河南數(shù)字光纖直放站原理與工程應(yīng)用

1、1數(shù)字光纖直放站數(shù)字光纖直放站原理與工程應(yīng)用原理與工程應(yīng)用l 課程的主要目的是為工程人員介紹GSM數(shù)字光纖直放站的原理及應(yīng)用中的基礎(chǔ)知識，使其對數(shù)字光纖產(chǎn)品的性能特點有一個清晰的理解，并能根據(jù)這種理解獨立解決數(shù)字光纖產(chǎn)品在工程應(yīng)用中出現(xiàn)的問題。l 本課程比較了數(shù)字光纖設(shè)備、模擬光纖設(shè)備，以及RRU設(shè)備的特點與優(yōu)缺點，指出了各自的適用場合。l 本課程的另一個目的是使市場人員與工程人員對公司現(xiàn)有的與規(guī)劃中的數(shù)字產(chǎn)品有一個整體的了解，以協(xié)調(diào)產(chǎn)品研發(fā)、市場開拓與工程維護工作。本課程對產(chǎn)品研發(fā)人員也有一定的參考價值。2本課程的主要目的本課程的主要目的l 數(shù)字光纖直放站基本原理 傳輸?shù)臄?shù)字化 信號處理的數(shù)

2、字化 數(shù)字光纖、模擬光纖與RRU的比較l 數(shù)字光纖直放站產(chǎn)品介紹 選頻系列 寬帶系列 數(shù)字產(chǎn)品規(guī)劃l 數(shù)字光纖直放站工程應(yīng)用 工程應(yīng)用的基礎(chǔ)知識 數(shù)字光纖直放站的特點 數(shù)字光纖直放站的適用場合 數(shù)字光纖直放站的應(yīng)用實例3本課程的主要內(nèi)容本課程的主要內(nèi)容l 數(shù)字直放站是數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)備，相對于傳統(tǒng)的模擬直放站而言，數(shù)字直放站通過將傳輸數(shù)字化以及信號處理數(shù)字化，不僅獲得了性能上的改善，更獲得了功能上的豐富與加強。l 傳輸?shù)臄?shù)字化：數(shù)字光纖直放站通過將傳輸數(shù)字化，可以實現(xiàn)更可靠的信號傳輸，可采用多種組網(wǎng)形式，監(jiān)控也更加靈活（前后端互控）。可以實現(xiàn)光纖時延的自動或手動調(diào)整，避免出現(xiàn)重疊覆蓋的時延干

3、擾問題。l 信號處理數(shù)字化：可以實現(xiàn)模擬直放站所不具備的上行底噪抑制、話務(wù)量統(tǒng)計、自動載頻識別、上行信噪比估計以及數(shù)字削峰與預(yù)失真等功能。l 直放站的數(shù)字化可以使未來的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化建立在一個統(tǒng)一的數(shù)字技術(shù)平臺之上，提高設(shè)備性能，并減低設(shè)備成本，促進數(shù)字技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的結(jié)合，促進多平臺無線接口技術(shù)的融合。4數(shù)字光纖直放數(shù)字光纖直放站站l 傳輸?shù)臄?shù)字化 傳統(tǒng)模擬光纖直放站組網(wǎng)能力不足、監(jiān)控功能有限，產(chǎn)品一致性不是很好，需要較多的現(xiàn)場調(diào)試； 傳輸性能影響射頻增益，大功率輸出能力受限； 不具備時延調(diào)整功能；l 信號處理數(shù)字化 受益于摩爾定律，從長遠看降低設(shè)備成本； 用數(shù)字處理能力來彌補射頻性能的不足，針對

4、網(wǎng)優(yōu)產(chǎn)品特點，兼顧靈活性與成本； 統(tǒng)一、開放的硬件平臺，軟件升級進行功能擴展；5Design Philosophyl 數(shù)字光纖傳輸原理l 數(shù)字光纖傳輸設(shè)計規(guī)則l 數(shù)字中頻：中頻、采樣頻率l 數(shù)字中頻：ADC設(shè)計l 數(shù)字中頻：DDC/DUC設(shè)計l 數(shù)字信號處理：底噪抑制l 數(shù)字信號處理：DPD/CFR6第一部分：數(shù)字光纖直放站原理第一部分：數(shù)字光纖直放站原理7光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)包括光發(fā)送部分、傳輸（中繼）部分、光接收部分；包括光發(fā)送部分、傳輸（中繼）部分、光接收部分；采用采用IM-DD體制，即強度調(diào)制體制，即強度調(diào)制-直接接收；直接接收；發(fā)射部分采用內(nèi)調(diào)制方式，經(jīng)濟實用；發(fā)射部分采用內(nèi)調(diào)制

5、方式，經(jīng)濟實用；接收部分采用直接檢波方式，實現(xiàn)簡單；接收部分采用直接檢波方式，實現(xiàn)簡單；光傳輸媒介為光傳輸媒介為G.652光纖。光纖。l 光纖的作用是：低損耗、不失真地將信號從光發(fā)射端機傳送到光接收端機；l 要求是：低損耗，大帶寬（低色散），支持單纖雙向傳輸。8傳輸媒介：石英光纖傳輸媒介：石英光纖l 損耗受限ITU-TG.956極限值設(shè)計法 PT為光模塊發(fā)射的平均光功率-5dBm；PP為光通道功率代價取1dB；PR為光模塊接收靈敏度-25dBm/1.25G；ac為光活動連接器損耗0.7dB/個；Me為設(shè)備富余度取3dB；af為光纖的平均損耗按1310nm取0.4dB/km；as為平均每公里光纖

6、接頭損耗0.1dB/km；Mc為每公里光纖的富余度0.2dB/km。按上述取值計算得到9最大無中繼傳輸距離：損耗受限最大無中繼傳輸距離：損耗受限l 光纖色散與帶寬描述的是同一特性，色散是時域形式，帶寬是頻域形式10最大無中繼傳輸距離：色散受限最大無中繼傳輸距離：色散受限l 可依不同準則計算色散受限距離，對于多縱模的MLM-FP激光器，一般按照1dB光通道開銷計算。11激光器類型與色散受限距離激光器類型與色散受限距離l 對于數(shù)字中繼誤碼性能的影響 K個中繼段的總誤碼率為： 在多級中繼時要求維持性能不變（誤碼率10E-9），10臺級聯(lián)則對信噪比要求會增加0.5dB。l 對于時鐘恢復(fù)的影響（Cloc

7、k Jitter） 系統(tǒng)級抖動，合適的傳輸碼型設(shè)計來解決 隨機性抖動，窄帶鎖相電路去抖 網(wǎng)間抖動累計，建議不超過10臺級聯(lián)12級聯(lián)的考慮級聯(lián)的考慮l 對于1.25Gbit/s，建議無中繼光纖傳輸距離不超過10km，極限情況下，不超過15km；l 對于2.5Gbit/s，建議無中繼光纖傳輸距離不超過7km，極限情況下不超過10km；l 在不考慮噪聲疊加的影響時，單鏈最大級聯(lián)數(shù)目為10臺；l 采用單纖雙向傳輸，節(jié)省光纖資源，下行方向上用1550nm光模塊，上行方向上用1310nm光模塊；l 光模塊的光輸出功率在-5dBm左右，接收靈敏度不得低于-20dBm，消光比不得低于8.2dB；l 光纖傳輸應(yīng)

8、有誤碼率檢測，以監(jiān)控光傳輸信道的質(zhì)量。13傳輸設(shè)計規(guī)則傳輸設(shè)計規(guī)則14信號處理數(shù)字化：數(shù)字中頻信號處理數(shù)字化：數(shù)字中頻l 采樣時鐘頻率、中頻頻率與Nyquist采樣定理l 設(shè)計考慮 數(shù)字中頻采樣時鐘應(yīng)為碼速率的整數(shù)倍； 盡量提高采樣時鐘頻率，但應(yīng)控制在所有器件所允許的最高時鐘頻率范圍內(nèi)； 盡量提高中頻頻率以簡化濾波器的設(shè)計； 沒有高次諧波干擾落入采樣Nyquist域內(nèi)； 考慮FPGA的處理速度與資源配置。15數(shù)字中頻：系統(tǒng)設(shè)計數(shù)字中頻：系統(tǒng)設(shè)計16數(shù)字中頻：數(shù)字中頻：ADC設(shè)計設(shè)計17數(shù)字中頻：數(shù)字中頻：DDC/DUC設(shè)計設(shè)計DUCDDC18數(shù)字處理技術(shù)：底噪抑制數(shù)字處理技術(shù)：底噪抑制19數(shù)字

9、處理技術(shù)：數(shù)字處理技術(shù)：DPD/CFR傳統(tǒng)預(yù)失真必然對放大器的記憶效應(yīng)敏感！傳統(tǒng)預(yù)失真必然對信號的峰均比敏感！ The use of polynomial predistortion has been widespread for many years, particularly in the field of satellite power amplification and high bit-rate point-to-point links (for TWT)20DPD：非線性記憶效應(yīng)建模：非線性記憶效應(yīng)建模J. Kim and K. J. Kim and K. Konstantinou

10、Konstantinou, , Electronics LettersElectronics Letters, Vol.37, No.23, Nov 2001, Vol.37, No.23, Nov 2001Mm0mmp1k1kmnmkmnnxbxy有記憶的多項式：理想的 DPD 函數(shù)是上面 PA Model 的逆函數(shù)（inverse function），如果記憶深度 M 不為零，通常很難用解析的方式求得記憶多項式的逆，各種算法的區(qū)別正在于對于求逆的簡化與變通。pk1k1knknnxbxyl 寬帶直放站與選頻直放站；l 數(shù)字光纖與模擬光纖的比較；l 數(shù)字光纖與RRU的比較；21第二部分：數(shù)字光

11、纖產(chǎn)品介紹第二部分：數(shù)字光纖產(chǎn)品介紹22l多級菊花鏈級聯(lián)，多光口星形級聯(lián)；多級菊花鏈級聯(lián)，多光口星形級聯(lián)；l支持環(huán)形光路保護和光旁路保護；支持環(huán)形光路保護和光旁路保護；l支持光纖時延自動或手動調(diào)整；支持光纖時延自動或手動調(diào)整；l兩獨立信號處理通道，支持分集；兩獨立信號處理通道，支持分集；l支持下行功放過功率保護；支持下行功放過功率保護；l寬帶設(shè)備時延寬帶設(shè)備時延4us4us，小于選頻設(shè)備的，小于選頻設(shè)備的13us13us，不易引起時延干擾問題，但對，不易引起時延干擾問題，但對于整個頻帶內(nèi)的噪聲無抑制作用；于整個頻帶內(nèi)的噪聲無抑制作用；l無需設(shè)置頻點，應(yīng)用方便。無需設(shè)置頻點，應(yīng)用方便。多級菊花鏈

12、級聯(lián)，多光口星形級聯(lián)；多級菊花鏈級聯(lián)，多光口星形級聯(lián)；支持環(huán)形光路保護和光旁路保護；支持環(huán)形光路保護和光旁路保護；支持光纖時延自動或手動調(diào)整；支持光纖時延自動或手動調(diào)整；兩獨立信號處理通道，支持分集；兩獨立信號處理通道，支持分集；支持下行功放過功率保護；支持下行功放過功率保護；支持載頻自動識別；支持載頻自動識別；支持時隙支持時隙ALCALC；支持上行底噪抑制；支持上行底噪抑制；支持話務(wù)量統(tǒng)計。支持話務(wù)量統(tǒng)計。數(shù)字光纖寬帶數(shù)字光纖寬帶數(shù)字光纖選頻數(shù)字光纖選頻寬帶產(chǎn)品寬帶產(chǎn)品 vs. 選頻產(chǎn)品選頻產(chǎn)品23數(shù)字光纖數(shù)字光纖 vs. 模擬光纖模擬光纖l 數(shù)字直放站在信號處理、光纖接口定義等方面與RRU

13、非常類似；l 所不同的在于信號來源：RRU的信號來源與BBU，而數(shù)字直放站的信號來源于耦合的基站射頻信號；l RRU的容量可能受限于BBU的容量，而數(shù)字直放站的容量為耦合基站的總?cè)萘?；l 數(shù)字直放站的所有遠端的BCCH或?qū)ьl都保持一致，不容易造成導(dǎo)頻污染，而RRU的BCCH或?qū)ьl不一定保持一致，容易造成導(dǎo)頻污染。24數(shù)字直放站與數(shù)字直放站與RRU的比較的比較25第三部分：數(shù)字光纖的工程應(yīng)用第三部分：數(shù)字光纖的工程應(yīng)用l 應(yīng)用場景與注意事項；l 應(yīng)用事例；26l 鐵路（隧道）、高速公路沿線鐵路（隧道）、高速公路沿線覆蓋；覆蓋；l 工業(yè)區(qū)及居民小區(qū)的室內(nèi)室外工業(yè)區(qū)及居民小區(qū)的室內(nèi)室外覆蓋；覆蓋；l 室內(nèi)站點代開宏站；室內(nèi)站點代開宏站；l 地下停車場、電梯覆蓋；地下停車場、電梯覆蓋；l 寫字樓覆蓋；寫字樓覆蓋；l 體育場館覆蓋；體育場館覆蓋；l 風(fēng)景區(qū)、溶洞覆蓋。風(fēng)景區(qū)、溶洞覆蓋。同頻時延干擾，信源小區(qū)的選同頻時延