基于五类线的3G信号基于五类线的3G信号

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇基于五类线的3G信号基于五类线的3G信号范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘要】为更好地实现住宅、办公室的入户覆盖,文章提出了一种基于五类线传输的3g信号精准覆盖解决方案,对系统整体设计原理及自动增益控制AGC、多路中频信号频分复用等关键技术的设计方法进行了阐述,最后与其他的3G信号入户覆盖方案作了对比分析。

【关键词】五类线3G精准覆盖AGC频分复用

1 引言

大规模3G室外宏基站建设后,国内移动通信运营商已经纷纷把网络建设的重点转向住宅小区、大楼室内等话务量最为集中的场合的覆盖优化。传统的室内覆盖优化解决方案以连续覆盖为设计目标,主要为基站(RRU)+干放+分布式天线、直放站+分布式天线等。这些解决方案逐步暴露出在特定室内区域的局限性:由于分布天线只能布放在楼道、电梯口,信号基本无法覆盖到办公室或住宅套房的临窗区域,因此在建设室分系统后高楼层室内导频污染问题,仍然是3G用户投诉的主要原因。

如何利用已有的入户线路,实现3G信号对室内手机用户的精准覆盖呢?除了热门的Femtocell(家庭毫微基站)解决方案之外,基于五类线(网线)、CATV闭路线的微功率分布系统方案也逐步被业界关注。本文重点对基于五类线的3g FDD网络微功率分布系统进行阐述。

2 五类线微功率分布系统设计方案

2.1 系统整体设计

3G五类线分布系统由近端单元CU和远端单元RU构成。CU将接收到的基站下行射频信号变频到中频(110MHz),然后将该中频信号分成若干路,通过五类线传送到远端单元RU,RU将收到的中频信号恢复成射频,经功放放大后覆盖目标区。RU端的参考时钟(10MHz)由CU统一进行传送。上行信号处理过程与上述过程相反(上行中频80MHz),RU端监控信息集中由CU进行管理,并按照直放站统一监控协议上传到监控中心。具体原理如图1所示。

一套典型的3G五类线分布系统由1个CU和8个RU构成,信源可以根据实际应用场合选择基站、RRU、直放站或干放,如图2所示:

图2五类线分布系统组网结构图

2.2 AGC设计

(1)下行AGC设计

根据局域网的设计规范,网线通常在0～100米的范围内变动,因而在工程实际使用中,不同的场合每个RU与CU的距离是不确定的,传输损耗差别很大;另外网线存在多个种类,如五类、超五类、六类、七类等,并有屏蔽线与非屏蔽线之分,线型差异也将引起传输损耗差别。因此需要设计一套AGC(自动增益控制)控制方案,保证各个RU自适应调节工作状态,做到互不影响。

AGC设计方案如图3所示,在每个RU单元内部都设计了下行AGC电路。首先通过耦合器、功率检测器检测出下行中频信号的功率强度,然后由微处理器完成AGC算法:假设CU单元的下行模拟中频信号输出为P0,在经过最长的100米网线后到达RU单元的功率为P1,微处理器通过比较实时检测的功率值P与P1的差值,得出对应的校正值ΔATT,通过微处理器输出相应TTL电平控制后级的衰耗器芯片的衰耗值,保证送入RU单元的变频芯片的中频信号功率恒定,最终保证在100m传输距离内,各个RU输入到变频芯片的功率是一致的,即RU可以忽略网线的长短变化。测试数据表明普通五类线传输100MHz的中频信号,每百米损耗最大值约为30dB,因此CU-RU的AGC的动态范围应达到30dB以上。

图3五类线分布系统RU单元AGC电路图

值得一提的是,RU单元的射频输出功率由各自的射频ALC电路控制,与上述AGC过程无关,这样可以实现同一个CU管理的分布系统内各个RU输出不同的射频功率,适应不同的覆盖半径需求。

(2)上行AGC设计

为了保证整个系统的上下行增益平衡,在实时改变每个RU单元下行增益的同时,相应也要改变每个RU单元的上行增益。与下行链路不同的是,上行链路不采用独立的AGC设计,而是跟随下行增益实现AGC。

如图1所示,RU单元的上行链路主要由双工器、介质滤波器、LNA(低噪声放大器)、ATT(衰耗器)、IF SAW(中频声表)、IF PA(中频放大器)构成。上下行链路增益值计算式如下:

G下行=G下行有源器件增益-G下行无源器件插损-G下行AGC衰减值(1)

G上行=G上行有源器件增益-G上行无源器件插损-G上行ATT衰减值(2)

上行跟随下行的AGC算法为:

G下行=G上行+X (3)

其中X用于平衡上下行链路增益的差值,通过分布系统的监控软件根据系统优化的实际需求进行调整设置,根据工程优化经验建议X取0dB～5dB。

由以上三式可得:

G上行ATT衰减值=G上行有源器件增益-G上行无源器件插损-(G下行有源器件增益-G下行无源器件插损-G下行AGC衰减值)+X (4)

以上实现了上下行联动的AGC算法,使RU安装调试过程可以忽略网线的长短、类型。

2.3 多路频分复用设计

CU单元与RU单元之间的信号都采用差分传输,CU-RU之间需要传输至少四种不同的差分信号:下行模拟中频差分信号、上行模拟中频差分信号、10MHz参考时钟差分信号、RS485监控差分信号;若RU采用集中式远程供电方式,则还需要传输36V DC信号。五类线仅有四对芯线,特殊情况下还要求3G五类线系统与宽带上网信号共用一根网线(此时仅有2对芯线空闲)。因此研究多路频分复用设计方案,尽可能减少CU-RU之间的芯线数量是十分关键的。下面以下行中频、时钟、远供电源复用设计为例进行分析。

下行模拟中频110MHz差分信号、10MHz时钟差分信号、远供电源36V DC都是由CU单元传送到RU单元。在CU单元先将两个差分信号通过合路器合路,经过变压器将单端信号转为差分信号,然后与DC信号合路;传送到RU单元后先经过隔直电路过滤DC信号,然后通过变压器转换成单端信号,送入对应的滤波器,通过中心频率110MHz、3dB带宽10MHz的声表滤波器可以过滤出下行模拟中频差分信号;依据归一化设计原理,通过电感电容元器件,搭建截止频率为10.1MHz、特征阻抗为50Ω的巴特沃思型LPF(低通滤波器)可以分离出10MHz参考时钟差分信号,作为RU单元的时钟参考源。

巴特沃思型的归一化LPF设计方法:将基准滤波的截止频率和特征阻抗变换为待设计滤波器的相应值,如图4所示:

图4 归一化LPF设计滤波器方法

滤波器截止频率的变换是通过先求出待设计滤波器截止频率与基准滤波器截止频率的比值M,再用这个M去除基准滤波器中的所有元件参数值来实现的。其计算公式如下:

(5)

( 6)

(7)

滤波器特征阻抗的变换是通过先求出待设计滤波器特征阻抗与基准滤波器阻抗的比值K,再用K去乘基准滤波器中的所有电感元件值、用K去除基准滤波器中所有电容元件值来实现的。其公式如下:

(8)

L2NEW=LOLD*K (9)

(10)

除了下行方向信号传输通过频分实现复用之外,上行中频80MHz、监控信号也可以进一步实现复用。复用设计虽然增加了CU、RU设备的设计复杂度,但是降低了对五类线传输芯线线对的要求,将使该系统得到更大的应用空间。

3五类线微功率分布系统与其它入户解决方案的比较

由表1可见,基于五类线的微功率分布系统与其他入户覆盖手段各有优势。五类线分布系统在国外运营商的3G网络已得到广泛应用,对于拥有丰富固网入户资源的中国电信(南方)、中国联通(北方)而言,可优先将五类线分布系统用于解决VIP用户投诉,实现VIP用户在办公室和住宅的零星精准覆盖;可以用于扩大居民区基站的容量吸收,对重点住宅楼群小区进行整体的精准入户覆盖;也可以与传统室分混合设计,改善室分建设对高层住宅(商住楼)的深度入户覆盖效果;还可以在EPON实现FTTB的楼宇,尝试综合利用光纤、五类线资源,打造固网、移动网相结合的一体化解决方案。

总体而言,五类线分布系统是一个智能化水平较高的有源天馈分布系统,实现了用户端的即插即用,并支持与LAN共五类线传输和远程供电,系统的安装调试及后期维护十分便利;对适用客户而言,使用舒适性感受优于Femtocell(没有注册、切换、容量限制等问题)。因此,该系统非常适合在小区住宅入户、写字楼办公室入户、高速电梯轿箱随行等各种精准覆盖场合推广使用。

4 总结

3G五类线分布系统可以充分发挥运营商丰富的固网五类线资源,它具备与WiFi AP、Femtocell家庭基站相似的入户终端形态,又可以与传统室分、各种3G信源相互组合设计,为3G网络打造出一系列灵活适用的精准覆盖解决方案。随着网络建设的推进,3G五类线分布系统必将在网络建设与优化中得到广泛的应用。

参考文献

[1]金秀华. 2G/3G多频段射频收发芯片的原理与应用[J]. 技术分析,2008(3).

[2]赖克中,张健荣. TD-SCDMA微功率分布系统设计[J]. 移动通信,2009(2).

【作者简介】

张健荣:工程师,毕业于西安交通大学信息与通信工程系。现任福建邮科通信技术有限公司无线技术总工程师,负责TD-SCDMA、CDMA2000、WCDMA等网优产品开发工作。

全球物联网峰会11月召开预计参会企业达200余家

罗茜文

“2010全球物联网产业技术发展暨投资峰会”(GIOTC)&“2010中国国际物联网技术应用展览会”(CIOTE)新闻会于2010年7月20日在北京召开。会上,中展环球媒体集团副总裁崔致伟表示,由中国国际贸易促进委员会主办,中国国际经济技术合作咨询公司、中展环球媒体集团共同承办的GIOTC&CIOTE将于2010年11月23～25日在北京国际会议中心举行。据悉,CIOTE预计展览面积达7000平米,参展企业200余家,将有来自美国、欧洲、日本、韩国等物联网前沿国家的协会、企业、专家赴会,国内客商将突破5000人。

物联网的发展是信息技术普及、基础设施完善、技术发展到相当程度的必然结果,被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。物联网是各国近几年产业政策支持和投入的重点,也是各国未来实力和水平竞争的一个重点,在各自国家战略、经济、社会格局中占据重要的位置。我国在2005年就已明确将传感网作为重点领域,国务院总理在2009年视察中科院无锡高新微纲传感网工程技术研发中心时曾指出:从信息处理到信息传播再到信息传感,信息发展越来越进入物质领域。要在进入该领域比较早的无锡迅速建立中国传感信息中国(“感知中国”中心)。这番话开启了“中国物联网”时代的序幕。中国在全球物联网标准制定及推进中也扮演着举足轻重的作用。崔致伟透露,预计我国针对物联网行业的标准将在今年10月份敲定。

有研究机构预测,未来10年内物联网就可能大规模普及;到2035年前后,我国的传感网终端数量将达到数千亿个;到2050年,传感器将在生活中无处不在。物联网技术将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场,其产业比互联网大30倍。物联网的巨大发展前景,使其被称为下一个“万亿蛋糕”产业。