移動通信網(wǎng)絡(luò)中直放站干擾分析及優(yōu)化

劉雪芹 胡國忠

【摘要】 作為一種拓展網(wǎng)絡(luò)覆蓋的方式，直放站被廣泛應(yīng)用于移動通信網(wǎng)絡(luò)中。與此同時，由于參數(shù)配置、工程安裝工藝等問題，直放站也存在對信源基站底噪抬升、故障率高、后臺監(jiān)控不足等問題。本文首先介紹了直放站工作原理，隨后分析直放站對信源基站底噪的抬升及對網(wǎng)絡(luò)的影響，最后介紹了直放站優(yōu)化方法及優(yōu)化案例。

【關(guān)鍵字】 移動通信網(wǎng) 直放站 干擾

一、直放站原理

直放站的基本功能是一個射頻功率增強(qiáng)器，位于基站與移動臺之間，中繼傳輸兩者間的雙向射頻信號，用來填補(bǔ)基站覆蓋盲區(qū)或延伸覆蓋區(qū)。通過這種方式，直放站在無線通信傳輸過程中起到信號增強(qiáng)作用。直放站射頻信號的擾碼與信源基站相同，并不增加基站信道板硬件容量和正交碼容量，也不會增加擾碼。直放站與基站不同之處在于直放站沒有基帶處理電路，不解調(diào)無線信號，沒有容量擴(kuò)展。由此可見，直放站結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，其造價(jià)遠(yuǎn)低于有同樣效果的微蜂窩系統(tǒng)，可在不增加基站數(shù)量的前提下拓展網(wǎng)絡(luò)覆蓋，被運(yùn)營商廣泛應(yīng)用于移動通信網(wǎng)絡(luò)中。

典型的直放站分為三類，包括無線直放站、移頻直放站、光纖直放站。無線直放站采用空間信放大方式：下行從基站接受無線信號，經(jīng)放大后向用戶方向覆蓋；上行從用戶接收無線信號，經(jīng)放大后發(fā)送給基站。移頻直放站是一種特殊類型的無線直放站，移頻直放站將收到的無線信號通過上變頻變?yōu)槲⒉l段，傳輸后再通過下變頻為原先收到的頻率，放大后發(fā)送出去。其主要用于滿足接收信號電平，但無法滿足頻率隔離度的區(qū)域。由于無線直放站、移頻直放站容易產(chǎn)生自激，影響系統(tǒng)性能，光纖直放站逐漸成為主流應(yīng)用。光纖直放站將收到的無線信號，經(jīng)電光轉(zhuǎn)換變成光信號；然后通過光纖傳輸后再經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換恢復(fù)成電信號，再放大后發(fā)射出。光纖直放站不存在收發(fā)隔離問題，選點(diǎn)方便；可采用波分復(fù)用或單纖傳輸方式，光纖中繼距離可達(dá)20公里以內(nèi)；一個光中繼設(shè)備可同時與多個覆蓋端機(jī)連接。

二、直放站造成信源底噪抬升原理及影響

2.1底噪抬升原理分析

直放站作為傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋和優(yōu)化的解決手段，具有投資節(jié)省、安裝簡單和傳輸?shù)扰涮仔枨筝^低的優(yōu)勢，但我們也應(yīng)該充分認(rèn)識到由于直放站技術(shù)特性、廠商參差不齊、建設(shè)方案不合理、安裝調(diào)測不完善、維護(hù)和優(yōu)化力度不足等原因，直放站的引入容易給網(wǎng)絡(luò)帶來一些負(fù)面效應(yīng).本文主要分析WCDMA網(wǎng)絡(luò)中直放站對信源基站帶來的底噪抬升。

直放站對信源小區(qū)干擾分為2個方面：

（1）直放站自身參數(shù)可能抬升信源小區(qū)底噪，其底噪抬升量如（1）所示：

LoadFactor為使用直放站之后的小區(qū)上行負(fù)荷因子，0≤LoadFactor≤100%。下圖顯示了上行底噪RTWP與負(fù)載因子的關(guān)系。

如圖3所示，當(dāng)負(fù)載為50%時，底噪抬升ΔIβ=3dB；當(dāng)負(fù)載高達(dá)75%時，底噪抬升ΔIβ=6dB。

綜合考慮直放站自身參與、用戶量兩大因素，直放站對信源小區(qū)造成的底噪抬升ΔI=ΔIα+ΔIβ。

2.2底噪抬升對網(wǎng)絡(luò)影響

隨著直放站提升了信源小區(qū)的上行底噪，信源小區(qū)的性能也將受到影響。

以WCDMA移動網(wǎng)絡(luò)為例，WCDMA是自干擾系統(tǒng)，基站總接收噪聲RTWP（即寬帶接收總功率）也是一種容量資源，因此直放站的引入將對系統(tǒng)上行容量產(chǎn)生影響。隨著底噪的抬升，用戶速率也將受到影響。

除了覆蓋、容量、速率，直放站還可能影響用戶接入性能。RAB建立信令流程如圖4所示。如果直放站工作異常，將上行底噪過高，容易使RNC無法收到UE回復(fù)的Radio Bear Setup Complete信令，最終導(dǎo)致用戶業(yè)務(wù)接入失敗。

三、直放站優(yōu)化方法及優(yōu)化案例

3.1 優(yōu)化方法

直放站優(yōu)化方法包括高負(fù)荷小區(qū)的整改、安裝衰減器降低上行干擾、增加直放站的上行衰減參數(shù)值等。

（1）高負(fù)荷小區(qū)的整改

由于高負(fù)荷小區(qū)自身的業(yè)務(wù)量較大，引入直放站后使該小區(qū)長期高負(fù)荷運(yùn)行。通過對比關(guān)閉和開啟直放站前后的信源小區(qū)話務(wù)量變化情況，分析直放站覆蓋區(qū)域內(nèi)的用戶數(shù)量，從而選取相對低負(fù)荷的小區(qū)作為該直放站的信源小區(qū)。

（2）安裝衰減器降低上行干擾

對于指標(biāo)異常的下掛直放站小區(qū)，首先應(yīng)該通過對比直放站開啟前后RTWP差值，計(jì)算出衰減器增益。衰減器增益應(yīng)保證小區(qū)閑時RTWP值低于-100dBm，同時也要滿足近端機(jī)的輸入功率要求（0至-15dBm）。

（3）增加直放站的上行衰減參數(shù)值

對于指標(biāo)異常的下掛直放站小區(qū)，還可以通過調(diào)整直放站近端機(jī)的上行衰減參數(shù)值，降低上行增益。

（4）調(diào)整原則

無論是安裝衰減器還是調(diào)整上行增益，為保證上下行鏈路平衡，直放站的下行也需要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。原則上要求上下行鏈路損耗相差不大于3dB，最大不超過5dB。

3.2優(yōu)化案例

以某城市國富華庭基站為優(yōu)化分析對象，該基站為雙載波基站，其三個扇區(qū)均分別下掛直放站。由于凌晨五點(diǎn)用戶數(shù)極少，能夠消除負(fù)載對于底噪抬升的影響，選擇凌晨五點(diǎn)的RTWP來觀測底噪異常的小區(qū)。

如圖4所示， 1、4小區(qū)直放站工作正常，RTWP低于-100dBm。但發(fā)現(xiàn)2、5小區(qū)、3、6小區(qū)直放站工作異常，導(dǎo)致2、3、5、6小區(qū)閑時RTWP均大于-95dBm，使得其PS RAB建立成功率均低于98%。

通過直放站設(shè)備檢查，發(fā)現(xiàn)直放站上行增益較大。于7日和12日分別在2、5小區(qū)、3、6小區(qū)下掛的直放站安置10dB衰減器。如圖5所示，安置衰減器之后，2、3、5、6小區(qū)的上行干擾逐步降低至-100dBm以下水平。

直放站添加衰減器使對應(yīng)小區(qū)上行底噪降低至-100dBm之后，如圖6所示，2、3、5、6號小區(qū)PS RAB建立成功率均提升至98%以上。與此同時，如圖7所示，2、3、5、6號小區(qū)上行平均速率均大幅度提升。

四、總結(jié)

直放站是網(wǎng)絡(luò)覆蓋和優(yōu)化的一種解決手段，具有投資節(jié)省、安裝簡單和傳輸?shù)扰涮仔枨筝^低的優(yōu)勢。但由于直放站質(zhì)量及安裝工藝問題，容易造成信源基站的底噪抬升。本文量化分析了底噪抬升，并介紹了對網(wǎng)絡(luò)的影響。隨后介紹了直放站優(yōu)化的三類基本方法，包括高負(fù)荷小區(qū)整改、安裝衰減器、增加直放站的上行衰減參數(shù)。最后介紹了直放站的實(shí)際優(yōu)化案例，并對比分析了優(yōu)化前后的網(wǎng)絡(luò)性能。