CDMA移动通信直放站工作参数分析与计算(精)

CDMA 移动通信直放站工作参数分析与计算 1 前言

直放站在移动通信覆盖网络中的基本作用是对前向和反向信号的再放大，是设置在基站和移动终端之间的双向放大器。直放站的前向输出功率和反向级联噪声系数以及上行增益是影响网络通话质量的主要工作参数。反向级联噪声系数的大小不仅与直放站的反向覆盖距离有关, 还与基站的反向覆盖有关，而上行增益的取值又决定了反向级联噪声系数的大小.前向输出功率的大小关系到直放站的前向覆盖距离以及前向和反向的平衡,影响到网络的通话质量。下文将着重讨论这三个参数的取值方法,以及它们之间的相互关系。

2 反向级联噪声系数与上行增益关系

直放站工作系统是由基站、直放站以及基站与直放站之间的射频链路三部分组成。就反向链路而言,直放站工作系统可视为基站接收放大器与直放站反向放大器的级联，在二级放大器之间串接一个链路损耗，如图 1 所示。当直放站与基站以级联方式工作时，在基站接收机的输入端会引进一个附加噪声△ NF BTS , 在直放站反向放大器输入端会等效增加噪声系数增量△ NF REP 。基站噪声增量△ NF BTS 和直放站噪声增量△ NF REP 分别与基站、直放站的设备噪声系数 NF

BTS 、 NF REP 和直放站的上行增益 G REP 以及基站与直放站之间的链路损耗 L BTS-REP 有关.

2.1 直放站对施主基站的噪声影响

由于电子器件存在热噪声,直放站在正常工作时不可避免会有噪声电平输出，其输出的噪声电平为：

P REP—Noise =10 log(K ·T ·B +NF REP +G REP （dB (1

式中：K ——波尔兹曼常数(1.38×10-23, T --环境温度,可取 295℃（绝对温度，B —- CDMA 载波信号带宽， 1。23MHz ， NF REP —-直放站设备噪声系数

（dB ， G REP ——直放站上行增益(dB 。

当基站引入直放站工作时,直放站上行输出的噪声电平经过路径传输损耗后注入到基站接收机输入端,因而在基站输入端产生了噪声干扰，这种噪声干扰量可用噪声增量△ NF BTS （dB 来表示：

△ NF BTS =10 log[1+10Nrise/10] (2

其中：Nrise=(NF REP —NF BTS +(G REP -L BTS-REP ，在此定义 Nrise 为噪声增量因子. 噪声增益因子 Nrise 可以≥ 0 或≤ 0，基站的噪声增量与其成正比,其数值越大，对基站的噪声干扰就越大.在工程应用中，直放站和基站的噪声系数是已知的常数,因此噪声增量因子的变量是直放站上行增益 G REP 和直放站与基站间的路径损耗。直放站安装完毕后,上行路径的损耗值在一定时间内是相对稳定的,此时上行增益是决定噪声增量因子的唯一变量。显然上行增益越大，引入基站的噪声增量就越大;上行增益越小，引入基站的噪声增量就越小。这就是为什么将直放站上行增益调得太大会影响基站的原因。

此时，基站输入端的等效级联噪声系数 NF BTS—cascade 可表示为:

NF BTS -cascade =NF BTS +△ NF BTS =NF BTS +10 log[1+10Nrise/10](3

2.2 直放站反向级联噪声系数与上行增益关系

为了不对基站造成不良的影响，不能将上行增益调得太大,但是如果将直放站上行增益调得太小，会减小直放站的上行覆盖距离。应用级联放大器噪声系数的分析方法可知,直放站上行增益的变化可以等效为直放站输入端级联噪声系数的变化，直放站系统级联噪声系数的大小决定了反向允许的最大路径损耗。可以证明，直放站反向级联噪声系数同样可以用噪声增量因子来表示:

直放站反向级联噪声系数：NF REP-cascade = NF REP +△ NF REP (4

△ NF REP =10 log[1+10—Nrise/10］

△ NF REP :直放站噪声增量,这一噪声增量成份事实上是上行链路损耗在直放站输入端的反映。

从（3式和（4式可知，基站端的级联噪声系数与直放站端的级联噪声系数都是用噪声增量因子来表征,只不过基站级联噪声系数与噪声增量因子 Nrise 成正比，而直放站级联噪声系数与噪声增量因子成反比，在工程应用中， Nrise 是由反向增益 G REP 决定，下面我们通过图 2

所示来看反向增益 G REP 的几个取值对噪声系数的影响。

△ NF BTS =10 log[1+10

Nrise/10］△ NF REP =10 log[1+10

—Nrise/10

］

当 G REP =L BTS — REP 时,基站和直放站的噪声系数均在原有数值上增加了3dB ,对基站和直放站上行覆盖链路均有 3dB 恶化。

当 G REP 大于 L BTS — REP 时,例如，当 G REP — L BTS — REP = —10 dB 时,△ NF BTS 只有 0.4 dB，这时对基站的覆盖范围不会有影响，但是此时直放站的噪声系数将增加 10。4 dB ,这意味着直放站的覆盖距离要缩短一倍以上。

当 G REP 小于 L BTS - REP 大于 0 时, G REP 比 L BTS — REP 越大，对基站的干扰就越大，而对直放站的覆盖就越有利.

2.3 引入多台直放站时的级联噪声系数

上述讨论的级联噪声系数仅仅是 1 个施主基站配置 1 台直放站的情况，在实际应用中，经常需要 1 个施主基站配置多台直放站。基站引入多台直放站的应用形式主要有三种：星形、串联形及星形与串联形混合.对于这三种应用形式,只需讨论星形和串联形这两种情形,混合形的级联噪声系数可以从星形和串联形的结果中得到。

2。3。1 星形结构多台直放站级联噪声系数与上行增益

多个直放站与一个基站组成的星形无线覆盖网如图 3 所示:

图 3 星形结构直放站系统示意图

为了分析方便,假设所有直放站具有相同的噪声系数，同时要求各直放站具有相同反向覆盖最大链路损耗，这些假设符合实际应用要求。为了使每个直放站能获得相同的反向覆盖最大链路损耗,因此要求在基站端接收到每个直放站发来的上行噪声电平必须相同。由于各直放站到达基站的链路损耗(L 1、 L 2、L 3…… L n 各不相同,为了使各直放站发送到基站的噪声电平相同,各直放站的上行增益应满足下式:

G -L 1=G 2-L 2= G 3-L 3=N rise （5

Nrise = G REP —L BTS— REP

其中:

L 1+L2+…..。 +Ln

L BTS-REP =

n