2025年《室內分布系統(tǒng)設計與實踐》習題及答案一、簡答題1.簡述室內分布系統(tǒng)中多系統(tǒng)合路設計的核心原則及主要技術難點。答：多系統(tǒng)合路設計的核心原則包括頻段兼容、隔離度保障、插損控制和干擾抑制。需確保不同系統(tǒng)（如5GNR、4GLTE、WLAN、室內GPS等）的工作頻段無重疊或通過濾波器有效隔離，避免互調干擾；各系統(tǒng)間隔離度需滿足規(guī)范要求（通?！?0dB），防止信號串擾；合路器、功分器等器件的插入損耗需控制在系統(tǒng)容限內（一般≤3dB），確保末端功率達標；同時需考慮多系統(tǒng)共纜時的互調產(chǎn)物（如三階互調IM3≤-107dBm），避免對接收頻段產(chǎn)生阻塞。主要技術難點在于高頻段（如5G毫米波）與低頻段（如GSM900MHz）的器件兼容性設計，多系統(tǒng)功率差異導致的動態(tài)范圍失衡，以及復雜場景下（如大型商場、地鐵）的多徑效應與覆蓋均勻性協(xié)調。2.5G室內分布系統(tǒng)中，AAU（有源天線單元）與傳統(tǒng)室分設備（如RRU+天線）相比，在覆蓋設計上有哪些優(yōu)化？答：AAU集成了射頻單元與天線，相比傳統(tǒng)RRU+天線方案，優(yōu)化點體現(xiàn)在：（1）一體化設計減少饋線損耗，傳統(tǒng)方案中饋線每百米損耗約4-6dB（7/8英寸饋線），AAU通過光纖直連BBU，理論上無饋線損耗；（2）支持MassiveMIMO技術，通過32T32R或64T64R的天線陣列實現(xiàn)波束賦形，提升邊緣用戶速率（典型增益10-15dB）；（3）動態(tài)調整波束方向，適應室內人員移動場景（如會議室、展廳），提升覆蓋靈活性；（4）功耗與體積優(yōu)化，AAU單模塊功耗約300W，低于傳統(tǒng)RRU+多天線方案（約500W），且體積更?。s0.05m3），便于在天花板、墻面等位置安裝；（5）支持更高階調制（如256QAM），配合多流傳輸（最大8流），峰值速率可達10Gbps，滿足4K視頻、AR/VR等高帶寬需求。3.室內分布系統(tǒng)設計中，如何通過鏈路預算確定天線口輸出功率？需考慮哪些關鍵參數(shù)？答：天線口功率P_out的計算公式為：P_out=P_txL_cableL_splitL_combiner+G_antenna（注：G_antenna為天線增益，通常≤5dBi）。其中，P_tx為信源設備輸出功率（如5GAAU單通道最大43dBm），L_cable為饋線損耗（需根據(jù)饋線類型、長度計算，如1/2英寸饋線每米損耗約0.1dB），L_split為功分器/耦合器損耗（二功分約3.5dB，三功分約5.5dB），L_combiner為合路器損耗（雙系統(tǒng)合路約0.5dB）。關鍵參數(shù)包括：（1）目標覆蓋區(qū)域的邊緣場強要求（如5GNR要求RSRP≥-105dBm）；（2）空間傳播損耗（室內路徑損耗模型：PL=PL0+10nlog(d/d0)+Xσ，其中n為損耗因子，普通辦公場景n=2.0-2.5，密集場景n=3.0-3.5）；（3）人體損耗（站立用戶約3dB，seated約1dB）；（4）穿透損耗（如玻璃墻約5dB，混凝土墻約20dB）；（5）系統(tǒng)裕量（通常預留3-5dB，應對工程誤差與未來業(yè)務增長）。4.簡述室內分布系統(tǒng)中無源器件（如功分器、耦合器）的選型依據(jù)及典型應用場景。答：選型依據(jù)包括：（1）工作頻段：需覆蓋所有合路系統(tǒng)的頻段（如698-960MHz、1710-2690MHz、3300-5000MHz），避免頻段凹陷；（2）插入損耗：功分器插損與路數(shù)相關（二功分≤3.5dB，四功分≤7dB），耦合器插損=10log(1/(1-耦合度/100))（如耦合度10dB，插損≈0.46dB）；（3）駐波比：需≤1.3（優(yōu)質器件≤1.2），減少反射損耗；（4）功率容量：需滿足信源最大輸出功率（如單通道43dBm，多系統(tǒng)合路時總功率≤器件承受能力，通?！?00W）。典型場景：功分器用于均勻分配功率（如走廊、辦公室等對稱區(qū)域），耦合器用于非均勻覆蓋（如主路耦合3dB到輔路，主路保留大部分功率），電橋用于兩路等幅反相輸出（抑制同頻干擾）。二、計算題1.某寫字樓5G室內分布系統(tǒng)設計，信源采用AAU（單通道輸出功率43dBm），通過1/2英寸饋線連接至樓層分布系統(tǒng)。已知：饋線長度30米（損耗0.1dB/m），使用一個二功分器（插損3.5dB），功分器后各接一個耦合器（耦合度15dB，插損0.5dB），耦合器輸出端接天線（增益2dBi）。計算天線口輸出功率，并判斷是否滿足5G邊緣場強要求（假設空間傳播損耗為80dB，人體損耗3dB，系統(tǒng)裕量5dB）。解：總損耗=饋線損耗+功分器插損+耦合器插損=30×0.1+3.5+0.5=3+3.5+0.5=7dB天線口功率P_out=43dBm（AAU輸出）-7dB（總損耗）+2dBi（天線增益）=38dBm邊緣場強E=P_out空間傳播損耗人體損耗系統(tǒng)裕量=38dBm-80dB-3dB-5dB=-50dBm（注：實際5G邊緣場強要求RSRP≥-105dBm，-50dBm遠高于要求，需檢查是否過覆蓋，可能需調整耦合度或更換低增益天線）2.某商場需覆蓋4G（2.1GHz）與5G（3.5GHz）系統(tǒng)，采用多系統(tǒng)合路方案。已知4GRRU輸出功率43dBm，5GAAU輸出功率43dBm，合路器插損0.5dB（單系統(tǒng)），饋線長度50米（1/2英寸，損耗0.1dB/m），末端使用四功分器（插損7dB），天線增益3dBi。計算4G與5G天線口功率，并分析兩者覆蓋差異的原因。解：4G天線口功率=43dBm-0.5dB（合路器）-50×0.1dB（饋線）-7dB（功分器）+3dBi=43-0.5-5-7+3=33.5dBm5G天線口功率=43dBm-0.5dB-5-7+3=33.5dBm（注：合路器對雙系統(tǒng)插損均為0.5dB）覆蓋差異原因：5G頻段（3.5GHz）比4G（2.1GHz）的空間傳播損耗更大（根據(jù)自由空間損耗公式PL=20log(d)+20log(f)+32.45，f增加1.4GHz，相同距離d時PL增加約20log(3500/2100)≈4.2dB），因此5G實際覆蓋半徑比4G小約30%（距離與損耗成對數(shù)關系）。三、案例分析題案例1：某高校圖書館（共6層，每層面積2000㎡，層高4.5m，墻體為鋼筋混凝土+玻璃）需建設5G室內分布系統(tǒng)，要求覆蓋均勻（RSRP≥-105dBm），支持200人同時在線（每人速率≥100Mbps）。請設計詳細方案，包括信源選型、設備布局、鏈路預算驗證及干擾規(guī)避措施。答：1.信源選型：圖書館為中高密度場景（每層2000㎡，6層共12000㎡，按200人/層計算總用戶1200人），選擇5GAAU（32T32R，支持MassiveMIMO，單模塊覆蓋面積約3000㎡），每層部署2臺AAU（共12臺），通過光纖直連BBU（集中放置于弱電機房）。2.設備布局：天線部署：AAU集成天線，采用吸頂安裝（高度3.5m），間距8-10m（3.5GHz頻段，覆蓋半徑約5-7m），避免遮擋（如書架高度2.5m，不影響天線垂直覆蓋）。合路設計：需兼容4G（1.8GHz）、WLAN（2.4/5GHz），采用多頻合路器（頻段698-5000MHz），隔離度≥35dB（防止5G與WLAN5GHz（5150-5850MHz）鄰頻干擾）。3.鏈路預算驗證：邊緣場強計算：AAU單通道輸出功率43dBm，天線增益5dBi（AAU集成），饋線損耗（光纖無損耗），空間傳播損耗PL=32.45+20log(3500)+20log(7)=32.45+67.0+16.9=116.35dB（d=7m）。接收場強RSRP=43+5-116.35=-68.35dBm（遠高于-105dBm要求）。容量驗證：AAU支持8流傳輸，單用戶占用2個RB（180kHz），系統(tǒng)帶寬100MHz（556個RB），總用戶數(shù)=556×8/2=2224戶（滿足1200用戶需求）。4.干擾規(guī)避措施：頻率規(guī)劃：5G使用n78頻段（3300-3800MHz），WLAN使用5.8GHz（非重疊），4G使用FDD-LTE1.8GHz（隔離度≥50dB）。功率控制：AAU動態(tài)調整發(fā)射功率（邊緣用戶提升5dB，中心用戶降低3dB），避免過覆蓋到室外（與宏站切換區(qū)設置在圖書館門口）。無源器件屏蔽：合路器、饋線采用屏蔽層≥90%的電纜，減少外部干擾（如電梯、監(jiān)控設備的電磁輻射）。案例2：某醫(yī)院ICU病房（面積100㎡，金屬設備多，對電磁輻射敏感）需部署室內分布系統(tǒng)，要求覆蓋4G（2.6GHz）與Wi-Fi6（5GHz），同時滿足醫(yī)療設備電磁兼容（EMC）要求（電場強度≤10V/m）。請?zhí)岢鲈O計要點及解決方案。答：1.覆蓋需求分析：ICU病房需低功率、高精度覆蓋，避免電磁干擾醫(yī)療設備（如心電監(jiān)護儀、呼吸機）。4G邊緣場強≥-110dBm（保證通話），Wi-Fi6邊緣場強≥-75dBm（保證100Mbps速率）。2.設備選型：4G信源：選擇小功率RRU（輸出功率≤20dBm，降低總輻射），配合小耦合器（耦合度20dB，插損0.2dB）。Wi-Fi6：使用低功率AP（輸出功率17dBm），支持802.11ax（OFDMA技術，提升多設備接入效率）。天線：采用定向板狀天線（增益3dBi），指向病床區(qū)域，減少對醫(yī)療設備區(qū)的輻射。3.鏈路預算與EMC驗證：4G天線口功率=20dBm（RRU）-0.2dB（耦合器）+3dBi（天線）=22.8dBm。電場強度E=√(P_out×30×G_antenna)/d（d=2m，病床距天線距離）=√(190mW×30×2)/2=√(11400)/2≈106.8/2≈53.4mV/m（≤10V/m，符合要求）。Wi-Fi6天線口功率=17dBm-0.2dB+3dBi=19.8dBm，電場強度=√(95.5mW×30×2)/2≈√(5730)/2≈75.7/2≈37.8mV/m（達標）。4.干擾隔離措施：頻段隔離：4G（2.6GHz）與Wi-Fi6（5.2GHz）間隔2.6GHz，合路器隔離度≥40dB，避免互調干擾。物理隔離：天線安裝在病房頂部角落（距醫(yī)療設備≥3m），饋線沿金屬線槽敷設（屏蔽效能≥20dB）。功率限制：RRU與AP均開啟動