时间色散对GSM光纤直放站的使用限制分析

时间色散对GSM光纤直放站的使用限制分析
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 本文着重阐述了在多径传播条件下,时间色散对GSM光纤直放站的使用
限制,以及在工程中避免其影响的措施
 光纤直放站由于采用光纤来实现信号的远距离传输，克服了如地形影
响、空间衰落以及收发天线隔离度等诸多因素的影响，尤其是解决了
信源杂乱区域的问题，可以方便地实现基站信号的远距离大范围覆盖
。因此光纤直放站在解决GSM网络信号盲弱区覆盖问题上得到了广泛
的应用。但由于GSM网络信号在多径传播模式下存在时间色散问题，
时间色散和干扰一样可以给数字蜂窝系统造成误码，因此对基站引入
光纤直放站后也不能忽视时间色散的影响，否则同样会降低网络运行
指标。
 在陆地移动通信系统中，主要的传播模式是视距内的直射波和反射波
传播，大部分情况是移动台附近散色体产生的多个反射波，即多径传
播模式。造成时间色散的原因是由于在传播路径上障碍物产生的反射
波和原来直射波之间的传播路程不相同而产生了时延差。并且传播路
径又随移动台的运动而变化，因此移动台所接收的信号由许多不同时
延的脉冲组成。由于时间色散，接收信号中一个码元的波形会时延扩
展到后续码元周期中，这样携带同一信息、先后到达的直射波和反射
波在接收端就会产生码间干扰。
010101
010101
010101
在接收端，由于射频信号的反射作用，接收机接收到的信号是多种多样的，其中
有的反射信号来自远离接收天线的物体，比直射的信号经过的路程长很多，因而
形成相邻符号间的相互干扰。这种现象称为时间色散。
如图所示：
基站发射101010的数字序列，一路是直射至移动台，一路经物体反射至移动
台，可见反射信号比直射信号经过路程长。即移动台同时会收到一个为“1”的信
号和一个为“0”信号，这种现象会使移动台接收时的误码率升高。
 GSM系统中采用均衡器技术来克服时间色散
 GSM系统在设计时考虑到了时间色散的问题，并利用均衡技术来克服
时间色散。均衡技术是指各种用来处理码间串扰的算法和实现方法。
在移动通信中，对于信号的时变多径传播特性所引起的严重码间干扰
，必须采用均衡技术来克服时间色散.
 GSM规范要求均衡器应能处理时延高达15μs发射信号延时, GSM的bit
速率为270kbit/s,则1bit时间为3.7μs(相当于无线信号在空间传播1.1Km
的时延。), 所以15μs约为4bit时间,相当于无线信号在空间传播4.4Km的
时延。
 时间色散与同频干扰的关系
 GSM均衡器可以处理时延达到4bit的反射信号，相当于15μs的色散。因此，
均衡器只能处理一定数量的反射延迟而不是全部，超过15μs的长延迟反射信
号，均衡器将无法处理。把15μs定义为时间窗口，在时间窗口内到达的反射
信号，由于均衡器的功能它将成为有用信号;在时间窗口外到达的反射信号将
和其他干扰信号一样对系统造成干扰，认为是同频干扰信号。
 大于15μs延迟的反射信号电平总和，即均衡器窗口外的反射信号电平一般用
R表示。小于15μs延迟的反射信号和载波信号电平之总和，即均衡器窗口内
的直达信号和反射信号电平用C表示。比值C/R有时称为载波反射比，实际上
仍然是指有用信号和干扰信号强度之比，因此它同样必须大于干扰保护比γ，
在GSM规范中干扰保护比γ=9dB，（工程值还要加3 dB）这就是有关时间色
散的最低要求。
 时间色散对GSM光纤直放站使用的限制
 光纤直放站以其独特的优势在GSM网络分布系统中广泛的应用,由于光纤直放
站的引入扩大了原来信源基站的覆盖区域，光纤站覆盖的局部区域有可能和信
源基站覆盖区重叠，这样在重叠区域手机用户通话时将会有一条通过直放站反
馈给基站的上行路径. 如图1所示:
DR_m
DR_m
DB_m
-
DB_m
DR
DR
DB_R
 a. 当DB_R_m – DB_m<15μs 时
 基站将认为DB_R_m路径的信号是一路有效的多径信号而加以处理，
重叠区域内手机用户通话将不受影响。
 b. 当DB_R_m – DB_m >15μs 而C/R>9dB
 基站将认为DB_R_m路径的信号是一路干扰信号，但由于C/R大于同频
干扰保 护比，重叠区域内手机用户通话也不会受到影响 。
 c. 当DB_R_m – DB_m >15μs 而C/R<9dB
 基站将认为DB_R_m路径的信号是一路同频干扰信号，重叠区域内手
机用户通话将由于同频干扰而使通话质量下降，甚至导致掉话。
 由此可见，在光纤直放站与基站的重叠覆盖区域内，只有当直达信号
与被障碍物反射的信号之间路程差大于4.4km(15μs)以及C/R<γ时才有
可能出现时间色散问题。
工程中避免时间色散影响的几种方法
 一. 将基站或直放站尽可能建在离反射物近的地方,使直达信号和反射信号路径时延差小
于15us。
 二. 当基站或直放站离反射物体较远时,将天线指向离开反射物的方向使天线背向障碍物
，并挑选前后比增益相差大的天线。
 三．采用光纤直放站尽量选取信源基站与覆盖区背向的扇区信号作为直放站信源。
 四. 光纤直放站的覆盖端天线尽量用多面定向板状天线来代替全向天线。
 五. 如果外界物理环境和电磁环境使之不可避免时，可在直放站调测过程中尽量减小重叠
区域的面积，或者提高重叠区域的C/R值，来满足重叠区域手机用户的正常通话。
但在光纤直放站大量应用的过程中通常会遇到以下两种情况：
a. 光纤直放站覆盖区与信源基站覆盖区重叠（见图1）
b. 在一拖多光纤直放站中，覆盖区取自同一信源基站信号,相对较远的A光纤直放站覆盖区
与B光纤直放站覆盖区重叠（见图2）
图 2
A光纤站
 解决办法：
 a. 对于第一种情况我们可采用更换信源基站的方式解决。
 b. 对于第二种情况我们也可以采用更换信源基站的方式将A或B光纤站的信
源更换到另一基站或同基站的另一扇区来解决;但需增加一台中继端主机,这
样也增加了系统的成本。
 c. 对于第二种情况还可以人为增加某个站点与信源基站之间光路距离的办
法来解决.，也就是为了减小多台光纤站重叠覆盖区的多径时延差缩小到
15us以内，从而保证覆盖区内通话既不受到影响 ,系统的改动也不大。
 d. 也可以在光纤直放站的射频或光路部分增加时间延迟电路等办法解决 这
样做会使光纤直放站的成本增加。
由重叠覆盖引起的时间色散的案例
 问题描述：
 火车站地一大道坏小区比相对较高，达到71.43%，上行质量偏差，具体如
下：
CI 基站名
24小时
掉话率
最坏小
区比
上行质量
(0-5级)
下行质量
(0-5级)
21日最坏
小区次数
最近5天最坏小
区次数
16420 火车站地一大道1
9.47% 38.46% 91.13% 95.08% 26.76 9.47%
16421 火车站地一大道2
9.56% 71.43% 90.75% 96.57% 121.57 9.56%
 测试情况：
 在火车站地一大道D区测试时，MS占用小区16421（BCCH=82）通话
时，信号强度为-60dBm左右，质差为5~7，导致掉话，具体如下：
 在火车站地一大道A区测试时，MS占用小区16420（BCCH=74）通话
时，信号强度为-60dBm左右，质差为5~7，导致掉话，具体如下：
处理建议：
派单室分厂家对重叠覆盖区进行整改
问题描述：
龙腾盛世（LAC/CI=14138/16578）高掉率高达17%左右。具体如下：
。
PERIOD_STAR
T_TIME
NAME CELL_ID BTS_ID
AVA_T
CH
Traffic TCH_BLK
SD
BLK
DCR DCN
TOT
AL
ZZBSC87 16578 106 25 6.9111 0 0 0.177 60 339
ZZBSC87 16578 106 25 8.9611 0 0 0.1624 63 388
 测试时发现的问题，在地下停车场两边，信号电平和通话质量都很好，此时占用到的信号
TA=0，可以判定不是直放站的信号；靠近中间位置，信号电平很强，但是通话质量非常差
，此时占用的信号TA=6；在同一个地下停车场，出现两个偏差这么大的TA值，可以初步判
定地下停车场的室内分布系统有两种方式，信号出现叠加。具体如下图：
案例分析：
 在厂家整改覆盖区域后：可见大片的强制差质差已经消息，质量较为良好，也再未发现
TA差距很大的情况，问题已经解决。
 在实际的案例中我们可以发现，重叠小区的存在是比较常见的，以
上两个案例而由指标和测试上发现这些重叠覆盖的小区，而实际的
重叠小区可能因位置较为隐蔽，而测试时 也不可能遍历覆盖区域的
每一个角落，导致没测试出重叠覆盖的情况，所以在测试前因对方
案有个大概的了解和熟悉，以便我们更好的找出重叠覆盖小区的位
置和更准确判断小区指标差的原因。
 以下我会列出各种方案中重叠覆盖的情况：
 银基王朝
 郑州市民航路22院
 绿云小区4号楼
 由以上可以看出，这几个小区都是有重叠覆盖区域的，如果这几个小
区出现差指标，我们就可以有针对性的找出可能有重叠覆盖的区域测
试，而更快把问题点定位和解决。
谢谢！