高性能无源器件在多系统室内分布系统的应用建议

［高海堂 万永亮 何独一］

高性能无源器件在多系统室内分布系统的应用建议

［高海堂 万永亮 何独一］

室内分布 无源器件 高性能

高海堂

男，本科，在广州杰赛科技股份有限公司工作，主要从事室内分布系统规划设计及有线电视HFC网络技术支撑。

万永亮

男，本科，在广州杰赛科技股份有限公司工作，主要从事广东移动基站网络规划设计及技术支撑。

何独一

男，本科，在广州杰赛科技股份有限公司工作，主要从事广东铁塔基站网络规划设计及技术支撑。

1 高性能无源器件产生背景

室内分布系统是移动网络的重要组成部分，具有由单系统、低载波向多载波、多系统合路发展的趋势。但是现有无源器件在室分系统扩容时面临两大问题：基站载波数量增加，容量变大，超出器件所能承受的界限；很多室分系统建设年限较长，器件已经老化，指标恶化。在多系统共分布场景下同样面临两大问题：混合互调、系统隔离实现难度大，造成多系统间相互干扰；器件承受的峰值功率更高，易打火，产生宽带噪声，导致上行干扰。在此情形下，开发具有承载功率更大，互调指标更优的高性能无缘器件势在必行。

2 高性能无源器件定位

高性能无源器件旨在解决现存的室分系统扩容问题和多系统共分布问题。

干扰是无线通信领域的一个永恒话题，当多系统共用后不可避免地会存在系统内的互调干扰，系统共用后会加大互调产物干扰系统的概率，其原因可分为以下两个方面：首先，原来单系统工作时，可能无需关心互调问题，现在由于共享后，有可能互调产物落到另一个系统接受频段内，并通过共用通道干扰另一个运营商的接收。特别是TDLTE相关产业的飞速发展、LTE的演进路线、移动市场业务开拓的需求、运营发展的激烈竞争等，都需要运营商对此早作准备。随着TD-LTE网络开始部署，他将会与其他室分系统在同一地点建设，TD-LTE与其他系统间的干扰将会成为一个关键问题，传统无源器件已无法解决这一问题。所以器件的无源互调在共享系统中显得尤为重要。

高性能无源器件与传统无源器件最大的差别就是：带宽更宽，承受功率更大，互调指标更优。首先，超宽频段范围不但满足现有2G/3G/WLAN的应用还可以满足新系统LTE室分网络的建设需求。其次，更大的承受功率，解决了在室分系统扩容中产品功率容量隐患问题，可以满足未来4G室分网络的建设需求。第三，低互调可解决在多系统共分布场景下降低整个室分系统的干扰水平，一定程度上提升了话务吸收能力。从而解决深度覆盖问题，提高用户感知度。

3 高性能无源器件功率研究

3.1传输链路损耗计算

研究表明，合理使用不同级别无源器件的判断依据是由无源器件实际承受的平均功率大小决定的。

无源器件实际承受的平均功率=信源总功率 - 传输路径损耗。

传输路径损耗主要由馈线损耗、无源器件总损耗和转接头损耗三部分组成。

3.2 各种无源器件功率分析

结合传输路径计算方法及现网站点载波分布特点，对常用无源器件（电桥、合路器、耦合器和功分器）的使用原则和使用场景进行分析研究

（1）电桥功率分析

电桥的主要作用为同频系统合路，也可作为异频系统合路。后期同频系统合路均可用邻频合路器进行合路。

结论：电桥的主要应用场景下最大输入功率为140W。因此，电桥可以考虑不使用500W高性能电桥。对于以上邻频合路场景，后期使用邻频合路器，更没有必要使用500W高性能电桥。

表1功率容量配置分析［1］

（2）合路器分析

合路器的功率容量定义的是每个通道的功率上限。通常合路器每个通道表示一个宽频频段；

合路器的端口数一般不超过5个，如果有5个频段以上的系统合路使用POI；

合路器每个端口承受的最大功率主要跟该端口频段内载波数有关；

1800MHz和2100MHz频段主要是宽带系统，载波数一般较少；800/900MHz

频段属于GSM窄带系统，载波数较多，但也不会超过10载波。

结论：合路器每个通道承受的最大功率不会超过200W。因此，合路器可以考虑不使用500W高性能合路器。除了个别特殊站点，如VIP站点、重点保障站点，可根据实际情况考虑使用500W高性能合路器。

（3）耦合器、功分器功率分析

表2 耦合器电器指标［2］

耦合器/功分器的功率分析可根据实际网络拓扑结构参考下面的分析方法，如图1，图2。

图1 室分网络拓扑示意图1

各部分损耗说明：

①③⑤的路径损耗包含馈线损耗和转接头损耗，假设为5米1/2馈线和2个转接头，其损耗约为0.2+0.5=0.7dB；

②的路径损耗为合路器插入损耗，约为0.6dB；

④⑥为耦合器/功分器1、2，路径损耗与具体型号有关，假设④⑥分别为5dB耦合器和二功分，则④⑥的损耗分别为1.65dB和3.5dB。

图2 室分网络拓扑示意图2

结论：

若信源载波数＜16载波，功分器/耦合器1建议使用300W高性能器件；功分器/耦合器2建议根据承受功率是否大于33dBm决定使用300W高性能器件还是普通器件；其余均使用普通器件。

若信源载波数＞16载波，功分器/耦合器1建议使用500W高性能器件；功分器/耦合器2建议使用300W高性能器件；其余按照以下原则：若大于33dBm建议使用300W高性能器件，若小于33dBm建议使用普通器件。

因此高性能无源器件在未来室分系统中的需求越来越低。

2/3G网络主要承载语音业务且带宽窄、载波数多，造成了室分发射功率偏高。随着网络发展，VoLTE将逐步取代CS域传统解决方案。届时，2/3G可考虑逐步退网，室分功率可能也将逐步下降。

随着4G网络的推广应用，4G用户数与日俱增，用户对数据业务的要求也越来越高。现有载波数可能不足以满足用户需求。届时，2/3G频段将考虑逐步重耕，而4G网络属于宽带系统，系统总载波数也将呈下降趋势。

未来4.5G和5G移动通信网络的演进趋势逐渐向着宽带化、小功率、高频段的方向发展。总体来说，未来移动通信网络的载波数及功率将可能更小。

4 研究结论及建议

（1）室内场景使用原则（防护等级IP60）

电桥：无需考虑使用500W高性能电桥，建议使用300W高性能电桥；

合路器：除了个别特殊站点可考虑使用500W高性能合路器，其余站点建议使用300W高性能无源器件；

耦合器/功分器：

①若载波数＜16，耦合器/功分器1建议使用300W，其余全部建议使用普通无源器件；

②若载波数＞16，耦合器/功分器1建议使用500W，耦合器/功分器2建议使用300W，其余按照功率大于33dBm使用300W，小于33dBm使用普通器件。

以上建议仅适用于普通站点，对于VIP站点、重要保障站点及高流量/高话务等站点可考虑大部分或全部使用300W/500W高性能无源器件，具体按照实际情况论证、分析后决定。

（2）室外场景使用原则（防护等级IP65）

室外环境恶劣（高温、潮湿、多尘、腐蚀物等），建议使用室外型300W/500W高性能器件；尤其高铁、地铁场景环境恶劣以及维护困难，建议全部使用500W高性能器件。

1丁海.高性能无源器件功率测试平台方案［J］ IT时代周刊，2015，（315）:33

2高泽华，高峰，林海涛等.室内分布系统规划与设计.GSM/ TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN ［M］.北京，人民邮电出版社，2013，（1）：88-89

10.3969/j.issn.1006-6403.2016.09.018

2016-08-01）

无源器件是移动通信室内分布系统的重要组成部分，随着网络的发展由单系统、低载波向多载波多系统。而现有的无源器件在室分系统面临着容量承载和功率容限等问题，从而引进了高性能无源器件。文章重点解析高性能无源器件在室内分布系统中的应用和应该采取的措施。