光纤直放站设计分析

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1、光纤直放站的工程技术设计分析本文发布时间:2001.12l 前 言 在移动通信迅速发展的今天，无论何种无线通信的覆盖区域都将产生弱信号区和盲区，而对一些偏远地区和用户数不多的盲区，要架设模拟或数字基站成本太高，基础设施也较复杂，为此提供一种成本低、架设简单，却具有小型基站功能的经济有效的设备直放站是很有必要的。用直放站可以扩大已建模拟和数字移动通信基站的覆盖范围，是解决盲区、边远地区移动通信的最经济有效的手段。但对于直放站工程设计、安装后的效果如何及稳定性怎样是用户最为关心的问题，本文以光纤直放站为例对这些问题进行分析和说明。 2 基本原理 光纤直放站的原理结构框图如图 1 所示。 光纤直放站

2、近端机的定向天线收到基站的下行信号(935MHz960MHz)送至近端主机，放大后送到光端机内进行电光转换，发射 155m 波长的光信号，再送到光波复用器，同原传输链路的光信号(波长 131m)合在一起经光缆传到远端；远端光波波分器将 131m 和155m 波长的光信号分开后，让 155m 波长的光信号输入光端机进行光电转换，还原成下行信号(935MHz960MHz)，再经远端主机内部功放放大，由全向天线发射出去送给移动台。移动台的上行信号(890MHz915MHz)逆向送到基站，这样就完成了基站与移动台的信号联系，建立通话。 3 传输距离的分析 光纤直放站的核心部分是光端机，它的好坏影响直放

3、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 155m 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035dBkm；活动连接器衰耗01dB；波分复用器的损耗03dB，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=03550+012+032183db。系统光功率余量=

4、光功率-系统衰耗-光接收门限OdB18.3dB(26)dB7.7dB，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。 4 系统工程设计原理 我们知道在设计一个光纤直放站的覆盖区域时，需要掌握一个基本原则和三个相互制约的要素。 原则：设法使上行和下行信道的系统余量相等，从而保证上、下行信道的通信距离，话音质量和通信概率大体相同。 要素：覆盖半径，话音质量，通信概率(可靠性)。 除上述三要素外，还应考虑传播环境，地形地物特征，使用频段以及可利用的系统参数等因素，因此有以下设计方程。 SM=SG-SL (

5、1) SG=Pt+Gt+Gr-Pmin (2) SL=La+Lt+Lr (3) Pmin=Pr+d (4) 式中：SM：系统余量(dB) SG：系统增益(dB) SL：系统衰耗(dB) Pt：发射机输出功率(dBW) Gt：发射天线增益(dB) Gr: 门接收天线增益(dB) d：恶化量 Pmin：接收机输入端最低保护功率电平(dBm) La：实际路径衰耗中值(dB) Lt: 发射端附加衰耗(dB) Lr：接收端附加衰耗(dB) Pr：接收机的噪声门限电平 对于移动通信的电波传播，其衰落特性由下列已知公式及图 2图 5 来表征。 自由空间的传播衰耗： Lbs32.45+20lpD(km)+20

6、lgf(MHz) (5) 准平滑地形市区路径传播衰耗中值： LttLbs+Am(f,d)-Hb(hb,d)-Hm(hm,f) (6) Am(f,d)，Hb(hb,d)，Hm(hm,f)为相应的修正因子，其中 An(f,d)为基本衰耗中值，Hb(hb,d)为基站天线高度增益因子，Hm(hm,f)为移动天线高度增益因子。 5 场强分析 针对某一个 8 信道的模拟基站，要覆盖 50km 远外一小镇(5km 覆盖半径)，其地形为准平滑地形，则在此建一光纤直放站，其直放站所架天线位于 20m 高的房顶上一个 30m 的铁塔顶部，馈线选 SDY5022 的低损耗(0.05dBm)电缆 40m,要求保证 5

7、km 以上边缘通信概率为 50。 所建直放站可以确定为每信道输出功率为 1W(0dBW)，发射全向天线增益为 10dB，移动台接收灵敏度(A)为110dBm(07V)，保证 50的通信概率 则有：SM0，由(1)式得到： SGSL (7) 由于接收机输入功率电平 PrA101gR126 (8) 由已知条件可得：Pt1W0dBW，Gt10dB，Gr2dB，A07V，Lt156dB，Lr05dB，d6dB(查附图(2)，R50 由(2)(4)，(7)，(8)式和已知条件可求得： SGPt+Gt+GrPmin152dBW (9) (9)式代入(3)式得到实际衰耗中值： LaSLLtLr14994dB

8、 (10) 查图 3 得： Am(f，d)Am(900MHz，5km)265dB (11) 查图 5 得： Hb(hb，d)Hb(50m，5km)105dB (12) 查图 4 得： Hm(hm，f)Hm(2m，900MHz)2dB (13) 由公式(5)、(6)及(11)、(12)、(13)得出，路径传播衰耗中值为： LttLbs+Am(900MHz，5km)Hb(50m，5km)Hm(2m，900MHz) 3245+20lgD+20lg900+397145+20lgD+20lg900 (14) 因 LaLtt，则由(10)，(14)式可求出覆盖半径 D93km 因此，半径 93km 的覆盖范围可以满足边缘通信概率为 50盲区，如果地形更好的话，覆盖范围将更大。