淺談固定無線接入系統(tǒng)無線指標(biāo)的測試

摘要　介紹了固定無線介入系統(tǒng)無線指標(biāo)，以及無線指標(biāo)的測試情況。

1、引言

移動(dòng)通信網(wǎng)可分為接入網(wǎng)和核心網(wǎng)兩大類。接入網(wǎng)是指用戶到本地交換局之間的所有機(jī)線設(shè)備，又稱為用戶線路。核心網(wǎng)是指交換局以及交換局之間的所有機(jī)線設(shè)備。無線接入作為接入網(wǎng)的一種實(shí)現(xiàn)手段，是指從交換節(jié)點(diǎn)到用戶終端部分或全部采用無線手段的接入技術(shù)，即用無線傳輸代替有線傳輸?shù)娜�部或部分，向用戶終端提供電話和數(shù)據(jù)服務(wù)。無線接入系統(tǒng)具有建網(wǎng)費(fèi)用低、擴(kuò)容可按需而定、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，所以在發(fā)達(dá)地區(qū)可以作為有線網(wǎng)的補(bǔ)充，能迅速及時(shí)替代有故障的有線系統(tǒng)或提供短期臨時(shí)業(yè)務(wù)；在發(fā)展中或邊遠(yuǎn)地區(qū)可廣泛用來替換有線用戶環(huán)路，節(jié)省時(shí)間和投資，因此無線接入技術(shù)已成為通信界備受關(guān)注的熱點(diǎn)。

無線接入網(wǎng)又稱為無線本地環(huán)路（WLL），標(biāo)準(zhǔn)無線本地環(huán)路結(jié)構(gòu)如圖1所示：由無線基站和用戶單元組成。無線基站包括基站收發(fā)信機(jī)、基站控制器，它提供一個(gè)面向核心網(wǎng)絡(luò)側(cè)的網(wǎng)絡(luò)接口和面向用戶側(cè)的空中接口，并完成無線接口的認(rèn)證和保密、無線資源管理、用戶單元登記、路由選擇、計(jì)費(fèi)、維護(hù)以及協(xié)議轉(zhuǎn)換、語言與數(shù)字的代碼轉(zhuǎn)換等功能。用戶單元包括收發(fā)信機(jī)并提供一個(gè)面向基站的無線接口和面向用戶的傳統(tǒng)接口（如RJ11，RJ45等），實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換、代碼轉(zhuǎn)換、認(rèn)證、本地供電等功能。

與有線接入比較，無線接入有以下特點(diǎn)：

（1）無線接入網(wǎng)的成本與傳輸距離相對無關(guān)，對用戶密度等因素不敏感，特別適于距離稍長、用戶密度不高的地區(qū)。

（2）運(yùn)營成本低，取消了銅線分配網(wǎng)和銅線分接線，無需人員修復(fù)設(shè)備線路，減少這部分費(fèi)用。

圖1　標(biāo)準(zhǔn)WLL結(jié)構(gòu)

（3）擴(kuò)容方便，采取逐步增加投資的方式可以更準(zhǔn)確地跟蹤用戶需求的增長，擴(kuò)容方便而且資金回收快。

（4）組網(wǎng)靈活、安裝迅速、建設(shè)周期短。

（5）安全性相對較好、抗災(zāi)能力相對較強(qiáng)。對地震、水災(zāi)等，無線系統(tǒng)比有線系統(tǒng)的抗災(zāi)能力強(qiáng)，同時(shí)災(zāi)毀后易于修復(fù)。

無線接入技術(shù)可分為移動(dòng)接入和固定接入兩大類。移動(dòng)接入可分為高速和低速兩種，高速移動(dòng)接入一般可用蜂窩系統(tǒng)、衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)、集群系統(tǒng)等，低速接入系統(tǒng)可用PCN（個(gè)人通信）系統(tǒng)，如CDMA本地環(huán)路，PACS，PHS等。固定接入是從交換節(jié)點(diǎn)到固定用戶終端采用無線接入，它實(shí)際上是PSTN/ISDN網(wǎng)的無線延伸。主要的固定無線接入有三類，即已經(jīng)投入使用的多路多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)（MMDS）和直播衛(wèi)星（DBS），以及剛剛興起并正成為熱點(diǎn)的新興寬帶接入技術(shù)本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)（LMDS）。

固定無線接入系統(tǒng)分為中心站（又稱為近端站）、終端站（又稱為遠(yuǎn)端站）和網(wǎng)管系統(tǒng)。特殊情況下在中心站和終端站之間可以通過接力站進(jìn)行中繼，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖參見圖2。與終端站相接的用戶（通過UNI接口）可以是單個(gè)的用戶終端（TE），也可以是一個(gè)用戶駐地網(wǎng)（CPN）。中心站（CS）從邏輯上可分為兩個(gè)部分：中心控制站（CCS）和中心射頻站（CRS）。中心控制站是業(yè)務(wù)匯聚部分，并提供到網(wǎng)絡(luò)側(cè)的接口；中心射頻站是中心基帶/射頻收發(fā)設(shè)備，一個(gè)CCS可以控制多個(gè)CRS。CCS和CRS可以集成實(shí)現(xiàn)，也可以分立實(shí)現(xiàn)。終端站（TS）置于用戶駐地，可服務(wù)于一個(gè)或多個(gè)用戶終端設(shè)備。其射頻收發(fā)設(shè)備和業(yè)務(wù)控制部分可以分立實(shí)現(xiàn)，也可以集成實(shí)現(xiàn)。

圖2　固定無線接入?yún)⒖寄Ｐ?

2、固定無線接入系統(tǒng)無線指標(biāo)的測試方法

在測試固定無線接入設(shè)備的無線指標(biāo)時(shí)。因?yàn)榇祟愊到y(tǒng)具有中心站和終端站兩種設(shè)備，所以要分別測試其發(fā)射機(jī)和接收機(jī)性能。考慮到只有終端站與中心站建立通信之后才能進(jìn)行某些射頻指標(biāo)測試，所以測試時(shí)必須保證終端站與中心站建立連接，并通過某種方法將上行鏈路（從終端站到中心站）與下行鏈路（從中心站到終端站）分開，既保證鏈路正常工作，又能分別對中心站和終端站的發(fā)射機(jī)、接收機(jī)進(jìn)行測試。測試鏈路連接圖參見圖3。

圖3　固定無線接入設(shè)備測試鏈路示意圖

在實(shí)現(xiàn)將空間無線鏈路分為上行鏈路和下行鏈路時(shí)，考慮到既要保證從中心站到終端站的信號(hào)通過如圖3所示下行鏈路能夠進(jìn)行正常通信，又要保證通過上行鏈路的衰減值較大，不能正常通信；同時(shí)也既要保證從終端站到中心站的信號(hào)通過如圖3所示上行鏈路能夠進(jìn)行正常通信，又要保證通過下行鏈路的衰減值較大，不能正常通信。在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到環(huán)形器具有正向衰減較小（大約2dB），而反向衰減較大（大約20dB）的特點(diǎn)，所以選用環(huán)形器將兩條通路分開。從而實(shí)現(xiàn)了上、下行鏈路的獨(dú)立。

無線指標(biāo)的測試分為兩個(gè)部分，即發(fā)射機(jī)性能和接收機(jī)性能。

測試無線接入設(shè)備的發(fā)射機(jī)時(shí)可以通過三通一類的微波器件將發(fā)射機(jī)信號(hào)耦合到頻譜儀輸入端，通過頻譜儀測試發(fā)射機(jī)性能。

2.1　發(fā)射機(jī)性能指標(biāo)

（1）發(fā)射機(jī)功率容限

定義：實(shí)測發(fā)射機(jī)最大功率與廠家標(biāo)稱值之差：指標(biāo)要求：小于+1dB/-1dB。

（2）發(fā)射機(jī)功率動(dòng)態(tài)范圍

定義：保證正常工作的發(fā)射機(jī)調(diào)整范圍：指標(biāo)要求：大于10dB。

（3）占用帶寬

定義：發(fā)射機(jī)信號(hào)能量的99%所占用的帶寬；指標(biāo)要求：小于廠家標(biāo)稱值。

（4）發(fā)射機(jī)頻率容限

定義：實(shí)測發(fā)射機(jī)工作頻率與廠家標(biāo)稱值之差；指標(biāo)要求：小于20ppm。

（5）頻譜發(fā)射模板

定義：實(shí)測發(fā)射機(jī)頻譜模板與規(guī)范要求之差（不同的多址方式、調(diào)制方式，頻譜模板不同）；指標(biāo)要求：小于規(guī)范要求的模板。

（6）發(fā)射機(jī)雜散

定義：發(fā)射機(jī)在全頻段（不包括工作頻段）上的能量泄漏；指標(biāo)要求：各頻段小于規(guī)范要求。

（7）自動(dòng)功率控制（ATPC）

定義：發(fā)射機(jī)根據(jù)鏈路衰減的變化自動(dòng)調(diào)整發(fā)射功率的能力；指標(biāo)要求：大于廠家標(biāo)稱值。

測試無線接入設(shè)備的接收機(jī)時(shí)可以通過物理性能測試儀表測試接收機(jī)的接收性能。不同的物理層類型，性能測試儀表不同。

2.2　接收機(jī)性能指標(biāo)

（1）接收機(jī)靈敏度

定義：保證接收機(jī)的接收誤碼小于規(guī)范要求的最小接收電平（不同的物理層類型，誤碼的指標(biāo)不同）；指標(biāo)要求：小于廠家標(biāo)稱值。

（2）接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍

定義：保證接收機(jī)的接收誤碼小于規(guī)范要求的最大接收電平與最小接收電平之差（不同的物理層類型，誤碼的指標(biāo)不同）；指標(biāo)要求：大于廠家標(biāo)稱值。

（3）接收機(jī)雜散

定義：接收機(jī)在接收和發(fā)射頻段上的能量泄漏；指標(biāo)要求：各頻段小于規(guī)范要求。

（4）同信道干擾

定義：提高接收電平使其大于接收靈敏度3dB（1dB），然后在接收機(jī)輸入端加入同信道干擾源，測試接收誤碼率小于規(guī)范要求的最小信干比。指標(biāo)要求：大于規(guī)范要求。

（5）鄰信道干擾

定義：提高接收電平使其大于接收靈敏度3dB（1dB），然后在接收機(jī)輸入端加入鄰信道干擾源，測試接收誤碼率小于規(guī)范要求的最小信干比。指標(biāo)要求：大于規(guī)范要求。

以上的設(shè)備技術(shù)指標(biāo)主要依據(jù)《接入網(wǎng)技術(shù)要求：3.5GHz固定無線接入》（送審稿）。

3、結(jié)束語

2003年6月，應(yīng)用此種測試方法為中國鐵通做了5.8GHz固定無線接入的設(shè)備選型工作，取得了比較好的效果。

固定無線接入是一種蓬勃發(fā)展的技術(shù)，國家無委已經(jīng)為之分配了2.4GHz，3.5GHz，26GHz等幾個(gè)頻段，以后的測試工作還很多，此種測試方法還需在今后的工作中不斷地完善和改進(jìn)。