光纤—五类线分布系统在城中村深度覆盖优化的应用

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【摘要】文章基于光纤—五类线分布系统的基本原理，再结合城中村无线环境特点、传播模型及链路损耗，重点阐述了光纤五—类线分布系统在城中村深度覆盖优化的应用方案及工程实践。

【关键词】CDMA 五类线 城中村 传播模型 链路损耗

1 引言

随着社会的发展、城市的规模扩张，城中村以其独有的人文环境存在于城市当中。城中村楼房密集、巷道狭窄，俗称“握手楼”，并且村内人员密集、通信需求旺盛。由于城中村特殊、复杂的无线传播环境，室外宏基站单独覆盖效果差，目前一般采用分布式基站（BBU+RRU）多点覆盖或室外分布系统覆盖方式[1]。多点覆盖方式多点物业协调困难，传统的室外分布系统则存在同轴馈线硬度大、施工困难、馈线容易被盗以及维护恢复成本高的缺点，因此城中村移动信号深度覆盖优化是网优工作的难点。本文重将点阐述光纤—五类线分布系统在城中村CDMA网络深度覆盖优化的应用方案及工程实践。

2 基本原理

光纤—五类线分布系统技术源于国外，2008年左右国内有产品，价格昂贵，国内同类产品则由于技术原因容易引起施主基站低噪高、产品故障率高，因此少有应用[2]。但近年来随着国内自主研发的变频集成电路的应用，国内光纤—五类线分布系统产品性能有明显改善、价格也出现下降。

光纤—五类线分布系统主要由光主单元OC、光扩展单元OCU、近端单元CU和远端单元RU组成。其基本工作原理如图1所示：

光主单元从基站端耦合CDMA信号，电光转换后采用数字或模拟传输方式，通过光纤传输到光扩展单元，光扩展单元实现光电转换后将射频信号下变频为中频信号，然后通过五类线或超五类线中的两对芯线将中频信号、时钟信号、监控信号及远供电源信号传输给多个远端，远端单元再将中频信号转换成射频信号，通过天线辐射实现覆盖。

近端单元CU和光扩展单元OCU的区别在于没有光电转化模块，但具有射频转中频的变频模块，可直接耦合基站射频信号和远端单元RU组成纯五类线分布系统。近端单元也可以通过射频跳线耦合光扩展单元OCU的射频输出口信号，实现光扩展单元OCU和近端单元CU之间的互连。

光纤—五类线分布系统采用光纤、五类线或超五类线替代传统的同轴馈线，实现移动信号的有效分布传输，具有小型化、微功率、组网灵活、布线方便的特点，其典型的组网结构分为两种形式：“1+8”组网形式，即1台光主单元并联8台光扩展单元，1台光扩展单元并联8台远端单元；“1+N”组网形式，即1台光扩展单元通过射频跳线和耦合器串联N台近端单元，每台近端单元再连接1～8台远端单元。

3 城中村应用方案研究

3.1 无线环境特点

由于城中村楼房密集、巷道狭窄，无线信号衰减严重，因此其无线环境的典型特点是：村内室外无线信号衰落快、强度弱，起呼较困难、易掉话、语音质量差；室内覆盖差甚至无信号，难于起呼。

3.2 传播模型及链路损耗

城中村无线传播环境较为封闭，可以认为整个城中村就是一栋巨大的建筑物，因此选取室内传播Chan模型[3]对城中村无线传播链路损耗进行估计。室内传播Chan模型是在自由空间传播模型基础上修正，增加信号传播路径上的穿透损耗，模型具体如下：

3.3 应用方案

光纤—五类线分布系统具有小型化、微功率输入特性，并且采用光纤和五类线互联，组网灵活、布线容易、建设周期短、物业接受程度高。因此，可以使用光主单元耦合基站或RRU微功率信号，利用光纤拉远扩展单元至城中村各区域，然后通过五类线或超五类线传输给多个远端单元，组成室外分布系统形式提升村内移动网络质量。

（1）设备放置方式

光纤—五类线分布系统光主单元一般与施主基站或RRU一起放置，光扩展单元置在易于取电的村内楼房楼道内，远端单元体积小，为减少RF射频电缆传输损耗，置于每副天线点位附近。

（2）天线选择

光纤—五类线分布系统远端单元输出功率小，为便于村内壁挂安装，城中村内宜选择9dBi左右的小尺寸、轻重量、低增益的天线。此外，居住区内天线的选择需特别关注天线美观性，可灵活选用美化天线，天线外观、色彩要与周围建筑物协调，使其不惹人注目。

（3）布局方式

光纤—五类线分布系统远端单元最大输出功率15±2dBm，考虑城中村容量需求，按三载波计，则远端单元每载波输出功率约为10dBm。假设天线增益9dBi，手机室内接收功率—85dBm，多路径衰落余量15dB，则系统允许的最大链路损耗约为89dB，尚不足以穿透一栋楼宇。因此，光纤—五类线分布系统远端在城中村布局时应采用隔栋、交叉、挂角布点方式，挂高应在楼宇中部偏下，即楼宇的3楼或4楼位置，如图2所示：

（4）与数据业务共线传输

城中村一般有较为丰富的LAN五类网资源线用于发展宽带数据业务。而根据T568A和T568B国际线序标准和相关接法[4]，在10BASE—T/100BASE—T数据通信网中，当一根网线通过RJ45水晶头接到网卡上时，其实只用了线序为1、2、3、6的两对芯线传输数据通信信号。为充分利用资源，可以再利用五类线中线序为4、5、7、8的两对双绞芯线传送光纤—五类线分布系统中光扩展单元与远端单元之间的中频信号，实现CDMA、EV—DO移动信号和数据通信信号共线组网。组网结构示意图如图3所示：

4 城中村深度覆盖优化案例

为了研究光纤—五类线分布系统技术性能及其在城中村深度覆盖应用方案的可行性，中国电信广东公司开展了相关现场试验。

4.1 场景描述

试验点位于深圳宝安区某城中村，该村占地面积约4.3万平方米，村中楼房密集、排列较为整齐，楼间距2m～3m，楼高6～9层，共有楼宇122栋，居住人口约3000人。

4.2 问题分析

该村主要由龙华共和新村和伍村两个宏基站覆盖，两基站距离该村均较远，DT测试结果为：Rx普遍低于—80dBm，Ec/Io低于—10dB，FFER为3%～6%，CDMA和EV—DO无线覆盖较差。室内则存在严重的弱覆盖、无覆盖问题，无法满足通话需求。