【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 天線分布系統(tǒng)的重要組成部分，它用于室內(nèi)分布系統(tǒng)中補(bǔ)償無(wú)源器件的插入損耗和饋線的傳輸損耗，用于室內(nèi)傳輸干線的功率放大 [7]，可有效的補(bǔ)償 GSM 微蜂窩分布干線的信號(hào)損耗。對(duì)設(shè)備要求苛刻，雜波要低，噪聲系數(shù)要小。在上下行支路應(yīng)具有低電平告警功能，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控上下行通路是否正常，可以選擇監(jiān)控模塊，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控和本地監(jiān)控。有源天線分布系統(tǒng)的工作原理，其分布原理如圖 22。圖 22 有源天線分布系統(tǒng)干線放大器通過(guò)饋線，耦合器接受基站下行信號(hào)，經(jīng)過(guò)雙工器將下行信號(hào)送監(jiān)控功放進(jìn)行寬頻段放大，再經(jīng)過(guò)低損耗高隔離度雙工器送至天線分布系統(tǒng)，用戶的上行信號(hào)經(jīng)分布天線系統(tǒng)經(jīng)雙工器送至監(jiān)控低噪放進(jìn)行寬頻帶放大，將放大的上行信號(hào)經(jīng)過(guò)雙工器再通過(guò)饋線，耦合器送至基站，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的分布。 光纖天線分布系統(tǒng)室內(nèi)覆蓋光纖天線分布系統(tǒng)即把基站或微蜂窩直接耦合的信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，利用光纖傳輸?shù)浇ㄖ锏母鱾€(gè)區(qū)域，再把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)放大器放大后通過(guò)天線對(duì)室內(nèi)各區(qū)域進(jìn)行覆蓋，從而克服了無(wú)源天線分布系統(tǒng)因布線距離過(guò)長(zhǎng)而線路損耗過(guò)大的問(wèn)題。該系統(tǒng)適用于布線困難且垂直布線距離太長(zhǎng)的大型建筑物的室內(nèi)覆蓋。系統(tǒng)有四個(gè)單元組成：主機(jī)單元、光纖、光功分和合路器單元、遠(yuǎn)端單元。主機(jī)單元完成與基站信號(hào)的電平適配，以及下行 RF 信號(hào)的光調(diào)制功能和上行光信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換功能。光纖用于信號(hào)傳輸。光功分和合路器完成光信號(hào)的分路和合路。遠(yuǎn)端單元對(duì)上下行信號(hào)進(jìn)行電光或者光電轉(zhuǎn)換和射頻功率放大。室內(nèi)覆蓋光纖天線分布系統(tǒng)原理如圖 。光纖分布系統(tǒng)由基站一側(cè)的近端機(jī)及覆蓋區(qū)的遠(yuǎn)端機(jī)兩部分組成。基站的下行射頻信號(hào)通過(guò)耦合器進(jìn)入光近端機(jī)，經(jīng)過(guò)雙工器送至光模塊進(jìn)行光調(diào)制，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的下行信號(hào)，再經(jīng)過(guò)光纖傳輸至遠(yuǎn)端機(jī)。光遠(yuǎn)端機(jī)的光模塊將信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的下行射頻信號(hào)，再經(jīng)過(guò)功率放大器放大后，經(jīng)雙工器輸出送至市內(nèi)分布系統(tǒng)天線，對(duì)覆蓋區(qū)進(jìn)行覆蓋。手機(jī)的上行射頻信號(hào)由室內(nèi)分布系統(tǒng)天線接收送至光遠(yuǎn)端機(jī)，經(jīng)低噪放放大器放大后，經(jīng)光模塊進(jìn)行光解調(diào)，通過(guò)光纖傳輸至光近端機(jī)。光遠(yuǎn)端機(jī)將信號(hào)傳送至基站，完成上下行鏈路的暢通。BTSGSM微蜂窩雙工器監(jiān)控功放監(jiān)控低噪放監(jiān)控雙工器4m圖 23 光纖分布系統(tǒng)光纖天線分布系統(tǒng)和其他幾種系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)缺點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)傳輸性能好，可不考慮信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸衰減問(wèn)題，無(wú)須在建筑物內(nèi)安放長(zhǎng)距離的電纜，安裝方便；缺點(diǎn)是因光電器件較為昂貴而使系統(tǒng)的總造價(jià)太高，同時(shí)光纖可彎曲性差，易折斷，給施工造成一定難度。 無(wú)源天線分布系統(tǒng)室內(nèi)覆蓋無(wú)源天線 [8]分布系統(tǒng)即；基站或微蜂窩信號(hào)源通過(guò)耦合器、功分器、接頭等無(wú)源器件進(jìn)行分路，經(jīng)由饋線將信號(hào)盡可能平均地分配到每一副分散安裝在建筑物各個(gè)覆蓋區(qū)域的底功率天線上，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)信號(hào)的均勻分布，解決室內(nèi)信號(hào)覆蓋的問(wèn)題。由于所有器件包括耦合器、各類(lèi)功分器、天線等均無(wú)需提供電源，所以稱為無(wú)源天線分布系統(tǒng)。無(wú)源天線系統(tǒng)主要由藕合器、合路器、功分器、饋線及天線組成，對(duì)基站或微蜂窩提供的 RF 信號(hào)直接由饋線傳送到天線發(fā)射出去，是一種簡(jiǎn)單的室內(nèi)覆蓋方式。無(wú)源天線系統(tǒng)是室內(nèi)分布系統(tǒng)的基礎(chǔ)。其原理如圖 。無(wú)源天線系統(tǒng)主要部件及功能如下；藕合器(Coupler)，主要用于主干與支路之間功率不平衡分配。常用于對(duì)規(guī)定流向微波信號(hào)進(jìn)行取樣，主要目的是隔離及分離信號(hào)。合路器(Combiner)，主要對(duì)多個(gè)載頻或信號(hào)源進(jìn)行合路并輸出。功分器(Splitter)，主要用于支路連接天線時(shí)進(jìn)行功率分配，通常將一路信號(hào)能量分成兩路或者多路輸出，一般為能量的等值分配。饋線(Coaxial)，主干一般用 7/8電纜，支路一般采用 1/2 或 8D、10D 電纜。天線(Antenna)，用來(lái)輻射和接收無(wú) 線電波的裝置。室內(nèi)一般采用小的全向(帽狀、鞭狀)或定向天線(板狀)。無(wú)源天線系統(tǒng)有其自身的特性，它采用無(wú)源器件，價(jià)格低廉，同時(shí)發(fā)射功率較大，覆蓋面積廣，能方便解決多種頻段共存覆蓋問(wèn)題。無(wú)源天線系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)如表 21。BTS雙工器 光模塊 光模塊監(jiān)控功放監(jiān)控低噪放監(jiān)控雙工器手機(jī)圖 24 無(wú)源天線系統(tǒng)表 21 無(wú)源天線系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)上行 頻段可調(diào)頻率范圍 下行 頻段可調(diào)上行 3060Db 可調(diào) 增益 下行 2050Db 可調(diào) 帶內(nèi)平坦度 小于 2dB 輸出功率 大于 33dBm(2W) 噪聲系數(shù) 小于 8 dB 三階互調(diào)產(chǎn)物 小于 – 36dBm 雜散發(fā)射 小于 – 36dBm 輸入、輸出阻抗 50ohm 輸入、輸出駐波比 小于 ；1 輸入、輸出接口 N female 電源 交流 220V/50Hz 功耗 小于 50W 環(huán)境溫度 10 － 50 ℃ 環(huán)境濕度 1090% (不結(jié)露) 在表 21 中，增益是指直放站在線性工作范圍內(nèi)對(duì)信號(hào)燈最大放大能力。帶內(nèi)平坦度，又稱帶內(nèi)波動(dòng)，使指有效工作帶寬內(nèi)最大和最小點(diǎn)平等差值。噪聲系數(shù)是指直放站在工作頻帶內(nèi)，正常工作時(shí)的輸入信噪比與輸出信噪比的差值?；フ{(diào)衰減指當(dāng)以工作頻帶內(nèi)的兩個(gè)信號(hào)輸入直放站后，由于直放站的非線性而在七輸出端口產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物?；フ{(diào)衰減是指對(duì)這些互調(diào)產(chǎn)物的抑制能力。雜散發(fā)射是指除去工作載頻以及正常調(diào)制相關(guān)的邊帶以外的頻率上的輻射。駐波比 [9]是指輸入電壓駐波比是指直放站輸入信號(hào)與反射信號(hào)的比值。BTS/微蜂窩GSM微蜂窩 功分器 泄漏電纜分布系統(tǒng)室內(nèi)覆蓋泄漏電纜分布系統(tǒng)即；信號(hào)源通過(guò)泄漏電纜把信號(hào)傳送到建筑物的各個(gè)覆蓋區(qū)域，同時(shí)通過(guò)泄漏電纜外套體上的一系列有規(guī)律的開(kāi)口，在外套體上產(chǎn)生表面電流，從而在電纜開(kāi)口處橫切面上形成電磁場(chǎng)，把信號(hào)沿電纜縱向均勻地發(fā)射出去和接收回來(lái)。該系統(tǒng)適用于電梯井、隧道、地鐵、高速公路等天饋系統(tǒng)難以發(fā)揮作用的地方，也可用于對(duì)信號(hào)強(qiáng)度可控性要求較高的建筑物。泄漏電纜分布系統(tǒng)作為獨(dú)立的天饋系統(tǒng)需與有源天線分布系統(tǒng)、無(wú)源天線分布系統(tǒng)或光纖天線分布系統(tǒng)配合使用。 泄漏電纜的分為耦合型、發(fā)射型和分段泄漏型三類(lèi)。耦合型泄漏電纜是在低損耗的電纜外導(dǎo)體上連串開(kāi)口或開(kāi)槽，在 GSM900/1800 雙頻段性能良好，專門(mén)用于室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)。目前有電纜廠家生產(chǎn)，如 NOKIA，ANDREW 等，國(guó)內(nèi)如漢勝也有 3/8 英寸、1/2 英寸、7/8 英寸等產(chǎn)品。目前產(chǎn)品外導(dǎo)體均為波紋或光滑銅套管，因而價(jià)格較高，適合于惡劣環(huán)境下使用。技術(shù)指標(biāo)如表 22。表 中 ， 耦 合 衰 減 是 由 電 纜 離 開(kāi) 到 外 部 空間 接 收 天 線 之 間 的 損 耗 ， 電 纜 與 測(cè) 試 天 線 的 距 離 為 2m， 50%的 接 收 概 率 測(cè) 得 。 發(fā)射型泄漏電纜是在低損耗的電纜外導(dǎo)體上等間隔開(kāi)口，開(kāi)口的距離約等于 1/2工作頻段波長(zhǎng)，使耦合損耗在某一頻段較小并保持穩(wěn)定。適用于 8002022MHz ，較少使用于室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)。同時(shí)，因生產(chǎn)工藝較復(fù)雜，其價(jià)格比耦合型泄漏電纜高。技術(shù)指標(biāo)同耦合型泄漏電纜。分段泄漏型電纜是在低損耗的電纜外導(dǎo)體上非等間隔分段開(kāi)口，分段的距離使電纜在某一頻段內(nèi)線路衰減最小，耦合衰減隨電纜長(zhǎng)度而逐漸降低，因此需隨著電纜長(zhǎng)度的增加而增加單位長(zhǎng)度的開(kāi)口數(shù)量，增加泄漏量，降低耦合衰減。分段泄漏型電纜較其它泄漏電纜信號(hào)分布更均勻，更適合于室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)使用。分段泄漏型電纜只適合現(xiàn)場(chǎng)加工，目前無(wú)電纜廠家生產(chǎn)?？墒褂闷胀ň幙椥碗娎|(如7D，8D，10D 電纜)，因而價(jià)格低廉，同時(shí)可按使用場(chǎng)所不同而調(diào)整技術(shù)指標(biāo)，使用靈活性較好。但因現(xiàn)場(chǎng)制作，技術(shù)指標(biāo)一致性難以保證，同時(shí)電纜外護(hù)套被損壞，隨著使用時(shí)間的延續(xù)，電纜外導(dǎo)體易腐蝕，從而導(dǎo)致指標(biāo)漂移等不可測(cè)現(xiàn)象的發(fā)生，故不適合于惡劣環(huán)境使用。整個(gè)系統(tǒng)原理如圖 25。表 22 泄漏電纜技術(shù)指標(biāo) 3/8 英寸 1/2 英寸 7/8 英寸 結(jié)構(gòu)參數(shù) 內(nèi)導(dǎo)體外徑 (mm) 外導(dǎo)體外徑 (mm) 護(hù)套外徑 (mm) 11 16 28 機(jī)械性能指標(biāo) 最小彎曲半徑 (mm) 95 100 250 最大拉伸力 (daN) 113 120 160 電氣性能指標(biāo) 內(nèi)導(dǎo)體 直流電阻 ( Ω /km) 外導(dǎo)體 電容( pF/m ) 76 特性阻抗 ( Ω ) 50 177。 2 駐波比 傳輸速率 88% 900MHz 最大衰減 ( dB/100m) 1800MHz 900MHz 68 68 69 耦合衰減 * ( dB ) 1800MHz 74 73 72 工作頻率范圍 0 － 4GHz 圖 25 泄漏電纜分布系統(tǒng) 有源天線分布系統(tǒng)和無(wú)源天線分布系統(tǒng)混合應(yīng)用簡(jiǎn)述對(duì)于樓層高且面積較大的建筑物，可采用、分布天線系統(tǒng)和、無(wú)源天線系統(tǒng)混合使用的方式進(jìn)行室內(nèi)覆蓋。大樓的高層部分(10F 以上 )采用 、分布天線系統(tǒng)大樓的 10層以下部分(含地下室)采用、無(wú)源天線系統(tǒng)。此種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)既能充分發(fā)揮有源系統(tǒng)和無(wú)源系統(tǒng)的特長(zhǎng)，又能大量節(jié)省投資。 結(jié)合雙方的特點(diǎn)，可將基站的 RF 源直接由 7/8電纜作為主干線進(jìn)行傳輸，在主干線上采用不同比例的藕合器分配 RF 信號(hào)，再根據(jù)樓層的實(shí)際情況采用無(wú)源系統(tǒng)或有源分布天線系統(tǒng)接入各樓層，從而靈活的實(shí)現(xiàn)室內(nèi)覆蓋。每個(gè)分布天線系統(tǒng)的天線輸出口可采用 RF 功分器分出多路 RF 信號(hào)，接入天線后可對(duì)室內(nèi)提供有效覆蓋。 混合應(yīng)用結(jié)構(gòu)如圖 26。圖 26 混合應(yīng)用3 信號(hào)覆蓋分析 室內(nèi)分布天線系統(tǒng)概述GSM 的歷史可以追溯到 1982 年，當(dāng)時(shí)，北歐四國(guó)向 CEPT（Conference Europe of Post and Telemunications)提交了一份建議書(shū)，要求制定 900MHZ 頻段的歐洲公共電信業(yè)務(wù)規(guī)范，以建立全歐統(tǒng)一的蜂窩系統(tǒng)。同年，成立了移動(dòng)通信特別小組（GSMGroup Special Mobile)。在 1982 年～1985 年期間，討論焦點(diǎn)是制定模擬蜂窩網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)還是制定數(shù)字蜂窩網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，直到 1986 年決定為制定數(shù)字蜂窩網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。1986 年，在巴黎對(duì)不同公司、不同方案的系統(tǒng)（8 個(gè)）進(jìn)行了比較，包括現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。1987 年 5 月選定窄帶 TDMA 方案。與此同時(shí)，18 個(gè)國(guó)家簽署了諒解備忘錄，相互達(dá)成履行規(guī)范的協(xié)議。1988 年頒布了 GSM 標(biāo)準(zhǔn)，也稱泛歐數(shù)字蜂窩通信標(biāo)準(zhǔn)。在現(xiàn)階段，GSM 包括兩個(gè)并行的系統(tǒng)：GSM900 和 DCS1800，這兩個(gè)系統(tǒng)功能相同，主要是頻率不同。在GSM 建議中，未對(duì)硬件作出規(guī)定，只對(duì)功能和接口制定了詳細(xì)規(guī)定，這樣便于不同產(chǎn)品可以互通。GSM 建議共有 12 個(gè)系統(tǒng)。 GSM 數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)的主要組成部分可分為移動(dòng)臺(tái)、基站子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)?；咀酉到y(tǒng)（簡(jiǎn)稱基站 BS）由基站收發(fā)臺(tái)（BTS ）和基站控制器（BSC）組成；網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)由移動(dòng)交換中心（MSC ）和操作維護(hù)中心（ OMC）以及原地位置寄存器（HLR） 、訪問(wèn)位置寄存器（VLR） 、鑒權(quán)中心（AUC）和設(shè)備標(biāo)志寄存器（EIR）等組成。1．移動(dòng)臺(tái)（MS）即便攜臺(tái)（手機(jī)）或車(chē)載臺(tái)。也可以配有終端設(shè)備（TE）或終端適配器（TA） 。移動(dòng)臺(tái)是物理設(shè)備，它還必須包含用戶識(shí)別模塊（SIM） ，SIM 卡和硬件設(shè)備一起組成移動(dòng)臺(tái)。沒(méi)有 SIM 卡，MS 是不能接入 GSM 網(wǎng)絡(luò)的（緊急業(yè)務(wù)除外）。2．基站收發(fā)臺(tái)（BTS ）包括無(wú)線傳輸所需要的各種硬件和軟件，如發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、支持各種小區(qū)結(jié)構(gòu)（如全向、扇形、星狀和鏈狀）所需要的天線，連接基站控制器的接口電路以及收發(fā)臺(tái)本身所需要的檢測(cè)和控制裝置等。3．基站控制器（BSC）是基站收發(fā)臺(tái)和移動(dòng)交換中心之間的連接點(diǎn)，也為基站收發(fā)臺(tái)和操作維修中心之間交換信息提供接口。一個(gè)基站控制器通?？刂茙讉€(gè)基站收發(fā)臺(tái)，其主要功能是進(jìn)行無(wú)線信道管理、實(shí)施呼叫和通信鏈路的建立和拆除，并為本控制區(qū)內(nèi)移動(dòng)臺(tái)的過(guò)區(qū)切換進(jìn)行控制等。4．移動(dòng)交換中心（MSC）是蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的核心，其主要功能是對(duì)位于本 MSC控制區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)用戶進(jìn)行通信控制和管理。例如：（1）信道的管理和分配；（2）呼叫的處理和控制；（3）過(guò)區(qū)切換和漫游的控制；（4）用戶位置信息的登記與管理；（5）用戶號(hào)碼和移動(dòng)設(shè)備號(hào)碼的登記和管理；（6）服務(wù)類(lèi)型的控制；（7）對(duì)用戶實(shí)施鑒權(quán)；（8）為系統(tǒng)中連接別的 MSC 及為其它公用通信網(wǎng)絡(luò)，如公用交換電信網(wǎng)（PSTN） 、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）和公用數(shù)據(jù)網(wǎng)（PDN ）提供鏈路接口，保證用戶在轉(zhuǎn)移或漫游的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙的服務(wù)。由此可見(jiàn)，MSC 的功能與固定網(wǎng)絡(luò)的交換設(shè)備有相似之處（如呼叫的接續(xù)和信息的交換） ，也有特殊的要求（如無(wú)線資源的管理和適應(yīng)用戶移動(dòng)性的控制） 。5．原地位置寄存器（HLR）是一種用來(lái)存儲(chǔ)本地用戶位置信息的數(shù)據(jù)庫(kù)。在蜂窩通信網(wǎng)中，通常設(shè)置若干個(gè) HLR，每個(gè)用戶都必須在某個(gè) HLR（相當(dāng)于該用戶的原籍）中登記。登記的內(nèi)容分為兩類(lèi)：一種是永久性的參數(shù)，如用戶號(hào)碼、移動(dòng)設(shè)備號(hào)碼、接入的優(yōu)先等級(jí)、預(yù)定的業(yè)務(wù)類(lèi)型以及保密參數(shù)等；另一種是暫時(shí)性的需要隨時(shí)更新的參數(shù)，即用戶當(dāng)前所處位置的有關(guān)參數(shù)，即使用戶漫游到 HLR 所服務(wù)的區(qū)域外，HLR 也要登記由該區(qū)傳送來(lái)的位置信息。這樣做的目的是保證當(dāng)呼叫任一個(gè)不知處于哪一個(gè)地區(qū)的移動(dòng)用戶時(shí)，均可由該移動(dòng)用戶的原地位置寄存器獲知它當(dāng)時(shí)處于哪一個(gè)地區(qū)，進(jìn)而建立起通信鏈路。6．訪問(wèn)位置寄存（VLR）是一種用于存儲(chǔ)來(lái)訪用戶位置信息的數(shù)據(jù)庫(kù)。一個(gè) VLR通常為一個(gè) MSC 控制區(qū)服務(wù)，也可為幾個(gè)相鄰 MSC 控制區(qū)服務(wù)。