本文對GSM基站覆蓋延伸系統(tǒng)作用及工作原理進行了簡單闡述。

　　重點對安裝基站覆蓋延伸系統(tǒng)后系統(tǒng)上、下行鏈路平衡作了分析并指出了相關(guān)注意事項。

　　一、引言

　　隨著移動用戶的增加，移動用戶的活動范圍越來越廣，移動網(wǎng)絡(luò)要不斷加深覆蓋的范圍及深度。然而在解決山區(qū)道路、邊遠地區(qū)村落的覆蓋問題時，如新建基站、直放站等傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方式在工程實施上難度很高，投資成本和效益回報也不合理。

　　眾所周知，通過加強基站的發(fā)射功率可以擴大基站到終端的覆蓋范圍。通過自由空間衰耗公式：Ls=32.45+20*log（f）MHz+20log（d）Km可以知道，基站發(fā)射功率提高6dBm，覆蓋距離將提高一倍。手機接收信號加強，但普通手機的最大功率33dBm，如果遠離基站，手機的上行信號如果不增強就無法解析。造成系統(tǒng)上、下行覆蓋不平衡，后果便是單通、質(zhì)量差、掉話等?；靖采w延伸系統(tǒng)從基站系統(tǒng)上、下行兩個方向改善基站覆蓋范圍，是解決信號廣度、深度覆蓋的一種好辦法。

　　二、基站覆蓋延伸系統(tǒng)簡介

　　基站覆蓋延伸系統(tǒng)主要由基站放大器和塔頂放大器兩部分組成，簡稱基放和塔放?；攀前惭b在基站機房里，用于提高基站發(fā)射功率，擴大下行信號覆蓋范圍。塔放是安裝在基站天線口的低噪聲放大設(shè)備，用來增強手機上行發(fā)射功率，提高基站接收靈敏度。基站覆蓋延伸系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

　　通?；据d頻發(fā)射功率為43dBm/單載波。而200W的基放輸出功率能達到53dBm/單載波，下行信號增強10dB。基站覆蓋延伸系統(tǒng)對上行信號增強約10dB。整個系統(tǒng)能有效地延伸基站的覆蓋范圍。

　　三、加裝基站覆蓋延伸后對系統(tǒng)上、下行覆蓋的影響

　　1、加裝塔放對系統(tǒng)噪聲系數(shù)的分析：

　　噪聲系數(shù)NF用來描述放大器對信噪比的惡化程度，噪聲系數(shù)越小，輸出的信噪比惡化程度就越小。

　　對一個多級放大系統(tǒng)，它的系統(tǒng)噪聲系數(shù)為：

　　NF=F1+（F2－1）/G1+（F3－1）/G1*G2+……

　　其中：F1、F2、F3…是第一級到第三級的的噪聲系數(shù)，無源器件的噪聲系數(shù)等于其損耗值。

　　G1，G2…是第一級到第二級的增益，無源器件增益等于其損耗值得倒數(shù)。

　　從以上公式可以看出，多級放大系統(tǒng)的噪聲系數(shù)主要取決于第一級的噪聲系數(shù)F1。

　　塔放的原理就是通過在基站接收系統(tǒng)的前端，即緊靠接收天線下增加一個低噪聲放大器來實現(xiàn)對基站接收性能的改善。

　　2、上、下行平衡的分析

　　2.1上、下行平衡的定義

　　在我們所要求的覆蓋區(qū)域內(nèi)，保證上、下鏈路正常傳輸，基站和手機分別接收的信號可以解調(diào)，從而保證雙向通信的正常建立。

　　2.2原基站系統(tǒng)上、下行平衡的理論推算

　　如圖所示：

　　理論上基站口的上行接收靈敏度MBTS=－110dBm，上行分集接收增益約F=4dB，手機的接收靈敏度MMS=－104dBm，手機的最大發(fā)射功率PMS=33dBm，假設(shè)BTS到天線口的信號衰減量R=4dB，天線增益為S，基站發(fā)射功率為T。

　　若要求上、下行平衡，則上行可允許的最大空間損耗HRX=下行可允許的最大空間損耗HTX。

　　其中：MBTS=PMS－HRX+F+S－R

　　MMS=T－R+S－HTX

　　所以：HRX=PMS－MBTS+F+S－R

　　HTX=T－R+S－MMS

　　由HRX=HTX可得：

　　為保證上下行的理想平衡，基站口的發(fā)射有效功率為

　　T=PMS－MBTS+F+MMS

　　=33dBm－（－110dBm）+4dB+（－104dBm）=43dBm

　　由此可以看出，基站單載波發(fā)射功率在（20W）43dBm時，上行覆蓋范圍和下行覆蓋范圍相當，系統(tǒng)處于較理想的平衡狀態(tài)。

　　2.3、加裝基放后的上、下行平衡推算。

　　2.3.1塔放增益的選擇。

　　未加裝塔放的原基站系統(tǒng)噪聲系數(shù)Nfsys（天線口）約為：

　　Nfsys=Nfbts+Lc【公式－1】

　　其中：Nfbts是基站本身的噪聲系數(shù)

　　Lc為饋線回路的損耗

　　加裝塔放后系統(tǒng)噪聲系數(shù)約為：

　　NF=NFTA+（Nfsys－1）/GTA【公式－2】

　　從上述兩公式中可以得出以下結(jié)論：

　　⑴基站在使用塔放前噪聲系數(shù)Nfsys是由BTS設(shè)備本身噪聲系數(shù)Nfbts和天饋線損耗Lc決定的。

　?、剖褂盟藕蟮幕窘邮赵肼曄禂?shù)NF主要取決于塔放的噪聲系數(shù)NFTA。在饋線較長，損耗Lc越大時，加裝塔放對基站系統(tǒng)的接收靈敏度改善越明顯。

　?、撬旁鲆鍳TA越大，基站接收系統(tǒng)噪聲NF越小。但塔放增益GTA增大，也會提高白噪聲KTB電平，影響基站對信號的接收。

　　一般GSM基站對0級信號通話質(zhì)量的底部噪聲定義是小于－113dBm。常溫情況下，GSM系統(tǒng)的白噪聲NKTB=－121dBm，為保證上行的通話質(zhì)量，接收噪聲電平值要滿足以下要求：塔放增益GTA+（－121dBm）+NF－Lc≤－113dBm。加裝塔放后系統(tǒng)噪聲系數(shù)NF約等于2dB。一般情況下，Lc≤4dB，所以塔放增益G≤10dB。當然每個站點塔放的工作增益應(yīng)根據(jù)饋線回路的損耗Lc的大小做適當調(diào)整。

　　2.3.2基放功率的選擇。

　　一般情況下，基站口的發(fā)射功率是43dBm/單載波時，下行覆蓋－104dBm的地方，手機信號到達基站剛好能夠被解調(diào)，屬于較理想的平衡狀態(tài)。

　　這里我們還是首先假設(shè)條件如下：

　　基站口上行接收靈敏度為－110dBm（分集處理增益4dB）；

　　手機的最大發(fā)射功率為33dBm。

　　基站接收信號最低載噪比C/I=9；

　　基站自身的噪聲系數(shù)為Nfbts=3.5dB;

　　通過基站解調(diào)上行信號的最低載噪比C/I=9－Nfbts=9－3.5=5.5dB，

　　塔放噪聲系數(shù)為NFTA=1.5dB；

　　饋線回路的損耗Lc=4dB；

　　塔放增益GTA=10dB；