愛立信GSM系統(tǒng)中塔頂放大器的使用

　　[摘 要]：本文對(duì)塔頂放大器用于愛立信GSM系統(tǒng)提高上行鏈路質(zhì)量，從而改善通信可靠性和語(yǔ)音質(zhì)量，擴(kuò)大小區(qū)覆蓋面積的作用作了論述，并對(duì)塔頂放大器的類型、是否需要安裝等問(wèn)題作了分析。
　　[關(guān)鍵詞]：塔頂放大器　上行鏈路　信號(hào)質(zhì)量
　
　　塔頂放大器是安裝在塔頂部緊靠在接收天線之后的一個(gè)低噪聲放大器，在接收信號(hào)進(jìn)入饋線之前可將接收信號(hào)放大近12dB，提高上行鏈路信號(hào)質(zhì)量，改善通話可靠性和話音質(zhì)量，同時(shí)擴(kuò)大小區(qū)覆蓋面積。當(dāng)用戶位于小區(qū)覆蓋范圍之外，有可能掉話時(shí)，采用塔頂放大器是十分有利的。
1　塔頂放大器對(duì)上行鏈路信號(hào)質(zhì)量的改善
　　上行鏈路信號(hào)質(zhì)量得到提高原因有兩個(gè)，一是上行鏈路中饋線產(chǎn)生的信號(hào)衰耗被部分抑制；二是由于塔頂放大器采用逐級(jí)放大方式，基站收信靈敏度得到提高，提高約1～3dB，具體見表1。
表1　使用與不使用塔頂放大器基站收信靈敏度電平比較(收信參考點(diǎn)選在基站與饋線連接點(diǎn))

CDU／RBS靈敏度
GSM 900
使用／不
使用塔放
(dBm)靈敏度
GSM 1800
使用／不
使用塔放
(dBm)靈敏度
GSM 1900
使用／不
使用塔放
(dBm)
CDU－A－109／－107－110／－107－109／－－
CDU－C－－／－107－109／－106－109／－106
CDU－C＋－－／－108－109／－108－109／－108
CDU－D－－／－107－109／－108－109／－108

CDU：功率合成與信號(hào)分配單位
　　GSM1900系統(tǒng)中對(duì)于使用CDU－A的基站，塔頂放大器是必須使用的，GSM900系統(tǒng)中對(duì)于使用CDU－C，C＋和D的基站無(wú)需使用塔頂放大器，具體原因見本文第4部分的描述。對(duì)于RBS2301型號(hào)基站，由于它的上行鏈路信號(hào)總是最強(qiáng)的，故無(wú)需使用塔頂放大器。表1中體現(xiàn)的靈敏度特征僅在基站與塔頂放大器之間的饋線衰耗小于或等于4dB時(shí)有效。如果饋線衰耗大于4dB，靈敏度電平會(huì)惡化，具體見表2。
表2　基站與塔頂放大器之間的饋線衰耗大于4dB時(shí)靈敏度惡化情況
饋線衰耗(dB)靈敏度惡化值(dB)
��4
0
60.5
81.5
102.5

2　塔頂放大器產(chǎn)品類型
　　塔頂放大器有三種類型：?jiǎn)喂ば�、雙工型和雙重雙工型(見圖1)。

圖1　單工型、雙工型和雙重雙工型塔頂放大器
　　單工型塔頂放大器只包含1個(gè)低噪聲放大器和1個(gè)收信帶通濾波器，該單元不包含雙工濾波器，發(fā)信饋線只能直接連接到天線。
　　雙重雙工型塔頂放大器包含2個(gè)雙工濾波器，1個(gè)在低噪聲放大器之間，另1個(gè)在低噪聲放大器之后，這樣我們可以在基站與塔頂放大器之間僅使用一根饋線把收信單元和發(fā)信單元連接到同一根天線。
　　三種類型塔頂放大器的工作頻率見表3。
表3　塔頂放大器工作頻率

　單工型雙工型雙重雙工型
　頻帶
(MHz)帶寬
(MHz)頻帶
(MHz)帶寬
(MHz)頻帶
(MHz)帶寬
(MHz)
GSM900
RBS2000890～91525————890～91525
GSM1800
RBS20001710～1785251710～1785251710～178530
GSM1900
RBS20001850～191020，251850～191020，251850～191030

3　塔頂放大器的負(fù)面影響
　　我們知道塔頂放大器是基站的附加設(shè)備，其運(yùn)行故障將大大影響基站的工作性能，故塔頂放大器必須具有告警輸出，以便通過(guò)BSC的告警處理系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)視。如果基站使用單工型和雙工型塔頂放大器，那么基站需要增加天線和饋線的數(shù)量。另外，每個(gè)基站都受到噪聲的干擾，塔頂放大器不僅將有用信號(hào)放大，也將噪聲信號(hào)和干擾信號(hào)同時(shí)放大，若提高的噪聲信號(hào)和干擾信號(hào)超過(guò)承受門限，會(huì)導(dǎo)致基站中受到干擾的物理信道閉塞，系統(tǒng)將關(guān)閉此信道直至噪聲降低到門限之下，因此只在對(duì)各基站周圍的噪聲環(huán)境進(jìn)行評(píng)估后才能決定是否安裝塔頂放大器。
4　系統(tǒng)上下行功率平衡計(jì)算
　　判斷基站是否需要安裝塔頂放大器另一主要依據(jù)是該基站不安裝塔頂放大器時(shí)所處地區(qū)的GSM系統(tǒng)上下行功率是否平衡。本文假定基站使用±45°極化天線和上下行饋線衰耗相等，我們可用式(1)來(lái)判斷。
PBTS(bal)=PMS(max)＋Gdiv＋Lslant＋△sens　　　　　　　　　　　(1)
式中，PBTS(bal)為發(fā)信參考點(diǎn)的基站輸出功率，發(fā)信參考點(diǎn)選在基站機(jī)柜與饋線連接處；PMS(max)為手機(jī)的最大輸出功率；Gdiv為天線分集增益(通常3.5dB)；Lslant為使用±45°極化天線產(chǎn)生的下行傳播損耗；△sens為手機(jī)接收靈敏度與基站接收靈敏度之差的絕對(duì)值，基站收信參考點(diǎn)選在基站機(jī)柜與饋線連接處。
　　如果基站最大輸出功率高于根據(jù)式(1)算出的達(dá)到上下行平衡時(shí)的基站輸出功率，說(shuō)明上行鏈路信號(hào)很弱，應(yīng)該借助搭頂放大器提高上行鏈路信號(hào)質(zhì)量。如果上行鏈路信號(hào)電平比下行鏈路信號(hào)電平低1dB以上，我們建議使用塔項(xiàng)放大器，即：
PBTS(max)－PBTS(bal)＞1dB　　　　　　　　　　　　　　(2)
　　如果決定使用塔頂放大器，達(dá)到上下行平衡時(shí)的基站輸出功率應(yīng)根據(jù)式(3)計(jì)算。
PBTS(bal)=PMS(max)＋Gdiv＋Lslant＋△sens＋Lf＋j＋LTMA　　　　　　　　　(3)
式中，Lf＋j為基站與塔頂放大器之間饋線及跳線衰耗；LTMA為塔頂放大器的發(fā)信損耗，雙工型和雙重雙工型塔頂放大器為0.3dB，單工型塔頂放大器無(wú)發(fā)信損耗；△sens為手機(jī)接收靈敏度與基站接收靈敏度之差的絕對(duì)值，基站收信參考點(diǎn)選在天線與塔頂放大器連接處。
　　對(duì)于愛立信公司的不同GSM系統(tǒng)，以上公式的計(jì)算結(jié)果是不同的。同時(shí)，基站使用不同類型的CDU會(huì)造成發(fā)信參考點(diǎn)的基站最大輸出功率也有所區(qū)別，我們對(duì)此進(jìn)行以下分析：
　　(1)GSM900系統(tǒng)中，使用CDU－A的基站安裝塔頂放大器后使上行鏈路信號(hào)電平有一定的提高，具體見表4。由于上行鏈路信號(hào)電平提高的同時(shí)也受基站與塔頂放大器之間饋線及跳線衰耗的影響，表中所列的提高量?jī)H是可能的最大提高量。
表4　GSM900系統(tǒng)中安裝塔頂放大器后使上行鏈路信號(hào)電平的提高量
　CDU－A
PMS(max)［dBm］33
Gdiv［dB］3.5
Lslant［dB］1.5
MSsens［dBm］－104
BTSsens［dBm］－107
PBTS(bal)［dBm］41
PBTS(max)［dBm］44.5
提高量［dB］3.5

由于CDU－C，C＋和D內(nèi)部使用了功率合成器，對(duì)發(fā)信信號(hào)有3dB的衰減，當(dāng)基站使用這三種類型CDU時(shí)，在發(fā)信參考點(diǎn)的基站最大輸出功率只有41.5dBm，不符合公式(2)的條件，故使用這三種類型CDU的基站不需要安裝塔頂放大器。
　　(2)GSM1800系統(tǒng)中，使用不同類型CDU的基站安裝塔頂放大器后對(duì)上行鏈路信號(hào)電平有不同的提高，具體見表5。上行鏈路信號(hào)電平提高的同時(shí)也受基站與塔頂放大器之間饋線及跳線衰耗的影響，表中所列的提高量?jī)H是可能的最大提高量。
表5　GSM1800系統(tǒng)中安裝塔頂放大器后使上行鏈路信號(hào)電平的提高量

　CDU－ACDU－CCDU＋C＋CDU－D
PMS(max)［dBm］30303030
Gdiv［dB］3.53.53.53.5
Lslant［dB］1.51.51.51.5
MSsens［dBm］－104－104－104－104
BTSsens［dBm］－107－106－108－108
PBTS(bal)［dBm］38373939
PBTS(max)［dBm］43.5404040
提高量［dB］5.5311.5

根據(jù)公式(2)我們可以得到GSM1800系統(tǒng)中使用CDU－A，C和D的基站可以安裝塔頂放大器。
　　(3)GSM2900系統(tǒng)中，使用不同類型CDU的基站安裝塔頂放大器后對(duì)上行鏈路信號(hào)電平有不同的提高，具體見表6。上行鏈路信號(hào)電平提高的同時(shí)也受基站與塔頂放大器之間饋線及跳線衰耗的影響，表中所列的提高僅是可能的最大提高量。
表6　GSM1900系統(tǒng)中安裝塔頂放大器后使上行鏈路信號(hào)電平的提高量
　CDU－ACDU－CCDU－C＋CDU－D
PMS(max)［dBm］30303030
Gdiv［dB］3.53.53.53.5
Lslant［dB］1.51.51.51.5
MSsens［dBm］－104－104－104－104
BTSsens［dBm］－106－106－108－108
PBTS(bal)［dBm］38373939
PBTS(max)［dBm］43.5404040
提高量［dB］6.5311.5

　根據(jù)公式(2)我們可以得到GSM1900系統(tǒng)中使用CDU－A，C和D的基站可以安裝塔頂放大器。
　　通過(guò)以上分析我們知道，GSM900系統(tǒng)中使用CDU－A的基站，GSM1800系統(tǒng)中使用CDU－A，C和D的基站和GSM1900系統(tǒng)中使用CDU－A，C和D的基站安裝塔頂放大器可以起到一定作用。同時(shí)決定是否安裝塔頂放大器的另一條件是基站周圍的噪聲環(huán)境是否處于較低水平，一般來(lái)說(shuō)我們可選擇位于農(nóng)村地區(qū)、平坦地形和低噪聲環(huán)境下的基站。另外，在塔頂放大器選型過(guò)程中，應(yīng)考慮到所用天線及饋線的數(shù)量，還應(yīng)選擇具有告警輸出的塔頂放大器。

[ 本帖最后由 marquis107 于 2009-11-22 17:24 編輯 ]