多系统合路平台的设计与应用

2013-01-31朱舒雨肖萍萍

电视技术 2013年9期

朱舒雨，肖萍萍

(武汉邮电科学研究院，湖北武汉430073)

随着3G通信建设的全面展开，使得国内的通信网络形成了多运营商、多制式、多频段的特点。然而越来越多数据业务发生在室内，传统的室内覆盖是由各个运营商分别建设自己的覆盖系统，不可避免地造成了覆盖的系统增多和网络间的相互干扰。针对这样的问题，多系统合路平台(Ponit of Ineterface，POI)为解决上述室内覆盖建设问题提出了可行的解决方案［1］，它是在同一建筑物内采用多系统合路共用室内天馈分布方式实现多个制式移动通信系统的室内信号覆盖。

1 POI建设的可行性分析

多系统室内分布共建的干扰一般分为杂散干扰、互调干扰、阻塞干扰，将严重影响系统通信质量，一般可以通过提高有源设备射频性能、增加合路器异频端口间的隔离度和增加不同制式系统间频段的方式来抑制，在实际设计工程应用中主要是通过不同隔离度的合路器来实现的。目前我国室内分布系统采用无源器件的频段主要从800～2 500 MHz，可以兼容多运营商的制式系统，合理地选择无源器件对合路器、电桥、耦合器指标的控制，其中选择符合系统隔离度要求的合路器是设计POI系统减小干扰的优选途径和成功前提［2］。合理的设计方案将优化系统的整体指标，在实现多系统合路平台功能的同时，还能简化单个或者多个网络升级和扩容带来的天馈系统的变动。

相比传统的室内覆盖方式，多系统合成平台将所有的信号用一套分布系统传输，节省了室分系统的成本投资，简化未来网络升级和扩容带来的线路更改，目前国内外已经广泛应用POI系统解决室内分布系统的多制式共建工程［3-4］。由以可见，POI系统从技术和经济角度可以满足室分系统的建设。

2 POI系统的设计原理与实际应用

POI系统采用模块化设计，在保证指标的前提下便于维护和扩容，主要是由无源器件包括合路器、双工器、耦合器等无源射频器件组成。合路器可以实现几个滤波器联合的功能，将不同中心频率、不同带宽的滤波器整合，形成整体满足工程需求的器件。合路器是将两路或者多路信号引入同一个覆盖系统，各制式信号共用天馈系统进行覆盖，它的结构是将两个或者多个滤波器结合在一起，完成多路信号合成一路的功能，实现多信号共用天馈传输，如图1所示［5］。POI系统是通过多个合路器级联成多制式信号的引入，确保系统收发隔离度和带外抑制等指标需求，抑制多系统信号间的干扰和外来信号的串扰。根据系统隔离度需求不同，目前POI系统有两种设计方案，分别是系统信号分离方案和上下行系统分离方案。在上下行系统分离方案中，POI系统由上行单元和下行单元组成，设计成为上、下行两个平台，将上行和下行两路信号分开传输，避免相互干扰。其中，保证各系统间较高的隔离度主要是通过设计较好性能的合路器实现的［6］。对于下行POI单元，可以在输入端使用高性能指标的滤波器，从而保证输入和输出端口的隔离度同时有效地保护后端信号泄露入前端设备，但此种方式必须保证对系统的互调指标要求不高，因为滤波器的使用会造成整个系统的低互调。监控功能主要是通过功率采集模块实现对输入输出信号的监控，通常在下行单元的输出端口使用两个反向连接的耦合器可以获取一部分正向反向信号用于监控，也便于日后的故障点排查使用［7-8］。

图1 合路器原理图

POI系统是一个复杂的合路系统，它灵活多变，由一系列无源器件组成，这些器件中大部分都是非标准件，都需要专门研发设计性能指标。POI系统设计结构应该满足简单对称、预留端口、便于安装、易于调试、避免扩容和网络升级带来的过大改动、方便与下级链路结合等结构特点。POI系统设计过程通常应该遵循以下设计原则［9］:1)POI应符合多运营商和多系统、多频段接入的要求;2)POI系统应满足各个系统的功率容量的要求;3)POI系统应满足各系统之间隔离度和带外抑制的要求;4)POI系统应满足驻波比等关键指标要求;5)POI系统应满足远程监控的要求。

POI系统的建设主要用于建筑物、地铁、火车站等大型场所，使室分系统出现新的特点，达到多网接入、透明传输和避免重复投资的目的，下文以西安地铁7进2出POI为例，分析设计方案，考虑多系统引入带来的相互干扰［10］，本设计主要采用上、下行分缆方式，以提高不同频段间的隔离度，基于实际应用的需求，POI主要指标如表1所示。

由于该系统是7进2出系统，包含6种不同制式的频段接入，可以利用不同频段的合路器完成系统设计。本设计选取2G合路器和一款定制合路器来完成，设计原理图如图2和图3所示。

本系统采用上、下行链路两个单元，将两个单元一起放在一个标准机架上，从而将上、下行两路信号分别引入各自的链路中。这样设计上、下行只需采用2个合路器和1个电桥，下行末端采用耦合器，便于获得监控信号。由于采用空间隔离，减少了各个合路器的隔离度。下面以下行链路为例分析其隔离度和插损等指标特性。下行单元采用的085电桥的频段范围是800～2 500 MHz，插入损耗为3.3 dB，2G下行合路器与7端口定制合路器的指标如表2和表3所示，本设计选用带外抑制度性能优良的高Q值腔体滤波器件，在CDMA800的下行频段选用的合路器对885～915 MHz内抑制大于65 dB，同时保证了CDMA800下行频段对GSM上行频段的隔离度，因此能够保证各段式的带外抑制指标和隔离度指标要求。本设计选用的系统器件全部互调指标要求均大于等于-140 dBc@43 dBm×2，预估能够满足整机需求。如有误差，在整机调试时可以通过调试合路器的三阶互调值来满足系统的需求。

表1 上、下行单元指标

图2 上行单元链路

图3 下行单元链路

表2 2G合路器指标

表3 定制合路器指标

系统的插入损耗是由无源器件的插损和线路的插损组成的，依据所选无源器件的指标可以预算出理论值符合系统指标，理论预算值应小于等于实际的系统指标，这样才能使整机调试时满足系统指标，表4以下行链路预算为例给出计算公式。

由表4得到系统插损的理论值满足实际需求，因此在后期的装配调试中插损指标是可以达到系统指标的。POI系统还应对各制式的输入、输出功率和输入输出驻波比进行监控。因此在POI输入输出端口要加上耦合器，将耦合出的信号送到监控单元用于信号对比。采用监控模块完成基本配置，各种模块可灵活组合，通过软件控制，标准接口，根据不同需求实现相应的监控功能［3，10-11］。本设计中下行单元输入端口通过调整SMA探针与抽头间的距离调整耦合度，从而控制耦合输出信号强弱，完成对输入信号和反射信号的监视功能。末端的耦合器完成正向、反向的功率检测，便于排查故障点［12-13］。本监控系统由DET功率检测模块和3G监控盘组成，并在网管界面上可根据要求对可设置的监控量进行写操作，通过实际生产调试和测试数据充分说明该款POI满足设计要求，说明本设计是可实现和有效的。

表4 下行链路插损预算对比

3 结束语

本文分析了POI系统在多网共建工程中的可行性和可实现性，通过实例POI系统的设计解决了在大型场所中多制式信号覆盖的重复建设问题，使人们享受到无缝覆盖的高品质服务。但目前仍存在着各种制式的不同信号，这些频段不同、功率不同的信号，要使它们在同样的区域达到高品质的覆盖效果和通信需求仍值得进一步研究和探讨。

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