移动通信网络中直放站干扰分析及优化

2016-08-12 02:15刘雪芹胡国忠
中国新通信 2016年13期
关键词:基站无线信号

刘雪芹 胡国忠

【摘要】 作为一种拓展网络覆盖的方式,直放站被广泛应用于移动通信网络中。与此同时,由于参数配置、工程安装工艺等问题,直放站也存在对信源基站底噪抬升、故障率高、后台监控不足等问题。本文首先介绍了直放站工作原理,随后分析直放站对信源基站底噪的抬升及对网络的影响,最后介绍了直放站优化方法及优化案例。

【关键字】 移动通信网 直放站 干扰

一、直放站原理

直放站的基本功能是一个射频功率增强器,位于基站与移动台之间,中继传输两者间的双向射频信号,用来填补基站覆盖盲区或延伸覆盖区。通过这种方式,直放站在无线通信传输过程中起到信号增强作用。直放站射频信号的扰码与信源基站相同,并不增加基站信道板硬件容量和正交码容量,也不会增加扰码。直放站与基站不同之处在于直放站没有基带处理电路,不解调无线信号,没有容量扩展。由此可见,直放站结构简单、安装方便,其造价远低于有同样效果的微蜂窝系统,可在不增加基站数量的前提下拓展网络覆盖,被运营商广泛应用于移动通信网络中。

典型的直放站分为三类,包括无线直放站、移频直放站、光纤直放站。无线直放站采用空间信放大方式:下行从基站接受无线信号,经放大后向用户方向覆盖;上行从用户接收无线信号,经放大后发送给基站。移频直放站是一种特殊类型的无线直放站,移频直放站将收到的无线信号通过上变频变为微波频段,传输后再通过下变频为原先收到的频率,放大后发送出去。其主要用于满足接收信号电平,但无法满足频率隔离度的区域。由于无线直放站、移频直放站容易产生自激,影响系统性能,光纤直放站逐渐成为主流应用。光纤直放站将收到的无线信号,经电光转换变成光信号;然后通过光纤传输后再经过光电转换恢复成电信号,再放大后发射出。光纤直放站不存在收发隔离问题,选点方便;可采用波分复用或单纤传输方式,光纤中继距离可达20公里以内;一个光中继设备可同时与多个覆盖端机连接。

二、直放站造成信源底噪抬升原理及影响

2.1底噪抬升原理分析

直放站作为传统的网络覆盖和优化的解决手段,具有投资节省、安装简单和传输等配套需求较低的优势,但我们也应该充分认识到由于直放站技术特性、厂商参差不齐、建设方案不合理、安装调测不完善、维护和优化力度不足等原因,直放站的引入容易给网络带来一些负面效应.本文主要分析WCDMA网络中直放站对信源基站带来的底噪抬升。

直放站对信源小区干扰分为2个方面:

(1)直放站自身参数可能抬升信源小区底噪,其底噪抬升量如(1)所示:

LoadFactor为使用直放站之后的小区上行负荷因子,0≤LoadFactor≤100%。下图显示了上行底噪RTWP与负载因子的关系。

如图3所示,当负载为50%时,底噪抬升ΔIβ=3dB;当负载高达75%时,底噪抬升ΔIβ=6dB。

综合考虑直放站自身参与、用户量两大因素,直放站对信源小区造成的底噪抬升ΔI=ΔIα+ΔIβ。

2.2底噪抬升对网络影响

随着直放站提升了信源小区的上行底噪,信源小区的性能也将受到影响。

以WCDMA移动网络为例,WCDMA是自干扰系统,基站总接收噪声RTWP(即宽带接收总功率)也是一种容量资源,因此直放站的引入将对系统上行容量产生影响。随着底噪的抬升,用户速率也将受到影响。

除了覆盖、容量、速率,直放站还可能影响用户接入性能。RAB建立信令流程如图4所示。如果直放站工作异常,将上行底噪过高,容易使RNC无法收到UE回复的Radio Bear Setup Complete信令,最终导致用户业务接入失败。

三、直放站优化方法及优化案例

3.1 优化方法

直放站优化方法包括高负荷小区的整改、安装衰减器降低上行干扰、增加直放站的上行衰减参数值等。

(1)高负荷小区的整改

由于高负荷小区自身的业务量较大,引入直放站后使该小区长期高负荷运行。通过对比关闭和开启直放站前后的信源小区话务量变化情况,分析直放站覆盖区域内的用户数量,从而选取相对低负荷的小区作为该直放站的信源小区。

(2)安装衰减器降低上行干扰

对于指标异常的下挂直放站小区,首先应该通过对比直放站开启前后RTWP差值,计算出衰减器增益。衰减器增益应保证小区闲时RTWP值低于-100dBm,同时也要满足近端机的输入功率要求(0至-15dBm)。

(3)增加直放站的上行衰减参数值

对于指标异常的下挂直放站小区,还可以通过调整直放站近端机的上行衰减参数值,降低上行增益。

(4)调整原则

无论是安装衰减器还是调整上行增益,为保证上下行链路平衡,直放站的下行也需要进行相应调整。原则上要求上下行链路损耗相差不大于3dB,最大不超过5dB。

3.2优化案例

以某城市国富华庭基站为优化分析对象,该基站为双载波基站,其三个扇区均分别下挂直放站。由于凌晨五点用户数极少,能够消除负载对于底噪抬升的影响,选择凌晨五点的RTWP来观测底噪异常的小区。

如图4所示, 1、4小区直放站工作正常,RTWP低于-100dBm。但发现2、5小区、3、6小区直放站工作异常,导致2、3、5、6小区闲时RTWP均大于-95dBm,使得其PS RAB建立成功率均低于98%。

通过直放站设备检查,发现直放站上行增益较大。于7日和12日分别在2、5小区、3、6小区下挂的直放站安置10dB衰减器。如图5所示,安置衰减器之后,2、3、5、6小区的上行干扰逐步降低至-100dBm以下水平。

直放站添加衰减器使对应小区上行底噪降低至-100dBm之后,如图6所示,2、3、5、6号小区PS RAB建立成功率均提升至98%以上。与此同时,如图7所示,2、3、5、6号小区上行平均速率均大幅度提升。

四、总结

直放站是网络覆盖和优化的一种解决手段,具有投资节省、安装简单和传输等配套需求较低的优势。但由于直放站质量及安装工艺问题,容易造成信源基站的底噪抬升。本文量化分析了底噪抬升,并介绍了对网络的影响。随后介绍了直放站优化的三类基本方法,包括高负荷小区整改、安装衰减器、增加直放站的上行衰减参数。最后介绍了直放站的实际优化案例,并对比分析了优化前后的网络性能。

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