TD-LTE与WLAN共室分布设计

http://www.c114.net ( 2011/5/27 16:12 )

目前，室内覆盖系统已经广泛应用于移动通信网络中，与3G相比，LTE在数据速率等方面具有更大的技术优势，TD-LTE室内覆盖系统必将大规模应用。而WLAN以其灵活性、移动性、低成本等优点也将获得广泛的发展。

根据频率规划，TD-LTE系统工作在2400~2483.5MHz频段，在室分系统中有可能与2300~2400MHz频段的WLAN系统存在邻频共存干扰问题。如果两种系统独立建设室内覆盖系统，将会造成总体投资的浪费以及建设维护难度的增加。因此，研究TD-LTE与WLAN两系统合一的综合室内分布系统对于解决室内覆盖问题具有非常实际的意义。

共建原则

室内分布系统的建设要统筹考虑GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN四网融合的目标，提前考虑WLAN大规模部署以及LTE引入等因素对分布结构的影响，避免后期频繁改动。

设计人员应精心设计分布系统拓扑结构，充分考虑新制式的影响，便于新系统的引入：以TD制式的技术条件来确定分区，以WLAN制式的技术条件来确定分簇，使分布系统局部的调整尽量在分簇或分区的小范围内进行，避免引入新技术时对整个系统的拓扑结构进行大调整。

分布系统建设应考虑多系统间的干扰，尤其关注室内LTE与WLAN的天线隔离，以及多系统合路器的干扰抑制指标。

共室内覆盖系统

共室内覆盖系统可以采用无源分布系统或混合分布系统。无源的综合室内分布系统一般应用在建筑物内覆盖面积不大，馈线长度比较短的情况下。与其他无线系统相比，WLAN接入点的发射功率比较低，因而在使用无源综合室内分布系统时WLAN系统通常采用后端接入方式，即WLAN的接入点在靠近分布系统天线的一端接入。混合分布系统是综合室内分布系统更为常见的形式，针对各个系统基站发射功率以及覆盖要求加入特定频段的干线放大器，针对特定系统的信号进行放大。通过增加干线放大器可以有效的增强系统覆盖能力，减小各个系统之间覆盖能力的差异。

TD-LTE与WLAN的合路

双网合路的技术思路，是将TD-LTE和WLAN的无线射频信号通过合路器馈入室内覆盖系统，各频段信号共用天馈进行覆盖。在天馈系统无源器件无法满足合路频段要求，或由于天线安装位置不合理导致无法达到预定信号覆盖强度等情况下，可以对原有天馈系统进行扩频或结构改造，以实现双网或多网合路。

TD-LTE网络与WLAN之间并不存在直接的相互关系，只是通过合路单元（多频合路器）实现射频信号共用天馈传输。

与双网合路有关的元器件主要包括合路器、功分器、耦合器、天线等，另外影响合路效果的器件还有天馈线、馈线接头，相同的器件对不同频段射频信号通过造成的插损和线路损耗是不同的，对于WLAN的2.4GHz高频信号造成的影响略微大于对TD-LTE信号的影响。

合路器对电磁波信号进行滤波，让需要的信号通过，抑制不需要的信号，再将信号合成一路，同样的，也可以把宽带信号分离成多路，其特性可以用以下指标来描述。

•通带工作频段：即滤波器答应通过电磁波的频率范围。

•通带插入损耗：由于系统中增加了滤波器，会对系统信号造成一定的衰减，通带插入损耗（简称插损）度量了损耗的幅度，一边希望损耗越小越好。

•阻带抑制度：理想的滤波器是矩形的，通带内的信号全部通过，通道外的信号全部过滤掉，但实际情况是，只能过滤掉一部分能量，阻带抑制度反映了对过滤信号的衰减幅度，通常也称为通道外抑制。

•端口驻波比：端口驻波也是衡量滤波器性能的一个要害指标，反映滤波器件与系统中其它部件的匹配程度。

•回波损耗：从概念上指的是一种损耗，实际上，它测量的是传输信号被反射到发射端的比例。

由于合路以后WLAN系统信号直接馈入TD-LTE室内信号分布系统，因此由多系统共用天线对用户区进行覆盖，但是由于AP发射功率有限，在天馈系统中经过层层分支后，信号到达末端时功率不足会成为制约双网合路应用的一个因素。为了使单个AP的信号覆盖更大区域，工程中需要采用WLAN功率放大器，将AP信号放大。

最简单的合路方式不需要WLAN功率放大器，AP设备将本身的射频输出直接通过合路器注入天馈系统。按照国家无委对2.4GHz频段设备的功率限制要求，AP最大输出功率一般为100mw（20dBm），由于功率有限，因此简单直接的合路方式只适用于天馈系统比较简单的方案，或者在天馈的支路末梢进行合路。

TD-LTE与WLAN共室内覆盖的影响分析

WLAN与TD-LTE系统共室内覆盖系统，考虑最简单的合路方式，将WLAN的无线发射信号通过合路器直接馈入TD-LTE室内覆盖系统。

假设AP在发射功率为最大值20dBm时，相对频谱仪的参考带宽100kHz，在2300~2400MHz频带内功率泄漏曲线如图1所示。

根据图1中不同WLAN设备在2300-2400MHz频带内的泄漏功率值Pleak ，得到TD-LTE系统基站在2.3GHz～2.4GHz频带内某频点处对合路器的耦合损耗要求为：

其中，I为TD-LTE系统基站能够承受的最大干扰门限，单位为dBm/100KHz。I是根据干扰电平准则，通过以下公式得到：

3GPP中的所允许的干扰值通过一定的灵敏度损失指标得到，基站一般采用0.8dB灵敏度损失准则。0.8dB灵敏度损失评估准则作为基站之间共存的评估准则，对应的最大允许的外系统干扰应比接收机底噪低7dB。

通过以上方法，得到共室内覆盖系统WLAN发射支路到TD-LTE系统接收支路间的耦合损耗要求见下表1。

目前，通过设计，共室内覆盖系统的单个合路器设备在2300-2400MHz频段和2400-2483.5MHz频段间的带外耦合损耗能够达到 90dB左右，整个室内覆盖系统的整体带外耦合损耗与合路器、放大器的配置有密切关系，实际指标将比单个设备指标有一定程度的下降。

同时考虑到不同厂商的合路器设备指标之间存在一定的差异性，因此，新建室内覆盖系统用于WLAN和TD-LTE综合覆盖时，可能会发生两系统间耦合损耗达不到共存标准的情况，需要在WLAN信号接入室内覆盖系统前增加滤波器，改善WLAN设备在2300-2400MHz频段上的泄漏以满足共存要求，在这种条件下，两个系统可以实现共用室内覆盖系统。

对于已建设的共室内覆盖系统，由于建设时可能没有考虑到合路器等设备2300-2400MHz频段和2400-2483.5MHz频段间的带外耦合损耗要求，所以不能实现TD-LTE和WLAN的共用，需要对合路器等设备进行升级改造，提高耦合隔离度。

同样，如果需要保护WLAN系统，当系统间耦合损耗达不到要求时，也可以在TD-LTE信号接入室内覆盖系统前增加额外滤波器，降低TD-LTE设备在2.4GHz以上的带外泄漏。

结论及建议

基于对几种常见的WLAN系统AP设备的测试结果，进行TD-LTE与WLAN系统共室内覆盖影响分析，实现LTE与WLAN共室内覆盖系统，需要预留约20~30MHz保护带。

结合现有设计实现的单个合路器带外隔离技术指标以及不同设备对综合覆盖系统带外耦合损耗的要求，在新建室内覆盖系统用于WLAN和TD-LTE综合覆盖时，当发生两系统间耦合损耗达不到共存标准的情况时，需要在WLAN信号接入室内覆盖系统前增加滤波器，改善WLAN设备在2300-2400MHz 频段上的泄漏以满足共存要求，对于已有室内覆盖系统则需要进行升级改造。