直放站工作原理介绍
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37
直放站的上下行增益平衡
因此，直放站的覆盖范围受空 间链路损耗的制约，它通过制约上 行增益来制约直放站的下行增益。
这是直放站使用中非常重要的一 个原则，直放站的下行增益切不可 调得过大，否则会带来很多网络问 题，严重影响网络质量。
38
直放站的上下行增益平衡
如图，在下行信号覆盖好的地方，上 行信号覆盖不到，同样影响通话， 如果进行切换则掉话。
KTB-NF= -113+4 = -109dBm
直放站对施主基站的影响
BTS NF=4dB
基站到直放站的空间损耗
LBTS-REP =70dB
-22dB
-92dB SNR= 10.8dB
-34dB
REP NF=4dB
GREP=75dB
-102.8dBm △NF=6.2dB
基站噪声基底电平 KTB-NF= -113+4
则： 基站噪声增量：
△NFBTS = 10Log[1 + 10 Nrise / 10 ] 直放站噪声增量：
△NFREP = 10Log[1 + 10 -Nrise / 10 ]
31
直放站对施主基站的影响
（dB）
12
10
噪
声8
增 量
6
4
基站噪声增量 直放站噪声增量
2
1.2
百度文库
0
Nrise （dB）
-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
-97dB SNR= 9dB
-39dB
-106dBm △NF=3dB
基站噪声基底电平 KTB-NF= -113+4
= -109dBm
直放站噪声电平
KTB-NF= -113+4 = -109dBm
总噪声基底电平
NF（BTS）= -109+3 = -106dBm
27
-97dB SNR=12dB
直放站噪声电平
直放站工作原理及优化
直放站工作基本原理
直放站应用概述
在蜂窝移动通信中，为解决一些特殊 场所、特殊地理环境的无线信号覆盖， 使用直放站是经济有效的方式。如在地 下商场、地铁、隧道、偏远山村等。
主要优点
扩大覆盖范围 提高话音质量 提高系统利用率 安装便捷 节省投资
3
直放站分类
按信号传输方式划分，直放站分为：
35
直放站的上下行增益平衡
所以，直放站的增益与其到施主基 站 的 链 路 损 耗 LBTS-REP 有 直 接 的 关 系 。
为使直放站有更好的覆盖效果， 直放站的下行增益GREP应该小于这个 链路损耗，并不是越大越好。这是 因为受上行增益的制约。
36
直放站的上下行增益平衡
当 GREP=LBTS-REP 时 ， 基 站 的 噪 声 电 平增加 △NF =3dB，为使直放站对 施主基站的影响尽量小，我们应当 减 小 GREP， 使 其 小 于 LBTS-REP， 对 施 主基站的噪声电平增加小于1.5dB。
19
直放站工作基本原理(射频)
反向链路
射频直放站的双工滤波器抑制了射频信号中的杂散信号，射频信号 通过使用低噪声放大器来放大，增益为40dB，噪声低于1dB，提高了 信噪比。 低噪声放大后的射频信号通过低端混频本振频率进行中频 变换，然后通过声表面波滤波器进行选通滤波，滤除噪声，进一步提 高抑制噪声的水平。选通的信号用高端的混频器转换成原始的高频信 号，再通过高功率放大器放大传输到天线，天线发射传输到移动台。
上行链 路覆盖 区
下行链 路覆盖 区
39
直放站的上下行增益平衡
反过来，如果上行信号覆盖范围大， 则会增加手机对基站的干扰。
上行链 路覆盖 区
此区域的手机 不在本基站服 务，但其上行 信号本基站收 到较强，形成 干扰。
下行链 路覆盖 区
40
直放站工程参数调试准则
直放站在工程调试中最需要精心调测的 参数有：上行增益、下行增益或下行输 出功率，其调测准则有：
❖射频直放站
射频直放站可以直接接收来自基站的射频信号,并放大传 输给移动台
适用区域 射频直放站可以清除在建筑物内，隧道和地下环境的信 号盲区
特点 射频直放站使用非常经济，但是由于Tx和Rx的信号隔离 度以及对施主基站的干扰问题，使射频直放站的应用受到 很大的限制。
11
直放站分类(射频)
射频直放站
BTS
例如，假设直放站的噪声系数为4dB，根据 直放站的要求，到达直放站的信号强度一般要 求大于-80dBm，热噪声电平在1.23MHz带宽内 为-113dBm，则信噪比S/N=33dB。该信号经直 放站放大后，引入的噪声系数为4dB，则直放 站 的 输 出 信 噪 比 S/N=33-4=29dB， 远 远 满 足 CDMA中Ec/Io>-13dB的要求。
LBTS-REP =70dB
REP NF=4dB
GREP=65dB
-32dB
-102dB SNR= 5.8dB
-107.8dBm △NF=1.2dB
基站噪声基底电平 KTB-NF= -113+4
= -109dBm
直放站噪声
KTB-NF= -109-5 = -114dBm
-44dB
-97dB SNR=12dB
20
直放站工作基本原理(移频)
f1 f1 f2
施主 设备
BTS
基站覆盖 范围
f2 f1
服务 设备
服务设备 覆盖范围
f1 工作频率
f2 网络中未用频率
移频直放站系统的典型组网图
21
直放站施主天线
22
直放站施主天线
23
直放站对网络的影响
直放站对下行信号的影响
在下行链路中，在大多数应用场合，到达直 放站的下行信号信噪比很高，通过直放站放大 后，基本不会对手机的解调造成影响。
25
直放站对施主基站的影响
基站 BTS
空间损耗LBTS-REP
直放 站REP
下行增益
G REP =LBTS-REP
上行增益
G REP =LBTS-REP
手机 MS
26
直放站对施主基站的影响
BTS NF=4dB
基站到直放站的空间损耗
LBTS-REP =70dB
-27dB
REP NF=4dB
GREP=70dB
光纤直放站 移频直放站 微波直放站 射频直放站
Fiber Optic
M/W Repeater
RF Repeate
r
Class of Link
Frequency Converting Repeater
4
直放站分类(光纤)
❖光纤直放站
将来自基站的射频信号转换为光信号后传输给直放站 然后直放站将接收到的光信号重新转换为射频信号后 再传输给移动台
直放站工作基本原理(光纤)
近端设备
远端设备
耦合出
前向前端放 大模块
数据调制 模块
数据解调 模块
前向驱 动放大
功 放
基 站
耦合入
手机模 块
控制模 块
光电 转换 模块
反向驱 动放大
数据解调 模块
光纤 1310nm 1550nm
光电 转换 模块
功率 检波
双
控制模块
工
器
数据调制 模块
反向前端 放大模块
天线 双 向 耦 合 器
光纤直放站和无线射频直放站的工作原理是 一样的：将施主基站来的下行RF信号直接放大 一个固定的增益（不进行解调和调制,只进行 滤波、混频和变频），并满足一定的信噪比要 求，再传送到移动台；同时将移动台发出的上 行RF信号进行同样的直接放大，传送给施主基 站。
直放站扩大了基站的覆盖范围，但没有增加 无线容量。
= -109dBm
直放站噪声
KTB-NF= -109+5 = -104dBm
总噪声基底电平
NF（BTS）= -104+1.2 = -102.8dBm
28
-97dB SNR=12dB
直放站噪声电平
KTB-NF= -113+4 = -109dBm
直放站对施主基站的影响
BTS NF=4dB
基站到直放站的空间损耗
14
直放站工作基本原理(光纤)
光纤直放站的施主设备以电缆直接耦合的方式从基站直接耦合到RF 信号，并变换为光信号经过光纤传输到服务设备，服务设备再将 光信号变换为原始的RF信号，通过服务天线将RF信号发送直放站 到所要覆盖的地区。
B.T.S
施主设备
光缆 光纤直放站的基本组网图
15
服务设备
扩展区域
Coverage Area
a）
基站噪声增量控制准则
b） 上下行链路（或增益）平衡准则
c） 收发天线满足隔离度要求准则
6
直放站分类(微波)
❖微波直放站(MMC) 利用微波来连接基站和直放站 适用区域 清除盲区和信号不良区，并提高覆盖区域内信号
质量 特点 容易安装和维护，但只能视距传播
7
直放站分类(微波)
微波直放站(MMC)
BTS
微波直放站的主机是用来把接收的基站信号转换成微波，并传输给从机 从机是把接收的微波信号重新转化为CDMA的信号,以清除盲区。 微波直放站有两种连接方式：主要方式是直放站主机与基站采用有线连接， 另一种方式是直放站主机与基站之间采用无线连接
33
直放站工程参数调试准则
直放站的上下行增益平衡
我们知道，移动通信中，上下行 链路平衡是基本原则，如果下行增 益很大，大于LBTS-REP，则上行增益也 要大于LBTS-REP 。
这样必然导致提高了基站的噪声 基底电平，从而影响基站的接收灵 敏度，尤其对CDMA系统来说，影响 更大,减小了基站的反向容量。
8
直放站分类(移频)
❖移频直放站
移频直放站可以将基站的1到3个工作载频转变为1到3个 CDMA非工作载频信号后，再传输给移频直放站。移频直放 站接收到信号后，重新将信号转换为基站的工作载频
适用区域 移频直放站可以用于在3个载频或更小的服务区，清除 信号盲区和信号不连续区，提高信号覆盖区
特点 移频直放站可以使用在复杂地形中，并能解决射频直放 站的收发隔离问题
9
直放站分类(移频)
移频直放站
f1
f1 f2
BTS Donor
Remote
5km
2.5km
移频直放站是由主机和从机组成。主机是用来把接收到的CDMA载频 信号转换成CDMA非工作载频信号，并把转换后的信号传输给从机。 从机是用来把转换后的CDMA信号重新转换为原有的CDMA载频信号
10
直放站分类(射频)
Repeater
Antenna Divider
Radiating Cable
射频直放站由施主天线，用户天线和直放站中继放大器组成。 施主天线是用来完成和基站之间的信号收发； 用户天线是用来完成和移动台之间的信号收发。
12
直放站工作基本原理
基站 BTS
直放站 REP
手机 MS
13
直放站工作基本原理
光纤直放站实现原理框图
16
直放站工作基本原理(射频)
BTS
基站覆盖范围
无线 直放站
直放站扩展 的覆盖范围
无线射频直放站室外典型组网示意图
17
直放站工作基本原理(射频)
无线射频直放站原理框图 18
直放站工作基本原理(射频)
前向链路
射频直放站的双工滤波器抑制了射频信号中的杂散信号，射频信号通过 使用低噪声放大器来提高信噪比，增益为40dB，噪声低于1dB。低噪声 放大后的射频信号通过低端混频本振频率进行中频变换，然后通过声表 面波滤波器进行选通滤波，滤除噪声，进一步提高抑制噪声的水平。选 通的信号用高端的混频器转换成原始的高频信号，再通过高功率放大器 放大后传输到天线，天线发射传输到移动台。
32
直放站对施主基站的影响
可见，在基站中引入直放站后，对两 者的噪声基底电平都有增加，为减小直 放站对施主基站的影响，工程中一般取 Nrise为负值（-5dB或-10dB），即直放站 的上行增益GREP小于施主基站到直放站 链路损耗LBTS-REP。
同样，为保证上下行增益平衡的基 本原则，直放站的下行增益GREP也应该 小于链路损耗LBTS-REP 。
适用区域 分散在市区、市区出口覆盖盲区等信号不良地区
特点 使用光纤连接可以提供可靠的通话 但对于长距离光纤传输，会因为迟延降低通话质量。
5
直放站分类(光纤)
光纤直放站
Radio tower
Fiber Optic Cable
BTS
DEAD SPOT
R adio tower
光纤直放站是由主机和从机组成；主机是用来把基站的射频 信号转换为光信号，而从机是把接收的光信号转换为射频信号
一般来说，在GSM和CDMA移动通信系统 中，基站的噪声电平增量 △NF < 1.5dB 是可以容忍的。
30
直放站对施主基站的影响
我们定义 Nrise = NFREP – NFBTS + GREP – LBTS_REP
一般情况下， NFREP = NFBTS ， Nrise = GREP – LBTS-REP
总噪声基底电平
NF（BTS）= -109+1.2 = -107.8dBm
29
直放站噪声电平
KTB-NF= -113+4 = -109dBm
直放站对施主基站的影响
计算表明，当GREP小于LBTS-REP 5dB时， 基站的噪声基底电平增加△NF=1.2dB。 对直放站来说，噪声基底电平增加 △NF=1.2dB+ 5dB = 6.2dB。
直放站的上下行增益平衡
因此，直放站的覆盖范围受空 间链路损耗的制约，它通过制约上 行增益来制约直放站的下行增益。
这是直放站使用中非常重要的一 个原则，直放站的下行增益切不可 调得过大，否则会带来很多网络问 题，严重影响网络质量。
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直放站的上下行增益平衡
如图，在下行信号覆盖好的地方，上 行信号覆盖不到，同样影响通话， 如果进行切换则掉话。
KTB-NF= -113+4 = -109dBm
直放站对施主基站的影响
BTS NF=4dB
基站到直放站的空间损耗
LBTS-REP =70dB
-22dB
-92dB SNR= 10.8dB
-34dB
REP NF=4dB
GREP=75dB
-102.8dBm △NF=6.2dB
基站噪声基底电平 KTB-NF= -113+4
则： 基站噪声增量：
△NFBTS = 10Log[1 + 10 Nrise / 10 ] 直放站噪声增量：
△NFREP = 10Log[1 + 10 -Nrise / 10 ]
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直放站对施主基站的影响
（dB）
12
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噪
声8
增 量
6
4
基站噪声增量 直放站噪声增量
2
1.2
百度文库
0
Nrise （dB）
-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
-97dB SNR= 9dB
-39dB
-106dBm △NF=3dB
基站噪声基底电平 KTB-NF= -113+4
= -109dBm
直放站噪声电平
KTB-NF= -113+4 = -109dBm
总噪声基底电平
NF（BTS）= -109+3 = -106dBm
27
-97dB SNR=12dB
直放站噪声电平
直放站工作原理及优化
直放站工作基本原理
直放站应用概述
在蜂窝移动通信中，为解决一些特殊 场所、特殊地理环境的无线信号覆盖， 使用直放站是经济有效的方式。如在地 下商场、地铁、隧道、偏远山村等。
主要优点
扩大覆盖范围 提高话音质量 提高系统利用率 安装便捷 节省投资
3
直放站分类
按信号传输方式划分，直放站分为：
35
直放站的上下行增益平衡
所以，直放站的增益与其到施主基 站 的 链 路 损 耗 LBTS-REP 有 直 接 的 关 系 。
为使直放站有更好的覆盖效果， 直放站的下行增益GREP应该小于这个 链路损耗，并不是越大越好。这是 因为受上行增益的制约。
36
直放站的上下行增益平衡
当 GREP=LBTS-REP 时 ， 基 站 的 噪 声 电 平增加 △NF =3dB，为使直放站对 施主基站的影响尽量小，我们应当 减 小 GREP， 使 其 小 于 LBTS-REP， 对 施 主基站的噪声电平增加小于1.5dB。
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直放站工作基本原理(射频)
反向链路
射频直放站的双工滤波器抑制了射频信号中的杂散信号，射频信号 通过使用低噪声放大器来放大，增益为40dB，噪声低于1dB，提高了 信噪比。 低噪声放大后的射频信号通过低端混频本振频率进行中频 变换，然后通过声表面波滤波器进行选通滤波，滤除噪声，进一步提 高抑制噪声的水平。选通的信号用高端的混频器转换成原始的高频信 号，再通过高功率放大器放大传输到天线，天线发射传输到移动台。
上行链 路覆盖 区
下行链 路覆盖 区
39
直放站的上下行增益平衡
反过来，如果上行信号覆盖范围大， 则会增加手机对基站的干扰。
上行链 路覆盖 区
此区域的手机 不在本基站服 务，但其上行 信号本基站收 到较强，形成 干扰。
下行链 路覆盖 区
40
直放站工程参数调试准则
直放站在工程调试中最需要精心调测的 参数有：上行增益、下行增益或下行输 出功率，其调测准则有：
❖射频直放站
射频直放站可以直接接收来自基站的射频信号,并放大传 输给移动台
适用区域 射频直放站可以清除在建筑物内，隧道和地下环境的信 号盲区
特点 射频直放站使用非常经济，但是由于Tx和Rx的信号隔离 度以及对施主基站的干扰问题，使射频直放站的应用受到 很大的限制。
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直放站分类(射频)
射频直放站
BTS
例如，假设直放站的噪声系数为4dB，根据 直放站的要求，到达直放站的信号强度一般要 求大于-80dBm，热噪声电平在1.23MHz带宽内 为-113dBm，则信噪比S/N=33dB。该信号经直 放站放大后，引入的噪声系数为4dB，则直放 站 的 输 出 信 噪 比 S/N=33-4=29dB， 远 远 满 足 CDMA中Ec/Io>-13dB的要求。
LBTS-REP =70dB
REP NF=4dB
GREP=65dB
-32dB
-102dB SNR= 5.8dB
-107.8dBm △NF=1.2dB
基站噪声基底电平 KTB-NF= -113+4
= -109dBm
直放站噪声
KTB-NF= -109-5 = -114dBm
-44dB
-97dB SNR=12dB
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直放站工作基本原理(移频)
f1 f1 f2
施主 设备
BTS
基站覆盖 范围
f2 f1
服务 设备
服务设备 覆盖范围
f1 工作频率
f2 网络中未用频率
移频直放站系统的典型组网图
21
直放站施主天线
22
直放站施主天线
23
直放站对网络的影响
直放站对下行信号的影响
在下行链路中，在大多数应用场合，到达直 放站的下行信号信噪比很高，通过直放站放大 后，基本不会对手机的解调造成影响。
25
直放站对施主基站的影响
基站 BTS
空间损耗LBTS-REP
直放 站REP
下行增益
G REP =LBTS-REP
上行增益
G REP =LBTS-REP
手机 MS
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直放站对施主基站的影响
BTS NF=4dB
基站到直放站的空间损耗
LBTS-REP =70dB
-27dB
REP NF=4dB
GREP=70dB
光纤直放站 移频直放站 微波直放站 射频直放站
Fiber Optic
M/W Repeater
RF Repeate
r
Class of Link
Frequency Converting Repeater
4
直放站分类(光纤)
❖光纤直放站
将来自基站的射频信号转换为光信号后传输给直放站 然后直放站将接收到的光信号重新转换为射频信号后 再传输给移动台
直放站工作基本原理(光纤)
近端设备
远端设备
耦合出
前向前端放 大模块
数据调制 模块
数据解调 模块
前向驱 动放大
功 放
基 站
耦合入
手机模 块
控制模 块
光电 转换 模块
反向驱 动放大
数据解调 模块
光纤 1310nm 1550nm
光电 转换 模块
功率 检波
双
控制模块
工
器
数据调制 模块
反向前端 放大模块
天线 双 向 耦 合 器
光纤直放站和无线射频直放站的工作原理是 一样的：将施主基站来的下行RF信号直接放大 一个固定的增益（不进行解调和调制,只进行 滤波、混频和变频），并满足一定的信噪比要 求，再传送到移动台；同时将移动台发出的上 行RF信号进行同样的直接放大，传送给施主基 站。
直放站扩大了基站的覆盖范围，但没有增加 无线容量。
= -109dBm
直放站噪声
KTB-NF= -109+5 = -104dBm
总噪声基底电平
NF（BTS）= -104+1.2 = -102.8dBm
28
-97dB SNR=12dB
直放站噪声电平
KTB-NF= -113+4 = -109dBm
直放站对施主基站的影响
BTS NF=4dB
基站到直放站的空间损耗
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直放站工作基本原理(光纤)
光纤直放站的施主设备以电缆直接耦合的方式从基站直接耦合到RF 信号，并变换为光信号经过光纤传输到服务设备，服务设备再将 光信号变换为原始的RF信号，通过服务天线将RF信号发送直放站 到所要覆盖的地区。
B.T.S
施主设备
光缆 光纤直放站的基本组网图
15
服务设备
扩展区域
Coverage Area
a）
基站噪声增量控制准则
b） 上下行链路（或增益）平衡准则
c） 收发天线满足隔离度要求准则
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直放站分类(微波)
❖微波直放站(MMC) 利用微波来连接基站和直放站 适用区域 清除盲区和信号不良区，并提高覆盖区域内信号
质量 特点 容易安装和维护，但只能视距传播
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直放站分类(微波)
微波直放站(MMC)
BTS
微波直放站的主机是用来把接收的基站信号转换成微波，并传输给从机 从机是把接收的微波信号重新转化为CDMA的信号,以清除盲区。 微波直放站有两种连接方式：主要方式是直放站主机与基站采用有线连接， 另一种方式是直放站主机与基站之间采用无线连接
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直放站工程参数调试准则
直放站的上下行增益平衡
我们知道，移动通信中，上下行 链路平衡是基本原则，如果下行增 益很大，大于LBTS-REP，则上行增益也 要大于LBTS-REP 。
这样必然导致提高了基站的噪声 基底电平，从而影响基站的接收灵 敏度，尤其对CDMA系统来说，影响 更大,减小了基站的反向容量。
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直放站分类(移频)
❖移频直放站
移频直放站可以将基站的1到3个工作载频转变为1到3个 CDMA非工作载频信号后，再传输给移频直放站。移频直放 站接收到信号后，重新将信号转换为基站的工作载频
适用区域 移频直放站可以用于在3个载频或更小的服务区，清除 信号盲区和信号不连续区，提高信号覆盖区
特点 移频直放站可以使用在复杂地形中，并能解决射频直放 站的收发隔离问题
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直放站分类(移频)
移频直放站
f1
f1 f2
BTS Donor
Remote
5km
2.5km
移频直放站是由主机和从机组成。主机是用来把接收到的CDMA载频 信号转换成CDMA非工作载频信号，并把转换后的信号传输给从机。 从机是用来把转换后的CDMA信号重新转换为原有的CDMA载频信号
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直放站分类(射频)
Repeater
Antenna Divider
Radiating Cable
射频直放站由施主天线，用户天线和直放站中继放大器组成。 施主天线是用来完成和基站之间的信号收发； 用户天线是用来完成和移动台之间的信号收发。
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直放站工作基本原理
基站 BTS
直放站 REP
手机 MS
13
直放站工作基本原理
光纤直放站实现原理框图
16
直放站工作基本原理(射频)
BTS
基站覆盖范围
无线 直放站
直放站扩展 的覆盖范围
无线射频直放站室外典型组网示意图
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直放站工作基本原理(射频)
无线射频直放站原理框图 18
直放站工作基本原理(射频)
前向链路
射频直放站的双工滤波器抑制了射频信号中的杂散信号，射频信号通过 使用低噪声放大器来提高信噪比，增益为40dB，噪声低于1dB。低噪声 放大后的射频信号通过低端混频本振频率进行中频变换，然后通过声表 面波滤波器进行选通滤波，滤除噪声，进一步提高抑制噪声的水平。选 通的信号用高端的混频器转换成原始的高频信号，再通过高功率放大器 放大后传输到天线，天线发射传输到移动台。
32
直放站对施主基站的影响
可见，在基站中引入直放站后，对两 者的噪声基底电平都有增加，为减小直 放站对施主基站的影响，工程中一般取 Nrise为负值（-5dB或-10dB），即直放站 的上行增益GREP小于施主基站到直放站 链路损耗LBTS-REP。
同样，为保证上下行增益平衡的基 本原则，直放站的下行增益GREP也应该 小于链路损耗LBTS-REP 。
适用区域 分散在市区、市区出口覆盖盲区等信号不良地区
特点 使用光纤连接可以提供可靠的通话 但对于长距离光纤传输，会因为迟延降低通话质量。
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直放站分类(光纤)
光纤直放站
Radio tower
Fiber Optic Cable
BTS
DEAD SPOT
R adio tower
光纤直放站是由主机和从机组成；主机是用来把基站的射频 信号转换为光信号，而从机是把接收的光信号转换为射频信号
一般来说，在GSM和CDMA移动通信系统 中，基站的噪声电平增量 △NF < 1.5dB 是可以容忍的。
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直放站对施主基站的影响
我们定义 Nrise = NFREP – NFBTS + GREP – LBTS_REP
一般情况下， NFREP = NFBTS ， Nrise = GREP – LBTS-REP
总噪声基底电平
NF（BTS）= -109+1.2 = -107.8dBm
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直放站噪声电平
KTB-NF= -113+4 = -109dBm
直放站对施主基站的影响
计算表明，当GREP小于LBTS-REP 5dB时， 基站的噪声基底电平增加△NF=1.2dB。 对直放站来说，噪声基底电平增加 △NF=1.2dB+ 5dB = 6.2dB。