1、光纖直放站在 GSM 網絡中地應用摘要：在網絡中運用直放站是低成本、快速解決網絡覆蓋地有效手段 .本文介紹了光纖 直放站地工作原理、特點及有關地計算 ,對如何在 GSM 網絡中運用光纖直放站 ,提高網絡質 量和網絡設備利用率闡述了筆者看法 .關鍵詞： 光纖直放站 網絡覆蓋近 10 年來 ,移動通信高速發展 ,運營商之間競爭日益激烈 , 客戶對網絡服務質量地要求不 斷提高 .面對市場競爭地壓力和客戶近乎苛刻地網絡質量要求,運營商都紛紛加大網絡投資地力度 ,提高網絡質量 .建設 GSM 直放站是低成本、快速提高網絡覆蓋和網絡質量地有效手段.根據信號引入地方式不同 ,直放站可分為無線直放站、干線放大

2、器和光纖直放站.光纖直放站運用地歷史較短 ,但與無線直放站和干線放大器相比有獨特地優勢,隨著光器件價格降低 ,產品不斷成熟 ,在網絡中地運用不斷增多 .下面 ,筆者談一談光纖直放站在網絡中地運用 .一. 光纖直放站地工作原理光纖直放站地原理見圖一 , 主要有以下幾個部分組成：光近端機、光纖、光遠端機和光單元 .無線信號從基站中耦合 出來后 ,進入光近端機 ,通過電光轉換 ,電信號轉變為光信號 ,從光近端機輸入至光纖 ,經過光纖 傳輸到光遠端機 , 光遠端機把光信號轉為電信號 ,進入 RF 單元進行放大 ,信號經過放大后送入 發射天線 ,覆蓋目標區域 .上行鏈路地工作原理一樣 ,手機發射地信號通

3、過接收天線至光遠端 機,再到近端機 ,回到基站 .二. 光纖直放站地傳輸方式光纖直放站地最大特點是通過光纖進行信號傳輸,光纖傳輸可以單獨敷設 ,也可以利用現有地傳輸網絡 ,主要有 3 種方式：普通雙光纖方式、波分復用方式和同纖傳輸方式,其中波分復用和同纖方式都需要使用波分復用器 .一般來說 ,如果能夠從基站敷設光纖至光遠端機或現 成地光纖網絡中有富余地纖芯 ,都采用普通雙光纖地方式解決光纖傳輸地問題 .采用波分復用 器可以提高光纖地利用率 ,但因為波分復用器投資較大 ,一般較少使用 .三. 光纖直放站地特點無線直放站通過接收空間傳播地無線信號進行放大,從而擴大基站地覆蓋范圍 .光纖直放站與無線

4、直放站地最大區別在于施主基站信號地傳輸方式上,光纖直放站是通過光纖進行傳輸,而無線直放站通過空間傳播 ,因此 ,光纖直放站有以下幾個優點：1）工作穩定 ,覆蓋效果好 . 光纖直放站通過光纖傳輸信號 ,不受地理環境、天氣變化或施主基站覆蓋范圍調整地影 響,因此工作穩定 ,覆蓋效果好 .2 ）設計和施工更為靈活 .根據無線直放站地工作原理 ,無線直放站需把施主天線安裝在可以接收到GSM 信號地地方，而且接收信號強度不能小于-80dBm,所以無線直放站一般只能安裝在基站覆蓋范圍地 邊緣 ,并向順著基站覆蓋地方向延伸覆蓋 .同時 ,為了防止直放站自激 ,還需保證施主天線和覆 蓋天線有足夠地隔離度 .因

5、此 ,無線直放站地安裝位置和方式受到一定限制,而且一般采用定向天線進行覆蓋 ,覆蓋范圍較小 .光纖直放站在設計時無需考慮安裝地點能否接收到信號；不 需考慮收發隔離問題 ,選址方便；覆蓋天線可根據需要采用全向或定向天線,因此 ,設計和施工地靈活性大 .四. 光纖直放站設計中需考慮地問題1.傳輸距離 光纖直放站采用光纖進行傳輸 ,光信號在光纖中傳輸地損耗非常小 ,光纖直放站信號傳輸 地距離主要是受信號時延地限制 . GSM 數字移動通信采用 TDMA 時分多址技術 ,每載頻分為8 個信道分時共用 , 即每載頻 8 個時隙 .時隙之間地保護間隔很小,為消除手機 MS 到 BTS 地傳播時延，GSM系

6、統采用MS提前一定時間來補償時延，時間提前量地取值范圍是0233卩S,對應信號傳播約 70公里，因為信號一來一回是雙向地,所以,GSM信號在每載頻8個時隙時,空間傳播距離是35km.當引入光纖直放站延伸信號傳播距離時，信號地傳播時延包括了在光纖直放站上地時延和在空中傳播地時延 .光信號在光纖地介質中傳播時,速度是無線信號在空氣中傳播地 2/3,加上直放站地時延 引入直放站后 ,基站接收端地總噪聲 (NPtotal 為基站底噪聲 Nbts 和直放站在基站接收端產 生地噪聲 Nrep 地疊加 ,即： (NPtotal=10Lg10Npbts+10Nprep =NPbts+10Lg1+10Nfrep

7、-Nfbts+Grep-Lp令 10Lg1+10Nfrep-Nfbts+Grep-Lp= Nbts (2則：(NPtotal =Npbts+ Nbts從以上推算可以看到，引入直放站以后，基站接收端地噪聲電平比無直放站時增加了Nbts,這個值為噪聲增量.噪聲增量與基站、直放站地噪聲系數、直放站地增益、基站發射機 至直放站地路徑損耗有關 .根據公式 計算直放站在基站接收端產生地噪聲電平Nprep為125dBm.在項目實際中 ，基站和直放站地噪聲系數一定，噪聲增量主要受直放站增益和基站發射機至直放站地路徑損耗地影響.基站噪聲系數 Nfbts為2dB,直放站噪聲系數 Nfrep為4dB，那么，直放站地

8、增益 Grep應比基站發射機至直放站地路徑損耗Lp小8dB,才能把基站接收端地噪聲增量控制在 1dB 以內 .光纖直放站一般從基站直接耦合信號,光纖直放站地路徑損耗Lp 為耦合器地耦合損耗 ,同樣地原理 ,光纖直放站地上行增益需比耦合損耗小8dB 左右 .在項目實際中 ,我們一般選擇高耦合比地耦合器，使輸入光纖直放站地信號在OdBm,這樣,基站至光纖直放站地路徑損耗為40dB左右,而光纖直放站地上行增益設置為30dB,保證了光纖直放站引入后，原基站靈敏度基本不受影響 .在網絡設計中 ,如果目標覆蓋地范圍較大,需要到多個光纖直放站并聯才能完成覆蓋,這種情況下,基站接收端地噪聲為基站底噪聲與基站接

9、收到各直放站噪聲地疊加,即, NPtotal=10lg10NPBTS+?0(Nprep Nprep )i 為每一個直放站在基站接收端產生地噪聲 ,n 為直放站地數量為了控制直放站總地噪聲水平，即總地 Nbts保持小于1 dB,需要減小每一個直放站地增益假設每一個直放站對基站產生地噪聲增量 Nbts相等，那么,n個直放站時每一個直放站在基站接收端產生地噪聲Nprep與一個直放站時產生地噪聲125dBm相比,需滿足以下公式：N prep-125-10Lgn如果每一個直放站地路徑損耗相等，那么,n個直放站時，每一個直放站地增益 Grep,比一個直放站時地增益 Grep小10Lgn,即Grep 這樣,

10、n個直放站在基站接收端產生地總噪聲增量將控制在1dB以內.總地說來 ,設置光纖直放站上行增益時需考慮基站發射機至直放站接收機地路徑損耗和并聯 在該基站上光纖直放站地數量 2.3正確設置光纖直放站地下行增益-直放站與手機之間上下行平衡地計算設置光纖直放站地下行增益 ,也就是控制直放站地輸出功率,需要考慮地是直放站與手機之間上下行平衡地問題 .為保證上下行平衡 ,直放站地發射功率需滿足以下公式：直放站發射功率Po+直放站噪聲系數 Nf =手機發射功率 Pm +手機噪聲系數 Nfm其中：手機最大發射功 率Pm= 33dBm手機噪聲系數=6dB直放站噪聲系數=4dB因此直放站地發射功率Po最大為： P

11、o=33+6-4=35 dBm 這是設置直放站下行功率要注意地問題 .無線直放站在項目中 ,設置增益時還需考慮收發天線之間地隔離度,要求增益必須小于收發隔離度 ,才能避免直放站自激 .光纖直放站一般收發天線相距較遠,隔離度不需要考慮 .因此,光纖直放站項目設計和施工時只需要按 和 地要求計算上下行增益即可 .五、使用案例光纖直放站相對于無線直放站來說 ,成本相對較高 ,而且需要敷設光纖 ,設計和施工難度 也較大 ,但正如本文第 3 點所闡述 ,與無線直放站相比 ,光纖直放站有著無可比擬地優點,光纖直放站主要運用在以下幾個不具備安裝無線直放站條件地情況：1、覆蓋區域距離基站較遠在該地無法取得基站

12、無線覆蓋地信號.2、覆蓋目標區域無線環境非常惡劣,需要采用天線陣對該區域進行覆蓋 ,而該區域無法布放粗大地饋線地情況下,采用光纖直放站 ,布放光纖傳輸信號方便設計和施工 .1. 隧道覆蓋根據規模地不同，隧道長短不一，短地幾十M,長地幾公里，區域內話務量并不高隧道內無 線信號傳播環境復雜 ,受隧道大小和轉彎等因素影響,無線信號衰減很快 ,一個基站地覆蓋范圍有限 ,因此,適合運用直放站解決覆蓋問題 下面是某隧道地例子 某隧道因為受到山地阻擋 , 是信號覆蓋地盲區 ,而且經過實地勘察后發現有以下地問題：1)該區域無視距范圍內地基站，接收基站信號微弱，低于-90dBm，信號質量差，因此無法安裝無線直放

13、站 2)該區域距離基站較遠，安裝覆蓋天線地最佳位置距離基站有1公里.為了解決該區域地覆蓋問題 ,我們采用光纖直放站進行覆蓋 基站距離隧道入口有 1 公里,隧道外信號覆蓋較弱 ,隧道內是覆蓋盲點 這個方案中 ,光遠端機安裝在隧道口 ,光遠端機地 信號三功分后送入 3 面定向天線 ,其中 2 面覆蓋兩條隧道 ,另外 1 面覆蓋公路 ,很好地解決了 該區域地覆蓋問題 .2.某村密集樓房地覆蓋某村是城市里地“城中村” ,村中地建筑全部是 78 層樓房 ,樓房非常密集 ,無線信號傳 播環境非常惡劣 ,經過測試 ,每個基站僅能覆蓋地半徑為基站周圍約四幢樓地范圍,如果采用增加基站來解決室內信號覆蓋 ,需建設 3 至 5 個基站 ,運營成本很高 . 為了滿足客戶地要 求 ,解決該村地信號覆蓋問題 ,我們設計了一個天線系統對該區域進行覆蓋.每隔四、五棟樓安裝一個小型全向天線對這幾棟樓進行覆蓋,一共用了 20 余根全向天線 ,天線與基站之間采用多臺光纖直放站進行連接 ,每天線發射功率為 10dBm 左右 ,解決了該區域地覆蓋問題 .以光纖直放站延伸基站覆蓋 ,特點是投資少、見效快 ,能快速擴大網絡地覆蓋范圍 ,特別 是隨著近年技術地發展 ,光纖直放站不但性能穩定 ,各種指標滿足 GSM 規范要求 ,而且開通了 監控功能 ,使光纖直放站地建設和維護都