2007-2-1_WLAN和GSM室内覆盖合路原理和干扰分析.docVIP

WLAN与GSM室内覆盖合路原理和干扰分析1、引言 　　随着中国移动集团“随e行”WLAN工程的建设开展，WLAN与GSM室内覆盖双网合路技术逐步得到应用。 该方案的技术优势在于能降低网络建设成本，减少工程安装量，缩短工程建设周期，提高网络建设质量等方面。本文主要针对双网合路的关键技术点进行基本分析。 2、合路技术原理 　　2.1　概念 　　双网合路的技术思路，是将WLAN的无线射频信号通过合路器馈入GSM室内覆盖系统，各频段信号共用天馈进行覆盖，如图1所示。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，可对原有天馈系统进行扩频或结构改造，以实现双网（GSM、WLAN）或多网（如GSM、3G、WLAN）合路。图1说明，G网、3G网和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。 图1　双/多网合一原理图 　　2.2　合路频段范围与元器件要求 　　在进行双网合路之前，应确定原有GSM覆盖系统中所有无源器件及天线的频段范围是否满足并网要求，现行各运营商系统的网络频段使用如表1所示： 表1　运营商网络频段表 　　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均不同，对于WLAN的2.4G高频信号造成的影响最大。 　　2.3　合路关键设备 　　（1）合路器 　　合路器对电磁波信号进行过滤，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：即滤波器允许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，一般希望损耗越小越好； 　　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关键指标，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。 　　现在，工程采用的合路器（以京信公司生产的合路器COM-CLNN00为例）可用于GSM、DCS/3G、WLAN四网合一，其中将800MHz～960MHz和1710MHz～2170MHz合成一路，再与2400MHz～2500MHz并联合路，如图2所示： 图2　合路器原理 　　我们先算相对带宽： 　　对于800～960MHz，CW1=f/f01=160/880=0.182； 　　对于1710～2170MHz，CW2=f/f02=460/1940=0.24； 　　对于2400～2500MHz，CW3=f/f03=100/2450=0.041。 　　对于同轴腔型式的滤波器，0.2%～4%的相对带宽便于实现，因为合路器前二路相对带宽达20%，故而采用梳状滤波器型式，为统一起见，三路滤波器均采用梳状结构。 　　在滤波器的设计中，按不同的频域或时域特性要求，可分为巴特沃斯（Butterworth）型、切比雪夫（Chebyshev）型、贝塞尔（Bessel）型和椭圆型等标准型，以及仿真和实验相结合所得出的非标准型。相同的电路，选取不同的R、C参数可实现不同的类型。巴特沃斯型要求传递函数中分母采用巴特沃斯多项式。这种滤波器具有最平坦的通带幅频特性。若传递函数中分母采用切比雪夫多项式，则为切比雪夫型，其特点是通带内增益有起伏（纹波），但这种滤波器的通带边界下降快。贝塞尔型通带边界下降较缓慢，但其相频特性接近线性。椭圆型的滤波特性很好，但电路复杂，元器件选择困难，实现难度大，故不予采用。非标准型与标准型相比并不拘泥于经典型式，仿真和实验相结合也可以得到基于特殊要求的滤波效果。考虑到指标要求通带纹波较小、带外抑制高、插入损耗小等特点，我们采用切比雪夫式小纹波低通原型滤波器，结构采用高Q值的梳状腔体。 　　（2）WLAN功率放大器 　　由于合路以后WLAN系统信号直接馈入GSM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。WLAN功率放大器的原理图如图3所示： 图3　WLAN功率放大器原