CDMA直放站原理和系统工程

1、直放站原理和系统工程,在一定的成本下，在满足网络服务 质量的前提下，建设一个容量和覆 盖范围都尽可能大的无线网络，并 适应未来网络发展和扩容的要求。,通过直放站的使用降低覆盖成本，提高网络质量,概述,一、直放站工作原理 二、直放站对网络的影响 三、直放站工程参数调试准则 四、直放站网络规划 五、直放站工程技术应用,内 容,一、直放站的工作原理,1.1 无线直放站 1.2 光纤直放站 1.3 移频直放站,ZTE,施主基站,由于射频信号传播特性和人工或自然物体的遮挡，经常会出现盲区或微弱信号区，例如在地下空间，建筑物内部被高楼环绕的街区，边远地区或山谷中，此时很容易发生无信号、通话质量下降、掉线或

2、干扰等情况。直放站在上述情况下可以作为基站替代扩展覆盖面积和提高覆盖质量。,1.1.1无线直放站转发示意图,1.1.2 无线直放站原理图,同频无线直放站工作时，首先是经施主天线接收来自基站的信号，该信号进入双工滤波器滤除带外的无用信号后，再由低噪放大器将信号放大。为了能够得到更加纯净的信号，我公司采用中频滤波的方法对接收信号进行变频（变至70MHz）。在中频频率上再次滤波，带宽多为1.23MHz（选频），也可以是10MHz带宽（宽带）的处理，经中频放大后，又变回到原来频率，进入功率放大器，放大至所需要功率由重发天线输出。,1.1.3 无线直放站工作原理,R8122AC,R8110AW,1.1.

3、4 无线直放站的优点,设备价格低：一套同频无线直放站设备的价格只有宏蜂窝基站价格的1/7或更少。相比于移频直放站和光纤直放站，其价格也更便宜。 配套要求低：直放站体积小、耗电低，室外机可保证设备在恶劣环境下正常工作，配套设施要求简单，特别是在直放站和基站之间无需提供专用传输链路，适合于传输资源紧缺的地区。 建设周期短：直放站安装方便、快捷。一般一个无线直放站从勘测设计到安装、调试开通仅需2-3天时间。 使用灵活：直放站安装灵活、搬迁方便，在基站条件暂时不具备的站点，先利用直放站作为过渡手段完成覆盖。在用户发展起来后再更换为基站，替换下来的直放站还可在其它地区使用。,建设周期短：直放站安装方便、

4、快捷。一般一个无线直放站从勘测设计到安装、调试开通仅需2-3天时间。 使用灵活：直放站安装灵活、搬迁方便，在基站条件暂时不具备的站点，先利用直放站作为过渡手段完成覆盖。在用户发展起来后再更换为基站，替换下来的直放站还可在其它地区使用。,1.1.4 无线直放站的优点,1.1.5 无线直放站的需要考虑因素,自激的风险：同频无线直放站如果隔离度设计、调测不当，可能会导致设备发生自激。直放站自激时，轻则是直放站的覆盖区通话音质变差，接通率下降，掉话率上升；严重时使施主基站和其周围的基站发生瘫痪，网络无法正常通信。 施主基站灵敏度降低的风险：直放站的使用，会给其施主基站引入一定的噪声，噪声引入量由直放站

5、的反向噪声系数、反向增益和施主链路的有效路损决定。若直放站的反向增益设置过高，则会引起施主基站的灵敏度大大降低，导致其反向覆盖范围减小，用户容量降低 扩大导频污染的风险:若施主天线的位置选在导频污染区，施主天线的选择和调试不当，会使直放站的覆盖区变成一个新的导频污染区，影响网络的性能,利用现有的光传输网络安装光纤直放站以快速扩大网络覆盖范围。大部分解决乡镇覆盖；部分解决市内城区覆盖（代替基站）；大型建筑的室内覆盖；可提供各种功率等级输出尤其是大功率输出，信源纯净，覆盖区网络质量良好。,1.2.1 光纤直放站转发示意图,1.2.2 光纤直放站原理图,光纤直放站系统主要由基站耦合器、中继端机、远端

6、机和用户天线组成 。中继端机通过耦合器直接耦合基站信号，下行信号经过放大后转换成光信号，经过光纤传输后送到远端机。远端机的光接收器将下行光信号转换为射频信号，放大后经天线发射至用户手机。同样，用户手机的发射信号被远端机接收后，调制成光信号，经上行光纤传至中继端机，中继端机将光信号转换成射频信号，经放大后送回基站。有两种中频调制，选频和宽带，整个系统支持分集接收技术。,1.2.3 光纤直放站工作原理,RA1080,RA1082,1.2.4 光纤直放站的优点,不考虑自激： 用户天线可以采用全向天线，部分区域更符合建设要求 引入基站的上行噪声较小： 基站灵敏度基本保持不变，一个扇区可以带较多的光纤直

7、放站，而且功率较大，更容易解决覆盖问题。 信源纯净： 覆盖区通话效果较好，而且能在部分区域解决导频污染问题。,1.2.5 光纤直放站的需要考虑因素,搜索窗：搜索窗设置是光纤直放站建设的主要考虑因素，有五个搜索窗的设置与光纤直放站产生的时延有关。窗口设置的过小，即使远处直放站覆盖区的用户上下行信号都非常好也无法接入基站或者进行正常的切换。反之，如果此窗口设置的过大，将会使系统把大量的处理能力都浪费在无用的搜索上，也会造成系统性能降低，间接造成无法接入或其他故障。 前向：激活搜索窗、临域搜索窗、候补搜索窗 反向：接入搜索窗、反向多径搜索窗,直放站覆盖区与其他基站有重叠区，则光纤距离在18KM之内。

8、 对不同小区的多径信号之间的时延差，即反向多径搜索窗IS-95规定此窗口最大值是226Chips(113) ，等效距离是113*244=27.6km ，光纤距离在18km之内。,1.2.6 搜索窗与光纤距离的关系,直放站覆盖区与施主基站有重叠区，则光纤距离在8KM之内。 对同一小区的不同多径信号之间的时延差处理门限在40chip之内,1.2.6 搜索窗与光纤距离的关系,BTS,移频转发端,F1,覆盖区,移频传输,移频传输,远端机A,F1,覆盖区,F2,中继端机,移频传输直放站的工作原理是将基站端的工作频率（如：283频点）变换至C网频带内其他频率（如：37频点）后进行传输，然后在覆盖端再将传输

9、频率变换回原工作频率，经高功率放大后向覆盖区发射。,1.3.1 移频直放站的转发方式,1.3.2 无线移频直放站系统原理图,基站频率： F1（f1） 移频转发频率：F2=F1 n 1.23MHz（偏移频率）,1.3.3 无线移频直放站的优点,只需较小的天线隔离度，在同一根电线杆上即可完成收发天线的安装，不象普通无线直放站那样为满足高隔离度要求而受安装条件的限制。 可以实现全向覆盖（最好采用定向三扇区覆盖）。 与光纤直放站相比有更小的时延。 在 CDMA 频段内实现移频转发。,移频信道设置: 目前CDMA使用7个信道： 建议将283移至119，201移至37。,基站收,基站发,1.3.4 移频直

10、放站的需要考虑因素,施主小区信号搜索窗参数设置:,搜索窗宽度近端机时延施主路径时延远端机时延直放站覆盖区时延,1.3.4 移频直放站的需要考虑因素,二、直放站对网络的影响,2.1 直放站对施主基站的影响 2.2 下行过功率工作 2.3 覆盖区上下行链路不平衡 2.4 带外杂散对G网的干扰,2.1.1直放站对施主基站的影响,BTS NF=4dB,LBTS-REP LB-R=80dB,直放站 NF=4dB Grep=80dB,-9dBm,直放站噪声基底电平： KTBNK = -113+4dB = -109dBm,总噪声电平： (NF)BTS = -109+3 = -106dBm,NF=3dB,BT

11、S噪声基底电平： KTBNF = -109dBm,NPrep= -29dBm,-89dBm SNR=17dB,-89dBm SNR=20dB,直放站噪场电平： NPrep=-109dBm,2.1.1直放站对施主基站的影响,BTS NF=4dB,LBTS-REP LB-R=80dB,直放站 NF=4dB Grep=75dB,-14dBm,NPrep= -34dBm,-94dBm SNR=13.8dB,-89dBm SNR=20dB,1.2dB,直放站噪声基底电平： KTBNK = -113+4dB = -109dBm,直放站噪场电平： NPrep=-114dBm,BTS噪声基底电平： KTBNF

12、=-109dBm,总噪声电平： (NF)BTS= -107.8dBm,X,Y,A,B,2.1.1直放站对施主基站的影响,BTS NF=4dB,LBTS-REP LB-R=80dB,直放站 NF=4dB Grep=75dB,-14dBm,5dB,NPrep= -34dBm,-94dBm SNR=13.8dB,-89dBm SNR=20dB,1.2dB,直放站噪场电平： NPrep=-114dBm,BTS噪声基底电平： NFBTS=-109dBm,总噪声系数： NFBTS+NFBTS,NFBTS,NFREP,NF总=NFREP+ NFREP,-109dBm,2.1.2 上行噪声增量NF,BTS-c

13、able,L,path,Repeater Grep NFrep,G,BTS-ANT,BTS NF,Repeater NF Grep,ANT,ANT,NFrep+NFrep,BTS NFBTS,LBTS-rep NF=LBTS-rep G=-LBTS-rep,NFBTS+NFBTS,2.1.2 上行噪声增量NF,1个BTS+1个直放站,Nrise,NFBTS=10log 1+ 10 10 ,NFrep=10log 1+10 10 ,-Nrise,Nrise= NFrep - NFBTS + Grep -LBTS -rep,基站噪声增量： 直放站噪声增量： 其中：,BTS NFBTS,LBTS-r

14、ep NF=LBTS-rep G=-LBTS-rep,Repeater NFrep Grep,NFrep+NFrep,NFBTS+NFBTS,2.1.3直放站、基站噪声增量曲线图,Nrise=Grep-LBTS-rep 当NFBTS-rep=NF-rep时,噪声增量NF,(dB),0,2,4,6,8,10,12,-10,-8,-6,-4,-2,0,2,4,6,8,10,(dB),基站噪声增量,直放站级联噪声增量,NFBTS=10Log1+10 ,NFrep=10Log1+10 ,2.1.3直放站、基站噪声增量曲线图,NFrep= NFBTS -Nris = NFBTS -(Grep-LBTS-

15、rep),噪声增量NF,(dB),0,2,4,6,8,10,12,-10,-8,-6,-4,-2,0,2,4,6,8,10,基站噪声增量,直放站级联噪声增量,(dB),NFBTS=10Log1+10 ,1.2dB,Nrise=5dB,6.2dB,噪声增量因子Nrise=Grep-LBTS-rep,Nrise,2.1.4 1个BTS带多个直放站的噪声增量,基站噪声增量: NFBTS=10log 1+ n 10 10 ,直放站噪声增量: NFrep=10log n+10 10 ,噪声增量因子: Nrise = Grep -LBTS - rep,= NFBTS - Nrise,1个基站带n个直放站时

16、， 基站、直放站噪声增量曲线图,归 纳：,BTS引入直放站后，不仅在BTS会产生一个噪声增量NFBTS，降低BTS的上行接收灵敏度，同时在直放站的上行输入端也会等效 产生一个噪声增量NFREP，使直放站的上行覆盖能力降低。,基站噪声增量NFBTS与直放站上行增益GREP成正比，而直放站 噪 声增量NFREP与上行增益GREP成反比。在不影响基站正常覆 盖的 情况下，直放站系统是一个上行噪声受限系统，覆盖能力受限于 上行噪声。,2.2 下行过功率工作（1）,过功率区,业务信道功率,1dB压缩点功率,正常工作点功率,寻呼信道功率,同步信道功率,导频信道功率,2.2 下行过功率工作（2）,相片1,相

17、片2,过功率工作会使杂散干扰增大，Ec/N。下降，从而引起掉话， 严重时将无法通信。同时带外杂散的增大会对G网造成干扰。,2.3 覆盖区上下行链路不平衡（1） 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。,（见CDMA系统工程手册P654）,2.3 覆盖区上下行链路平衡（2） 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。,2.4

18、带外杂散对G网的干扰,L自由空间损耗 - GB - GR + LB + LR 31.5 + 20logd(m) - GB - GR + LB + LR,G,GB,LB,GR,LR,BTS GSM NF=4dB,直放站,距离d(m),损耗L（dB),L=55dB,在885MHz杂散输出 -67dBm(200KHz BW),基站基底噪声电平： -121+4= -117dBm,-122dBm,1.2dB,5dB,2.4.1直放站天线与G网基站天线之间 的距离要求举例1：,GB =14dB,LB =2dB,GR =14dB,LR=2dB,BTS GSM NF=4dB,直放站,d=240m,L=55dB

19、,L=55dB,-67dBm杂散输出,基站基底 噪声电平：-117dBm,-122dBm,2.4.1直放站天线与G网基站天线之间 的距离要求举例2：,GB =14dB,LB =2dB,GR =14dB,LR=2dB,BTS GSM NF=4dB,直放站,d=10m,L=27dB,L=27dB,-95dBm杂散输出,基站基底 噪声电平：-117dBm,-122dBm,3.1 工程参数调试准则,直放站在工程调试中最需要精心调测的参数： 上行增益、下行增益或下行输出功率，其调测准则有：,基站噪声增量控制 上下行链路平衡 满足隔离度要求,三、直放站网络规划,4.1直放站网络规划策略 4.2小区估算 4

20、.3预测覆盖区域 4.4直放站覆盖范围的限制,4.1 直放站网络规划策略,直放站在网络中的使用配置需纳入无线网络的整体规划中，根据其特点来合理配置直放站，使直放站在网络建设中发挥积极作用。,无线网络规划需考虑的问题： 业务分配、宏小区和微小区配置、基站和直放站配置，室内和高比特速率覆盖，从2G向2.5G或3G的演进等方面。,无线风络规划策略 规划策略之一：利用宏小区进行室外覆盖，利用微蜂窝在高业务量的建筑物内进行分布覆盖，用无线直放站填补低业务量室内盲区。比较造合城区密度不大、业务量分布不均匀的地区。 规划策略之二：从开始就使用可扩展的微小区，用微小区进行室外、室内覆盖，通过无线直放站进行室内

21、盲区覆盖，在特别高业务量建筑物内，采用微蜂窝来增加额外容量。,4.2 小 区 估 算,给定区域内的用户数,移动用户占有率(%),每个用户的业务量,移动用户数量,需要提供的业务量,每个小区的容量,小区覆盖范围,小区估算,4.3 预 测 覆 盖 区 域,预测覆盖区域,基站覆盖区预测,直放站覆盖区预测,需考虑直放站引入的噪声增 量对基站覆盖范围的影响,需考虑直放站级联等效噪声 增量对直放站覆盖范围的影响,4.4 直放站覆盖范围的限制,受上行噪声增量的限制 允许的最大上行链路损耗,受搜索窗长度的限制 允许的最大链路传输时延（RTD） 对直放站选址的限制,五、直放站系统工程技术应用,例： 某CDMA无线

22、选频室内分布系统，站点开通引起施主基站掉话率恶化。,5.1 直放站上行噪声过高影响基站正常工作,原因：基站允许直放站上行底噪-108dBm，该点上行底噪为-103dBm，引起干扰。 解决办法：上行增益加10dB衰减，变为-113dBm。经测试，问题解决。,例： 某大型商场的CDMA室内分布系统，采用无线选频接入方式。发现该站点覆盖区的某些区域寻呼时间和接入时间过长，上行通话质量下降。,5.2 直放站上行放大干扰信号，导致寻呼时 间和接入时间很长，且通话质量下降,断开主机与分布系统的连接，用路测仪与分布系统连接，发现该区域保安使用的对讲台对CDMA移动通讯构成干扰。,主机,有可能构成干扰的通讯设

23、备： 带放大器的电视接收天线，寻呼台，群组通讯设备,例： 某城市五星级酒店采用CDMA无线选频接入方式，周围高楼和基站比较多。,5.3 直放站施主天线引入多个小区，形成 大面积切换区域影响基站容量,现象：覆盖区内手机接收场强很高，EC/IO=-65dB。,用安捷伦路测仪与施主天线连接测试的结果如下：,该分布系统内通话的手机同时占用三个小区业务信道,影响基站容量,影响分析对基站容量的影响,施主天线调整前Ec/Io=6.5dB：,影响分析恶化了主导频信号的EC/IO,施主天线调整后Ec/Io=1.7dB：,5.4 直放站施主天线过高，上行信号干扰不相关小区,例： 在城区基站比较密集的区域，一幢28

24、层高的大型高级写字楼，采用CDMA无线选频方式接入，业主只允许施主天线安装于顶楼。,安捷伦接收机,从时延可看出导频120的 信号来自7Km以外。,5.5 直放站用户天线过高， 产生越区干扰,A与B有切换关系，A与C没切换关系。 由于用户天线过高，覆盖面积超出期望范围，对C小区构成干扰。,主机,A,B,C,直放站覆盖区与C小区重叠区域的手机上行容易对A小区或C小区造成干扰； 1）手机与C小区通话，上行信号经直放站放大，干扰A小区； 2）手机与A小区通话，上行信号干扰C小区。,A区,C区,主机,5.6 施主基站与直放站相邻的基站未作切换关系,导致切换不成功,主机,A,B,BTS,A,A小区与B小区没作切换关系时，手机不对B导频进行搜索，B小区信号在切换过程当中无法进入手机激活导频集，引起掉话。,5.7 基站业务信道多径搜索窗不够宽,引起的网络问题,例： 光纤站普遍出现移动台从直放站覆盖区进入施主小区时(或施主小区