基站接收增加噪声为什么是2dB,怎么算出来的?
在讨论接入直放站后上下行平衡的问题中有如下公式:
“假设直放站下行输出功率33dBm,上行接收机噪声系数NRPF约4dB,直放站没有分集接收功能,且增加直放站后,基站接收上行噪声会增加约2dB,根据上下行平衡原理:
PRP+NRPF+△S(基站接收增加噪声)=PMS+NMSF
33dBm+4dB+2dB=33dBm+6dB
上下行是平衡的!如果直放站下行输出功率大于33dBm,则上下行将不平衡”
请问公式中的△S是怎么计算出来的?
非常感谢!
1、基站接收端的噪声
在没有引入直放站的情况下,基站接收端的噪声为热噪声和基站噪声系数之和,称为基站底噪声。热噪声的计算公式为:N=10Lg[KTB],其中K为波次曼常数,T为绝对温度,B为信号带宽;基站噪声系数Nfbts一般为2dB。
因此,基站接收端的底噪声电平Npbts为: Npbts=10Lg[KTB]+Nfbts =-121dBm/Hz+2dB =-119dBm 当引入直放站,该基站成为直放站的施主基站后,其接收端的噪声为基站底噪声加上直放站的噪声增量。
2、引入直放站后基站接收端噪声的变化
基站接收端接收到直放站的噪声电平与直放站的上行增益有关,下面看一看直放站上行增益对基站输入端噪声的影响。先从无线直放站引出相关的计算,直放站输出的噪声功率Np'rep为直放站的热噪声N加上直放站的噪声系数Nfrep,再加上直放站的增益Grep,即:
Np'rep=10Lg[KTB]+Nfrep+Grep,
把从基站发射机至直放站的所有损耗计为路径损耗Lp,则直放站产生在基站接收端的噪声电平Nprep为:
Nprep = Np'rep -Lp =10Lg[KTB]+Nfrep+Grep -Lp =-121+Nfrep+Grep-Lp (1)
引入直放站后,基站接收端的总噪声(NP)total为基站底噪声Nbts和直放站在基站接收端产生的噪声Nrep的叠加,即:
(NP)total=10Lg[10Npbts+10Nprep]=NPbts+10Lg[1+10Nfrep-Nfbts+Grep-Lp]令10Lg[1+10Nfrep-Nfbts+Grep-Lp]= ΔNbts (2)
则: (NP)total =Npbts+ΔNbts
从以上推算可以看到,引入直放站以后,基站接收端的噪声电平比无直放站时增加了ΔNbts,这个值为噪声增量。噪声增量与基站、直放站的噪声系数、直放站的增益、基站发射机至直放站的路径损耗有关。
根据公式(2)计算:当Nfrep-Nfbts+Grep-Lp=0时,基站接收端的噪声增量ΔNbts为3dB;当Nfrep-Nfbts+Grep-Lp=-6时,基站接收端的噪声增量ΔNbts降为0.97 dB,也就是说基站的灵敏度下降了0.97 dB。这时,可以认为直放站引入基本上对基站无影响。一般,基站噪声系数Nfbts为2dB,那么,按公式(1)计算直放站在基站接收端产生的噪声电平Nprep为-125dBm。
在工程实际中,基站和直放站的噪声系数一定,噪声增量主要受直放站增益和基站发射机至直放站的路径损耗的影响。基站噪声系数Nfbts为2dB,直放站噪声系数Nfrep为4dB,那么,直放站的增益Grep应比基站发射机至直放站的路径损耗Lp小8dB,才能把基站接收端的噪声增量控制在1dB以内。
光纤直放站一般从基站直接耦合信号,光纤直放站的路径损耗Lp为耦合器的耦合损耗。同样的原理,光纤直放站的上行增益需比耦合损耗小8dB左右。在工程实际中,我们一般选择高耦合比的耦合器,使输入光纤直放站的信号在0dBm,这样,基站至光纤直放站的路径损耗为40dB左右,而光纤直放站的上行增益设置为30dB,保证了光纤直放站引入后,原基站灵敏度基本不受影响。
在网络设计中,如果目标覆盖的范围较大,需要到多个光纤直放站并联才能完成覆盖,这种情况下,基站接收端的噪声为基站底噪声与基站接收到各直放站噪声的叠加,即, NPtotal=10lg[10NPBTS+?0(Nprep)](Nprep)i为每一个直放站在基站接收端产生的噪声,n为直放站的数量。为了控制直放站总的噪声水平,即总的ΔNbts保持小于1dB,需要减小每一个直放站的增益。假设每一个直放站对基站产生的噪声增量ΔNbts相等,那么,n个直放站时每一个直放站在基站接收端产生的噪声Np'rep与一个直放站时产生的噪声-125dBm相比,需满足以下公式:Np'rep<-125-10Lgn 。如果每一个直放站的路径损耗相等,那么,n个直放站时,每一个直放站的增益G'rep,比一个直放站时的增益Grep小10Lgn,即 G'rep。这样,n个直放站在基站接收端产生的总噪声增量将控制在1dB以内。
总的说来,设置光纤直放站上行增益时需考虑基站发射机至直放站接收机的路径损耗和并联在该基站上光纤直放站的数量。
