多制式室內(nèi)分布系統(tǒng)智能布放方法研究

賀穎姣,趙 君

(1.中國鐵塔股份有限公司重慶市分公司,重慶 401120;2.重慶市信息通信咨詢?cè)O(shè)計(jì)院有限公司鐵塔分院,重慶 401120)

0 引言

人們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)建設(shè)的關(guān)鍵部分——室內(nèi)分布系統(tǒng)后續(xù)的研究中,將面臨多制式系統(tǒng)共存等挑戰(zhàn)[1]。因此,如何解決系統(tǒng)通信無線頻帶傳輸中的信號(hào)干擾與共存問題,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能投放,是系統(tǒng)開發(fā)與科研人員的研究關(guān)鍵。在無線通信系統(tǒng)中,分布系統(tǒng)的布放干擾形式主要有4種:雜散、阻塞、互調(diào)、引導(dǎo)干擾。在這種情況下,引導(dǎo)干擾由系統(tǒng)導(dǎo)引線產(chǎn)生,干擾信號(hào)大多發(fā)生在系統(tǒng)內(nèi)部,可由系統(tǒng)自身消化處理。雜散干擾是指由干擾裝置發(fā)出的噪聲,落在被干擾接收器的接收波段中,從而影響所需的信號(hào)[2]。雜散干擾會(huì)使接收器的噪聲閾值增大,使接收器的靈敏度下降,從而影響系統(tǒng)的綜合性能。信號(hào)發(fā)射機(jī)雜散輻射會(huì)對(duì)其他系統(tǒng)造成比較嚴(yán)重的影響,因此,各個(gè)通信系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程都對(duì)此作了嚴(yán)格的規(guī)定[3]。為解決系統(tǒng)布放過程中的信號(hào)相互干擾問題,提高系統(tǒng)布放的可靠性,本文開展了系統(tǒng)智能布放方法的設(shè)計(jì),旨在通過此次設(shè)計(jì),提高網(wǎng)絡(luò)的通信與覆蓋能力。

1 多制式室內(nèi)分布系統(tǒng)布放干擾計(jì)算

為滿足室內(nèi)分布系統(tǒng)的布放需求,文章開展相關(guān)研究前,對(duì)系統(tǒng)在室內(nèi)環(huán)境中布放受到的干擾進(jìn)行了計(jì)算[4]。在此過程中,工作人員應(yīng)明確室內(nèi)環(huán)境是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的環(huán)境,此環(huán)境中存在的其他系統(tǒng)會(huì)對(duì)分布系統(tǒng)的運(yùn)行造成干擾,室內(nèi)環(huán)境中其他系統(tǒng)的干擾計(jì)算公式如式(1)所示。

P=P1+10log(B1/B2)

(1)

式(1)中:P表示室內(nèi)環(huán)境中其他系統(tǒng)的干擾;P1表示雜亂干擾;B1表示室內(nèi)環(huán)境其他系統(tǒng)的測(cè)試帶寬;B2表示其他系統(tǒng)的信道帶寬。在此基礎(chǔ)上,考慮到室內(nèi)環(huán)境中其他系統(tǒng)對(duì)分布系統(tǒng)的干擾程度取決于系統(tǒng)的熱噪聲容限,因此,可以通過式(2)計(jì)算系統(tǒng)干擾熱噪聲容限,掌握其他系統(tǒng)對(duì)室內(nèi)分布系統(tǒng)布放的影響[5]。

S=V-L+N×P

(2)

式(2)中:S表示其他系統(tǒng)干擾熱噪聲容限;V表示熱噪聲;L表示干擾保護(hù)限值;N表示接收器接收的噪聲系數(shù),上述參數(shù)的計(jì)算單位均為dBm。根據(jù)上述公式的計(jì)算結(jié)果,為確保布放的系統(tǒng)達(dá)到規(guī)范,可按照式(3)設(shè)定系統(tǒng)之間干擾噪聲的最小隔離度。

D=P-S

(3)

式(3)中:D表示各系統(tǒng)之間干擾噪聲的最小隔離度。按照上述方式,完成多制式室內(nèi)分布系統(tǒng)布放干擾的計(jì)算。

2 室內(nèi)分布系統(tǒng)信號(hào)傳播鏈路預(yù)算與功率匹配

在上述設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)上,工作人員考慮到不同的通信環(huán)境對(duì)應(yīng)的通信鏈路帶寬是不同的,為確保布放的系統(tǒng)可以在對(duì)應(yīng)的位置發(fā)揮預(yù)期效果,需要進(jìn)行室內(nèi)分布系統(tǒng)信號(hào)傳播鏈路的預(yù)算。在此過程中,明確鏈路預(yù)算主要是指信號(hào)從信源設(shè)備終端發(fā)出,信號(hào)通過對(duì)應(yīng)的鏈路傳輸?shù)接脩舳?當(dāng)用戶端完成信號(hào)的接收后,進(jìn)行信號(hào)在傳輸過程中功率的分配。

本文將鏈路預(yù)算分為2個(gè)方面,其一為分布系統(tǒng)傳輸損耗,其二為傳輸系統(tǒng)室內(nèi)損耗。天線口信號(hào)的導(dǎo)頻功率可通過式(4)計(jì)算得到。

A=A1-∑A2-∑A3

(4)

式(4)中:A表示天線口信號(hào)的導(dǎo)頻功率;A1表示信源輸出功率;A2表示傳輸過程中構(gòu)件損耗功率;A3表示傳輸過程中系統(tǒng)的饋線損耗。完成上述計(jì)算后,文章進(jìn)行傳輸系統(tǒng)室內(nèi)損耗的分析。室內(nèi)損耗是指信號(hào)傳輸天線與移動(dòng)終端之間的損耗,主要由允許路損決定,最大允許路損計(jì)算公式如式(5)所示。

M=A-N

(5)

式(5)中:M表示最大允許路損;N表示室內(nèi)環(huán)境邊緣覆蓋場(chǎng)強(qiáng)。完成上述計(jì)算后,考慮到多制式系統(tǒng)的覆蓋距離與天線口功率之間的關(guān)系較為密切,因此,文章采用功分器進(jìn)行信號(hào)的分離,控制部分功率較大的信源設(shè)備,結(jié)合實(shí)際情況,進(jìn)行室內(nèi)分布系統(tǒng)信號(hào)傳播鏈路預(yù)算與功率匹配。

3 系統(tǒng)智能布放點(diǎn)規(guī)劃

在上述設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)上,文章引進(jìn)多目標(biāo)優(yōu)化算法,利用該算法中的Keenan-Motley模型,建立針對(duì)分布系統(tǒng)的室內(nèi)傳播模型,模型表達(dá)式如式(6)所示。

C=L20lg(4πd/λ)+kK+pW+c

(6)

式(6)中:C表示分布系統(tǒng)的室內(nèi)傳播模型;λ表示發(fā)射天線與接收終端之間的距離;k表示建筑室內(nèi)地板層數(shù);K表示建筑室內(nèi)地板厚度;W表示墻體層數(shù);c表示信號(hào)傳播過程中的衰減因子。完成上述計(jì)算后,可以將建成區(qū)的信號(hào)覆蓋問題作為一個(gè)以最少數(shù)量的圓點(diǎn)為目標(biāo)的幾何圓點(diǎn)覆蓋范圍研究,文章通過此種方式,得到系統(tǒng)在室內(nèi)環(huán)境中的適應(yīng)度,以此為依據(jù),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)智能布放點(diǎn)規(guī)劃,完成布放方法的設(shè)計(jì)。

4 實(shí)例分析

本文以某多制式室內(nèi)分布系統(tǒng)為例,從3個(gè)方面完成了智能布放方法的設(shè)計(jì)。為檢驗(yàn)該方法在實(shí)際應(yīng)用中的布放效果,本文以某新建綜合大廈為例,進(jìn)行分布系統(tǒng)的智能布放。

為實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)布放效果的檢驗(yàn),本文按照下述內(nèi)容,選擇布放后分布系統(tǒng)通信信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)試設(shè)備:(1)選擇場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試手機(jī),一般移動(dòng)設(shè)備即可;(2)系統(tǒng)路測(cè)軟件,鼎力GSM系統(tǒng);(3)信號(hào)測(cè)試軟件,TD-SCDMA。

根據(jù)設(shè)計(jì)需求,要求完成系統(tǒng)的投放后,建筑物室內(nèi)邊緣區(qū)域的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)需滿足>-85 dBm的需求。若滿足上述需求,說明設(shè)計(jì)的系統(tǒng)智能布放方法應(yīng)用效果良好,反之,若建筑物室內(nèi)邊緣區(qū)域的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)≤-85 dBm,說明設(shè)計(jì)的系統(tǒng)智能布放方法應(yīng)用效果較差,即不滿足室內(nèi)通信需求。按照上述標(biāo)準(zhǔn),本文進(jìn)行建筑室內(nèi)邊緣區(qū)域信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)的測(cè)試,統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 建筑室內(nèi)邊緣區(qū)域信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試結(jié)果

從圖1所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,在建筑室內(nèi)邊緣區(qū)域進(jìn)行信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試,測(cè)試后信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)滿足>-85 dBm的需求,說明建筑室內(nèi)邊緣區(qū)域的信號(hào)強(qiáng)度較高,可以滿足通信需求。

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上,本文選擇建筑室內(nèi)邊緣區(qū)域業(yè)務(wù)下載速率作為測(cè)試指標(biāo),使用場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試手機(jī)進(jìn)行文件、資料的下載,調(diào)用后臺(tái)數(shù)據(jù),記錄業(yè)務(wù)下載速率,要求邊緣區(qū)域的下載速率需要>500 KB/s,滿足上述需求,說明設(shè)計(jì)的系統(tǒng)智能布放方法應(yīng)用效果良好,反之,說明系統(tǒng)布放方法應(yīng)用效果較差。按照上述標(biāo)準(zhǔn),統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,如圖2所示。

圖2 建筑室內(nèi)邊緣區(qū)域業(yè)務(wù)下載速率

從圖2所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,在測(cè)試時(shí)段內(nèi),建筑室內(nèi)邊緣區(qū)域業(yè)務(wù)下載速率>500 KB/s,滿足設(shè)計(jì)需求。

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)智能布放方法應(yīng)用效果良好,可以在提高建筑室內(nèi)邊緣區(qū)域信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)的基礎(chǔ)上,提高室內(nèi)邊緣區(qū)域業(yè)務(wù)下載速率,充分發(fā)揮分布系統(tǒng)在室內(nèi)環(huán)境中的更高價(jià)值。

5 結(jié)語

文章從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)特征和產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)際需要層面分析,GSM系統(tǒng)、CDMA 1x系統(tǒng)、PHS系統(tǒng)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在很長一段時(shí)間內(nèi)將會(huì)互補(bǔ),并在未來實(shí)現(xiàn)并存。為發(fā)揮分布系統(tǒng)在室內(nèi)環(huán)境中的更高效能與價(jià)值,本文通過多制式室內(nèi)分布系統(tǒng)布放干擾計(jì)算、室內(nèi)分布系統(tǒng)信號(hào)傳播鏈路預(yù)算與功率匹配、系統(tǒng)智能布放點(diǎn)規(guī)劃,開展了系統(tǒng)智能布放方法的設(shè)計(jì)研究。完成設(shè)計(jì)后,以某新建綜合大廈為例,按照本文設(shè)計(jì)的方法,進(jìn)行分布系統(tǒng)的智能布放實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明:本文設(shè)計(jì)的方法可以在提高建筑室內(nèi)邊緣區(qū)域信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)的基礎(chǔ)上,提高室內(nèi)邊緣區(qū)域業(yè)務(wù)下載速率。