无源互调链路插损对室内分布覆盖范围影响分析

王慧，何占儿，张需溥

无源互调链路插损对室内分布覆盖范围影响分析

王慧1，何占儿1，张需溥2

（1.诺基亚通信系统技术（北京）有限公司，浙江 杭州 310052；2.杭州紫光网络技术有限公司，浙江 杭州 310052）

无源互调干扰已经成为影响移动通信性能指标及客户感知的重要因素，为了定量分析无源互调电平对移动通信的影响程度，通过合理假设，计算在不同链路插损条件下的无源互调电平值。运用干扰信号叠加理论和接收灵敏度方程，计算电磁波传播路径损耗，并利用室内信号传播模型分析覆盖范围受链路插损的影响程度。

非线性 无源互调 链路插损 干扰 室内分布系统

1 研究背景

DAS（Distributed Antenna System，室内分布系统）是用于改善建筑物内移动通信环境、提升客户感知的一种成功的手段和方案[1]。随着DAS系统越来越复杂，干扰也越来越严重，室分系统干扰主要包括无源互调干扰、系统间杂散干扰及外部干扰。其中，系统间杂散干扰主要是由于系统间隔离度不足导致，譬如C网对G网的干扰；外部干扰是由于非法或者不规范的信号使用导致，譬如“黑直放”导致的干扰。相对而言，无源互调干扰引发的问题难以发现和整治[2-3]。

PIM（Passive Intermodulation，无源互调）是指当两个或两个以上的频率信号同时通过无源器件时，由于无源器件的非线性因素，导致两个或两个以上信号相互混频，从而产生除输入信号频率之外的其他频率信号，这些非线性产物即为无源互调产物[4]。无源互调干扰出现在收发一体的多载波通信环境中，无源互调电平随输入载波功率而变化，输入载波功率越大，无源互调电平也越高，干扰就越严重[5]。

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室内分布覆盖原理上是一种典型“分枝”网络结构，无源器件（如合路器、功放器、耦合器等）是网络节点。网络节点通过射频电缆进行连接，不同节点由于链路插损不同导致载波功率不同，同样性能的无源器件所产生的无源互调电平也不同。基于此原理，为了兼顾“性能”和“成本”，可以在室内分布系统设计时考虑不同节点使用性能不同的无源器件。

室内分布覆盖原理图如图1所示：

图1 室内分布覆盖原理图

在实际室内分布设计时，如何兼顾“性能”和成本？具体来说，就是哪些节点必须选用“高性能”无源器件，哪些节点可以使用“普通性能”无源器件，要有理论依据。本文运用干扰叠加原理[6-7]，分析由于无源互调点源在链路中位置不同，链路插损也不同，导致在同样信源输出功率前提下所产生的无源互调干扰电平不同，从而对室内覆盖系统覆盖范围的影响程度不同；反之，根据覆盖范围的影响程度，可以推算临界节点的链路插损，小于此插损的节点必须使用“高性能”无源器件。

2 分析前提和假设

整个分析过程会应用到无源互调电平预测、接收灵敏度计算、室内覆盖传播模型等多个知识点，为了简化计算过程，需要设定一系列前提并做合理假设。

分析在同样覆盖范围（覆盖半径为25.8m，比理想情况下减少15%）情况下非线性点源互调值与链路插损的关系，具体如表2所示：

（6）覆盖范围计算采用路径损耗因子模型进行计算，一个典型的GSM频段室内分布系统公式如下：

假设非线性点源（无源器件）无源互调指标为-140dBc@2×43dBm，非线性点源距离信源端链路插损为0dB，通过计算可得到覆盖半径为7.5m，理想分布系统（不产生无源互调，非线性点源无源互调指标为-∞ dBc）GSM基站覆盖半径为35.7m，覆盖范围减少比例为79%。由此可见，无源互调对通信系统有明显影响，无源互调干扰的产生导致覆盖范围明显缩小。

（3）非线性点源（无源器件）的互调指标为-140dBc@ 2×43dBm或-120dBc@2×43dBm，这两种指标在室内分布系统中最为常见。

（4）非线性点源的位置在信源和末端天线之间，用链路插损来表征其位置，设定范围为0dB至-33dB。其中，0dB表示非线性点源靠近信源；-33dB表示靠近末端室分天线。

从图2可以看出，在无源互调指标为-140dBc@2× 43dBm的情况下，覆盖范围与链路插损有直接关系，尤其是在非线性点源距离信源端较近的情况下（链路插损小于5dB），覆盖范围减少比例变化趋势明显（从79.1%减少到16%），当链路插损大于9dB后，覆盖范围基本上不再变化（小于5%）。该现象是因为无源互调电平值随输入功率变化，当链路插损增大时，一方面，到达非线性点源的输入功率减少，无源互调电平随之降低；另一方面，随着链路插损增大，在非线性点源处产生的无源互调产物到达信源端的电平也随之降低。无源互调电平越低，对覆盖范围的影响就越小。

以GSM系统作为分析对象，假设工作于两载波模式下，每载波功率为20W（43dBm）。尽管GSM系统工作于多个载波模式下，在此情况下每载波功率会回退，不会保持不变，总功率还是接近46dBm。

“奶娘踩罡”在整个舞蹈过程中，且歌且舞，舞曲曲谱中反复出现13|16|653|5……和35|15|51|3……这样的旋律，与畲歌常用衬音“哈噜噜”极为相似，因而富有畲歌韵味。[4]这些畲族民歌（歌言）与舞蹈配乐伴奏都大量出现并且重复的旋律与节奏，可以加入到音乐专业必修课视唱练耳、钢琴基础与即兴伴奏的教学中。

其中，PL表示传播损耗（单位为dB）；d表示覆盖半径。

3 覆盖范围计算

根据以上假设，分析GSM室内分布系统覆盖范围受PIM链路插损的影响程度[10]，具体计算过程如表1所示。

（2）在信号传输过程中，假设只有一处非线性点源（可以理解只有一个无源器件出现问题）产生互调干扰，除此之外其他地方均不产生互调，在实际应用中虽然可能存在多个非线性无源互调点源，但是起主要作用的往往只有一个[8]。

运用以上方法，计算在链路插损变化时对基站覆盖范围的影响，具体如图2所示。

表1 室内分布系统覆盖范围计算

（5）假设非线性点源（无源器件）无源互调值随输入功率变化系数为2，即输入功率变化1dB，无源互调值变化2dB。国外专家Hartmut Gohdes对此系数进行了详细的实验验证[9]，结果表明无源互调随功率变化的线性系数（斜率）并不是固定不变的，但是大量研究表明无源互调线性系数集中在2左右，接下去计算将无源互调电平变化时斜率设定为2，也是符合实际的。

PL=41.5+28lgd (1)

（1）信源发射功率为40W（46dBm）

表2 无源互调非线性点源互调值与链路插损的关系（覆盖半径为25.8m）

要想使-120dBc@2×43dBm的非线性点源对网络覆盖不产生影响，无源互调非线性点源距离信源端的链路插损就要大于13.8dB，也就是-120dBc@2×43dBm的“普通性能”无源器件如果要在室内系统中使用，只能在链路插损大于13.8dB的节点使用。当无源互调非线性点源的互调指标改为-150dBc@2×43dBm时，此种情况下链路插损为3.8dB。这是由于非线性点源互调指标变差，在同样输入功率情况下无源互调电平会变大，链路插损需要增大来对消这种变化。

4 结论

本文通过分析非线性点源（-140dBc@2×43dBm）距离信源端链路插损对DAS系统覆盖范围的影响可知，一方面，无源互调对室内分布系统覆盖范围有较大影响，尤其是当天线无源互调指标低于-120dBc@2× 43dBm的情况下；另一方面，产生无源互调干扰的非线性点源位置对覆盖范围亦有重要影响，尤其是在非线性点源靠近信源端（插损小于5dB）的情况下，无源互调对覆盖范围影响较大，这也从侧面验证靠近信源端的无源器件需要有很好的无源互调指标（建议小于-150dBc@2×43dBm）。此外，该分析得出一个有用结论：由于行业内普通无源器件的互调指标为-120dBc@2×43dBm，因此在室内覆盖系统设计时，位置在链路插损大于13.8dB之后的无源器件可以不考虑无源互调特性，其对DAS系统覆盖影响很小。

[1] 赵培,李剀,张需溥. 室内无线通信技术原理与工程实践[M]. 北京: 北京邮电大学出版社, 2015.

[2] 杨利华. 移动通信室内覆盖的优化[J]. 电子世界, 2012(14): 85-86.

[3] 韩玉清. 浅谈室内覆盖建设与优化[J]. 科技风, 2012(11): 10.

[4] 王辉球. 无源互调问题的初步研究[R]. 西安: 航天工业总公司504研究所, 1997.

[5] 张需溥,黄逊清. 室内分布系统无源互调干扰问题排查与整治[J]. 移动通信, 2011,35(12): 20-25.

[6] Laiho J, etc. Radio Network Planning and Optimization for UMTS[M]. New York: Wiley & Sons, 2006.

[7] 宋国伟,张需溥. 无源互调对基站覆盖范围的影响分析[J]. 移动通信, 2012,36(17): 60-62.

[8] 张世全. 微波与射频频段无源互调干扰研究[D]. 西安:西安电子科技大学, 2004.

[9] Hartmut Gohdes. Impact of Power Variation on 3rd Order Passive Intermodulation Of coaxial Rf-Cables and Their Connectors[C]//Proceedings of the 46th International Wire and Cable Symposion. Philadelphia, 1997: 97-101.

[10] 张需溥,赵培. 无源互调对室内分布系统覆盖范围影响分析[J]. 电信工程技术与标准化, 2013(5): 61-64.★

王慧：工程师，硕士毕业于上海大学，现任诺基亚通信系统技术（北京）有限公司测试工程师，主要从事基站的RF性能、天线设备等无线通信测试领域的研究工作。

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何占儿：工程师，硕士毕业于成都电子科技大学，现任诺基亚通信系统技术（北京）有限公司BTS一致性测试测量工程师，主要从事基站的RF性能、一致性等无线通信领域的研究工作。

3．教师指导与学生自学相结合。除了在课堂上指导学生学习，教师还要进行课外指导，在指导过程中，教师根据学生的个性差异进行有选择的指导，根据学生偏好选择听力学习还是阅读学习。大学生自主学习是基于教师的指导下进行，在此期间，教师一旦发现问题要及时修正，大学生在自主学习英语听读过程中，多与教师沟通、交流、分享，不断挖掘适合自身学习的方式。在移动学习过程中，师生之间要相互学习、分享心得。移动工具的运用，很大程度上实现了英语听读的效果，能够扬长避短，促进师生共同学习、共同进步。

42例患者中有38例腹腔积血，其中肝挫裂伤，肝内血肿伴包膜下血肿20例，单纯肝包膜下血肿4例。肝挫裂伤CT图像表现为肝内斑片状，裂隙状，星芒状低密度影，肝脏显示边缘梭型，新月形液性密度影。脾挫裂伤、脾包膜下及脾周血肿15例，CT图像显示脾密度不均，脾内条状及星芒状低密度影。胰腺损伤1例，CT图像显示；胰腺损伤处体积增大，边缘模糊。肠及系膜损伤2例，CT显示损伤部位肠管壁增厚，肠管内见积液，周围肠系膜密度曾高。42例中合并肾上腺损伤，肾上腺形成血肿3例。

在飞速发展的现代社会，大数据对于信息的处理和管理有着非常之高的要求，因此档案管理也需要不断的进行创新，我们要积极利用传统档案管理的不足，进行充分的改进，使得我们现在的物联网档案管理更加完善。在物联网时代下，管理档案是相比较传统的档案管理更加方便了，同时也更能发挥物联网时代的优势。因此档案管理创新工作是非常值得去做的。相信在未来档案管理工作将会越做越好！

张需溥：高级工程师，工学博士毕业于上海大学，现任杭州紫光网络技术有限公司仪表事业部总经理，主要从事天线与电磁波传播、射频电路技术、天馈现场测量等领域的研究工作。

Analysis on Impacts of PIM Link Loss on Indoor Distribution Coverage

WANG Hui1, HE Zhaner1, ZHANG Xupu2
(1. No k i a S o l u t i o n s a n d Ne t w o r k s S y s t e m T e c h n o l o g y (B e i j i n g) C o., L t d., H a n g z h o u 310052, C h i n a; 2. J o i n t c o m C o m m u n i c a t i o n T e c h n o l o g y C o., L t d., H a n g z h o u 310052, C h i n a)

The passive inter-modulation (PIM) interference has already been the key factor affecting mobile communication performance and customer perception. In order to quantitatively analyze the impacts of PIM level on mobile communication, the level values of PIM in the condition of different path losses were calculated based on the feasible hypothesis. By means of the interference signal superposition theory and reception sensitivity equation, the propagation path loss of electromagnetic wave was calculated. In addition, the indoor signal propagation model was used to analyze the impacts of path losses on the coverage.

non-linear passive inter-modulation link loss interference indoor distribution system

10.3969/j.i s s n.1006-1010.2017.12.003

T N929.5

A

1006-1010(2017)12-0012-04

王慧,何占儿,张需溥. 无源互调链路插损对室内分布覆盖范围影响分析[J]. 移动通信, 2017,41(12): 12-15.

2017-05-08

责任编辑：袁婷 y u a n t i n g@m b c o m.c n