技术动态

构建高效的多技术共用室内分布系统
发布日期:2012-03-09

 

经过2008年的电信业重组、2009年年初的3G牌照发放,中国三大移动通信运营商进入了全业务竞争时代,2010年大规模的3G及WLAN网络建设,使得多技术、多网络共存的局面加剧。同时,由于运营商之间的竞争逐步由话音延伸到以移动数据为载体的全业务竞争,近一两年,各移动运营商的移动数据流量都出现了成倍增长,而大部分的数据业务均发生在室内,因此,室内覆盖在移动网络之中的地位越来越重要,各移动运营商网络的覆盖、优化,逐步由广度走向深度。目前,在市场和需求的驱动下,多技术共用室内分布系统的建设开始起步,然而,由于各系统共用室内分布系统,在拓扑结构、链路预算、馈线损耗、有源及无源器件要求等方面都存在差异,因此,如何综合考虑各系统的技术特点及业务需求,低成本、低改造地引入WLAN和TD-LTE系统成为难点。

覆盖能力分析

影响各系统覆盖能力的主要因素有天线口的发射功率、边缘场强要求、空间传播损耗及穿透损耗等。室内覆盖环境相对室外较复杂,并且和建筑物的结构及材质有较大的关系,信号从信源出发要受到主干及平层的各级线路损耗、分配损耗,还要考虑各种有源、无源期间的插损,各系统天线口的输出功率一般控制在0~15dBm。天线口发射功率太大,单小区支持的天线点数量会减少,从而单小区覆盖的面积也会减少;而天线口发射功率太小,系统的穿透能力降低,就很难达到边缘场强的覆盖要求,用户的业务体验会下降。

考虑自由空间损耗及穿透损耗,同一假设场景下各系统的空口发射功率及覆盖半径的理论关系需特别注意。在考虑穿透一堵墙的情况下,WLAN的覆盖半径在8米以下,TD-E半径在10米以下,TD-A半径在13米以下,TD-F半径在15米以下,GSM和LTE的覆盖较大,可以达到25米以上。从覆盖半径和穿透损耗的关系来看,在环境相同的情况下,WLAN的穿透能力最小。因此多系统共用室内分布系统,为了确保各系统同覆盖,需要根据墙体的具体结构、材质来确定天线的覆盖半径。

可行组合方案

室内分布系统涉及的主要要素有信源、主干、合路器、无源器件、干放、天线以及馈线等。以中国移动GSM、TD-SCDMA、WLAN三套系统共用室内分布为例,中国移动经过多年的发展,GSM室内分布系统建设已经比较完善,共用室内分布系统有两种情况:第一,在已有GSM分布系统的基础上合路TD-SCDMA和WLAN系统;第二,新建三套系统。

WLAN系统由于发射功率受限,目前大功率AP一般发射功率为500mW,而且传播损耗和穿透损耗相对其他系统较大,因此,从功率平衡的角度很难与GSM及TD-SCDMA系统做到前端合路同覆盖,WLAN系统一般需根据覆盖区域与其他系统进行分级的后端合路。结合业务需求及覆盖范围,合路方式一般有如下几种:第一,AP后端合路,适合业务需求较少、区域覆盖或全覆盖的场景;第二,AP分路+后端合路,适合业务需求极少、全覆盖场景;第三,双AP合路+后端合路,适合业务需求较大、区域覆盖或全覆盖的场景;第四, AP独立布放,适合业务需求大的区域覆盖。

引入TD-LTE及WLAN

随着用户对于数据业务需求的不断提高和新技术的不断发展,室内分布系统也将不断引入新技术,比如TD-LTE和802.11n,这两个技术都采用了MIMO、OFDM、64QAM等先进技术,系统吞吐量和用户的峰值速率都得到了比较大的提升。MIMO的使用需要在原有分布系统的基础上新增一个通道,另外一个通道合路原有分布系统(如图1)。

在实际的网络部署中,也可以综合考虑投资和业务需求等多方面因素,在有数据业务需求的区域引入双通道,在业务需求不大的区域合路原有分布系统(如图2)。除了双通道的引入以外,还需要考虑TD-LTE双通道天线的间距,通常情况下4~10λ比较合适,间距太小,双通道信号之间的不相关性得不到保证;间距太大,则用户接收信道的SINR(信息与干扰加噪声比)得不到保证,两种情况都将影响用户数据速率。

值得一提的是,多技术共用室内分布系统还涉及频率干扰、合路器隔离度、天线及无源器件频段要求等技术问题,在组网方式上也会遇到多系统的分区方式、合路方式、室外信号泄露、天线点间距等问题,而TD-LTE的引入将使容量和覆盖的关系更加复杂,因此,如何做到高质量的多技术室内分布系统建设,还需要根据TD-LTE试验网的建设作进一步的探讨。

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