移动通信室内分布系统共建共享分析

【摘要】 目前国内三家运营商独立运营，多制式并存的格局，造成了通信基础设施的重复建设，资源浪费。为提高投资利用率，共建共享是必然发展趋势。本文着重分析了室内分布系统共建共享所面临的干扰问题，找到兼容办法，搭建室内多系统工程的建设模式。

【关键词】 移动通信 室内分布 共建 干扰

前言：移动通信的共建共享是将基站、天线、网络等电信基础设施进行整合运营的一种模式，可实现资源节约、保护环境等目标，在国外已经过多年经营，得到广泛实施。我国移动通信共建共享的起步较晚，2008年工信部与国务院国有资产监督委员会联合发文《关于推进电信基础设施共享的紧急通知》，确定了由政府引导的共建共享推进思路。但是，真正大规模实施还是近两年的事。原因是多方面的，主要由我国的通信网络格局所致，一方面移动、联通、电信三大运营商各自采用的是三种不同制式的网络，各有利弊，技术上融合难度较大；另一方面，三家运营商业务发展不均，一旦资源共享必将会损伤利益，尤其2015年2月三大运营商均获取4G牌照后，竞争愈加激烈，我国的移动通信共建共享推进阻力较大。

此种情况之下，工信部再次强势介入，责令运营商强制共建共享，要求室外基站选址不得重复建设，已建成的基站以租赁方式分享给其他运营商；在室分建设上也逐步推行共建共享。2014年7月8日，国资委批准成立了中国铁塔通信有限公司，以最大限度地实现通信资源统一规划布局，这是我国在通信基础设施共建共享方面向前迈出的一大步，开始向第三方承建，运营商租赁的模式探索，此种情况下，克服技术瓶颈，搭建合理有效的共建共享模式就非常重要了。

一、室内分布系统的概念

目前，我国三大运营商移动用户有50%的语音话务量、70%的数据业务量是发生在室内的，所以用户的室内业务需求是运营商所必须着重考虑的。

室内建筑材料、装饰装潢材料的无线信号的衰减和屏蔽作用，导致室内空间存在弱覆盖区域甚至盲区；同时，在大型商业中心、大型场馆、车站等人群汇集区域，人口密度大，话务量高，易导致出现无线信道拥塞，通话质量差、数据传输慢等影响移动用户使用感知的情况。这些情况，室外基站是无法解决的，必须通过建设室内分布系统进行解决[1]。

室内分布系统，是相对室外基站信号覆盖而言的，指信号源经由无源器件、馈线组成的网状系统将无线信号均匀地分配到独立安装在建筑物内部、小区露天灯杆等区域的小功率低增益天线上，从而实现对目标区域的信号覆盖。室内分布系统的合理布置，可以实现对盲区、弱覆盖区域的信号覆盖，改善室内通信信号的强度和质量，同时可均衡室内话务，分担室外基站话务。

二、室内分布系统典型场景分析

室内场景的多样性是室内分布系统建设的难点之一，不同的室内分布场景，具有不同的建筑特点、无线环境及用户和业务特点，其话务模型和传输模型各有侧重，所以在建设之前，需要对场景特点进行分析，以便在分布系统设计时充分考虑系统容量、小区划分等问题。典型的室内分布场景包括写字楼、宾馆酒店、居民小区、校园、商场超市、城市综合体、交通枢纽、大型场馆等，下面将对典型场景特点进行分析。

2.1写字楼、宾馆酒店

建筑特点：位于大中型城市人口密集区或交通干道附近，多为高层建筑、钢筋混凝土结构或全钢架结构，楼内单层面积较大，砖墙或其他材料隔断，多有木质或金属材料天花板吊顶。

无线环境：周边基站密集，站址间信号干_严重，低层部分受遮挡严重，信号覆盖较弱，高楼层部分会收到多个信号强度大致相当的基站信号，缺乏主服务小区，切换频繁，导致起呼困难。

用户和业务特点：人流密集、流动性大，话务集中在白天，拥塞现象普遍，高端用户较多，语音和数据业务量均较大，这类场景对分布要求高，施工难度大，室内分布系统建设一次性投资巨大，需尽量吸收室内话务，提高投资回报率。’

2.2居民小区

建筑特点：内部楼宇密集，布局较为整齐，楼高不等，小区内绿化较多，楼间距20米左右，电梯数量较多，有大型地下停车场。

无线环境：建筑材料对信号屏蔽严重，低层、电梯、地下空间内信号覆盖较弱。

用户及业务特点：用户相对较为固定，话务集中在夜晚，语音及数据业务量均较大，客户对信号覆盖感知要求高而敏感。

2.3校园

建筑特点：主要为大学校园，有多种功能性建筑，建筑结构较为方正。

无线环境：楼宇多为多层建筑，楼高较低，可同时接收到多个基站信号，切换频繁，人流量大，数据通信传输不畅。

用户及业务特点：峰值话务量很高，不同区域存潮汐效应，教学楼、图书馆等区域话务量白天时较高，宿舍、家属楼等区域话务量夜晚时达到峰值。此种特点，需考虑信源共享基带资源，以高效利用容量资源，同时可应对突发大业务需求。

2.4商场超市、城市综合体

建筑特点：楼宇结构通常比较扁平化，综合体低层部分多以框架结构为主，单层面积大，墙体、货架等障碍物较多，大部分区域的信号衰减严重。

无线环境：多处于繁华地带或交通主干道附近，人流量大，周边环境总体较为复杂。

用户及业务特点： 中高端客户相对较多，业务需求多样，容量要求高，客流量非常大，需要做到精细化覆盖，确保均匀、良好覆盖。

2.5交通枢纽

建筑特点：机场、火车站、客运站等交通枢纽，通常有比较大的开阔空间，建筑结构多为钢筋混凝土和玻璃幕墙，地铁、轻轨等大部分区域处于地下，对基站信号有较大屏蔽。

无线环境：除了室外基站信号外，还有铁路等专网信号，信号环境较为复杂。

用户及业务特点：人流量非常大，对语音及数据业务量需求均较大。

2.6大型场馆

建筑特点：建筑结构多为大跨度钢结构，内部区域空旷，挑高层和上部区域很多。

无线环境：区域内传播环境复杂，传输损耗多样，空间开阔，易多小区交叠。人流室内、室外的频繁进出对容量均衡有较大影响。

用户及业务特点：高端用户多且集中，尤其媒体区域与VIP区域，以数据业务为主，对信号质量要求高。另，在展会或大型赛事期间，业务量会突发增长，而在其他空闲期则业务量较低，忙闲差异很大。

三、室内分布三网共建干扰分析

目前三大运营商各自网络所采用的主流制式各不相同，中国移动2G采用GSM900和DSC1800，3G采用CDMA2000，4G采用TD-LTE A、E频段；中国联通2G采用GSM900和DSC1800，3G采用WCDMA，4G采用TD-LTE 和FDD-LTE双网络；中国电信2G采用GSM900和DSC1800，3G采用CDMA2000，4G采用TD-LTE 和FDD-LTE双网络。为保证语音和数据业务，三家至少要保证各有两套制式网络。室内分布三网共建共享，则需要将至少6种制式网络合并在一套系统中，最大的难度即是克服干扰，做好干扰隔离，解决了干扰问题，即可找出搭建共建系统的模型。

3.1干扰的分类

室内分布系统的干扰，有来自系统内部的也有来自系统外部的。根据运营商各制式系统不同的工作原理、不同的工作频段，其干扰各有侧重。特别是系统间的干扰，往往混在一起，严重影响接收灵敏度，这是室分系统三网共建所需要重点考虑的干扰。

系统内部的干扰，主要来自底噪，每一个系统的发射机和接收机都有各自的底噪，这个底噪在系统容限范围内，对灵敏度影响较小，假设A系统进入到B系统时抬高了B系统的底噪，那就会导致B系统灵敏度降低，即产生干扰。

系统间的干扰主要来自杂散干扰、互调干扰和阻塞干扰三种，这三种干扰发生在系统的不同位置，同时不同的系统，所产生的干扰程度也不同[2]，在进行干扰抑制分析时，应获取对系统干扰程度最大的那个干扰来作为最终要抑制的对象，然后再确定能满足的系统隔离度是多少，从而保证多系统能一起和谐工作。

3.2 杂散干扰

杂散干扰来自于一个系统的发射频段外的杂散信号发射落在了另一个系统接收频段内而产生的干扰，将降低接收系统的灵敏度。2013年工信部第26号令，对无线电频率划分做出了详细的规定，内容包含对发射设备杂散域发射功率的限值要求。要保证杂散辐射对扰系统的影响低于7db，可通过杂散发射功率与扰系统干扰容限的差值来确定隔离度。在室内分布多系统合路方案中，选择滤波器、合路器时，至少要求其隔离度在90db以上，可大大降低系统间的杂散干扰，要么在发射机端增加滤波器，要么远离干扰系统。在多系统共址时，需要根据各制式的频段分布重点考虑。

3.3 互调干扰

互调干扰产生于两个或多个信号经过非线性传输电路后产生的等间隔互调产物，产生的形式主要有发射机互调干扰、接收机互调干扰、和外部效应引起的互调干扰。互调干扰和杂散干扰一样都是由于干扰信号进入扰信号的工作频段而产生的，不同的是其干扰信号频率需要满足一定的组合关系。对互调干扰的抑制可以采用以下方法：

1、适当降低发射机的发射功率，保证发射机工作在线性区。

2、加大两个系统频率间隔，使产生的频率分量远离工作频段。

3、在发射机端增加滤波器，将干扰信号抑制在输出端。

3.4阻塞干扰

阻塞干扰的产生，是由于接收机中的放大器都有一个线性动态范围，在此范围内，放大器的出功率随输入功率线性增大，当一个较强的干扰信号与有用信号同时进入接收机时，接收机的非线性器件饱和，放大器进入非线性区，产生非线性失真，使其不再随输入功率的增大而增大，导致接收机过载而阻碍通信，形成阻塞干扰。阻塞干扰会造成接收机无法正常工作，长时间的阻塞干扰会导致接收机永久性的性能下降。要避免阻塞干扰，必须保证带外阻塞信号在进入接收机以前已衰减至一个可接受的范围内。在进行室分系统设计时，做好多系统发射机功率的控制和天线间距，可以有效抑制阻塞干扰。

以上各种干扰，除了底噪干扰是系统自身产生，无法消除外，其余各类型干扰都可以通过滤波器、合路器的组合等方式予以减弱或避免。实在无法避免时，可由三家运营商进行协商，采用退频的方式适当让出一些频带，增加保护隔离带的方式处理[3]。

四、室内分布多系统共建模式

完整的室内分布系统是有信源部分和天馈系统两部分组成，即多系统的引入端和输出端，多系统共建，需要做到多系统兼容，要同时对这两部分均做出调整。

4.1 接入平台的搭建

运营商要保证各自用户的语音和数据业务需求，则至少需要2G（语音）/4G（数据）或3G（语音）/4G（数据）的信源组合，即每家运营商至少2套信源系统，3家运营商就至少需要6套信源系统共存。在室内分布系统建设时，由于室内空间有限，本着共建共享的原则，这些信源设备就需要集中安装。将多系统信源整合，并能满足隔离标准，将多路信号馈入天馈系统，需要搭建一个多系统接入平台，简称POI[4]。

POI平台分为上行、下行两个单元，将滤波器、合路器、电桥、功分器等器件做了整合，根据接入系统的频段特性，分别采用1级宽频、2级宽频、超宽频合路等方式逐级叠加，最终实现多系统合路后的信号输出。平台中的滤波器可以通过保留有用信号，对杂散信号进行衰减的方式，对接入信号的频段进行有效控制，确保实现发射机端的有效隔离，同时也可以有效防止反向信号漏入发射机，进而避免发射机灵敏度降低。合路器、电桥、功分器则是通过一定的组合，将接入POI平台的多系统信号频率进行分流、组合，以增加系统间的隔离度，减少频率组合产生的互调干扰[5]。

4.2天馈分布系统的建立

共建系统的无源部分，主要就是指室分系统的天馈部分。天馈可以采用收发合缆和收发分缆的方式建设，两种方式各有利弊，但是对于4G信号来说，为保留其特有的MIMO技术，建议在条件允许的情况下选择收发分缆的方式。

所谓收发合缆的方式，就是指采用一套室内天馈将POI平台合路后的信号发射出去。多制式系统信号馈入POI平台后，输出端已经集成了上下行信号，直接合路进入天馈分布系统，通过室内天线将信号散发，进行覆盖。这种覆盖方式，建设成本较低，适合那种空间资源有限，对语音和数据业务需求要求不高的场景。但这种方式限制也较多，由于天线端不区分上、下行，其抗干扰能力较弱，可能会存在一定程度的互调干扰，且系统接入数量有限，不能馈入过多制式的信号（最多6种），后期扩容难度较大[6]。

收发分缆型天馈分布系统是相对与收发合缆方式而言的，是将各制式的上、下行信号分两套天馈系统分开建设的，这种建设模式保证了足够的隔离度，每套系统都分为发射和接收两部分。采用收发分缆型天馈，大大提高了抗干扰能力，在理论上不会受到系统接入数量的限制，便于后期扩容[7]；同时能实现链路质量和数据传输速率较高的4G关键技术之一MIMO技术。此种天馈分布系统的的不足之处就在于建设成本略高，对空间要求高，在空间有限的场所安装难度较大；另外由于采用双系统方式，天线之间的功率平衡较难控制。总体来说，由于此种方式能突显4G关键技术的发挥，实现高质量、高速率的数据传输，故在交通枢纽、星级酒店、大型购物中心、会展中心等语音和数据要求较高的场所常建议采用此种方式。

五、结语

通信基础设施的共建共享是未来通信建设的大趋势，在工信部的推波助澜下，伴随中国铁塔公司的成立，将会大大提高共建共享整体推进速度，本文仅是理论层面的探讨，在实际实施过程中，受器件质量、施工工艺的影响，可能会有一些微小的差错，而影响网络质量。所以在通信基础建设上，有了好的理论指导，更要有良好的产品质量、优良的施工工艺做支撑，才能现优质网络的建设。室内分布的建设使命就是改善室内无线信号覆盖，只有根据室内结构的特点做出相应应对的策略，才能实现更好的技术支撑。

参 考 文 献

[1]中国移动通信集团北京有限公司工程部，2012年室分系统建议及指导意见（V1.0）[Z].中国移动通信集团北京有限公司，2012

[2]朱泽健，钟松峰，不同移动通信系统之间的干扰分析[J].通讯世界，2005（7）：77-78

[3]张忠皓，LTE系统与2G、3G系统共站址共存问题分析[J].邮电设计技术，2012（1）：7-9

[4]集成研究室，POI多系统接入平台性能及应用[R[.广州：京信通信系统（中国）有限公司，2013，3-6

[5]吴晓庆，刘波，多端口通信设备测试装置的设计[J].信息通信2014（12）：58-59

[6]夏嘉呈，古娜，张B，基于收发合缆技术的移动通信集约化室内分布系统[J].电信快报：网络与通信，2010（6）：35-38

[7]张绍伟、张海涛，TD-LTE馈入收发分缆室内分布系统可行性分析[J].现代电信科技，2012（6）：1-6