TONP05C10 TDSCDMA室内分布系统V20.docx
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TONP05C10TDSCDMA室内分布系统V20
TO_NP05_C1_0TD-SCDMA室内分布系统
课程目标：
●掌握TD-SCDMA室内分布系统的组网和作用
●了解TD-SCDMA室内分布系统的设计
●了解多网合一室内分布系统等特殊解决方案
目录
第1章概述1
1.1TD-SCDMA网络介绍1
1.2室内分布系统概述2
第2章室内分布系统应用的设备3
2.1无源器件3
2.2有源设备12
第3章室内分布系统介绍15
3.1分布式系统15
3.2泄漏电缆系统24
3.3TD-SCDMA室分系统的特点24
第4章无线传播模型27
4.1空间的电磁波传播27
4.2室内环境的电磁波传播27
4.3无线侧链路预算28
第5章室内分布系统设计31
5.1信号源选址31
5.2天馈系统规划31
5.3链路预算32
5.4参数规划32
第6章多网合一室内分布系统设计33
6.1多网合一互干扰分析33
6.2多网合一室内分布系统设计36
6.3多网合一建设思路38
第7章室内场景模型43
7.1场景分类43
7.2典型场景分析44
7.3TD-SCDMA系统的室内话务模型47
7.4室内场景对信源的容量和覆盖需求50
第8章室内分布系统设计案例51
8.1TD/GSM室内分布案例51
8.2方案系统原理图52
第一章概述
一.1TD-SCDMA网络介绍
TD-SCDMA网络目前的工作频段为2010MHz~2025MHz，相比900MHz和800MHz，2000MHz的散射、反射损耗以及穿透损耗都很大，由于地形、建筑等因素影响，在室内更容易形成各种信号覆盖盲区。
同时在许多规模大、质量好的建筑物，单纯依靠室外覆盖不能完全解决其覆盖和话务量问题。
在大型建筑物的低层、地下商场和停车场等环境，由于过大的穿透损耗，形成了网络的盲区和弱区；在建筑物的中间楼层，由于来自周围过多基站信号的重叠，产生乒乓效应，是网络的干扰区；在建筑物的高层，由于受基站天线的高度限制，产生孤岛效应，是网络的盲区。
另外，在有些建筑物内，虽然用户能够正常通话，但是用户密度大，基站信道拥挤，手机上线困难，是网络的忙区。
建筑物电磁环境模型简略图如下：
图1.11建筑物电磁环境模型
目前TD-SCDMA网络在室内信号覆盖的问题主要有以下几个方面：
1．覆盖方面，由于建筑物自身的屏蔽和吸收作用，造成了无线电波较大的传输衰耗，形成了无线信号的弱场强区甚至盲区；
2．容量方面，建筑物诸如大型购物商场、会议中心，由于无线市话使用密度过大，局部网络容量不能满足用户需求，无线信道发生拥塞现象；
3．质量方面，建筑物高层空间极易存在无线导频污染，服务小区信号不稳定，出现乒乓切换效应，话音质量难以保证，不时出现掉话现象；
以上各种问题严重影响了终端的正常使用，影响用户的主观感知度。
根据网络优化的经验以及用户反应，需要室内覆盖主要为：
1．室内盲区
新建大型建筑、停车场、办公楼、宾馆和公寓等
2．话务量高的大型室内场所
车站、机场、商场、体育馆、购物中心等
3．发生频繁切换的室内场所
高层建筑的顶部，收到许多基站的功率近似的信号
一.2室内分布系统概述
移动通信的网络覆盖、容量、质量是运营商获取竞争优势的关键因素。
网络覆盖、网络容量、网络质量从根本上体现了移动网络的服务水平，是所有网络优化工作的主题。
室内分布系统是针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种成功的方案。
其原理是利用室内覆盖式天馈系统将基站的信号均匀分布在室内每个角落，从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖。
第二章室内分布系统应用的设备
室内分布系统的作用是完成射频信号的透明传输，主要由有源设备和无源天馈系统组成。
有源设备为直放站、干放、光纤近端（远端）机等；无源天馈系统由功分器、耦合器、电桥和分布式天线等无源器件组成。
下面对室分系统常用的器件作一下介绍，如下所述。
二.1无源器件
二.1.1天线
天线是将传输线中的电磁能转化成自由空间的电磁波或将空间电磁波转化成传输线中的电磁能的设备，天线的主要指标有：
增益、带宽、极化方式、波瓣角（垂直和水平）、前后比、驻波比。
通信天线种类按工作频段分为：
超长波、长波、中波、短波、超短波、微波天线；按方向性分为：
全向、定向天线；按结构特性：
线天线、面天线。
室内分布系统主要应用的天线种类有：
全向吸顶天线，定向壁挂天线，定向八木天线，下面对其进行简述：
二.1.2全向吸顶天线
全向吸顶天线在室内分布系统应用中主要安装在天花板上，增益一般为3dB，主要用于常规区域的覆盖。
参考指标如下：
序号
型号Model
ZXIB10-ANT-001
1
频率（MHz）
1710-2500
2
增益（dBi）
3.0
3
驻波比
≤1.4
4
水平波瓣宽度
360º
5
垂直波瓣宽度
40~70º
6
极化方式
垂直极化
7
功率容量（W）
50
8
水平方向图
垂直方向图
9
阻抗（Ω）
50
10
接头型号
N-50K
11
尺寸：
直径x高（mm）
φ160X95
12
重量（Kg）
0.35
13
辐射体材料
铜
14
温度（℃）
-40～+70
参考图如下：
图2.11吸顶天线
二.1.3壁挂天线
壁挂天线在室内分布系统中，主要用于电梯以及长廊的覆盖，和全向天线的区别是波束集中，前后比高，增益高（一般为7dB左右）；有时用于控制信号室外泄漏。
参考指标如下：
序号
型号Model
RMBJ-ZTE-0002
1
频率（MHz）
1710-2500
2
增益（dBi）
7.0
3
驻波比
≤1.4
4
水平面波束宽度
60°±20°
5
垂直面波束宽度
80°±40°
6
极化方式
垂直
7
功率容量（W）
50
8
水平方向图
垂直方向图
9
阻抗（Ω）
50
10
接头型号
N-50K
11
尺寸（mm）
170×158×60
12
重量（Kg）
0.9
13
辐射体材料
铜
14
温度（℃）
-40～+70
图2.12壁挂天线
二.1.4八木天线
八木天线的优点具有更高的增益，缺点是频段较窄，在室内分布系统中，主要用于单网系统电梯覆盖或作为TD-SCDMA直放站的施主天线。
参考指标如下：
序号
型号Model
RMBJ-ZTE-0003
1
频率（MHz）
2000～2030
2
增益（dBi）
12.0
3
驻波比
≤1.4
4
水平面波束宽度
50°
5
垂直面波束宽度
40°
6
极化方式
垂直
7
功率容量（W）
100
8
水平方向图
垂直方向图
9
阻抗（Ω）
50
10
接头型号
N-50K
11
尺寸（mm）
560×120×136
12
重量（Kg）
1
13
辐射体材料
铜
14
温度（℃）
-40～+70
图2.13八木天线
二.1.5栅格天线
栅格天线的优点高增益，窄波瓣。
在室内分布系统中，作为TD-SCDMA直放站的施主天线。
参考指标如下：
序号
型号Model
RMBJ-ZTE-0004
1
频率（MHz）
2000～2030
2
增益（dBi）
17.0
3
驻波比
≤1.4
4
水平面波束宽度
21°
5
垂直面波束宽度
23°
6
极化方式
垂直
7
功率容量（W）
100
8
水平方向图
垂直方向图
9
阻抗（Ω）
50
10
接头型号
N-50K
11
尺寸（mm）
1000
12
重量（Kg）
13.6（含抱杆）
13
辐射体材料
铜
14
温度（℃）
-40～+70
图2.14栅格天线
二.1.6功分器
功分器是一种能量的等值分配的器件，目前的技术水平可以达到很宽的频带特性。
按照制作原理以及工艺区分，有微带功分器和腔体功分器，区别是微带功分器各个输出口之间有隔离度，腔体功分器没有隔离度，腔体功分器在承受功率和插损上比微带功分器有一定的优势，主要参考指标如下：
技术指标（微带）
二功分器
三功分器
四功分器
频段（MHz）
1700～2500
接头
N型
插入损耗（dB）
≤3.5
≤5.5
≤6.5
隔离度（dB）
>=20
>=20
>=20
驻波比
≤1.3
≤1.3
≤1.3
特性阻抗（Ω）
50
50
50
承载功率（W）
50
50
50
工作温度
-30～60℃
图2.15功分器
二.1.7耦合器
耦合器是一种能量的不等值分配的器件，目前的技术水平可以达到很宽的频带特性。
按照制作原理以及工艺区分，有微带耦合器和腔体耦合器，腔体耦合器在承受功率和插损上比微带耦合器有一定的优势，主要参考指标如下：
技术指标（微带）
5dB
7dB
10dB
15dB
20dB
频段（MHz）
1700～2500
插入损耗（dB）
≤2.2
≤1.4
≤0.9
≤0.7
≤0.5
耦合度（dB）
5
7
10
15
20
定向性（dB）
≥20
≥20
≥20
≥20
≥20
驻波比
≤1.3
≤1.3
≤1.3
≤1.3
≤1.3
阻抗（Ω）
50
50
50
50
50
承载功率（W）
50
50
50
50
50
工作温度（℃）
-30～60
图2.16耦合器
二.1.8电桥
电桥是一种进行同频率的载波进行频率合路的器件，主要用于基站不同载频的合路，主要参考指标如下：
项目
指标
频率范围（MHz）
2000～2030
插损（含分配损耗）（dB）
≤3.2
移相（度）
90±1.5
端口电压驻波比
≤1.15
分配臂间隔离度（dB）
≥25
最大允许输入功率（W）
100
工作环境温度范围（℃）
-25～+60
工作湿度
0～90%，相对
重量（g）（不包含接头）
≤114
外形尺寸（mm）（不包含接头）
<60×60×20
接口方式
N-K（50Ω）
图2.17电桥
二.1.9负载
负载是用于射频信号输出匹配的器件，主要用于空余端口的射频匹配，主要参考指标如下：
序号
项目
指标
1
频率范围
0－3GHz
2
阻值
50Ω
3
工作温度
-20℃~+60℃
4
驻波
≤1.1
5
功率容量
≥5W
6
接头
N-K/50Ω
7
结构尺寸
如下图
图2.18射频负载
二.1.10合路器
合路器的主要左右是将每一端口信号的输出功率馈送到同一输出端口,同时避免各个端口信号之间的相互影响。
参考指标如下：
序号
项目
端口1
端口2
1
频率（MHz）
2010～2025
2400～2483
2
插入损耗（dB）
≤0.6
≤0.6
3
带内波动（dB）
≤0.3
≤0.3
4
电压驻波比
≤1.2
≤1.2
5
带外抑制
≥80dB@2400～2483
≥80dB@2010～2025
6
接头类型
Ｎ型
Ｎ型
7
三阶互调抑制
〉120dBc
〉120dBc
8
功率容量
100W
9
阻抗（欧姆）
50
10
工作温度
-30～55℃
11
尺寸（不大于）
240mm×200mm×40mm
图2.19合路器
二.1.11RF同轴电缆
RF同轴电缆的作用是在它能承受的所有环境条件下，在发射设备和天线之间充分地传输信号功率，所有电磁波都在封闭的外导体内沿轴向传输而不能和电缆外部环境中的电磁波发生耦合。
RF同轴电缆由内导体、绝缘体、外导体和护套4部分组成。
主要参考指标如下：
产品类型
1/2”馈线
1/2”超柔馈线
7/8”馈线
结构参数
内导体外径（mm）
4.8±0.1
3.6±0.1
9±0.1
外导体外径（mm）
13.7±0.1
12.2±0.1
25±0.2
绝缘套外径（mm）
16±0.1
13.5±0.1
28±0.2
机械性能
最小弯曲半径（mm）
一次弯曲半径
70
35
120
多次弯曲半径
210
50
360
电气性能
阻抗（Ω）
50±1
百米损耗（dB/100m）
1900MHz
<11.0
<16.6
<6.16
2000MHz
<12.0
<17.7
<6.6
2400MHz
<13.5
<19.2
<7.4
图2.110射频馈缆
二.2有源设备
二.2.1宏蜂窝
NODEB室分应用由于不采用智能天线阵列，将减少上/下行波束赋形增益（7dB），上/下行覆盖范围会同时缩小。
下行业务信道将不再以赋形波束发射，而是全向或扇区定向发射，下行受限取决于TS0的信道配置以及接入用户数的多少。
如果TS0的码道数小于业务时隙的码道数，下行就受限于业务信道的覆盖范围；如果TS0的码道数大于业务时隙的码道数，下行就受限于公用信道的覆盖范围。
在参数设置上，关闭智能效果，尽量保持输出信号的稳定；同时调整PCCPCH的功率；使其和业务码道具有相同的覆盖范围。
在室外应用中，NODEB数据配置单载最大为34dBm（八天线的总功率），不含智能天线的处理增益，PCCPCH的配置功率为33dBm，业务总功率为34dBm；两码道的平均功率为25dBm，最大为28dBm。
在室内应用中，各天线的发射功率为单通道，在原基础上均减9dB，同时无赋形增益。
宏蜂窝应用是室内分布系统中，对安装环境要求较高。
同时由于8通道的结构，馈缆众多，布线困难，对功率的利用率较差。
二.2.2微蜂窝
ZXTR微基站目标就是提供一个小容量，一体化的TD-SCDMA室外微基站系统。
并且将射频和基带统一在一个结构内，实现本系统的设计。
可以认为本系统就是B30的一个3载波1天线的简化配置。
基站最大输出功率Pmax是指在指定参考条件下，在天线连接口测得的在某个激活时隙上载波的平均功率电平。
按照3GPPTS25.105V4.7.0第6.2节要求：
在正常条件下，基站的最大输出功率应保持在额定输出功率的2dB内；
在极限条件下，基站的最大输出功率应保持在额定输出功率的2.5dB内；
在特定区域，正常条件下的最低要求也适用于超出所定义范围的某些条件。
目前设计的文档TLP模块发射通路的技术指标如下，供参考：
频率范围2010-2025MHz
额定输出功率：
32dBm（滤波器输出口测试）
ACLR43dB@±1.6MHz;
二.2.3RRU
中兴通讯的射频拉远设备有RRU（射频远端单元）。
信源的各通道是独立的,算法可以根据实际的配置以及UE上行信号所属的通道，对4个下行通道分别进行加权。
比如一个UE只在某个通道的覆盖范围内，则NodeB只对该通道赋权1，而其它通道赋权0。
即对该UE的下行信号只在该通道发送。
采用此方法节省了功率，降低了干扰，同时提升了容量。
在室内分布系统设计时，若功率资源充足的情况下，还可以利用功分器件把每通道分到不同的楼层、不同的区域；类似2G室分系统微蜂窝的应用。
二.2.4干线放大器
干线放大器的作用是补偿信号在功率分配以及进行长距离的传输的损耗，由于干线放大器类同直放站一样，它的加入可能使得基站接收低噪明显提高，会引起上行覆盖半径减小，。
调测时应调整上行增益并计算此噪声经有效路径损耗到达基站接收机的噪声功率是否控制容忍范围以内，控制住上行噪声，减少对基站的干扰。
在干线放大器的上下行增益、以及输出功率配置上，和GSM系统有一定的差异。
需要根据施主基站的业务信号配置、基站类型确定，预留合适的功率，避免基站业务信道满功率时使功放饱和；同时必须保证上行增益比下行增益低，降低上行噪声对施主基站的影响。
同时，由于TD-SCDMA系统是TDD系统，由于腔体功分器端口间无隔离度，在干放的输入端禁止使用腔体功分器。
参考指标如下：
第三章室内分布系统介绍
目前室内分布系统依据传输方式及信号源大致有以下几种：
1．分布式系统
宏蜂窝＋分布式系统
微蜂窝＋分布式系统
直放站＋分布式系统
BBU-RRU＋分布式系统
2．泄漏电缆系统
三.1分布式系统
该方式为基站信号通过无源器件进行分路，经由馈线将无线信号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。
在某些需要延伸覆盖的场合，使用干线放大器对输入的信号进行中继放大，达到扩大覆盖范围的目的。
该系统主要包括干线放大器、射频同轴电缆、功分器、耦合器、电桥、天线等器件。
三.1.1宏蜂窝
采用宏蜂窝作信号源，其主要的有点是业务承载量大，适用于用户众多、业务量高的大楼、场馆等建筑；缺点是信号源安装环境要求较高，馈缆较多，需要较大的布线空间。
图3.11宏蜂窝＋分布系统
三.1.2微蜂窝
采用微蜂窝作信号源，相对宏蜂窝业务承载较小，适用于业务量适中的大楼等建筑；优点是易于安装。
图3.12微蜂窝＋分布系统
三.1.3直放站
直放站（中继器）属于同频放大设备，是指在无线通信传输过程中起到信号增强的一种无线电发射中转设备。
直放站在下行链路中，由施主天线现有的覆盖区域中拾取信号，通过带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离，将滤波的信号经功放放大后再次发射到待覆盖区域。
在上行链接路径中，覆盖区域内的移动台手机的信号以同样的工作方式由上行放大链路处理后发射到相应基站，从而达到基地站与手机的信号传递。
直放站的使用会给施主基站引入一定的噪声，导致基站热噪声电平升高，引起基站接收机的灵敏度降低。
对小区覆盖范围来讲，会引起上行覆盖半径减小，对基站覆盖区的用户来讲，手机的的发射功率会相应增大，或者处在小区边缘的用户会发生单通或上行话音质量下降或掉话等现象。
调测时应调整上行增益并计算此噪声经有效路径损耗（不同的直放站计算有所不同）到达基站接收机的噪声功率在容忍的范围以内，控制住上行噪声，减少对基站的干扰。
在直放站的上下行增益、以及输出功率配置上，和GSM系统有一定的差异。
需要根据施主基站的业务信号配置、基站类型确定，预留合适的功率，避免基站业务信道满功率时使功放饱和；同时必须保证上行增益比下行增益低，降低上行噪声对施主基站的影响。
直放站有多种类型最常见的有：
同频无线直放站、光纤传输直放站、移频直放站；如下：
（1）无线同频直放站：
这是最常见的一种直放站，设备成本低易于安装，尤其是方便搬迁，是补盲、扩大覆盖区域最简便的方法，但同频无线直放站如果调测不当极易造成对基站的干扰，在CDMA系统中这种现象更加突出。
TD-SCDMA直放站与传统2G直放站主要区别在于时分方式下的收发同步切换控制，TD直放站类产品的同步目前主要有四种方式：
能量检测
GPS模块
手机模块
能量、比特相关检测
无线同频直放站分宽带直放站和选频直放站，宽带直放站在在TD-SCDMA频段的全部或部分频段内工作的直放站，干扰较大；选频直放站在TD-SCDMA频段的全部或部分频段内选择一个或多个TD-SCDMA指配信道工作的直放站，干扰相对较小。
参考指标如下：
下行链路：
测试项目
指标
工作频段
2010～2025MHz
标称最大输出功率
30dBm
自动电平控制（ALC）
在最大输出功率处，输入增加10dB，输出功率应保持2dB之内
标称最大增益
90dB±3dB
增益调节范围
≥30dB
增益调节步长
≤2dB
增益调节误差
在0～10dB范围内总误差≤±1dB
在10～20dB范围内总误差≤±1dB
在大于20dB范围内总误差≤±1.5dB
带内波动
≤2dB（峰峰值）任一1.6MHz带宽内
噪声系数
≤6dB
输入输出电压驻波比（最大值）
≤1.5
传输时延
≤1μs
邻道泄漏功率比
（ACLR）
40dB@±1.6MHz
45dB@±3.2MHz
杂散发射
9kHz～150kHz
≤－36dBm@1kHz
150kHz～30MHz
≤－36dBm@10kHz
30MHz～1GHz
≤－36dBm@100kHz
1GHz～12.75GHz
≤－25dBm@1MHz
互调衰减
≤-45dBc
调制精度（EVM）
<12.5%
峰值码域误差（PCDE）
≤-28dB@扩谱系数为16
TDD开关时间精度
≤1μs
上行链路测试：
测试项目
指标
工作频段
2010～2025MHz
标称最大输出功率
30dBm±2dBm
自动电平控制（ALC）
在最大输出功率处，输入增加10dB，输出功率应保持2dB之内
标称最大增益
90dB±3dB
增益调节范围
≥30dB
增益调节步长
≤2dB
增益调节误差
在0～10dB范围内总误差≤±1dB
在10～20dB范围内总误差≤±1dB
在大于20dB范围内总误差≤±1.5dB
带内波动
≤2dB（峰峰值）任一1.6MHz带宽内
噪声系数
≤6dB
输入输出电压驻波比（最大值）
输入：
≤1.5最大增益条件下
输入：
≤1.5最小增益条件下
传输时延
≤5μs
邻道泄漏功率比
（ACLR）
40dB@±1.6MHz
45dB@±3.2MHz
杂散发射
9kHz～150kHz
≤－36dBm@1kHz
150kHz～30MHz
≤－36dBm@10kHz
30MHz～1GHz
≤－36dBm@100kHz
1GHz～12.75GHz
≤－25dBm@1MHz
互调衰减
≤-45dBc
调制精度（EVM）
<12.5%
峰值码域误差（PCDE）
≤-28dB@扩谱系数为16
（2）光纤直放站：
指借助光纤进行信号传输的直放站，它需要使用光纤将基站信号连入直放站系统内，信号源比较纯净，一般不容易对大网形成干扰，光纤直放站使用中要控制接入基站的底部噪声电平。
对于室内覆盖使用时，出现高大建筑物采用光纤接入时，有时为了平衡各扇区间的话务量，还会采用多扇区接入的光纤直放站。
光纤直放站的近端机和远端机的原理图如下：
参考指标如下：
下行链路：
测试项目
指标
工作频段
2010～2025MHz
输出光功率
2～3.5dBm
标称最大输出功率
30dBm
自动电平控制（ALC）
在最大输出功率处，输入增加10dB，输出功率应保持2dB之内
标称最大增益
48dB±3dB
增益调节范围
≥30dB
增益调节步长
≤2dB
增益调节误差
在0～10dB范围内总误差≤±1dB
在10～20dB范围内总误差≤±1dB
在大于20dB范围内总误差≤±1.5dB
带内波动
≤2dB（峰峰值）任一1.6MHz带宽内
输
升级会员 