直放站施主天线电平要求 论CDMA2000系统中直放站数量对施主基站的影响
时间：2019-05-03 03:16:24 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘要】文章针对直放站在CDMA2000网络建设中的应用，研究了下挂直放站数量对施主基站的影响，并分析室内外站点的各种情况，最后提出了建议。 【关键词】直放站 施主基站 接收机 噪声电平
1 引言
在CDMA2000网络的建设中，为了提高设备利用率，针对某些场景（如话务量不高的偏远农村、某些楼宇内部等）需要采用直放站来扩展覆盖。
直放站的应用将会引起网络拓扑结构的变化，导致额外的链路功率预算、噪声增加、时间延时和更多的多径信息等，这些变化对小区的覆盖范围、小区切换关系、上下行链路功率预算、小区用户容量以及系统参数都会产生较大的影响。
在这些影响中，直放站对施主基站有非常直接的影响。直放站扩展了施主基站的覆盖范围，使得施主基站所吸收的话务量增加。同时，由于直放站本身存在噪声，直放站增益对施主基站的本底噪声产生了或大或小的影响，最终导致施主基站的覆盖半径变小，施主基站覆盖区内的移动台的发射功率增加。
因此，在实际应用中除了合理选取直放站类型、参数和安装位置外，选取直放站的施主基站也是一个主要问题。在实际操作中，选取施主基站主要从基站话务负荷、到直放站的路由和该基站已下挂直放站的数量来考虑。话务负荷可以从话统数据和该站配置来考察；路由可以通过实地勘查和时延分析来得到；但是下挂直放站数量对基站的影响如何，难以直接得到，需要进行针对性分析。本文针对这一情况，研究了基站下挂直放站的数量对其的影响，并提出建议，以供应用直放站时参考。
2 理论分析
下挂直放站数量对施主基站的影响主要有两个方面：一是每个直放站吸收的话务都要叠加在施主扇区所吸收的话务容量上，下挂到一定数量直放站，就将超出施主扇区的设备容量能力；二是每个直放站都会将自身的噪声引入施主基站，增加了施主扇区的底噪，从而降低施主扇区接收机的接收灵敏度，减小了施主基站的覆盖范围。
对第一个方面，可以调查核实话统数据，确保施主扇区下挂直放站后的总话务量能够满足设备容量能力水平，这个比较容易核实。因此，主要关注在第二个方面的问题，即在下挂多个直放站后，容量在满足施主扇区设备能力的情况下，对施主扇区覆盖有多大影响，最多下挂多少个直放站是合理的。
直放站是一个有源设备，在工作中本身具有一定的热噪声。直放站的噪声经过放大（直放站的上行增益）和有效路径损耗后进入基站，与基站接收机的噪声叠加就会提高接收机噪声电平。
一个直放站的噪声到达基站接收机输入端的等效热噪声电平为Nin，单位为dBm。公式如下：
Nin=K*T*B+NFrep+Grep-EdoPL （1）
K*T：热噪声密度，在温度为20℃时为-174dBm/Hz；
B：系统信道带宽，对每个CDMA载频为1.2288MHz；
NFrep：直放站噪声系数，单位为dB；
Grep：直放站增益，单位为dB，为了达到上下行链路平衡，上下行增益取值一样；
EDoPL：有效路径损耗，即基站输出口到直放站输入口的总的路径损耗，无论信号是通过空中传播或通过光纤传输，单位为dB。
而施主基站本身接收机等效热噪声电平为Nbts，单位为dBm。公式如下：
Nbts=K*T*B+NFbts （2）
K*T：热噪声密度，在温度为20℃时为-174dBm/Hz；
B：系统信道带宽，对每个CDMA载频为1.2288MHz；
NFbts：基站接收机噪声系数，单位为dB。
因此，接入直放站后基站接收机等效热噪声电平为：
Ntotal(mW)=Nbts(mW)+Nin(mW) （3）
其中，Ntotal(mW)、Nbts(mW)、Nin(mW)都是以mW为单位的等效热噪声电平。
由于Nbts=10lg[Nbts(mW)]，Nin=10lg[Nin(mW)]，所以Nbts(mW)=10Nbts/10，Nin(mW)=10Nin/10。
Ntotal(mW)=10Nbts/10+10Nin/10 （4）
设定基站接收机等效热噪声电平升高为ROT，即为接入直放站后，基站接收机等效热噪声电平抬升的比例：
ROT=Ntotal(mW)/Nbts(mW)
=(10Nbts/10+10Nin/10)/10Nbts/10 （5）
采用dB为单位，则：
ROT=10lg[(10Nbts/10+10Nin/10)/10Nbts/10] （6）
对多台直放站来说，每个直放站的噪声到达基站接收机输入端的等效热噪声电平叠加后进入施主扇区。这时总的直放站等效热噪声电平为：
TNin(mW)=Nin1(mW)+Nin2(mW)+…+NinN(mW)
（7）
其中，N是直放站的个数，NinN是第N个直放站的等效热噪声电平。
每个直放站型号相同，配置相同，则：
TNin(mW)=10(K*T*B+NFrep+Grep)/10(1/10EDoPL1/10+1/10EDoPL2/10+…+
1/10EDoPLN/10) （8）
为了便于计算，可以取所有直放站的平均路径损耗为EDoPL，则： TNin(mW)=N*10(K*T*B+NFrep+Grep)/10/10EDoPL/10
=N*Nin(mW) （9）
其中，Nin(mW)是用平均路径损耗得到的每个直放站的等效热噪声电平，单位为mW。
因此，
ROT=10lg[(Nbts(mW)+TNin(mW))/Nbts(mW)]
=10lg[(Nbts(mW)+N*Nin(mW))/Nbts(mW)]
（10）
采用dBm为单位的等效热噪声电平后，则：
ROT=10lg[(10Nbts/10+N*10Nin/10)/10Nbts/10] （11）
由上可知，施主扇区等效热噪声电平升高ROT取决于：施主基站与直放站之间的网络路径损耗；施主基站噪声系数；直放站噪声系数和直放站增益。
3 场景分析
根据项目的具体情况进行分析：
目前使用的光纤直放站，噪声系数为5dB，输入电平为-20dBm～10dBm，下行增益根据发射功率的要求进行设置。
基站噪声系数为5dB，网络有效路径损耗：
EDoPL=耦合器的衰减+光路损耗+器件损耗-天线增益
（12）
其中，光路损耗是0.35dB/km，光缆相关器件损耗约为0.8dB。
下面根据不同情况讨论直放站数量和ROT的关系：
（1）针对室内覆盖
室分站点的耦合器为35dB，由于基本位于较为密集的市区，光路一般较短，平均长度取3km。天线为3dB的全向天线或7dB的板状天线。直放站增益设置为29dB。目前1X均为1载频配置。
1）对全向天线
EDoPL=35+1.05+0.8-3=33.85dB
Nin=-113.1+5+29-33.85=-112.95dBm
Nbts=-113.1+5=-108.1dBm
则直放站数量和ROT的关系如表1所示：
表1 直放站数量和ROT的关系
直放站数量（台） 1 2 3 4 5 6
ROT（dB） 1.2298 2.1871 2.9711 3.6349 4.2106 4.7188
2）对定向天线
EDoPL=35+1.05+0.8-7=29.85dB
Nin=-113.1+5+29-29.85=-108.95dBm
Nbts=-113.1+5=-108.1dBm
则直放站数量和ROT的关系如表2所示：
表2 直放站数量和ROT的关系
直放站数量（台） 1 2 3 4 5 6
ROT（dB） 2.6061 4.2234 5.3992 6.3235 7.0852 7.7331
（2）针对室外宏站
室外站点的耦合器为40dB，光路一般较长，根据替换原则，光路不超过10km，因此平均长度取8km。天线为15dB的定向天线。若天线口输出功率要求为10W，则直放站增益设置为26dB；若天线口输出功率要求为20W，则直放站增益设置为29dB。目前1X为1载频或2载频配置。
1）对1载频站点
◆天线输出10W功率
EDoPL=40+2.8+0.8-15=28.6dB
Nin=-113.1+5+26-28.6=-110.7dBm
Nbts=-113.1+5=-108.1dBm
则直放站数量和ROT的关系如表3所示：
表3 直放站数量和ROT的关系
直放站数量（台） 1 2 3 4 5 6
ROT（dB） 1.9020 3.2203 4.2302 5.0490 5.7377 6.3319
◆天线输出20W功率
EDoPL=40+2.8+0.8-15=28.6dB
Nin=-113.1+5+29-28.6=-107.7dBm
Nbts=-113.1+5=-108.1dBm
则直放站数量和ROT的关系如表4所示：
表4 直放站数量和ROT的关系
直放站数量（台） 1 2 3 4 5 6
ROT（dB） 3.2149 5.0419 6.3240 7.3126 8.1174 8.7960
2）对2载频站点
◆天线输出10W功率
EDoPL=40+2.8+0.8-15=28.6dB
Nin=-110.1+5+26-28.6=-107.7dBm
Nbts=-110.1+5=-105.1dBm
则直放站数量和ROT的关系如表5所示：
表5 直放站数量和ROT的关系
直放站数量（台） 1 2 3 4 5 6
ROT（dB） 1.9020 3.2203 4.2302 5.0490 5.7377 6.3319
◆天线输出20W功率
EDoPL=40+2.8+0.8-15=28.6dB
Nin=-110.1+5+29-28.6=-104.7dBm
Nbts=-110.1+5=-105.1dBm
则直放站数量和ROT的关系如表6所示：
表6 直放站数量和ROT的关系
直放站数量（台） 1 2 3 4 5 6
ROT（dB） 3.2149 5.0419 6.3240 7.3126 8.1174 8.7960
4 结论和建议
由以上计算可以看出，ROT随着直放站数量的增加有较明显的增长，并且天线口输出功率越大（不论是通过直放站增益增加还是天线增益增加来达到），ROT也越大，即对施主扇区的影响越大。同时，在总输出功率相同的情况下，基站载频的数量对ROT没有影响。
一般情况下，基站接收灵敏度有3dB的余量，因此ROT在3dB以下对施主扇区影响较小。根据前面的分析可知，若要对施主基站影响较小，各种情况所能下挂直放站的数量如下：
（1）室内覆盖
1）采用全向天线时，施主扇区可以下挂3个光纤直放站；
2）采用7dB定向板状天线时，只能下挂1个光纤直放站。
（2）室外站点
1）在输出功率10W的情况下，无论几个载频，可以下挂2个光纤直放站；
2）在输出功率20W的情况下，无论几个载频，只能下挂1个光纤直放站；
3）输出功率超过20W，下挂光纤直放站必然会对施主扇区产生较大影响。
参考文献：
[1] 朱泽健. 直放站对移动通信网络的干扰分析[J]. 中国无线电, 2005(09): 45-49.
[2] 烽火科技有限公司. GZF800-III GZF800-IV CDMA移动通信光纤直放站用户手册[Z]. 2008.
