【資料名稱】：CDMA直放站對(duì)基站的RSSI噪聲影響

【資料作者】：林少然

【資料日期】：2010年8月

【資料語(yǔ)言】：中文

【資料格式】：DOC

【資料目錄和簡(jiǎn)介】：

解決方案
CDMA直放站對(duì)基站的RSSI噪聲影響
分析及解決方案
口林少然
（廣東公誠(chéng)通信建設(shè)監(jiān)理有限公司粵東分公司，廣東汕頭 515000）
摘要：本文簡(jiǎn)要介紹CDMA直放站在無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及出現(xiàn)的問題；從理論角度對(duì)CDMA直放站引入的噪聲特點(diǎn)進(jìn)行分析；結(jié)合工程建設(shè)案例，針對(duì)CDMA直放站對(duì)基站的RSSI噪聲影響問題，探討工程建設(shè)中所要注意的問題，并提出相應(yīng)的解決方案。
關(guān)鍵詞：CDMA直放站RSSI功率增益
1 前言
隨著CDMA用戶數(shù)量的不斷增加，通信運(yùn)營(yíng)商為了滿足日益增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求，正抓緊開展CDMA網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容和優(yōu)化。在這一過程中，直放站的應(yīng)用至關(guān)重要，它可以利用較少的投資、較短的周期，迅速擴(kuò)大無線覆蓋范圍，有效消除地下停車場(chǎng)、地下隧道、商場(chǎng)、電梯、建筑物高層等宏基站信號(hào)無法到達(dá)的信號(hào)盲區(qū)，達(dá)到低成本提高覆蓋范圍，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的目的，因此在移動(dòng)通信網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。
由于直放站設(shè)備本身的局限性及無線環(huán)境的復(fù)雜性，直放站在應(yīng)用中出現(xiàn)了接入、切換成功率低，掉話現(xiàn)象嚴(yán)重等問題。為解決這些問題，需進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作,對(duì)基站的鄰區(qū)列表、搜索窗、直放站上下行增益等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)直放站設(shè)備性能、器件安裝工藝等進(jìn)行檢查。其中，噪聲干擾是直放站應(yīng)用中面臨的主要問題。
CDMA系統(tǒng)是干擾受限系統(tǒng)，所有用戶共用同一頻段，基站通過不同的正交編碼來區(qū)分不同的用戶，每一通信用戶的信號(hào)對(duì)于其他用戶來說都是干擾信號(hào)，用戶數(shù)與每個(gè)用戶受到的干擾成正比。直放站的使用，使施主基站的覆蓋范圍變大，用戶數(shù)量增多，必然也給基站引入了部分噪聲。即使直放站覆蓋區(qū)域沒有用戶，直放站設(shè)備電子器件產(chǎn)生的噪聲和空間白噪聲也會(huì)通過上行鏈路放大以后傳遞到基站，產(chǎn)生噪聲干擾。當(dāng)直放站產(chǎn)生的噪聲干擾超出正常范圍時(shí)，施主基站的反向信號(hào)強(qiáng)度指標(biāo)RSSI（Received Signal Strength Indicator）將出現(xiàn)異常。RSSI值在反向信號(hào)通道基帶接收濾波之后產(chǎn)生，查看RSSI的平均值是判斷干擾的重要手段。如果直放站接入后，發(fā)現(xiàn)RSSI值抬升超過2 dBm，或是主集和分集的RSSI差值超過5 dBm，那么肯定是直放站產(chǎn)生的干擾超出正常范圍，引起施主基站的RSSI異常。
RSSI是指基站1.2288M頻帶內(nèi)的反向信號(hào)接收強(qiáng)度指示。RSSI是否正常，是反向通道是否工作正常的重要標(biāo)志。RSSI持續(xù)過低，說明基站收到的上行信號(hào)太弱，可能導(dǎo)致解調(diào)失��；RSSI持續(xù)過高，說明收到的上行信號(hào)太強(qiáng)，相互之間的干擾太大，也影響信號(hào)解調(diào)。表現(xiàn)為接入成功率低，掉話率高，語(yǔ)音質(zhì)量差甚至無法接入等。 RSSI高的小區(qū)掉話率較高，影響全網(wǎng)指標(biāo)。
2CDMA直放站引入噪聲分析
室內(nèi)分布系統(tǒng)中無源器件不會(huì)給系統(tǒng)帶來噪聲增量，系統(tǒng)引入的總噪聲就等白噪聲加上有源設(shè)備的噪聲系數(shù)。
2.1引起噪聲增量系數(shù)分析
A．直放站熱噪聲經(jīng)過放大和傳輸路徑損耗后，到達(dá)基站接收機(jī)輸入端的熱噪聲電平：
PREP-INj = KTB + Frep +Grep -PL
其中：
K*T 熱噪聲密度
（K,波爾茲曼常數(shù)，值為1.38E-23J/K；T環(huán)境溫度，取290K）；
B系統(tǒng)信道帶寬，(取1.23MHz)；
Frep 直放站上行噪聲系數(shù)，（這個(gè)系數(shù)由直放站設(shè)備性能，器件安裝工藝決定）；
Grep直放站上行增益，(根據(jù)直放站設(shè)置情況確定數(shù)值)；
PL 從直放站上行輸出端口到基站接收端口的路徑損耗；
（PL=基站輸出功率-直放站近端輸入功率）
B．基站接收機(jī)輸入端等效熱噪聲電平（由基站自身的天饋系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲）：
PBTS-Noise = KTB+Fbts
Fbts基站噪聲系數(shù)，（這個(gè)系數(shù)由基站設(shè)備性能，器件安裝工藝決定）；
C．由于直放站噪聲的引入，在基站輸入端的總輸入噪聲將是基站噪聲與引入的直放站噪聲之和，如下式所示：
PBTS-Noise-Tolal= PBTS-Noise + PREP-INj
產(chǎn)生的噪聲增量用ΔFBTS –rise表示，將這個(gè)噪聲增量用dB值表示為：

將基站噪聲PBTS-Noise和直放站噪聲PREP-INj代入上式，則在基站輸入端由直放站引入的噪聲增量為：


D．如果有多個(gè)直放站共用一個(gè)基站扇區(qū)，這時(shí)對(duì)施主扇區(qū)的噪聲影響，將是這些直放站的噪聲影響之和。假設(shè)N個(gè)直放站對(duì)施主基站引入的噪聲升高量都相等，可以推出式：


2.2 引起噪聲增量因素分析
在工程中，基站噪聲系數(shù)FBTS和直放站噪聲系數(shù)FREP是已知的常數(shù)（這兩個(gè)常數(shù)由直放站設(shè)備性能及分布系統(tǒng)的器件安裝工藝決定）。除了設(shè)備性能及器件安裝工藝外，噪聲的大小是由直放站的上行增益GREP 、直放站與基站間的路徑損耗PL及接入直放站的數(shù)量N決定。
2.2.1噪聲增量與直放站噪聲系數(shù)FREP成正比，F(xiàn)REP系數(shù)由直放站設(shè)備性能及分布系統(tǒng)的器件安裝工藝決定。由于現(xiàn)階段生產(chǎn)直放站設(shè)備的廠家很多，且設(shè)備價(jià)格較為低廉，直放站設(shè)備存在技術(shù)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、設(shè)備質(zhì)量性能不高等問題。工程建設(shè)中，經(jīng)常出現(xiàn)因直放站設(shè)備質(zhì)量問題導(dǎo)致基站RSSI異常，所以應(yīng)加強(qiáng)對(duì)直放站設(shè)備性能的檢測(cè)。
2.2.2噪聲增量與接入直放站的數(shù)量N成正比，直放站數(shù)量越多，引起的噪聲增量越大。所以，應(yīng)盡量減少基站扇區(qū)同時(shí)接入的直放站數(shù)量，避免基站扇區(qū)超負(fù)荷工作，保證基站工作在穩(wěn)定的狀態(tài)。
2.2.3噪聲增量與路徑損耗PL成反比，此時(shí)要選用大型號(hào)（40 dBm）的耦合器，增大直放站近端設(shè)備與基站間的路徑損耗PL，有利于減小噪聲干擾。但不能過度地增大路徑損耗PL，應(yīng)保證直放站近端有足夠大的輸入信號(hào)功率，才能使直放站能夠?qū)π盘?hào)有效的放大。
2.2.4噪聲增量與上行增益GREP成正比，上行增益越大，噪聲增量越大；上行增益越小，噪聲增量越小。但在實(shí)際工程中，如果將上行增益調(diào)得太小，上下行增益相差過大，會(huì)減小直放站的上行覆蓋范圍，引起上下行鏈路不平衡。
3案例分析
現(xiàn)以汕頭某N小區(qū)為例，介紹分析直放站的噪聲引入及檢查消除噪聲的措施。N小區(qū)是一大型住宅小區(qū)，采用微蜂窩RRU為信源。站點(diǎn)開通后，經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)其施主站的主集RSSI為-99 dBm，分集RSSI為-110dBm，主分集相差過大，達(dá)到11dBm，一般要求主分集相差只能在5 dBm以內(nèi)。在對(duì)室分系統(tǒng)進(jìn)行檢查分析后，發(fā)現(xiàn)引起反向RSSI不正常有以下三個(gè)原因。
3.1多臺(tái)直放站接入對(duì)基站噪聲的影響
N小區(qū)室分建設(shè)方案中，計(jì)劃由1臺(tái)RRU（Remote Radio Unit，射頻拉遠(yuǎn)單元），3臺(tái)光纖直放站和12臺(tái)干放設(shè)備，對(duì)小區(qū)的地下室和電梯進(jìn)行信號(hào)覆蓋。其中，RRU設(shè)備上聯(lián)至無線機(jī)房BBU，3臺(tái)光纖直放站從RRU耦合信號(hào)，RRU和3臺(tái)光纖直放站分別各自帶3臺(tái)干放設(shè)備。具體組網(wǎng)圖如圖1。

圖1N小區(qū)室分系統(tǒng)組網(wǎng)圖
由于RRU設(shè)備安裝在小區(qū)地下室，為方便從RRU耦合信號(hào)，光纖直放站近端設(shè)備也安裝在地下室RRU設(shè)備附近。由于設(shè)備安裝位置附近沒有-48V的電源為直放站近端設(shè)備供電（目前各個(gè)廠家的光纖直放站近端設(shè)備都采用-48V直流電源），而自行購(gòu)買的變壓器，卻經(jīng)不起長(zhǎng)時(shí)間的工作，經(jīng)常出現(xiàn)故障。所以只能重新修改方案，即增加1臺(tái)光纖直放站，安裝在原RRU位置處，為分布系統(tǒng)提供信源。RRU設(shè)備改為安裝在施主站機(jī)房?jī)?nèi)，再用尾纖上聯(lián)至機(jī)房?jī)?nèi)的BBU。4臺(tái)光纖直放站的近端設(shè)備也安裝在機(jī)房?jī)?nèi)，從RRU設(shè)備耦合信號(hào)，從無線機(jī)房?jī)?nèi)的電源柜取-48V直流電。具體組網(wǎng)圖如圖2。

圖2N小區(qū)室分系統(tǒng)修改后組網(wǎng)圖
通過組網(wǎng)圖比較這2個(gè)方案，可以發(fā)現(xiàn)，在達(dá)到同樣覆蓋效果的情況下，第二個(gè)方案比第一個(gè)方案多使用了1臺(tái)20W光纖直放站和3條光路的資源�；�站噪聲增量與接入直放站的數(shù)量成正比，多使用了1臺(tái)光纖直放站，就使施主扇區(qū)的RSSI進(jìn)一步抬升，接收機(jī)靈敏度降低，覆蓋范圍縮小。衡量一個(gè)基站可以帶多少個(gè)直放站主要應(yīng)以基站熱噪聲升高多少來確定，所以應(yīng)合理控制基站接入的直放站數(shù)量。另外，為使直放站的應(yīng)用更加靈活有效，直放站設(shè)備廠家應(yīng)增加生產(chǎn)使用220V交流電的光纖直放站近端機(jī)，為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)節(jié)約資源開支，提高通信質(zhì)量。
3.2光功率損耗對(duì)基站噪聲的影響
3.2.1光功率損耗的原因
現(xiàn)階段，各個(gè)廠家對(duì)直放站的光模塊制造標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。有些廠家的直放站用單纖進(jìn)行信號(hào)傳輸，有些則要用雙纖傳輸。有些廠家的直放站用FC/PC尾纖，有些要求用FC/APC尾纖。如果某廠家直放站要求使用FC/APC尾纖連接直放站設(shè)備，而在工程中誤用了FC/PC尾纖，會(huì)造成5～10dB左右的光路功率損耗。所以開工前要對(duì)不同廠家的直放站的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)了解，以確定配套光路的建設(shè)方案及尾纖型號(hào)的選取。另外，工程中的光纖跳接環(huán)節(jié)太多也會(huì)造成光損耗過大。
3.2.2光功率損耗造成的影響
直放站的功放增益是廠家生產(chǎn)時(shí)就已經(jīng)配置好的，如果光路的損耗過大，會(huì)使射頻信號(hào)損耗過大（1dBm的光路損耗會(huì)造成2dBm的射頻損耗），造成設(shè)備開通后最大功率達(dá)不到標(biāo)稱功率。以N小區(qū)的1臺(tái)10W光纖直放站為例介紹說明。采用第二個(gè)組網(wǎng)方案后，光纖直放站的光路需經(jīng)多次跳接才能到達(dá)無線機(jī)房直放站近端，多次跳接使光路損耗增大。經(jīng)光路檢查，發(fā)現(xiàn)有1臺(tái)10W直放站的光路損耗為7dBm，折算為射頻損耗是14dBm。這臺(tái)10W光纖直放站配置了增益為50dBm的功放模塊，分布系統(tǒng)方案要求直放站的輸出功率為37dBm。我們可以推算出直放站近端最低需輸入的功率為：
近端最低輸入功率=14 dBm（光路損耗）+37 dBm（直放站輸出功率）－50 dBm（功放增益）=1dBm
要使這臺(tái)光纖直放站輸出功率達(dá)到37dBm，我們給光纖近端機(jī)的輸入功率至少為1dBm。如果光路損耗進(jìn)一步加大，直放站近端要求輸入的功率也要提高。而要使直放站近端的輸入功率提高，就要從基站耦合更多的信號(hào)，使用小型號(hào)的耦合器，這樣就使路徑損耗PL減小，增大基站噪聲增量ΔFBTS –rise。而且，直放站近端輸入功率過高，容易造成直放站放大器的推動(dòng)級(jí)功率飽和，影響設(shè)備的線性。
此外，如果光路損耗過大，消耗了太多的射頻功率，會(huì)造成施工人員為了使這臺(tái)光纖直放站輸出功率達(dá)到要求，在開通設(shè)備時(shí)，將直放站的上下行增益設(shè)置為最大，使直放站處于滿功率工作狀態(tài)。而上行增益Grep 與噪聲增量ΔFBTS –rise 成正比，造成基站噪聲增量ΔFBTS –rise 抬升，影響施主基站工作。
所以，光路損耗過大是造成噪聲干擾的另一個(gè)主要原因。在實(shí)際工作中，要通過對(duì)直放站光路檢查整改，降低光路損耗，調(diào)整直放站上下行增益，使小區(qū)RRU的反向RSSI噪聲得到降低。
3.3近端信號(hào)源耦合方式對(duì)噪聲的影響
CDMA基站的兩路輸出信號(hào)分別為RXTX（主集收發(fā)）和RX（分集接收）。一般情況下，光纖直放站的信源耦合方式有兩種，一種是直放站直接耦合主集RXTX信號(hào)，另一種是對(duì)主集和分集信號(hào)進(jìn)行耦合后，通過電橋進(jìn)行信號(hào)合路接入直放站。兩種信號(hào)耦合方式如圖3所示。
圖3直放站的兩種信號(hào)耦合方式
一般情況下，兩種耦合方式都能為直放站提供信號(hào)源，但單路信號(hào)耦合方式容易引起基站的反向RSSI干擾。假設(shè)某基站的主集RSSI為-105 dBm，分集RSSI為-110 dBm，主分集相差5 dBm，屬正常范圍。采用單路信號(hào)耦合方式接入直放站后，噪聲抬升2 dBm（直放站對(duì)基站噪聲的抬升在2 dBm以內(nèi)屬正常），主集RSSI變?yōu)?103dBm，這時(shí)主分集相差7 dBm，變成不正常。如果采用兩路信號(hào)耦合方式，能夠?qū)⒃肼暦峙湓谥骷�和分集上，使主集和分集的RSSI相差值在正常范圍內(nèi)。
以N小區(qū)為例，其RRU作為室分信源的系統(tǒng)，工程前期采用了單路信號(hào)耦合方式，分集直接接負(fù)載，幾乎沒有噪聲引入，而主集接入了多套直放站、干放和龐大的室分系統(tǒng)，引入了較多的噪聲，出現(xiàn)主分集反向RSSI相差過大。后來將系統(tǒng)調(diào)整為兩路信號(hào)耦合方式，噪聲平均分配在主集和分集上，使主集和分集的RSSI相差值保持在正常范圍內(nèi)。以RRU為信源的兩路信號(hào)耦合方式組網(wǎng)圖如圖4所示。

圖4兩路信號(hào)耦合方式組網(wǎng)圖
4 結(jié)束語(yǔ)
對(duì)于直放站引起的反向干擾問題，大多數(shù)情況下是由于直放站的性能及室分系統(tǒng)的器件安裝工藝引起的。所以，在室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)中，要對(duì)直放站設(shè)備的性能進(jìn)行測(cè)試，對(duì)無源器件的安裝工藝嚴(yán)格把關(guān)，確保直放站的性能指標(biāo)達(dá)到要求和避免出現(xiàn)高駐波，在室分系統(tǒng)建設(shè)完成后，需確保各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求，才能將直放站系統(tǒng)投入使用。另外，由于CDMA的干擾受限特點(diǎn)，在CDMA無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，要綜合考慮系統(tǒng)容量、覆蓋范圍和服務(wù)質(zhì)量，在這三者間尋求平衡點(diǎn)，使網(wǎng)絡(luò)不斷得到優(yōu)化，通信質(zhì)量不斷提高。
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