高性能無源器件在多系統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)的應(yīng)用建議

［高海堂 萬永亮 何獨一］

高性能無源器件在多系統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)的應(yīng)用建議

［高海堂 萬永亮 何獨一］

室內(nèi)分布 無源器件 高性能

高海堂

男，本科，在廣州杰賽科技股份有限公司工作，主要從事室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計及有線電視HFC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支撐。

萬永亮

男，本科，在廣州杰賽科技股份有限公司工作，主要從事廣東移動基站網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計及技術(shù)支撐。

何獨一

男，本科，在廣州杰賽科技股份有限公司工作，主要從事廣東鐵塔基站網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計及技術(shù)支撐。

1 高性能無源器件產(chǎn)生背景

室內(nèi)分布系統(tǒng)是移動網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，具有由單系統(tǒng)、低載波向多載波、多系統(tǒng)合路發(fā)展的趨勢。但是現(xiàn)有無源器件在室分系統(tǒng)擴容時面臨兩大問題：基站載波數(shù)量增加，容量變大，超出器件所能承受的界限；很多室分系統(tǒng)建設(shè)年限較長，器件已經(jīng)老化，指標(biāo)惡化。在多系統(tǒng)共分布場景下同樣面臨兩大問題：混合互調(diào)、系統(tǒng)隔離實現(xiàn)難度大，造成多系統(tǒng)間相互干擾；器件承受的峰值功率更高，易打火，產(chǎn)生寬帶噪聲，導(dǎo)致上行干擾。在此情形下，開發(fā)具有承載功率更大，互調(diào)指標(biāo)更優(yōu)的高性能無緣器件勢在必行。

2 高性能無源器件定位

高性能無源器件旨在解決現(xiàn)存的室分系統(tǒng)擴容問題和多系統(tǒng)共分布問題。

干擾是無線通信領(lǐng)域的一個永恒話題，當(dāng)多系統(tǒng)共用后不可避免地會存在系統(tǒng)內(nèi)的互調(diào)干擾，系統(tǒng)共用后會加大互調(diào)產(chǎn)物干擾系統(tǒng)的概率，其原因可分為以下兩個方面：首先，原來單系統(tǒng)工作時，可能無需關(guān)心互調(diào)問題，現(xiàn)在由于共享后，有可能互調(diào)產(chǎn)物落到另一個系統(tǒng)接受頻段內(nèi)，并通過共用通道干擾另一個運營商的接收。特別是TDLTE相關(guān)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展、LTE的演進(jìn)路線、移動市場業(yè)務(wù)開拓的需求、運營發(fā)展的激烈競爭等，都需要運營商對此早作準(zhǔn)備。隨著TD-LTE網(wǎng)絡(luò)開始部署，他將會與其他室分系統(tǒng)在同一地點建設(shè)，TD-LTE與其他系統(tǒng)間的干擾將會成為一個關(guān)鍵問題，傳統(tǒng)無源器件已無法解決這一問題。所以器件的無源互調(diào)在共享系統(tǒng)中顯得尤為重要。

高性能無源器件與傳統(tǒng)無源器件最大的差別就是：帶寬更寬，承受功率更大，互調(diào)指標(biāo)更優(yōu)。首先，超寬頻段范圍不但滿足現(xiàn)有2G/3G/WLAN的應(yīng)用還可以滿足新系統(tǒng)LTE室分網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需求。其次，更大的承受功率，解決了在室分系統(tǒng)擴容中產(chǎn)品功率容量隱患問題，可以滿足未來4G室分網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需求。第三，低互調(diào)可解決在多系統(tǒng)共分布場景下降低整個室分系統(tǒng)的干擾水平，一定程度上提升了話務(wù)吸收能力。從而解決深度覆蓋問題，提高用戶感知度。

3 高性能無源器件功率研究

3.1傳輸鏈路損耗計算

研究表明，合理使用不同級別無源器件的判斷依據(jù)是由無源器件實際承受的平均功率大小決定的。

無源器件實際承受的平均功率=信源總功率 - 傳輸路徑損耗。

傳輸路徑損耗主要由饋線損耗、無源器件總損耗和轉(zhuǎn)接頭損耗三部分組成。

3.2 各種無源器件功率分析

結(jié)合傳輸路徑計算方法及現(xiàn)網(wǎng)站點載波分布特點，對常用無源器件（電橋、合路器、耦合器和功分器）的使用原則和使用場景進(jìn)行分析研究

（1）電橋功率分析

電橋的主要作用為同頻系統(tǒng)合路，也可作為異頻系統(tǒng)合路。后期同頻系統(tǒng)合路均可用鄰頻合路器進(jìn)行合路。

結(jié)論：電橋的主要應(yīng)用場景下最大輸入功率為140W。因此，電橋可以考慮不使用500W高性能電橋。對于以上鄰頻合路場景，后期使用鄰頻合路器，更沒有必要使用500W高性能電橋。

表1功率容量配置分析［1］

（2）合路器分析

合路器的功率容量定義的是每個通道的功率上限。通常合路器每個通道表示一個寬頻頻段；

合路器的端口數(shù)一般不超過5個，如果有5個頻段以上的系統(tǒng)合路使用POI；

合路器每個端口承受的最大功率主要跟該端口頻段內(nèi)載波數(shù)有關(guān)；

1800MHz和2100MHz頻段主要是寬帶系統(tǒng)，載波數(shù)一般較少；800/900MHz

頻段屬于GSM窄帶系統(tǒng)，載波數(shù)較多，但也不會超過10載波。

結(jié)論：合路器每個通道承受的最大功率不會超過200W。因此，合路器可以考慮不使用500W高性能合路器。除了個別特殊站點，如VIP站點、重點保障站點，可根據(jù)實際情況考慮使用500W高性能合路器。

（3）耦合器、功分器功率分析

表2 耦合器電器指標(biāo)［2］

耦合器/功分器的功率分析可根據(jù)實際網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參考下面的分析方法，如圖1，圖2。

圖1 室分網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽鈭D1

各部分損耗說明：

①③⑤的路徑損耗包含饋線損耗和轉(zhuǎn)接頭損耗，假設(shè)為5米1/2饋線和2個轉(zhuǎn)接頭，其損耗約為0.2+0.5=0.7dB；

②的路徑損耗為合路器插入損耗，約為0.6dB；

④⑥為耦合器/功分器1、2，路徑損耗與具體型號有關(guān)，假設(shè)④⑥分別為5dB耦合器和二功分，則④⑥的損耗分別為1.65dB和3.5dB。

圖2 室分網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽鈭D2

結(jié)論：

若信源載波數(shù)＜16載波，功分器/耦合器1建議使用300W高性能器件；功分器/耦合器2建議根據(jù)承受功率是否大于33dBm決定使用300W高性能器件還是普通器件；其余均使用普通器件。

若信源載波數(shù)＞16載波，功分器/耦合器1建議使用500W高性能器件；功分器/耦合器2建議使用300W高性能器件；其余按照以下原則：若大于33dBm建議使用300W高性能器件，若小于33dBm建議使用普通器件。

因此高性能無源器件在未來室分系統(tǒng)中的需求越來越低。

2/3G網(wǎng)絡(luò)主要承載語音業(yè)務(wù)且?guī)捳?、載波數(shù)多，造成了室分發(fā)射功率偏高。隨著網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，VoLTE將逐步取代CS域傳統(tǒng)解決方案。屆時，2/3G可考慮逐步退網(wǎng)，室分功率可能也將逐步下降。

隨著4G網(wǎng)絡(luò)的推廣應(yīng)用，4G用戶數(shù)與日俱增，用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的要求也越來越高?，F(xiàn)有載波數(shù)可能不足以滿足用戶需求。屆時，2/3G頻段將考慮逐步重耕，而4G網(wǎng)絡(luò)屬于寬帶系統(tǒng)，系統(tǒng)總載波數(shù)也將呈下降趨勢。

未來4.5G和5G移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)趨勢逐漸向著寬帶化、小功率、高頻段的方向發(fā)展?？傮w來說，未來移動通信網(wǎng)絡(luò)的載波數(shù)及功率將可能更小。

4 研究結(jié)論及建議

（1）室內(nèi)場景使用原則（防護(hù)等級IP60）

電橋：無需考慮使用500W高性能電橋，建議使用300W高性能電橋；

合路器：除了個別特殊站點可考慮使用500W高性能合路器，其余站點建議使用300W高性能無源器件；

耦合器/功分器：

①若載波數(shù)＜16，耦合器/功分器1建議使用300W，其余全部建議使用普通無源器件；

②若載波數(shù)＞16，耦合器/功分器1建議使用500W，耦合器/功分器2建議使用300W，其余按照功率大于33dBm使用300W，小于33dBm使用普通器件。

以上建議僅適用于普通站點，對于VIP站點、重要保障站點及高流量/高話務(wù)等站點可考慮大部分或全部使用300W/500W高性能無源器件，具體按照實際情況論證、分析后決定。

（2）室外場景使用原則（防護(hù)等級IP65）

室外環(huán)境惡劣（高溫、潮濕、多塵、腐蝕物等），建議使用室外型300W/500W高性能器件；尤其高鐵、地鐵場景環(huán)境惡劣以及維護(hù)困難，建議全部使用500W高性能器件。

1丁海.高性能無源器件功率測試平臺方案［J］ IT時代周刊，2015，（315）:33

2高澤華，高峰，林海濤等.室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計.GSM/ TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN ［M］.北京，人民郵電出版社，2013，（1）：88-89

10.3969/j.issn.1006-6403.2016.09.018

2016-08-01）

無源器件是移動通信室內(nèi)分布系統(tǒng)的重要組成部分，隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展由單系統(tǒng)、低載波向多載波多系統(tǒng)。而現(xiàn)有的無源器件在室分系統(tǒng)面臨著容量承載和功率容限等問題，從而引進(jìn)了高性能無源器件。文章重點解析高性能無源器件在室內(nèi)分布系統(tǒng)中的應(yīng)用和應(yīng)該采取的措施。