直放站在CDMA网络优化中的作用(江苏联通)

2001年10月30日京信通信系统直放站在CDMA网络优化中的作用1目录用于CDMA网络优化的直放站种类………………3直放站在CDMA网络优化中的作用………………10直放站在CDMA网络中的根本应用模式…………19直放站对施主基站的影响…………….……………34直放站在CDMA网络应用的本卷须知…………….53

2用于CDMA网络优化的

直放站种类3室外无线直放站

〔含太阳能直放站〕主机用户天线施主天线用户天线A、系统原理：4室外无线直放站

〔含太阳能直放站〕B、系统特点：增益：80~100dB输出功率：30~40dBm〔1~10W〕空间耦合基站信号，不需铺设专用线路，设备安装简单方便，开通容易。安装点位置能收到一定强度的基站信号。工程选点要考虑收发天线隔离问题，收发天线一般采用定向天线。大功率设备上行链路具有分集接收功能。5室外光纤直放站A、系统原理图：6室外光纤直放站B、系统特点：工作增益：35~70dB输出功率：40~43dBm〔10~20W〕利用光纤传输，传输距离远，一般在10Km以上，但需要铺设或占用光纤线路。不存在无线直放站收发隔离问题，选点方便，输出功率大，覆盖范围广。覆盖区天线选择灵活，可根据覆盖要求选择全向或定向天线。通过光纤可实现一个基站对多个远端机的连接，可波分复用，应用方式灵活。大功率设备上行链路具有分集接收功率，抗衰落能力强。7小型直放站〔室内直放机〕1、系统原理：主机用户天线施主天线8小型直放站〔室内直放机〕B、系统特点：增益：60~70dB输出功率：15~20dBm空间耦合基站信号，不需铺设专用线路，设备安装简单方便，开通容易。安装点位置能收到一定强度的基站信号。工程选点要考虑收发天线隔离问题，收发天线一般采用定向天线。无分集接收功能。9直放站在CDMA网络优化中的作用101、解决室外盲区覆盖利用直放站解决由于地形、地物阻挡而造成的小范围肓区或阴影区的覆盖。通常应用无线直放站和光纤直放站。112、室内覆盖的信源引入在城市，利用直放站作为室内覆盖时信源引入设备。通常应用无线直放站和小型直放站。123、话务平衡与GSM网络不同，CDMA由于信道共享，系统要求同一基站不同扇区之间的话务量尽量一致，通过直放站的应用，可以使扇区的覆盖发生变化，有效调节扇区话务量，做到话务平衡。通常应用无线直放站和光纤直放站。134、抑制漫游由于基站发射功率大，对于不同本地网复杂的边界较难做到准确控制，容易产生越区覆盖。而利用直放站可以较容易做到边界准确覆盖。通常应用无线直放站和光纤直放站。145、改善覆盖指标在多个小区的覆盖重叠区域，由于处在基站的覆盖边缘，可能会出现所有的导频信号都比较弱，且强度无明显差异时，会引起移动台频繁切换，容易掉话。通过直放站系统引入特定小区信号，建立一明显主导信号覆盖区域，防止移动台频繁切换，提高通信质量。通常应用无线直放站和光纤直放站。156、抑制拐角效应在城市建筑群中，基站信号在建筑物的拐角会产生覆盖信号的突变，引起移动台发往相邻基站的信号不均衡，从而干扰基站。通过直放站系统引入特定小区信号，建立相邻基站覆盖信号平滑过渡区域，防止移动台干扰基站，提高通信质量。通常应用小型直放站。167、提高网络建设的经济性A、快速扩大覆盖范围：由于直放站安装方便、造价低，利用直放站的中继作用，可以很方便地将基站信号延伸到没有被覆盖的城郊或乡镇地区，在网络建设中实现快速扩大基站覆盖范围。通常应用无线直放站和光纤直放站。177、提高网络建设的经济性B、小区分裂：CDMA网络开通后，随着以后用户数量的增加会面临小区分裂问题。因此如果在建设初期就考虑到以后可能会增加基站的地方，预先用直放站覆盖，待话务量增加到一定程度时，再将直放站换成基站，可使网络改动不大，小区分裂效率较高，实现滚动覆盖。通常应用光纤直放站。18直放站在CDMA网络应用的根本模式19无线直放站的应用模式1、单个小区与多台直放站的组网：当某个小区覆盖边缘有多个低话务量离散区域需要覆盖时，可在各离散区域架设室外无线直放站放大该小区信号，以对这些区域进行覆盖。考虑到直放站引入后对基站的影响，直放站的数量主要取决于基站和直放站覆盖区域的大小。其组网方式如以下图：20无线直放站的应用模式21无线直放站的应用模式2、单个基站与多台直放站的组网：当某个基站覆盖边缘有多个有一定话务量的离散区域需要覆盖时，可在各离散区域架设室外无线直放站，分别放大各小区信号，以对这些区域进行覆盖。由于信源小区的增加，相应的直放站配置数量也将会增加。其组网方式如以下图：22无线直放站的应用模式23无线直放站的应用模式3、直放站的级连应用：当一个直放站无法完成对某一区域的覆盖时，可采用级连的方式：即后级直放站接收并放大前级直放站的前向输出信号，前级直放站接收并放大后级直放站的反向输出信号，从而完成信号的延伸覆盖。由于系统级连会导致整个系统的噪声叠加，使得系统总噪声系数增加，一般建议级连不超过两级。其组网方式如以下图：24无线直放站的应用模式25光纤直放站的应用模式通过光传输网络，将一个小区的信号传输到多个远端进行覆盖，可快速扩大覆盖范围。此种组网方式可用于低话务量区域的覆盖，如村庄、道路等。其组网方式如以下图：1、单个小区与多个直放站的组网：26光纤直放站的应用模式27光纤直放站的应用模式通过光传输网络，将一个基站的1到2个小区信号传输到多个远端进行覆盖，可提高基站设备的利用率。此种组网方式可用于有一定话务量区域的覆盖，如乡镇、厂矿、旅游区等。其组网方式如以下图：2、单个基站与多个直放站的组网：28光纤直放站的应用模式29光纤直放站的应用模式A、当基站与远端已有光缆到位时，可采用直接耦合方式，通过耦合器从基站直接耦合信号。此种耦合方式所得信源稳定而干净。其耦合方式如以下图：3、信号耦合方式：30光纤直放站的应用模式31光纤直放站的应用模式B、当基站与远端没有光缆到位，但在另一站址有光缆到远端，且该站址能接收到良好的基站信号时，可采用空间耦合方式，通过施主天馈耦合基站信号。其耦合方式如以下图：3、信号耦合方式：32光纤直放站的应用模式33直放站对施主

基站的影响34一、CDMA直放站对施主基站噪声系数的影响35直放站对施主基站噪声系数的影响基站与直放站连接原理361个BTS+1个直放站直放站对施主基站噪声系数的影响ΔNFBTS=10log[1+10

10

]NriseΔNFrep=10log[1+10

10

]-Nrise其中：Nrise=NFrep

-NFBTS+Grep-LBTS-rep

基站噪声增量：直放站噪声增量：Nrise——噪声增量因子37基站、直放站系统等效噪声系数

与直放站上行增益曲线图直放站对施主基站噪声系数的影响噪声增量△NF(dB)噪声增量因子Nrise当NFBTS-rep=NF-rep时，Nrise=Grep-LBTS-rep(dB)△NFBTS=10Log[1+10]△NFrep=10Log[1+10]10Nrise10Nrise-381个BTS带N个直放站直放站对施主基站噪声系数的影响基站噪声增量:ΔNFBTS=10log[1+n·10

10

]Nrise直放站噪声增量:ΔNFrep=10log[n+10

10

]-Nrise噪声增量因子:Nrise=NFrep

-NFBTS+Grep-LBTS-rep39(dB)1个基站带n个直放站时，基站、直放站系统等效噪声系数曲线图直放站上行输出噪声功率对基站的影响(dB)噪声增量△NF噪声增量因子Nrise(当NFBTS-rep=NF-rep时，Nrise=Grep-LBTS-rep)n=1,2,3….15n=1,2,3….15基站噪声增量△NFBTS直放站噪声增量△NFrep40结论A、增加直放站后，将增加施主基站和直放站的噪声系数。B、所带直放站越多，噪声系数增加越大；直放站增益越高，噪声系数增加越大。假设降低直放站的上行增益，可降低施主基站的噪声系数，保证基站有较大的覆盖范围，但同时也降低了直放站的覆盖范围；反之亦然。C、通常一个基站的一个扇区所带直放站数量不超过2个，在网络规划时，需合理进行噪声增量的分配。41二、直放站的输出功率计算42Pm：移动台功放输出功率GBTS：小区天线增〔包括馈线损耗〕Gm：移动台天线增〔包括馈线损耗〕SNRmin：基站接收最小信号噪声功率比SNRmin+处理增益=(E/N0)min〔E/N0〕min=7dB处理增益GP=21dBSNRmin=-14dB〔N0W〕BTS：基站接收机热噪声基底功率=-108dBm〔5dB噪声系数〕X：小区负荷因子X=————=———————M小区用户数MMAX

小区最大用户数反向链路允许最大传输损耗LMAX=Pm(dBm)+GBTS(dB)+Gm(dB)-SNRmin(dB)-(N0W)BTS+10log[1-x]43反向链路允许最大传输损耗

——计算举例移动台输出功率Pm=23dBm基站天线增益GBTS=14dB移动台天线增益0dBSNRmin=-14dB基站接收机噪声系统NF=5dB小区负荷因子x=80%（N0W）=-174dBn+NF+10log（1.2288*106)=-108dBm10log(1-x)=10log[1-0.8]=-7dBLmax=Pm(dBm)+GBTS(dB)+Gm(dB)-SNRmin(dBm)-N0W)BTS+10log10(1-x)Lmax=23+14+0-(-14)-(-108)+(-7)=152dB44反向链路最大传输损耗

——最大反向链路损耗与小区载荷之间的关系图45前向链路允许最大传输损耗

——〔以导频信道计算〕

PBTS：基站输出功率GBTS：基站天线增益，含馈线损耗Gm：移动台天线增益，含馈线损耗

ξP：发射功率分配给导频的部分，ξP=15~20%Ec/No.T：移动台所需最小导频chip能量和噪声功率谱之比值，Ec/No.T=-13dBIo.oc/Io.sc：移动台在小区边缘，其它小区干扰对本小区干扰的比值，=2.5dB=1.78（NoW）m：移动台接收机热噪声功率,（NoW）m=-174dBm+NFm+10log[1.2288×106]Io.ocIo.scLmax=PBTS(dBm)+GBTS(dB)+Gm(dB)+10log[ξP-(Ec/No.T)×(1+Io.oc/Io.sc)]–(Ec/No.T)(dB)–(NoW)m(dBm)46上行链路平衡平衡因子B：B=L下行max-L上行max

=[(SNRm-()]+[NFBTS-NFm]+[PBTS-Pm]+10log10[平衡条件：B=0ξpEcNo.T()(1+Io.ocIo.sc)]1-η-EcNo.T47上下行链路平衡——举例计算在由1个基站带1个直放站的系统里，设对基站的噪声影响控制在2dB以内。直放站端的等效噪声系数NFrep为9dB。其它参数为：下行：EC/No.t=7-21=-14dBIo.oc/

Io.sc=2.5dBNFm=8dBξp=10%上行：Pm=200mW=23dBmSNR=-15dB载荷η=70%NFrep=9dB求在上下行链路平衡条件下，直放站下行需输出多大功率Prep

O=[(SNR)-(Ec/No.t)]+[NFrep-NFm]+[Prep-Pm]+10Log10ECNo.t(1+)ξp-Io.ocIo.sc[1-η]B=L下行max-L上行max0.1-10-1.5(1+100.25)1-0.7]O=[-14+15]+[9-8]+[Prep-23]+10Log[直放站输出功率：Prep=35dBm48CDMA直放站室内覆盖技术问题上下行链路平衡

——当下行链路太强上行链路太弱时◆B小区的移动台会为A小区较强的导频信号而试图进行越区。◆然而越区极可能引起掉话，因为移动台很有可能不具备足够的功率与A小区保持可靠的反向链路通信。◆如果越区后建立了反向链路，会因移动台的反向输出功率较大对原〔B〕小区产生极强的干扰。49CDMA直放站室内覆盖技术问题上下行链路平衡

——当上行链路太强下行链路太弱时

◆下行链路覆盖区域中的移动台在此区边缘将具有较差的前向链路质量。前向链路覆盖区域反向链路覆盖区域小区A的链路不平衡小区B的链路是平衡的在这个区域内不会产生从B向A的越区，因此小区B中的移动台必然会对小区A产生过多的干扰前向链路过弱或反向链路过强的概念50结论1、直放站的上、下行参数设置必须维持上、下行的链路平衡，通常直放站的覆盖范围是受上行链路允许损耗制约。2、上行链路的允许损耗是由系统所分配的允许噪声增量控制。3、直放站的下行实际输出功率取决于系统上行的噪声增量分配。4、通常直放站的实际输出功率不大于40dBm。51三、直放站引入对搜索窗的影响分析52直放站对CDMA搜索窗的影响使用直放站需要考虑的四个根本搜索窗■接入信道搜索窗长度■反向链路业务信道多径搜索窗长度■活动导频集搜索窗长度■邻域导频集搜索窗长度53接入信道搜索窗■接入信道必须能够搜索到覆盖区内所有最大路径传播时延的信号，能监测到覆盖区内所有移动台发出的呼叫。■由于直放站的引入会增加最大路径传播时延，因此须增加接入信道搜索窗长度。■接入信道搜索窗最大长度：512chip，相当62.4km。54最大路径传播时延〔RTD〕接入导频搜索窗的最大长度为512chip,单边长度即为256chips,对应最大时延距离为62.4km(4.1chips/km)。

55路径传播时延〔举例〕引进直放站后的路径传播时延由三局部组成：Dtotal=DB-R+DR+DR-m接入信道搜索窗=[DB-R+DR+DR-m]×256激活导频集与业务信道多径搜索窗■搜索窗必须足够大，以至于能“看见〞所有强的路径信号成份。■如果搜索窗不够宽，强的多径信号成份可能会引起掉话。■最大搜索窗长度：226chips(±113chips)57激活导频集与业务信道多径搜索窗■直放站的引入通常会增加有效时延扩散；■会产生从移动台到BTS的额外多径；■有效的额外多径可降低EBTS/I0要求，这是一个优点；■必须增加激活导频集和反向业务信道多径搜索窗的长度。

58激活导频集与业务信道多径时延差搜索窗宽度SRCH-A：2×[(DB-R+DR+DR-m)-DB-m]SRCH-A〔单边〕：113chips对应的距离差：27.5km59邻域导频集搜索窗■用于寻找来自相邻扇区的导频信号；■如果搜索窗口太小，不能搜索到所有相邻扇区的导频信号，可能会引起掉话。■未搜索到的相邻扇区导频信号将会成为干扰而降低移动台的EBTS/I0。■未搜索到强的相邻扇区信号，可能会因超路径损耗而造成切换失败。■最大搜索窗长度：452chips(±226chips)60邻域导频搜索窗搜索窗长度〔单边〕：[(D1B-R+DR+DR-m)-D2B-m]考虑移动台搜索速度后，最大单边宽度为：160chips移动台与两基站的最大距离时延差：160chips，相当39km距离差。61结论A、增加直放站后，将增加移动台和施主基站之间的传播时延。B、在应用光纤直放站时，由于光路的传播时延较同等距离的射频传播时延更长，必须对光路距离进行限制。C、在实际应用时，必须考虑是否需修改搜索窗宽度。62