移動通信室內分布系統共建共享分析

翟健

【摘要】 目前國內三家運營商獨立運營，多制式并存的格局，造成了通信基礎設施的重復建設，資源浪費。為提高投資利用率，共建共享是必然發展趨勢。本文著重分析了室內分布系統共建共享所面臨的干擾問題，找到兼容辦法，搭建室內多系統工程的建設模式。

【關鍵詞】 移動通信 室內分布 共建 干擾

前言：移動通信的共建共享是將基站、天線、網絡等電信基礎設施進行整合運營的一種模式，可實現資源節約、保護環境等目標，在國外已經過多年經營，得到廣泛實施。我國移動通信共建共享的起步較晚，2008年工信部與國務院國有資產監督委員會聯合發文《關于推進電信基礎設施共享的緊急通知》，確定了由政府引導的共建共享推進思路。但是，真正大規模實施還是近兩年的事。原因是多方面的，主要由我國的通信網絡格局所致，一方面移動、聯通、電信三大運營商各自采用的是三種不同制式的網絡，各有利弊，技術上融合難度較大；另一方面，三家運營商業務發展不均，一旦資源共享必將會損傷利益，尤其2015年2月三大運營商均獲取4G牌照后，競爭愈加激烈，我國的移動通信共建共享推進阻力較大。

此種情況之下，工信部再次強勢介入，責令運營商強制共建共享，要求室外基站選址不得重復建設，已建成的基站以租賃方式分享給其他運營商；在室分建設上也逐步推行共建共享。2014年7月8日，國資委批準成立了中國鐵塔通信有限公司，以最大限度地實現通信資源統一規劃布局，這是我國在通信基礎設施共建共享方面向前邁出的一大步，開始向第三方承建，運營商租賃的模式探索，此種情況下，克服技術瓶頸，搭建合理有效的共建共享模式就非常重要了。

一、室內分布系統的概念

目前，我國三大運營商移動用戶有50%的語音話務量、70%的數據業務量是發生在室內的，所以用戶的室內業務需求是運營商所必須著重考慮的。

室內建筑材料、裝飾裝潢材料的無線信號的衰減和屏蔽作用，導致室內空間存在弱覆蓋區域甚至盲區；同時，在大型商業中心、大型場館、車站等人群匯集區域，人口密度大，話務量高，易導致出現無線信道擁塞，通話質量差、數據傳輸慢等影響移動用戶使用感知的情況。這些情況，室外基站是無法解決的，必須通過建設室內分布系統進行解決[1]。

室內分布系統，是相對室外基站信號覆蓋而言的，指信號源經由無源器件、饋線組成的網狀系統將無線信號均勻地分配到獨立安裝在建筑物內部、小區露天燈桿等區域的小功率低增益天線上，從而實現對目標區域的信號覆蓋。室內分布系統的合理布置，可以實現對盲區、弱覆蓋區域的信號覆蓋，改善室內通信信號的強度和質量，同時可均衡室內話務，分擔室外基站話務。

二、室內分布系統典型場景分析

室內場景的多樣性是室內分布系統建設的難點之一，不同的室內分布場景，具有不同的建筑特點、無線環境及用戶和業務特點，其話務模型和傳輸模型各有側重，所以在建設之前，需要對場景特點進行分析，以便在分布系統設計時充分考慮系統容量、小區劃分等問題。典型的室內分布場景包括寫字樓、賓館酒店、居民小區、校園、商場超市、城市綜合體、交通樞紐、大型場館等，下面將對典型場景特點進行分析。

2.1寫字樓、賓館酒店

建筑特點：位于大中型城市人口密集區或交通干道附近，多為高層建筑、鋼筋混凝土結構或全鋼架結構，樓內單層面積較大，磚墻或其他材料隔斷，多有木質或金屬材料天花板吊頂。

無線環境：周邊基站密集，站址間信號干擾嚴重，低層部分受遮擋嚴重，信號覆蓋較弱，高樓層部分會收到多個信號強度大致相當的基站信號，缺乏主服務小區，切換頻繁，導致起呼困難。

用戶和業務特點：人流密集、流動性大，話務集中在白天，擁塞現象普遍，高端用戶較多，語音和數據業務量均較大，這類場景對分布要求高，施工難度大，室內分布系統建設一次性投資巨大，需盡量吸收室內話務，提高投資回報率。

2.2居民小區

建筑特點：內部樓宇密集，布局較為整齊，樓高不等，小區內綠化較多，樓間距20米左右，電梯數量較多，有大型地下停車場。

無線環境：建筑材料對信號屏蔽嚴重，低層、電梯、地下空間內信號覆蓋較弱。

用戶及業務特點：用戶相對較為固定，話務集中在夜晚，語音及數據業務量均較大，客戶對信號覆蓋感知要求高而敏感。

2.3校園

建筑特點：主要為大學校園，有多種功能性建筑，建筑結構較為方正。

無線環境：樓宇多為多層建筑，樓高較低，可同時接收到多個基站信號，切換頻繁，人流量大，數據通信傳輸不暢。

用戶及業務特點：峰值話務量很高，不同區域存潮汐效應，教學樓、圖書館等區域話務量白天時較高，宿舍、家屬樓等區域話務量夜晚時達到峰值。此種特點，需考慮信源共享基帶資源，以高效利用容量資源，同時可應對突發大業務需求。

2.4商場超市、城市綜合體

建筑特點：樓宇結構通常比較扁平化，綜合體低層部分多以框架結構為主，單層面積大，墻體、貨架等障礙物較多，大部分區域的信號衰減嚴重。

無線環境：多處于繁華地帶或交通主干道附近，人流量大，周邊環境總體較為復雜。

用戶及業務特點： 中高端客戶相對較多，業務需求多樣，容量要求高，客流量非常大，需要做到精細化覆蓋，確保均勻、良好覆蓋。

2.5交通樞紐

建筑特點：機場、火車站、客運站等交通樞紐，通常有比較大的開闊空間，建筑結構多為鋼筋混凝土和玻璃幕墻，地鐵、輕軌等大部分區域處于地下，對基站信號有較大屏蔽。

無線環境：除了室外基站信號外，還有鐵路等專網信號，信號環境較為復雜。

用戶及業務特點：人流量非常大，對語音及數據業務量需求均較大。

2.6大型場館

建筑特點：建筑結構多為大跨度鋼結構，內部區域空曠，挑高層和上部區域很多。

無線環境：區域內傳播環境復雜，傳輸損耗多樣，空間開闊，易多小區交疊。人流室內、室外的頻繁進出對容量均衡有較大影響。

用戶及業務特點：高端用戶多且集中，尤其媒體區域與VIP區域，以數據業務為主，對信號質量要求高。另，在展會或大型賽事期間，業務量會突發增長，而在其他空閑期則業務量較低，忙閑差異很大。

三、室內分布三網共建干擾分析

目前三大運營商各自網絡所采用的主流制式各不相同，中國移動2G采用GSM900和DSC1800，3G采用CDMA2000，4G采用TD-LTE A、E頻段；中國聯通2G采用GSM900和DSC1800，3G采用WCDMA，4G采用TD-LTE 和FDD-LTE雙網絡；中國電信2G采用GSM900和DSC1800，3G采用CDMA2000，4G采用TD-LTE 和FDD-LTE雙網絡。為保證語音和數據業務，三家至少要保證各有兩套制式網絡。室內分布三網共建共享，則需要將至少6種制式網絡合并在一套系統中，最大的難度即是克服干擾，做好干擾隔離，解決了干擾問題，即可找出搭建共建系統的模型。

3.1干擾的分類

室內分布系統的干擾，有來自系統內部的也有來自系統外部的。根據運營商各制式系統不同的工作原理、不同的工作頻段，其干擾各有側重。特別是系統間的干擾，往往混在一起，嚴重影響接收靈敏度，這是室分系統三網共建所需要重點考慮的干擾。

系統內部的干擾，主要來自底噪，每一個系統的發射機和接收機都有各自的底噪，這個底噪在系統容限范圍內，對靈敏度影響較小，假設A系統進入到B系統時抬高了B系統的底噪，那就會導致B系統靈敏度降低，即產生干擾。

系統間的干擾主要來自雜散干擾、互調干擾和阻塞干擾三種，這三種干擾發生在系統的不同位置，同時不同的系統，所產生的干擾程度也不同[2]，在進行干擾抑制分析時，應獲取對系統干擾程度最大的那個干擾來作為最終要抑制的對象，然后再確定能滿足的系統隔離度是多少，從而保證多系統能一起和諧工作。

3.2 雜散干擾

雜散干擾來自于一個系統的發射頻段外的雜散信號發射落在了另一個系統接收頻段內而產生的干擾，將降低接收系統的靈敏度。2013年工信部第26號令，對無線電頻率劃分做出了詳細的規定，內容包含對發射設備雜散域發射功率的限值要求。要保證雜散輻射對被干擾系統的影響低于7db，可通過雜散發射功率與被干擾系統干擾容限的差值來確定隔離度。在室內分布多系統合路方案中，選擇濾波器、合路器時，至少要求其隔離度在90db以上，可大大降低系統間的雜散干擾，要么在發射機端增加濾波器，要么遠離干擾系統。在多系統共址時，需要根據各制式的頻段分布重點考慮。

3.3 互調干擾

互調干擾產生于兩個或多個信號經過非線性傳輸電路后產生的等間隔互調產物，產生的形式主要有發射機互調干擾、接收機互調干擾、和外部效應引起的互調干擾。互調干擾和雜散干擾一樣都是由于干擾信號進入被干擾信號的工作頻段而產生的，不同的是其干擾信號頻率需要滿足一定的組合關系。對互調干擾的抑制可以采用以下方法：

1、適當降低發射機的發射功率，保證發射機工作在線性區。

2、加大兩個系統頻率間隔，使產生的頻率分量遠離工作頻段。

3、在發射機端增加濾波器，將干擾信號抑制在輸出端。

3.4阻塞干擾

阻塞干擾的產生，是由于接收機中的放大器都有一個線性動態范圍，在此范圍內，放大器的輸出功率隨輸入功率線性增大，當一個較強的干擾信號與有用信號同時進入接收機時，接收機的非線性器件飽和，放大器進入非線性區，產生非線性失真，使其不再隨輸入功率的增大而增大，導致接收機過載而阻礙通信，形成阻塞干擾。阻塞干擾會造成接收機無法正常工作，長時間的阻塞干擾會導致接收機永久性的性能下降。要避免阻塞干擾，必須保證帶外阻塞信號在進入接收機以前已衰減至一個可接受的范圍內。在進行室分系統設計時，做好多系統發射機功率的控制和天線間距，可以有效抑制阻塞干擾。

以上各種干擾，除了底噪干擾是系統自身產生，無法消除外，其余各類型干擾都可以通過濾波器、合路器的組合等方式予以減弱或避免。實在無法避免時，可由三家運營商進行協商，采用退頻的方式適當讓出一些頻帶，增加保護隔離帶的方式處理[3]。

四、室內分布多系統共建模式

完整的室內分布系統是有信源部分和天饋系統兩部分組成，即多系統的引入端和輸出端，多系統共建，需要做到多系統兼容，要同時對這兩部分均做出調整。

4.1 接入平臺的搭建

運營商要保證各自用戶的語音和數據業務需求，則至少需要2G（語音）/4G（數據）或3G（語音）/4G（數據）的信源組合，即每家運營商至少2套信源系統，3家運營商就至少需要6套信源系統共存。在室內分布系統建設時，由于室內空間有限，本著共建共享的原則，這些信源設備就需要集中安裝。將多系統信源整合，并能滿足隔離標準，將多路信號饋入天饋系統，需要搭建一個多系統接入平臺，簡稱POI[4]。

POI平臺分為上行、下行兩個單元，將濾波器、合路器、電橋、功分器等器件做了整合，根據接入系統的頻段特性，分別采用1級寬頻、2級寬頻、超寬頻合路等方式逐級疊加，最終實現多系統合路后的信號輸出。平臺中的濾波器可以通過保留有用信號，對雜散信號進行衰減的方式，對接入信號的頻段進行有效控制，確保實現發射機端的有效隔離，同時也可以有效防止反向信號漏入發射機，進而避免發射機靈敏度降低。合路器、電橋、功分器則是通過一定的組合，將接入POI平臺的多系統信號頻率進行分流、組合，以增加系統間的隔離度，減少頻率組合產生的互調干擾[5]。

4.2天饋分布系統的建立

共建系統的無源部分，主要就是指室分系統的天饋部分。天饋可以采用收發合纜和收發分纜的方式建設，兩種方式各有利弊，但是對于4G信號來說，為保留其特有的MIMO技術，建議在條件允許的情況下選擇收發分纜的方式。

所謂收發合纜的方式，就是指采用一套室內天饋將POI平臺合路后的信號發射出去。多制式系統信號饋入POI平臺后，輸出端已經集成了上下行信號，直接合路進入天饋分布系統，通過室內天線將信號散發，進行覆蓋。這種覆蓋方式，建設成本較低，適合那種空間資源有限，對語音和數據業務需求要求不高的場景。但這種方式限制也較多，由于天線端不區分上、下行，其抗干擾能力較弱，可能會存在一定程度的互調干擾，且系統接入數量有限，不能饋入過多制式的信號（最多6種），后期擴容難度較大[6]。

收發分纜型天饋分布系統是相對與收發合纜方式而言的，是將各制式的上、下行信號分兩套天饋系統分開建設的，這種建設模式保證了足夠的隔離度，每套系統都分為發射和接收兩部分。采用收發分纜型天饋，大大提高了抗干擾能力，在理論上不會受到系統接入數量的限制，便于后期擴容[7]；同時能實現鏈路質量和數據傳輸速率較高的4G關鍵技術之一MIMO技術。此種天饋分布系統的的不足之處就在于建設成本略高，對空間要求高，在空間有限的場所安裝難度較大；另外由于采用雙系統方式，天線之間的功率平衡較難控制。總體來說，由于此種方式能突顯4G關鍵技術的發揮，實現高質量、高速率的數據傳輸，故在交通樞紐、星級酒店、大型購物中心、會展中心等語音和數據要求較高的場所常建議采用此種方式。

五、結語

通信基礎設施的共建共享是未來通信建設的大趨勢，在工信部的推波助瀾下，伴隨中國鐵塔公司的成立，將會大大提高共建共享整體推進速度，本文僅是理論層面的探討，在實際實施過程中，受器件質量、施工工藝的影響，可能會有一些微小的差錯，而影響網絡質量。所以在通信基礎建設上，有了好的理論指導，更要有良好的產品質量、優良的施工工藝做支撐，才能實現優質網絡的建設。室內分布的建設使命就是改善室內無線信號覆蓋，只有根據室內結構的特點做出相應應對的策略，才能實現更好的技術支撐。

參 考 文 獻

[1]中國移動通信集團北京有限公司工程部，2012年室分系統建議及指導意見（V1.0）[Z].中國移動通信集團北京有限公司，2012

[2]朱澤健，鐘松峰，不同移動通信系統之間的干擾分析[J].通訊世界，2005（7）：77-78

[3]張忠皓，LTE系統與2G、3G系統共站址共存問題分析[J].郵電設計技術，2012（1）：7-9

[4]集成研究室，POI多系統接入平臺性能及應用[R[.廣州：京信通信系統（中國）有限公司，2013，3-6

[5]吳曉慶，劉波，多端口通信設備測試裝置的設計[J].信息通信2014（12）：58-59

[6]夏嘉呈，古娜，張珺，基于收發合纜技術的移動通信集約化室內分布系統[J].電信快報：網絡與通信，2010（6）：35-38

[7]張紹偉、張海濤，TD-LTE饋入收發分纜室內分布系統可行性分析[J].現代電信科技，2012（6）：1-6