TD-SCDMA大功率干放在分布系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、TD-SCDMA大功率干放在分布系統(tǒng)中的應(yīng)用1、GSM現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)情況隨著中國移動在10個城市TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的開通，以前移動GSM網(wǎng)在這些城市中的室內(nèi)覆蓋的升級改造就勢在必行。中國移動存在大量的GSM室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，根據(jù)建設(shè)時間的不同，室內(nèi)覆蓋的建設(shè)方式和設(shè)計方式都有所不同。早期的網(wǎng)絡(luò)還有使用8D和10D的電纜，器件有的也不是寬頻的，前期建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)比較少考慮3g網(wǎng)絡(luò)改造的問題，后期建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)有充分考慮3g網(wǎng)絡(luò)的改造問題，在北京上海等大城市還采用星行布線方式等。2、GSM信號源的選擇目前在GSM的室內(nèi)分布中，信號源的選擇主要有：宏蜂窩、微蜂窩和少量直放站。其中以2載波和4載波的微蜂窩為主，其所占

2、的比例在80以上，微蜂窩的輸出功率為33dBm。3、現(xiàn)有GSM系統(tǒng)配置中國移動GSM網(wǎng)絡(luò)體制包括兩種GSM（900 MHz）和DCS（1800 MHz）。在中國移動的室內(nèi)分布系統(tǒng)中，以GSM為主，占所有分布的95，GSM和DCS的雙網(wǎng)系統(tǒng)只占所有分布的5，所以TD網(wǎng)絡(luò)的改造以900MHz的GSM為主。4、GSM系統(tǒng)饋線的長度在GSM的室內(nèi)分布系統(tǒng)中，信號源、放大器通過無源器件及饋線和天線連接，由于GSM和TD信號在饋線上的損耗不同，在系統(tǒng)改造中，饋線的長短將對系統(tǒng)改造的方案有很大的影響。在某方案中，我們隨機抽取了40個天線到信源或者放大器的饋線距離，見下表長度10米20米30米40米50米60

3、米70米80米100以上數(shù)量3244511911比例7.50%5.00%10.00%10.00%12.50%27.50%22.50%2.50%2.50%    通過上表我們看出系統(tǒng)中天線到信源放大器的距離以50米70米的為主，它們占到總數(shù)的62.5。    現(xiàn)有的GSM 室內(nèi)分布系統(tǒng)中所使用的饋線大多為8D、10D、1/2”和7/8”規(guī)格饋線，它們不同長度衰耗值對照如下表所示：dBm  8D饋線10D饋線1/2饋線7/8饋線10米900 MHz1.41.10.70.42000 MHz2.31.81.10.620米9

4、00 MHz2.82.21.40.82000 MHz4.63.62.11.230米900 MHz4.23.32.11.22000 MHz6.95.43.21.840米900 MHz5.64.42.81.62000 MHz9.27.24.32.450米900 MHz7.05.63.52.02000 MHz11.59.05.43.160米900 MHz8.46.74.12.32000 MHz13.810.86.43.770米900 MHz9.87.84.82.72000 MHz16.112.67.54.380米900 MHz11.28.95.53.12000 MHz18.414.48.64.990

5、米900 MHz12.610.06.23.52000 MHz20.716.29.65.5100米900 MHz14.011.16.93.92000 MHz23.018.010.76.15、無線傳播的區(qū)別    由于TD-SCDMA的2010MHz頻段與GSM 900MHz頻段頻率相差較遠，射頻信號在傳輸介質(zhì)以及空間環(huán)境中的的傳播有較大的差異。1) 自由空間中，二者相差如下：    自由空間損耗是指電磁波在傳輸路徑中的衰落,計算公式如下：      Ls(dB)=32.45+2

6、0lgf(MHz)+20lgD(km)      Lbf=自由空間損耗(dB)      D=距離（Km）      F=頻率(MHz）    移動GSM的下行頻率為935MHz954MHz，      945MHz：Lbf=91.9+20lgD      TD的頻率為2010MHz2025MHz， 

7、0;    2010MHz：Lbf=98.5+20lgD    所以天線功率相同，在同等覆蓋距離下的場強，GSM比TD高98.591.96.6dBm。    下表列出典型自由空間損耗值： 945MHz2010MHz10米51.958.420米57.965.430米61.969.440米63.971.450米65.973.42)其次，2100MHz超短波頻段，波長尺寸大約是14.2厘米，遠遠小于建筑物尺寸。電波的繞射能力差，直射波、反射波強度遠遠大于繞射波。在城區(qū)建筑密集的地方，電波直射、反射情況

8、如圖所示，這樣進一步惡化了信號傳播距離。                 3)最后，在室內(nèi)信號傳播方面，建筑材料的透損對2.1G更甚。參考資料：建筑材料的透損（單位：dB） 頻率（MHz）920 MHz2200 MHz磚（60mm）1.31.4磚（含水）1.95.8鋼精混凝土（100mm）4.910.96、現(xiàn)有GSM室內(nèi)分布系統(tǒng)現(xiàn)有的GSM室內(nèi)分布系統(tǒng)采用的方式基本都是信號源干線放大器的覆蓋方式，信號源可以覆蓋一部分區(qū)域，當信

9、號低到一定程度需要使用干線放大器對信號進行放大。目前GSM的信號源以4載波和6載波的微蜂窩為主，GSM干線放大器分為2W和5W，根據(jù)信號強弱進行選擇，在實際使用中，2W和5W的干線放大器的數(shù)量比例各約一半。GSM干線放大器輸出功率的大小與信號源的載波數(shù)量有密切關(guān)系，為了保證GSM系統(tǒng)的正常運行，輸出功率和載波的關(guān)系，信源下能達到的最大功率=實際功率-10logN2載波：10log233載波：10log34.74載波：10log466載波：10log47.7在廣州、深圳、北京等大城市或者城市的中心的GSM信源以4載波和6載波的微蜂窩為主，干線放大器輸出功率應(yīng)設(shè)置為：5W37730dBm2W337

10、26dBm7、GSM天線的布放方式及天線口功率早期GSM室內(nèi)分布系統(tǒng)天線的布放沒有考慮到和3G信號的兼容，由于GSM900MHz信號的穿透能力較強，空間衰耗小，所以當時天線的布放采用的都是 “大功率，少天線”方式進行覆蓋，天線口功率在812dBm。天線之間的距離：在可視環(huán)境下，如商場、超市、停車場、機場等，覆蓋半徑取1525米。在多隔斷的情況，如賓館、居民樓、娛樂等場所等，覆蓋半徑取815米?！按蠊β剩偬炀€”的布放形式從2004年開始，隨著3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的提出，GSM在設(shè)計施工時，也考慮了系統(tǒng)和3G網(wǎng)絡(luò)的兼容性，受到3G信號頻率高、衰減大、損耗大的特點，GSM的天線布放方式發(fā)生了改變，改為了“

11、小功率，大天線”的布放形式，天線口的功率05dBm。天線之間的距離：在可視環(huán)境下，如商場、超市、停車場、機場等，覆蓋半徑取815米。在多隔斷的情況，如賓館、居民樓、娛樂等場所等，覆蓋半徑取410米。“小功率，多天線”的布放形式8、GSM星形布線方式隨著中國移動對GSM室內(nèi)分布系統(tǒng)要求的提高，為了維護和整改的方便，以前那種無源器件在樓層中隨饋線布放的方式，已經(jīng)被所有無源器件集中在每層的弱電井中的方式所取代，每層每個天線都由弱電井中的功分耦合將信號分配給它們，這種布線方式稱為“星形”布線方式。         

12、0;           常規(guī)布放方式                 “星形”布線方式“星形”天線布放方式，由于所有的無源器件都集中在樓層的弱電井中，系統(tǒng)的后期維護和整改，只需要在弱電井中進行，施工的工程量很少，維護和整改將非常方便。但是這樣的方式，由于每一個到天線的饋線都從弱電井中直接引出，饋線的長度將大量增加，信號在饋線中的損耗也將

13、增加。9、TD現(xiàn)有的改造目前TD網(wǎng)絡(luò)的改造有一下兩種1)利用原有設(shè)備保留原有GSM干放等有源設(shè)備，通過合路器添加TD-SCDMA干放。主要針對無源設(shè)備電氣性能能夠同時滿足GSM和TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)要求，不需要更換無源器件的GSM室內(nèi)分布系統(tǒng)。GSM和TD-SCDMA信源采用合路器進行合路，使用原有主路由進行信號覆蓋。在GSM原有干放位置使用合路器把信號分開，通過各自的干線放大器進行信號放大，然后通過雙頻合路器進行合路；同時需要將窄帶的天線等無源器件，替換成滿足TD-SCDMA要求的寬帶器件。方案示意圖：利用原有設(shè)備2)新建TD-SCDMA獨立主路由解決方案原GSM分布系統(tǒng)無法與TD-SCDM

14、A共用主路由。利用原有線路、設(shè)備無法滿足TD-SCDMA的信號覆蓋。為了保證GSM和TD-SCDMA信號的均勻分布，可采取新建TD-SCDMA主干線，將TD-SCDMA、GSM在支路合路，完成信號覆蓋。方案示意圖：新建TD-SCDMA獨立主路由解決方案這種方案被目前多為采用，TD的信號源采用RRU，新建一個TD的主線，在GSM以前干線放大器的位置加TD的干線放大器，將TD和GSM的信號合路，完成信號覆蓋。使用5W的GSM的干放，在保證TD邊緣場強的前提下，計算TD干放的輸出功率。      GSM系統(tǒng)終端接受到的場強為80dBm，GSM 末端天

15、線的輸入信號為10dBm，GSM干放的輸出功率為30dBm，放大器和天線之間的饋線按30米計算，那么系統(tǒng)中的功分耦合的衰減為：301.4-10=18.6dBm可以看出GSM系統(tǒng)的空間衰減為   10-（-80）=90 dBm這時的TD-SCDMA空間衰減為：根據(jù)Ls(dB)=32.45+20lgf(MHz)+20lgD(km)Lbf=自由空間損耗(dB)GSM  945MHz：Lbf=91.9+20lgDTD   2010MHz：Lbf=98.5+20lgDTD干放的需要功率：6.6+10+18.6+2.1=37.3dBm按原有GSM分布模型，

16、TD分布情況分析整體模型見下表：按信號空間損耗計算饋線長度1/230米以下（取20米）30-60米（取50米）60-100米（取80米）900M饋線衰減1.43.55.52000M饋線衰減2.15.48.6無源器件的衰減18.6=30-1.4-1016.5=30-3.5-1014.5=30-5.5-10GSM自由空間傳播衰減909090TD自由空間傳播衰減16.616.616.6GSM天線口功率101010TD天線口功率16.6=10+6.616.6=10+6.616.6=10+6.6TD干放的功率16.6+2.1+18.6=37.316.6+5.4+16.5=38.516.6+8.6+14.

17、5=39.7按信號穿墻計算饋線長度1/2“30米以下（取20米）30-60米（取50米）60-100米（取80米）900M饋線衰減1.43.55.52000M饋線衰減2.15.48.6GSM隔一堵墻傳播衰減4.94.94.9TD隔一堵墻傳播衰減10.910.910.9GSM天線口功率101010TD天線口功率10+10.9-4.9+6.6=22.610+10.9-4.9+6.6=22.610+10.9-4.9+6.6=22.6無源器件的衰減30-1.4-10=18.630-3. 5-10=16.530-5.5-10=14.5TD干放的功率22.6+18.6+2.1=43.322.6+16.5+

18、5.4=44.522.6+11.6+8.6=45.7GSM隔兩堵墻傳播衰減4.94.9=9.84.94.9=9.84.94.9=9.8TD隔兩堵墻傳播衰減10.9+10.9=21.810.9+10.9=21.810.9+10.9=21.8GSM天線口功率101010TD天線口功率10+21.8-9.8+6.6=28.610+21.8-9.8+6.6=28.610+21.8-9.8+6.6=28.6TD干放的功率28.6+18.6+2.1=49.328.6+16.5+5.4=50.528.6+14.5+8.6=52.3通過上表的分析，我們可以得出a)在使用同等功率TD和GSM干放時，覆蓋區(qū)內(nèi)TD

19、場強比GSM低817dB，且末端天線和干放的饋線距離越長，TD場強和GSM場強差距越大。b)TD信號和GSM信號的隔墻穿透能相比，TD信號比GSM信號的穿透覆蓋能力弱很多。c)“大功率，少天線” 方式，由于天線數(shù)量少，天線覆蓋半徑大，天線和干放之間的饋線長度長，而且信號穿透覆蓋的區(qū)域多，在TD改造中，這種方式需要對原有天線進行位置調(diào)整和增補。d)“小功率，多天線”方式，覆蓋區(qū)域天線的數(shù)量多，天線覆蓋半徑小，穿墻覆蓋的區(qū)域少，在TD改造中，這種方式不需要對天線進行位置調(diào)整和增補，只需在主線進行信號的合路。e)新星布線方式，從信號角度來說，由于TD信號和GSM信號在無源器件上的損耗時一樣的，天線到

20、干放的饋線長度和常規(guī)布線方式是一樣的，所以改造過程中，只需在主線進行信號的合路改造。如果要使合路后TD信號的覆蓋強度達到改造前GSM的效果，由兩種方式可以對網(wǎng)絡(luò)進行改造：1)使用TD大功率干線放大器在不改造網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的條件下，TD信號的覆蓋強度達到改造前GSM的效果，那么TD網(wǎng)絡(luò)的干線放大器的輸出功率要比GSM的大，且末端天線離GSM干線放大越長，TD干放需要的輸出功率也越大。2)對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行改造對整個網(wǎng)絡(luò)進行改造，在原有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，對網(wǎng)絡(luò)進行分解，增加TD和GSM的合路點，增加GSM和TD的干線放大器。10、TD網(wǎng)絡(luò)改造中的問題在GSM 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上改造TD會出現(xiàn)的問題：1)饋線的更換-原有GSM分布系統(tǒng)平層饋線中長度超過5m的8D/10D饋線均需更換