成雜散干擾，對(duì)正常的通信質(zhì)量產(chǎn)生影響。

干擾確定的分析方法是針對(duì)某些特定的干擾分析的場景，計(jì)算并且求解干擾評(píng)估方程：

f是考慮的頻率，是產(chǎn)生干擾的發(fā)射機(jī)在頻率f上的發(fā)射功率，是在頻率f上發(fā)射機(jī)和接受機(jī)之間的最小耦合損耗， 是在頻率f上可接受的最大干擾電平。

基本的計(jì)算步驟為：

（1）根據(jù)相應(yīng)規(guī)范，查找?guī)怆s散功率。

（2）折算到受干擾系統(tǒng)接受帶寬內(nèi)功率。

（3）比較受干擾系統(tǒng)最大容許干擾強(qiáng)度。

（4）得出相互間需要的系統(tǒng)隔離度要求。

2.3 阻塞干擾分析

阻塞干擾指的是接收機(jī)收到的干擾基站發(fā)射的在標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)頻帶外的干擾信號(hào)。干擾信號(hào)即使強(qiáng)度微弱，但在經(jīng)過接收機(jī)的電平放大器后，也會(huì)影響到系統(tǒng)的正常工作。同理各系統(tǒng)間存在但可能會(huì)引起阻塞干擾的還是TETRA對(duì)C網(wǎng)， C網(wǎng)對(duì)G網(wǎng)以及3G對(duì)3G系統(tǒng)，其它系統(tǒng)間由于頻帶相距甚遠(yuǎn)，而如果系統(tǒng)采用了上、下行分纜覆蓋方式，而BTS的各項(xiàng)指標(biāo)基本相當(dāng)，干擾經(jīng)過了線路損耗及POI和空間隔離，所以只要保證了3G對(duì)3G系統(tǒng)的干擾即可保證其它系統(tǒng)間的阻塞干擾不會(huì)形成有效。

從一系列分析計(jì)算和工程經(jīng)驗(yàn)可以得知，在多系統(tǒng)共存一套分布系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)合路設(shè)備的阻塞電平值需要大于接收機(jī)收到干擾信號(hào)的功率，滿足此條件系統(tǒng)即可工作正常。

2.4 互調(diào)干擾分析

互調(diào)干擾是由系統(tǒng)中非線性器件的特性產(chǎn)生的，當(dāng)有多個(gè)不同頻率的信號(hào)經(jīng)過非線性電路系統(tǒng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生互調(diào)失真，其中二階和三階的互調(diào)產(chǎn)物幅度最大。二階產(chǎn)物模型F1+F2、F1-F2，如兩系統(tǒng)頻率相差較大，可以不考慮；三階產(chǎn)物模型2F1盕2/2F2盕1或F1+F2-F3因其頻率最接近接受信號(hào)頻段，故對(duì)通信質(zhì)量影響最大；三階以上的互調(diào)產(chǎn)物幅度均較小，對(duì)通信質(zhì)量影響甚微，可以忽略不計(jì)。在集約化多系統(tǒng)合路覆蓋工程中，選用的無源器件需要滿足互調(diào)干擾指標(biāo)，并對(duì)頻率規(guī)劃進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)從POI的互調(diào)指標(biāo)要求上進(jìn)行考慮，并給系統(tǒng)保留了更大的余量，則系統(tǒng)中的互調(diào)干擾就可得到有效抑制。

3 集約化系統(tǒng)組網(wǎng)方式分析

為了最大限度地減少干擾信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的影響，滿足雜散、阻塞、互調(diào)干擾的隔離度需求，我們考慮了兩條途徑：

（1）對(duì)POI設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，合理配置濾波器、環(huán)行器、電橋等，對(duì)不同系統(tǒng)間提供足夠的隔離度的同時(shí)，減少信號(hào)插損。

（2）對(duì)分布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，從收發(fā)合纜到收發(fā)分纜，從POI一級(jí)合路到多級(jí)合路，提供空間隔離度、減少直接干擾的同時(shí)又可以平衡不同信號(hào)源設(shè)備、上下行的功率。

3.1 收發(fā)合纜和收發(fā)分纜

“收發(fā)合纜”的分布系統(tǒng)上行和下行共享一套分布系統(tǒng)。不同系統(tǒng)的上下行信號(hào)接入到POI，在POI后端是收發(fā)共用的分布天饋系統(tǒng)。

“收發(fā)分纜”的分布系統(tǒng)上行和下行是物理上完全獨(dú)立的兩套系統(tǒng)。不同系統(tǒng)的下行信號(hào)接入到下行POI，再從POI到下行分布系統(tǒng)發(fā)射天線口，最后通過空間鏈路損耗到相應(yīng)的移動(dòng)臺(tái)；不同系統(tǒng)的移動(dòng)臺(tái)發(fā)出的上行信號(hào)通過空間鏈路損耗，再通過接收天線和上行鏈路到上行POI最后到相應(yīng)基站的接收端。

將上述這兩種方式進(jìn)行對(duì)比，得出結(jié)論如表2。

通過干擾分析計(jì)算結(jié)果得知，系統(tǒng)采用了“收發(fā)分纜”的覆蓋方式，為系統(tǒng)提供了額外的空間隔離度，對(duì)雜散干擾起到了很到的抑制作用。

3.2 一級(jí)合路和多級(jí)合路

根據(jù)不同的接入系統(tǒng)以及各系統(tǒng)功率匹配的要求，我們需要分級(jí)考慮合路方式，出于以下原因：

（1）對(duì)各接入系統(tǒng)而言，因制式、頻段、設(shè)備等各不相同，覆蓋指標(biāo)也各不相同。

（2）各接入系統(tǒng)信號(hào)源、有源設(shè)備輸出功率差異。

（3）不同頻段信號(hào)在分布系統(tǒng)以及自由空間中的傳輸損耗差異。

考慮到以上諸多因素，我們將POI合路方式分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)合路等。

對(duì)于多級(jí)合路，組合的方式可以根據(jù)實(shí)際需要分別設(shè)計(jì)選取，但要符合以下幾個(gè)原則：

（1）必須滿足各類干擾的隔離度需求。

（2）盡可能降低合路插損。

（3）根據(jù)系統(tǒng)特性選擇合適的合路位置。

多級(jí)合路方式的應(yīng)用，對(duì)不同系統(tǒng)的功率匹配、鏈路平衡有著至關(guān)重要的作用，間接地帶來了各系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)的靈活性、多種覆蓋需求的實(shí)現(xiàn)等。

4 結(jié)束語

本文從集約化室內(nèi)覆蓋多系統(tǒng)間的干擾分析出發(fā)，得出了一系列多系統(tǒng)共存時(shí)抑制干擾需要的隔離度要求。并對(duì)收發(fā)合纜和收發(fā)分纜、一級(jí)合路和多級(jí)合路的組網(wǎng)方式進(jìn)行了對(duì)比，得到了實(shí)現(xiàn)集約化無線室內(nèi)覆蓋的理論基礎(chǔ)。

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