直放站对3G室内分布系统底噪影响的研究

张平

摘 要：室内分布系统中，直放站及其下联干放是在信源基站和移动台之间串入的一类有源设备，噪声积累效应即底噪抬升直接影响施主信源或整个覆盖小区的覆盖效果、话务容量及高速数据业务等。直放站有光纤直放站、无线直放站及移频直放站三类，本文以光纤直放站为例，且信源为3G室分中的微蜂窝信源，通过进一步理论分析，总结出底噪对容量和覆盖的影响，用于指导室内覆盖规划设计和日常优化。

关键词：室内分布；直放站；底噪抬升；消减

1 研究背景

3G的魅力在于高速数据与多媒体业务，而视频电话、视频流、游戏等高速数据业务一般都发生在舒适的室内环境中，这些业务功能都需要较大的系统容量和良好的网络质量。3G时代60%-70%的数据业务将发生在室内。解决室内覆盖的主要方法是建设室内覆盖分布系统，以光纤直放站为信号源的室内分布系统的基本原理是将室外信号通过有线方式引入到室内，再通过小型天线将信号发送出去，均匀的分布到各个天线及建筑物内部，从而提高室内覆盖水平。建设室内分布系统目的不仅仅是为了解决建筑物内部的信号盲区、弱区，解决建筑物内部信号杂乱造成的通话质量差，而分担室内话务量、改善网络拥塞，提供静态高速数据业务及多媒体业务更是重中之重，是运营商战略发展的需要。

直放站（RPT）和干放（TA）的引入必然会导致信源小区底噪的抬升，对于目前CDMA室内覆盖系统，实际组网中同一个小区可能带有多台直放站和干放，使信源小区底噪抬升较大，引起基站接收机的灵敏度降低，导致基站最大覆盖半径收缩，严重影响了小区的容量、起呼成功率、掉话率等各项指标，降低了用户对CDMA网络的认知度。

2 室内覆盖通用组网模型及公式推导

考虑到目前CDMA室内覆盖组网方式多种多样，为了便于分析，需建立一个通用的组网模型，如图1所示。

假设一个信源小区带有M台直放站、N台干放，直放站的上行增益为Grpt，噪声系数为NFrpt；干放的上行增益为Gta，噪声系数为NFta；干放到直放站的路径损耗净值为PLta，直放站到信源小区的路径损耗净值为PLrpt，路径损耗净值包括馈线损耗、接头及无源器件损耗、施主天线增益、路径损耗、基站天线增益、基站馈线损耗，用正值表示，单位为dB。

根据以上假设，通过理论分析与公式推导，得出如下三个关系式：

其中：

ROTbts为信源小区底噪抬升量。

ROTrpt为直放站底噪抬升量（信源小区底噪等效到直放站）。

ROTta为干放底噪抬升量（信源小区底噪等效到干放）。

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

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

由于NFbts、NFrpt、NFta均为常数，故根据公式（1）、（2）、（3），信源小区的底噪抬升量ROTbts、直放站底噪抬升量ROTrpt、干放底噪抬升量ROTta仅与直放站数量M、干放数量N、直放站至信源小区的净增益（Grpt-PLrpt）和干放至直放站的净增益（Gta-Plta）有关。

3 底噪对容量和覆盖的影响

CDMA是扩频系统，其扩频增益可以达到几十dB，有用信号电平在解扩前可以比噪声电平小几十dB，因此CDMA直放站的上行输出与GSM直放站的上行输出有很大的不同

小区呼吸是CDMA中的一个重要特征。小区呼吸即指小区的覆盖随着网络用户数的增加，网络负载增大而减小。因此，容量和覆盖规划在CDMA中不再是两个分开的任务，而是很大程度上交织在一起，需要平衡后综合考虑

信源基站底噪抬升后对上行实际容量有影响。信源基站总接收噪声上升3dB时，即，上行负荷已经达到50%，上升6dB时达到75%，但底噪抬升对容量的影响与自干扰功率攀升对容量的影响是不同的。自干扰引起功率攀升是在功率控制机理下，比如一个新用户接入增加了干扰，已经接入的用户为了满足原来的QoS而增加功率，以克服新用户接入的干扰，这是一个交替攀升的过程，理论和仿真结果证明，在功控收敛的条件下功率攀升不会无休止进行下去，将达到一个新的平衡点。功控收敛条件与功控算法、无线环境和链路时延等有关。

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热噪声基础上，用户不断接入产生自干扰使信源基站宽带接收总功率RTWP上升；底噪抬高后，RTWP更快接近最大限制值，即对容量有影响。

4 对上行高速数据业务的影响的案例分析

中国电信连州CDMA网室内分布站点业务测试时，发现其中一个花园新城小区覆盖下，EVDO速率较低，处于450Kb/s左右，而正常情况下，此速率必须达到1Mb/s以上。

原因分析：⑴无线环境差，信号不好；⑵站点存在IPPATH告警信息等；⑶业务是否建立在37信道上；⑷上行是否存在干扰；⑸基站CE资源是否受限；⑹电脑的CPU負荷是否过重；⑺小区内同时使用的用户数过多。

处理过程：⑴测试发现当前位置的RTWP处于-60dbm左右，EC/IO处于-5db左右，信号电平和质量都很好，排除此因素引起的速率低；⑵检查站点的告警信息，发现没有IPPATH及相关的告警信息；⑶检查业务是否建立在37信道上，通过测试用的PROBE软件，打开EVDO状态监控窗口，可以看到当前的上传速率等信息，说明当前占用的是37信道；⑷在RNC侧监控此小区的当前用户数，发现仅有当前的用户，没有其他用户存在；⑸检查电脑当前的CPU负荷，仅占用在10%左右，处于正常范围；⑹监测当前小区的RTWP值，发现统计值处于-101dbm左右，偏高，由于是室分系统受外界干扰影响的因素较小，因此首先从内部着手，从基站拓扑图看到同一光口下挂两个级联的RRU，覆盖不同的楼层，当前的测试位置处于后一级RRU的覆盖范围，经咨询，当RRU级联时，后一级RRU的底噪会抬升3db，也即RTWP值处于-104+3=-101。

查看当前小区的底噪背景噪声为6.1，也即RTWP=-112+6.1=-106.1，在-106dbm左右为正常，可通过更改小区底噪背景噪声来解决上行的内部干扰问题，将小区底噪背景噪声改为9.1后，正常值为=-112+9.1=-103.1。

再次测试，EVDO速率正常，处于1.2M以上。

由上案例可见，底噪抬高直接导致上行速率降低，且影响严重，工程实际中也表现得非常明显，在设备调试开通过程中及时调整直放站下联干放的上行底噪、调整所有并连直放站的上行增益、调整直放站之间的链路损耗

5 结束语

在一些大中城市，高楼林立，直放站和干放的引入可以低成本的解决CDMA网络室内深度覆盖问题，同时在一些密集区域的邻区配置和优化方面也有一定的积极作用。但作为有源设备，直放站的引入在维护优化方面也有一些不可避免的副作用，尤其在信源小区底噪抬升方面尤为明显。以上浅谈了直放站引入分布系统后对信源基站及分布系统对容量和覆盖、高速数据业务等方面的影响，以及在工程实际中对于直放站（或干线放大器）造成的噪声增量的消减。

直放站引入分布系统，底噪是无法避免的，所有有源器件的热噪声及外部干扰噪声都会进入上行链路，只能在方案设计过程中、开通调试以及后期维护中逐步消减底噪，并保持上下行的良好平衡，解决建筑物内部的信号盲区、弱区，解决建筑物内部信号杂乱造成的通话质量差，而分担室内话务量、改善网络拥塞，提供静态高速数据业务及多媒体业务，以期获得更好的网络质量，发挥直放站在分布系统建设中低成本高效益的优良特性。

[参考文献]

[1]《广东电信室内分布系统方案编制指导原则（3G CDMA分册）》.

[2]《中国电信广东公司CDMA室内外分布系统技术指导意见》.