本文對(duì)GSM基站覆蓋延伸系統(tǒng)作用及工作原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單闡述。

　　重點(diǎn)對(duì)安裝基站覆蓋延伸系統(tǒng)后系統(tǒng)上、下行鏈路平衡作了分析并指出了相關(guān)注意事項(xiàng)。

　　一、引言

　　隨著移動(dòng)用戶的增加，移動(dòng)用戶的活動(dòng)范圍越來(lái)越廣，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)要不斷加深覆蓋的范圍及深度。然而在解決山區(qū)道路、邊遠(yuǎn)地區(qū)村落的覆蓋問(wèn)題時(shí)，如新建基站、直放站等傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方式在工程實(shí)施上難度很高，投資成本和效益回報(bào)也不合理。

　　眾所周知，通過(guò)加強(qiáng)基站的發(fā)射功率可以擴(kuò)大基站到終端的覆蓋范圍。通過(guò)自由空間衰耗公式：Ls=32.45+20*log（f）MHz+20log（d）Km可以知道，基站發(fā)射功率提高6dBm，覆蓋距離將提高一倍。手機(jī)接收信號(hào)加強(qiáng)，但普通手機(jī)的最大功率33dBm，如果遠(yuǎn)離基站，手機(jī)的上行信號(hào)如果不增強(qiáng)就無(wú)法解析。造成系統(tǒng)上、下行覆蓋不平衡，后果便是單通、質(zhì)量差、掉話等?；靖采w延伸系統(tǒng)從基站系統(tǒng)上、下行兩個(gè)方向改善基站覆蓋范圍，是解決信號(hào)廣度、深度覆蓋的一種好辦法。

　　二、基站覆蓋延伸系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　基站覆蓋延伸系統(tǒng)主要由基站放大器和塔頂放大器兩部分組成，簡(jiǎn)稱基放和塔放?；攀前惭b在基站機(jī)房里，用于提高基站發(fā)射功率，擴(kuò)大下行信號(hào)覆蓋范圍。塔放是安裝在基站天線口的低噪聲放大設(shè)備，用來(lái)增強(qiáng)手機(jī)上行發(fā)射功率，提高基站接收靈敏度?；靖采w延伸系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

　　通常基站載頻發(fā)射功率為43dBm/單載波。而200W的基放輸出功率能達(dá)到53dBm/單載波，下行信號(hào)增強(qiáng)10dB?；靖采w延伸系統(tǒng)對(duì)上行信號(hào)增強(qiáng)約10dB。整個(gè)系統(tǒng)能有效地延伸基站的覆蓋范圍。

　　三、加裝基站覆蓋延伸后對(duì)系統(tǒng)上、下行覆蓋的影響

　　1、加裝塔放對(duì)系統(tǒng)噪聲系數(shù)的分析：

　　噪聲系數(shù)NF用來(lái)描述放大器對(duì)信噪比的惡化程度，噪聲系數(shù)越小，輸出的信噪比惡化程度就越小。

　　對(duì)一個(gè)多級(jí)放大系統(tǒng)，它的系統(tǒng)噪聲系數(shù)為：

　　NF=F1+（F2－1）/G1+（F3－1）/G1*G2+……

　　其中：F1、F2、F3…是第一級(jí)到第三級(jí)的的噪聲系數(shù)，無(wú)源器件的噪聲系數(shù)等于其損耗值。

　　G1，G2…是第一級(jí)到第二級(jí)的增益，無(wú)源器件增益等于其損耗值得倒數(shù)。

　　從以上公式可以看出，多級(jí)放大系統(tǒng)的噪聲系數(shù)主要取決于第一級(jí)的噪聲系數(shù)F1。

　　塔放的原理就是通過(guò)在基站接收系統(tǒng)的前端，即緊靠接收天線下增加一個(gè)低噪聲放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)基站接收性能的改善。

　　2、上、下行平衡的分析

　　2.1上、下行平衡的定義

　　在我們所要求的覆蓋區(qū)域內(nèi)，保證上、下鏈路正常傳輸，基站和手機(jī)分別接收的信號(hào)可以解調(diào)，從而保證雙向通信的正常建立。

　　2.2原基站系統(tǒng)上、下行平衡的理論推算

　　如圖所示：

　　理論上基站口的上行接收靈敏度MBTS=－110dBm，上行分集接收增益約F=4dB，手機(jī)的接收靈敏度MMS=－104dBm，手機(jī)的最大發(fā)射功率PMS=33dBm，假設(shè)BTS到天線口的信號(hào)衰減量R=4dB，天線增益為S，基站發(fā)射功率為T(mén)。

　　若要求上、下行平衡，則上行可允許的最大空間損耗HRX=下行可允許的最大空間損耗HTX。

　　其中：MBTS=PMS－HRX+F+S－R

　　MMS=T－R+S－HTX

　　所以：HRX=PMS－MBTS+F+S－R

　　HTX=T－R+S－MMS

　　由HRX=HTX可得：

　　為保證上下行的理想平衡，基站口的發(fā)射有效功率為

　　T=PMS－MBTS+F+MMS

　　=33dBm－（－110dBm）+4dB+（－104dBm）=43dBm

　　由此可以看出，基站單載波發(fā)射功率在（20W）43dBm時(shí)，上行覆蓋范圍和下行覆蓋范圍相當(dāng)，系統(tǒng)處于較理想的平衡狀態(tài)。

　　2.3、加裝基放后的上、下行平衡推算。

　　2.3.1塔放增益的選擇。

　　未加裝塔放的原基站系統(tǒng)噪聲系數(shù)Nfsys（天線口）約為：

　　Nfsys=Nfbts+Lc【公式－1】

　　其中：Nfbts是基站本身的噪聲系數(shù)

　　Lc為饋線回路的損耗

　　加裝塔放后系統(tǒng)噪聲系數(shù)約為：

　　NF=NFTA+（Nfsys－1）/GTA【公式－2】

　　從上述兩公式中可以得出以下結(jié)論：

　?、呕驹谑褂盟徘霸肼曄禂?shù)Nfsys是由BTS設(shè)備本身噪聲系數(shù)Nfbts和天饋線損耗Lc決定的。

　?、剖褂盟藕蟮幕窘邮赵肼曄禂?shù)NF主要取決于塔放的噪聲系數(shù)NFTA。在饋線較長(zhǎng)，損耗Lc越大時(shí)，加裝塔放對(duì)基站系統(tǒng)的接收靈敏度改善越明顯。

　?、撬旁鲆鍳TA越大，基站接收系統(tǒng)噪聲NF越小。但塔放增益GTA增大，也會(huì)提高白噪聲KTB電平，影響基站對(duì)信號(hào)的接收。

　　一般GSM基站對(duì)0級(jí)信號(hào)通話質(zhì)量的底部噪聲定義是小于－113dBm。常溫情況下，GSM系統(tǒng)的白噪聲NKTB=－121dBm，為保證上行的通話質(zhì)量，接收噪聲電平值要滿足以下要求：塔放增益GTA+（－121dBm）+NF－Lc≤－113dBm。加裝塔放后系統(tǒng)噪聲系數(shù)NF約等于2dB。一般情況下，Lc≤4dB，所以塔放增益G≤10dB。當(dāng)然每個(gè)站點(diǎn)塔放的工作增益應(yīng)根據(jù)饋線回路的損耗Lc的大小做適當(dāng)調(diào)整。

　　2.3.2基放功率的選擇。

　　一般情況下，基站口的發(fā)射功率是43dBm/單載波時(shí)，下行覆蓋－104dBm的地方，手機(jī)信號(hào)到達(dá)基站剛好能夠被解調(diào)，屬于較理想的平衡狀態(tài)。

　　這里我們還是首先假設(shè)條件如下：

　　基站口上行接收靈敏度為－110dBm（分集處理增益4dB）；

　　手機(jī)的最大發(fā)射功率為33dBm。

　　基站接收信號(hào)最低載噪比C/I=9；

　　基站自身的噪聲系數(shù)為Nfbts=3.5dB;

　　通過(guò)基站解調(diào)上行信號(hào)的最低載噪比C/I=9－Nfbts=9－3.5=5.5dB，

　　塔放噪聲系數(shù)為NFTA=1.5dB；

　　饋線回路的損耗Lc=4dB；

　　塔放增益GTA=10dB；