本文對GSM基站覆蓋延伸系統作用及工作原理進行了簡單闡述。

　　重點對安裝基站覆蓋延伸系統后系統上、下行鏈路平衡作了分析并指出了相關注意事項。

　　一、引言

　　隨著移動用戶的增加，移動用戶的活動范圍越來越廣，移動網絡要不斷加深覆蓋的范圍及深度。然而在解決山區道路、邊遠地區村落的覆蓋問題時，如新建基站、直放站等傳統網絡優化方式在工程實施上難度很高，投資成本和效益回報也不合理。

　　眾所周知，通過加強基站的發射功率可以擴大基站到終端的覆蓋范圍。通過自由空間衰耗公式：Ls=32.45+20*log（f）MHz+20log（d）Km可以知道，基站發射功率提高6dBm，覆蓋距離將提高一倍。手機接收信號加強，但普通手機的最大功率33dBm，如果遠離基站，手機的上行信號如果不增強就無法解析。造成系統上、下行覆蓋不平衡，后果便是單通、質量差、掉話等。基站覆蓋延伸系統從基站系統上、下行兩個方向改善基站覆蓋范圍，是解決信號廣度、深度覆蓋的一種好辦法。

　　二、基站覆蓋延伸系統簡介

　　基站覆蓋延伸系統主要由基站放大器和塔頂放大器兩部分組成，簡稱基放和塔放。基放是安裝在基站機房里，用于提高基站發射功率，擴大下行信號覆蓋范圍。塔放是安裝在基站天線口的低噪聲放大設備，用來增強手機上行發射功率，提高基站接收靈敏度。基站覆蓋延伸系統工作原理如圖1所示。

　　通常基站載頻發射功率為43dBm/單載波。而200W的基放輸出功率能達到53dBm/單載波，下行信號增強10dB。基站覆蓋延伸系統對上行信號增強約10dB。整個系統能有效地延伸基站的覆蓋范圍。

　　三、加裝基站覆蓋延伸后對系統上、下行覆蓋的影響

　　1、加裝塔放對系統噪聲系數的分析：

　　噪聲系數NF用來描述放大器對信噪比的惡化程度，噪聲系數越小，輸出的信噪比惡化程度就越小。

　　對一個多級放大系統，它的系統噪聲系數為：

　　NF=F1+（F2－1）/G1+（F3－1）/G1*G2+……

　　其中：F1、F2、F3…是第一級到第三級的的噪聲系數，無源器件的噪聲系數等于其損耗值。

　　G1，G2…是第一級到第二級的增益，無源器件增益等于其損耗值得倒數。

　　從以上公式可以看出，多級放大系統的噪聲系數主要取決于第一級的噪聲系數F1。

　　塔放的原理就是通過在基站接收系統的前端，即緊靠接收天線下增加一個低噪聲放大器來實現對基站接收性能的改善。

　　2、上、下行平衡的分析

　　2.1上、下行平衡的定義

　　在我們所要求的覆蓋區域內，保證上、下鏈路正常傳輸，基站和手機分別接收的信號可以解調，從而保證雙向通信的正常建立。

　　2.2原基站系統上、下行平衡的理論推算

　　如圖所示：

　　理論上基站口的上行接收靈敏度MBTS=－110dBm，上行分集接收增益約F=4dB，手機的接收靈敏度MMS=－104dBm，手機的最大發射功率PMS=33dBm，假設BTS到天線口的信號衰減量R=4dB，天線增益為S，基站發射功率為T。

　　若要求上、下行平衡，則上行可允許的最大空間損耗HRX=下行可允許的最大空間損耗HTX。

　　其中：MBTS=PMS－HRX+F+S－R

　　MMS=T－R+S－HTX

　　所以：HRX=PMS－MBTS+F+S－R

　　HTX=T－R+S－MMS

　　由HRX=HTX可得：

　　為保證上下行的理想平衡，基站口的發射有效功率為

　　T=PMS－MBTS+F+MMS

　　=33dBm－（－110dBm）+4dB+（－104dBm）=43dBm

　　由此可以看出，基站單載波發射功率在（20W）43dBm時，上行覆蓋范圍和下行覆蓋范圍相當，系統處于較理想的平衡狀態。

　　2.3、加裝基放后的上、下行平衡推算。

　　2.3.1塔放增益的選擇。

　　未加裝塔放的原基站系統噪聲系數Nfsys（天線口）約為：

　　Nfsys=Nfbts+Lc【公式－1】

　　其中：Nfbts是基站本身的噪聲系數

　　Lc為饋線回路的損耗

　　加裝塔放后系統噪聲系數約為：

　　NF=NFTA+（Nfsys－1）/GTA【公式－2】

　　從上述兩公式中可以得出以下結論：

　　⑴基站在使用塔放前噪聲系數Nfsys是由BTS設備本身噪聲系數Nfbts和天饋線損耗Lc決定的。

　　⑵使用塔放后的基站接收噪聲系數NF主要取決于塔放的噪聲系數NFTA。在饋線較長，損耗Lc越大時，加裝塔放對基站系統的接收靈敏度改善越明顯。

　　⑶塔放增益GTA越大，基站接收系統噪聲NF越小。但塔放增益GTA增大，也會提高白噪聲KTB電平，影響基站對信號的接收。

　　一般GSM基站對0級信號通話質量的底部噪聲定義是小于－113dBm。常溫情況下，GSM系統的白噪聲NKTB=－121dBm，為保證上行的通話質量，接收噪聲電平值要滿足以下要求：塔放增益GTA+（－121dBm）+NF－Lc≤－113dBm。加裝塔放后系統噪聲系數NF約等于2dB。一般情況下，Lc≤4dB，所以塔放增益G≤10dB。當然每個站點塔放的工作增益應根據饋線回路的損耗Lc的大小做適當調整。

　　2.3.2基放功率的選擇。

　　一般情況下，基站口的發射功率是43dBm/單載波時，下行覆蓋－104dBm的地方，手機信號到達基站剛好能夠被解調，屬于較理想的平衡狀態。

　　這里我們還是首先假設條件如下：

　　基站口上行接收靈敏度為－110dBm（分集處理增益4dB）；

　　手機的最大發射功率為33dBm。

　　基站接收信號最低載噪比C/I=9；

　　基站自身的噪聲系數為Nfbts=3.5dB;

　　通過基站解調上行信號的最低載噪比C/I=9－Nfbts=9－3.5=5.5dB，

　　塔放噪聲系數為NFTA=1.5dB；

　　饋線回路的損耗Lc=4dB；

　　塔放增益GTA=10dB；