CN103220686A - 公用移动通信网络共建系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种公用移动通信网络共建系统,包括信源、上行分合路设备、下行分合路设备、上行耦合器、下行耦合器、上行功分器、下行功分器、第一上行分布式天线、第二上行分布式天线、第一下行分布式天线、以及第二下行分布式天线。本发明使得多种制式的信号能够有效合路,上、下行分布系统的分离建设,避免了多系统间的干扰。并且,本发明通过在隧道开断点新增信源的方式实现隧道无缝覆盖、站点之间信号平滑切换。
Description
技术领域
本发明属于网络规划领域,更具体地,涉及公用移动通信网络共建系统。
背景技术
地铁通信系统根据功能划分为多个部分:运营通信系统、公安通信系统、公用通信系统等。其中运营通信系统由公务通信、专用电话、电视监控、客户信息等组成;公安通信系统主要有视频监控系统、无线通信指挥系统、安全技术防范系统组成;公用通信系统主要有移动电话引入、传输子系统组成。其中,无线系统主要是指公用的无线通信系统,这其中又包括了目前的2G(GSM、CDMA)、3G(CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA)移动通信系统及即将到来的4G系统(LTE、LTE-A)及其他无线宽带系统(WIFI、Wimax)等。
目前,国内外对于地铁覆盖通常都是考虑结合使用DAS(即,分布式天线系统)、光纤分布式有源系统和泄漏电缆的方式进行覆盖。
对于站厅、站台相对开阔的室内场景采用DAS,这基本和其他常见的室内场景覆盖类似,基本都是通过多种信源+合路设备+分布式天线系统的方式部署,考虑到不同系统间的干扰,一般新建的多系统室内分布系统均采用上下行分开建设的原则。由于多种通信系统的覆盖范围不一致,实际建设中可能会采用多级合路的方式将信源信号馈入分布式天线系统。对于狭长的隧道一般采用泄漏电缆或光纤分布式有源天线系统覆盖,实际建设中的主要差别在于隧道中信号的中继方式的处理可能有多种方式。中继设备可能用到光纤直放站、RRU、双向放大器等。根据运营商的策略可能会采用不同的方式。
随着地铁内引入信号的种类越来越多,业务需求越来越丰富,原有的信号引入网络及承载网络可能都会发生变化,以适应不断发展的业务需求。新业务的出现呈现出高速率、IP化、视频为主等方面的特点。因此对地铁覆盖建设中的信号覆盖及传输子系统提出了支持多系统、多频段、大带宽的需求。
今后地铁内通信系统的覆盖将可满足多种无线接入手段,包括普通的2G、3G之外,还有4G网络、WLAN、WiMax等。支持这些网络的移动或固定智能化终端越来越多,其功能也越来越强大,业务也越来越丰富。地铁覆盖将和无线城市乃至智慧城市的建设融为一体,实现地铁内各种信息的查询、提示和交互等。因此对地铁中无线网络的覆盖要求会越来越高,引入的网络会越来越多,在不远的将来一定的时期内,地铁内的无线通信网会呈现出多网络共存的现象。
发明内容
本申请的发明人考虑到现有技术的上述情况而作出了本发明。
根据本发明的一个方面,提供了一种公用移动通信网络共建系统,包括信源、上行分合路设备、下行分合路设备、上行耦合器、下行耦合器、上行功分器、下行功分器、第一上行分布式天线、第二上行分布式天线、第一下行分布式天线、以及第二下行分布式天线,所述信源的发射端连接到所述下行分合路设备,所述下行分合路设备用来将所述信源的发射端的下行信号合路,并将合路后的信号输出到下行耦合器,所述下行耦合器的第一支路使移动网络通信信号通过所述第一下行分布式天线覆盖第一移动通信网络覆盖区域,所述下行耦合器的第二支路连接到下行功分器,所述下行功分器将所述下行耦合器的第二支路输出的移动网络通信信号分配到所述第二下行分布式天线,并覆盖第二移动通信网络覆盖区域,并且,所述第二上行分布式天线连接到所述上行功分器,所述上行功分器用来将来自所述第二上行分布式天线的覆盖所述第二移动通信网络覆盖区域的移动网络通信信号合路,并经由所述上行耦合器将所述移动网络通信信号输出到所述上行分合路设备,同时,经由所述上行耦合器,将覆盖所述第一移动通信网络覆盖区域的移动网络通信信号输出到所述上行分合路设备,所述上行分合路设备用来将所述移动网络通信信号分路后输出到所述信源的接收端。
根据本发明的实施例的公用移动通信网络共建系统,其中,所述第一移动通信网络覆盖区域是地铁站台、站厅区域。
根据本发明的实施例的公用移动通信网络共建系统,其中,所述第二移动通信网络覆盖区域是地铁隧道区域。
根据本发明的实施例的公用移动通信网络共建系统,其中,所述第一分布式天线由室内吸顶天线构成,所述第二分布式天线由泄漏电缆构成。
根据本发明的实施例的公用移动通信网络共建系统,其中,所述信源包括位于通信机房的信源和位于隧道开断点的信源。
根据本发明的实施例的公用移动通信网络共建系统,其中,所述上行功分器和所述下行功分器为四功分器,所述上行功分器的分路输出端口分别连接到左线隧道和右线隧道各自的左右两个方向的分布式天线,所述下行功分器的分路输出端口分别连接到左线隧道和右线隧道各自的左右两个方向的分布式天线。
根据本发明的实施例的公用移动通信网络共建系统,其中,所述移动通信网络包括以下制式中的一个或多个:电信CDMA800、CDMA2000;移动GSM、DCS、TD-SCDMA;联通GSM、DCS、WCDMA。
根据本发明的实施例的公用移动通信网络共建系统,其中,所述上行分合路设备、下行分合路设备由多系统接入平台构成,所述泄漏电缆上、下行的带外杂散干扰空间隔离度LISO1由以下公式确定:
其中,CTXAmp为多系统接入平台输入功率,
LCRTXAmp为带外抑制增益,
LTx-rig为机顶滤波器的带外抑制增益,
IAff为干扰信号强度,
BWinterfering为干扰信号的测量带宽,
BWaffected为被干扰信号的信道带宽,
LPOI为多系统接入平台插入损耗,
LCable为馈线损耗。
根据本发明的实施例的公用移动通信网络共建系统,其中,所述泄漏电缆上、下行的三阶互调干扰空间隔离度LISO2由以下公式确定:
其中,CPOIIm为交调抑制增益。
根据本发明的实施例的技术方案具有如下主要优点:
1)多种制式的信号能够有效合路,采用了技术先进、可靠性高、功能性强的多制式POI(多系统接入平台(Point Of Interface))设备;
2)上、下行分布系统的分离建设,即建设两套分布系统,一套负责下行信号发送,一套负责上行信号的接受,上、下行分布系统通过间隔一定距离达到隔离度要求,避免了多系统间的干扰;
3)通过在隧道开断点新增信源的方式实现隧道无缝覆盖、站点之间信号平滑切换。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的公用移动通信网络共建系统的系统覆盖方案的示意图;
图2是根据本发明的实施例的公用移动通信网络共建系统的隧道覆盖方式(自机房侧)的示意图;
图3是根据本发明的实施例的公用移动通信网络共建系统的隧道覆盖方式(自开断点侧)的示意图;
图4是根据本发明的实施例的公用移动通信网络共建系统的上、下行泄漏电缆安装隔离损耗的示意图;
图5是根据本发明的实施例的公用移动通信网络共建系统的上、下行分布天线隔离损耗的示意图。
具体实施方式
下面,以某市的地铁站的移动通信网络共建规划为例,通过参照附图来说明本发明的实施例。
1、系统覆盖方案概述
某市地铁的公用移动通信网络主要满足移动运营商公共无线信号在地铁内的延伸和覆盖,其覆盖范围包括每个地下车站和地下区间隧道。举例来说,具体各个系统使用频段及基本功率参数见下表。
各移动通信运营商在每个地下车站商用通信机房自行建设通信基站的信源设备,包括中国移动GSM900基站、DCS1800基站、TD-SCDMA基站,中国联通GSM900基站、DCS1800基站、WCDMA基站,中国电信CDMA1X/DO、CDMA2000基站等,其他电源配套、传输配套、基础配套设施及室内分布系统采用共建共用的方式。
图1是根据本发明的实施例的公用移动通信网络共建系统的系统覆盖方案的示意图。
因为不同运营商的多种制式的通信系统共用室内分布系统及相关的配套设备,系统涉及的频段较多且部分系统的上、下行频段较为接近(例如,电信CDMA800的下行频段与移动GSM900上行频段之间只有5MHz的保护频带间隔)。为减少系统间干扰,室分系统(室内分布系统)采用上下行分离建设的原则,即,相隔一定的距离(满足隔离度要求的距离)建设两套相同的室内分布系统分别收发。
如图1所示,以一个站点3个扇区为例,各移动通信基站的下行信号经由下行POI合路后,再分别传送至站台层、隧道区间、站厅层、设备层、出入口通道、商业区及换乘通道的室分系统(包括室内分布天线系统及泄漏电缆),完成射频信号的下行覆盖。
另一方面,如图1所示,来自站台层、隧道区间、站厅层、出入口通道、商业区及换乘通道的上行信号,通过上行POI分路后,再分别送到各移动通信运营商基站的上行信号接收端,完成射频信号的上行传输。
根据信源的需求可知,在部分站点的隧道区间需增加开断点的信源以扩展覆盖范围,即隧道的覆盖包括机房的信源+开断点的信源,信源之间通过泄漏电缆来完成对隧道的覆盖。由于室分系统采用上下行分开的建设方式,因此需在信源处将收发信号分别馈入2条泄漏电缆进行覆盖。
各移动通信运营商在每个地下车站商用通信机房自行建设通信基站的信源设备,包括中国移动GSM900基站、DCS1800基站、TD-SCDMA基站,中国联通GSM900基站、DCS1800基站、WCDMA基站,中国电信CDMA1X/DO、CDMA2000基站等,其他电源配套、传输配套、基础配套设施及室内分布系统采用共建共用的方式。
2、分布系统的类型
对于地铁站的室内覆盖,除了站台、站厅等常规的室内覆盖场景之外,隧道覆盖是地铁通信系统覆盖的重要组成部分,通常有三种不同的配置的天馈系统来对隧道进行覆盖,即同轴馈电无源分布式天线、光纤馈电有源分布式天线、泄漏电缆。
(1)同轴馈电无源分布式天线
采用同轴馈电无线分布式天线进行覆盖是室内覆盖常用的方式,这种覆盖方案设计比较灵活、价格相对要低些、安装较为方便。同轴电缆的馈管衰减较小,天线的增益的选择主要是取决于安装条件的限制,在条件许可时,可选用增益相对高些的天线,覆盖范围会更大。
(2)光纤馈电有源分布式天线
在某些复杂的隧道覆盖环境中,可以采用光纤馈电有源分布式天线系统来替代同轴馈电无源分布式天线系统。一般情况下,它更适用于覆盖地下的隧道(地铁隧道)及站台,因为这种场合下,安装射频电缆空间十分受限。必须注意每一个有源天线的单载频最大输出功率一般不大于150mW。而无源天线却可处理几十瓦的功率。因此单个有源天线的覆盖范围不如无源天线大。
采用光纤馈电有源分布式天线系统的主要好处有:1)在室内安装的电缆数减少;2)可适用更细的电缆;3)采用光缆可降低电磁干扰;4)在复杂的网络中设计更灵活。
(3)泄漏电缆
泄漏电缆象连续的横向天线,因此它提供的覆盖基本取决于它的路由。它是在同轴电缆上开有许多小窗,让信号辐射出来对近处进行覆盖。
用泄漏电缆代替其它的天线系统所带来的好处是:1)可减小信号阴影及遮挡,在复杂的隧道中,若采用分布式天线,手机与某个特定的天线之间可能会受到遮挡导致覆盖不好。2)信号波动范围减少,采用泄漏电缆与采用其它的天线系统相比,信号随距离的变化程度会减小。3)可对多种服务同时提供覆盖,泄漏电缆本质上是一宽带系统,多种不同的无线系统可以共享同一泄漏电缆,考虑到在隧道中经常使用一些无线系统(如寻呼系统、告警系统、广播、移动电话),由于可共享一条泄漏电缆,因此,减小架设多个天线系统时工程安装的复杂性。
各类型分布系统对比如下表,通过下表的对比结论,采用泄漏电缆的方式对隧道进行覆盖是比较优的方案。
3、分布系统的设计
(1)隧道覆盖方式
总体原则:隧道采用信源+泄漏电缆的方式进行覆盖。
根据信源的需求可知,在部分站点的隧道区间需增加开断点的信源以扩展覆盖范围,即隧道的覆盖包括机房的信源+开断点的信源,信源之间通过泄漏电缆来完成对隧道的覆盖。由于室分系统采用上下行分开的建设方式,因此需在信源处将收发信号分别馈入2条泄漏电缆进行覆盖。
图2是根据本发明的实施例的公用移动通信网络共建系统的隧道覆盖方式(自机房)的示意图。
如图2所示,机房侧的信源的上下行信号分别通过上下行POI合路,下行信号通过耦合器支路用于覆盖站台,直通主路再通过四功分器分别馈入左线右线2条隧道中左右2个方向的下行漏缆(共4条),上行方向的信号馈入方式同下行信号。
图3是根据本发明的实施例的公用移动通信网络共建系统的隧道覆盖方式(自开断点侧)的示意图。
如图3所示,开断点侧的信源下行信号通过二功分器将信号馈入2个下行合路器(2个下行合路器之间通过直通端的跳线连接让其他不需要开断点信源的信号通过),每个下行合路器再将信号馈入开断点左右两侧的2条下行泄漏电缆。上行信号的处理方式类似下行信号。地铁线路的隧道分左线右线两条隧道,两条隧道的处理方式相同。图3以左线隧道为例示出其中一个开断点信源的处理方式。
(2)站台、站厅覆盖方式
总体原则:站台、站厅采用传统的室内分布系统方式进行覆盖。
①站厅层的覆盖
由于地铁站厅相对开阔,房间不多,且无线环境较好,对信号的损耗及影响不大,天线设计覆盖半径为12-15米可满足要求。对于站厅配套的工作区,结构相对复杂,设备间较多,无线环境良好,天线设计覆盖半径为7-10米可满足要求,并且对于CDMA、GSM900、DCS1800、WCDMA等系统采取上、下行分设相应天线,即发射和接收采用不同的天线进行覆盖。而对于TD-SCDMA,其信号馈入天馈系统的上行方向即可。
②站台层的覆盖
本方案设计对于站台区域采用全向吸项天线进行覆盖,根据各站台的不同结构,同时重点考虑利用站台天线对进出站的车辆中用户进行信号的良好覆盖,我们设计如下的覆盖原则:由于站台公共区域较为空旷,且站台宽度范围在10-15米,所以我们方案设计每副全向吸顶天线覆盖半径为10米(覆盖到车辆内用户),并且对于CDMA、GSM900、DCS1800、WCDMA等系统采取上、下行分设相应天线,即发射和接收采用不同的天线进行覆盖。而对于TD-SCDMA,其信号馈入天馈系统的上行方向即可。
下面,说明根据本发明的实施例的室内分布系统的上、下行的隔离距离的设计。
(1)泄漏电缆上、下行隔离距离
本系统设计为多个频段使用同一天馈分布系统,包括电信CDMA800、CDMA2000,移动GSM、DCS、TD-SCDMA,联通GSM、DCS、WCDMA多种系统。根据各系统的频段可知,主要的干扰为电信CDMA800下行对移动GSM上行的干扰(频段间隔仅为5MHz),如果能够通过某种增加隔离度的手段克服这两种系统间的干扰,那其他系统间基本也不会存在干扰。
多系统间的干扰主要有杂散干扰、阻塞干扰及交调干扰。一般阻塞干扰的隔离度要求比杂散干扰的隔离度要求低很多,即若隔离度能满足杂散干扰的要求,那也能满足阻塞干扰的要求,因此电信CDMA800和移动GSM之间主要存在两种可能的干扰情况:
1)杂散干扰:CDMA下行带外杂散辐射可能干扰GSM的上行,一般要求杂散干扰的电平值应比被干扰系统底噪至少低10dB;
2)交调干扰:下行POI三阶交调产物可能干扰GSM上行,一般要求交调干扰的电平值应比被干扰系统底噪至少低10dB。
以上两种来自下行的干扰信号可能会通过漏泄电缆最前端的空间耦合到上行接收机带来干扰。具体分析如下:
◇CDMA下行带外杂散辐射对GSM上行的干扰
对于带外杂散辐射空间隔离度要求如下午的公式1:
其中,作为示例:
CTXAmp=43dBm(POI输入功率)
LCRTXAmp=-60dBc/30KHz(CDMA IS95带外抑制(增益))
LTx-rig=45dB(在890MHz时机顶滤波器的带外抑制)
IAff=-124dBm(干扰信号强度要求至少比背景噪声低10dB,GSM系统底噪为-114dBm)
BWinterfering=30kHz(干扰信号的测量带宽,颗粒度为30kHz)
BWaffected=200kHz(被干扰信号的信道带宽,GSM为200kHz)
LPOI:2.5dB(CDMA POI插入损耗)5dB(GSM POI插入损耗)
LCable:7/8″馈线85m损耗3.4dB
代入公式1:LISO1=43-60-45-(-124)-(-8.2)-(2.5+5)-2*3.4=55.9dB
◇下行POI产生的三阶交调产物的干扰
对于由下行POI产生的三阶交调产物收、发泄漏电缆空间隔离度要求如公式2:
其中,CPOIIm为交调抑制大于120dBc
代入公式2:LISO2=43-120-2*3.4-5-(-124)-(-8.2)=43.4dB
另外,在CDMA、GSM共用系统中,下行多载波交调在上行频段的叠加,会增大下行交调对上行的影响。经分析,交调叠加对上行的影响主要是平均功率的影响,约为5dB。
综上所述,下行的交调干扰要求两泄漏电缆距离损耗为:
LISO3=LISO2+5dB=43.4dB+5dB=48.4dB
从以上分析可知收、发漏泄电缆空间隔离要求:
1)CDMA基站的杂散干扰要求LISO=55.9dB;
2)CDMA下行信号通过POI产生交调对两漏泄电缆隔离度要求LISO=48.4dB。
由上述分析可见,防止交调干扰所需隔离度小于杂散干扰所需隔离度,本系统应主要考虑防止CDMA对GSM的杂散干扰,隔离度取55.9dB。上、下行泄漏电缆安装隔离损耗如图4所示。
将收、发漏泄电缆相距一定距离,对泄漏电缆而言,当电波传输距离很小时,其耦合损耗与距离的计算公式为:Ls(dB)=L2m+10lg(d/2),L2m为2m处耦合损耗,2m处耦合损耗(95%)参考值为70dB,带入Ls=55.9dB,则可得d=0.08m。作为示例,下行漏泄电缆相隔0.5米,完全能满足指标要求。
(2)分布式天线上、下行隔离距离
在上述分析收、发漏泄电缆距离的基础上,从POI输出端到达分布式天线的中间总体路径损耗(此路径损耗包含了从POI输出端出来的信号经过所有的馈线,器件及接头之后的总损耗)至少有25.5dB(即43-2.5-15;43dBm为POI输入功率,2.5dB为POI的插损;15dBm为天线口最大功率),因此收、发天线的隔离度(相对于上下行漏缆的隔离度)从原来的55.9dB降至11.7dB(即55.9+3.4*2-25.5*2;57.4dB为上下行漏缆隔离度;3.4dB为漏缆方式中85m的7/8馈线损耗,因55.9dB的隔离损耗不含85m的馈线损耗,所以在此应加上),上、下行分布天线隔离损耗如图5所示。
利用两吸顶天线并排挂设时的隔离度计算公式:
式中:D为两天线水平距离(m);λ为工作波长(m);G1、G2分别为下行全向天线和上行全向天线的增益,代入公式如下:
当LISO=11.7dB时,D=0.15米。因此,本系统上、下行分布式天线安装相隔在0.15米以上即可。作为示例,上、下行天线相隔1~1.5米,完全能满足指标要求。
上面已经为了列举和说明的目的呈现了本发明的实施例,其不意欲使本发明限于所公开的形式。这里选择和说明的实施例是为了解释本发明的原理和应用,由此,本领域的技术人员能够理解,在针对特定的目的而使用本发明的实施例时,在不脱离本发明的概念和精神的情况下,本领域的技术人员可以对实施例作出各种修改和变型,其均被涵盖在本发明的范围内。
Claims (9)
1.一种公用移动通信网络共建系统,包括信源、上行分合路设备、下行分合路设备、上行耦合器、下行耦合器、上行功分器、下行功分器、第一上行分布式天线、第二上行分布式天线、第一下行分布式天线、以及第二下行分布式天线,
所述信源的发射端连接到所述下行分合路设备,所述下行分合路设备用来将所述信源的发射端的下行信号合路,并将合路后的信号输出到下行耦合器,所述下行耦合器的第一支路使移动网络通信信号通过所述第一下行分布式天线覆盖第一移动通信网络覆盖区域,所述下行耦合器的第二支路连接到下行功分器,所述下行功分器将所述下行耦合器的第二支路输出的移动网络通信信号分配到所述第二下行分布式天线,并覆盖第二移动通信网络覆盖区域,并且,
所述第二上行分布式天线连接到所述上行功分器,所述上行功分器用来将来自所述第二上行分布式天线的覆盖所述第二移动通信网络覆盖区域的移动网络通信信号合路,并经由所述上行耦合器将所述移动网络通信信号输出到所述上行分合路设备,同时,经由所述上行耦合器,将覆盖所述第一移动通信网络覆盖区域的移动网络通信信号输出到所述上行分合路设备,
所述上行分合路设备用来将所述移动网络通信信号分路后输出到所述信源的接收端。
2.根据权利要求1的公用移动通信网络共建系统,其中,所述第一移动通信网络覆盖区域是地铁站台、站厅区域。
3.根据权利要求1的公用移动通信网络共建系统,其中,所述第二移动通信网络覆盖区域是地铁隧道区域。
4.根据权利要求1的公用移动通信网络共建系统,其中,所述第一分布式天线由室内吸顶天线构成,所述第二分布式天线由泄漏电缆构成。
5.根据权利要求2或3所述的公用移动通信网络共建系统,其中,所述信源包括位于通信机房的信源和位于隧道开断点的信源。
6.根据权利要求2或3所述的公用移动通信网络共建系统,其中,所述上行功分器和所述下行功分器为四功分器,所述上行功分器的分路输出端口分别连接到左线隧道和右线隧道各自的左右两个方向的分布式天线,所述下行功分器的分路输出端口分别连接到左线隧道和右线隧道各自的左右两个方向的分布式天线。
7.根据权利要求1的公用移动通信网络共建系统,其中,所述移动通信网络包括以下制式中的一个或多个:电信CDMA800、CDMA2000;移动GSM、DCS、TD-SCDMA;联通GSM、DCS、WCDMA。
8.根据权利要求4的公用移动通信网络共建系统,其中,所述上行分合路设备、下行分合路设备由多系统接入平台构成,所述泄漏电缆上、下行的带外杂散干扰空间隔离度LISO1由以下公式确定:
其中,CTXAmp为多系统接入平台输入功率,
LCRTXAmp为带外抑制增益,
LTx-rig为机顶滤波器的带外抑制增益,
IAff为干扰信号强度,
BWinterfering为干扰信号的测量带宽,
BWaffected为被干扰信号的信道带宽,
LPOI为多系统接入平台插入损耗,
LCable为馈线损耗。
9.根据权利要求8的公用移动通信网络共建系统,其中,所述泄漏电缆上、下行的三阶互调干扰空间隔离度LISO2由以下公式确定:
其中,CPOIIm为交调抑制增益。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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