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CDMA直放站相关技术探讨0

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来源: 作者: 2019-02-26 18:04:30

对于CDMA系统,中国联通于近几年加强了直放站、一体化基站等成本相对较低的覆盖方式的投入。在CDMA系统中,直放站的设置还存在多方面的问题,本文对其中的一些关键问题进行了分析。

1 直放站对施主基站噪声电平的影响

直放站目前主要分为光纤直放站和无线直放站。下面分析这两种直放站的引入对于BTS的干扰情况。

(1)采用光纤直放站所引起的噪声电平

通过计算可知,目前CDMA基站接收机的噪声基底为-108dBm。

直放站引入噪声如图1所示。

图1 直放站中噪声的引入

在图1中,A点处由基站系统引起的固有热噪声功率=噪声基底(-108 dBm)-馈线损耗(2 dB)-双工器/滤波器损耗(1 dB)-低噪声放大器增益(40 dB)=-71 dBm。

A点处由直放站引入的热噪声功率=直放站噪声基底(-108dBm)-耦合器损耗(20dB)+直放站反向链路总增益(47dB)=-81dBm。

对这两种功率的“dBm”和“W”进行单位转换后可以计算出在A点处由BTS自身固有热噪声功率与直放站引入的热噪声功率累积得到热噪声的总功率为-70.6dBm,引入直放站所带来的噪声恶化量为0.4dB。

一般在一个扇区中最多可以有3个光纤直放站接入,这样带来的热噪声总恶化量约为1.2dB。这样的噪声电平不至于对BTS带来非常严重的影响。

(2)采用无线直放站所引起的噪声电平

无线直放站引入的热噪声功率电平与光纤直放站的计算方法相同,最终到达A点的由直放站引入所导致的热噪声功率比BTS固有的热噪声功率低10dB,从而使直放站对BTS的噪声电平只恶化0.4dB。这样就可使因直放站的引入对BTS产生的干扰最小。

2 无线直放站天线的隔离度问题

在CDMA蜂窝系统的覆盖中制约无线直放站大量使用的一个重要因素就是直放站天线的隔离度问题。

由于无线直放站的施主天线与服务天线的相互距离无法做的很大,因此就会使服务天线的一部分信号反馈回施主天线,不断的反馈最终导致无线直放站产生自激而无法工作,同时还会导致BTS恶化,对基站产生非常严重的干扰小孩子反复发烧怎么办

实践证明,直放站在工作中应满足施主天线和转发天线之间的隔离度I比直放站的增益G大15dB的条件,否则就可能产生自激。

解决无线直放站的天线隔离度问题,可以采取如下的方法。

(1)采用自适应干扰抵消技术。通过耦合一部分发射信号、时延及复相关等技术处理后再送到接收端就可以有效抵消干扰。通过自适应干扰抵消技术,可以在恶劣的环境下将总输出功率加大而不产生自激。

(2)利用环境条件。可以利用建筑物来分离天线高烧不退手脚发热
,将施主天线架设在大楼的一侧,服务天线架设在另一侧来增大隔离度。

(3)选用前后比和旁瓣抑制比大的天线。两天线尽量采用背对背安装,并在两天线间安装隔离等。

3 直放站的链路平衡分析

在直放站的设计中,为了保证链路平衡必须考虑以下问题:

(1)直放站的覆盖范围与下行输出功率有关;

(2)直放站必须维持上、下行的链路平衡,下行实际输出功率取决于系统上行增益;

(3)上行增益是由系统所分配的允许噪声增量控制(允许噪声增量大些,上行增益就可以大些);

(4)直放站的覆盖范围通常受上行链路的制约。

从链路平衡的角度也可以分析出直放站最大输出功率很高是完全没有必要的:第一,覆盖主要受直放站上行链路的限制,而不取决于直放站的最大输出功率;第二,实际安装中,在空旷地带,一般当地面接收基站的信号电平低于-95dBm时才考虑安装直放站。假设施主天线架高30m,则空中接收信号电平在-70~-65 dBm左右,加上施主天线增益,直放站输入端口可望接收 -55~-50 dBm的信号。如果直放站增益为80 dB,则直放站输出功率只能达到25~30 dBm。但是在实际安装中,由于铁塔高度的原因,隔离度受到限制,直放站的增益很难达到80 dB以上,从而直放站的输出功率只能在30 dBm以下,所以直放站的最大输出功率指标定的过高实际意义不大。

4 直放站的时延约束

CDMA光纤直放站到施主基站的光缆长度的最大取值受多方面的约束,其中直放站的时延约束是最主要的,下面举例说明。

CDMA系统中PN码速率为1.2288Mchip/s,在IS-95标准中,最大的搜索窗长度为452 chip,即基站与移动台的最大时延为226 chip,换算为时间为183.92 μs。

在使用光纤直放站时,直放站远端与基站之间的最大时延包括如下:

l直放站设备时延为5μs;

l光电缆延时为Td=5×D(光缆传播速度为5 μs/km,D为光缆的长度);

l假设直放站的覆盖范围为5km,则直放站与移动台之间的时延为17μs。

因此,移动台到基站的最大时延为:5+Td+17≤183μs。光缆的最大距离为:D=Td÷5=32km。考虑到无线环境时延的复杂性及搜索窗太大搜索性能会下降,因此光缆长度通常取20km。

5 直放站对搜索窗参数的影响

在直放站的应用中,系统参数受影响最大的是前反向搜索窗的设置,搜索窗的设置与直放站引起的时延大小有关。在直放站的应用中,时延来自于几个方面,与具体的环境密切相关。这里将以一个示例来说明时延分析过程。

在下面的示例中,以一个光纤直放站为例。假设直放站的信号从施主基站A扇区引出;从施主基站到直放站的光纤拉远的距离为25km;所处的位置如图2所示,处于两扇区的交界;在该处可以收到扇区B和直放站的信号,离扇区B的距离为10km,离直放站的距离为10km。下面以所在点为参考点进行分析,首先计算在不同路径的时延。

图2 直放站的时延分析

(1)基站扇区B信号到达的时延

DelayB=10km/(0.244km/chip)=41chip

(2)直放站A1信号到达的时延

DelayA1=光纤传播时延+直放站信号无线传播时延+直放站处理时延

这里,光纤拉远距离为25km(信号在光纤中的传播时延为0.2km/chip),直放站的无线传播距离为10 km。直放站本身时延按5 μs计算,则DelayA1=172 chip。

(3)两路信号的相对时延

接收的来自扇区B的信号与来自直放站A1的信号之间的相对时延为131chip如何缓解鼻塞头痛

下面根据此例分析在直放站存在的情况下对前反向搜索窗设置的影响。

(1)对激活集搜索窗设置的影响

激活集搜索窗的设置主要取决于当地多径的复杂情况,取决于各多径信号之间的相对时延。在直放站与施主基站之间没有交叠覆盖区时,直放站的使用基本上不影响多径条件,所以激活集搜索窗设置可以保持不变。但若直放站与施主基站的无线传播环境不一致时,就可能导致两个覆盖区域的多径扩展时延有较大差异,此时应依据较大的多径扩展时延来设置激活集搜索窗。但在实际应用中连花清瘟的效果好吗
,施主扇区和直放站的覆盖区之间可能存在重复覆盖的区域。假设上例中A扇区和B扇区的位置交换,其余不变,则A扇区的覆盖区会与其提供的直放站的覆盖区相交叠。为了能够搜索到有用多径,搜索窗要求设置为至少是相对时延的2倍,此例中搜索窗的设置应为320chip(大于2×131chip)。

结合目前Qualcomm对搜索窗设置的建议(80chip)来分析,当直放站与施主基站之间的相对时延大于40chip(大约相当于10km)时,建议两者的覆盖区域不要存在重叠的部分。若实际情况下,当直放站与施主基站之间的相对时延大于40 chip时,仍然存在有重叠区域的话,则应该增大搜索窗的设置。

根据协议规定,可使用的最大激活集搜索窗为226chip。因此,可以容纳的多径间最大相对时延为113chip,相当于27.5km。也就是说,在施主基站和直放站的重叠区接收到两者信号间的相对时延不能大于113 chip。否则,在重叠覆盖区的搜索性能会受到较大的影响。在山区建时,由于山体反射等原因,可能会出现多径扩展时延较大的情况,这时,应该考虑适当增大搜索窗的设置。

(2)相邻集搜索窗的设置

为保证相邻导频能落在搜索窗里面,要求相邻集搜索窗大小为相邻集导频与参考导频间最大可能达到的相对时延的2倍。如果直放站周边没有邻区,则相邻集搜索窗不用更改;如果有软切换关系的邻区时,相邻集搜索窗就需要相应增大。

建议在实际应用时,接收到直放站与周边邻区信号的相对时延尽可能小。结合目前Qualcomm对搜索窗设置的建议(130chip)来分析,当接收到直放站与周边邻区信号之间的相对时延大于65chip(大约相当于16km)时,将对搜索性能有影响,可能会影响切换性能,甚至导致掉话。若直放站覆盖半径与周边相邻基站大致相同,则建议直放站拉远距离不超过16 km。

(3)剩余集搜索窗的设置

在络开通之初,剩余集搜索窗设置一般与相邻集一致,或大于相邻集的搜索窗设置。

(4)反向搜索窗的设置

基站搜索反向信号使用公共信道搜索窗和业务信道搜索窗。

主要的反向搜索窗参数如下。

l最大小区半径:用于计算反向公共信道搜索窗的大小。

lTCH窗口尺寸:用于设置反向业务信道搜索窗的大小。

对于带了直放站的施主基站,配置最大小区半径这个参数时,应考虑到直放站覆盖区域的最远端,此时时延最大。这时接收直放站信号的时延,应包括直放站到的无线传播时延、直放站本身时延和直放站至施主基站之间信号传播时延。在上面的例子中,DelayA1为172chip,对应距离为42km。在这种情况下,最大小区半径至少应设置为42km。

设置TCH窗口尺寸参数即反向业务信道搜索窗口大小时,主要考虑的是环境的多径情况,它的设置和前向激活集搜索窗的设置类似。

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