TD-SCDMA大功率干放在分布系统中的应用

1、TD-SCDMA大功率干放在分布系统中的应用1、GSM现有网络情况随着中国移动在10个城市TD-SCDMA网络的开通，以前移动GSM网在这些城市中的室内覆盖的升级改造就势在必行。中国移动存在大量的GSM室内覆盖系统，根据建设时间的不同，室内覆盖的建设方式和设计方式都有所不同。早期的网络还有使用8D和10D的电缆，器件有的也不是宽频的，前期建设的网络比较少考虑3g网络改造的问题，后期建设的网络有充分考虑3g网络的改造问题，在北京上海等大城市还采用星行布线方式等。2、GSM信号源的选择目前在GSM的室内分布中，信号源的选择主要有：宏蜂窝、微蜂窝和少量直放站。其中以2载波和4载波的微蜂窝为主，其所占

2、的比例在80以上，微蜂窝的输出功率为33dBm。3、现有GSM系统配置中国移动GSM网络体制包括两种GSM（900 MHz）和DCS（1800 MHz）。在中国移动的室内分布系统中，以GSM为主，占所有分布的95，GSM和DCS的双网系统只占所有分布的5，所以TD网络的改造以900MHz的GSM为主。4、GSM系统馈线的长度在GSM的室内分布系统中，信号源、放大器通过无源器件及馈线和天线连接，由于GSM和TD信号在馈线上的损耗不同，在系统改造中，馈线的长短将对系统改造的方案有很大的影响。在某方案中，我们随机抽取了40个天线到信源或者放大器的馈线距离，见下表长度10米20米30米40米50米60

3、米70米80米100以上数量3244511911比例7.50%5.00%10.00%10.00%12.50%27.50%22.50%2.50%2.50%    通过上表我们看出系统中天线到信源放大器的距离以50米70米的为主，它们占到总数的62.5。    现有的GSM 室内分布系统中所使用的馈线大多为8D、10D、1/2”和7/8”规格馈线，它们不同长度衰耗值对照如下表所示：dBm  8D馈线10D馈线1/2馈线7/8馈线10米900 MHz1.41.10.70.42000 MHz2.31.81.10.620米9

4、00 MHz2.82.21.40.82000 MHz4.63.62.11.230米900 MHz4.23.32.11.22000 MHz6.95.43.21.840米900 MHz5.64.42.81.62000 MHz9.27.24.32.450米900 MHz7.05.63.52.02000 MHz11.59.05.43.160米900 MHz8.46.74.12.32000 MHz13.810.86.43.770米900 MHz9.87.84.82.72000 MHz16.112.67.54.380米900 MHz11.28.95.53.12000 MHz18.414.48.64.990

5、米900 MHz12.610.06.23.52000 MHz20.716.29.65.5100米900 MHz14.011.16.93.92000 MHz23.018.010.76.15、无线传播的区别    由于TD-SCDMA的2010MHz频段与GSM 900MHz频段频率相差较远，射频信号在传输介质以及空间环境中的的传播有较大的差异。1) 自由空间中，二者相差如下：    自由空间损耗是指电磁波在传输路径中的衰落,计算公式如下：      Ls(dB)=32.45+2

6、0lgf(MHz)+20lgD(km)      Lbf=自由空间损耗(dB)      D=距离（Km）      F=频率(MHz）    移动GSM的下行频率为935MHz954MHz，      945MHz：Lbf=91.9+20lgD      TD的频率为2010MHz2025MHz， 

7、0;    2010MHz：Lbf=98.5+20lgD    所以天线功率相同，在同等覆盖距离下的场强，GSM比TD高98.591.96.6dBm。    下表列出典型自由空间损耗值： 945MHz2010MHz10米51.958.420米57.965.430米61.969.440米63.971.450米65.973.42)其次，2100MHz超短波频段，波长尺寸大约是14.2厘米，远远小于建筑物尺寸。电波的绕射能力差，直射波、反射波强度远远大于绕射波。在城区建筑密集的地方，电波直射、反射情况

8、如图所示，这样进一步恶化了信号传播距离。                 3)最后，在室内信号传播方面，建筑材料的透损对2.1G更甚。参考资料：建筑材料的透损（单位：dB） 频率（MHz）920 MHz2200 MHz砖（60mm）1.31.4砖（含水）1.95.8钢精混凝土（100mm）4.910.96、现有GSM室内分布系统现有的GSM室内分布系统采用的方式基本都是信号源干线放大器的覆盖方式，信号源可以覆盖一部分区域，当信

9、号低到一定程度需要使用干线放大器对信号进行放大。目前GSM的信号源以4载波和6载波的微蜂窝为主，GSM干线放大器分为2W和5W，根据信号强弱进行选择，在实际使用中，2W和5W的干线放大器的数量比例各约一半。GSM干线放大器输出功率的大小与信号源的载波数量有密切关系，为了保证GSM系统的正常运行，输出功率和载波的关系，信源下能达到的最大功率=实际功率-10logN2载波：10log233载波：10log34.74载波：10log466载波：10log47.7在广州、深圳、北京等大城市或者城市的中心的GSM信源以4载波和6载波的微蜂窝为主，干线放大器输出功率应设置为：5W37730dBm2W337

10、26dBm7、GSM天线的布放方式及天线口功率早期GSM室内分布系统天线的布放没有考虑到和3G信号的兼容，由于GSM900MHz信号的穿透能力较强，空间衰耗小，所以当时天线的布放采用的都是 “大功率，少天线”方式进行覆盖，天线口功率在812dBm。天线之间的距离：在可视环境下，如商场、超市、停车场、机场等，覆盖半径取1525米。在多隔断的情况，如宾馆、居民楼、娱乐等场所等，覆盖半径取815米。“大功率，少天线”的布放形式从2004年开始，随着3G网络覆盖的提出，GSM在设计施工时，也考虑了系统和3G网络的兼容性，受到3G信号频率高、衰减大、损耗大的特点，GSM的天线布放方式发生了改变，改为了“

11、小功率，大天线”的布放形式，天线口的功率05dBm。天线之间的距离：在可视环境下，如商场、超市、停车场、机场等，覆盖半径取815米。在多隔断的情况，如宾馆、居民楼、娱乐等场所等，覆盖半径取410米。“小功率，多天线”的布放形式8、GSM星形布线方式随着中国移动对GSM室内分布系统要求的提高，为了维护和整改的方便，以前那种无源器件在楼层中随馈线布放的方式，已经被所有无源器件集中在每层的弱电井中的方式所取代，每层每个天线都由弱电井中的功分耦合将信号分配给它们，这种布线方式称为“星形”布线方式。         

12、0;           常规布放方式                 “星形”布线方式“星形”天线布放方式，由于所有的无源器件都集中在楼层的弱电井中，系统的后期维护和整改，只需要在弱电井中进行，施工的工程量很少，维护和整改将非常方便。但是这样的方式，由于每一个到天线的馈线都从弱电井中直接引出，馈线的长度将大量增加，信号在馈线中的损耗也将

13、增加。9、TD现有的改造目前TD网络的改造有一下两种1)利用原有设备保留原有GSM干放等有源设备，通过合路器添加TD-SCDMA干放。主要针对无源设备电气性能能够同时满足GSM和TD-SCDMA网络要求，不需要更换无源器件的GSM室内分布系统。GSM和TD-SCDMA信源采用合路器进行合路，使用原有主路由进行信号覆盖。在GSM原有干放位置使用合路器把信号分开，通过各自的干线放大器进行信号放大，然后通过双频合路器进行合路；同时需要将窄带的天线等无源器件，替换成满足TD-SCDMA要求的宽带器件。方案示意图：利用原有设备2)新建TD-SCDMA独立主路由解决方案原GSM分布系统无法与TD-SCDM

14、A共用主路由。利用原有线路、设备无法满足TD-SCDMA的信号覆盖。为了保证GSM和TD-SCDMA信号的均匀分布，可采取新建TD-SCDMA主干线，将TD-SCDMA、GSM在支路合路，完成信号覆盖。方案示意图：新建TD-SCDMA独立主路由解决方案这种方案被目前多为采用，TD的信号源采用RRU，新建一个TD的主线，在GSM以前干线放大器的位置加TD的干线放大器，将TD和GSM的信号合路，完成信号覆盖。使用5W的GSM的干放，在保证TD边缘场强的前提下，计算TD干放的输出功率。      GSM系统终端接受到的场强为80dBm，GSM 末端天

15、线的输入信号为10dBm，GSM干放的输出功率为30dBm，放大器和天线之间的馈线按30米计算，那么系统中的功分耦合的衰减为：301.4-10=18.6dBm可以看出GSM系统的空间衰减为   10-（-80）=90 dBm这时的TD-SCDMA空间衰减为：根据Ls(dB)=32.45+20lgf(MHz)+20lgD(km)Lbf=自由空间损耗(dB)GSM  945MHz：Lbf=91.9+20lgDTD   2010MHz：Lbf=98.5+20lgDTD干放的需要功率：6.6+10+18.6+2.1=37.3dBm按原有GSM分布模型，

16、TD分布情况分析整体模型见下表：按信号空间损耗计算馈线长度1/230米以下（取20米）30-60米（取50米）60-100米（取80米）900M馈线衰减1.43.55.52000M馈线衰减2.15.48.6无源器件的衰减18.6=30-1.4-1016.5=30-3.5-1014.5=30-5.5-10GSM自由空间传播衰减909090TD自由空间传播衰减16.616.616.6GSM天线口功率101010TD天线口功率16.6=10+6.616.6=10+6.616.6=10+6.6TD干放的功率16.6+2.1+18.6=37.316.6+5.4+16.5=38.516.6+8.6+14.

17、5=39.7按信号穿墙计算馈线长度1/2“30米以下（取20米）30-60米（取50米）60-100米（取80米）900M馈线衰减1.43.55.52000M馈线衰减2.15.48.6GSM隔一堵墙传播衰减4.94.94.9TD隔一堵墙传播衰减10.910.910.9GSM天线口功率101010TD天线口功率10+10.9-4.9+6.6=22.610+10.9-4.9+6.6=22.610+10.9-4.9+6.6=22.6无源器件的衰减30-1.4-10=18.630-3. 5-10=16.530-5.5-10=14.5TD干放的功率22.6+18.6+2.1=43.322.6+16.5+

18、5.4=44.522.6+11.6+8.6=45.7GSM隔两堵墙传播衰减4.94.9=9.84.94.9=9.84.94.9=9.8TD隔两堵墙传播衰减10.9+10.9=21.810.9+10.9=21.810.9+10.9=21.8GSM天线口功率101010TD天线口功率10+21.8-9.8+6.6=28.610+21.8-9.8+6.6=28.610+21.8-9.8+6.6=28.6TD干放的功率28.6+18.6+2.1=49.328.6+16.5+5.4=50.528.6+14.5+8.6=52.3通过上表的分析，我们可以得出a)在使用同等功率TD和GSM干放时，覆盖区内TD

19、场强比GSM低817dB，且末端天线和干放的馈线距离越长，TD场强和GSM场强差距越大。b)TD信号和GSM信号的隔墙穿透能相比，TD信号比GSM信号的穿透覆盖能力弱很多。c)“大功率，少天线” 方式，由于天线数量少，天线覆盖半径大，天线和干放之间的馈线长度长，而且信号穿透覆盖的区域多，在TD改造中，这种方式需要对原有天线进行位置调整和增补。d)“小功率，多天线”方式，覆盖区域天线的数量多，天线覆盖半径小，穿墙覆盖的区域少，在TD改造中，这种方式不需要对天线进行位置调整和增补，只需在主线进行信号的合路。e)新星布线方式，从信号角度来说，由于TD信号和GSM信号在无源器件上的损耗时一样的，天线到

20、干放的馈线长度和常规布线方式是一样的，所以改造过程中，只需在主线进行信号的合路改造。如果要使合路后TD信号的覆盖强度达到改造前GSM的效果，由两种方式可以对网络进行改造：1)使用TD大功率干线放大器在不改造网络结构的条件下，TD信号的覆盖强度达到改造前GSM的效果，那么TD网络的干线放大器的输出功率要比GSM的大，且末端天线离GSM干线放大越长，TD干放需要的输出功率也越大。2)对网络结构进行改造对整个网络进行改造，在原有网络的基础上，对网络进行分解，增加TD和GSM的合路点，增加GSM和TD的干线放大器。10、TD网络改造中的问题在GSM 网络基础上改造TD会出现的问题：1)馈线的更换-原有GSM分布系统平层馈线中长度超过5m的8D/10D馈线均需更换