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“室分安稳协调功率设置法 王军文 张悦华李召华 广东无线网络运营中心 摘要：争对传统同轴室分，从设备安稳运行的要求分析了有源设备的功率输入输出范围；同时从网络协调性要求分析了室分链路的平衡、室内对室外的影响、基站底噪抬升的限制条件，给出了同时满足这些要求的统一的功率设置标准和模板。并争对实际工作中设备功率自检不准、功率在线测试不准等现实条件，给出了规避的方法。通过该设置，可结束室分设备功率设置混乱的现状，使室分运行在安全稳协调的工作状态。 在室分设备与器件质量低下的现网中，室分设备的故障率较高、性能不稳定及链路不平衡是普遍现象。随着室分系统的规模越来越大，保持室分系统安稳协调的运行，对保持用户感知至关重要。影响室分安稳协调的因素很多，其中最重要的环节是保证设备的功率运行在安全范围内，且达到网络的协调性要求。本文给出了能让室分安稳协调运行的功率设置方法，“室分安稳协调功率设置法” 一、创作背景现网中，室分系统主要表现出来的问题是：故障率高、覆盖性能不稳定、RSSI高及链路平衡性差。 室分设备故障在器件本身质量不高的情况下，现网中如何提高其运行稳定性？减少设备的坏损几率？是一个较迫切的命题。 室分系统经常表现出运行不稳定的情况。在设备没有故障告警的情况下，覆盖时好时坏，信号漂移大；或运行一段时间后功率出现了明显下降，通过重启设备暂时好转。 在同轴室分中,RSSI的抬升最难控制,往往降低了RSSI又恶化了手机的发射功率，在两者间反复地寻找平衡或者干脆牺牲其中一项。 因此，迫切需要一种方法或手段来切实有效地改善上述状况。 二、常用方法与目前的问题对于室分故障，一般采取更换板析或替换设备的方法进行解决。这种方法可暂进修复故障问题，但运行一段时间后，故障可能会重复发生。因为没有从网优与设备维护整体上去解决问题。当设备的功率设置不合理，会加剧设备坏损的几率。 对于覆盖性能不稳定还没有引起足够的重视，一般认为是网优调整的范畴，从这个范畴去解决，没有排除因功率设置不合理导致设备性能不稳定引起的原因，不能彻底解决问题。 对于RSSI高的问题，目前较偏重于设小直放站干放反向增益，而恶化反向链路的质量。造成实质性的用户感知差。没有理论来指导特定结构下的室分，其RSSI到底应上升多少才正常，RSSI高到底是因为增益的设置造成还是分布系统本身的质量造成，以及如何来定位。 目前室分的三大类问题，都与有源设备的功率设置及链路增益强相关。如果有源设备的输入功率太大，增益设置不合理，会导致功放的过饱和，既影响设备的寿命，也影响覆盖信号的信噪比。而链路增益的设置不合理，会造成信源小区的RSSI控制与有源设备覆盖区的链路平衡性得不到保障。 目前室分有源设备的功率设置不在管控状态。由于直放站干放普遍采用便宜的功率检测器件，其功率检测值不准，造成网管上的输入输出功率没有实际价值。而链路的增益直接决定信源小区底噪的抬升，前反链路的平衡。这个信息从建设移交至维护开始就没有资料，维护工作也没将此信息纳入维护。当发生RSSI或是平衡性问题时，由于缺乏规范标准，不同的维护人员有不同的增益设置方法，造成链路增益频繁变更。很难兼顾功率安全、ROT及链路平衡。 因此，有必要结束室分的功率设置混乱的状态，确定统一的设置方法并纳入管理。 三、实现目标本操作法的目标是统一室分有源设备的功率与增益设置，结束直放站干放在联调中的混乱情况。在兼顾设备的功率安全、信源小区底噪抬升、室分前反向链路平衡及室内外链路平衡的同时，给出一般场景下直放站干放的功率与增益设置方法。并制定切实可行的操作步骤，以达到最大可能地保证设备的安全稳定运行，并优化覆盖性能与链路平衡。 四、创新点和原理说明 该操作法的创新点在于： 1．综合考虑了设备运行安稳要求、设备利用效率、信源小区底噪抬升限制、室分前反向链路平衡及室内外链路平衡的要求，将功率设置的范围限定在较窄的范围内，从而达到标准化； 2．对室分的链路平衡性要求，给出了明确的量化标准和指标要求； 3．对不同覆盖场景的信源，明确地给出了底噪抬升（ROT）的限制标准；及在不同结构下所带直放站与干放的限制数量； 4．对各种室分结构下给定的增益设置，准确计算了信源小区及各直放站与干放的ROT；为现网排查室分RSSI高由是由于分布质量还是增益设置引起提供了判断依据。并提供了通过拨打测试来验证链路平衡性与直放站干放RSSI是否异常的方法。 5．提出了利用功放标称增益与衰减来确定直放站干放的输出，规避了直放站干放自检功率的不准确性，为准确的链路增益计算打下基础； 6．所有功率及链路设计以单载空载为基准，结合基站后台功率配置值与读数值的差异对现场功率测试值进行校正，避免现网话务波动导致实际的功率测试不准确。 7．总结了各厂家设备的共同之处，对设备的安全输入范围给出了较通行的门限。 (一) 室分问题原因分析 可从硬件、环境、软参三个方面来分析室分的三个代表性问题。 1．硬件原因在现网设备质量普遍不高的现状下，应尽可能降额使用，这就要求我们在在进行参数设置时，留有恰当的余量。 2．环境原因功放模块所用的LDMOS管、光模块所用的LD与PIN二级管，以及电源模块所用的开关模块，都是半导体器件。半导体器件坏损的主要原因是电压击穿与电热击穿。当供电电压超过击穿电压导致PN结击穿；电热击穿主要是因为产生静电放电时，瞬间电流过大导致半导体元件急剧升温而永久损坏。同时半导体器件都怕高温，温度越高寿命越短。 总结起来就是，设备运行环境温度不超过55度、有良好的接地以及额定功率内运行。 3. 软参原因 室分一般会引起信源小区RSSI升高，为了压制RSSI往往将反向增益调得较低，但却导致了手机发射功率的升高。链路的增益设置不好，会使输出功率，信源RSSI，前反向的平衡不能同时达到要求,需经过仔细的选择。 存在一些局部室分信号的ECIO波动非常大。原因在于，干放或直放站的功放管工作在饱和区附近，当输入信号稍微变大时，功放工作区就移至饱和区，其输出信号的信噪比恶化,导致ECIO降得很低。这要求功率的设置上使功放离饱和区有足够的距离。 部份设备运行一段时间后，输出功率变低，重启后会恢复，这是因为AGC/ALC误判引起。当检测到输入功率过大时（因检测不准实际不大），为保证输出不过高，AGC/ALC会降低增益。当输入恢复后，AGC失效却不能自动恢复，造成之后的输出一直很低。这要求设备的功率选取恰当的工作区间，尽量不触发AGC/ALC的开启。 (二) 设备安稳协调运行原理经过以上原因分析可知，设备安全运行应尽可能保持设备低温、低功耗和良好接地；而要保持设备性能稳定，须保证功放工作区离饱和区有足够距离；保持链路的平衡，须精心设置设备增益。这三个方面都要求设备功率（或增益）设置正确。 低功率有利于设备安稳，但会降低设备的效率，因此需在两者间找到平衡。同时，在考虑室分设备的功率设置时，要充分考虑负载变化引起的功率波动是否超过设备的安全范围。 1. 信源小区的功率波动范围对于1X，导频功率配比为10%时，忙闲功率波动7db；导频功率配比为15%时，忙闲功率波动5db；对于DO忙闲功率波动7db。考虑波动后使设备的输入不超过安全范围。 2. 载波扩容引起的功率波动信源小区扩载后，其总输出变大，引起光直干放的输入变动。设计功率时，要预计今后的规划载波数给予预留。一般规划5载波，预留7db。 3. 设备安全运行功率范围总结各厂家设备，一般而言，光直、干放与光模块的安全运行范围如下： 表一：设备安全输入输出范围 每个电器都有安全的输入输范围。如果在设置光直干放的功率时，考虑了信源小区的功率波动范围，让波动在安全范围内，则设备的运行将安全稳定得多，这是最基本的原理。 4. 室分本身的前反向平衡要求一般以TX_adj来衡量前反向平衡，当TX_adj<-15db可以认为平衡。设末端有源设备的等效噪声系数为NF,输出功率为Po，根据功控公式有： TX + RX = K +TX_adj L + (N0 +NF) + (Eb/Nt –Gp) + (Po – L) = (K +TX_adj) NF = (TX_adj –Po) - (Eb/Nt –Gp + N0 - K) NF = (TX_adj – Po) +56 ①（室分在无分集增益条件下，解调门限为5db） 5. 室内外互相之间的平衡要求设室分信源与室外站异PN,其末端有源与室外宏站输出功率分别为P1、P2；到达手机的路径损耗分别为L1、L2；ECIO分别为EcIo1，EcIo2；单个覆盖时手机的发射功率分别为Tx1、Tx2；T_add=-14db；室分引起室外站RSSI的抬升容忍量为N0_rise=3db。如欲室分内手机干扰室外站有： （P1-L1）- （P2-L2）> EcIo1 -T_add ② （此时室外站PN其ECIO将低于切换门限） Tx1 - Tx2> N0_rise ③ 其中Tx1= L1 + (N0 +NF1) + (Eb/Nt1 –Gp)；Tx2= L2 +(N0 +NF2) + (Eb/Nt2 –Gp)联立②③有, (NF1-NF2)> （EcIo1 - T_add + N0_rise） –(P1-P2) – (Eb/Nt1- Eb/Nt2) NF1 >55-P1 ④ 一般地，满足了内平衡要求都能满足外平衡要求。 6. 信源小区RSSI对反向链路的要求信源小区的RSSI的抬升一般与末端有源设备的噪声系数都受反向链路增益、有源设备级数，及设备数量的影响，有固定的函数关系，且互为制约。对选用室外站小区作信源，RSSI_rise（ROT）<1.7db；对于专建小区，RSSI_rise（ROT）<3.1db。 ![]() ⑤![]() ⑥![]() ⑦其中，NIMrpt=NFbts-NFrpt-(Grpt-PLrpt)；NIMta=NFbts-NFta-(Grpt-PLrpt+Gta-PLta) 7. RSSI与链路平衡联合要求对反向链路增益的确定平衡性要求对末端等效噪声作出了要求，此噪声系数规定了前向输出功率、反向链路的增益、有源设备级数、直放站与干放的个数，同时也影响RSSI，这6个因素互相彼此影响，组合关系比较复杂。根据①④⑤⑥⑦计算，为达到RSSI抬升与前反向平衡要求，有如下工程表： 表一：直放站后接干放二级结构的反向链路增益设置及数量 表二：只接直放站或干放一级结构的反向链路增益设置及数量： 总结起来，室外小区所接直放站与干放的总功率不超过50W，而室内专建小区所接直放站与干放总功率不超过信源基站PA的功率 (三) 设备安稳协调功率设置原则1. 直放站的前向功率设置与耦合器大小选取如上所示，设近端机远端机之间的光路增益为0，当基站输出达到满功率49dbm(80W)时，光直其输入应小于0dbm，则耦合器大小应大于49db；此时光直输出应不超过其最大输出功率43dbm(20W),则光直净增益应设为43db。当光路增益为负值时，增益相应地增加。 现网中，由于每小区一般的设计功率20W，当载波数小于4时，基站PA的功率没有用尽，与上述设置稍有差别。具体情况如下表： 采用宏站小区作信源时， 表三：宏小区信源光直耦合器与增益设置 采用RRU小区作信源时， 表四：RRU小区信源光直耦合器与增益设置 总结起来，室分承载单载波时，耦合器大小设为45db，多载波时设50db；80W宏小区作信源时，四载波以上光直净增益设为直放站最大输出+2*光纤损耗，三载波以下设为直放站最大输出+2*光纤损耗+2；RRU作信源时，光直净增益设为直放站最大输出+2*光纤损耗+2。 目前由于直放站本身的功率检测值不准，而现场测试功率又容易受到负载波动的影响，因此最可靠的方法就是查出直放站的最大增益值，再设置相应的衰减器值，使最大增益值-衰减值=净增益值。 2. 干放的前向功率设置原则同理，干放设备的最大安全输入功率为0dbm，对于10W干放，其净增益不能超过40db才安全。现网中，由于载波配置的多样性以及干放至上级线损的不一致，导致需差异化设置。 干放上级为直放站时， 表五：干放上级接直放站的增益设置 干放上级为RRU时， 表六：干放上级接RRU的增益设置 总结起来，10W干放的净增益应设为40db，5W相应减3db。当干放输入端至上级有源输出端的线损达不到表中要求时，应人为增加衰减使线损达到要求，以使输入干放的单载空载功率约为-14dbm。 3. 光模块的安全功率设置原则 一对电光-光电转换的效率为1%，增益损失20db，光模块内部电路会补偿这部份损失。对于智能光模块，其电路除了补偿光电损失外，还会自动补偿光路的损失，因此整体增益为0。对于非智能光模块，其整体增益为负的光路损耗。这也是出厂时的设置，一般不调整。 4. 直放站与干放反向功率设置原则一般来说，每一级的链路增益保持在-7db，前反向增益不要有差异，是较好的设置。 5. 室分所带直放站干放数量的原则通过计算表明，不论室分采用一级或是二级结构，其所带直放站干放的总个数限制应满足：直放站干放的总额定功率和不超过信源小区PA的总额定功率。如超过，须在链路平衡与信源ROT之间进行牺牲的取舍。对于室外站作信源的，附属设备功率不超过50W。 五、主要步骤或功能(一) 先决条件1. 检查运行环境； 1) 检查散热环境 环境温度超过55度时，应改善散热环境； 2) 检查接地状况 设备应接地，且接地电阻应小于5欧姆； 2. 熟悉室分结构； 1) 确定信源功率 确定基站信源小区的PA大小、导频功率配比、规划载波数、载波额定功率、室外覆盖还是室内建用途。填入《室分链路增益设置的计算》表中 2) 了解室分结构 基站设备后面紧接的直放站干放向为一级，直放站干放后面接的设备为二级；确定每台设备所处的级数，填入《室分链路增益设置的计算》表中；并在表中插入或删除相应的行，使表结构与实际的室分结构相符。 3) 确定设备功率 确定每台直放站干放的最大输出功率、标称最大增益、噪声系数，输入《室分链路增益设置的计算》表中。 4) 确定质量标准 检查所带直放站干放数是否超过表一表二的标准。如超过，是否考虑放宽信源小区ROT标准、链路平衡性标准、将设置标准填入输入《室分链路增益设置的计算》表中。 (二) 光直前向设置步骤：3. 测试光路增益； 1) 确定光模块类型 确定光模块为智能光模块还是普通光模块。如为智能光模块，则光路损耗为0，跳过下面的步骤2)； 2) 测试光路损耗 在近端测试光模块发光功率；在远端测试光模块收光功率；将两者的差值填入《室分链路增益设置的计算》表中的” 光路损耗”； 4. 设置前向增益； 1) 重置耦合器 单载波重置耦合器大小为45db，否则重置为50db； 2) 设置前向衰减 根据《室分链路增益设置的计算》中的光直前向应设衰减设置衰减值； 5. 验证前向输出 测试光直283频点输出功率，填入《室分链路增益设置的计算》，如提示不准确应考虑设备功率不准更换设备或是测试不准进行光路与输出的重测； (三) 干放前向设置步骤：6. 测试链路增益； 1) 测试干放输入 测试干放283频点输入功率P1 2) 校正干放输入 电话查询后台信源小区283载频发射功率P2，填入《室分链路增益设置的计算》； 7. 设置前向增益； 1) 重置干放输入 根据《室分链路增益设置的计算》表中的”输入增加衰减器大小”，在干放前增加衰减器或是重设耦合器； 2) 设置前向衰减 根据《室分链路增益设置的计算》表中的”干放前向应设衰减”设置减向衰减值； 8. 验证前向输出 测试干放的283频点输出功率填入《室分链路增益设置的计算》表中；如提示不准确应考虑设备功率不准更换设备或是测试不准进行光路与输出的重测 (四) 光直干放反向设置步骤：9. 计算反向衰减 调整《室分链路增益设置的计算》表中“直放站反向相对前向增益偏置”及“干放反向相对前向增益偏置”，使“干放ROT计算值”小于“平衡性对干放ROT限制”且”直放站ROT计算值”小于“平衡性对直放站ROT限制”且“基站ROT计算值”小于“平衡性对基站ROT限制”。 10. 设置反向衰减 根据《室分链路增益设置的计算》表中的“反向衰减设置”设置直放站与干放的衰减值。 11. 验证基站ROT 后台查询信源小区283频点RSSI，填入《室分链路增益设置的计算》表中。 12. 验证链路平衡 在信源小区、光直与干放各自的覆盖区，拨打测试，将值填入《室分链路增益设置的计算》表中。 六、综合评价使用该方法设置室分有源设备功率，与一般的方法相比，有以下特点： (一)、 强调了设备安稳运行的外部环境条件。 只有设备的静电防护与散热达到了要求，才能稳固功率设置带来的成果； (二)、 先计算好功率值，再应用于实际。 此功率设置法有坚实的理论计算基础。避免了人为的经验与偏好取值，使室分的功率设置变得统一化、标准化、模板化。 (三)、 将室分关键参数纳入管控。 使得室分的优化工作有数据基础。 (四)、 考虑全面，避免片面； 综合考虑了设备的安稳性要求、信源ROT限制、链路平衡性、有源设备数量限制多个维度，通过该方法设置功率，可使室分尽量同时满足这些要求。避免单独解决RSSI、前向功率等一个方面的问题带来的诸多负面影响。 (五)、 解决了在线测试功率不准的问题。 确定了以空载单载功率为基准值，来作为功率计算的依据；采用前台测试与后台功率统计相结合，来校准设备在单载空载条件下的功率值，从而避免了因为负载的实时变动引起的功率测量不准确的情况；
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发表于 2020-6-1 12:13:38
