汪 鋒，胡宜雪，余勛林，江 鵬

(1.武漢郵電科學(xué)研究院 光纖通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢430074;2.武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司，湖北 武漢430074)

隨著無(wú)線通信領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，特別是第三代移動(dòng)通信(3G)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，用戶對(duì)3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求大幅增長(zhǎng)。和目前的第二代移動(dòng)通信(2G)網(wǎng)絡(luò)相比，由于3G制式頻率高，工作頻段為超短波段，信號(hào)受墻體阻擋嚴(yán)重，穿透損耗大且電波繞射能力差，因此3G網(wǎng)絡(luò)在建筑物內(nèi)部出現(xiàn)了較多的弱信號(hào)區(qū)和盲區(qū)，具有網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)不穩(wěn)定及易斷線等缺點(diǎn)［1］。為了完善3G技術(shù)及提高數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)質(zhì)量，必須解決3G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋缺陷，提高室內(nèi)信號(hào)的覆蓋質(zhì)量。

1 接入系統(tǒng)概述

目前，大部分家庭室內(nèi)覆蓋主要是依靠宏站信號(hào)或樓道信號(hào)滲透，信號(hào)主要都是在電梯、樓道等公共區(qū)域的覆蓋，并沒(méi)有真正做到家庭入戶覆蓋。室分覆蓋不均衡，導(dǎo)致高層信號(hào)的干擾嚴(yán)重且業(yè)務(wù)質(zhì)量不佳、性能不高、用戶感知差且室內(nèi)覆蓋效果不明顯［2］。隨著人們健康意識(shí)的提高，在小區(qū)架設(shè)室外基站及天線，物業(yè)協(xié)調(diào)非常困難，且對(duì)家庭室內(nèi)重新布線很不方便。因此，必須要采取新的措施來(lái)解決3G家庭室內(nèi)覆蓋問(wèn)題。

目前，為用戶提供寬帶接入服務(wù)普遍采用光纖接入和局域網(wǎng)的方式，在靠近用戶樓道或弱電井側(cè)安裝光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)，再通過(guò)與ONU相連接的以太網(wǎng)線為用戶提供寬帶接入服務(wù)。在進(jìn)行以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，百兆以太網(wǎng)線僅使用了其中兩對(duì)雙絞線，另外兩對(duì)雙絞線處于空閑狀態(tài)。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，大部分小區(qū)用戶都敷設(shè)了以太網(wǎng)線，本文的接入系統(tǒng)可以充分利用以太網(wǎng)線中空閑的兩對(duì)雙絞線進(jìn)行新一代移動(dòng)通信信號(hào)的傳輸，將新一代移動(dòng)通信信號(hào)和以太網(wǎng)信號(hào)復(fù)用進(jìn)同一根網(wǎng)線，傳到用戶家庭室內(nèi)。在不影響用戶高速上網(wǎng)的前提下，對(duì)用戶家庭進(jìn)行室內(nèi)覆蓋。本接入系統(tǒng)直接利用用戶家庭的室內(nèi)資源和用戶資源進(jìn)行室內(nèi)信號(hào)覆蓋，不需重新敷設(shè)和布線，無(wú)論是2G移動(dòng)通信信號(hào)，還是3G移動(dòng)通信信號(hào)，均可以采用本接入方式實(shí)現(xiàn)家庭室內(nèi)覆蓋。

本接入系統(tǒng)主要包括兩個(gè)部分:主機(jī)(MU)單元和遠(yuǎn)端單元(RU)。主機(jī)單元通過(guò)設(shè)備外接耦合器的方式從基站引入移動(dòng)通信信號(hào)，經(jīng)主機(jī)單元中的變頻單元進(jìn)行移動(dòng)通信射頻信號(hào)到中頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換，再由主機(jī)單元中的功率分配單元進(jìn)行功率分配及以太網(wǎng)信號(hào)合路，然后通過(guò)五類線傳輸?shù)竭h(yuǎn)端單元。遠(yuǎn)端單元對(duì)兩信號(hào)分離后，進(jìn)行移動(dòng)通信信號(hào)中頻到射頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換，最后由天線將信號(hào)發(fā)射進(jìn)行室內(nèi)覆蓋［3］。其接入系統(tǒng)組成部分如圖1所示。

2 移動(dòng)中頻信號(hào)與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)共傳干擾驗(yàn)證

圖1 接入系統(tǒng)組成框圖

家庭接入百兆以太網(wǎng)，實(shí)際上只使用8芯網(wǎng)線中的4芯來(lái)進(jìn)行寬帶數(shù)據(jù)傳輸，另外4芯空閑。本接入系統(tǒng)就是利用網(wǎng)線中空閑的4芯完成新一代移動(dòng)通信信號(hào)的入戶傳送，對(duì)各個(gè)家庭進(jìn)行室內(nèi)覆蓋。在利用網(wǎng)線中空閑4芯同時(shí)傳輸移動(dòng)通信中頻信號(hào)和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，兩信號(hào)能否共同傳輸，信號(hào)間是否存在相互干擾是本系統(tǒng)能否正常實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。

如圖2所示，將兩臺(tái)PC通過(guò)測(cè)試五類線進(jìn)行連接。通過(guò)改變測(cè)試五類線(8芯直連、4芯直連和4芯直連同時(shí)傳輸移動(dòng)通信中頻信號(hào))測(cè)試在同一根五類線上兩種信號(hào)共同傳輸?shù)男阅?。測(cè)試時(shí)由PC2(服務(wù)器)向PC1(客戶端)傳輸同一個(gè)文件，測(cè)試不同條件下文件的下載速度。測(cè)試中要選用較好配置的PC，保證網(wǎng)卡有較高、較穩(wěn)定的傳輸速度。測(cè)試五類線選用100 m(實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證時(shí)采用的為94 m)長(zhǎng)度普通五類線。測(cè)試中所加中頻信號(hào)為100 MHz，0 dBm輸出單載波TD-SCDMA調(diào)制信號(hào)。

圖2 信號(hào)干擾測(cè)試圖

下文將詳細(xì)介紹圖2所示的測(cè)試方法、測(cè)試結(jié)果和分析。

1)測(cè)試五類線重疊纏繞成一捆放置，結(jié)果如表1所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)連接下載速度測(cè)試

2)測(cè)試五類線分開(kāi)避免纏繞，同時(shí)五類線在實(shí)驗(yàn)室繞成一個(gè)較大的半環(huán)，回路兩根線間距2 m以上。

(1)數(shù)據(jù)下載速度測(cè)試

根據(jù)圖中測(cè)試五類線配置，PC2向PC1傳輸同一個(gè)786.7 Mbit的單個(gè)bin文件，進(jìn)行不同五類線配置情況下的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2 其他連接下載速度測(cè)試

(2)移動(dòng)通信中頻信號(hào)EVM(誤差向量幅度)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表3 EVM測(cè)試

(3)網(wǎng)線插損測(cè)試

94 m普通五類線中2芯傳輸模擬中頻信號(hào)時(shí)衰減約27 dB。

通過(guò)對(duì)測(cè)試驗(yàn)證結(jié)果分析可知，使用五類線中的4芯進(jìn)行以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸與使用五類線中的8芯進(jìn)行以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，對(duì)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速度無(wú)明顯影響;使用五類線中的4芯傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和使用另外4芯中的2芯傳輸模擬中頻信號(hào)時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度無(wú)明顯影響，而且移動(dòng)通信中頻信號(hào)無(wú)論從服務(wù)器端或客戶端傳輸都對(duì)數(shù)據(jù)下載速度影響較小，同時(shí)數(shù)字信號(hào)不會(huì)干擾移動(dòng)通信中頻信號(hào)的正常解調(diào)。因此，本接入系統(tǒng)能夠利用家庭中敷設(shè)的五類線進(jìn)行新一代移動(dòng)通信信號(hào)的室內(nèi)覆蓋。

3 接入系統(tǒng)干擾性能測(cè)試及問(wèn)題分析

在使用本接入系統(tǒng)進(jìn)行以太網(wǎng)信號(hào)和移動(dòng)中頻信號(hào)同傳過(guò)程時(shí)，移動(dòng)通信室內(nèi)覆蓋信號(hào)指標(biāo)出現(xiàn)惡化:EVM(誤差向量幅度)由4%惡化到15%(30 m網(wǎng)線)或20%(100 m網(wǎng)線);噪聲系數(shù)由7 dB提高到9.5 dB(30 m網(wǎng)線)，11 dB提高到24.5 dB(100 m網(wǎng)線)，下行帶內(nèi)雜散由-36 dBm提高到-18 dBm。

其產(chǎn)生原因?yàn)椋窘尤胂到y(tǒng)中以太網(wǎng)信號(hào)和移動(dòng)通信中頻信號(hào)傳輸方式如下:接入系統(tǒng)中使用五類線中的1，2，3，6芯傳輸以太網(wǎng)信號(hào)以及電源信號(hào);4，5芯傳輸移動(dòng)通信下行中頻信號(hào)、時(shí)鐘參考信號(hào)和RS-485信號(hào);7，8芯傳輸移動(dòng)通信上行中頻信號(hào)。因此，以太網(wǎng)信號(hào)的高頻分量會(huì)串?dāng)_到4，5，7，8芯傳輸?shù)囊苿?dòng)通信鏈路上，引起系統(tǒng)性能損失，圖3為以太網(wǎng)信號(hào)的高頻串?dāng)_圖(由頻譜儀數(shù)據(jù)導(dǎo)出)。

圖3 以太網(wǎng)信號(hào)高頻串?dāng)_圖

從圖3可知，移動(dòng)通信中頻信號(hào)如果在400 MHz以下時(shí)，每隔30.4 kHz將會(huì)存在以太網(wǎng)信號(hào)的干擾;以太網(wǎng)信號(hào)的串?dāng)_功率將會(huì)干擾上下行鏈路的底噪，從而導(dǎo)致系統(tǒng)噪聲系數(shù)和帶內(nèi)雜散的提高［4］;因此在系統(tǒng)中，通過(guò)五類線傳輸?shù)囊苿?dòng)通信中頻信號(hào)要特別注意，必須將移動(dòng)通信中頻信號(hào)設(shè)置在以太網(wǎng)信號(hào)串?dāng)_較低的頻率，只有這樣利用五類線中的空閑雙絞線傳輸移動(dòng)通信中頻信號(hào)時(shí)才不會(huì)造成系統(tǒng)性能損失，使系統(tǒng)滿足在不影響家庭用戶高速寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)的同時(shí)，能夠進(jìn)行3G信號(hào)的室內(nèi)覆蓋，且具有較好的覆蓋效果。

4 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了一種利用家庭用戶已有的室內(nèi)五類線，將GSM，CDMA，WCDMA和TD-SCDMA等不同制式的移動(dòng)通信信號(hào)和室內(nèi)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)共用五類線傳輸?shù)礁鱾€(gè)用戶家庭實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信的室內(nèi)覆蓋的接入系統(tǒng)，并對(duì)這種新的室內(nèi)覆蓋接入系統(tǒng)的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證和測(cè)試分析。本文的接入系統(tǒng)方式不需要再次進(jìn)行線纜敷設(shè)，更不需要進(jìn)行入戶協(xié)調(diào)工作，直接利用駐地網(wǎng)資源和用戶資源進(jìn)行室內(nèi)信號(hào)覆蓋問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)方便，可利用價(jià)值高。

［1］李震.3G發(fā)展現(xiàn)狀與前景［J］.信息化建設(shè)，2007(5):5-5.

［2］王超.移動(dòng)通信室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究［J］.河北通信，2004(2):1-13.

［3］YD/T 5120—2005，無(wú)線通信系統(tǒng)室內(nèi)覆蓋工程設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.2005.

［4］蔡杰，王德東.綜合室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)中干擾分析［J］.移動(dòng)通信，2008(2):96-99.