利用光纖直放站實(shí)現(xiàn)對(duì)CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化

隨著移動(dòng)通信用戶的大規(guī)模增長(zhǎng)，使得無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模越來(lái)越大，對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。而由于話務(wù)密度分布不均勻、網(wǎng)絡(luò)配置未達(dá)到最佳等因素，使得現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量不盡如人意。因此，在移動(dòng)業(yè)務(wù)的提供走向市場(chǎng)化的情況下，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化已成為關(guān)鍵問(wèn)題。

1 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

所謂無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，是在建成開(kāi)通后的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行調(diào)整的過(guò)程，他借助測(cè)試與統(tǒng)計(jì)手段，了解網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)狀況，尋找網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，通過(guò)分析調(diào)整參數(shù)和采取某些技術(shù)手段，使系統(tǒng)性能得到逐步改善，達(dá)到現(xiàn)有的系統(tǒng)配置下提供最優(yōu)的服務(wù)質(zhì)量、最佳的覆蓋、滿意的信號(hào)強(qiáng)度以及最佳的通話音質(zhì)和最低的掉話率等。

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)工程的正常程序可以粗略的表示如圖1所示。

2 直放站

就邊遠(yuǎn)城鎮(zhèn)來(lái)說(shuō)，優(yōu)化方法有很多，其中利用直放站覆蓋盲區(qū)，延伸基站信號(hào)的優(yōu)化方案有著很大的優(yōu)勢(shì)。

直放站（中繼器）屬于同頻放大設(shè)備，是指在無(wú)線通信傳輸過(guò)程中起到信號(hào)增強(qiáng)的一種無(wú)線電發(fā)射中轉(zhuǎn)設(shè)備。他的基本功能是一個(gè)射頻信號(hào)功率增強(qiáng)器。直放站在下行鏈路中，從施主天線的覆蓋區(qū)域中接收信號(hào)，通過(guò)帶通濾波器對(duì)帶通外的信號(hào)進(jìn)行極好的隔離，將濾波的信號(hào)經(jīng)功放放大后再次發(fā)射到待覆蓋區(qū)域。在上行鏈接路徑中，覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)手機(jī)的信號(hào)以同樣的工作方式由上行放大鏈路處理后發(fā)射到相應(yīng)基站，從而達(dá)到基地站與手機(jī)的信號(hào)傳遞。

移動(dòng)通信直放站有以下幾類：

（1）從傳輸信號(hào)分有GSM直放站和CDMA直放站；

（2）從安裝場(chǎng)所來(lái)分有室外型機(jī)和室內(nèi)型機(jī)；

（3）從傳輸帶寬來(lái)分有寬帶直放站和選頻（選信道）直放站；

（4）從傳輸方式來(lái)分有直放式直放站、光纖傳輸直放站和移頻傳輸直放站。

采用CDMA直放站可以擴(kuò)大CDMA系統(tǒng)基站的覆蓋范圍，大大節(jié)省CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資（一個(gè)CDMA直放站的投資約為一個(gè)CDMA基站的1／10）。特別是在地下（如地鐵）、盲區(qū)等特殊環(huán)境下，CDMA直放站能夠充分發(fā)揮他的優(yōu)勢(shì)。

CDMA移動(dòng)通信直放站的顯著特點(diǎn)是采用超線性功放，保證多信道工作無(wú)雜波，雙向中繼無(wú)線信號(hào)延伸無(wú)線覆蓋區(qū)，實(shí)現(xiàn)對(duì)特殊地形覆蓋消除覆蓋盲區(qū)，調(diào)配小區(qū)業(yè)務(wù)，平衡各小區(qū)的話務(wù)量等，以達(dá)到低成本擴(kuò)大無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的目的。

2．1 光纖直放站

由于各地環(huán)境和條件的要求不同，所需的CDMA直放站的類型也不同。對(duì)于用戶數(shù)不多的邊遠(yuǎn)城鎮(zhèn)，要架設(shè)基站成本太高，基礎(chǔ)設(shè)施也較復(fù)雜，而具有小型基站功能的經(jīng)濟(jì)有效的設(shè)備--CDMA光纖直放站可以很好地解決此類問(wèn)題。使用光纖直放站作為實(shí)現(xiàn)“小容量、大覆蓋”目標(biāo)的必要手段之一，主要是由于在不增加基站數(shù)量的前提下保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋，而且其造價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于有同樣效果的微蜂窩系統(tǒng)。因此，光纖直放站是解決邊遠(yuǎn)城鎮(zhèn)區(qū)移動(dòng)通信的最經(jīng)濟(jì)有效的手段，他能最大限度地滿足用戶對(duì)于通話服務(wù)的要求。

光纖中繼移動(dòng)通信直放站由靠近基站側(cè)的近端機(jī)及覆蓋區(qū)側(cè)的遠(yuǎn)端機(jī)兩部分組成，適用于在基站擬建直放站區(qū)有慣山阻擋或兩者相距甚遠(yuǎn)，同時(shí)基站和覆蓋區(qū)之間具備光纜情況下建站。光纖直放站兼?zhèn)鋵拵?、選帶、選頻等功能。傳輸距離可達(dá)20km，由于空間隔離度好，不產(chǎn)生同頻干擾，重發(fā)方向可采用全向天線覆蓋，以提高覆蓋效果。

光纖直放站通過(guò)光纖進(jìn)行傳輸，采用光信號(hào)接收器和轉(zhuǎn)換器連接偏遠(yuǎn)的區(qū)域。他具有工作穩(wěn)定，覆蓋效果好、設(shè)計(jì)和施工更為靈活、避免了同頻干擾，可全向覆蓋，干擾少、單級(jí)傳輸距離長(zhǎng)達(dá)50km以上、可提高增益而不會(huì)自激，及有利于加大下行信號(hào)發(fā)射功率等特點(diǎn)，因此，其信號(hào)傳輸不受地理?xiàng)l件限制，擴(kuò)大了覆蓋范圍，特別適合邊遠(yuǎn)城鎮(zhèn)或地形復(fù)雜的山區(qū)。

2．2 光纖直放站的工作原理

光纖直放站的原理圖如圖2所示，主要由光近端機(jī)、光纖、光遠(yuǎn)端機(jī)（覆蓋單元）幾個(gè)部分組成。

光近端機(jī)和光遠(yuǎn)端機(jī)都包括射頻單元（RF單元）和光單元。無(wú)線信號(hào)從基站中耦合出來(lái)后，進(jìn)入光近端機(jī)，通過(guò)電光轉(zhuǎn)換，電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，從光近端機(jī)輸入至光纖，經(jīng)過(guò)光纖傳輸?shù)焦膺h(yuǎn)端機(jī)，光遠(yuǎn)端機(jī)把光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)，進(jìn)入RF單元進(jìn)行放大，信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后送人發(fā)射天線，覆蓋目標(biāo)區(qū)域。上行鏈路的工作原理一樣，手機(jī)發(fā)射的信號(hào)通過(guò)接收天線至光遠(yuǎn)端機(jī)，再到近端機(jī)，回到基站。

2．3 光纖直放站工程設(shè)計(jì)原理

在設(shè)置一個(gè)光纖直放站的覆蓋區(qū)域時(shí)，要掌握1個(gè)基本原則和3個(gè)相互制約的要素。

原則：設(shè)法使上行和下行信道的系統(tǒng)余量相等，從而保證上、下行信道的通信距離、話音質(zhì)量和通信概率大體相同。 要素：覆蓋半徑、話音質(zhì)量、通信概率（可靠性）。

除上述三要素外，還應(yīng)考慮傳播環(huán)境，地形地物特征，使用頻段以及可利用的系統(tǒng)參數(shù)等因素，因此有以下設(shè)計(jì)方程。

SM=SG－SL （1）

SG=Pt+Gt+Gr－Pmin （2）

SL=La+Lt+Lr （3）

Pmin=Pr+d （4）

其中：SM為系統(tǒng)余量（dB）；

SG為系統(tǒng)增益（dB）；

SL為系統(tǒng)衰耗（dB）；

Pt為發(fā)射機(jī)輸出功率（dBW）；

Gt為發(fā)射天線增益（dB）；

Gr為接收天線增益（dB）；

d為惡化量；

Pmin為接收機(jī)輸入端最低保護(hù)功率電子（dBm）；

La為實(shí)際路徑衰耗中值（dB）；

Lt為發(fā)射端附加衰耗（dB）；

Lr為接收端附加衰耗（dB）；

Pr為接收機(jī)的噪聲門限電平。

對(duì)于移動(dòng)通信的電波傳播，其衰落特性由下列已知公式及圖3來(lái)表征。

自由空間的傳播衰耗：

Lbs＝32．45+201gd（km）+201gf（MHz） （5）

準(zhǔn)平滑地形市區(qū)路徑傳播衰耗中值：

Ltt＝Lbs +Am（f，d）一Hb（hb，d）一Hm（hm，f） （6）

Am（f，d），Hb（hb，d），Hm（hm，f）為相應(yīng)的修正因子。

其中：Am（f，d）為基本衰耗中值；

Hb（hb，d）為基站天線高度增益因子；

Hm（hm，f）為移動(dòng)天線高度增益因子。

3 光纖直放站的應(yīng)用實(shí)例

某一距基站40km遠(yuǎn)處有一小鎮(zhèn)（5km的覆蓋半徑），其地形為準(zhǔn)平滑地形，由于小鎮(zhèn)覆蓋區(qū)域距離基站較遠(yuǎn)，信號(hào)衰減較大，在該地?zé)o法取得基站無(wú)線覆蓋的信號(hào)，因而無(wú)法保證通信質(zhì)量。

經(jīng)設(shè)計(jì)，確定在此建一光纖直放站，利用地形特征，將直放站所架天線放于15m高的房頂上一個(gè)20m的鐵塔頂部，饋線選SDY-50-22的低損耗（0．05dB／m）電纜40m，此處，要保證5km以上邊緣通信概率為50％。

所建直放站可以確定信道輸出功率為1W（0dBW），發(fā)射全向天線增益為8dB，移動(dòng)臺(tái)接收靈敏度（A）為一110dBm（0．7μV），保證50％的通信概率。

則由設(shè)計(jì)方程式可求出覆蓋半徑d＝9．3km，因此，半徑9．3km的覆蓋范圍可以滿足邊緣通信概率為50％的盲區(qū)。

除覆蓋半徑及邊緣通信概率外，還需確定直放站與施主基站的距離；引入直放站設(shè)備，給手機(jī)和基站之間的信號(hào)增加了熱噪聲，增加熱噪聲的直接后果是降低了基站的接收靈敏度。因此要注意直放站增益和基站發(fā)射機(jī)至直放站的路徑損耗的影響，以及正確計(jì)算光纖直放站的下行增益與直放站與手機(jī)之間上下行平衡的問(wèn)題。

4 結(jié) 語(yǔ)

實(shí)例表明，利用光纖直放站對(duì)邊遠(yuǎn)城鎮(zhèn)的CDMA網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，效果良好，該地區(qū)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量有了一定程度的改善。

CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是一項(xiàng)長(zhǎng)期、艱巨、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，貫穿于規(guī)劃、設(shè)計(jì)、工程建設(shè)和維護(hù)管理的全過(guò)程，各個(gè)方面的調(diào)整相互牽連、影響。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的方法很多，還有待于我們進(jìn)一步的探討和完善，以便全面提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，爭(zhēng)取更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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