光纤直放站设计中需考虑的问题.docVIP

光纤直放站设计中需考虑的问题 (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。 光纤直放站的核心部分是光端机，它的好坏影响直放站的传输质量及可靠性，现在国内光端机质量已相当好，因此，光纤直放站的可靠性是不成问题的，下面对传输距离进行计算。 对1.55μm波长的光端机，其已知条件是： 光功率输出为0dBm;光接收灵敏度优于-26dBm;光端机内射频信号具有自动增益控制(AGC)20dB；光端机内电／光及光／电转换时电信号将损耗10dB；光缆损耗≤0.35dB／km；活动连接器衰耗≤0.1dB；波分复用器的损耗≤0.3dB，系统光功率储备7dB(为保证电信号的载噪比而设)。 则对于50km远的光缆，就能计算光信号在传输系统中的衰耗为: L=光缆损耗+连接器损耗+波分复用器的损耗=0.35×50+0.1×2+0.3×2＝18.3db。 系统光功率余量=光功率-系统衰耗-光接收门限＝OdB-18.3dB-(-26)dB＝7.7dB，该值大于系统功率储备7dB，由此可知光纤直放站的光信号可以传输50km远的距离，光／电转换后的电信号还能满足直放站所需电信号载噪比的要求。 (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。 a.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。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。 b.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，直放站输出的噪声功率Nprep为直放站的热噪声N加上直放站的噪声系数Nfrep再加上直放站的增益Grep,即： Nprep=10Lg[KTB]＋Nfrep＋Grep, 把从基站发射机至直放站的所有损耗计为路径损耗Lp，则直放站产生，在基站接收端的噪声电平Nprep为： Nprep=Nprep-Lp=10Lg[KTB]＋Nfrep＋Grep-Lp=-121＋Nfrep＋Grep-Lp (1)引入直放站后，基站接收端的总噪声(NP)total为基站底噪声Nbts和直放站在基站接收端产生的噪声Nrep的叠加，即： (NP)total=10Lg[10Npbts+10Nprep]=NPbts+10Lg[1+10Nfrep-Nfbts+Grep-Lp]令10Lg[1+10Nfrep-Nfbts+Grep-Lp]=ΔNbts (2)则：(NP)total=Npbts+ΔNbts 从以上推算可以看到，引入直放站以后，基站接收端的噪声电平比无直放站时增加了ΔNbts，这个值为噪声增量。噪声增量与基站、直放站的噪声系数、直放站的增益、基站发射机至直放站的路径损耗有关。 根据公式（2）计算：当Nfrep-Nfbts+Grep-Lp＝0时，基站接收端的噪声增量ΔNbts为3dB；当Nfrep-Nfbts+Grep-Lp＝－６时，基站接收端的噪声增量为ΔNbts降为0.97 dB，也就是说基站的灵敏度下降了0.97 dB。这时，可以认为直放站引入基本上对基站的无影响。一般，基站噪声系数Nfbts为2dB，那么，按公式(1)计算直放站在基站接收端产生的噪声电平Nprep为－125dBm。 在工程实际中，基站和直放站的噪声系数一定，噪声增量主要受直放站增益和基站发射机至直放站的路径损耗的影响。基站噪声系数Nfbts