直放站對3G室內分布系統底噪影響的研究

張平

摘 要：室內分布系統中，直放站及其下聯干放是在信源基站和移動臺之間串入的一類有源設備，噪聲積累效應即底噪抬升直接影響施主信源或整個覆蓋小區的覆蓋效果、話務容量及高速數據業務等。直放站有光纖直放站、無線直放站及移頻直放站三類，本文以光纖直放站為例，且信源為3G室分中的微蜂窩信源，通過進一步理論分析，總結出底噪對容量和覆蓋的影響，用于指導室內覆蓋規劃設計和日常優化。

關鍵詞：室內分布；直放站；底噪抬升；消減

1 研究背景

3G的魅力在于高速數據與多媒體業務，而視頻電話、視頻流、游戲等高速數據業務一般都發生在舒適的室內環境中，這些業務功能都需要較大的系統容量和良好的網絡質量。3G時代60%-70%的數據業務將發生在室內。解決室內覆蓋的主要方法是建設室內覆蓋分布系統，以光纖直放站為信號源的室內分布系統的基本原理是將室外信號通過有線方式引入到室內，再通過小型天線將信號發送出去，均勻的分布到各個天線及建筑物內部，從而提高室內覆蓋水平。建設室內分布系統目的不僅僅是為了解決建筑物內部的信號盲區、弱區，解決建筑物內部信號雜亂造成的通話質量差，而分擔室內話務量、改善網絡擁塞，提供靜態高速數據業務及多媒體業務更是重中之重，是運營商戰略發展的需要。

直放站（RPT）和干放（TA）的引入必然會導致信源小區底噪的抬升，對于目前CDMA室內覆蓋系統，實際組網中同一個小區可能帶有多臺直放站和干放，使信源小區底噪抬升較大，引起基站接收機的靈敏度降低，導致基站最大覆蓋半徑收縮，嚴重影響了小區的容量、起呼成功率、掉話率等各項指標，降低了用戶對CDMA網絡的認知度。

2 室內覆蓋通用組網模型及公式推導

考慮到目前CDMA室內覆蓋組網方式多種多樣，為了便于分析，需建立一個通用的組網模型，如圖1所示。

假設一個信源小區帶有M臺直放站、N臺干放，直放站的上行增益為Grpt，噪聲系數為NFrpt；干放的上行增益為Gta，噪聲系數為NFta；干放到直放站的路徑損耗凈值為PLta，直放站到信源小區的路徑損耗凈值為PLrpt，路徑損耗凈值包括饋線損耗、接頭及無源器件損耗、施主天線增益、路徑損耗、基站天線增益、基站饋線損耗，用正值表示，單位為dB。

根據以上假設，通過理論分析與公式推導，得出如下三個關系式：

其中：

ROTbts為信源小區底噪抬升量。

ROTrpt為直放站底噪抬升量（信源小區底噪等效到直放站）。

ROTta為干放底噪抬升量（信源小區底噪等效到干放）。

NIMrpt=NFbts-NFrpt-（Grpt-PLrpt） ，單位dB。

NIMta=NFbts-NFta-（Grpt-PLrpt+Gta-PLta） ，單位dB。

由于NFbts、NFrpt、NFta均為常數，故根據公式（1）、（2）、（3），信源小區的底噪抬升量ROTbts、直放站底噪抬升量ROTrpt、干放底噪抬升量ROTta僅與直放站數量M、干放數量N、直放站至信源小區的凈增益（Grpt-PLrpt）和干放至直放站的凈增益（Gta-Plta）有關。

3 底噪對容量和覆蓋的影響

CDMA是擴頻系統，其擴頻增益可以達到幾十dB，有用信號電平在解擴前可以比噪聲電平小幾十dB，因此CDMA直放站的上行輸出與GSM直放站的上行輸出有很大的不同

小區呼吸是CDMA中的一個重要特征。小區呼吸即指小區的覆蓋隨著網絡用戶數的增加，網絡負載增大而減小。因此，容量和覆蓋規劃在CDMA中不再是兩個分開的任務，而是很大程度上交織在一起，需要平衡后綜合考慮

信源基站底噪抬升后對上行實際容量有影響。信源基站總接收噪聲上升3dB時，即，上行負荷已經達到50%，上升6dB時達到75%，但底噪抬升對容量的影響與自干擾功率攀升對容量的影響是不同的。自干擾引起功率攀升是在功率控制機理下，比如一個新用戶接入增加了干擾，已經接入的用戶為了滿足原來的QoS而增加功率，以克服新用戶接入的干擾，這是一個交替攀升的過程，理論和仿真結果證明，在功控收斂的條件下功率攀升不會無休止進行下去，將達到一個新的平衡點。功控收斂條件與功控算法、無線環境和鏈路時延等有關。

底噪抬升3dB并不意味上行容量降低了50%。底噪抬升是指在背景熱噪聲基礎上，用戶不斷接入產生自干擾使信源基站寬帶接收總功率RTWP上升；底噪抬高后，RTWP更快接近最大限制值，即對容量有影響。

4 對上行高速數據業務的影響的案例分析

中國電信連州CDMA網室內分布站點業務測試時，發現其中一個花園新城小區覆蓋下，EVDO速率較低，處于450Kb/s左右，而正常情況下，此速率必須達到1Mb/s以上。

原因分析：⑴無線環境差，信號不好；⑵站點存在IPPATH告警信息等；⑶業務是否建立在37信道上；⑷上行是否存在干擾；⑸基站CE資源是否受限；⑹電腦的CPU負荷是否過重；⑺小區內同時使用的用戶數過多。

處理過程：⑴測試發現當前位置的RTWP處于-60dbm左右，EC/IO處于-5db左右，信號電平和質量都很好，排除此因素引起的速率低；⑵檢查站點的告警信息，發現沒有IPPATH及相關的告警信息；⑶檢查業務是否建立在37信道上，通過測試用的PROBE軟件，打開EVDO狀態監控窗口，可以看到當前的上傳速率等信息，說明當前占用的是37信道；⑷在RNC側監控此小區的當前用戶數，發現僅有當前的用戶，沒有其他用戶存在；⑸檢查電腦當前的CPU負荷，僅占用在10%左右，處于正常范圍；⑹監測當前小區的RTWP值，發現統計值處于-101dbm左右，偏高，由于是室分系統受外界干擾影響的因素較小，因此首先從內部著手，從基站拓撲圖看到同一光口下掛兩個級聯的RRU，覆蓋不同的樓層，當前的測試位置處于后一級RRU的覆蓋范圍，經咨詢，當RRU級聯時，后一級RRU的底噪會抬升3db，也即RTWP值處于-104+3=-101。

查看當前小區的底噪背景噪聲為6.1，也即RTWP=-112+6.1=-106.1，在-106dbm左右為正常，可通過更改小區底噪背景噪聲來解決上行的內部干擾問題，將小區底噪背景噪聲改為9.1后，正常值為=-112+9.1=-103.1。

再次測試，EVDO速率正常，處于1.2M以上。

由上案例可見，底噪抬高直接導致上行速率降低，且影響嚴重，工程實際中也表現得非常明顯，在設備調試開通過程中及時調整直放站下聯干放的上行底噪、調整所有并連直放站的上行增益、調整直放站之間的鏈路損耗

5 結束語

在一些大中城市，高樓林立，直放站和干放的引入可以低成本的解決CDMA網絡室內深度覆蓋問題，同時在一些密集區域的鄰區配置和優化方面也有一定的積極作用。但作為有源設備，直放站的引入在維護優化方面也有一些不可避免的副作用，尤其在信源小區底噪抬升方面尤為明顯。以上淺談了直放站引入分布系統后對信源基站及分布系統對容量和覆蓋、高速數據業務等方面的影響，以及在工程實際中對于直放站（或干線放大器）造成的噪聲增量的消減。

直放站引入分布系統，底噪是無法避免的，所有有源器件的熱噪聲及外部干擾噪聲都會進入上行鏈路，只能在方案設計過程中、開通調試以及后期維護中逐步消減底噪，并保持上下行的良好平衡，解決建筑物內部的信號盲區、弱區，解決建筑物內部信號雜亂造成的通話質量差，而分擔室內話務量、改善網絡擁塞，提供靜態高速數據業務及多媒體業務，以期獲得更好的網絡質量，發揮直放站在分布系統建設中低成本高效益的優良特性。

[參考文獻]

[1]《廣東電信室內分布系統方案編制指導原則（3G CDMA分冊）》.

[2]《中國電信廣東公司CDMA室內外分布系統技術指導意見》.