【正文】 質(zhì)量及可靠性，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)光端機(jī)質(zhì)量已相當(dāng)好，因此，光纖直放站的可靠性是不成問(wèn)題的，下面對(duì)傳輸距離進(jìn)行計(jì)算。 ，其已知條件是： 光功率輸出為0dBm。光接收靈敏度優(yōu)于26dBm。光端機(jī)內(nèi)射頻信號(hào)具有自動(dòng)增益控制(AGC)20dB；光端機(jī)內(nèi)電／光及光／電轉(zhuǎn)換時(shí)電信號(hào)將損耗10dB；光纜損耗≤／km；活動(dòng)連接器衰耗≤；波分復(fù)用器的損耗≤，系統(tǒng)光功率儲(chǔ)備7dB(為保證電信號(hào)的載噪比而設(shè))。 則對(duì)于50km遠(yuǎn)的光纜，就能計(jì)算光信號(hào)在傳輸系統(tǒng)中的衰耗為: L=光纜損耗 + 連接器損耗 + 波分復(fù)用器的損耗=50+2+2＝。 系統(tǒng)光功率余量=光功率系統(tǒng)衰耗光接收門(mén)限＝(26)dB＝，該值大于系統(tǒng)功率儲(chǔ)備7dB，由此可知光纖直放站的光信號(hào)可以傳輸50km遠(yuǎn)的距離，光／電轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)還能滿(mǎn)足直放站所需電信號(hào)載噪比的要求。　　(2) 直放站增益的計(jì)算 引入直放站設(shè)備，給手機(jī)和基站之間的信號(hào)增加了熱噪聲，增加熱噪聲的直接后果是降低了基站的接收靈敏度。下面看一下應(yīng)如何正確設(shè)置直放站的增益，減小引入直放站對(duì)GSM網(wǎng)絡(luò)的影響。　　a. 基站接收端的噪聲在沒(méi)有引入直放站的情況下，基站接收端的噪聲為熱噪聲和基站噪聲系數(shù)之和，稱(chēng)為基站底噪聲。 熱噪聲的計(jì)算公式為：N＝10Lg[KTB]，其中K為波次曼常數(shù)，T為絕對(duì)溫度，B為信號(hào)帶寬；基站噪聲系數(shù)Nfbts一般為2dB。因此，基站接收端的底噪聲電平Npbts為： Npbts=10Lg[KTB]＋Nfbts =121dBm/Hz＋2dB ＝－119dBm 當(dāng)引入直放站，該基站成為直放站的施主基站后，其接收端的噪聲為基站底噪聲加上直放站的噪聲增量?！　. 引入直放站后基站接收端噪聲的變化　　基站接收端接收到直放站的噪聲電平與直放站的上行增益有關(guān)，下面看一看直放站上行增益對(duì)基站輸入端噪聲的影響。先從無(wú)線(xiàn)直放站引出相關(guān)的計(jì)算，直放站輸出的噪聲功率Np39。rep為直放站的熱噪聲N加上直放站的噪聲系數(shù)Nfrep再加上直放站的增益Grep,即： Np39。rep=10Lg[KTB]＋Nfrep＋Grep, 把從基站發(fā)射機(jī)至直放站的所有損耗計(jì)為路徑損耗Lp，則直放站產(chǎn)生，在基站接收端的噪聲電平Nprep為： Nprep = Np39。rep Lp =10Lg[KTB]＋Nfrep＋Grep Lp =121＋Nfrep＋GrepLp (1)引入直放站后，基站接收端的總噪聲(NP)total為基站底噪聲Nbts和直放站在基站接收端產(chǎn)生的噪聲Nrep的疊加，即： (NP)total=10Lg[10Npbts+10Nprep]=NPbts+10Lg[1+10NfrepNfbts+GrepLp]令10Lg[1+10NfrepNfbts+GrepLp]= ΔNbts (2)則： (NP)total =Npbts+ΔNbts 　　從以上推算可以看到，引入直放站以后，基站接收端的噪聲電平比無(wú)直放站時(shí)增加了ΔNbts，這個(gè)值為噪聲增量。噪聲增量與基站、直放站的噪聲系數(shù)、直放站的增益、基站發(fā)射機(jī)至直放站的路徑損耗有關(guān)。 根據(jù)公式（2）計(jì)算：當(dāng)NfrepNfbts+GrepLp＝0時(shí)，基站接收端的噪聲增量ΔNbts為3dB；當(dāng)NfrepNfbts+GrepLp＝－６時(shí)， dB， dB。這時(shí)，可以認(rèn)為直放站引入基本上對(duì)基站的無(wú)影響。一般，基站噪聲系數(shù)Nfbts為2dB，那么，按公式(1)計(jì)算直放站在基站接收端產(chǎn)生的噪聲電平Nprep為－125dBm?！　≡诠こ虒?shí)際中，基站和直放站的噪聲系數(shù)一定，噪聲增量主要受直放站增益和基站發(fā)射機(jī)至直放站的路徑損耗的影響?；驹肼曄禂?shù)Nfbts為2dB，直放站噪聲系數(shù)Nfrep為4dB，那么，直放站的增益Grep應(yīng)比基站發(fā)射機(jī)至直放站的路徑損耗Lp小8dB，才能把基站接收端的噪聲增量控制在1dB以?xún)?nèi)?！　」饫w直放站一般從基站直接耦合信號(hào)，光纖直放站的路徑損耗Lp為耦合器的耦合損耗，同樣的原理，光纖直放站的上行增益需比耦合損耗小8dB左右。在工程實(shí)際中，我們一般選擇高耦合比的耦合器，使輸入光纖直放站的信號(hào)在0dBm，這樣，基站至光纖直放站的路徑損耗為40dB左右，而光纖直放站的上行增益設(shè)置為30dB，保證了光纖直放站引入后，原基站靈敏度基本不受影響。　　在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，如果目標(biāo)覆蓋的范圍較大，需要到多個(gè)光纖直放站并聯(lián)才能完成覆蓋，這種情況下，基站接收端的噪聲為基站底噪聲與基站接收到各直放站噪聲的疊加，即， NPtotal=10lg[10NPBTS+?0(Nprep)]（Nprep）i為每一個(gè)直放站在基站接收端產(chǎn)生的噪聲，n為直放站的數(shù)量。為了控制直放站總的噪聲水平，即總的ΔNbts保持小于１dB，需要減小每一個(gè)直放站的增益。假設(shè)每一個(gè)直放站對(duì)基站產(chǎn)生的噪聲增量ΔNbts相等，那么，n個(gè)直放站時(shí)每一個(gè)直放站在基站接收端產(chǎn)生的噪聲Ｎp39。rep與一個(gè)直放站時(shí)產(chǎn)生的噪聲－125dBm相比，需滿(mǎn)足以下公式：Ｎp39。rep12510Lgn 如果每一個(gè)直放站的路徑損耗相等，那么，n個(gè)直放站時(shí)，每一個(gè)直放站的增益G39。rep，比一個(gè)直放站時(shí)的增益Grep小10Lgn，即 G39。rep。 這樣，n個(gè)直放站在基站接收端產(chǎn)生的總噪聲增量將控制在1dB以?xún)?nèi)?？偟恼f(shuō)來(lái)，設(shè)置光纖直放站上行增益時(shí)需考慮基站發(fā)射機(jī)至直放站接收機(jī)的路徑損耗和并聯(lián)在該基站上光纖直放站的數(shù)量。c. 正確設(shè)置光纖直放站的下行增益－直放站與手機(jī)之間上下行平衡的計(jì)算設(shè)置光纖直放站的下行增益，也就是控制直放站的輸出功率，需要考慮的是直放站與手機(jī)之間上下行平衡的問(wèn)題。為保證上下行平衡，直放站的發(fā)射功率需滿(mǎn)足以下公式： 直放站發(fā)射功率Po＋直放站噪聲系數(shù)Nf＝手機(jī)發(fā)射功率Pm＋手機(jī)噪聲系數(shù)Nfm其中：手機(jī)最大發(fā)射功率Pm＝33dBm手機(jī)噪聲系數(shù)＝6dB直放站噪聲系數(shù)＝4dB因此直放站的發(fā)射功率Po最大為：Po=33+64=35 dBm這是設(shè)置直放站下行功率要注意的問(wèn)題。 無(wú)線(xiàn)直放站在工程中，設(shè)置增益時(shí)還需考慮收發(fā)天線(xiàn)之間的隔離度，要求增益必須小于收發(fā)隔離度，才能避免直放站自激。光纖直放站一般收發(fā)天線(xiàn)相距較遠(yuǎn)，隔離度不需要考慮。8. 使用案例光纖直放站相對(duì)于無(wú)線(xiàn)直放站來(lái)說(shuō)，成本相對(duì)較高，而且需要敷設(shè)光纖，設(shè)計(jì)和施工難度也較大，但與無(wú)線(xiàn)直放站相比，光纖直放站有著無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，光纖直放站主要運(yùn)用在以下幾個(gè)不具備安裝無(wú)線(xiàn)直放站條件的情況：覆蓋區(qū)域距離基站較遠(yuǎn)，在該地?zé)o法取得基站無(wú)線(xiàn)覆蓋的信號(hào)。 覆蓋目標(biāo)區(qū)域無(wú)線(xiàn)環(huán)境非常惡劣，需要采用天線(xiàn)陣對(duì)該區(qū)域進(jìn)行覆蓋，而該區(qū)域無(wú)法布放粗大的饋線(xiàn)的情況下，采用光纖直放站，布放光纖傳輸信號(hào)方便設(shè)計(jì)和施工。(1) 隧道覆蓋根據(jù)規(guī)模的不同，隧道長(zhǎng)短不一，短的幾十米，長(zhǎng)的幾公里，區(qū)域內(nèi)話(huà)務(wù)量并不高。隧道內(nèi)無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳播環(huán)境復(fù)雜，受隧道大小和轉(zhuǎn)彎等因素影響，無(wú)線(xiàn)信號(hào)衰減很快，一個(gè)基站的覆蓋范圍有限，因此，適合運(yùn)用直放站解決覆蓋問(wèn)題。 下面是某隧道的例子。 某隧道由于受到山的阻擋，是信號(hào)覆蓋的盲區(qū)，而且經(jīng)過(guò)實(shí)地勘察后發(fā)現(xiàn)有以下的問(wèn)題：　a. 該區(qū)域無(wú)視距范圍內(nèi)的基站，接收基站信號(hào)微弱，低于－90dBm，信號(hào)質(zhì)量差，因此無(wú)法安裝無(wú)線(xiàn)直放站。 　　b. 該區(qū)域距離基站較遠(yuǎn)，安裝覆蓋天線(xiàn)的最佳位置距離基站有1公里。 為了解決該區(qū)域的覆蓋問(wèn)題，我們采用光纖直放站進(jìn)行覆蓋。 基站距離隧道入口有1公里，隧道外信號(hào)覆蓋較弱，隧道內(nèi)是覆蓋盲點(diǎn)。這個(gè)方案中，光遠(yuǎn)端機(jī)安裝在隧道口，光遠(yuǎn)端機(jī)的信號(hào)三功分后送入3面定向天線(xiàn)，其中2面覆蓋兩條隧道，另外1面覆蓋公路，很好地解決了該區(qū)域的覆蓋問(wèn)題。(2) 某村密集樓房的覆蓋某村是城市里的“城中村”，村中的建筑全部是7～8層樓房，樓房非常密集，無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳播環(huán)境非常惡劣，經(jīng)過(guò)測(cè)試，每個(gè)基站僅能覆蓋的半徑為基站周?chē)s四幢樓的范圍，如果采用增加基站來(lái)解決室內(nèi)信號(hào)覆蓋，需建設(shè)3至5個(gè)基站，運(yùn)營(yíng)成本很高。　　 為了滿(mǎn)足客戶(hù)的要求，解決該村的信號(hào)覆蓋問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)天線(xiàn)系統(tǒng)對(duì)該區(qū)域進(jìn)行覆蓋。每隔四、五棟樓，安裝一個(gè)小型全向天線(xiàn)對(duì)這幾棟樓進(jìn)行覆蓋，一共用了20余根全向天線(xiàn)，天線(xiàn)與基站之間采用多臺(tái)光纖直放站進(jìn)行連接，每天線(xiàn)發(fā)射功率為10dBm左右，解決了該區(qū)域的覆蓋問(wèn)題。以光纖直放站延伸基站覆蓋，特點(diǎn)是投資少、見(jiàn)效快，能快速擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，特別是隨著近年技術(shù)的發(fā)展，光纖直放站不但性能穩(wěn)定，各種指標(biāo)滿(mǎn)足GSM規(guī)范要求，而且開(kāi)通了監(jiān)控功能，使光纖直放站的建設(shè)和維護(hù)都非常方便，完全可以在GSM網(wǎng)上運(yùn)行。在很多機(jī)房選址難，傳輸、電源、鐵塔等配套設(shè)施建設(shè)難度大，建設(shè)成本高，而從競(jìng)爭(zhēng)和服務(wù)上考慮，又必須進(jìn)行覆蓋的地方，如鄉(xiāng)鎮(zhèn)、公路、旅游景點(diǎn)等話(huà)務(wù)較小的地區(qū)，完全可以用光纖直放站代替基站進(jìn)行覆蓋；同時(shí)，通過(guò)加裝光纖直放站，擴(kuò)大話(huà)務(wù)量小的基站的覆蓋范圍，提高該基站的話(huà)務(wù)量，從而提高了原有基站設(shè)備的利用率?？傊诰W(wǎng)絡(luò)中建設(shè)光纖直放站，是擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋，提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和設(shè)備利用率的有效手段。五、移動(dòng)通信直放站工程設(shè)計(jì)與調(diào)測(cè) 1　前期勘測(cè)及理論測(cè)算為了最大限度發(fā)揮直放站工作效果，在安裝前均需進(jìn)行實(shí)地測(cè)點(diǎn)，并按照測(cè)點(diǎn)的結(jié)果對(duì)覆蓋效果及覆蓋面積進(jìn)行初步估算，測(cè)點(diǎn)通常按照以下幾個(gè)步驟進(jìn)行?！　　?根據(jù)覆蓋要求確定設(shè)備具體安裝站址，準(zhǔn)備前期的基礎(chǔ)工程，如鐵塔、機(jī)房、供電、接地等；　　◆ 確定需要轉(zhuǎn)發(fā)的基站載頻號(hào)，并測(cè)試接收點(diǎn)信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)值；　　◆ 根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)值初步確定使用設(shè)備的類(lèi)型，天線(xiàn)的使用類(lèi)型，天線(xiàn)的安裝高度及位置；　　◆ 通過(guò)計(jì)算預(yù)測(cè)設(shè)備的工作增益、最大輸出功率值；　　◆ 根據(jù)設(shè)備的輸出功率及重發(fā)天線(xiàn)的類(lèi)型預(yù)測(cè)設(shè)備開(kāi)通后的覆蓋范圍及覆蓋效果。在基本確定了設(shè)備的功率、重發(fā)天線(xiàn)的高度后，可對(duì)信號(hào)覆蓋范圍作一個(gè)初步的測(cè)算，利用陸地移動(dòng)通信電波傳播衰耗特性，通過(guò)Okumura模型可計(jì)算路徑損耗。Okumra經(jīng)驗(yàn)公式如下： Lm=+(hb)a(hm)+[(hb)]log(d)　　取頻率f=870MHz，上式可簡(jiǎn)化為：　　Lm=(hb)a(hm)+[(hb)log(d)]　　其中: a(hm)為修正因子， 中小城市：a(hm)=。 大城市：a(hm)=[lg()]　　hm為移動(dòng)用戶(hù)天線(xiàn)高度，取hm=, 則a(hm)=0，通過(guò)路徑損耗Lm可以測(cè)出覆蓋距離。2　站址選擇及定位如果為了擴(kuò)大基站覆蓋范圍，直放站應(yīng)安裝在基站覆蓋區(qū)邊界處。使用路測(cè)儀在地面測(cè)出的基站信號(hào)強(qiáng)度一般為85dBm至95dBm，在源天線(xiàn)處測(cè)得基站信號(hào)強(qiáng)度一般為75dBm至85dBm。直放站距離基站太近（源天線(xiàn)接收信號(hào)強(qiáng)），則直放站與基站形成重疊覆蓋，移動(dòng)臺(tái)信號(hào)一路通過(guò)直放站延時(shí)后到達(dá)基站，一路直接到達(dá)基站，將會(huì)對(duì)基站形成多徑干擾。所以，盡量減少直放站與基站重疊覆蓋的區(qū)域面積，以保證對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)的干擾盡可能最小。直放站距離基站太遠(yuǎn)，源天線(xiàn)接收信號(hào)弱，則直放站前向輸出功率較小，覆蓋范圍較小，達(dá)不到增大覆蓋面的目的。由于重發(fā)天線(xiàn)是定向角度天線(xiàn)，直放站站址最好選在盲區(qū)外，靠近盲區(qū)邊沿（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件確定，通常大約50200米）。如圖1。如果選在盲區(qū)內(nèi)（如圖2），則不能達(dá)到最佳覆蓋效果。直放站覆蓋城市邊緣的密集住宅區(qū)時(shí)，應(yīng)避免在樓群的正面選點(diǎn)（如圖3），因?yàn)镃DMA信號(hào)要直接穿透靠前的樓房，才可覆蓋到后面的區(qū)域，由于信號(hào)在穿透過(guò)程中衰減很大，信號(hào)強(qiáng)度將會(huì)很弱。如果從高樓的側(cè)面覆蓋（如圖4），信號(hào)可以從樓與樓之間的空隙穿過(guò)，并借助反射達(dá)到很好的覆蓋效果。 3　確定施主天線(xiàn)及重發(fā)天線(xiàn)的安裝因CDMA信號(hào)是寬帶信號(hào)，受多徑影響較大，天線(xiàn)位置的選擇對(duì)直放站的覆蓋范圍影響很大，除考慮天線(xiàn)隔離度、輸入信號(hào)電平大小因素之外，還需要考慮直放站輸入信號(hào)的波形質(zhì)量。原天線(xiàn)位置不合適，直放站向覆蓋區(qū)轉(zhuǎn)發(fā)惡劣信號(hào)，手機(jī)用戶(hù)不可能接入基站。為增大隔離度，施主天線(xiàn)與重發(fā)天線(xiàn)采用背對(duì)背安裝方式。當(dāng)安裝在鐵塔上時(shí)，使用鐵塔平臺(tái)對(duì)天線(xiàn)進(jìn)行隔離，當(dāng)安裝在樓房頂時(shí)，使用建筑物或增大天線(xiàn)水平距離進(jìn)行隔離。如果兩天線(xiàn)之間有隔離物，如樓頂?shù)乃?、電梯間等，安裝時(shí)要避免兩天線(xiàn)在一側(cè)。如果建筑物為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，施主天線(xiàn)在滿(mǎn)足信號(hào)接收強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量靠近建筑物（通常重發(fā)天線(xiàn)可放在建筑物上面，施主天線(xiàn)靠近建筑物側(cè)墻）。如果建筑物為一般磚墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮用建筑物隔離和拉長(zhǎng)距離的方法來(lái)滿(mǎn)足隔離度要求。如塔上平臺(tái)可做隔離物，天線(xiàn)可分別安裝在平臺(tái)、下塔身處。4　測(cè)量收發(fā)隔離度收發(fā)隔離度，即CDMA信號(hào)從直放站前向輸出端口至前向輸入端口（或者從反向輸出端口至反向輸入端口）的空中路徑衰減值，其大小直接影響著直放站的增益配置，在確定天線(xiàn)位置后，一定要測(cè)量隔離度。直放站前向輸出功率比反向輸出功率大，主要考慮前向鏈路的收發(fā)隔離度。收發(fā)隔離度分為水平隔離度和垂直隔離度?！　? 水平隔離度Lh用分貝表示公式如下：Lh=+20log10(d/λ)(Gt+Gr)+(Xt+Xr) (1)　　其中： 　　d為收發(fā)天線(xiàn)水平間隔（單位：英尺）　　λ為天線(xiàn)工作波長(zhǎng)（單位：英尺）　　Gt、Gr分別為發(fā)射和接收天線(xiàn)的增益（單位：dB）　　Xt、Xr分別為發(fā)射和接收天線(xiàn)的前后比（單位：dB）　　垂直隔離度Lv用分貝表示公式如下：Lv＝+40log10(d/λ) (2)　　其中： 　　d為收發(fā)天線(xiàn)水平間隔（單位：英尺）　　λ為天線(xiàn)工作波長(zhǎng)（單位：英尺）　　按照工程設(shè)計(jì)要求，隔離度L（dB）應(yīng)大于直放站最大工作增益Gmax約1015dB?，F(xiàn)取LGmax=12dB，考慮通常情況下直放站最大工作增益G=90dB，故L應(yīng)不小于102dB，取f=850MHz，Gr=20dB，Gt=10dB，Xr=45dB，Xt=40dB，由式（1）計(jì)算，天線(xiàn)間最小水平距離應(yīng)為20米，由式（2）計(jì)算，天線(xiàn)間最小垂直距離應(yīng)為22米。圖5為收發(fā)隔離度與水平放置和垂直放置的兩天線(xiàn)空間距離的關(guān)系曲線(xiàn)（f=850MHz,Gr=5dB） 　以上為收發(fā)天線(xiàn)隔離度的工程計(jì)算值，在實(shí)際施工應(yīng)視具體情況加以必要調(diào)整，以最大限度滿(mǎn)足現(xiàn)