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RSSI配电系统
RSSI(接收信号强度)ReceivedSignalStrengthIndicator
为保证通信质量和越区切换,实现动态频率选择或系统功率控制功能。
基站一般要求移动台报告所接收到信号强度,以便系统作出正确的选择和决定。
因此移动台所报告的接收信号强度是否准确,直接关系到整个通信系统的性能。
RSSI(接收信号强度)的校准与功率电平校准非常类似,它一般也分为两大类校准,一类为RSSI(接收信号强度)精度的校准,另一类就是由于移动台对不同频率的输入信号的响应不同,所引起的RSSI(接收信号强度)误差的校准,因此很多厂家也把这种校准称之为RSSI信道补偿校准。
由于目前手机,尤其是GSM手机,RSSI(接收信号强度)的测量各个厂家都有各自的设计,因此RSSI(接收信号强度)精度校准也是各有各的方法,但大体原理是一致的,那就是为了保证在不同大小的接收信号下,在解调前信号大小是一致的,电路中都会有个AGC电路,AGC工作时的放大倍数与RSSI(接收信号强度)成线性比例关系;因此校准AGC的放大倍数,保证AGC的输出结果,就是在对RSSI(接收信号强度)精度校准,目前大多数厂家都把RSSI(接收信号强度)精度的校准说成是AGC校准,本文以后也延续这个叫法。
AGC校准的方法一般是施加一个已知大小的信号给移动台,由移动台报告接收信号强度(RSSI),移动台报告的接收信号强度(RSSI)与真实值的误差,就是AGC的误差,从这点也可以看出,AGC的校准是要通过移动台RSSI的报告来完成的。
AGC校准的原理虽然大体相似,但不同厂家,其AGC电路的设计是不同的,故AGC校准要校准的具体内容,校准的具体方式和方法是有很大差别的。
正如前面所述,RSSI信道补偿校准是为了克服由于频率响应所造成的误差,因此不论是哪个厂家,RSSI校准方案大体都是相同的:
在不同的信道上,在相同的外部输入信号下,移动台报告的RSSI(接收信号强度)的误差,作为各个信道的RSSI(接收信号强度)的补偿值。
值得注意的是,一般厂家都要求,在作RSSI校准前,都要先做AGC的校准,关于这个要求也是容易理解的。
RSSI
ReceivedSignalStrengthIndication
接收的信号强度指示.
无线发送层的可选部分,用来判定链接质量,以及是否增大广播发送强度。
RSSI技术:
通过接收到的信号强弱测定信号点与接收点的距离,进而根据相应数据进行定位计算的一种定位技术
如无限传感的ZigBee网络CC2431芯片的定位引擎就采用的这种技术、算法。
RSSI即ReceivedSignalStrengthIndication接收的信号强度指示,无线发送层的可选部分,用来判定链接质量,以及是否增大广播发送强度。
RSSI技术:
通过接收到的信号强弱测定信号点与接收点的距离,进而根据相应数据进行定位计算的一种定位技术,如无限传感的ZigBee网络CC2431芯片的定位引擎就采用的这种技术、算法。
接收机测量电路所得到的接收机输入的平均信号强度指示。
这一测量值一般不包括天线增益或传输系统的损耗。
RSSI(ReceivedSignalStrengthIndicator)是接收信号的强度指示,它的实现是在反向通道基带接收滤波器之后进行的。
为了获取反向信号的特征,在RSSI的具体实现中做了如下处理:
在104us内进行基带IQ功率积分得到RSSI的瞬时值,即RSSI(瞬时)=sum(I^2+Q^2);然后在约1秒内对8192个RSSI的瞬时值进行平均得到RSSI的平均值,即RSSI(平均)=sum(RSSI(瞬时))/8192,同时给出1秒内RSSI瞬时值的最大值和RSSI瞬时值大于某一门限时的比率(RSSI瞬时值大于某一门限的个数/8192)。
由于RSSI是通过在数字域进行功率积分而后反推到天线口得到的,反向通道信号传输特性的不一致会影响RSSI的精度。
在空载下看RSSI的平均值是判断干扰的最主要手段。
对于新开局,用户很少,空载下的RSSI电平一般小于-105dBm。
在业务存在的情况下,有多个业务时RSSI平均值一般不会超过-95dBm。
从接收质量FER上也可以参考判断是否有干扰存在。
通过以发现是否存在越区覆盖而造成干扰,也可以从Ec/Io与手机接收功率来判断是否有干扰。
对于外界干扰,通过频谱仪分析进一步查出是否存在干扰源。
基站的RSSI噪声影响分析及解决方案
随着CDMA用户数量的不断增加,通信运营商为了满足日益增长的业务需求,正抓紧开展CDMA网络的扩容和优化。
在这一过程中,直放站的应用至关重要,它可以利用较少的投资、较短的周期,迅速扩大无线覆盖范围,有效消除地下停车场、地下隧道、商场、电梯、建筑物高层等宏基站信号无法到达的信号盲区,达到低成本提高覆盖范围,优化网络的目的,因此在移动通信网中得到广泛应用。
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由于直放站设备本身的局限性及无线环境的复杂性,直放站在应用中出现了接入、切换成功率低,掉话现象严重等问题。
为解决这些问题,需进行网络优化工作,对基站的邻区列表、搜索窗、直放站上下行增益等参数进行调整,对直放站设备性能、器件安装工艺等进行检查。
其中,噪声干扰是直放站应用中面临的主要问题。
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CDMA系统是干扰受限系统,所有用户共用同一频段,基站通过不同的正交编码来区分不同的用户,每一通信用户的信号对于其他用户来说都是干扰信号,用户数与每个用户受到的干扰成正比。
直放站的使用,使施主基站的覆盖范围变大,用户数量增多,必然也给基站引入了部分噪声。
即使直放站覆盖区域没有用户,直放站设备电子器件产生的噪声和空间白噪声也会通过上行链路放大以后传递到基站,产生噪声干扰。
当直放站产生的噪声干扰超出正常范围时,施主基站的反向信号强度指标RSSI(ReceivedSignalStrengthIndicator)将出现异常。
RSSI值在反向信号通道基带接收滤波之后产生,查看RSSI的平均值是判断干扰的重要手段。
如果直放站接入后,发现RSSI值抬升超过2dBm,或是主集和分集的RSSI差值超过5dBm,那么肯定是直放站产生的干扰超出正常范围,引起施主基站的RSSI异常。
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RSSI是指基站1.2288M频带内的反向信号接收强度指示。
RSSI是否正常,是反向通道是否工作正常的重要标志。
RSSI持续过低,说明基站收到的上行信号太弱,可能导致解调失败;RSSI持续过高,说明收到的上行信号太强,相互之间的干扰太大,也影响信号解调。
表现为接入成功率低,掉话率高,语音质量差甚至无法接入等。
RSSI高的小区掉话率较高,影响全网指标。
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2CDMA直放站引入噪声分析dsfds1fadsK:
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室内分布系统中无源器件不会给系统带来噪声增量,系统引入的总噪声就等白噪声加上有源设备的噪声系数。
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2.1引起噪声增量系数分析
A.直放站热噪声经过放大和传输路径损耗后,到达基站接收机输入端的热噪声电平:
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PREP-INj=KTB+Frep+Grep-PL么$*@#(_@sK:
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其中:
K*T热噪声密度
(K,波尔兹曼常数,值为1.38E-23J/K;T环境温度,取290K);是434321%K:
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B系统信道带宽,(取1.23MHz);%kcvmmvckjluK:
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Frep直放站上行噪声系数,(这个系数由直放站设备性能,器件安装工艺决定);af12zcv545%K:
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Grep直放站上行增益,(根据直放站设置情况确定数值);j道h$#$K:
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PL从直放站上行输出端口到基站接收端口的路径损耗;
(PL=基站输出功率-直放站近端输入功率)
B.基站接收机输入端等效热噪声电平(由基站自身的天馈系统产生的噪声):
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PBTS-Noise=KTB+Fbts
Fbts基站噪声系数,(这个系数由基站设备性能,器件安装工艺决定);
C.由于直放站噪声的引入,在基站输入端的总输入噪声将是基站噪声与引入的直放站噪声之和,如下式所示:
PBTS-Noise-Tolal=PBTS-Noise+PREP-INj
产生的噪声增量用ΔFBTS–rise表示,将这个噪声增量用dB值表示为:
将基站噪声PBTS-Noise和直放站噪声PREP-INj代入上式,则在基站输入端由直放站引入的噪声增量为:
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D.如果有多个直放站共用一个基站扇区,这时对施主扇区的噪声影响,将是这些直放站的噪声影响之和。
假设N个直放站对施主基站引入的噪声升高量都相等,可以推出式:
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2.2引起噪声增量因素分析
在工程中,基站噪声系数FBTS和直放站噪声系数FREP是已知的常数(这两个常数由直放站设备性能及分布系统的器件安装工艺决定)。
除了设备性能及器件安装工艺外,噪声的大小是由直放站的上行增益GREP、直放站与基站间的路径损耗PL及接入直放站的数量N决定。
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2.2.1噪声增量与直放站噪声系数FREP成正比,FREP系数由直放站设备性能及分布系统的器件安装工艺决定。
由于现阶段生产直放站设备的厂家很多,且设备价格较为低廉,直放站设备存在技术规格标准不统一、设备质量性能不高等问题。
工程建设中,经常出现因直放站设备质量问题导致基站RSSI异常,所以应加强对直放站设备性能的检测。
2.2.2噪声增量与接入直放站的数量N成正比,直放站数量越多,引起的噪声增量越大。
所以,应尽量减少基站扇区同时接入的直放站数量,避免基站扇区超负荷工作,保证基站工作在稳定的状态。
2.2.3噪声增量与路径损耗PL成反比,此时要选用大型号(40dBm)的耦合器,增大直放站近端设备与基站间的路径损耗PL,有利于减小噪声干扰。
但不能过度地增大路径损耗PL,应保证直放站近端有足够大的输入信号功率,才能使直放站能够对信号有效的放大。
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2.2.4噪声增量与上行增益GREP成正比,上行增益越大,噪声增量越大;上行增益越小,噪声增量越小。
但在实际工程中,如果将上行增益调得太小,上下行增益相差过大,会减小直放站的上行覆盖范围,引起上下行链路不平衡。
3案例分析
现以汕头某N小区为例,介绍分析直放站的噪声引入及检查消除噪声的措施。
N小区是一大型住宅小区,采用微蜂窝RRU为信源。
站点开通后,经测试发现其施主站的主集RSSI为-99dBm,分集RSSI为-110dBm,主分集相差过大,达到11dBm,一般要求主分集相差只能在5dBm以内。
在对室分系统进行检查分析后,发现引起反向RSSI不正常有以下三个原因。
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3.1多台直放站接入对基站噪声的影响urewioK:
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N小区室分建设方案中,计划由1台RRU(RemoteRadioUnit,射频拉远单元),3台光纤直放站和12台干放设备,对小区的地下室和电梯进行信号覆盖。
其中,RRU设备上联至无线机房BBU,3台光纤直放站从RRU耦合信号,RRU和3台光纤直放站分别各自带3台干放设备。
具体组网图如图1。
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图1N小区室分系统组网图
由于RRU设备安装在小区地下室,为方便从RRU耦合信号,光纤直放站近端设备也安装在地下室RRU设备附近。
由于设备安装位置附近没有-48V的电源为直放站近端设备供电(目前各个厂家的光纤直放站近端设备都采用-48V直流电源),而自行购买的变压器,却经不起长时间的工作,经常出现故障。
所以只能重新修改方案,即增加1台光纤直放站,安装在原RRU位置处,为分布系统提供信源。
RRU设备改为安装在施主站机房内,再用尾纤上联至机房内的BBU。
4台光纤直放站的近端设备也安装在机房内,从RRU设备耦合信号,从无线机房内的电源柜取-48V直流电。
具体组网图如图2。
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图2N小区室分系统修改后组网图
通过组网图比较这2个方案,可以发现,在达到同样覆盖效果的情况下,第二个方案比第一个方案多使用了1台20W光纤直放站和3条光路的资源。
基站噪声增量与接入直放站的数量成正比,多使用了1台光纤直放站,就使施主扇区的RSSI进一步抬升,接收机灵敏度降低,覆盖范围缩小。
衡量一个基站可以带多少个直放站主要应以基站热噪声升高多少来确定,所以应合理控制基站接入的直放站数量。
另外,为使直放站的应用更加灵活有效,直放站设备厂家应增加生产使用220V交流电的光纤直放站近端机,为网络建设节约资源开支,提高通信质量。
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3.2光功率损耗对基站噪声的影响
3.2.1光功率损耗的原因*@#(_@s4K:
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现阶段,各个厂家对直放站的光模块制造标准不统一。
有些厂家的直放站用单纤进行信号传输,有些则要用双纤传输。
有些厂家的直放站用FC/PC尾纤,有些要求用FC/APC尾纤。
如果某厂家直放站要求使用FC/APC尾纤连接直放站设备,而在工程中误用了FC/PC尾纤,会造成5~10dB左右的光路功率损耗。
所以开工前要对不同厂家的直放站的技术指标进行详细了解,以确定配套光路的建设方案及尾纤型号的选取。
另外,工程中的光纤跳接环节太多也会造成光损耗过大。
3.2.2光功率损耗造成的影响sfds1fads不2K:
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直放站的功放增益是厂家生产时就已经配置好的,如果光路的损耗过大,会使射频信号损耗过大(1dBm的光路损耗会造成2dBm的射频损耗),造成设备开通后最大功率达不到标称功率。
以N小区的1台10W光纤直放站为例介绍说明。
采用第二个组网方案后,光纤直放站的光路需经多次跳接才能到达无线机房直放站近端,多次跳接使光路损耗增大。
经光路检查,发现有1台10W直放站的光路损耗为7dBm,折算为射频损耗是14dBm。
这台10W光纤直放站配置了增益为50dBm的功放模块,分布系统方案要求直放站的输出功率为37dBm。
我们可以推算出直放站近端最低需输入的功率为:
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近端最低输入功率=14dBm(光路损耗)+37dBm(直放站输出功率)-50dBm(功放增益)=1dBmouierpoK:
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要使这台光纤直放站输出功率达到37dBm,我们给光纤近端机的输入功率至少为1dBm。
如果光路损耗进一步加大,直放站近端要求输入的功率也要提高。
而要使直放站近端的输入功率提高,就要从基站耦合更多的信号,使用小型号的耦合器,这样就使路径损耗PL减小,增大基站噪声增量ΔFBTS–rise。
而且,直放站近端输入功率过高,容易造成直放站放大器的推动级功率饱和,影响设备的线性。
此外,如果光路损耗过大,消耗了太多的射频功率,会造成施工人员为了使这台光纤直放站输出功率达到要求,在开通设备时,将直放站的上下行增益设置为最大,使直放站处于满功率工作状态。
而上行增益Grep与噪声增量ΔFBTS–rise成正比,造成基站噪声增量ΔFBTS–rise抬升,影响施主基站工作。
所以,光路损耗过大是造成噪声干扰的另一个主要原因。
在实际工作中,要通过对直放站光路检查整改,降低光路损耗,调整直放站上下行增益,使小区RRU的反向RSSI噪声得到降低。
3.3近端信号源耦合方式对噪声的影响21f3dsafK:
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CDMA基站的两路输出信号分别为RXTX(主集收发)和RX(分集接收)。
一般情况下,光纤直放站的信源耦合方式有两种,一种是直放站直接耦合主集RXTX信号,另一种是对主集和分集信号进行耦合后,通过电桥进行信号合路接入直放站。
两种信号耦合方式如图3所示。
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图3直放站的两种信号耦合方式
一般情况下,两种耦合方式都能为直放站提供信号源,但单路信号耦合方式容易引起基站的反向RSSI干扰。
假设某基站的主集RSSI为-105dBm,分集RSSI为-110dBm,主分集相差5dBm,属正常范围。
采用单路信号耦合方式接入直放站后,噪声抬升2dBm(直放站对基站噪声的抬升在2dBm以内属正常),主集RSSI变为-103dBm,这时主分集相差7dBm,变成不正常。
如果采用两路信号耦合方式,能够将噪声分配在主集和分集上,使主集和分集的RSSI相差值在正常范围内。
以N小区为例,其RRU作为室分信源的系统,工程前期采用了单路信号耦合方式,分集直接接负载,几乎没有噪声引入,而主集接入了多套直放站、干放和庞大的室分系统,引入了较多的噪声,出现主分集反向RSSI相差过大。
后来将系统调整为两路信号耦合方式,噪声平均分配在主集和分集上,使主集和分集的RSSI相差值保持在正常范围内。
以RRU为信源的两路信号耦合方式组网图如图4所示。
图4两路信号耦合方式组网图
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对于直放站引起的反向干扰问题,大多数情况下是由于直放站的性能及室分系统的器件安装工艺引起的。
所以,在室内分布系统建设中,要对直放站设备的性能进行测试,对无源器件的安装工艺严格把关,确保直放站的性能指标达到要求和避免出现高驻波,在室分系统建设完成后,需确保各项指标达到要求,才能将直放站系统投入使用。
另外,由于CDMA的干扰受限特点,在CDMA无线网络建设中,要综合考虑系统容量、覆盖范围和服务质量,在这三者间寻求平衡点,使网络不断得到优化,通信质量不断提高。
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