光纤直放站在GSM网络中的运用

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1、光纤直放站在GSM网络中的运用近10年来，移动通信高速发展，运营商之间竞争日益激烈，客户对网络服务质量的要求不断提高。面对市场竞争的压力和客户近乎苛刻的网络质量要求，运营商都纷纷加大网络投资的力度，提高网络质量。　　建设GSM直放站是低成本、快速提高网络覆盖和网络质量的有效手段。根据信号引入的方式不同，直放站可分为无线直放站、干线放大器和光纤直放站。光纤直放站运用的历史较短，但与无线直放站和干线放大器相比有独特的优势，随着光器件价格降低，产品不断成熟，在网络中的运用不断增多。下面，笔者谈一谈光纤直放站在网络中的运用。　　一.光纤直放站的工作原理　　光纤直放站的原理见图一，主要有以下几个

2、部分组成：光近端机、光纤、光远端机（覆盖单元）。光近端机和光远端机都包括射频单元(RF单元)和光单元。无线信号从基站中耦合出来后，进入光近端机，通过电光转换，电信号转变为光信号，从光近端机输入至光纤，经过光纤传输到光远端机，光远端机把光信号转为电信号，进入RF单元进行放大，信号经过放大后送入发射天线，覆盖目标区域。上行链路的工作原理一样，手机发射的信号通过接收天线至光远端机，再到近端机，回到基站。　　二.光纤直放站的传输方式　　光纤直放站的最大特点是通过光纤进行信号传输，光纤传输可以单独敷设，也可以利用现有的传输网络，主要有3种方式：普通双光纤方式、波分复用方式和同纤传输方式，其中波分

3、复用和同纤方式都需要使用波分复用器。一般来说，如果能够从基站敷设光纤至光远端机或现成的光纤网络中有富余的纤芯，都采用普通双光纤的方式解决光纤传输的问题。采用波分复用器可以提高光纤的利用率，但由于波分复用器投资较大，一般较少使用。　　三.光纤直放站的特点　　无线直放站通过接收空间传播的无线信号进行放大，从而扩大基站的覆盖范围。光纤直放站与无线直放站的最大区别在于施主基站信号的传输方式上，光纤直放站是通过光纤进行传输，而无线直放站通过空间传播，因此，光纤直放站有以下几个优点：　　（1）工作稳定，覆盖效果好。　　光纤直放站通过光纤传输信号，不受地理环境、天气变化或施主基站覆盖范围调整的影响，

4、因此工作稳定，覆盖效果好。　　（2）设计和施工更为灵活。　　根据无线直放站的工作原理，无线直放站需把施主天线安装在可以接收到GSM信号的地方，而且接收信号强度不能小于－80dBm，所以无线直放站一般只能安装在基站覆盖范围的边缘，并向顺着基站覆盖的方向延伸覆盖。同时，为了防止直放站自激，还需保证施主天线和覆盖天线有足够的隔离度。因此，无线直放站的安装位置和方式受到一定限制，而且一般采用定向天线进行覆盖，覆盖范围较小。光纤直放站在设计时无需考虑安装地点能否接收到信号；不需考虑收发隔离问题，选址方便；覆盖天线可根据需要采用全向或定向天线，因此，设计和施工的灵活性大。　　四.光纤直放站设计中需

5、考虑的问题　　1.传输距离　　光纤直放站采用光纤进行传输，光信号在光纤中传输的损耗非常小，光纤直放站信号传输的距离主要是受信号时延的限制。GSM数字移动通信采用TDMA时分多址技术，每载频分为8个信道分时共用，即每载频8个时隙。时隙之间的保护间隔很小，为消除手机MS到BTS的传播时延，GSM系统采用MS提前一定时间来补偿时延，时间提前量的取值范围是0～233μS，对应信号传播约70公里，由于信号一来一回是双向的，所以，GSM信号在每载频8个时隙时，空间传播距离是35km。当引入光纤直放站延伸信号传播距离时，信号的传播时延包括了在光纤直放站上的时延和在空中传播的时延。光信号在光纤的介质中

6、传播时，速度是无线信号在空气中传播的2/3，加上直放站的时延（大约1.5μS）和无线信号在空中传播时延，因此，光纤直放站距离基站最远不应该大于20km。　　2.直放站增益的计算　　引入直放站设备，给手机和基站之间的信号增加了热噪声，增加热噪声的直接后果是降低了基站的接收灵敏度。下面看一下应如何正确设置直放站的增益，减小引入直放站对GSM网络的影响。　　２.1基站接收端的噪声　　在没有引入直放站的情况下，基站接收端的噪声为热噪声和基站噪声系数之和，称为基站底噪声。热噪声的计算公式为：N＝10Lg[KTB]，其中K为波次曼常数，T为绝对温度，B为信号带宽；基站噪声系数Nfbts一般为2dB

7、。因此，基站接收端的底噪声电平Npbts为：Npbts=10Lg[KTB]＋Nfbts=-121dBm/Hz＋2dB＝－119dBm当引入直放站，该基站成为直放站的施主基站后，其接收端的噪声为基站底噪声加上直放站的噪声增量。　　2.2引入直放站后基站接收端噪声的变化　　基站接收端接收到直放站的噪声电平与直放站的上行增益有关，下面看一看直放站上行增益对基站输入端噪声的影响。先从无线直放站引出相关的计算，网络示意图如下：直放站输出的噪声功率Np'r