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設計院有限公司鐵塔分院,重慶 401120)

0 引言

人們在網(wǎng)絡建設的關鍵部分——室內分布系統(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干擾與共存問題,實現(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、引導干擾。在這種情況下,引導干擾由系統(tǒng)導引線產(chǎn)生,干擾信號大多發(fā)生在系統(tǒng)內部,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[2]。雜散干擾會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。信號發(fā)射機雜散輻射會對其他系統(tǒng)造成比較嚴重的影響,因此,各個通信系統(tǒng)技術規(guī)程都對此作了嚴格的規(guī)定[3]。為解決系統(tǒng)布放過程中的信號相互干擾問題,提高系統(tǒng)布放的可靠性,本文開展了系統(tǒng)智能布放方法的設計,旨在通過此次設計,提高網(wǎng)絡的通信與覆蓋能力。

1 多制式室內分布系統(tǒng)布放干擾計算

為滿足室內分布系統(tǒng)的布放需求,文章開展相關研究前,對系統(tǒng)在室內環(huán)境中布放受到的干擾進行了計算[4]。在此過程中,工作人員應明確室內環(huán)境是一個相對復雜的環(huán)境,此環(huán)境中存在的其他系統(tǒng)會對分布系統(tǒng)的運行造成干擾,室內環(huán)境中其他系統(tǒng)的干擾計算公式如式(1)所示。

P=P1+10log(B1/B2)

(1)

式(1)中:P表示室內環(huán)境中其他系統(tǒng)的干擾;P1表示雜亂干擾;B1表示室內環(huán)境其他系統(tǒng)的測試帶寬;B2表示其他系統(tǒng)的信道帶寬。在此基礎上,考慮到室內環(huán)境中其他系統(tǒng)對分布系統(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)計算系統(tǒng)干擾熱噪聲容限,掌握其他系統(tǒng)對室內分布系統(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表示干擾保護限值;N表示接收器接收的噪聲系數(shù),上述參數(shù)的計算單位均為dBm。根據(jù)上述公式的計算結果,為確保布放的系統(tǒng)達到規(guī)范,可按照式(3)設定系統(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,完成多制式室內分布系統(tǒng)布放干擾的計算。

2 室內分布系統(tǒng)信號傳播鏈路預算與功率匹配

在上述設計內容的基礎上,工作人員考慮到不同的通信環(huán)境對應的通信鏈路帶寬是不同的,為確保布放的系統(tǒng)可以在對應的位置發(fā)揮預期效果,需要進行室內分布系統(tǒng)信號傳播鏈路的預算。在此過程中,明確鏈路預算主要是指信號從信源設備終端發(fā)出,信號通過對應的鏈路傳輸?shù)接脩舳?當用戶端完成信號的接收后,進行信號在傳輸過程中功率的分配。

本文將鏈路預算分為2個方面,其一為分布系統(tǒng)傳輸損耗,其二為傳輸系統(tǒng)室內損耗。天線口信號的導頻功率可通過式(4)計算得到。

A=A1-∑A2-∑A3

(4)

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

M=A-N

(5)

式(5)中:M表示最大允許路損;N表示室內環(huán)境邊緣覆蓋場強。完成上述計算后,考慮到多制式系統(tǒng)的覆蓋距離與天線口功率之間的關系較為密切,因此,文章采用功分器進行信號的分離,控制部分功率較大的信源設備,結合實際情況,進行室內分布系統(tǒng)信號傳播鏈路預算與功率匹配。

3 系統(tǒng)智能布放點規(guī)劃

在上述設計內容的基礎上,文章引進多目標優(yōu)化算法,利用該算法中的Keenan-Motley模型,建立針對分布系統(tǒng)的室內傳播模型,模型表達式如式(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表示建筑室內地板層數(shù);K表示建筑室內地板厚度;W表示墻體層數(shù);c表示信號傳播過程中的衰減因子。完成上述計算后,可以將建成區(qū)的信號覆蓋問題作為一個以最少數(shù)量的圓點為目標的幾何圓點覆蓋范圍研究,文章通過此種方式,得到系統(tǒng)在室內環(huán)境中的適應度,以此為依據(jù),實現(xiàn)系統(tǒng)智能布放點規(guī)劃,完成布放方法的設計。

4 實例分析

本文以某多制式室內分布系統(tǒng)為例,從3個方面完成了智能布放方法的設計。為檢驗該方法在實際應用中的布放效果,本文以某新建綜合大廈為例,進行分布系統(tǒng)的智能布放。

為實現(xiàn)對系統(tǒng)布放效果的檢驗,本文按照下述內容,選擇布放后分布系統(tǒng)通信信號強度的測試設備:(1)選擇場強測試手機,一般移動設備即可;(2)系統(tǒng)路測軟件,鼎力GSM系統(tǒng);(3)信號測試軟件,TD-SCDMA。

根據(jù)設計需求,要求完成系統(tǒng)的投放后,建筑物室內邊緣區(qū)域的信號場強需滿足>-85 dBm的需求。若滿足上述需求,說明設計的系統(tǒng)智能布放方法應用效果良好,反之,若建筑物室內邊緣區(qū)域的信號場強≤-85 dBm,說明設計的系統(tǒng)智能布放方法應用效果較差,即不滿足室內通信需求。按照上述標準,本文進行建筑室內邊緣區(qū)域信號場強的測試,統(tǒng)計實驗結果如圖1所示。

圖1 建筑室內邊緣區(qū)域信號場強測試結果

從圖1所示的實驗結果可以看出,在建筑室內邊緣區(qū)域進行信號場強測試,測試后信號場強滿足>-85 dBm的需求,說明建筑室內邊緣區(qū)域的信號強度較高,可以滿足通信需求。

在上述內容的基礎上,本文選擇建筑室內邊緣區(qū)域業(yè)務下載速率作為測試指標,使用場強測試手機進行文件、資料的下載,調用后臺數(shù)據(jù),記錄業(yè)務下載速率,要求邊緣區(qū)域的下載速率需要>500 KB/s,滿足上述需求,說明設計的系統(tǒng)智能布放方法應用效果良好,反之,說明系統(tǒng)布放方法應用效果較差。按照上述標準,統(tǒng)計實驗結果,如圖2所示。

圖2 建筑室內邊緣區(qū)域業(yè)務下載速率

從圖2所示的實驗結果可以看出,在測試時段內,建筑室內邊緣區(qū)域業(yè)務下載速率>500 KB/s,滿足設計需求。

上述實驗結果表明:本文設計的系統(tǒng)智能布放方法應用效果良好,可以在提高建筑室內邊緣區(qū)域信號場強的基礎上,提高室內邊緣區(qū)域業(yè)務下載速率,充分發(fā)揮分布系統(tǒng)在室內環(huán)境中的更高價值。

5 結語

文章從技術標準特征和產(chǎn)業(yè)發(fā)展實際需要層面分析,GSM系統(tǒng)、CDMA 1x系統(tǒng)、PHS系統(tǒng)等技術標準在很長一段時間內將會互補,并在未來實現(xiàn)并存。為發(fā)揮分布系統(tǒng)在室內環(huán)境中的更高效能與價值,本文通過多制式室內分布系統(tǒng)布放干擾計算、室內分布系統(tǒng)信號傳播鏈路預算與功率匹配、系統(tǒng)智能布放點規(guī)劃,開展了系統(tǒng)智能布放方法的設計研究。完成設計后,以某新建綜合大廈為例,按照本文設計的方法,進行分布系統(tǒng)的智能布放實驗。實驗結果證明:本文設計的方法可以在提高建筑室內邊緣區(qū)域信號場強的基礎上,提高室內邊緣區(qū)域業(yè)務下載速率。