TD-LTE與WLAN共室分布系統的設計要點

李響梁婷張永寧 2011/03/31

　　目前，室內覆蓋系統已經廣泛應用于移動通信網絡中，與3G相比，LTE在數據速率等方面具有更大的技術優(yōu)勢，TD-LTE室內覆蓋系統必將大規(guī)模應用。而WLAN以其靈活性、移動性、低成本等優(yōu)點也將獲得廣泛的發(fā)展。

　　根據頻率規(guī)劃，TD-LTE系統工作在2400~2483.5MHz頻段，在室分系統中有可能與2300~2400MHz頻段的WLAN系統存在鄰頻共存干擾問題。如果兩種系統獨立建設室內覆蓋系統，將會造成總體投資的浪費以及建設維護難度的增加。因此，研究TD-LTE與WLAN兩系統合一的綜合室內分布系統對于解決室內覆蓋問題具有非常實際的意義。

　　共建原則

　　室內分布系統的建設要統籌考慮GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN四網融合的目標，提前考慮WLAN大規(guī)模部署以及LTE引入等因素對分布結構的影響，避免后期頻繁改動。

　　設計人員應精心設計分布系統拓撲結構，充分考慮新制式的影響，便于新系統的引入：以TD制式的技術條件來確定分區(qū)，以WLAN制式的技術條件來確定分簇，使分布系統局部的調整盡量在分簇或分區(qū)的小范圍內進行，避免引入新技術時對整個系統的拓撲結構進行大調整。

　　分布系統建設應考慮多系統間的干擾，尤其關注室內LTE與WLAN的天線隔離，以及多系統合路器的干擾抑制指標。

　　共室內覆蓋系統

　　共室內覆蓋系統可以采用無源分布系統或混合分布系統。無源的綜合室內分布系統一般應用在建筑物內覆蓋面積不大，饋線長度比較短的情況下。與其他無線系統相比，WLAN接入點的發(fā)射功率比較低，因而在使用無源綜合室內分布系統時WLAN系統通常采用后端接入方式，即WLAN的接入點在靠近分布系統天線的一端接入�；旌戏植枷到y是綜合室內分布系統更為常見的形式，針對各個系統基站發(fā)射功率以及覆蓋要求加入特定頻段的干線放大器，針對特定系統的信號進行放大。通過增加干線放大器可以有效的增強系統覆蓋能力，減小各個系統之間覆蓋能力的差異。

　　TD-LTE與WLAN的合路
　　
　　雙網合路的技術思路，是將TD-LTE和WLAN的無線射頻信號通過合路器饋入室內覆蓋系統，各頻段信號共用天饋進行覆蓋。在天饋系統無源器件無法滿足合路頻段要求，或由于天線安裝位置不合理導致無法達到預定信號覆蓋強度等情況下，可以對原有天饋系統進行擴頻或結構改造，以實現雙網或多網合路。

　　TD-LTE網絡與WLAN之間并不存在直接的相互關系，只是通過合路單元（多頻合路器）實現射頻信號共用天饋傳輸。

　　與雙網合路有關的元器件主要包括合路器、功分器、耦合器、天線等，另外影響合路效果的器件還有天饋線、饋線接頭，相同的器件對不同頻段射頻信號通過造成的插損和線路損耗是不同的，對于WLAN的2.4GHz高頻信號造成的影響略微大于對TD-LTE信號的影響。

　　合路器對電磁波信號進行濾波，讓需要的信號通過，抑制不需要的信號，再將信號合成一路，同樣的，也可以把寬帶信號分離成多路，其特性可以用以下指標來描述。

通帶工作頻段：即濾波器答應通過電磁波的頻率范圍。

通帶插入損耗：由于系統中增加了濾波器，會對系統信號造成一定的衰減，通帶插入損耗（簡稱插損）度量了損耗的幅度，一邊希望損耗越小越好。

阻帶抑制度：理想的濾波器是矩形的，通帶內的信號全部通過，通道外的信號全部過濾掉，但實際情況是，只能過濾掉一部分能量，阻帶抑制度反映了對過濾信號的衰減幅度，通常也稱為通道外抑制。

端口駐波比：端口駐波也是衡量濾波器性能的一個要害指標，反映濾波器件與系統中其它部件的匹配程度。

回波損耗：從概念上指的是一種損耗，實際上，它測量的是傳輸信號被反射到發(fā)射端的比例。

　　由于合路以后WLAN系統信號直接饋入TD-LTE室內信號分布系統，因此由多系統共用天線對用戶區(qū)進行覆蓋，但是由于AP發(fā)射功率有限，在天饋系統中經過層層分支后，信號到達末端時功率不足會成為制約雙網合路應用的一個因素。為了使單個AP的信號覆蓋更大區(qū)域，工程中需要采用WLAN功率放大器，將AP信號放大。

　　最簡單的合路方式不需要WLAN功率放大器，AP設備將本身的射頻輸出直接通過合路器注入天饋系統。按照國家無委對2.4GHz頻段設備的功率限制要求，AP最大輸出功率一般為100mw（20dBm），由于功率有限，因此簡單直接的合路方式只適用于天饋系統比較簡單的方案，或者在天饋的支路末梢進行合路。

　　TD-LTE與WLAN共室內覆蓋的影響分析

　　WLAN與TD-LTE系統共室內覆蓋系統，考慮最簡單的合路方式，將WLAN的無線發(fā)射信號通過合路器直接饋入TD-LTE室內覆蓋系統。

　　假設AP在發(fā)射功率為最大值20dBm時，相對頻譜儀的參考帶寬100kHz，在2300~2400MHz頻帶內功率泄漏曲線如圖1所示。

　　根據圖1中不同WLAN設備在2300-2400MHz頻帶內的泄漏功率值Pleak ，得到TD-LTE系統基站在2.3GHz～2.4GHz頻帶內某頻點處對合路器的耦合損耗要求為：

　　其中，I為TD-LTE系統基站能夠承受的最大干擾門限，單位為dBm/100KHz。I是根據干擾電平準則，通過以下公式得到：

　　3GPP中的所允許的干擾值通過一定的靈敏度損失指標得到，基站一般采用0.8dB靈敏度損失準則。0.8dB靈敏度損失評估準則作為基站之間共存的評估準則，對應的最大允許的外系統干擾應比接收機底噪低7dB。

　　通過以上方法，得到共室內覆蓋系統WLAN發(fā)射支路到TD-LTE系統接收支路間的耦合損耗要求見下表1。

　　目前，通過設計，共室內覆蓋系統的單個合路器設備在2300-2400MHz頻段和2400-2483.5MHz頻段間的帶外耦合損耗能夠達到90dB左右，整個室內覆蓋系統的整體帶外耦合損耗與合路器、放大器的配置有密切關系，實際指標將比單個設備指標有一定程度的下降。

　　同時考慮到不同廠商的合路器設備指標之間存在一定的差異性，因此，新建室內覆蓋系統用于WLAN和TD-LTE綜合覆蓋時，可能會發(fā)生兩系統間耦合損耗達不到共存標準的情況，需要在WLAN信號接入室內覆蓋系統前增加濾波器，改善WLAN設備在2300-2400MHz頻段上的泄漏以滿足共存要求，在這種條件下，兩個系統可以實現共用室內覆蓋系統。

　　對于已建設的共室內覆蓋系統，由于建設時可能沒有考慮到合路器等設備2300-2400MHz頻段和2400-2483.5MHz頻段間的帶外耦合損耗要求，所以不能實現TD-LTE和WLAN的共用，需要對合路器等設備進行升級改造，提高耦合隔離度。

　　同樣，如果需要保護WLAN系統，當系統間耦合損耗達不到要求時，也可以在TD-LTE信號接入室內覆蓋系統前增加額外濾波器，降低TD-LTE設備在2.4GHz以上的帶外泄漏。

　　結論及建議

　　基于對幾種常見的WLAN系統AP設備的測試結果，進行TD-LTE與WLAN系統共室內覆蓋影響分析，實現LTE與WLAN共室內覆蓋系統，需要預留約20~30MHz保護帶。

　　結合現有設計實現的單個合路器帶外隔離技術指標以及不同設備對綜合覆蓋系統帶外耦合損耗的要求，在新建室內覆蓋系統用于WLAN和TD-LTE綜合覆蓋時，當發(fā)生兩系統間耦合損耗達不到共存標準的情況時，需要在WLAN信號接入室內覆蓋系統前增加濾波器，改善WLAN設備在2300-2400MHz頻段上的泄漏以滿足共存要求，對于已有室內覆蓋系統則需要進行升級改造。

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通信世界周刊