毕业论文TDSCDMA室内分布系统的设计.doc

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1、毕业论文题 目TD-SCDMA室内分布系统的设计 摘 要室内覆盖系统通过分布系统将信号源信号直接引入室内的小型天线，从而达到除室内盲区的目的，为室内用户提供纯净、无缝的高质量语音及数据业务。室内分布系统建设可以为TD-SCDMA开辟高质量的室内移动通信区域，分担室外小区话务量，减小拥塞，扩大网络容量，从整体上提高TD-SCDMA网络的服务水平。与2G类似，TD-SCDMA室内分布系统结构主要包括：信号源、传输介质和中继设备器件、天线等三大部分。本文主要从TD-SCDMA的技术，室内分布系统，室内分布系统的设计着手，比详细阐述了TD-SCDMA室内分布系统建设（改造）方案。关键词：室内分布系统

2、TD-SCDMA 盲区 话务量目 录摘 要I第一章 绪论11.1 移动通信的发展概况11.2 移动通信系统的特点和分类21.3 TD-SCDMA概述31.4 TD-SCDMA室内设计4第二章 TD-SCDMA技术52.1 TD-SCDMA的关键技术52.1.1 TDD技术52.1.2 智能天线技术52.1.3 联合检测技术62.1.4 接力切换技术62.1.5 动态信道分配72.1.6 功率控制72.2 TD-SCDMA室内分布系统技术要求8第三章 TD-SCDMA室内分布系统113.1 TD-SCDMA室内分布系统概述113.2 室内分布系统组成123.3 室内信号分布的基本方式123.4

3、无源电分布系统133.4.1 无源电分布系统的主要构成133.4.2 无源电分布系统的工作方式143.4.3 无源电分布系统的特点143.5 有源分布系统143.5.1 有源电分布系统的主要构成143.5.2 有源电分布系统的工作方式143.5.3 有源电分布系统的特点153.6 TD-SCDMA室内分布系统中相关器件介绍15第四章 TD-SCDMA室内分布系统的设计174.1 TD-SCDAMA分布系统概述174.2 室内覆盖系统设计原则174.3 室内覆盖系统信源设计194.4 TD-SCDMA室内分布系统建设原则20第五章 TD-SCDMA室内分布系统建设(改造)方案235.1 TD-S

4、CDMA室内分布系统改造要求235.2 原室分布建设分类235.3 无源室内分布系统改造方案235.4 有源室内分布系统改造方案255.5 新建独立TD-SCDMA室内分布系统265.6 相关器件改造27第六章 总结与展望29致 谢31参考文献33第一章 绪论1.1 移动通信的发展概况当今的社会已经进入了一个信息化的社会，没有信息的传递和交流，人们就无法适应现代化的快节奏的生活和工作。人们期望随时随地，及时可靠，不受时空限制地进行信息交流，提高工作的效率和经济效益。第一代是模拟蜂窝移动通信网,1978年，美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统(AMPS)，建成了蜂窝状移动通信系统。直至90年代

5、初期，泛欧数字蜂窝网正式向公众开放使用，采用数字时分多址（TDMA）技术，信道带宽200KHz，频谱是900MHz，称之为GSM系统，即第二代蜂窝网。而第三代通信系统（3G）是移动通信的发展方向，也是全球关注的领域。3G的主流技术有TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000。第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用，语音信号为模拟调制，每隔30KHz/25KHz一个模拟用户信道。第一代系统在商业上取得了巨大的成功，但是其弊端也日渐显露出来：频谱利用率低；业务种类有限；无高速数据业务； 保密性差，易被窃听和盗号；设备成本高；体积大，重量大。为了解决模拟系统中存在的这些根本性技术缺陷，数字移

6、动通信技术应运而生，并且发展起来，这就是以GSM和IS-95为代表的第二代移动通信系统，时间是从八十年代中期开始。欧洲首先推出了泛欧数字移动通信网(GSM)的体系。随后，美国和日本也制订了各自的数字移动通信体制。数字移动通网相对于模拟移动通信，提高了频谱利用率，支持多种业务服务，并与ISDN等兼容。第二代移动通信系统以传输话音和低速数据业务为目的，因此又称为窄带数字通信系统。第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系统，IS-95和欧洲的GSM系统，第二代移动通信系统有如下特点：(1) GSM(全球移动通信系统)发源于欧洲，它是作为全球数字蜂窝通信的DMA标准而设计的，支持64K

7、bps的数据速率，可与ISDN互连。GSM使用900MHz频带，使用1800MHz频带的称为DCS1800。GSM采用FDD双工方式和TDMA多址方式，每载频支持8个信道，信号带宽200KHz。(2) DAMPS(先进的数字移动电话系统)也称IS-54(北美数字蜂窝)，使用800MHz频带，是两种北美数字蜂窝标准中推出较早的一种，指定使用TDMA多址方式。(3) IS-95是北美的另一种数字蜂窝标准，使用800MHz或1900MHz频带，指定使用CDMA多址方式，已成为美国PCS(个人通信系统)网的首先技术。总的来说，第一代模拟系统对应的接入技术是频分多址技术FDMA，它仅能提供9.6kbit

8、s通信带宽。第二代窄带数字系统的接入技术主要有时分多址技术TDMA和码分多址技术CDMA两种，它可以提供9.628.8kbits的传输速率。与第一代模拟蜂窝移动通信相比，第二代移动通信系统具有保密性强、频谱利用率高、能提供丰富的业务、标准化程度高等特点。无论是第一代还是第二代，主要针对话音通信设计的，话音仍是当前和未来一段时间内移动通信市场的基石和主阵地。数字话音移动通信仍是移动通信的主流市场。特别对发展中国家而言，人们对通信的需求还主要集中在话音领域。1.2 移动通信系统的特点和分类移动通信是指通信双方至少有一方在移动状态中进行信息传输和交换，这包括移动体和移动体之间的通信，移动体和固定点之

9、间的通信。(1) 移动通信系统的特点1) 移动通信必须利用无线电波进行信息传输这种传输媒质允许通信中的用户可以再一定范围内自由活动，其位置不受束缚，不过无线电波的传播特性一般要受到诸多因素的影响。移动通信的运行环境十分复杂，电波不仅会随着传播距离的增加而发生弥散损耗，并且会受到地形、地物的遮蔽而发生“阴影效应”，而且信号经过多点反射，会从多条到达接收地点，这种多径信号的幅度、相位和到达时间都不一样，它们相互叠加会产生电平衰落和时延扩展。2) 通信运行环境比较复杂移动通信系统是采用多信道共用技术，在一个无限小区内，同时通信者会有成千上百，基站会有多部收发信机同时在同一地点工作，会产生许多干扰信号

10、，还有各种工业干扰和人为干扰。例如：同道干扰、互调干扰、邻道干扰、多址干扰等，以及近基站强信号会压制远基站的弱信号，这种现象称为：“远近效应”。3) 移动通信业务量的需求与日俱增移动通信可以利用的频谱资源非常有限，但不断地扩大移动通信系统的通信容量，始终是移动通信发展中的焦点。要解决这一难题，一方面要开辟和启动新的频段，另一方面要研究发展新技术和新措施，提高频谱利用率。4) 移动通信系统的网络结构多种多样，网络管理和控制必须有效根据通信地区的不同需求，移动通信网络结构多种多样，为此，移动通信网络必须具备很强的管理和控制能力，如用户登记和定位，通信链路的建立和拆除，信道分配和管理，通信计费、鉴权

11、、安全和保密管理以及用户过境切换和漫游控制等。5) 移动通信设备（主要是移动台）必须适于在移动环境中使用移动通信设备要求体积小、重量轻、省电、携带方便、操作简单、可靠耐用和维护方便，还应保证在振动、冲击、高温环境变化等恶劣条件下能够正常工作。(2) 移动通信系统的分类移动通信系统主要有以下分类：1) 按使用对象2) 可分为民用设备和军用设备；3) 按使用环境4) 可分为陆地通信、海上通信、空中通信；5) 按多址方式6) 可分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）等；7) 按接入方式8) 可分为频分双工(FDD)、时分双工（TDD）；9) 按覆盖范围10) 可分为宽域

12、网和局域网；11) 按业务类型12) 可分为电话网、数据网、和综合业务网；13) 按工作方式14) 可分为同频单工、异频单工、异频双工、半双工；15) 按服务范围16) 可分为专用网和公用网；17) 按信号形式可分为模拟网和数字网。移动通信系统如蜂窝移动通信系统、无线电寻呼系统、集群移动通信系统和移动卫星通信系统等。1.3 TD-SCDMA概述TD-SCDMA(Time Division-Synchronization Code Division Multiple Access)是ITU正式发布的第三代移动通信空间接口技术规范之一，它得到了CWTS及3GPP的全面支持，是中国电信百年来第一个完

13、整的通信技术标准。TD-SCDMA集CDMA、TDMA等技术优势于一体，系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强，它采用了智能天线、联合检测、同步CDMA、多时隙、可变扩频系统、自适应功率调整等技术。TD-SCDMA是我国自主的知识产权，可以避免西方国家的技术壁垒 ，TD-SCDMA的发展，可以拉动上下游经济、可以保障国家的通信安全、可以保证技术的可持续性发展。TD-SCDMA是一种新兴的技术，中国移动通信现网为了能得到无缝的全球漫游，高速传输，无缝业务传递，即在固定网、移动网和卫星网上均能互通；更高和灵活的传输速率，丰富多彩的业务服务，高品质的话音质量，更大的容量，更低的代价，更低的发射功率，

14、全球漫游，全球统一频段、统一标准，高频谱效率，高服务质量，高保密性能，提供多媒体业务，速率最高到2Mb/s，易于第二代系统的过渡、演进。根据IMT-2000系统的基本标准，第三代移动通信系统主要由4个功能子系统构成，它们是核心网（CN）、无线接入网（RAN）、移动台（MT）和用户识别模块（UIM），且基本对应于GSM系统的交换子系统（SSS）、基站子系统（BBS）、移动台（MS）和SIM卡四部分。其中核心网和无线接入网是第三代移动通信系统的重要内容，也是第三代移动通信标准制订中最难办的技术内容。第三代移动通信系统的特点是：综合了蜂窝、无绳、寻呼、集群、无线扩频、无线接入、移动数据、移动卫星、个

15、人通信等各类移动通信功能，提供了与固定电信网络兼容的高质量业务，支持低速率话音和数据业务，以及不对称数据传输。第三代移动通信系统可以实现移动性、交互性和分布式三大业务，是一个通过微微小区，到微小区，到宏小区，直到“随时随地”连接的全球性卫星网络。1.4 TD-SCDMA室内设计TD-SCDMA室内设计主要是室内覆盖系统通过分布系统将信号源信号直接引入室内的小型天线，从而消除室内盲区的目的，为室内用户提供纯净、无缝的高质量语音及数据业务。室内分布系统建设可以为TD-SCDMA开辟高质量的室内移动通信区域，分担室外小区话务量，减小拥塞，扩大网络容量，从整体上提高TD-SCDMA网络的服务水平。第二

16、章 TD-SCDMA技术2.1 TD-SCDMA的关键技术2.1.1 TDD技术易于使用非对称频段, 无需具有特定双工间隔的成对频段，适应用户业务需求，灵活配置时隙，优化频谱效率，上行和下行使用同个载频，故无线传播是对称的,有利于智能天线技术的实现，无需笨重的射频双工器，小巧的基站，降低成本。2.1.2 智能天线技术智能天线是一个天线阵列。它由多个天线单元组成，不同天线单元对信号施以不同的权值，然后相加，产生一个输出信号。智能天线的作用：(1) 使用智能天线：能量仅指向小区内处于激活状态的移动终端；正在通信的移动终端在整个小区内处于受跟踪状态。(2) 不使用智能天线：能量分布于整个小区内；所有

17、小区内的移动终端均相互干扰，此干扰是CDMA容量限制的主要原因。智能天线基本原理：其原理是使一组天线和对应的收发信机按照一定的方式排列和激励，利用波的干涉原理可以产生强方向性的辐射方向图。如果使用数字信号处理方法在基带进行处理，使得辐射方向图的主瓣自适应地指向用户来波方向，就能达到提高信号的载干比，降低发射功率，提高系统覆盖范围的目的。智能天线技术实现：智能天线主要包括四个部分：天线阵元、模数转换、自适应处理器、波束成型网络。自适应处理器根据自适应空间滤波/波束成型算法和估计的来波方向等产生权值，波束成型网络进行动态自适应加权处理以产生希望的自适应波束。 从接收的角度来看，基站利用智能天线对来

18、自移动台的多径电波方向进行波达方向（DOA）估计，并进行空间滤波（也称为上行波束成型），抑制其他移动台和多径干扰。从发送的角度来看，基站利用智能天线对发射信号下行波束成型，使基站发射信号能够沿着移动台电波的来波方向发送回移动台，从而降低发射功率，减少对其他移动台的干扰。TD-SCDMA系统更适合采用智能天线：TDD的工作模式，便于权值的应用，上行波束赋形矩阵可直接使用于下行子帧时间较短（5ms），便于智能天线支持高速移动；单时隙用户有限（目前最多8个），便于实时自适应权值的生成。智能天线对TD-SCDMA系统性能改进分析：提高了基站接收机的灵敏度，提高了基站发射机的等效发射功率，降低了系统的干

19、扰，降低了系统的误码率，增加了CDMA系统的容量，改进了小区的覆盖，降低了无线基站的成本。 2.1.3 联合检测技术首先估计所有用户的信道冲激响应，然后利用已知的所有用户的扩频码、扰码和信道估计，对所有用户的信号同时检测 ，消除符号间干扰（ISI）和用户间干扰（MAI），从而达到提高用户信号质量的目的。联合检测在TD-SCDMA系统实现的优势：每时隙内码道数量少，基站扰码短上行同步，总的来说-计算量小。联合检测原理见图1-1d是发射的数据符号序列，e是接收的数据序列，n是噪声e1 = c1* (h1c1*d1+h2c2*d2 +h3c3*d3 +n)e2=c2*(h1c1*d1+h2c2*d2

20、+h3c3*d3+n)=Ad e3 = c3* (h1c1*d1+h2c2*d2 +h3c3*d3 +n)图2-1 联合检测原理图联合检测的目的：就是根据上式中的A和e估计用户发送的d联合检测对TD-SCDMA系统性能改进：提高系统容量，增大覆盖范围，减小呼吸效应，缓解功率控制精度需求，削弱远近效应。2.1.4 接力切换技术(1) 切换概念：切换是指当移动台处于移动状态中通讯从一个基站或信道转移到另一个基站或信道的过程。(2) 切换原因：上、下行链路质量，上、下行链路信号的测量，距离或业务的变化，更优的蜂窝出现，操作和管理的干涉，业务流量情况等。(3) 越区切换：在蜂窝结构的无线移动通信系统中

21、，当移动台从一个小区移动到另一个小区时，为保持移动用电话不中断通信需要进行的信道切换称为越区切换。越区切换有三种方式:硬切换、软切换、接力切换1) 硬切换：在硬切换的过程中，UE先断开与NodeB1(源基站）的信令和业务连接，再建立与NodeB2（目标基站）的的信令和业务连接，即UE在某一时刻只与一个基站保持联系。2) 软切换：而在软切换过程中，UE先建立与Node B2的信令和业务连接之后，再断开与Node B1的信令和业务连接，即UE在某一时刻与2个基站同时保持联系。3) 接力切换:接力切换(Baton Handover)是TD-SCDMA移动通信系统的核心技术之一。其设计思想是利用智能天

22、线获取UE的位置距离信息，同时使用上行预同步技术，在切换测量期间，使用上行预同步的技术，提前获取切换后的上行信道发送时间、功率信息，从而达到减少切换时间，提高切换的成功率、降低切换掉话率的目的。 接力切换工作流程：UE收到切换命令前的场景：上下行均与源小区连接。UE收到切换命令后执行接力切换的场景：利用开环预计同步和功率控制，首先只将上行链转移到目标小区，而下行链路仍与源小区通信 UE执行接力切换完毕后的场景：经过N个TTI后，下行链路转移到目标小区，完成接力切换 。2.1.5 动态信道分配(1) 信道分配技术信道分配指在采用信道复用技术的小区制蜂窝移动系统中，在多信道共用的情况下，以最有效的

23、频谱利用方式为每个小区的通信设备提供尽可能多的可使用信道。信道分配过程一般包括呼叫接入控制、信道分配、信道调整三个步骤。不同的信道分配方案在这三个步骤中有所区别。 信道分配方案可分为以下三种： 固定信道分配（FCA） 动态信道分配（DCA） 混合信道分配（HCA）DCA的应用：DCA是TD-SCDMA系统中RRM算法的核心内容之一，TD-SCDMA系统中一条信道是由频率/时隙/扩频码 的组合唯一确定，DCA主要研究的是信道的分配和重分配的原则，DCA通过系统负荷，干扰，用户空间方向角等测量信息来确定最优的资源分配方案，降低系统干扰，提高系统容量。作用：呼叫到达时，为业务分配合适的无线资源，呼叫

24、接入后，系统根据承载的业务要求、干扰受限条件及终端移动要求，由RNC进行频率、时隙和码道的动态调整及信道间的切换 。(2) 信道化码的特点：1) 码表利用率高：分配掉的码字所阻塞掉的码字越少，说明码表利用率越高。2) 码表复杂度低：尽量用短码分配；训练序列码（Midamble）分配。训练序列码的作用：信道估计；功率测量；上行同步维持；2.1.6 功率控制(1) 概念：功率控制技术是CDMA系统的基础，没有功率控制就没有CDMA系统。(2) 功率控制作用：功率控制可以补偿衰落，接收功率不够时要求发射方增大发射功率；功率控制可以克服远近效应，对上行功控而言，功率控制的目标即为所有的信号到达基站的功

25、率够用即可；由于移动信道是一个衰落信道，快速闭环功控可以随着信号的起伏进行快速改变发射功率，使接收电平由起伏变得平坦。(3) 功率控制分类1) 开环功率控制接收机测量接收到的宽带导频信号的功率，并估计传播路径损耗，根据路径损耗计算得到需要发射的功率。接收到的功率越强，说明收发双方距离较近或有非常好的传播路径，发射的功率就越小；开环功控只能在决定接入初期发射功率和切换时决定切换后初期发射功率的时候使用。2) 闭环功率控制内环控制测量信噪比和目标信躁比比较，并向移动台发送指令调整它的发射功率；若测定SIR目标SIR， 降低移动台发射功率,若测定SIR=一85dBm。2)PCCPCH CI=-3dB

26、。3) 室内信号的外泄电平，在室外10米处PCCPCH RSCP-95dBm。(3) 功率配置方案要求TD-SCDMA室内分布选用BBU+RRU作为信源，应使用PCCPCH信道功率进行分布系统功率预算，为保证公共信道和上下行各业务平衡，室内分布系统设计时按照PCCPCH信道功率(双码道)为32dBm取定，对部分覆盖面积较小的场景可降低功率设计。(4) 链路预算1) 最大允许路径损耗TD-SCDMA室内分布采用RRU作为信源，用PCCPCH信道功率进行功率预算。对12W 6载波设备，RRU总输出功率为408dBm，按照6载波平均分配功率计算得到各类信道的链路预算。考虑到E频段(2300一2400

27、MHz)的引入需求，根据E频段相对A频段链路损耗差值，确定PCCPCH边缘场强要求为一80dBm。2) 空间传播距离由于室内环境的多样性，理论上很难采用一种传播模型来准确分析室内覆盖系统，一般而言，进行实际模型测试是比较准确的。在本项目中，从理论上建议采用目前使用较多的衰减因子传播模型，计算路径损耗的公式如下： Pathl。OSS(dB)=PL(dO)+lO*n*Log(ddO)+R其中：PL(dO)：距天线1米处的路径衰减：2025MHz时的典型值为385dB；d为传播距离；n为衰减因子。对不同的无线环境，衰减因子n的取值有所不同。不同环境下n的取值如下表所示。表2-1衰减因子取值表R：附加

28、衰减因子。指由于楼板、隔板、墙壁等引起的附加损耗。根据最大允许路径损耗核算覆盖距离如下：表2-2空间传播距离预算表(5) 天线建设及改造要求天线口PCCPCH信道(双码道)功率一般建议不超过10dBm。对于体育场馆、空旷展览中心、会场等特殊场景，天线口功率还可适当酌情提高，但应满足国家对于电磁辐射防护的规定。与2G室内分布系统相比，TD-SCDMA系统频率高、空问损耗大、绕射能力差，建议采用“小功率，多天线”方式进行建设，在TDSCDMA建设及改造过程中，需要根据实际覆盖效果进行天线规划，适当考虑增加天线密度，实现TD-SCDMA业务的良好覆盖。1) 天线工作频率范围要求为8002500MHz

29、。2) 单天线覆盖半径参考建议为：在半开放环境，单天线情况下，如商场、超市、停车场、机场等，覆盖半径取10-16米；在较封闭环境，单天线的情况下，如宾馆、居民楼、娱乐场所等，覆盖半径取610米。3) 不同分布系统天线间距：为避免两个系统间的干扰，建议TD-SCDMA分布系统天线和PHS分布系统天线间距大于15米，在部分施工条件限制的环境中，也应要求两个系统的天线间距大于l米。在具备施工条件的物业点，可采用定向天线由临窗区域向内部覆盖的方式，有效抵抗室外宏站穿透到室内的强信号，使得室内用户稳定驻留在室内小区，获得良好的覆盖和容量服务，同时也减少室内小区信号泄漏到室外的场强。(6) 频率配置要求智

30、能天线不能应用于TD-SCDMA室内覆盖，影响了上行的解调灵敏度和下行的容量。为了减少室内外相互之间的干扰，室内覆盖频率配置方案如下：中国移动TD-SCDMA可使用1880-1900MHz(F频段，原A频段)、2010-2025MHz(A频段，原B频段)和23202370MHz(E频段，原C频段)，总计85MHz。室内分布频率配置原则为：1) 室内覆盖与室外覆盖尽量采用异频组网方式。在频率紧张的情况下，应保证与室外有切换关系的室内小区的主载频与室外小区主载频保持异频。2) 2320-2370 MHz(E频段50MHz)目前只允许用于室内覆盖，建议将该频段主要用于热点区域TD-SCDMA系统室内

31、覆盖的扩展频段。第三章 TD-SCDMA室内分布系统3.1 TD-SCDMA室内分布系统概述TD-SCDMA是由中国第一个具有自主产权的国际通信标准，作为国际电信联盟接受的3G三大标准之一，TD-SCDMA需要提供话音、数据和多媒体业务(车载通信速率为144kbs、步行通信速率为384kbs、室内通信速率为2Mbs)。因此TD-SCDMA必须提供良好的室内外通信业务与信号覆盖。根据标准要求，TD-SCDMA必须提供良好的室外和室内通信服务。为解决以上问题，运营商有必要通过引入室内分布系统来扫除盲区，吸收室内话务量，改善室内通话质量。室内分布系统建设可以为TD-SCDMA开辟高质量的室内移动通信

32、区域，分担室外小区话务量，减小拥塞，扩大网络容量，从整体上提高TD-SCDMA网络的服务水平。与2G类似，TD-SCDMA室内分布系统结构主要包括：信号源、传输介质和中继设备器件、天线等三大部分。信号源即提供小区信号的设备，包括宏蜂窝、微蜂窝，也可以是射频拉远或直放站；传输介质包括同轴电缆、光纤、泄漏电缆等，信号在传输介质中传输，有时根据覆盖的需要还要通过放大设备对信号进行放大；中继器件还包括功分器、耦合器等，信号功率通过功分器和耦合器进行合理分配；天线是室内分布系统发射和接收信号的部分。室内覆盖系统通过分布系统将信号源信号直接引入室内的小型天线，从而消除室内盲区的目的，为室内用户提供纯净、无

33、缝的高质量语音及数据业务。室内覆盖系统由两部分组成：(1) 信号源(微蜂窝、宏蜂窝、直放站、BBU+RRU等)；(2) 分布系统(同轴电缆、光缆、泄漏电缆、电端机、干线放大器、功分器、耦合器、天线等)。室内分布系统按布线材料的不同，可分为同轴电缆系统和光纤系统；根据使用器件的不同，又可分为无源分布系统和有源分布系统TD-SCDMA室内分布系统与其他通信体制的室内分布系统相比，具有以下特点。(1) 室内不使用智能天线，系统覆盖、容量和质量均受到影响。(2) 公共信道和业务信道的覆盖分开考虑。(3) 不同的时隙配置支持不对称数据业务。(4) 工作频段高，损耗大，信号室内传播能力差，深层覆盖难度加大

34、。(5) 在室内区域向室外移动时，不能采用接力切换，而只能选择硬切换。(6) 对于有源设备系统的时延控制，一般要求小区路径的最大允许时延为75us。(7) 采用了上行同步技术，对直放站和干放的技术要求提高。（8) 大部分信源需要引入单独的GPS天线，并选择合适的安装位置和走线路由。3.2 室内分布系统组成图3-1室内分布系统的结构图室内分布系统主要由信号源和信号分布系统两部分组成，如图2-2：图3-2室内分布系统组成构成室内分布系统的主要设备是：馈线、天线、干线放大器，延长放大器以及耦合和功分等无源器件。在系统设计上主要考虑的是能量分配的问题。因此，室内分布系统主要由以下部件组成：(1)信号源

35、：基站、微蜂窝和直放站；(2)功率分配系统：无源，光纤和各种有缘室内分布系统；(3)干线放大器：低噪声功率放大器、不产信号传输损耗；(4)室内天线：吸顶或墙挂式小型低增益室内天线、八木天线；(5)馈线和接头：适配7/8和1/2等阻燃馈线的N型、7/16型接头。3.3 室内信号分布的基本方式(1) 无源天馈分布方式通过无源器件和天线、馈线，将信号传送和分配到室内所需环境，以得到良好的信号覆盖。用于中小型地区。(2) 有源分布方式通过有源器件(有源集线器、有源放大器、有源功分器、有源天线等)和天馈线进行信号放大和分配。(3) 光纤分布方式主要利用光纤来进行信号分布。适合于型和分散型室内环境的主路信

36、号的传输。(4) 泄漏电缆分布方式信号源通过泄漏电缆传输信号，并通过电缆外导体的一系列开口，在外导体上产生表面电流，从而在电缆开口处横截面上形成电磁场，这些开口就相当于一系列的天线起到信号的发射和接收作用。它适用于隧道、地铁、长廊等地形。表3.1信号分布方式的比较信号分布方式优点缺点1.无源天馈线分布方式成本低、无源器件，故障率低、无需供电，安装方便、无噪声累积、宽频带系统设计较为简单、对于复杂系统无法保证信号功率2.有源分布方式对于复杂系统能保证信号覆盖功率频段窄，多系统兼容难度大，需要供电3.光纤分布方式传输距离远，传输质量好造价高4.泄漏电缆分布方式场强分布均匀，可控性高；频段宽，多系统

37、兼容性好。造价高3.4 无源电分布系统3.4.1 无源电分布系统的主要构成系统除信号源外主要由耦合器、功率分配器、合路器、室内天线、馈线等无源器件和电缆、天线组成。(1) 耦合器：是一种非等功率分配的功率分配器件，常见的有5dB、6dB、7 dB、lOdB、15dB、20dB、30dB和40dB等多种耦合比的耦合器供选择；(2) 功率分配器：是等功率分配器件，常见的有2功分、3功分、4功分等；(3) 合路器：合路器有同频带合路器和双频带合路器两种；同频带合路器能将两个或以上的同频段信号合成一路信号输出；多频带合路器则能将多个频段的多个发射和接收信号合路于同一根馈线、双频天线或宽频泄露同轴电缆；

38、(4) 衰减器：用于衰减多余的信号强度，一般用于对输入信号强度有限制的室内型直放站、有源信号分布系统和室内光纤信号分布系统；(5) 负载：用于吸收无源器件上未使用端口的信号功率；(6) 普通电缆：用于连接系统中的不同功能构件，通常选用同轴电缆；(7) 泄露电缆：由同轴电缆上分装多路天线演变出来的连续天线，兼有普通电缆和天线的作用；(8) 天线：室内分布系统中采用的天线常见的有全向和定向天线两种，与室外基站使用的天线相比，一般具有增益低、体积小、易安装的特点。3.4.2 无源电分布系统的工作方式无源电分布系统主要是以最合适的方式提取信号源，通过耦合器、功分器等无源器件进行分路，经由馈线将信号尽可

39、能均匀地分配到每一付分散安装在建筑物各个区域的低功率天线上，从而实现室内信号的均匀分布，解决室内信号覆盖的问题。也可以提取信源，通过耦合器、功分器等无源器件进行分路后，送入泄露电缆中，在信号传输过程中，将信号均匀的分布在所经过的区域。这种方式主要适用于地铁及隧道等狭长且有弯道的通道型室内区域。3.4.3 无源电分布系统的特点(1)故障率低：由于系统主要由一系列无源器件组成，几乎不存在器件的故障；(2)系统容量大：由于所有的无源器件均具有较高的功率容限，很容易组成大容量的室内分布系统，扩容也十分方便；(3)信号分配十分灵活；(4)投资少:由于系统中信号功率不经过放大，信号源提供的功率有限，同时考

40、虑到上行信号的传播，无源室内分布系统的有效服务范围不可能无限大，有一定的限制。3.5 有源分布系统3.5.1 有源电分布系统的主要构成由于电分布系统中使用了功率分配器、耦合器、合路器和馈线进行射频信号的分配与传输，对信号功率衰减较大，在服务区域较大的情况下，为保证末端天线口的功率，在必要的位置需进行功率的放大，加装干线放大器，或其他有源器件增加功率。有源电分布系统中增加的常见器件是干线放大器，将输入的低功率信号放大后进行输出，主要用于补偿由于信号传输和分配而引起的功率衰耗。3.5.2 有源电分布系统的工作方式有源电分布系统的工作方式与无源电分布方式基本一致，但在系统中的不同位置增加了有源器件，

41、增加和补偿了射频信号的功率，可连接更多的天线，传送更远的距离，进一步扩大了服务区域。由于干线放大器的加入会引起噪声，多级干线放大器级联会形成噪声的累积，影响系统质量，在设计中一般不采用串联干线放大器的方式。所以，采用干线放大器补偿功率的损耗是有限的，系统可达到的覆盖范围仍然受到功率和上行信号损耗的限制。3.5.3 有源电分布系统的特点相比于无源电分布系统，有源电分布系统的服务范围大，但由于有源器件工作没有无源器件稳定，要维护的点多，系统维护工作量大，稳定性差，系统成本较高。同时，由于干线放大器一般都是带选放大的，在引入其他频段的信号源时须在干线放大器等节点增加支路分别放大，系统兼容性差。3.6

42、 TD-SCDMA室内分布系统中相关器件介绍(1) 天线天线的主要指标：包括增益、波束带宽、频段范围、前后比、极化方式和驻波波比等。1) 增益：特定天线和理想点源天线在覆盖区内电场强度的差值(dBi)；一般全向天线为2dBi左右，板状定向则有：418dBi等不等。2) 波束宽度：是指定向天线在辐射方向上左右各比典型值下降3dB(一般为3dB)的这个范围和天线之间形成的夹角，也称为半功率角。比如有65度、45度、120度、360度等。3) 前后比：指的是定向天线辐射方向前瓣最大值和辐射的反方向30。内后瓣最大值(背面)电场强度的比值。4) 极化方向：一般陆地移动通信只有垂直、水平和4-45。双极

43、化3种。5) 驻波比：指的是天线输入口的匹配能力，是衡量天线工艺、质量水平的重要标志。一般小于15。无论足发射天线还是接收天线，它们总是在一定的频率范围(频带宽度)内工作的，天线的频带宽度有两种不同的定义，一种是指在驻波比15条件下，天线的工作频带宽度；另外一种是指天线增益下降3dB范围内的频带宽度。在移动通信系统中，通常是按前一种定义的，具体的说，天线的频带宽度就是天线的驻波比SWR不超过15时，天线的工作频率范围。一般说来，在工作频带宽度内的各个频率点上，天线性能是有差异的，但这种差异造成的性能下降是可以接受的。(2) 功分器功分器的作用：是将功率信号平均地分成几份，给不同的覆盖区使用。种

44、类：功分器一般有二功分、三功分和四功分3种。主要指标：包括分配损耗、插入损耗、隔离度、输入输出驻波比、功率容限、频率范围和带内平坦度、输入阻抗。(3) 耦合器耦合器的作用是将信号不均匀地分成2份(称为主干端和耦合端，也有的称为直通端和耦合端)种类：耦合器型号较多，常见的有5dB、6dB、lOdB、15dB、20dB、30dB和40dB。主要指标：耦合度、隔离度、方向性、插入损耗、输入输出驻波比、功率容限、频段范围、带内平坦度、输入阻抗。(4) 干线放大器1) 作用：干线放大器简称干放。作用是在室内覆盖信号源功率不够的主干末端对信号功率进行放大，以满足室内环境覆盖的要求。2) 种类：根据运用在不

45、同的网络分为GSM、TD-SCDMA干线放大器等，其内部结构相同于直放站。3) 根据不同的功率TD-SCDMA系统主要分为05W、1W、2W和5W干线放大器。4) 主要指标：发射功率、传输方式、噪声系数、线性指标、动态范围、接收机灵敏度、开关时间准确度、功放启动灵敏度、功放开关同步控制功能、射频开关调整能力、开关时问抗外界干扰能力、输入输出特性、ALC、传输时延、带外增益、杂散发射、输入互调、收发隔离度等参数。(5) 馈线室内覆盖用的馈线基本上只有3种，78(普通)，12英寸(普通)和12(超柔)，它们都是同轴电缆。根据表皮的材料不同分为阻燃和普通2种。(6) 合路器合路器是多系统共用分布系统

46、中最重要的器件，目前分布系统中使用较多的是腔体合路器，合路器的每条支路都由一个高性能的滤波器组成，该滤波器具备良好的选频特性，即：在本通带上具有较小的插损，在其他的系统的频率上有高的衰减特性。1) 作用：合路器的主要作用是将几路信号合成起来。2) 工作机理：双频合路器的工作原理类似于双工器，但要求被合成的信号不在同一频段范围内，I：l-,女n GSM信号和TD-SCDMA信号。而且双频合路器具有插损低和隔离度大(大于7090dB)等特点。第四章 TD-SCDMA室内分布系统的设计4.1 TD-SCDAMA分布系统概述TD-SCDMA是由中国第一个具有自主产权的国际通信标准，作为国际电信联盟接受的3G三大标准之一，TD-SCDMA需要提供话音、数据和多媒体业务(车载通信速率为144kbs、步行通信速率为384kbs、室内通信速率为2Mbs)。因此TD-SC