室内分布系统设计建议.doc

中国移动通信集团设计院 Page 1 of 16 TD SCDMATD SCDMA 室内分布系统设计建议室内分布系统设计建议 中国移动通信集团设计院中国移动通信集团设计院 20072007 年年 2 2 月月 中国移动通信集团设计院 Page 2 of 16 TD SCDMA TD SCDMA 室内分布系统设计建议室内分布系统设计建议 在集团公司在集团公司 相关相关 规范出台前参考使用规范出台前参考使用 中国移动通信集团设计院 Page 3 of 16 目目 录录 1前言前言 4 2室内分布系统简介室内分布系统简介 4 2 1无源电分布系统 4 2 1 1无源电分布系统的主要构成 4 2 1 2无源电分布系统的工作方式 5 2 1 3无源电分布系统的特点 5 2 2有源分布系统 6 2 2 1有源电分布系统的主要构成 6 2 2 2有源电分布系统的工作方式 6 2 2 3有源电分布系统的特点 6 2 3光纤分布系统 7 2 4信源的选用 7 3室内分布系统中器件介绍室内分布系统中器件介绍 7 3 1功分器 7 3 2耦合器 8 3 3干线放大器 8 3 4馈线 8 3 5天线 9 3 6合路器和电桥 9 4TD SCDMA 室内分布系统设计要求室内分布系统设计要求 10 4 1信源选取要求 10 4 2不同信源对机房的要求 11 4 3信源输出功率设计要求 12 4 4信源传输需求 13 4 5干放设计要求 13 4 6天线口功率要求和覆盖半径 13 4 7无源器件改造要求 13 4 8天线和无源器件的增加 13 4 9馈线的改造要求 14 4 10 设计指标要求 14 4 11 边缘场强要求 15 4 12 电梯覆盖设计要求 15 中国移动通信集团设计院 Page 4 of 16 1前言前言 在 TD SCDMA 扩大试验网络的建设中 室内深度覆盖和室外广度覆盖一样 对网 络性能和用户感受有着非常重要的影响 给用户一个良好覆盖和成熟的网络 对网 络运营和持续健康发展 打下一个良好的基础 目前中国移动 GSM 网络的室内深度覆盖已经比较完善 所以 TD SCDMA 室内分布 系统建设 需要架构在 GSM 分布系统的基础上 采用共室内分布系统的模式 以前 室内分布系统的建设主要是为了满足 GSM 网络的需求 由于 TD SCDMA 频段在 2010MHz 需要对原有室内分布系统进行改造 主要包括如下几个方面 1 增加 TD SCDMA 信源 和 GSM 信源信号合路后 馈入分布系统之中 2 更换不满足 TD SCDMA 要求的合路器 功分器 耦合器以及天线 3 增加 TD SCDMA 干线放大器 4 更换不合 TD SCDMA 要求的馈线 5 根据功率预算和 多天线小功率 的要求增大天线密度 对现有室内分布系统的改造原则是 在不影响原有 GSM 室内覆盖的前提下 TD SCDMA 信号能有一个良好的覆盖 2室内分布系统简介室内分布系统简介 室内分布系统是将信号源信号均匀地分布在建筑物内部的每个地方 以实现室 内覆盖 这种方式可以彻底解决室内覆盖的问题 但设计较复杂 根据信号传输介质的不同 室内分布系统可分为电分布系统和光纤分布系统 根据使用器件的不同 室内电分布系统又可分为无源分布系统和有源分布系统 电分布系统中 信号源通过馈线和功率分配器件将信号传输到各个室内发射天 线进行覆盖 其中可根据信号衰减的程度增加干线放大器 除信号源外全由无源器 件组成 未进行功率放大的电分布系统为无源分布系统 使用了干线放大器等有源 器件 在信号的传输中进行了信号的放大的电分布系统为有源分布系统 2 1 无源电分布系统无源电分布系统 2 1 1 无源电分布系统的主要构成无源电分布系统的主要构成 中国移动通信集团设计院 Page 5 of 16 系统除信号源外主要由耦合器 功率分配器 合路器 室内天线 馈线等无源 器件和电缆 天线组成 1 耦合器 是一种非等功率分配的功率分配器件 常见的有 5 dB 6dB 10dB 15dB 20dB 30dB 和 40dB 等多种耦合比的耦合器供选择 2 功率分配器 是等功率分配器件 常见的有 2 功分 3 功分 4 功分等品 种 3 合路器 合路器有同频带合路器和双频带合路器两种 同频带合路器能将 两个或以上的同频段信号合成一路信号输出 多频带合路器则能将多个频 段的多个发射和接收信号合路于同一根馈线 双频天线或宽频泄露同轴电 缆 4 衰减器 用于衰减多余的信号强度 一般用于对输入信号强度有限制的室 内型直放站 有源信号分布系统和室内光纤信号分布系统 5 负载 用于吸收无源器件上未使用端口的信号功率 6 普通电缆 用于连接系统中的不同功能构件 通常选用同轴电缆 7 泄露电缆 由同轴电缆上分装多路天线演变出来的连续天线 兼有普通电 缆和天线的作用 8 天线 室内分布系统中采用的天线常见的有全向和定向天线两种 与室外 基站使用的天线相比 一般具有增益低 体积小 易安装的特点 2 1 2 无源电分布系统的工作方式无源电分布系统的工作方式 无源电分布系统主要是以最合适的方式提取信号源 通过耦合器 功分器等无 源器件进行分路 经由馈线将信号尽可能均匀地分配到每一付分散安装在建筑物各 个区域的低功率天线上 从而实现室内信号的均匀分布 解决室内信号覆盖的问题 也可以提取信源 通过耦合器 功分器等无源器件进行分路后 送入泄露电缆 中 在信号传输过程中 将信号均匀的分布在所经过的区域 这种方式主要适用于 地铁及隧道等狭长且有弯道的通道型室内区域 中国移动通信集团设计院 Page 6 of 16 2 1 3 无源电分布系统的特点无源电分布系统的特点 1 故障率低 由于系统主要由一系列无源器件组成 几乎不存在器件的故障 2 系统容量大 由于所有的无源器件均具有较高的功率容限 很容易组成大 容量的室内分布系统 扩容也十分方便 3 信号分配十分灵活 4 投资少 由于系统中信号功率不经过放大 信号源提供的功率有限 同时考虑到上行信 号的传播 无源室内分布系统的有效服务范围不可能无限大 有一定的限制 2 2 有源分布系统有源分布系统 2 2 1 有源电分布系统的主要构成有源电分布系统的主要构成 由于电分布系统中使用了功率分配器 耦合器 合路器和馈线进行射频信号的 分配与传输 对信号功率衰减较大 在服务区域较大的情况下 为保证末端天线口 的功率 在必要的位置需进行功率的放大 加装干线放大器 或其他有源器件增加 功率 有源电分布系统中增加的常见器件有 1 干线放大器 将输入的低功率信号放大后进行输出 主要用于补偿由于信 号传输和分配而引起的功率衰耗 2 2 2 有源电分布系统的工作方式有源电分布系统的工作方式 有源电分布系统的工作方式与无源电分布方式基本一致 但在系统中的不同位 置增加了有源器件 增加和补偿了射频信号的功率 可连接更多的天线 传送更远 的距离 进一步扩大了服务区域 由于干线放大器的加入会引起噪声 多级干线放大器级联会形成噪声的累积 影响系统质量 在设计中一般不采用串联干线放大器的方式 所以 采用干线放大 器补偿功率的损耗是有限的 系统可达到的覆盖范围仍然受到功率和上行信号损耗 的限制 中国移动通信集团设计院 Page 7 of 16 2 2 3 有源电分布系统的特点有源电分布系统的特点 相比于无源电分布系统 有源电分布系统的服务范围大 但由于有源器件工作 没有无源器件稳定 要维护的点多 系统维护麻烦 稳定性差 系统成本较高 同时 由于干线放大器一般都是带选放大的 在引入其他频段的信号源时须在 干线放大器等节点增加支路分别放大 系统的兼容性较差 2 3 光纤分布系统光纤分布系统 由于电分布系统始终受到功率和上行信号损耗的限制 服务区域有限 在服务 的区域间隔距离远 需要覆盖的区域面积大的情况中 采用光纤室内分布系统较为 有利 光纤室内分布系统在系统中引入光电转换器和光纤 信号先由电光转换器转换 成光信号在光纤中传输到覆盖端 再通过光电转换器转换成电信号 经过放大后送 进天线 由于光纤的传输损耗小 布线比同轴电缆方便 适合于远距离信号传输 适用于大型建筑物室内覆盖 但成本高 在实际的应用中 为节省成本 一般以电分布系统为主 在需要进行信号延伸 时引入光纤系统组成混合室内分布系统 扩大和延长系统的服务范围 2 4 信源的选用信源的选用 室内分布系统可选用宏蜂窝基站 微蜂窝基站 RRU 直放站作为信源 宏蜂窝基站具有功率大的优点 对扩大覆盖范围较为有利 但投资较大 安装 不便 需要的配套设施多 在室内分布系统服务区域内话务量不高的情况下会造成 系统资源的浪费 微蜂窝基站相比于宏蜂窝基站安装便利 投资较小 但输出功率略小 在室内 分布系统吸收的话务量未达到微蜂窝基站设计的话务量时仍会有话务资源的浪费 RRU 相对于微蜂窝容量配置灵活 远端体积小 安装相对便利 但是需要宏基站 的 BBU 和光传输 有一定的限制条件 直放站安装方便 投资最小 但有可能造成系统内与外界网络的干扰 同时在 系统服务区域话务量较高时会增加施主基站小区的负担 中国移动通信集团设计院 Page 8 of 16 3室内分布系统中器件介绍室内分布系统中器件介绍 3 1 功分器功分器 1 功分器的作用 是将功率信号平均地分成几份 给不同的覆盖区使用 2 种类 功分器一般有二功分 三功分和四功分 3 种 3 主要指标 包括分配损耗 插入损耗 隔离度 输入输出驻波比 功率容限 频 率范围和带内平坦度 输入阻抗 3 2 耦合器耦合器 1 耦合器的作用是将信号不均匀地分成 2 分 称为主干端和耦合端 也有的称为直 通端和耦合端 2 种类 耦合器型号较多如 5 dB 10 dB 15 dB 20 dB 25 dB 30 dB 等 3 主要指标 耦合度 隔离度 方向性 插入损耗 输入输出驻波比 功率容限 频段范围 带内平坦度 输入阻抗 3 3 干线放大器干线放大器 1 作用 干线放大器简称干放 作用是在室内覆盖信号源功率不够的主干末端对信 号功率进行放大 以满足覆盖的要求 2 种类 根据运用在不同的网络分为 GSM TD SCDMA 干线放大器 其内部结构相同 于直放站 3 根据不同的功率 TD SCDMA 系统主要分为 1W 2W 5W 和 10W 干线放大器 4 主要指标 发射功率 传输方式 噪声系数 线性指标 动态范围 接收机灵敏 度 开关时间准确度 功放启动灵敏度 功放开关同步控制功能 射频开关调整 能力 开关时间抗外界干扰能力 输入输出特性 ALC 传输时延 带外增益 杂散发射 输入互调 收发隔离度等参数 3 4 馈线馈线 室内覆盖用的馈线基本上只有 3 种 7 8 普通 1 2 英寸 普通 和 1 2 超柔 它们都是同轴电缆 由于微波信号只在同轴电缆的外导体的内表面与内导体的外表 面上传导 所以 7 8 英寸的电缆由于内导体较粗 而且都是空心的 而 1 2 的内导 中国移动通信集团设计院 Page 9 of 16 体由于较细所以就是铝的 并在内导体上镀一层铜 有利于信号传递 根据表皮的 不同材料有区分有阻燃和普通 2 种 1 2 馈线7 8 馈线 内导体外径 4 8mm9mm 外导体外径 13 7mm24 7mm 尺 寸 mm 绝缘套外径16mm27 75mm 特性阻抗 欧姆 50 150 1 频率上限 GHz 8 5 一次最小弯曲半径 70mm 120mm 900MHz 6 88 3 87 百米损耗 dB 2000MHz 10 7 600kg m2 或经过承重核算达到设备安装要求 下表为不同厂家信源尺寸 厂家产品类型产品类型设备型号设备型号尺寸 高尺寸 高 宽宽 深 深 微蜂窝基站TDB03C580 350 240 mm 微蜂窝基站TDB03C 2W580 350 240 mm大唐 RRUTDU06C1 RRS 412mm 583mm 244mm 基带池TBBP510680 600 450mm 鼎桥 射频拉远 RRUTRRU121510 420 180 mm 微蜂窝基站ZXTR M103850mm 280mm 430mm RRUZXTR R04 四通道 RRU480 440 200 mm 中兴 ZXTR R01 单通道 RRU320 300 136 mm 普天微蜂窝基站 CP NB01 1203C V1 0R2 1 620 380 240 mm 京信 无线 光纤 直放站 570 330 160 mm 邮科 无线 光纤 直放站 500 350 220 mm 4 3 信源输出功率设计要求信源输出功率设计要求 TD SCDMA 室内分布信源采用 PCCPCH 信道功率进行功率预算 微蜂窝 RRU 以及 宏基站作为信源 按照 33dBm 输出总功率 微蜂窝和 RRU 以及宏基站 PCCPCH 信道按 照 27dBm 进行功率预算 直放站根据不同情况 100 负载有源设备输出功率需要回退 9dB 功率余量 50 负载有源设备输出功率需要回退 6dB 功率余量 若考虑三载频组网 输出功率需 要回退 5dB 功率余量 共 14 dB 功率余量 例如直放站输出功率为 40dBm 那么对应的输出功率按照如下方法计算 有源设备功率配比分析有源设备功率配比分析 系统制式 TD SCDMA 3 载频 设备输出总功率 dBm 40 多载波设备功率输出余量 dBm 5 多用户设备功率输出余量 dBm 9 中国移动通信集团设计院 Page 14 of 16 26 直放站实际输出功率 dBm P CCPCH 4 4 信源传输需求信源传输需求 在设计中 微蜂窝 RRU 以及宏基站为信源 3 载波配置 TD SCDMA 信源目前需 要 2 个 E1 在升级为 HSDPA 后 则需要 3 个 1E 1 载波 TD SCDMA 信源需要 1 个 E1 在升级为 HSDPA 后 则需要 1 个 1E 4 5 干放设计要求干放设计要求 干放的工作原理是直接耦合基站信号 经过高线性功放放大 滤波器滤波 最 后通过室内分布系统进行覆盖 从而实现良好的室内覆盖效果 在设计中 可以根据链路预算采用 1W 2W 5W 10W 的干放 为了满足 TD SCDMA 的业务需要 100 负载有源设备输出功率需要回退 9dB 功 率余量 50 负载有源设备输出功率需要回退 6dB 功率余量 若考虑三载频组网 输出功率需要回退 5dB 功率余量 共 14 dB 功率余量 在保证原有 GSM 覆盖范围不变且 GSM 干放数量不变的情况下 TD SCDMA 若采用 相同数量干放 则要求 TD SCDMA 干放功率比 GSM 干放高 10dB TD SCDMA 若使用与 GSM 相同功率的干放 则约需要 4 倍 GSM 干放数量的干放 4 6 天线口功率要求和覆盖半径天线口功率要求和覆盖半径 对于 TD 系统 采用 小功率 多天线 方式进行覆盖 天线口功率在 0 5dBm 在部分场合为更好的满足数据业务需求 可适当减少单个天线的覆盖范围 增加天线进行覆盖 天线口功率也可达到 7dBm 在可视环境下 如商场 超市 停车场 机场等 覆盖半径取 8 15 米 在多隔断的情况 如宾馆 居民楼 娱乐等场所等 覆盖半径取 4 10 米 4 7 无源器件改造要求无源器件改造要求 在无源器件 天线 功分器 耦合器 改造过程中 考虑到 TD SCDMA WCDMA 系统 无源器件频率范围必须满足 885 2400MHz 再考虑 WLAN 系统的合路 无源器 件工作频率范围必须满足 885 2500MHz 中国移动通信集团设计院 Page 15 of 16 4 8 天线和无源器件的增加天线和无源器件的增加 由于 TD SCDMA 系统频率较高 空间损耗较大 绕射能力差 通常需要在 2G 的 基础上进行天线分裂 增加天线数量 由于前期建设的 GSM 网络天线口功率较高 一般在 10dBm 左右 单个天线覆盖 半径大 一般在 20 米左右 所以在改造过程中 需要视环境增加天线进行覆盖 当 然也同时需要增加分路器等器件 4 9 馈线的改造要求馈线的改造要求 各种馈线在不同频段内的损耗指标如下 100 米馈线损耗 馈线类型900MHz2000MHz2400MHz 8D 馈线14 0dB约 23dB约 26dB 10D 馈线11 1dB约 18dB约 21dB 1 2 馈线 6 9dB10 7dB12 1dB 7 8 馈线 3 9dB6 1dB7 0dB 可以看出 2000MHz 的损耗与 900MHz 的损耗相差较大 在 1 9GHz 的频率以上一 般不采用 8D 和 10D 馈线 建议馈线改造按以下要求 1 原有 GSM 分布系