一种3G信号和以太网信号接入系统的研究

汪 锋，胡宜雪，余勋林，江 鹏

(1.武汉邮电科学研究院 光纤通信技术与网络国家重点实验室，湖北 武汉430074;2.武汉虹信通信技术有限责任公司，湖北 武汉430074)

随着无线通信领域技术的发展，特别是第三代移动通信(3G)技术的广泛应用，用户对3G数据业务的需求大幅增长。和目前的第二代移动通信(2G)网络相比，由于3G制式频率高，工作频段为超短波段，信号受墙体阻挡严重，穿透损耗大且电波绕射能力差，因此3G网络在建筑物内部出现了较多的弱信号区和盲区，具有网络表现不稳定及易断线等缺点［1］。为了完善3G技术及提高数据业务质量，必须解决3G网络的覆盖缺陷，提高室内信号的覆盖质量。

1 接入系统概述

目前，大部分家庭室内覆盖主要是依靠宏站信号或楼道信号渗透，信号主要都是在电梯、楼道等公共区域的覆盖，并没有真正做到家庭入户覆盖。室分覆盖不均衡，导致高层信号的干扰严重且业务质量不佳、性能不高、用户感知差且室内覆盖效果不明显［2］。随着人们健康意识的提高，在小区架设室外基站及天线，物业协调非常困难，且对家庭室内重新布线很不方便。因此，必须要采取新的措施来解决3G家庭室内覆盖问题。

目前，为用户提供宽带接入服务普遍采用光纤接入和局域网的方式，在靠近用户楼道或弱电井侧安装光网络单元(ONU)，再通过与ONU相连接的以太网线为用户提供宽带接入服务。在进行以太网数据传输时，百兆以太网线仅使用了其中两对双绞线，另外两对双绞线处于空闲状态。随着互联网技术的发展，大部分小区用户都敷设了以太网线，本文的接入系统可以充分利用以太网线中空闲的两对双绞线进行新一代移动通信信号的传输，将新一代移动通信信号和以太网信号复用进同一根网线，传到用户家庭室内。在不影响用户高速上网的前提下，对用户家庭进行室内覆盖。本接入系统直接利用用户家庭的室内资源和用户资源进行室内信号覆盖，不需重新敷设和布线，无论是2G移动通信信号，还是3G移动通信信号，均可以采用本接入方式实现家庭室内覆盖。

本接入系统主要包括两个部分:主机(MU)单元和远端单元(RU)。主机单元通过设备外接耦合器的方式从基站引入移动通信信号，经主机单元中的变频单元进行移动通信射频信号到中频信号的转换，再由主机单元中的功率分配单元进行功率分配及以太网信号合路，然后通过五类线传输到远端单元。远端单元对两信号分离后，进行移动通信信号中频到射频信号的转换，最后由天线将信号发射进行室内覆盖［3］。其接入系统组成部分如图1所示。

2 移动中频信号与以太网数据信号共传干扰验证

图1 接入系统组成框图

家庭接入百兆以太网，实际上只使用8芯网线中的4芯来进行宽带数据传输，另外4芯空闲。本接入系统就是利用网线中空闲的4芯完成新一代移动通信信号的入户传送，对各个家庭进行室内覆盖。在利用网线中空闲4芯同时传输移动通信中频信号和以太网数据信号时，两信号能否共同传输，信号间是否存在相互干扰是本系统能否正常实现的关键。

如图2所示，将两台PC通过测试五类线进行连接。通过改变测试五类线(8芯直连、4芯直连和4芯直连同时传输移动通信中频信号)测试在同一根五类线上两种信号共同传输的性能。测试时由PC2(服务器)向PC1(客户端)传输同一个文件，测试不同条件下文件的下载速度。测试中要选用较好配置的PC，保证网卡有较高、较稳定的传输速度。测试五类线选用100 m(实验室验证时采用的为94 m)长度普通五类线。测试中所加中频信号为100 MHz，0 dBm输出单载波TD-SCDMA调制信号。

图2 信号干扰测试图

下文将详细介绍图2所示的测试方法、测试结果和分析。

1)测试五类线重叠缠绕成一捆放置，结果如表1所示。

表1 标准连接下载速度测试

2)测试五类线分开避免缠绕，同时五类线在实验室绕成一个较大的半环，回路两根线间距2 m以上。

(1)数据下载速度测试

根据图中测试五类线配置，PC2向PC1传输同一个786.7 Mbit的单个bin文件，进行不同五类线配置情况下的测试，测试结果如表2所示。

表2 其他连接下载速度测试

(2)移动通信中频信号EVM(误差向量幅度)测试，测试结果如表3所示。

表3 EVM测试

(3)网线插损测试

94 m普通五类线中2芯传输模拟中频信号时衰减约27 dB。

通过对测试验证结果分析可知，使用五类线中的4芯进行以太网数据传输与使用五类线中的8芯进行以太网数据传输时，对以太网数据传输速度无明显影响;使用五类线中的4芯传输以太网数据和使用另外4芯中的2芯传输模拟中频信号时，对数据传输速度无明显影响，而且移动通信中频信号无论从服务器端或客户端传输都对数据下载速度影响较小，同时数字信号不会干扰移动通信中频信号的正常解调。因此，本接入系统能够利用家庭中敷设的五类线进行新一代移动通信信号的室内覆盖。

3 接入系统干扰性能测试及问题分析

在使用本接入系统进行以太网信号和移动中频信号同传过程时，移动通信室内覆盖信号指标出现恶化:EVM(误差向量幅度)由4%恶化到15%(30 m网线)或20%(100 m网线);噪声系数由7 dB提高到9.5 dB(30 m网线)，11 dB提高到24.5 dB(100 m网线)，下行带内杂散由-36 dBm提高到-18 dBm。

其产生原因为，本接入系统中以太网信号和移动通信中频信号传输方式如下:接入系统中使用五类线中的1，2，3，6芯传输以太网信号以及电源信号;4，5芯传输移动通信下行中频信号、时钟参考信号和RS-485信号;7，8芯传输移动通信上行中频信号。因此，以太网信号的高频分量会串扰到4，5，7，8芯传输的移动通信链路上，引起系统性能损失，图3为以太网信号的高频串扰图(由频谱仪数据导出)。

图3 以太网信号高频串扰图

从图3可知，移动通信中频信号如果在400 MHz以下时，每隔30.4 kHz将会存在以太网信号的干扰;以太网信号的串扰功率将会干扰上下行链路的底噪，从而导致系统噪声系数和带内杂散的提高［4］;因此在系统中，通过五类线传输的移动通信中频信号要特别注意，必须将移动通信中频信号设置在以太网信号串扰较低的频率，只有这样利用五类线中的空闲双绞线传输移动通信中频信号时才不会造成系统性能损失，使系统满足在不影响家庭用户高速宽带上网业务的同时，能够进行3G信号的室内覆盖，且具有较好的覆盖效果。

4 结语

本文介绍了一种利用家庭用户已有的室内五类线，将GSM，CDMA，WCDMA和TD-SCDMA等不同制式的移动通信信号和室内的以太网数据信号共用五类线传输到各个用户家庭实现移动通信的室内覆盖的接入系统，并对这种新的室内覆盖接入系统的可行性进行了验证和测试分析。本文的接入系统方式不需要再次进行线缆敷设，更不需要进行入户协调工作，直接利用驻地网资源和用户资源进行室内信号覆盖问题，实现方便，可利用价值高。

［1］李震.3G发展现状与前景［J］.信息化建设，2007(5):5-5.

［2］王超.移动通信室内分布系统设计研究［J］.河北通信，2004(2):1-13.

［3］YD/T 5120—2005，无线通信系统室内覆盖工程设计规范［S］.2005.

［4］蔡杰，王德东.综合室内覆盖系统中干扰分析［J］.移动通信，2008(2):96-99.