直放站及小区覆盖工程设计交流课件

2006年2月直放站及小区覆盖技术交流一、直放站原理及应用二、直放站规划与测试评估三、小区覆盖规划及策略四、2G直放站建设及未来3G直放站建设需要关注的问题一、直放站原理及应用直放站工作原理直放站性能指标不同类型直放站应用场景直放站与RRU、微蜂窝的优劣性比较直放站原理及应用直放站工作原理LANPAPALANATTATT监控单元NoteBookDTMT232接口工作原理：（下行）由直放站的施主天线接收到的基站信号进入设备后，经双工器分离，而后进入下行支路，首先经过低噪声放大，再进行频段选频，功率放大，再经过双工器滤波，最后由重发天线发射至用户手机。同样，手机发射的上行信号，经重发天线接收后，经双工器分离送至低噪声放大器放大、选频和功率放大，再经双工滤波，最后由施主天线转发回基站。主要模块及功能双工滤波器：保持收发信号之间的隔离度，并滤除杂波信号。低噪声放大器：低的噪声系数，具有良好的放大微信号的能力功率放大器：把要转发的信号放大到需要的输出功率监控单元：保证设备的正常工作和及时发现设备的问题电源：为设备提供电源直放站主要性能指标工作频带：基本工作频带和有效工作频带输出功率：直放站在线性工作区内所产生的最大功率直放站设备增益：直放站在线性工作范围内对输入信号的最大放大能力带内平坦度：直放站对带内信号的均匀放大能力带外抑制ACPR：直放站对带外信号的抑制能力杂散发射：除去工作载频以及正常调制相关的边带以外的频率上的辐射噪声系数：反映了信噪比通过直放站后的恶化程度输入、输出电压驻波比：反映了接口电路的信号通过能力传输时延：直放站输出信号对输入信号的时间延迟不同类型直放站应用场景直放站的分类：根据直放站不同的应用场景可以分为无线同频宽带直放站、无线同频选频直放站、光纤直放站、移频直放站不同类型直放站的功能：无线同频宽带直放站：下行从基站接收信号，经放大后向用户方向覆盖；上行接收信号，经放大后发送给基站。为了限带，加有带通滤波器。无线同频选频直放站：为了选频，将上、下行频率下变频为中频，进行选频限带处理后，再进行上变频恢复为上、下行频率。不同类型直放站功能：光纤直放站：将收到的信号，经光电变换将电信号转变成光信号，传输后又经光电转换恢复为电信号，经放大再发送出去。移频直放站：将收到的频率上变频为指定的链接频段，传输后再下变频为原先收到的频率，放大后发送出去。不同类型直放站的应用场景无线同频宽带直放站：适合应用于隔离度较大，主导信号比较明显的覆盖区域无线同频选频直放站：适合应用于各小区信号强度差别不明显的覆盖区域光纤直放站：适合于有光纤路由的长距离传输，无法接收到无线信号或无法解决收发天线隔离的覆盖区域移频直放站：适合于无法解决收发天线隔离度和主从机路由的覆盖区域直放站与RRU、微蜂窝的性能比较类型项目直放站RRU微蜂窝投资成本低较高高组网方式灵活，但受周围无线环境制约较灵活，需要有光纤路由较灵活，需要有传输路由覆盖区域话务量低的区域有一定话务量的广阔区域话务量较高的区域建设周期短较长长二、直放站规划与测试评估直放站应用原则直放站规划流程及工程参数直放站测试工具、测试项直放站应用效果评估直放站应用原则总体原则，在不影响现有网络质量的情况下合理地使用；保证服小区的信号起主导作用，施主天线宜采用高增益、水平方向为窄波束的天线；防止自激；控制上行噪声，在满足覆盖的前提下，尽量降低上行增益，以控制上行噪声增量不影响基站的正常工作性能；建立应有的直放站监控系统；因地制宜，选择合适的直放站，以求达到低成本；直放站规划流程和工程参数直放站规划流程网优建议现场勘测施工调试完工测试确定覆盖区域信源覆盖方式走线路由施工方案以设计方案为基础如有变化进行设计变更调试直放站工作参数达到覆盖要求，不对网络产生干扰对覆盖区域进行网络指标的测试直放站工程参数下行输入功率Prep-in下行上行增益Grep上行下行输出功率Prep下行下行增益Grep下行直放站隔离度下行输入功率Prep-in下行下行输入功率的选取要结合覆盖区域所需要的设备的下行增益和输出功率确定上行增益Grep上行上行增益的设定原则：在保证不干扰基站的前提下，尽量使上下行覆盖达到平衡下行输出功率Prep下行以设计为依据，达到覆盖要求为目的。但输出功率的设计要与所选小区的载波数相联系下行增益Grep下行下行增益的确定与直放站的输入功率和输出功率相关直放站隔离度原则：隔离度大于直放站工作增益10－15dB隔离度：I=F/BD+LW+F/BP+LP空间传播损耗：（D为两天线间距离，单位为km）收发隔离要求：ERP-I<PRXLP=92.4+20lgD隔离度要求：I>ERP-PRX施主天线前后比F/BD覆盖天线前后比F/BP建筑物ERPPRX障碍物损耗LW隔离度的测试1.在覆盖天线馈入一个不用信道的信号PT，通常将PT电平调为0dBm2.然后用综合测试仪测量施主天线接收下来的信号电平PR

隔离度I=PT-PR

放大器正常工作的条件：G（放大器增益）<I（隔离度）ERPPRX障碍物损耗LWPRPTGP增加隔离度改善自激的几种方式：1、增加收发天线间的水平距离或采用垂直隔离2、增加收发天线的前后比3、增加收发天线间的建筑物阻挡4、降低主机工作增益直放站测试工具、测试项测试工具：测试手机：（Nokia、Sagem等）测试软件：Walkman、Premier、Agilent等测试项：GSM：Rx、Rq、Tx等CDMA：RSSI、Ec/Io、Tx、FER等直放站应用效果评估1、CQT判断利用测试手机提供的测试功能查看覆盖效果，并进行连续播打测试观察通话效果并记录重要参数。也可以确定几个固定的点，比较各点在直放站开通前后的差异。这种方法比较简单，很容易遗漏一些测试项目和问题，只能作为初步判断。2、仪表判断在覆盖区域内，利用频谱仪观察上/下行信号的电平、频谱的形状、周边信号是否有干扰存在。（主要应用于排除网络故障）3、DT判断通过DT测试，可以提供全面、完整的测试结果。经软件处理后，可以直观的描绘出各种效果图。三、小区规划及策略小区规划项目的流程、重点、难点小区覆盖解决方案不同场景的案例介绍小区规划的流程、重点、难点重点：覆盖范围的确定难点：现场勘测：天线安装位置及楼宇间路由小区覆盖解决方案解决方案1：无线直放机+干放射频室外天线分布（+室内分布）方式覆盖，覆盖特点：要考虑隔离度有效解决了小区内覆盖场强分布均匀，覆盖效果好对小区外的网络影响较小天线安装位置有利于3G网络的覆盖解决方案2：一点对多点移频转发室外分布系统(+室内分布方式)覆盖特点：隔离度好，网络质量稳定施工方便，工期短，人为干扰较小有效解决了小区内覆盖，场强分布均匀，覆盖效果好大网的优化调整对小区覆盖影响较小，微蜂窝+光纤直放站射频室外天线分布(+室内分布方式)覆盖解决方案3：覆盖特点：有效解决长距离传输，损耗小，施工方便网络质量稳定可靠有效解决了小区内覆盖，场强分布均匀，通话质量好增加容量，便于扩容有利于兼容3G网络的覆盖需传输资源解决方案4：微蜂窝+高增益干放射频室外天线分布(+室内分布方式)覆盖覆盖特点：网络质量稳定可靠有效解决了小区内覆盖，场强分布均匀，通话质量好增加容量，扩容方便有利于3G网络的覆盖需传输资源解决方案5：无线直放机+大功率干放射频室外天线分布(+室内分布方式)覆盖覆盖特点：对隔离度要求较高有效解决了小区内覆盖，场强分布均匀，覆盖效果好对小区外的网络无影响天线安装位置和覆盖方式有利于3G网络的覆盖无需传输不增加容量，不利于扩容解决方案6：光纤直放站射频室外天线分布(+室内分布方式)覆盖覆盖特点：有效解决长距离传输，损耗小，施工方便网络质量稳定可靠有效解决了小区内覆盖，场强分布均匀，通话质量好增加容量，便于扩容有利于兼容3G网络的覆盖需要光缆传输资源一、信源的引入方式：1、移频方式2、无线方式3、微蜂窝引入方式4、直接耦合宏基站信源5、光纤直放站引入二、分布方式1、射频室外分布方式2、移频转发一点对多点方式3、射频室内分布方式4、室外光纤直放站综合分布系统综上所述小区覆盖解决方案的要点不同场景的案例介绍1、碧水庄园别墅小区碧水庄园一期、二期、三期、A区总占地面积3392亩，总建筑面积45万余平方米。小区内共有别墅913栋，有碧水大厦、球馆、物业办公楼、员工宿舍楼、综合楼等公共建筑6栋。小区覆盖采用无线选频直放站+大功率干放室外分布方式和室内分布方式综合覆盖小区。碧水庄园别墅小区2、明日嘉园小区明日嘉园小区总占地面积10万平方米，总建筑面积20万余平方米。小区内共有24层塔楼7栋，大型地下车库1座、底商4层1座。小区覆盖采用无线直放站+大功率干放室外分布方式和室内分布方式综合覆盖小区。3、玺盟家园小区玺盟家园小区总占地面积12万平方米，总建筑面积26万余平方米。小区内共有24层塔楼10栋，大型地下车库一座、多层建筑1座。小区覆盖采用无线直放站+大功率干放室外分布方式和室内分布方式综合覆盖小区。四、2G直放站建设及未来3G直放站建设需要注意的问题2G直放站引入网络后带来的问题3G直放站对基站及网络影响的分析2G直放站引入网络后带来的问题1、直放站对基站的影响直放站本身是有源设备，它自身的噪声系数会对施主基站产生影响。主要表现在直放站的上行噪声引入到施主基站，从而降低施主基站接收机的接收灵敏度，减小了施主基站的覆盖范围，甚至引起掉话率和误码率的上升。如果控制不好会对网络产生干扰，降低网络的质量，严重时会造成系统瘫痪。但是对直放站进行合理调测，控制好到达基站的上行噪声，使其对基站的影响降低到合理的范围内，完全可以保障移动网络的运行质量。2G直放站引入网络后带来的问题2、直放站产品性能带来的网络问题目前，直放站厂家众多，产品质量亦良莠不齐。直放站性能的好坏主要体现在使用效果、设备性能指标、稳定性。如果直放站自身的噪声系数和产生的杂散、互调信号性能指标不好会对施主基站产生干扰，降低网络的质量，严重时会造成系统瘫痪；稳定性差的直放站会导致网络服务质量的下降。2G直放站引入网络后带来的问题3、直放站相关配套服务问题早期直放站产品都没有监控功能，故障率比较高，需要大量的维护工作。部分省市对直放站由于没有完善的监控和管理体系，导致维护很是不便，问题出现时又不能及时发现和解决，给网络服务质量造成很大影响。随着直放站设备的增多，运营商也希望能随时查询和控制直放站的运行情况。监控要求随应而生，移动公司中心机房统一监控平台随之建立，但因为厂家太多，产品又千差万别，而早期的产品又无此功能要求，导致监控问题比较突出。目前，移动公司的维护工作基本都是交给专门公司代维，代维人员也需要随时知道哪里出现问题，也就需要当设备出问题时告警在同时上传给监控中心时能同时传给代维人员。3G直放站对基站及网络影响的分析3G干放对基站RTWP（接收总带宽功率）的影响1、3G直放站对基站底噪抬升理论计算WCDMA直放站在正常工作时,其上行输出的噪声电平为:P=10lg(K.T.B)+F+G(dB值)式中,P---直放站的上行输出噪声电平K---波尔兹曼常数(1.38×10）T---噪声温度,可取295C（绝对温度）B---WCDMA载波信号带宽,通常取为3.84MHz;

G---直放站上行增益(dB)F---直放站噪声系数(dB)直放站上行输出的噪声电平PREP-Noise经过上行路径损耗后发送到基站,在基站接收机输入端注入干放的噪声,引入到基站的噪声电平为:

PREP-inj=PREP-Noise

-Ld

(dB)

式中,Ld为直放站上行输出端口到基站接收端口的路径损耗(dB)。由于直放站噪声的引入,在基站输入端的总输入噪声将是基站噪声与引入干放噪声之和:PBTS-Noise-Total=PBTS-Noise+PREP-inj直放站的引入,将使基站接收机输入端的噪声电平增加,这种噪声增量用dB值表示为:

△F=10lg()(dB)△F=10lg[1+10](dB)噪声增量因子Nrise=直放站与基站的噪声系数差+上行增益与路径损耗差△F=10lg[1+10](dB)△F=10lg[1+10-](dB)（1）直放站引入对基站底噪抬升分析在直放站引入对基站底噪抬升的理论分析中，若将直放站和基站的发射功率引入后可以推出直放站引入对基站底噪的抬升计算公式如下。假设直放站和基站噪声系数相同，在直放站等增益时直放站对施主基站的噪声增量公式如式ΔNoise：直放站引入后为施主基站带来的噪声增量；PREP：直放站输出功率；PNodeB：施主基站输出功率；在实际工程应用中,通常基站输出功率为20W，当设置直放站上下行增益相等,直放站输出功率与基站底噪抬升关系如下表。直放站输出功率(W)噪声增量因子Nrise(Grep-LBTS-rep）(dB)基站噪声增量Δ(NF)BTS(dB)40W+3dB4.8dB32W+2dB4.1dB25W+1dB3.5dB20W0dB3dB16W-1dB2.5dB13W-2dB2.1dB10W-3dB1.7dB8W-4dB1.5dB6W-5dB1.2dB5W-6dB0.97dB4W-7dB0.79dB3W-8dB0.63dB2.5W-9dB0.51Db2W-10dB0.4dB（2）直放站与基站级联后直放站底噪抬升分析假设直放站和基站噪声系数相同，在直放站等增益时施主基站对直放站的噪声增量公式如式ΔNoise：直放站引入后为施主基站带来的噪声增量；PREP：直放站输出功率；PNodeB：施主基站输出功率；在实际工程应用中,通常基站输出功率为20W，当设置直放站上下行增益相等,直放站输出功率与基站底噪抬升关系如下表。干放输出功率(W)噪声增量因子Nrise(Grep-LBTS-rep）(dB)干放等效噪声增量Δ(NF)rep(dB)40W+3dB1.7dB32W+2dB2.1dB25W+1dB2.5dB20W0dB3dB16W-1dB3.5dB13W-2dB4.1dB10W-3dB4.8dB8W-4dB5.4dB6W-5dB6.2dB5W-6dB7.0dB4W-7dB7.8dB3W-8dB8.6dB2.5W-9dB9.5dB2W-10dB10.4dB2、3G直放站对基站底噪抬升测试数据

测试场景描述江畔花园施主基站小区扰码号为42,载波发射功率43dBm,导频发射功率33dBm,射频直放站引室外基站信号覆盖江畔花园地下车库,直放站、干放全关闭和打开情况下记录基站RTWP10分钟,然后对数据进行统计。江畔花园地下车库，射频直放站下RTWP平均功率抬升标准差理论抬升测试与理论差值dBmdBdBdBdB江畔花园光近端全拔（拔掉电源线和射频耦合电缆）、射频直放站和干放全关闭-上午10：25测试底噪-105.65基准0.1

江畔花园-ON-射直(10W)-无干-射直下（上下等增益）-0UE-70dBm-104.321.330.31.760.43江畔花园-ON-射直(10W)-有干(10W)-射直下（上下等增益）-0UE-70dBm-102.003.650.43.010.64由测试数据可见,WCDMA直放站引入净噪声增量与理论值基本相符。3、3G直放站对基站底噪提升的影响

（1）理论分析

对于CDMA系统经典的极限容量计算公式如式

N：最大用户数；W：码片速率3.84Mc/s；R：业务速率；γ：物理层的激活系数；Eb/N0：对该业务所需要的最小Eb/N0小区的上行容量是一个相对的概念，基站的RTWP控制也是相对值。假设小区的RTWP相对静态噪声增加的基础上抬升YdB（即小区的动态噪声为YdB），则上行容量（资源）消耗X%，它们之间的关系如下。YdB=10lg(1/(1–X%))动态噪声上升3dB，上行容量消耗50%；上升6dB，容量消耗75％。动态噪声上升无穷大时达到极限容量（实际中通常认为RTWP达到-75dBm时达到极限容量）。根据上行噪声增量和容量的关系公式其中ΔN为基站的上行噪声增量a为小区的容量的负荷通过以上公式，小区静态噪声抬升只是影响小区的覆盖范围，产生上行覆盖半径变化，可能使边缘用户无法接入。因此，容易误认为静态噪声影响了上行容量。（2）测试分析在对施主基站下对直放站静态噪声对极限容量的影响分别作容量测试，得结果如下。测试场1景简介：（郊区站点）大亚湾基站总功率为43dBm，其发射Ec功率33dBm。大亚湾直放站发射总功率37dBm，其发射Ec功率37dBm。实际测试统计结果大亚湾Ec=-66dBm处，测试案例为：5W射频直放站开关对系统性能影响的对比基站RTWP平均功率抬平标准差dBmdBdB大亚湾－直放站OFF-105.660.000.50大亚湾－直放站OFF－基站下－4UE-105.210.450.07大亚湾－直放站OFF－基站下－8UE-104.770.890.10大亚湾－直放站OFF－基站下－12UE-104.251.410.12大亚湾－直放站OFF－基站下－16UE-103.671.990.27大亚湾－直放站OFF－基站下－18UE-103.272.390.38大亚湾－直放站OFF－基站下－20UE-102.812.850.81大亚湾－直放站OFF－基站下－22UE-102.543.120.38大亚湾－直放站OFF－基站下－24UE-102.263.400.32大亚湾－直放站OFF－基站下－26UE-101.384.283.25大亚湾－直放站OFF－基站下－28UE-101.244.420.28大亚湾－直放站OFF－基站下－30