2025年《室内分布系统设计与实践》习题及答案

2025年《室内分布系统设计与实践》习题及答案一、简答题1.简述室内分布系统中多系统合路设计的核心原则及主要技术难点。答：多系统合路设计的核心原则包括频段兼容、隔离度保障、插损控制和干扰抑制。需确保不同系统（如5GNR、4GLTE、WLAN、室内GPS等）的工作频段无重叠或通过滤波器有效隔离，避免互调干扰；各系统间隔离度需满足规范要求（通常≥30dB），防止信号串扰；合路器、功分器等器件的插入损耗需控制在系统容限内（一般≤3dB），确保末端功率达标；同时需考虑多系统共缆时的互调产物（如三阶互调IM3≤-107dBm），避免对接收频段产生阻塞。主要技术难点在于高频段（如5G毫米波）与低频段（如GSM900MHz）的器件兼容性设计，多系统功率差异导致的动态范围失衡，以及复杂场景下（如大型商场、地铁）的多径效应与覆盖均匀性协调。2.5G室内分布系统中，AAU（有源天线单元）与传统室分设备（如RRU+天线）相比，在覆盖设计上有哪些优化？答：AAU集成了射频单元与天线，相比传统RRU+天线方案，优化点体现在：（1）一体化设计减少馈线损耗，传统方案中馈线每百米损耗约4-6dB（7/8英寸馈线），AAU通过光纤直连BBU，理论上无馈线损耗；（2）支持MassiveMIMO技术，通过32T32R或64T64R的天线阵列实现波束赋形，提升边缘用户速率（典型增益10-15dB）；（3）动态调整波束方向，适应室内人员移动场景（如会议室、展厅），提升覆盖灵活性；（4）功耗与体积优化，AAU单模块功耗约300W，低于传统RRU+多天线方案（约500W），且体积更小（约0.05m³），便于在天花板、墙面等位置安装；（5）支持更高阶调制（如256QAM），配合多流传输（最大8流），峰值速率可达10Gbps，满足4K视频、AR/VR等高带宽需求。3.室内分布系统设计中，如何通过链路预算确定天线口输出功率？需考虑哪些关键参数？答：天线口功率P_out的计算公式为：P_out=P_txL_cableL_splitL_combiner+G_antenna（注：G_antenna为天线增益，通常≤5dBi）。其中，P_tx为信源设备输出功率（如5GAAU单通道最大43dBm），L_cable为馈线损耗（需根据馈线类型、长度计算，如1/2英寸馈线每米损耗约0.1dB），L_split为功分器/耦合器损耗（二功分约3.5dB，三功分约5.5dB），L_combiner为合路器损耗（双系统合路约0.5dB）。关键参数包括：（1）目标覆盖区域的边缘场强要求（如5GNR要求RSRP≥-105dBm）；（2）空间传播损耗（室内路径损耗模型：PL=PL0+10nlog(d/d0)+Xσ，其中n为损耗因子，普通办公场景n=2.0-2.5，密集场景n=3.0-3.5）；（3）人体损耗（站立用户约3dB，seated约1dB）；（4）穿透损耗（如玻璃墙约5dB，混凝土墙约20dB）；（5）系统裕量（通常预留3-5dB，应对工程误差与未来业务增长）。4.简述室内分布系统中无源器件（如功分器、耦合器）的选型依据及典型应用场景。答：选型依据包括：（1）工作频段：需覆盖所有合路系统的频段（如698-960MHz、1710-2690MHz、3300-5000MHz），避免频段凹陷；（2）插入损耗：功分器插损与路数相关（二功分≤3.5dB，四功分≤7dB），耦合器插损=10log(1/(1-耦合度/100))（如耦合度10dB，插损≈0.46dB）；（3）驻波比：需≤1.3（优质器件≤1.2），减少反射损耗；（4）功率容量：需满足信源最大输出功率（如单通道43dBm，多系统合路时总功率≤器件承受能力，通常≥200W）。典型场景：功分器用于均匀分配功率（如走廊、办公室等对称区域），耦合器用于非均匀覆盖（如主路耦合3dB到辅路，主路保留大部分功率），电桥用于两路等幅反相输出（抑制同频干扰）。二、计算题1.某写字楼5G室内分布系统设计，信源采用AAU（单通道输出功率43dBm），通过1/2英寸馈线连接至楼层分布系统。已知：馈线长度30米（损耗0.1dB/m），使用一个二功分器（插损3.5dB），功分器后各接一个耦合器（耦合度15dB，插损0.5dB），耦合器输出端接天线（增益2dBi）。计算天线口输出功率，并判断是否满足5G边缘场强要求（假设空间传播损耗为80dB，人体损耗3dB，系统裕量5dB）。解：总损耗=馈线损耗+功分器插损+耦合器插损=30×0.1+3.5+0.5=3+3.5+0.5=7dB天线口功率P_out=43dBm（AAU输出）-7dB（总损耗）+2dBi（天线增益）=38dBm边缘场强E=P_out空间传播损耗人体损耗系统裕量=38dBm-80dB-3dB-5dB=-50dBm（注：实际5G边缘场强要求RSRP≥-105dBm，-50dBm远高于要求，需检查是否过覆盖，可能需调整耦合度或更换低增益天线）2.某商场需覆盖4G（2.1GHz）与5G（3.5GHz）系统，采用多系统合路方案。已知4GRRU输出功率43dBm，5GAAU输出功率43dBm，合路器插损0.5dB（单系统），馈线长度50米（1/2英寸，损耗0.1dB/m），末端使用四功分器（插损7dB），天线增益3dBi。计算4G与5G天线口功率，并分析两者覆盖差异的原因。解：4G天线口功率=43dBm-0.5dB（合路器）-50×0.1dB（馈线）-7dB（功分器）+3dBi=43-0.5-5-7+3=33.5dBm5G天线口功率=43dBm-0.5dB-5-7+3=33.5dBm（注：合路器对双系统插损均为0.5dB）覆盖差异原因：5G频段（3.5GHz）比4G（2.1GHz）的空间传播损耗更大（根据自由空间损耗公式PL=20log(d)+20log(f)+32.45，f增加1.4GHz，相同距离d时PL增加约20log(3500/2100)≈4.2dB），因此5G实际覆盖半径比4G小约30%（距离与损耗成对数关系）。三、案例分析题案例1：某高校图书馆（共6层，每层面积2000㎡，层高4.5m，墙体为钢筋混凝土+玻璃）需建设5G室内分布系统，要求覆盖均匀（RSRP≥-105dBm），支持200人同时在线（每人速率≥100Mbps）。请设计详细方案，包括信源选型、设备布局、链路预算验证及干扰规避措施。答：1.信源选型：图书馆为中高密度场景（每层2000㎡，6层共12000㎡，按200人/层计算总用户1200人），选择5GAAU（32T32R，支持MassiveMIMO，单模块覆盖面积约3000㎡），每层部署2台AAU（共12台），通过光纤直连BBU（集中放置于弱电机房）。2.设备布局：天线部署：AAU集成天线，采用吸顶安装（高度3.5m），间距8-10m（3.5GHz频段，覆盖半径约5-7m），避免遮挡（如书架高度2.5m，不影响天线垂直覆盖）。合路设计：需兼容4G（1.8GHz）、WLAN（2.4/5GHz），采用多频合路器（频段698-5000MHz），隔离度≥35dB（防止5G与WLAN5GHz（5150-5850MHz）邻频干扰）。3.链路预算验证：边缘场强计算：AAU单通道输出功率43dBm，天线增益5dBi（AAU集成），馈线损耗（光纤无损耗），空间传播损耗PL=32.45+20log(3500)+20log(7)=32.45+67.0+16.9=116.35dB（d=7m）。接收场强RSRP=43+5-116.35=-68.35dBm（远高于-105dBm要求）。容量验证：AAU支持8流传输，单用户占用2个RB（180kHz），系统带宽100MHz（556个RB），总用户数=556×8/2=2224户（满足1200用户需求）。4.干扰规避措施：频率规划：5G使用n78频段（3300-3800MHz），WLAN使用5.8GHz（非重叠），4G使用FDD-LTE1.8GHz（隔离度≥50dB）。功率控制：AAU动态调整发射功率（边缘用户提升5dB，中心用户降低3dB），避免过覆盖到室外（与宏站切换区设置在图书馆门口）。无源器件屏蔽：合路器、馈线采用屏蔽层≥90%的电缆，减少外部干扰（如电梯、监控设备的电磁辐射）。案例2：某医院ICU病房（面积100㎡，金属设备多，对电磁辐射敏感）需部署室内分布系统，要求覆盖4G（2.6GHz）与Wi-Fi6（5GHz），同时满足医疗设备电磁兼容（EMC）要求（电场强度≤10V/m）。请提出设计要点及解决方案。答：1.覆盖需求分析：ICU病房需低功率、高精度覆盖，避免电磁干扰医疗设备（如心电监护仪、呼吸机）。4G边缘场强≥-110dBm（保证通话），Wi-Fi6边缘场强≥-75dBm（保证100Mbps速率）。2.设备选型：4G信源：选择小功率RRU（输出功率≤20dBm，降低总辐射），配合小耦合器（耦合度20dB，插损0.2dB）。Wi-Fi6：使用低功率AP（输出功率17dBm），支持802.11ax（OFDMA技术，提升多设备接入效率）。天线：采用定向板状天线（增益3dBi），指向病床区域，减少对医疗设备区的辐射。3.链路预算与EMC验证：4G天线口功率=20dBm（RRU）-0.2dB（耦合器）+3dBi（天线）=22.8dBm。电场强度E=√(P_out×30×G_antenna)/d（d=2m，病床距天线距离）=√(190mW×30×2)/2=√(11400)/2≈106.8/2≈53.4mV/m（≤10V/m，符合要求）。Wi-Fi6天线口功率=17dBm-0.2dB+3dBi=19.8dBm，电场强度=√(95.5mW×30×2)/2≈√(5730)/2≈75.7/2≈37.8mV/m（达标）。4.干扰隔离措施：频段隔离：4G（2.6GHz）与Wi-Fi6（5.2GHz）间隔2.6GHz，合路器隔离度≥40dB，避免互调干扰。物理隔离：天线安装在病房顶部角落（距医疗设备≥3m），馈线沿金属线槽敷设（屏蔽效能≥20dB）。功率限制：RRU与AP均开启动