TETRA数字集群室内覆盖系统设计研究

2011-11-13宋雅范金宁

移动通信 2011年13期

宋雅范金宁

[摘要]文章在分析室内覆盖主要设计指标的基础上，对信源、室分系統的选取原则、设计方法进行了研究，并重点分析了直放站的施主基站选取、TETRA与其他系統合路室分方案等问题。

[关键词]TETRA室内覆盖施主基站多系統合路

1引言

TETRA为欧洲电信标准协会(ETSI)推荐的数字集群标准，在国内外的公共安全、交通运输、政务网络等领域已得到广泛应用。作为指挥调度及应急保障通信系統，TETRA网络除了被常规应用于室外外，一些重要或人员密集的大型建筑、运动场馆、地下空间等室内区域同样有着迫切的覆盖需求。由于建筑物自身存在的屏蔽和吸收作用，导致无线电波有较大的传输衰耗，形成了移动信号的弱场强区甚至盲区；另外，建筑物高层空间极易存在无线频率干扰，导致服务小区信号不稳定，出现乒乓切换效应，从而使话音质量难以保证，掉话现象时有发生。因此，在特定场景下，需要建设TETRA网络室内覆盖系統，以解决室内的覆盖、质量或容量问题。基于此，本文对TETRA室内覆盖系統设计的原则、方法及一些设计重点问题进行探讨研究。

2设计技术指标取定

进行TETRA数字集群室内覆盖设计之前，应首先明确相关的设计技术指标，例如无线覆盖边缘场强、网络接通率、信号外泄要求等。这些设计技术指标规定了室分系統的建设目标、为室分设计的重要输入条件。各参数取值的不同也会直接影响到室分系統的实现方案及系統投资等。表1列出了TETRA室内覆盖系統的一些主要设计技术指标。

3室分信源的选取及设计

目前TETRA数字集群系統的信源主要有宏基站和直放站两大类。室内宏基站信源有能新增系統话务容量、输出功率大、扩容方便的特点，但对站点的机房、电源、传输等配套要求高，建设周期长，建设成本高。直放站信源不能增加系統话务容量，但对安装环境和电源要求低，物业选址方便。进行室内覆盖系統设计时，需综合考虑覆盖、容量要求及物业类型等因素来选取合适的信号源类型，建议如下：

(1)对一些超大型的站点，建议使用宏基站+直放站信源；

(2)对于话务需求高或重要性高的站点，建议使用宏基站信源；

(3)其他情况，建议使用直放站信源。

数字集群系統具有“广覆盖、小容量”特点，建设室内覆盖系統更多是为了解决室内的覆盖问题，故相比普通移动通信网络，TETRA室内覆盖系統中会更多地使用直放站。

进行室分直放站设计时，直放站的施主基站选取、直放站功率设计等问题需重点分析。

3.1直放站的施主基站选取

(1)进行直放站施主基站选取时，一般需要考虑下述两个方面的约束条件：

◆TETRA系統的C/I要求为不小于19dB，故选取直放站的施主基站时，一般避免直放站信号和施主基站信号存在过多的重叠覆盖区域，尽可能地避免选取物理距离最近的室外基站(一般就是室外区域的主服务基站)作为施主基站。

◆对于光纤直放站，近端机与远端机的光路损耗不能太大，通常需小于10dB(视厂家设备而定)。考虑光器件及接头损耗因素后，一般建议近端机与远端机的光路距离控制在10Km以内。

上述两个约束条件会带来一定的矛盾。一方面，为了减少室分直放站的信号跟原施主基站的信号重叠，希望选取的施主基站的距离尽可能远一些；另一方面，施主基站的物理距离若比较远，很多情况下光纤的长度较长、可能导致不满足光纤直放站允许的最大光路损耗要求。

(2)在实际的设计工作中，在满足光路长度要求的前提下，应重点分析室内、外的信号强度对比及信号时延。

◆优先考虑选取满足下列C/I要求的施主基站：室内直放站信号跟室外施主基站的信号强度满足C/I≥19dB要求。其中，C为室分直放站信号强度，|为拟选取的室外施主基站直接覆盖的信号强度。

◆若无法满足上述C/I要求或者建设室分时不具备条件进行测试对比分析时，则要重点考虑两个信号问的时延差问题。根据ETSI相关标准，TETRA终端(一般不带均衡器)正常工作于Hily Terrain环境的多径信号时延不能超过15us；另外，对TETRA系統，符号周期为56us，根据理论分析及实际工程经验，一般建议多径信号的时延差不超过1/4个符号周期，即14us。对采取直放站信源的室分系統，直放站的信号与原室外施主基站的直接信号相当于多径，14us时延差对应的光纤长度为：14×10-6×(2/3×3×108)=2.8Km，故直放站到施主基站的光纤长度不宜超过2.8Km+2/3×L，其中L为室分区域到施主基站的直线距离(光纤中的信号传播速度为真空中的2/3)。考虑光纤直放站的处理时延后(一般1.5us～2us)，上述允许的光纤长度还将再减少一些。

3.2直放站功率设计

TETRA直放站的标称输出功率为总的输出功率。考虑到TETRA基站可能为1—8的不同载波配置，进行室分系統设计及链路预算时，需考虑直放站输出功率的回退问题。以常用的10W(40dBm)光纤直放站为例，若其施主基站为2载波配置，则该直放站输出的单载波最大功率为10/2=5W(37dBm)，即直放站的输出功率需要按满功率回退3dB、最大输出37dBm进行设计。对施主基站不同的载波配置，直放站的输出功率需具体考虑如下：

(1)施主基站1载波配置，直放站的输出功率可按满功率设计；

(2)施主基站2载波配置，直放站的输出功率按回退3dB设计；

(3)施主基站4载波配置，直放站的输出功率按回退6dB设计；

(4)施主基站8载波配置，直放站的输出功率按回退9dB设计。

在实际设计时，考虑到施主基站未来可能需要扩容，且为保证系統设计有一定的冗余，建议直放站的输出功率在上述情况下按照再回退3dB-5dB设计。

4分布系統的选取及设计

TETRA数字集群的室内分布系統主要有：无源电分布系統、有源电分布系統、光纤分布系統和泄漏电缆分布系統等类型，不同分布系統的组成、特点及应用场景如表2所示。

在实际的工程设计时，除了按照上述原则选取相应的TETRA室分系統类型外，可能还需要考虑TETRA与其他移动通信系統合路、共建共享的问题。为了深入贯彻落实建设节约型、环境友好型社会的要求，减少重复建设，建设TETRA数字集群室内分布系統时，一般考虑采用共建共享方式、多个系統共用同一套分布系統。

进行TETRA与其他系統间的室内多系統合路设计时，需对合路的所有系統之间可能存在的干扰(杂散干扰、阻塞干扰)进行分析计算，并根据计算结果提出各系統间合路所需的隔离度要求，即合路器的端口隔离度要求。系統间的干扰隔离及规避手段有：

(1)电信业务经营者配合协调不同制式系統的频点使用：避开可能存在干扰的频点。

(2)在合理器等设备选型时，提高相关设备隔离度参数要求。

(3)增加滤波器：外接滤波器提高系統间隔离度。