直放站對3G室內(nèi)分布系統(tǒng)底噪影響的研究

張平

摘 要：室內(nèi)分布系統(tǒng)中，直放站及其下聯(lián)干放是在信源基站和移動臺之間串入的一類有源設(shè)備，噪聲積累效應(yīng)即底噪抬升直接影響施主信源或整個覆蓋小區(qū)的覆蓋效果、話務(wù)容量及高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等。直放站有光纖直放站、無線直放站及移頻直放站三類，本文以光纖直放站為例，且信源為3G室分中的微蜂窩信源，通過進(jìn)一步理論分析，總結(jié)出底噪對容量和覆蓋的影響，用于指導(dǎo)室內(nèi)覆蓋規(guī)劃設(shè)計和日常優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)分布；直放站；底噪抬升；消減

1 研究背景

3G的魅力在于高速數(shù)據(jù)與多媒體業(yè)務(wù)，而視頻電話、視頻流、游戲等高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)一般都發(fā)生在舒適的室內(nèi)環(huán)境中，這些業(yè)務(wù)功能都需要較大的系統(tǒng)容量和良好的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。3G時代60%-70%的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將發(fā)生在室內(nèi)。解決室內(nèi)覆蓋的主要方法是建設(shè)室內(nèi)覆蓋分布系統(tǒng)，以光纖直放站為信號源的室內(nèi)分布系統(tǒng)的基本原理是將室外信號通過有線方式引入到室內(nèi)，再通過小型天線將信號發(fā)送出去，均勻的分布到各個天線及建筑物內(nèi)部，從而提高室內(nèi)覆蓋水平。建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)目的不僅僅是為了解決建筑物內(nèi)部的信號盲區(qū)、弱區(qū)，解決建筑物內(nèi)部信號雜亂造成的通話質(zhì)量差，而分擔(dān)室內(nèi)話務(wù)量、改善網(wǎng)絡(luò)擁塞，提供靜態(tài)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及多媒體業(yè)務(wù)更是重中之重，是運(yùn)營商戰(zhàn)略發(fā)展的需要。

直放站（RPT）和干放（TA）的引入必然會導(dǎo)致信源小區(qū)底噪的抬升，對于目前CDMA室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，實際組網(wǎng)中同一個小區(qū)可能帶有多臺直放站和干放，使信源小區(qū)底噪抬升較大，引起基站接收機(jī)的靈敏度降低，導(dǎo)致基站最大覆蓋半徑收縮，嚴(yán)重影響了小區(qū)的容量、起呼成功率、掉話率等各項指標(biāo)，降低了用戶對CDMA網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知度。

2 室內(nèi)覆蓋通用組網(wǎng)模型及公式推導(dǎo)

考慮到目前CDMA室內(nèi)覆蓋組網(wǎng)方式多種多樣，為了便于分析，需建立一個通用的組網(wǎng)模型，如圖1所示。

假設(shè)一個信源小區(qū)帶有M臺直放站、N臺干放，直放站的上行增益為Grpt，噪聲系數(shù)為NFrpt；干放的上行增益為Gta，噪聲系數(shù)為NFta；干放到直放站的路徑損耗凈值為PLta，直放站到信源小區(qū)的路徑損耗凈值為PLrpt，路徑損耗凈值包括饋線損耗、接頭及無源器件損耗、施主天線增益、路徑損耗、基站天線增益、基站饋線損耗，用正值表示，單位為dB。

根據(jù)以上假設(shè)，通過理論分析與公式推導(dǎo)，得出如下三個關(guān)系式：

其中：

ROTbts為信源小區(qū)底噪抬升量。

ROTrpt為直放站底噪抬升量（信源小區(qū)底噪等效到直放站）。

ROTta為干放底噪抬升量（信源小區(qū)底噪等效到干放）。

NIMrpt=NFbts-NFrpt-（Grpt-PLrpt） ，單位dB。

NIMta=NFbts-NFta-（Grpt-PLrpt+Gta-PLta） ，單位dB。

由于NFbts、NFrpt、NFta均為常數(shù)，故根據(jù)公式（1）、（2）、（3），信源小區(qū)的底噪抬升量ROTbts、直放站底噪抬升量ROTrpt、干放底噪抬升量ROTta僅與直放站數(shù)量M、干放數(shù)量N、直放站至信源小區(qū)的凈增益（Grpt-PLrpt）和干放至直放站的凈增益（Gta-Plta）有關(guān)。

3 底噪對容量和覆蓋的影響

CDMA是擴(kuò)頻系統(tǒng)，其擴(kuò)頻增益可以達(dá)到幾十dB，有用信號電平在解擴(kuò)前可以比噪聲電平小幾十dB，因此CDMA直放站的上行輸出與GSM直放站的上行輸出有很大的不同

小區(qū)呼吸是CDMA中的一個重要特征。小區(qū)呼吸即指小區(qū)的覆蓋隨著網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)的增加，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增大而減小。因此，容量和覆蓋規(guī)劃在CDMA中不再是兩個分開的任務(wù)，而是很大程度上交織在一起，需要平衡后綜合考慮

信源基站底噪抬升后對上行實際容量有影響。信源基站總接收噪聲上升3dB時，即，上行負(fù)荷已經(jīng)達(dá)到50%，上升6dB時達(dá)到75%，但底噪抬升對容量的影響與自干擾功率攀升對容量的影響是不同的。自干擾引起功率攀升是在功率控制機(jī)理下，比如一個新用戶接入增加了干擾，已經(jīng)接入的用戶為了滿足原來的QoS而增加功率，以克服新用戶接入的干擾，這是一個交替攀升的過程，理論和仿真結(jié)果證明，在功控收斂的條件下功率攀升不會無休止進(jìn)行下去，將達(dá)到一個新的平衡點。功控收斂條件與功控算法、無線環(huán)境和鏈路時延等有關(guān)。

底噪抬升3dB并不意味上行容量降低了50%。底噪抬升是指在背景熱噪聲基礎(chǔ)上，用戶不斷接入產(chǎn)生自干擾使信源基站寬帶接收總功率RTWP上升；底噪抬高后，RTWP更快接近最大限制值，即對容量有影響。

4 對上行高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的影響的案例分析

中國電信連州CDMA網(wǎng)室內(nèi)分布站點業(yè)務(wù)測試時，發(fā)現(xiàn)其中一個花園新城小區(qū)覆蓋下，EVDO速率較低，處于450Kb/s左右，而正常情況下，此速率必須達(dá)到1Mb/s以上。

原因分析：⑴無線環(huán)境差，信號不好；⑵站點存在IPPATH告警信息等；⑶業(yè)務(wù)是否建立在37信道上；⑷上行是否存在干擾；⑸基站CE資源是否受限；⑹電腦的CPU負(fù)荷是否過重；⑺小區(qū)內(nèi)同時使用的用戶數(shù)過多。

處理過程：⑴測試發(fā)現(xiàn)當(dāng)前位置的RTWP處于-60dbm左右，EC/IO處于-5db左右，信號電平和質(zhì)量都很好，排除此因素引起的速率低；⑵檢查站點的告警信息，發(fā)現(xiàn)沒有IPPATH及相關(guān)的告警信息；⑶檢查業(yè)務(wù)是否建立在37信道上，通過測試用的PROBE軟件，打開EVDO狀態(tài)監(jiān)控窗口，可以看到當(dāng)前的上傳速率等信息，說明當(dāng)前占用的是37信道；⑷在RNC側(cè)監(jiān)控此小區(qū)的當(dāng)前用戶數(shù)，發(fā)現(xiàn)僅有當(dāng)前的用戶，沒有其他用戶存在；⑸檢查電腦當(dāng)前的CPU負(fù)荷，僅占用在10%左右，處于正常范圍；⑹監(jiān)測當(dāng)前小區(qū)的RTWP值，發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計值處于-101dbm左右，偏高，由于是室分系統(tǒng)受外界干擾影響的因素較小，因此首先從內(nèi)部著手，從基站拓?fù)鋱D看到同一光口下掛兩個級聯(lián)的RRU，覆蓋不同的樓層，當(dāng)前的測試位置處于后一級RRU的覆蓋范圍，經(jīng)咨詢，當(dāng)RRU級聯(lián)時，后一級RRU的底噪會抬升3db，也即RTWP值處于-104+3=-101。

查看當(dāng)前小區(qū)的底噪背景噪聲為6.1，也即RTWP=-112+6.1=-106.1，在-106dbm左右為正常，可通過更改小區(qū)底噪背景噪聲來解決上行的內(nèi)部干擾問題，將小區(qū)底噪背景噪聲改為9.1后，正常值為=-112+9.1=-103.1。

再次測試，EVDO速率正常，處于1.2M以上。

由上案例可見，底噪抬高直接導(dǎo)致上行速率降低，且影響嚴(yán)重，工程實際中也表現(xiàn)得非常明顯，在設(shè)備調(diào)試開通過程中及時調(diào)整直放站下聯(lián)干放的上行底噪、調(diào)整所有并連直放站的上行增益、調(diào)整直放站之間的鏈路損耗

5 結(jié)束語

在一些大中城市，高樓林立，直放站和干放的引入可以低成本的解決CDMA網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)深度覆蓋問題，同時在一些密集區(qū)域的鄰區(qū)配置和優(yōu)化方面也有一定的積極作用。但作為有源設(shè)備，直放站的引入在維護(hù)優(yōu)化方面也有一些不可避免的副作用，尤其在信源小區(qū)底噪抬升方面尤為明顯。以上淺談了直放站引入分布系統(tǒng)后對信源基站及分布系統(tǒng)對容量和覆蓋、高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等方面的影響，以及在工程實際中對于直放站（或干線放大器）造成的噪聲增量的消減。

直放站引入分布系統(tǒng)，底噪是無法避免的，所有有源器件的熱噪聲及外部干擾噪聲都會進(jìn)入上行鏈路，只能在方案設(shè)計過程中、開通調(diào)試以及后期維護(hù)中逐步消減底噪，并保持上下行的良好平衡，解決建筑物內(nèi)部的信號盲區(qū)、弱區(qū)，解決建筑物內(nèi)部信號雜亂造成的通話質(zhì)量差，而分擔(dān)室內(nèi)話務(wù)量、改善網(wǎng)絡(luò)擁塞，提供靜態(tài)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及多媒體業(yè)務(wù)，以期獲得更好的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，發(fā)揮直放站在分布系統(tǒng)建設(shè)中低成本高效益的優(yōu)良特性。

[參考文獻(xiàn)]

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