【資料名稱】：CDMA直放站對基站的RSSI噪聲影響

【資料作者】：林少然

【資料日期】：2010年8月

【資料語言】：中文

【資料格式】：DOC

【資料目錄和簡介】：

解決方案
CDMA直放站對基站的RSSI噪聲影響
分析及解決方案
口林少然
（廣東公誠通信建設監(jiān)理有限公司粵東分公司，廣東汕頭 515000）
摘要：本文簡要介紹CDMA直放站在無線網絡中的應用現狀及出現的問題；從理論角度對CDMA直放站引入的噪聲特點進行分析；結合工程建設案例，針對CDMA直放站對基站的RSSI噪聲影響問題，探討工程建設中所要注意的問題，并提出相應的解決方案。
關鍵詞：CDMA直放站RSSI功率增益
1 前言
隨著CDMA用戶數量的不斷增加，通信運營商為了滿足日益增長的業(yè)務需求，正抓緊開展CDMA網絡的擴容和優(yōu)化。在這一過程中，直放站的應用至關重要，它可以利用較少的投資、較短的周期，迅速擴大無線覆蓋范圍，有效消除地下停車場、地下隧道、商場、電梯、建筑物高層等宏基站信號無法到達的信號盲區(qū)，達到低成本提高覆蓋范圍，優(yōu)化網絡的目的，因此在移動通信網中得到廣泛應用。
由于直放站設備本身的局限性及無線環(huán)境的復雜性，直放站在應用中出現了接入、切換成功率低，掉話現象嚴重等問題。為解決這些問題，需進行網絡優(yōu)化工作,對基站的鄰區(qū)列表、搜索窗、直放站上下行增益等參數進行調整，對直放站設備性能、器件安裝工藝等進行檢查。其中，噪聲干擾是直放站應用中面臨的主要問題。
CDMA系統是干擾受限系統，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對于其他用戶來說都是干擾信號，用戶數與每個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，直放站設備電子器件產生的噪聲和空間白噪聲也會通過上行鏈路放大以后傳遞到基站，產生噪聲干擾。當直放站產生的噪聲干擾超出正常范圍時，施主基站的反向信號強度指標RSSI（Received Signal Strength Indicator）將出現異常。RSSI值在反向信號通道基帶接收濾波之后產生，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頻帶內的反向信號接收強度指示。RSSI是否正常，是反向通道是否工作正常的重要標志。RSSI持續(xù)過低，說明基站收到的上行信號太弱，可能導致解調失��；RSSI持續(xù)過高，說明收到的上行信號太強，相互之間的干擾太大，也影響信號解調。表現為接入成功率低，掉話率高，語音質量差甚至無法接入等。 RSSI高的小區(qū)掉話率較高，影響全網指標。
2CDMA直放站引入噪聲分析
室內分布系統中無源器件不會給系統帶來噪聲增量，系統引入的總噪聲就等白噪聲加上有源設備的噪聲系數。
2.1引起噪聲增量系數分析
A．直放站熱噪聲經過放大和傳輸路徑損耗后，到達基站接收機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，值為1.38E-23J/K；T環(huán)境溫度，取290K）；
B系統信道帶寬，(取1.23MHz)；
Frep 直放站上行噪聲系數，（這個系數由直放站設備性能，器件安裝工藝決定）；
Grep直放站上行增益，(根據直放站設置情況確定數值)；
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．基站接收機輸入端等效熱噪聲電平（由基站自身的天饋系統產生的噪聲）：
PBTS-Noise = KTB+Fbts
Fbts基站噪聲系數，（這個系數由基站設備性能，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
產生的噪聲增量用ΔFBTS –rise表示，將這個噪聲增量用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．如果有多個直放站共用一個基站扇區(qū)，這時對施主扇區(qū)的噪聲影響，將是這些直放站的噪聲影響之和。假設N個直放站對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FBTS和直放站噪聲系數FREP是已知的常數（這兩個常數由直放站設備性能及分布系統的器件安裝工藝決定）。除了設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及接入直放站的數量N決定。
2.2.1噪聲增量與直放站噪聲系數FREP成正比，FREP系數由直放站設備性能及分布系統的器件安裝工藝決定。由于現階段生產直放站設備的廠家很多，且設備價格較為低廉，直放站設備存在技術規(guī)格標準不統一、設備質量性能不高等問題。工程建設中，經常出現因直放站設備質量問題導致基站RSSI異常，所以應加強對直放站設備性能的檢測。
2.2.2噪聲增量與接入直放站的數量N成正比，直放站數量越多，引起的噪聲增量越大。所以，應盡量減少基站扇區(qū)同時接入的直放站數量，避免基站扇區(qū)超負荷工作，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，此時要選用大型號（40 dBm）的耦合器，增大直放站近端設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，應保證直放站近端有足夠大的輸入信號功率，才能使直放站能夠對信號有效的放大。
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。但在實際工程中，如果將上行增益調得太小，上下行增益相差過大，會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。站點開通后，經測試發(fā)現其施主站的主集RSSI為-99 dBm，分集RSSI為-110dBm，主分集相差過大，達到11dBm，一般要求主分集相差只能在5 dBm以內。在對室分系統進行檢查分析后，發(fā)現引起反向RSSI不正常有以下三個原因。
3.1多臺直放站接入對基站噪聲的影響
N小區(qū)室分建設方案中，計劃由1臺RRU（Remote Radio Unit，射頻拉遠單元），3臺光纖直放站和12臺干放設備，對小區(qū)的地下室和電梯進行信號覆蓋。其中，RRU設備上聯至無線機房BBU，3臺光纖直放站從RRU耦合信號，RRU和3臺光纖直放站分別各自帶3臺干放設備。具體組網圖如圖1。

圖1N小區(qū)室分系統組網圖
由于RRU設備安裝在小區(qū)地下室，為方便從RRU耦合信號，光纖直放站近端設備也安裝在地下室RRU設備附近。由于設備安裝位置附近沒有-48V的電源為直放站近端設備供電（目前各個廠家的光纖直放站近端設備都采用-48V直流電源），而自行購買的變壓器，卻經不起長時間的工作，經常出現故障。所以只能重新修改方案，即增加1臺光纖直放站，安裝在原RRU位置處，為分布系統提供信源。RRU設備改為安裝在施主站機房內，再用尾纖上聯至機房內的BBU。4臺光纖直放站的近端設備也安裝在機房內，從RRU設備耦合信號，從無線機房內的電源柜取-48V直流電。具體組網圖如圖2。

圖2N小區(qū)室分系統修改后組網圖
通過組網圖比較這2個方案，可以發(fā)現，在達到同樣覆蓋效果的情況下，第二個方案比第一個方案多使用了1臺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量成正比，多使用了1臺光纖直放站，就使施主扇區(qū)的RSSI進一步抬升，接收機靈敏度降低，覆蓋范圍縮小。衡量一個基站可以帶多少個直放站主要應以基站熱噪聲升高多少來確定，所以應合理控制基站接入的直放站數量。另外，為使直放站的應用更加靈活有效，直放站設備廠家應增加生產使用220V交流電的光纖直放站近端機，為網絡建設節(jié)約資源開支，提高通信質量。
3.2光功率損耗對基站噪聲的影響
3.2.1光功率損耗的原因
現階段，各個廠家對直放站的光模塊制造標準不統一。有些廠家的直放站用單纖進行信號傳輸，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尾纖連接直放站設備，而在工程中誤用了FC/PC尾纖，會造成5～10dB左右的光路功率損耗。所以開工前要對不同廠家的直放站的技術指標進行詳細了解，以確定配套光路的建設方案及尾纖型號的選取。另外，工程中的光纖跳接環(huán)節(jié)太多也會造成光損耗過大。
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時就已經配置好的，如果光路的損耗過大，會使射頻信號損耗過大（1dBm的光路損耗會造成2dBm的射頻損耗），造成設備開通后最大功率達不到標稱功率。以N小區(qū)的1臺10W光纖直放站為例介紹說明。采用第二個組網方案后，光纖直放站的光路需經多次跳接才能到達無線機房直放站近端，多次跳接使光路損耗增大。經光路檢查，發(fā)現有1臺10W直放站的光路損耗為7dBm，折算為射頻損耗是14dBm。這臺10W光纖直放站配置了增益為50dBm的功放模塊，分布系統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
要使這臺光纖直放站輸出功率達到37dBm，我們給光纖近端機的輸入功率至少為1dBm。如果光路損耗進一步加大，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，使用小型號的耦合器，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級功率飽和，影響設備的線性。
此外，如果光路損耗過大，消耗了太多的射頻功率，會造成施工人員為了使這臺光纖直放站輸出功率達到要求，在開通設備時，將直放站的上下行增益設置為最大，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主要原因。在實際工作中，要通過對直放站光路檢查整改，降低光路損耗，調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近端信號源耦合方式對噪聲的影響
CDMA基站的兩路輸出信號分別為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，另一種是對主集和分集信號進行耦合后，通過電橋進行信號合路接入直放站。兩種信號耦合方式如圖3所示。
圖3直放站的兩種信號耦合方式
一般情況下，兩種耦合方式都能為直放站提供信號源，但單路信號耦合方式容易引起基站的反向RSSI干擾。假設某基站的主集RSSI為-105 dBm，分集RSSI為-110 dBm，主分集相差5 dBm，屬正常范圍。采用單路信號耦合方式接入直放站后，噪聲抬升2 dBm（直放站對基站噪聲的抬升在2 dBm以內屬正常），主集RSSI變?yōu)?103dBm，這時主分集相差7 dBm，變成不正常。如果采用兩路信號耦合方式，能夠將噪聲分配在主集和分集上，使主集和分集的RSSI相差值在正常范圍內。
以N小區(qū)為例，其RRU作為室分信源的系統，工程前期采用了單路信號耦合方式，分集直接接負載，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，引入了較多的噪聲，出現主分集反向RSSI相差過大。后來將系統調整為兩路信號耦合方式，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。以RRU為信源的兩路信號耦合方式組網圖如圖4所示。

圖4兩路信號耦合方式組網圖
4 結束語
對于直放站引起的反向干擾問題，大多數情況下是由于直放站的性能及室分系統的器件安裝工藝引起的。所以，在室內分布系統建設中，要對直放站設備的性能進行測試，對無源器件的安裝工藝嚴格把關，確保直放站的性能指標達到要求和避免出現高駐波，在室分系統建設完成后，需確保各項指標達到要求，才能將直放站系統投入使用。另外，由于CDMA的干擾受限特點，在CDMA無線網絡建設中，要綜合考慮系統容量、覆蓋范圍和服務質量，在這三者間尋求平衡點，使網絡不斷得到優(yōu)化，通信質量不斷提高。
參考文獻
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