淺析室內分布系統共建共享鏈路預算與干擾抑制

沈化巖

【摘要】 本文首先對鏈路預算和多系統間的干擾進行了詳細的解析，結合各網絡制式的鏈路預算對比，并從利用技術手段抑制干擾對多系統共建共享進行了技術分析，為室內分布系統共建共享提供了重要的依據。

【關鍵詞】 共建共享 覆蓋鏈路預算 干擾隔離度 POI

引言

隨著共建共享的推進，室內分布系統將面臨著不同運營商、不同網絡制式共存的局面，對室內分布系統的規劃、設計和建設提出了更高的要求。因此在對室內分布系統規劃和設計時需要統籌考慮各種網絡的技術要求，利用技術手段抑制干擾，運用鏈路預算進行功率預分配，以使室分資源得到充分、合理的利用，同時有利于今后室內分布系統的進一步升級，避免重復建設、頻繁改造。

一、鏈路預算

1.1鏈路預算的作用

通過對系統中上、下行信號傳播途徑中各種影響因素的考察和分析，對系統的覆蓋能力進行估計，獲得保持一定呼叫質量下，鏈路所允許的最大傳播損耗。 室分系統鏈路預算的目的：得到上、下行的室內（室外）允許的最大路損。鏈路預算的作用就是信號從基站發出，計算到每個覆蓋點的電平值大小，最終能夠得到基站的覆蓋面積，確認是否存在上、下行不平衡，主要用于覆蓋規劃中。

1.2鏈路預算分析

鏈路損耗分為兩部分，一部分為空間損耗，另一部分為信源到天線端口損耗，簡稱線路損耗。采用無源設備組網時一般鏈路計算可以只考慮下行鏈路預算，在有源設備組網時需要考慮上、下行平衡以及上行噪聲系數。

1.2.1無線側鏈路預算

無線側鏈路預算：根據邊緣場強和覆蓋半徑計算出天線口輸入功率的大小。

天線口輸入功率=邊緣場強+空間損耗+穿墻損耗-天線增益

在室分系統天線口功率設計時，需要結合小區分層結構，綜合考慮邊緣場強、信噪比、外泄等指標來制定。根據覆蓋區域需求的最大電平值通過無線鏈路預算反推天線口輸出功率，必要時可采用定向天線來降低外泄。

室內空間傳播模型主要有三種，分別是自由空間傳播模型、Keenan-Motley模型、ITU-RP.1238模型，根據理論數據分析三者在室內大部分環境下鏈路預算差異在1 dB以內。當在實際工作中使用自由空間模型時需結合地區的具體情況進行了修正。

（1）自由空間傳播模型

自由空間傳播模型是最簡單的傳播模型，無線電波的傳播損耗只與傳播距離和電磁波頻率有關，如下式所示：

PL（d）=32.45dB+20LogF（MHz）+20LogD（km）

（2）Keenan-Motley模型

PL（dB）=PL（d0）+10×n×Lg（d/d0）+K×F（k）+P×W（p）

自由空間傳播損耗公式如下：

PL（d0）=32.45[dB]+20Lg（d0[km]）+20Lgf[MHz]

（3）ITU-R P.1238模型

L=20Log（f）+N Log（d）+Lf（n）-28dB+Xδ

N：距離損耗系數；F：頻率，單位MHz；d：移動臺與發射機之間的距離，單位為m；

Lf（n）：穿透損耗系數。

1.2.2有線側鏈路預算

有線側鏈路預算：根據到達天線口的功率，確定根節點需要輸入的功率。具體預算如下：

天線口輸入功率=有源設備輸出功率–∑無源器件損耗–∑接頭損耗–∑饋線損耗

計算時需結合相關設備輸出功率及饋線器件損耗值。

1.2.3 “鏈路預算”設計核心思想

圖1為有關鏈路預算的案例示范，規劃設計人員在實際的方案設計中，應遵循以下步驟進行：

1）根據模擬測試的結果，確定天線的點位；

2）以目前各網絡的邊緣場強及C/I為基礎，結合無線鏈路的損耗確定天線口功率，無線鏈路損耗使用P loss=Ploss1m+20Log（d）+FAF+θ進行計算，方案規劃設計時主要計算靠近窗邊區域、地下室車輛出入口、1F大廳出入口或者邊緣覆蓋區域的室內天線口功率，其他區域功率可參照該功率值進行修正；

3）建議各網絡信源設備輸出功率至少預留3 dB的余量，可以降低信源設備及前級器件的功耗，并為后續系統優化留有余量。

1.2.4 運用鏈路預算，評估通過改造現網室內分布系統，共享建設新網絡制式室內分布系統案例

圖2為改造現網3G室內分布系統，共享建設4G室內分布系統可行性分析

1）簡單直接合路時，LTE的覆蓋半徑小于CDMA，在相同位置LTE與CDMA導頻強度差8.9dB。

2）若CDMA邊緣接收場強>=-76dBm，則滿足LTE邊緣RSRP>=-105dBm要求，可以直接合路；

若CDMA邊緣接收場強<-76dBm，則需要通過增加天線密度進行室分改造。

若其他網絡制式室內分布共建共享時，可運用鏈路預算，參照此方式進行規劃、設計。

二、系統干擾

在進行室內分布系統建設時，常常會遇到多系統共存的情況，因此首先必須弄清楚多技術制式之間的干擾，才能利用相應的技術手段進行抑制，系統間干擾通常主要包括雜散干擾、阻塞干擾以及交調干擾。

2.1雜散干擾

雜散干擾對系統最直接的一個影響就是降低了系統的接收靈敏度，在分析雜散干擾時主要考慮其他系統的帶外雜散落在本系統工作帶寬內的功率對抬升本系統工作帶寬內系統底噪的影響。一般把3dB作為一個標準，如果比本系統工作帶寬中的空間熱噪聲低，則該雜散對本系統的接收沒有產生影響；如果雜散功率高于相應帶寬內的熱噪聲功率，則系統的接收靈敏度將會受到一定程度的影響。

2.2阻塞干擾

阻塞干擾與接收方接收機的帶外抑制能力有關，涉及載波發射功率、接收機濾波器特性等，接收方接收機將因飽和而無法工作。具體來說，當某幾個信號或其頻率組合成分落在這幾個系統中某基站接收機接收信道帶寬之外，卻仍能進入該基站接收機，當干擾大于標準中所規定的干擾電平，就會引起接收機靈敏度的下降，惡化接收機的性能，這時就引起了阻塞干擾。對于整個系統的阻塞干擾信號的抑制，只能通過多頻合路器的通道隔離度來實現。消除阻塞干擾對多頻合路器的通道隔離度的要求并不高，只要隔離度滿足雜散干擾的要求，就一定能滿足阻塞干擾的要求。POI（Point of Interface），即多系統接入平臺，指位于多系統基站信源與室內分布系統天饋之間的特定設備，它相當于性能指標更高的合路器，具有將多系統基站信源進行合路并輸出給室內分布系統的天饋設備，同時反方向將來自天饋設備的信號分路輸出給各系統信源的作用。2016年開始以下六類場所的室分系統由鐵塔公司承建：地鐵、機場、交通樞紐、特大型場館、大型樓宇、黨政機關六大類重大公用專用所。目前鐵塔集團招標采購的POI有兩種型號：9頻、12頻。如果POI的系統隔離度超過隔離度指標，就可滿足各個系統的隔離度的要求。

2.3互調干擾

當多頻信號通過某四端網絡后，由于四端網絡的非線性，必然會產生諧波分量和各頻率的組合分量，其中通常稱2f1，2f2，f1±f2，······頻率分量為二階互調產物；稱f1±2f2，f2±2f1，f1±f2±f3，······等頻率分量為三階互調產物。這些互調產物如果正好落在合路系統的某上行信道內，無法用濾波器濾除（因為與上行信號頻率相同）而造成干擾。產生互調干擾最嚴重的部分是有源器件，包括發射機、接收機、放大器，也包括一些無源器件，如合路器、電橋等，另外包括電纜接頭、天線本身、泄露電纜等也存在一定的非線性因素，這些都是產生互調產物的可能來源。

三、總結

綜上所述，在考慮到網絡實際因素，并通過“鏈路預算”進行天線口功率的差異化分配后，室分系統的設計才能真正的精細、合理應對網絡現狀，同時可適當降低不必要的投資成本，確保方案的針對性和高效性。而最終天線隔離度的要求需要考慮雜散干擾和阻塞干擾的綜合影響，取其中最嚴格的隔離要求，如共用室內分布系統，需選用滿足隔離要求的合路器（或POI），如不共用室內分布系統，各網絡制式的天線需滿足安全距離，必要時加裝濾波器。

參 考 文 獻

[1]李軍.移動通信室內分布系統規劃、優化與實踐.機械工業出版社， 2014.11.01

[2]高澤華，高峰，林海.室內分布系統規劃與設計--GSM＼TD-SCDMA＼TD-LTE＼WLAN. 人民郵電出版社，2013.01.01

[3]吳為.無線室內分布系統實戰必讀.機械工業出版社，2012.01.01