塔頂放大器在移動通信網(wǎng)中的作用

1、塔頂放大器在移動通信網(wǎng)中的作用一：概述     塔頂放大器在移動通信中是一項(xiàng)非常實(shí)用的技術(shù)。在過去很長一段時間內(nèi)，人們主要使用塔放來解決移動通信基站臺上、下行不平衡的問題。但是由于早期射頻技術(shù)的限制，對塔放所要求的高性能、高可靠性不易實(shí)現(xiàn)。隨著移動通信的發(fā)展、尤其是近年GSM移動通信的普及，塔放技術(shù)再次受到人們的重視，現(xiàn)在越來越多的移動通信運(yùn)營商和設(shè)備制造商都認(rèn)識到塔放在提高基站性能和改善網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量方面的優(yōu)勢。二：塔放原理    基站接收靈敏度的提高一直是一個困難的問題，這主要是由于基站接收系統(tǒng)的有源器件和射頻導(dǎo)體中的電子熱運(yùn)

2、動引起的熱噪聲。如：接收回路中的饋線、跳線和基站內(nèi)的接收分路器、高頻放大器等。這些熱噪聲的引入，降低了系統(tǒng)接收的信噪比（S/N），從而限制了基站接收靈敏度的提高、降低了通話質(zhì)量。信號傳輸中的多級放大器原理有利于改善系統(tǒng)熱噪聲的影響。對一個多級放大系統(tǒng)，它的系統(tǒng)噪聲系數(shù)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(shù)G1,G2是第一級到第二級的增益從上述公式中可以看出，多級放大系統(tǒng)的噪聲主要取決于第一級的噪聲系數(shù)F1。塔頂放大器的原理就是通過在基站接收系統(tǒng)的前端，即緊靠接收天線下增加一個低噪聲放大器來實(shí)現(xiàn)對基站接收性能

3、的改善。圖一是一種塔放結(jié)構(gòu)原理圖。    圖中塔放具有12dB的增益，放大器的并聯(lián)結(jié)構(gòu)提高了塔放的可靠性；三個濾波器保證接收與發(fā)射頻帶的隔離；旁路開關(guān)是在放大器出現(xiàn)故障時，自動接通并保持傳輸回路的連通；偏置接口用于將射頻與直流分離，并向放大器提供直流電壓。三：塔放的作用    對一個移動通信基站安裝塔放會有一些什么樣的作用，這是人們通常關(guān)心的問題。應(yīng)該說，塔放帶來的好處是多方面的。這主要是由于塔放從技術(shù)原理上是降低基站接收系統(tǒng)噪聲系數(shù)，從而提高基站接收系統(tǒng)靈敏度，這樣它起到的作用是對基站接收性能的改善。1. 擴(kuò)大基站有效覆蓋范圍。 在

4、移動通信系統(tǒng)中，由于基站和移動臺發(fā)射功率和接收靈敏度的差異，會造成上、下行功率不平衡。往往易出現(xiàn)移動臺能收到基站的信號，而基站收不到移動臺的信號，因此對一個基站的覆蓋范圍取決于移動臺到基站的上行有效距離。塔放降低了基站接收系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，也就是提高了基站接收靈敏度，增加了基站上行傳播損耗容量。通常塔放可降低基站接收噪聲系數(shù)2-5dB，也就是增加基站上行傳播損耗容量2-5dB。按照哈塔算法，傳播損耗公式如下：LP=69.55+26.16lgf-13.82lght-a(hr)+(44.9-6.55lght)lgd其中: f是頻率MHzht為基站有效高度a(hr)是移動臺天線高度修正因子d是基站與移

5、動臺之間的距離Km對一個有效高度為60米的基站，我們可以計算出，當(dāng)傳播損耗容量增加2-5dB時，上行覆蓋距離增加15%-41%。2. 提高上行接收電平，改善弱信號覆蓋。 正如前面討論的一樣，對大多數(shù)移動基站系統(tǒng)，通常其覆蓋的問題是上行的問題。安裝塔放后，基站接收系統(tǒng)增加了12dB的增益，上行接收電平得到提高，也就改善了一些弱信號地區(qū)的覆蓋問題。下表是兩個基站的OMC測試統(tǒng)計數(shù)據(jù)：基站1基站2測試指標(biāo)平均上行電平切換次數(shù)平均弱信號斷線塔放安裝前124次29%塔放安裝后0.33次5%基站1的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，基站安裝塔放后上行電平引起的切換次數(shù)明顯減少，基站的數(shù)據(jù)更能說明問題，不僅說明弱信號斷線得到改

6、善，而且證明引起弱信號斷線的主要原因是上行電平引起的。3. 降低掉話率，提高通話質(zhì)量。移動基站的掉話大部分是無線接口的掉話。主要又可分為信號場強(qiáng)太小的的射頻原因、移動臺或基站的同頻道和鄰頻道干擾、基站天饋線噪聲等引起的掉話。塔放最根本的技術(shù)原理是降低基站接收系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，提高了基站接收靈敏度，這對改善無線接口的掉話是非常有益的。下表是基站加裝塔放后一些主要指標(biāo)改善的分析： 指 標(biāo)原因指標(biāo)變化接收噪聲NF=F1+(F2 -1)/G*Lc¯ 靈敏度RSµ 1/NF 信噪比rµ 1/NF 誤碼率Peµ e-r¯ 手機(jī)輸出功率塔放+12dB增益

7、75; 上行干擾手機(jī)輸出功率降低¯ 其中： F1是塔放的噪聲系數(shù)            F2是基站前段的噪聲系數(shù)  G為塔放增益       Lc是饋線損耗增益4. 降低手機(jī)輸出功率，減少上行信號的干擾。干擾是困擾移動通信的一大問題。加裝塔放的基站，由于其上行接收電平得到加強(qiáng)。因此，所需的手機(jī)發(fā)射功率可以降低，這不僅為手機(jī)用戶帶來節(jié)省電池和減少輻射的好處，更重要的是它有效降低了上行鏈路的同頻和鄰頻干擾，尤其

8、在移動用戶數(shù)高速增長、手機(jī)干擾越來越突出的今天，降低手機(jī)輸出功率的意義就尤為突出。下表是塔放安裝前后沿基站覆蓋路徑的手機(jī)發(fā)射功率分布： 發(fā)射功率（dBm）33-2927-2321-1715-13平均值安裝前53.21%9.9%26.29%8.9%26dBm安裝后28.46%5.83%0.72%63.86%19dBm5. 表中很清楚的看出，使用塔放基站的覆蓋區(qū)域內(nèi)手機(jī)發(fā)射功率平均降低7dB。6. 節(jié)省費(fèi)用，增加收益。加裝塔放的基站由于有效覆蓋范圍擴(kuò)大，因此，可節(jié)省移動網(wǎng)建設(shè)資金。另一方面，由于塔放對上行鏈路電平和質(zhì)量改善，不僅可以提高業(yè)務(wù)信道的通話質(zhì)量，還可以提高信令信道的傳輸質(zhì)量，從而提高接入

9、、尋呼、位置更新、越區(qū)切換等控制消息的成功率。換句話說，這可以提高無線資源的有效利用率，容納更大的話務(wù)量，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。其對話務(wù)量的影響，是體現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益的直接原因。下表是我們統(tǒng)計數(shù)據(jù)中有關(guān)話務(wù)量的統(tǒng)計： 基 站1基 站2呼叫次數(shù)話務(wù)量呼叫次數(shù)話務(wù)量塔放安裝前9389.251381.66塔放安裝后86010.421712.13增長率-8%12.6%23.9%28.3%    從基站1的數(shù)據(jù)可分析，盡管呼叫次數(shù)減少，但話務(wù)量增加。這主要是通話質(zhì)量改善后，平均通話時間延長，簡單說電話好打了?；?，話務(wù)量和呼叫次數(shù)都有增長，這說明基站的覆蓋范圍和通話質(zhì)量都得到改善。四：總結(jié)    移動通信基站是移動通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，基站運(yùn)行的好壞直接關(guān)系到用戶的利益和運(yùn)營著的服務(wù)水平。對于一個實(shí)際的移動基站，由于站址環(huán)境的變化、用戶數(shù)的增加，其運(yùn)行狀態(tài)達(dá)不到網(wǎng)絡(luò)設(shè)計指標(biāo)，通常表現(xiàn)在如下幾個方面：1. 掉話率高 2. 切換成功率低 3. 覆蓋率低或覆蓋質(zhì)量差 4. 接通率