作者：馬蓮  廣東省電信規(guī)劃設(shè)計院綜合通信設(shè)計所

    【摘要】文章首先對WCDMA與GSM共享室內(nèi)分布系統(tǒng)的可行性進(jìn)行了分析，然后提出了相關(guān)設(shè)計指標(biāo)的建議值和典型的設(shè)計方案，對時下正熱門的2G/3G共享室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計具有一定的參考意義。

    【要害詞】GSMWCDMA共享室內(nèi)分布系統(tǒng)

    1  引言

    截至2005年8月底，我國移動用戶數(shù)已達(dá)到3.73億，占全球移動用戶總數(shù)的20%以上。與此同時，盡管中國3G牌照發(fā)放形式、數(shù)量和時間表仍然撲朔迷離，但是3G的腳步已越來越近卻是勿庸置疑的。

    根據(jù)NTTDoCoMo3G運營統(tǒng)計數(shù)據(jù)：70％的話務(wù)發(fā)生在室內(nèi)；且3G帶來的高級業(yè)務(wù)也絕大多發(fā)生在室內(nèi)。所以3G室內(nèi)覆蓋將是3G運營商品牌形象的重要體現(xiàn)，同時也是3G運營商吸引用戶的重要手段。

    GSM/WCDMA共享室內(nèi)分布系統(tǒng)，作為一種既可以節(jié)省投資又能夠快速建網(wǎng)的3G室內(nèi)覆蓋建設(shè)方法，時下正成為3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)研究的一大熱點。

    2  可行性分析

    多系統(tǒng)共享室內(nèi)分布系統(tǒng)是指在2G、3G等多系統(tǒng)共存的室內(nèi)覆蓋中采用寬頻合路器等手段來實現(xiàn)室內(nèi)分布天饋部分的共享。

    2.1GSM/WCDMA共享室內(nèi)分布系統(tǒng)存在的主要問題

    引入合路器，以及共享天饋線系統(tǒng)會帶來一些問題：

    （1）無源器件問題

    在GSM/WCDMA共享室內(nèi)分布系統(tǒng)中，所有無源器件工作頻率必須要涵蓋GSM和WCDMA工作頻段。

    （2）有源器件問題

    由于不同制式系統(tǒng)工作方式不同，且存在相互干擾的可能，因此有源器件部分無法共用。在GSM/WCDMA共享室內(nèi)分布系統(tǒng)中，各系統(tǒng)間有源器件需相互獨立。

    （3）功率損耗差異問題

    在GSM/WCDMA共享室內(nèi)分布系統(tǒng)中，由于GSM、WCDMA工作頻段不同，無論是在天饋線還是在自由空間傳輸時都存在功率傳輸損耗差異。

    （4）合路器插損問題

    在GSM/WCDMA共享室內(nèi)分布系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)合路時必須在天饋系統(tǒng)中插入雙頻或多頻合路器，該器件接入將造成一定的信號功率的損耗。

    （5）系統(tǒng)間相互干擾問題

    在多系統(tǒng)共享室內(nèi)分布系統(tǒng)中，邊帶、雜散、互調(diào)等噪聲都會引起多系統(tǒng)間的相互干擾。同樣，在GSM/WCDMA共享的室內(nèi)分布系統(tǒng)中也必然存在相互的干擾，能否將干擾控制在一個可以接受的程度內(nèi)從而使得各系統(tǒng)協(xié)調(diào)共存至關(guān)重要。

    2.2GSM/WCDMA共享室內(nèi)分布系統(tǒng)的可行性分析

    針對以上所述的問題，下面逐條進(jìn)行可行性分析：

    （1）無源器件問題

    在GSM/WCDMA共享室內(nèi)分布系統(tǒng)中，GSM900使用的頻段為上行890MHz～915MHz，下行935MHz～960MHz；GSM1800使用的頻段為上行1710MHz～1785MHz，下行1805MHz～1880MHz；WCDMA使用的頻段為上行1920MHz～1980MHz，下行2110MHz～2170MHz。因此，系統(tǒng)所用室內(nèi)天線及無源器件工作頻帶必須涵蓋800MHz～2500MHz。目前，大多數(shù)廠家都能提供。已有GSM室內(nèi)分布系統(tǒng)的無源器件假如不支持多系統(tǒng)的工作頻帶，在引入WCDMA系統(tǒng)時，必須對原有室內(nèi)分布系統(tǒng)進(jìn)行改造，將無源器件更換為寬頻器件。

    （2）有源器件問題

    在GSM/WCDMA共享室內(nèi)分布系統(tǒng)中，有源器件主要指的是干線放大器。對于有源器件無法共用的問題，一般有兩種方法來解決。

    第一種：通過增加多個寬頻合路器（同時也可以做分路器）的方法規(guī)避，如圖1所示：

    圖1  增加合路器法規(guī)避有源器件的共用

    這種方法首先使用寬頻合路器把信號分開（對于下行是分路，對于上行是合路），通過各自的放大器進(jìn)行信號放大，然后再通過寬頻合路器進(jìn)行合路（對于下行是合路，對于上行是分路），從而避免了有源器件的共用問題。

    第二種：通過調(diào)整共享接入點的方法規(guī)避，如圖2所示：

    圖2  調(diào)整共享接入點法規(guī)避有源器件的共用

    這種方法通過調(diào)整GSM/WCDMA共享接入點，即在各系統(tǒng)的干線放大器之后合路，使得不同的系統(tǒng)分別獨立地的進(jìn)行信號放大，從而避免了有源器件的共用。

    （3）功率損耗差異問題

    在GSM/WCDMA共享室內(nèi)分布系統(tǒng)中，可以根據(jù)實際情況，通過對信號源與干線放大器的功率調(diào)整，以及精心選擇共享接入點，保證各系統(tǒng)的邊緣場強(qiáng)要求。

    （4）合路器插損問題

    在GSM/WCDMA共享室內(nèi)分布系統(tǒng)中，合路器插損問題可以與功率設(shè)計問題聯(lián)合考慮，一般可以通過調(diào)整天饋系統(tǒng)的輸入信號電平彌補(bǔ)。

    （5）系統(tǒng)間相互干擾問題

    在GSM/WCDMA共享室內(nèi)分布系統(tǒng)中，由于兩個系統(tǒng)的工作頻帶間隔較遠(yuǎn)，邊帶噪聲的影響可以不考慮；另一方面，由于實際系統(tǒng)中很難將互調(diào)噪聲和雜散噪聲嚴(yán)格區(qū)分，按照慣例，這里將互調(diào)也歸入到雜散噪聲一類。

    對于雜散干擾，需要采用滿足隔離度要求的合路器來解決。根據(jù)3GPP協(xié)議要求，WCDMA系統(tǒng)對GSM系統(tǒng)隔離度達(dá)到30dB以上時，WCDMA系統(tǒng)不會對GSM系統(tǒng)產(chǎn)生干擾；而根據(jù)3GPP規(guī)定的GSM系統(tǒng)的雜散輻射限值，可計算得到GSM系統(tǒng)對WCDMA系統(tǒng)的隔離度要求則為≥90dB。這個結(jié)果是完全按照協(xié)議規(guī)定的指標(biāo)計算出來的，但測試結(jié)果表明：在雜散指標(biāo)上實際設(shè)備均有較大的余量M(典型值為30dB)。因此，工程中GSM系統(tǒng)對WCDMA系統(tǒng)的隔離度要求為（90-M）dB。

    根據(jù)以上分析，在GSM/WCDMA共享室內(nèi)分布系統(tǒng)中，合路器的隔離度要求為（90-M）dB。如上面所說，余量M典型值為30dB，所以GSM/WCDMA共享室內(nèi)分布系統(tǒng)中合路器的隔離度要求的典型值為60dB。在GSM/WCDMA的頻率間隔內(nèi)，實現(xiàn)隔離度為60dB同時保證較小的帶內(nèi)插損（≤0.6dB）的合路器是不難做到的。目前大多數(shù)廠家都能提供GSM900/WCDMA端口間隔離度≥80dB，GSM1800/WCDMA端口間隔離度60dB的合路器。而當(dāng)余量M小于30dB，對合路器的隔離度要求有所提高，以至于這樣的合路器難以實現(xiàn)或成本過高時，也可以考慮在GSM設(shè)備輸出端口增加帶限濾波器以滿足整體的隔離度要求。

    綜上分析可知：GSM/WCDMA共享室內(nèi)分布系統(tǒng)在前文所述的無源器件工作頻率、有源器件共用、功率損耗差異、合路器插損、系統(tǒng)間相互干擾等問題上都可以得到解決，因此GSM/WCDMA共享室內(nèi)分布系統(tǒng)是可行的。

    3  系統(tǒng)設(shè)計

    3.1WCDMA與GSM室內(nèi)分布系統(tǒng)比較

    WCDMA與GSM室內(nèi)分布系統(tǒng)比較如表1至表5所示：

    3.2WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)工程技術(shù)指標(biāo)建議

    （1）一般區(qū)域?qū)ьl功率≥90dBm，導(dǎo)頻EC/IO≥-12dBm(50%負(fù)載)；

    （2）重點區(qū)域?qū)ьl功率≥-85dBm，導(dǎo)頻EC/IO≥-8dBm（數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)或語音密集區(qū)域）；

    （3）電梯或地下室區(qū)域?qū)ьl功率≥-100dBm，導(dǎo)頻EC/IO≥-15dBm（數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)或語音密集區(qū)域）；

    （4）外泄電平：室外10米處導(dǎo)頻功率≤-95dBm；

    （5）用戶業(yè)務(wù)模型

    話音業(yè)務(wù)12.2k：忙時每用戶0.02Erl；

    數(shù)據(jù)（分組）業(yè)務(wù)64k：忙時每用戶0.002Erl；

    分組業(yè)務(wù)忙時下行鏈路每用戶數(shù)據(jù)吞吐量為250bps，上行鏈路每用戶數(shù)據(jù)吞吐量為62.5bps；

    （6）無線信道呼損率取定為2%；中繼電路呼損率取定為0.5%；

    （7）統(tǒng)計指標(biāo)：掉話率≤1.5%，呼叫建立成功率≥94%，切換成功率≥94%。

    3.3GSM/WCDMA共享室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計

    （1）GSM/WCDMA共享室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計的總體原則

    ◆性能優(yōu)先

    確保原有GSM網(wǎng)絡(luò)在改造后能達(dá)到覆蓋效果；

    確保原有網(wǎng)絡(luò)在改造后不受WCDMA網(wǎng)絡(luò)干擾；

    確保新建WCDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋、質(zhì)量和容量；

    確保原有網(wǎng)絡(luò)不干擾WCDMA網(wǎng)絡(luò)。

    ◆利舊原則

    盡量利用原有系統(tǒng)的設(shè)備、器件，控制改造成本；

    盡量采用原有GSM系統(tǒng)的設(shè)計思路。

    （2）典型的設(shè)計方案

    ◆共用總線型

    把GSM、WCDMA信號源通過定制的合路器進(jìn)行合并，經(jīng)主干路由耦合分配功率，再通過支持相應(yīng)頻寬的分布式天饋系統(tǒng)進(jìn)行室內(nèi)覆蓋；在功率弱時，使用合路器對信號進(jìn)行分路，經(jīng)干放放大、合路進(jìn)行覆蓋，如圖3所示：

    圖3  共用總線型方案

    該設(shè)計方案特點：系統(tǒng)能量分配預(yù)算按衰耗最大的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計預(yù)算簡單；GSM、WCDMA功率放大設(shè)備需在合路器合路前進(jìn)行功率適當(dāng)匹配，才能達(dá)到同樣的覆蓋效果合覆蓋范圍；在無須或者暫時無法開通WCDMA的室內(nèi)分布系統(tǒng)中，可將多頻合路器中的接口用負(fù)載暫時代替；在引入功率放大設(shè)備時，為防止系統(tǒng)間干擾，需進(jìn)行信號分離，系統(tǒng)升級成本較高，增加工程改造難度；為使WCDMA達(dá)到覆蓋效果，會浪費一部分GSM系統(tǒng)功率，設(shè)備功率資源利用不充分。

    ◆獨立總線型

    參照GSM室內(nèi)覆蓋主干路由路徑，WCDMA信號源經(jīng)獨立的主干路由，在各覆蓋“分區(qū)”接點，通過合路器，接入原GSM室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)進(jìn)行覆蓋。必要時在接入前，加裝功率放大器。如圖4所示：

    圖4  獨立總線型方案

    該設(shè)計方案特點：系統(tǒng)能量分配預(yù)算按照GSM、WCDMA系統(tǒng)損耗獨立設(shè)計，設(shè)計預(yù)算簡單；GSM、WCDMA功率放大設(shè)備需在合路器合路前進(jìn)行功率適當(dāng)匹配，才能達(dá)到同樣的覆蓋效果和覆蓋范圍；在無須或者暫時無法開通WCDMA的室內(nèi)分布系統(tǒng)中，可將多頻合路器中的接口用負(fù)載暫時代替；由于獨立設(shè)計主干路由，增加物業(yè)和工程改造難度。

    4  結(jié)束語

    本文首先針對GSM/WCDMA共享室內(nèi)分布系統(tǒng)中存在的問題進(jìn)行了可行性分析，然后提出了相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的建議值和典型的設(shè)計方案，對時下正熱門的2G/3G共享室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計具有一定的參考意義。

    參考文獻(xiàn)

    【1】楊峰義等編著.WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)工程.北京：人民郵電出版社，2004.

    【2】3GPPTR25.942.Radio Frequency（RF）system scenarios. 2002，12

    【3】3GPPTS05.05.Technical Specification Group GSM/EDGE，Radio transmission and reception. 2002，08