TD-LTE與WLAN共室分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

 目前，室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于移動通信網(wǎng)絡(luò)中，與3G相比，LTE在數(shù)據(jù)速率等方面具有更大的技術(shù)優(yōu)勢，TD-LTE室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)必將大規(guī)模應(yīng)用。而WLAN以其靈活性、移動性、低成本等優(yōu)點(diǎn)也將獲得廣泛的發(fā)展。

 根據(jù)頻率規(guī)劃，TD-LTE系統(tǒng)工作在2400~2483.5MHz頻段，在室分系統(tǒng)中有可能與2300~2400MHz頻段的WLAN系統(tǒng)存在鄰頻共存干擾問題。如果兩種系統(tǒng)獨(dú)立建設(shè)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，將會造成總體投資的浪費(fèi)以及建設(shè)維護(hù)難度的增加。因此，研究TD-LTE與WLAN兩系統(tǒng)合一的綜合室內(nèi)分布系統(tǒng)對于解決室內(nèi)覆蓋問題具有非常實(shí)際的意義。

共建原則

 室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)要統(tǒng)籌考慮GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN四網(wǎng)融合的目標(biāo)，提前考慮WLAN大規(guī)模部署以及LTE引入等因素對分布結(jié)構(gòu)的影響，避免后期頻繁改動。

 設(shè)計(jì)人員應(yīng)精心設(shè)計(jì)分布系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，充分考慮新制式的影響，便于新系統(tǒng)的引入：以TD制式的技術(shù)條件來確定分區(qū)，以WLAN制式的技術(shù)條件來確定分簇，使分布系統(tǒng)局部的調(diào)整盡量在分簇或分區(qū)的小范圍內(nèi)進(jìn)行，避免引入新技術(shù)時對整個系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行大調(diào)整。

 分布系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)考慮多系統(tǒng)間的干擾，尤其關(guān)注室內(nèi)LTE與WLAN的天線隔離，以及多系統(tǒng)合路器的干擾抑制指標(biāo)。

共室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)

 共室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)可以采用無源分布系統(tǒng)或混合分布系統(tǒng)。無源的綜合室內(nèi)分布系統(tǒng)一般應(yīng)用在建筑物內(nèi)覆蓋面積不大，饋線長度比較短的情況下。與其他無線系統(tǒng)相比，WLAN接入點(diǎn)的發(fā)射功率比較低，因而在使用無源綜合室內(nèi)分布系統(tǒng)時WLAN系統(tǒng)通常采用后端接入方式，即WLAN的接入點(diǎn)在靠近分布系統(tǒng)天線的一端接入。混合分布系統(tǒng)是綜合室內(nèi)分布系統(tǒng)更為常見的形式，針對各個系統(tǒng)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(tǒng)的信號進(jìn)行放大。通過增加干線放大器可以有效的增強(qiáng)系統(tǒng)覆蓋能力，減小各個系統(tǒng)之間覆蓋能力的差異。

TD-LTE與WLAN的合路

 雙網(wǎng)合路的技術(shù)思路，是將TD-LTE和WLAN的無線射頻信號通過合路器饋入室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，各頻段信號共用天饋進(jìn)行覆蓋。在天饋系統(tǒng)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(dǎo)致無法達(dá)到預(yù)定信號覆蓋強(qiáng)度等情況下，可以對原有天饋系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)頻或結(jié)構(gòu)改造，以實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)或多網(wǎng)合路。

TD-LTE網(wǎng)絡(luò)與WLAN之間并不存在直接的相互關(guān)系，只是通過合路單元（多頻合路器）實(shí)現(xiàn)射頻信號共用天饋傳輸。

 與雙網(wǎng)合路有關(guān)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(jìn)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(biāo)來描述。

·通帶工作頻段：即濾波器答應(yīng)通過電磁波的頻率范圍。
 ·通帶插入損耗：由于系統(tǒng)中增加了濾波器，會對系統(tǒng)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(nèi)的信號全部通過，通道外的信號全部過濾掉，但實(shí)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(biāo)，反映濾波器件與系統(tǒng)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(shí)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(tǒng)信號直接饋入TD-LTE室內(nèi)信號分布系統(tǒng)，因此由多系統(tǒng)共用天線對用戶區(qū)進(jìn)行覆蓋，但是由于AP發(fā)射功率有限，在天饋系統(tǒng)中經(jīng)過層層分支后，信號到達(dá)末端時功率不足會成為制約雙網(wǎng)合路應(yīng)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(shè)備將本身的射頻輸出直接通過合路器注入天饋系統(tǒng)。按照國家無委對2.4GHz頻段設(shè)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(tǒng)比較簡單的方案，或者在天饋的支路末梢進(jìn)行合路。

TD-LTE與WLAN共室內(nèi)覆蓋的影響分析

WLAN與TD-LTE系統(tǒng)共室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，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(nèi)覆蓋系統(tǒng)。

假設(shè)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(nèi)功率泄漏曲線如圖1所示。

根據(jù)圖1中不同WLAN設(shè)備在2300-2400MHz頻帶內(nèi)的泄漏功率值Pleak ，得到TD-LTE系統(tǒng)基站在2.3GHz～2.4GHz頻帶內(nèi)某頻點(diǎn)處對合路器的耦合損耗要求為：

其中，I為TD-LTE系統(tǒng)基站能夠承受的最大干擾門限，單位為dBm/100KHz。I是根據(jù)干擾電平準(zhǔn)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(biāo)得到，基站一般采用0.8dB靈敏度損失準(zhǔn)則。0.8dB靈敏度損失評估準(zhǔn)則作為基站之間共存的評估準(zhǔn)則，對應(yīng)的最大允許的外系統(tǒng)干擾應(yīng)比接收機(jī)底噪低7dB。

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

目前，通過設(shè)計(jì)，共室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的單個合路器設(shè)備在2300-2400MHz頻段和2400-2483.5MHz頻段間的帶外耦合損耗能夠達(dá)到90dB左右，整個室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的整體帶外耦合損耗與合路器、放大器的配置有密切關(guān)系，實(shí)際指標(biāo)將比單個設(shè)備指標(biāo)有一定程度的下降。

同時考慮到不同廠商的合路器設(shè)備指標(biāo)之間存在一定的差異性，因此，新建室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)用于WLAN和TD-LTE綜合覆蓋時，可能會發(fā)生兩系統(tǒng)間耦合損耗達(dá)不到共存標(biāo)準(zhǔn)的情況，需要在WLAN信號接入室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)前增加濾波器，改善WLAN設(shè)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(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)共用室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)。

對于已建設(shè)的共室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，由于建設(shè)時可能沒有考慮到合路器等設(shè)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(shí)現(xiàn)TD-LTE和WLAN的共用，需要對合路器等設(shè)備進(jìn)行升級改造，提高耦合隔離度。

同樣，如果需要保護(hù)WLAN系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)間耦合損耗達(dá)不到要求時，也可以在TD-LTE信號接入室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)前增加額外濾波器，降低TD-LTE設(shè)備在2.4GHz以上的帶外泄漏。
結(jié)論及建議

基于對幾種常見的WLAN系統(tǒng)AP設(shè)備的測試結(jié)果，進(jìn)行TD-LTE與WLAN系統(tǒng)共室內(nèi)覆蓋影響分析，實(shí)現(xiàn)LTE與WLAN共室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，需要預(yù)留約20~30MHz保護(hù)帶。

結(jié)合現(xiàn)有設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的單個合路器帶外隔離技術(shù)指標(biāo)以及不同設(shè)備對綜合覆蓋系統(tǒng)帶外耦合損耗的要求，在新建室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)用于WLAN和TD-LTE綜合覆蓋時，當(dāng)發(fā)生兩系統(tǒng)間耦合損耗達(dá)不到共存標(biāo)準(zhǔn)的情況時，需要在WLAN信號接入室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)前增加濾波器，改善WLAN設(shè)備在2300-2400MHz頻段上的泄漏以滿足共存要求，對于已有室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)則需要進(jìn)行升級改造。