移動通信網絡中直放站干擾分析及優化

劉雪芹 胡國忠

【摘要】 作為一種拓展網絡覆蓋的方式，直放站被廣泛應用于移動通信網絡中。與此同時，由于參數配置、工程安裝工藝等問題，直放站也存在對信源基站底噪抬升、故障率高、后臺監控不足等問題。本文首先介紹了直放站工作原理，隨后分析直放站對信源基站底噪的抬升及對網絡的影響，最后介紹了直放站優化方法及優化案例。

【關鍵字】 移動通信網 直放站 干擾

一、直放站原理

直放站的基本功能是一個射頻功率增強器，位于基站與移動臺之間，中繼傳輸兩者間的雙向射頻信號，用來填補基站覆蓋盲區或延伸覆蓋區。通過這種方式，直放站在無線通信傳輸過程中起到信號增強作用。直放站射頻信號的擾碼與信源基站相同，并不增加基站信道板硬件容量和正交碼容量，也不會增加擾碼。直放站與基站不同之處在于直放站沒有基帶處理電路，不解調無線信號，沒有容量擴展。由此可見，直放站結構簡單、安裝方便，其造價遠低于有同樣效果的微蜂窩系統，可在不增加基站數量的前提下拓展網絡覆蓋，被運營商廣泛應用于移動通信網絡中。

典型的直放站分為三類，包括無線直放站、移頻直放站、光纖直放站。無線直放站采用空間信放大方式：下行從基站接受無線信號，經放大后向用戶方向覆蓋；上行從用戶接收無線信號，經放大后發送給基站。移頻直放站是一種特殊類型的無線直放站，移頻直放站將收到的無線信號通過上變頻變為微波頻段，傳輸后再通過下變頻為原先收到的頻率，放大后發送出去。其主要用于滿足接收信號電平，但無法滿足頻率隔離度的區域。由于無線直放站、移頻直放站容易產生自激，影響系統性能，光纖直放站逐漸成為主流應用。光纖直放站將收到的無線信號，經電光轉換變成光信號；然后通過光纖傳輸后再經過光電轉換恢復成電信號，再放大后發射出。光纖直放站不存在收發隔離問題，選點方便；可采用波分復用或單纖傳輸方式，光纖中繼距離可達20公里以內；一個光中繼設備可同時與多個覆蓋端機連接。

二、直放站造成信源底噪抬升原理及影響

2.1底噪抬升原理分析

直放站作為傳統的網絡覆蓋和優化的解決手段，具有投資節省、安裝簡單和傳輸等配套需求較低的優勢，但我們也應該充分認識到由于直放站技術特性、廠商參差不齊、建設方案不合理、安裝調測不完善、維護和優化力度不足等原因，直放站的引入容易給網絡帶來一些負面效應.本文主要分析WCDMA網絡中直放站對信源基站帶來的底噪抬升。

直放站對信源小區干擾分為2個方面：

（1）直放站自身參數可能抬升信源小區底噪，其底噪抬升量如（1）所示：

LoadFactor為使用直放站之后的小區上行負荷因子，0≤LoadFactor≤100%。下圖顯示了上行底噪RTWP與負載因子的關系。

如圖3所示，當負載為50%時，底噪抬升ΔIβ=3dB；當負載高達75%時，底噪抬升ΔIβ=6dB。

綜合考慮直放站自身參與、用戶量兩大因素，直放站對信源小區造成的底噪抬升ΔI=ΔIα+ΔIβ。

2.2底噪抬升對網絡影響

隨著直放站提升了信源小區的上行底噪，信源小區的性能也將受到影響。

以WCDMA移動網絡為例，WCDMA是自干擾系統，基站總接收噪聲RTWP（即寬帶接收總功率）也是一種容量資源，因此直放站的引入將對系統上行容量產生影響。隨著底噪的抬升，用戶速率也將受到影響。

除了覆蓋、容量、速率，直放站還可能影響用戶接入性能。RAB建立信令流程如圖4所示。如果直放站工作異常，將上行底噪過高，容易使RNC無法收到UE回復的Radio Bear Setup Complete信令，最終導致用戶業務接入失敗。

三、直放站優化方法及優化案例

3.1 優化方法

直放站優化方法包括高負荷小區的整改、安裝衰減器降低上行干擾、增加直放站的上行衰減參數值等。

（1）高負荷小區的整改

由于高負荷小區自身的業務量較大，引入直放站后使該小區長期高負荷運行。通過對比關閉和開啟直放站前后的信源小區話務量變化情況，分析直放站覆蓋區域內的用戶數量，從而選取相對低負荷的小區作為該直放站的信源小區。

（2）安裝衰減器降低上行干擾

對于指標異常的下掛直放站小區，首先應該通過對比直放站開啟前后RTWP差值，計算出衰減器增益。衰減器增益應保證小區閑時RTWP值低于-100dBm，同時也要滿足近端機的輸入功率要求（0至-15dBm）。

（3）增加直放站的上行衰減參數值

對于指標異常的下掛直放站小區，還可以通過調整直放站近端機的上行衰減參數值，降低上行增益。

（4）調整原則

無論是安裝衰減器還是調整上行增益，為保證上下行鏈路平衡，直放站的下行也需要進行相應調整。原則上要求上下行鏈路損耗相差不大于3dB，最大不超過5dB。

3.2優化案例

以某城市國富華庭基站為優化分析對象，該基站為雙載波基站，其三個扇區均分別下掛直放站。由于凌晨五點用戶數極少，能夠消除負載對于底噪抬升的影響，選擇凌晨五點的RTWP來觀測底噪異常的小區。

如圖4所示， 1、4小區直放站工作正常，RTWP低于-100dBm。但發現2、5小區、3、6小區直放站工作異常，導致2、3、5、6小區閑時RTWP均大于-95dBm，使得其PS RAB建立成功率均低于98%。

通過直放站設備檢查，發現直放站上行增益較大。于7日和12日分別在2、5小區、3、6小區下掛的直放站安置10dB衰減器。如圖5所示，安置衰減器之后，2、3、5、6小區的上行干擾逐步降低至-100dBm以下水平。

直放站添加衰減器使對應小區上行底噪降低至-100dBm之后，如圖6所示，2、3、5、6號小區PS RAB建立成功率均提升至98%以上。與此同時，如圖7所示，2、3、5、6號小區上行平均速率均大幅度提升。

四、總結

直放站是網絡覆蓋和優化的一種解決手段，具有投資節省、安裝簡單和傳輸等配套需求較低的優勢。但由于直放站質量及安裝工藝問題，容易造成信源基站的底噪抬升。本文量化分析了底噪抬升，并介紹了對網絡的影響。隨后介紹了直放站優化的三類基本方法，包括高負荷小區整改、安裝衰減器、增加直放站的上行衰減參數。最后介紹了直放站的實際優化案例，并對比分析了優化前后的網絡性能。