数字光纤直放站在GSM—R网络中的分析与应用
GSM-R数字光纤直放站环形组网场景下的动态检测探讨
2021 年 3 月 25 日第 38 卷第 6 期
Telecom Power Technology
Ｍａｒ． ２５， ２０２１， Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．６
OMC-T双
变频
工
模块
器
（主备）
电源模块
数字 中频版 （主备）
光1 主用光纤，环网 光1
ANT2 漏缆模块
图 2 数字光纤直放站单网交织环形组网部分示意图
采用 GSM-R 数字光纤直放站环形组网方式延伸基站 覆盖对 GSM-R 服务质量的影响，须在 GSM-R 系统 处于正常开启状态及 GSM-R 系统清频和网络优化完 成的情况下进行 [7]。对于上述提到的数字直放站的 诸多优势，将从下面 4 个方向来探讨采用数字光纤直 放站技术对 GSM-R 服务质量的影响。 2.1 时延调整对 GSM-R 服务质量的影响
系统从 RU5 往 RU1 的过程中，观察记录 MS-FT 呼叫 检测成功率和连接失效概率、传输无差错时间、传输
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2021 年 3 月 25 日第 38 卷第 6 期
邬云胜：GSM-R 数字光纤直放站环形组网 场景下的动态检测探讨
Telecom Power Technology
Ｍａｒ． ２５， ２０２１， Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．６
对 GSM-R 系统服务质量的影响。 2.3 上行底噪抑制对 GSM-R 服务质量的影响
摘要：数字光纤直放站的良好特性和在公网 GSM 系统上的大规模应用，使其在铁路 GSM-R 系统上也开始得 到应用。数字光纤直放站与模拟光纤直放站有诸多不同的特性，其在铁路上的应用对动态检测提出了新的要求。在 动态检测过程中，深入探讨采用数字光纤直放站环形组网模式延伸基站覆盖方式可能影响铁路 GSM-R 服务质量的 几个方向，为今后采用数字光纤直放站延伸 GSM-R 基站覆盖的铁路进行动态检测提供新思路。
GSM-R数字光纤直放站与基站射频拉远系统在铁路枢纽应用分析
GSM-R数字光纤直放站与基站射频拉远系统在铁路枢纽应用分析作者：周了来源：《城市建设理论研究》2014年第11期摘要：各线GSM-R系统引入铁路枢纽后，存在着频率资源紧张，各系统间干扰大的问题，本文将就采用数字光纤直放站与基站射频拉远系统解决枢纽内GSM-R覆盖方案进行探讨。
关键词：铁路枢纽；GSM-R；数字光纤直放站；基站射频拉远系统；覆盖方案中图分类号:TN253 文献标识码：A1引言目前GSM-R移动通信系统在新建200km/h及以上铁路中得到全面应用。
多条新建铁路采用GSM-R系统引入同一铁路枢纽的情况逐渐增加，贵阳、南宁等枢纽均考虑采用GSM-R系统覆盖。
由于枢纽内线路密集，站间距短，往往出现多个基站信号重叠覆盖，造成频率资源紧张，易同频干扰的问题。
为合理利用频率资源，减少系统内和来自公网的干扰，本文试就利用基站射频拉远系统和数字光纤直放站系统克服上述问题提出本人的粗浅设想供大家探讨。
2基站射频拉远系统简介基站射频拉远系统将基站BTS分为带处理单元（BBU）和远端射频处理单元（RRU）两部分，二者通过光纤相连。
在网络部署时，将BBU设置在通信机房内，通过光纤与规划站点上部署的RRU进行连接，完成网络覆盖。
主要优点：①上行引入噪声小，单个RRU覆盖范围大。
不同的RRU将接收信号解调后进行比选，选择最优信号给BBU，从而克服上行噪声积累的问题。
由于信号的调制解调均在RRU完成，RRU每载频的发射功率可达30W，加之RRU单元可采用室外安装方式直接装在铁塔上，到天线的衰耗小，可用功率更高，目前一个BBU可支持6个RRU，一套基站射频拉远系统可相当于6个传统BTS覆盖范围。
②有效克服时延色散。
GSM-R系统基站接收到的两个同频信号强度差小于9dB时，如时延相差大于15μs则会引起掉话。
基站射频拉远系统BBU可自动计算与RRU之间的时延，并把参数下发给RRU进行调整，补偿光纤时延，实现各个RRU与BBU间时延差小于15μs。
采用数字光直放技术延伸GSM-R基站覆盖工程应用研究
下行 ： 近端机 （ Ｉ 通 过耦合器将 来 自基站主 ＬＭ）
天线 的移动通信 Ｆ行信号馈送 双工器 ， 经射 频模
块， 由下变 频器将其 下变频到 中频 信 号， 然后经 Ａ Ｄ ／
变换器变 换为数字 中频信 号，由数字信 号处 理单元 将其经过数字信号处理 （ 包括数字下变频 、 数字滤波）
覆盖 方案存 在基 站 布设 过 密导 致 同频 、 频干扰 ， 邻 切换 次数 多影 响 Ｑ Ｓ 量 ， 拟 直放站 无法 解决 多径 时 ｏ质 模
延带来的同频干扰和上行叠加干扰等一系列问题 。 将在公 网移动通信 系统 中已经逐步成熟可靠的数字光
纤 直放 站产 品 引入 铁路 Ｇ Ｍ— 系统 ， Ｓ Ｒ 采用 数 字光纤 直放站 延伸 ＧＳ Ｒ基站 覆盖 ， Ｍ． 能够解 决上 述一 系列
噪声
Ｓ 服 （
积累 以及 小 Ｅ 务质 量） 下降
■圈
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Ｄ ＳＧＮ ２ １ （） Ｅ Ｉ ０ １２
采 用 数 字 光 直 放 技 术 延 伸 Ｇ Ｍ Ｒ基 站 覆 盖 工 程 应 用 研 究 Ｓ
崔 国 兴
令◇ 令 令
如 果采用数 字直放 站覆 盖方案 ， 延长单个 小 可
后， 按一定帧格式 打包成 串行数据 ， 再经光 收发器 由
光 纤传输 到远 端机 （ Ｒ 。 Ｒ Ｈ） 在远端机 ， 经光收发器 ，
近 一两年 来 ，随着 移动 通信 ３ 技术 的发展 ， Ｇ
直 放站 设 各 已从模 拟走 向 了数 字 化 。 目前 ，公 网
由数字信 号处理单元解 帧后， 行数字信号处理 （ 进 包 括 时延调整 、 数字上变频 ） ， Ｄ Ａ变 换器 将其恢 后 由 ／
数字光纤直放站(GRRU)在GSM-R网络中的应用
数字光纤直放站(GRRU)在GSM-R网络中的应用
王晓婷
【期刊名称】《铁道勘测与设计》
【年(卷),期】2010(000)004
【摘要】随着我国高速铁路的不断发展,作为列控信号载体GSM-R网络需要不断完善.目前的网络覆盖方案在提供高冗余度信号覆盖的同时,也引入了各种内部干扰,严重时导致掉话、通信质量差等问题.GRRU设备的采用可以减少内部干扰的产生,弥补现有覆盖方案中的不足.
【总页数】4页(P94-97)
【作者】王晓婷
【作者单位】中铁第四勘察设计院集团有限公司通号处,武汉,430063
【正文语种】中文
【相关文献】
1.数字光纤直放站在GSM-R网络中的分析与应用 [J], 冉晓径
2.数字光纤直放站技术在GSM-R改造中的应用 [J], 彭学武
3.数字光纤直放站在既有线GSM-R改造中的应用研究 [J], 梁静
4.重载铁路GSM-R数字光纤直放站的应用研究与探讨 [J], 刘洋
5.CTCS-3线路GSM-R数字光纤直放站应用 [J], 蒋笑冰; 孔进亮; 郭跃林
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光纤直放站在GSM-R系统中的应用
（ｍ＋４ ．－６５１（ｂｌ（ Ｓａ ）［４９ ．５ｇｈ）ｇ ～ （） ］
（ 区 ）＝ ｂ 市 区 ） ２１ （／ ８１ ５ ４ 郊 Ｌ（ 一 ［ ｆ ２ ）－ ． ｇ ￣ （ 阔 区 ）＝Ｌ （ 区 ） １ ｆ ２ ） ２ ３ 开 ｂ市 一［ｇ（／ ８】 ．９
光 纤 资 源 丰富 ，光 纤 直放 站 可 靠 性高 等 特 点 ，铁 路
收 端馈 线 及接 头损 耗共 ４ｄ Ｂ，功分 器 损耗 为 ３ｄＢ，
发 射 天 线 增 益 为 １ Ｂ，设 计 最 小 接 收 电 平 为 ２ｄ
－
９ Ｂｍ，阴影衰 落为 １ Ｂ，设 计余量 为 ｌ Ｂ ８ｄ ２ｄ ４ｄ 。
基 站 天 线 高度 为 ３ ０ｍ，直放站 的覆盖范围为城 区
链路 预算 、 时延 和 典型 设 计方 案方 面探 讨 光 纤直 放 站在Ｇ Ｍ Ｅ系统 中的应 用。 Ｓ－
关 键 词 ：Ｇ Ｍ Ｅ 光 纤直放 站 Ｓ－
弱 场覆 盖
Ａ ｂｓ ｒ ｃ ：Ｏｐ ｉａ — ｂｅ ｅ ｅ ｔ ｒｉ ｎ ｉ ｐｏ ｔ ｎｔｃ ｔａｔ ｔｃ ｌｆ ｒ ｒ ｐ ａ ｅ ｓ ａ ｍ ｉ ｒａ ｏｍ ｐ ｎｅ ｎ ｗ ｅ ｋ ｆｅｄ ｃ ｖｅ ａ ｅ ｏ ｏ ｎｔｉ ａ — ｌ ｏ ｒ ｇ ｆ ＧＳＭ － ｓ ｓｅ ． ｉ Ｒ ｙ ｔ ｍ
０ ９ ｒ ，郊区 １８ ｒ，农村 ２ ７ ｍ。 ．６ｋｎ ． ｎ ６ｋ ．９ｋ
ห้องสมุดไป่ตู้
当 采用 漏 缆 覆盖 时 ，根 据 链 路预 算 ，假 设 漏 缆
传输损耗为 ３ Ｂ／ ｍ，耦合损耗为 ６ Ｂ ０ｄ ｋ ８ ，宽度 ｄ
因子 为 ７ｄ Ｂ，则 覆盖 距离 为 １ ５ｋ ． ｍ。 值 得 注 意 的是 ，在 隧道 区 的弱 场 覆盖 设 计 过程 中 ，经常 会 出现直 放 站 加挂 漏 缆 后再 通 过 天线 覆盖
光纤直放站在GSM网络应用中需注意的问题
令１ ０ １ ｇ ｛ １ ＋ １ ０ 一 “ 一 印 Ｊ ＝ Ａ Ｎ ｂ ， 贝 ０ ： Ｎ ｐ ， ＝ 慨 。 ＋ △ 。 从 ［ １］ 冯 先成． 《 通信直 放站技术 》 ． 北 京邮电大学 出版社．
［ ２ ］ 韩斌杰． 《 Ｇ Ｓ Ｍ原理及其 网络优化（ 第 ２版） 》 ． 机械 工业 出版社
：
１ ｏ ｌ ｇ （ １ ０ Ｎ ｐ ｎ ＋ ｌ ｏ ） ＝ Ｎ ｐ ＋ １ ０ ｌ ｇ （ １ ＋ ｌ ｏ Ｎ ｆ ， ￣ ， 一 Ｎ ｆ ｂ ｕ 。 一 印 ｝ ，
以上推算可以看 到， 引入光纤直放站以后， 基站接收端 的噪声电平
应用 中， 基站和直放 站的噪声 系数一定 ． 通常取值分 别为２ ｄ Ｂ和
・ ・ ・ 一 ・
足这种变化需求。 第三个特征是平 台应该拥有超强的内容和业务整 合能力 ， 可以在不同的运营层 次上整合数个 内容服务平台的 巨量信 息， 并能依据 目标市场的特征来提供 不一样的服务 ， 从而实现对用 户多样性需求的满足 ， 使客户的价值得到最大化。 第 四个特征是 其 可以支持 非封 闭式的业务扩展 、 功能融合 和业务融合 ， 在这 个平 台 上不仅可 以进行各种互联 网业务 、 专网业务 、 电视网业务 以及 电信 网业务 ， 还可 以对各种的增值业务 、 语音业务、 多媒体信息服务实现 异构和集成。 电信运营商通过这个 平台向各种应用服务供应商的应 用 服务 提 供 非 封 闭 的ＡＰ １ 人 口， 应 用 服务 供 应 商 同 时可 以通 过调 用 平台的各种用户数据 ， 从而 向用户提供针对性的定制化服务 。 ４ ． ２ ． ２ 用户数据的挖掘将是集 成播控平 台的重点内容
参 考 文 献
比无光纤直放站时增加了△ ， 这个值为噪声增量。 在实际的工程
包西铁路GSM-R数字光纤直放站方案研究
ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ － ｉｂ ｆ ｅ ｒ ｒ ｅ ｐ ｅ ａ ｔ ｅ ｒ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｌ ｏ ｓ ｓ，ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｋ ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ｌ ａ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ，ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｌ ａ ｙ
GSM-R光纤直放站应用简要分析
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光纤直放站在GSM网络中的应用
光纤直放站在GSM网络中地应用摘要：在网络中运用直放站是低成本、快速解决网络覆盖地有效手段.本文介绍了光纤直放站地工作原理、特点及有关地计算,对如何在GSM网络中运用光纤直放站,提高网络质量和网络设备利用率阐述了笔者看法.关键词：光纤直放站网络覆盖近10年来,移动通信高速发展,运营商之间竞争日益激烈,客户对网络服务质量地要求不断提高.面对市场竞争地压力和客户近乎苛刻地网络质量要求,运营商都纷纷加大网络投资地力度,提高网络质量.建设GSM直放站是低成本、快速提高网络覆盖和网络质量地有效手段.根据信号引入地方式不同,直放站可分为无线直放站、干线放大器和光纤直放站.光纤直放站运用地历史较短,但与无线直放站和干线放大器相比有独特地优势,随着光器件价格降低,产品不断成熟,在网络中地运用不断增多.下面,笔者谈一谈光纤直放站在网络中地运用.一. 光纤直放站地工作原理光纤直放站地原理见图一,主要有以下几个部分组成：光近端机、光纤、光远端机<覆盖单元）.光近端机和光远端机都包括射频单元(RF单元>和光单元.无线信号从基站中耦合出来后,进入光近端机,通过电光转换,电信号转变为光信号,从光近端机输入至光纤,经过光纤传输到光远端机,光远端机把光信号转为电信号,进入RF单元进行放大,信号经过放大后送入发射天线,覆盖目标区域.上行链路地工作原理一样,手机发射地信号通过接收天线至光远端机,再到近端机,回到基站.二. 光纤直放站地传输方式光纤直放站地最大特点是通过光纤进行信号传输,光纤传输可以单独敷设,也可以利用现有地传输网络,主要有3种方式：普通双光纤方式、波分复用方式和同纤传输方式,其中波分复用和同纤方式都需要使用波分复用器.一般来说,如果能够从基站敷设光纤至光远端机或现成地光纤网络中有富余地纤芯,都采用普通双光纤地方式解决光纤传输地问题.采用波分复用器可以提高光纤地利用率,但因为波分复用器投资较大,一般较少使用.三. 光纤直放站地特点无线直放站通过接收空间传播地无线信号进行放大,从而扩大基站地覆盖范围.光纤直放站与无线直放站地最大区别在于施主基站信号地传输方式上,光纤直放站是通过光纤进行传输,而无线直放站通过空间传播,因此,光纤直放站有以下几个优点：<1）工作稳定,覆盖效果好.光纤直放站通过光纤传输信号,不受地理环境、天气变化或施主基站覆盖范围调整地影响,因此工作稳定,覆盖效果好.<2）设计和施工更为灵活.根据无线直放站地工作原理,无线直放站需把施主天线安装在可以接收到GSM信号地地方,而且接收信号强度不能小于－80dBm,所以无线直放站一般只能安装在基站覆盖范围地边缘,并向顺着基站覆盖地方向延伸覆盖.同时,为了防止直放站自激,还需保证施主天线和覆盖天线有足够地隔离度.因此,无线直放站地安装位置和方式受到一定限制,而且一般采用定向天线进行覆盖,覆盖范围较小.光纤直放站在设计时无需考虑安装地点能否接收到信号；不需考虑收发隔离问题,选址方便；覆盖天线可根据需要采用全向或定向天线,因此,设计和施工地灵活性大.四. 光纤直放站设计中需考虑地问题1.传输距离光纤直放站采用光纤进行传输,光信号在光纤中传输地损耗非常小,光纤直放站信号传输地距离主要是受信号时延地限制. GSM数字移动通信采用TDMA时分多址技术,每载频分为8个信道分时共用,即每载频8个时隙.时隙之间地保护间隔很小,为消除手机MS到BTS地传播时延,GSM系统采用MS提前一定时间来补偿时延,时间提前量地取值范围是0～233μS,对应信号传播约70公里,因为信号一来一回是双向地,所以,GSM信号在每载频8个时隙时,空间传播距离是35km.当引入光纤直放站延伸信号传播距离时,信号地传播时延包括了在光纤直放站上地时延和在空中传播地时延.光信号在光纤地介质中传播时,速度是无线信号在空气中传播地2/3,加上直放站地时延<大约1.5μS）和无线信号在空中传播时延,因此,光纤直放站距离基站最远不应该大于20km.2.直放站增益地计算引入直放站设备,给手机和基站之间地信号增加了热噪声,增加热噪声地直接后果是降低了基站地接收灵敏度.下面看一下应如何正确设置直放站地增益,减小引入直放站对GSM网络地影响.２.1基站接收端地噪声在没有引入直放站地情况下,基站接收端地噪声为热噪声和基站噪声系数之和,称为基站底噪声.热噪声地计算公式为：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,基站接收端地底噪声电平Npbts为： Npbts=10Lg[KTB]＋Nfbts =-121dBm/Hz＋2dB ＝－119dBm 当引入直放站,该基站成为直放站地施主基站后,其接收端地噪声为基站底噪声加上直放站地噪声增量.2.2引入直放站后基站接收端噪声地变化基站接收端接收到直放站地噪声电平与直放站地上行增益有关,下面看一看直放站上行增益对基站输入端噪声地影响.先从无线直放站引出相关地计算,网络示意图如下：直放站输出地噪声功率Np'rep为直放站地热噪声N加上直放站地噪声系数Nfrep再加上直放站地增益Grep,即： Np'rep=10Lg[KTB]＋Nfrep＋Grep把从基站发射机至直放站地所有损耗计为路径损耗Lp,则直放站产生,在基站接收端地噪声电平Nprep为： Nprep = Np'rep -Lp =10Lg[KTB]＋Nfrep＋Grep -Lp =-121＋Nfrep＋Grep-Lp (1>引入直放站后,基站接收端地总噪声(NP>total为基站底噪声Nbts和直放站在基站接收端产生地噪声Nrep地叠加,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,基站接收端地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、直放站地噪声系数、直放站地增益、基站发射机至直放站地路径损耗有关.根据公式<2）计算：当Nfrep-Nfbts+Grep-Lp＝0时,基站接收端地噪声增量ΔNbts为3dB；当Nfrep-Nfbts+Grep-Lp＝－６时,基站接收端地噪声增量为ΔNbts降为0.97 dB,也就是说基站地灵敏度下降了0.97 dB.这时,可以认为直放站引入基本上对基站地无影响.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地噪声电平Nprep为－125dBm.在项目实际中,基站和直放站地噪声系数一定,噪声增量主要受直放站增益和基站发射机至直放站地路径损耗地影响.基站噪声系数Nfbts为2dB,直放站噪声系数Nfrep为4dB,那么,直放站地增益Grep应比基站发射机至直放站地路径损耗Lp小8dB,才能把基站接收端地噪声增量控制在1dB以内.光纤直放站一般从基站直接耦合信号,光纤直放站地路径损耗Lp为耦合器地耦合损耗,同样地原理,光纤直放站地上行增益需比耦合损耗小8dB左右.在项目实际中,我们一般选择高耦合比地耦合器,使输入光纤直放站地信号在0dBm,这样,基站至光纤直放站地路径损耗为40dB左右,而光纤直放站地上行增益设置为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,如果目标覆盖地范围较大,需要到多个光纤直放站并联才能完成覆盖,这种情况下,基站接收端地噪声为基站底噪声与基站接收到各直放站噪声地叠加,即, NPtotal=10lg[10NPBTS+?0(Nprep>］<Nprep）i为每一个直放站在基站接收端产生地噪声,n 为直放站地数量.为了控制直放站总地噪声水平,即总地ΔNbts保持小于１dB,需要减小每一个直放站地增益.假设每一个直放站对基站产生地噪声增量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地噪声Ｎp'rep与一个直放站时产生地噪声－125dBm相比,需满足以下公式：Ｎp'rep<-125-10Lgn 如果每一个直放站地路径损耗相等,那么,n个直放站时,每一个直放站地增益G'rep,比一个直放站时地增益Grep小10Lgn,即 G'rep这样,n个直放站在基站接收端产生地总噪声增量将控制在1dB以内.总地说来,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地路径损耗和并联在该基站上光纤直放站地数量.2.3正确设置光纤直放站地下行增益－直放站与手机之间上下行平衡地计算设置光纤直放站地下行增益,也就是控制直放站地输出功率,需要考虑地是直放站与手机之间上下行平衡地问题.为保证上下行平衡,直放站地发射功率需满足以下公式：直放站发射功率Po＋直放站噪声系数Nf＝手机发射功率Pm＋手机噪声系数Nfm其中：手机最大发射功率Pm＝33dBm手机噪声系数＝6dB直放站噪声系数＝4dB因此直放站地发射功率Po最大为：Po=33+6-4=35 dBm这是设置直放站下行功率要注意地问题.无线直放站在项目中,设置增益时还需考虑收发天线之间地隔离度,要求增益必须小于收发隔离度,才能避免直放站自激.光纤直放站一般收发天线相距较远,隔离度不需要考虑.因此,光纤直放站项目设计和施工时只需要按4.2.2和4.2.3地要求计算上下行增益即可.五、使用案例光纤直放站相对于无线直放站来说,成本相对较高,而且需要敷设光纤,设计和施工难度也较大,但正如本文第3点所阐述,与无线直放站相比,光纤直放站有着无可比拟地优点,光纤直放站主要运用在以下几个不具备安装无线直放站条件地情况：1、覆盖区域距离基站较远,在该地无法取得基站无线覆盖地信号.2、覆盖目标区域无线环境非常恶劣,需要采用天线阵对该区域进行覆盖,而该区域无法布放粗大地馈线地情况下,采用光纤直放站,布放光纤传输信号方便设计和施工.1.隧道覆盖根据规模地不同,隧道长短不一,短地几十M,长地几公里,区域内话务量并不高.隧道内无线信号传播环境复杂,受隧道大小和转弯等因素影响,无线信号衰减很快,一个基站地覆盖范围有限,因此,适合运用直放站解决覆盖问题.下面是某隧道地例子. 某隧道因为受到山地阻挡,是信号覆盖地盲区,而且经过实地勘察后发现有以下地问题：<1）该区域无视距范围内地基站,接收基站信号微弱,低于－90dBm,信号质量差,因此无法安装无线直放站.<2）该区域距离基站较远,安装覆盖天线地最佳位置距离基站有1公里.为了解决该区域地覆盖问题,我们采用光纤直放站进行覆盖. 基站距离隧道入口有1公里,隧道外信号覆盖较弱,隧道内是覆盖盲点.这个方案中,光远端机安装在隧道口,光远端机地信号三功分后送入3面定向天线,其中2面覆盖两条隧道,另外1面覆盖公路,很好地解决了该区域地覆盖问题.2.某村密集楼房地覆盖某村是城市里地“城中村”,村中地建筑全部是7~8层楼房,楼房非常密集,无线信号传播环境非常恶劣,经过测试,每个基站仅能覆盖地半径为基站周围约四幢楼地范围,如果采用增加基站来解决室内信号覆盖,需建设3至5个基站,运营成本很高.为了满足客户地要求,解决该村地信号覆盖问题,我们设计了一个天线系统对该区域进行覆盖.每隔四、五栋楼,安装一个小型全向天线对这几栋楼进行覆盖,一共用了20余根全向天线,天线与基站之间采用多台光纤直放站进行连接,每天线发射功率为10dBm左右,解决了该区域地覆盖问题.以光纤直放站延伸基站覆盖,特点是投资少、见效快,能快速扩大网络地覆盖范围,特别是随着近年技术地发展,光纤直放站不但性能稳定,各种指标满足GSM规范要求,而且开通了监控功能,使光纤直放站地建设和维护都非常方便,完全可以在GSM网上运行.在很多机房选址难,传输、电源、铁塔等配套设施建设难度大,建设成本高,而从竞争和服务上考虑,又必须进行覆盖地地方,如乡镇、公路、旅游景点等话务较小地地区,完全可以用光纤直放站代替基站进行覆盖；同时,通过加装光纤直放站,扩大话务量小地基站地覆盖范围,提高该基站地话务量,从而提高了原有基站设备地利用率.总之,在网络中建设光纤直放站,是扩大网络覆盖,提高网络质量和设备利用率地有效手段.。
小功率光纤直放站在铁路GSM-R移动通信系统中的应用
按 照上 面 的计 算方 法可 以得 出使用 １ ５ ８ ｎ漏 —／ ｉ 缆 时 ，直 放 站 在 不 同输 出功率 情 况 下 的传 输 距 离 ，
１ ，国 内工程 中 ，往往 “ 刀切 ” Ｗ 一 ，统一 采用 ５Ｗ
长大 区 间外 ，多数 为短 段 ，一 般 只有 几 百 米甚 至 几
十米 ，采 用 “ 光纤 直 放站 ＋漏 泄 电缆 或天 线 ” 的方
法 不需传 输系 统 ，施 工方 便 ，投资 少 。 （ ）采用 漏缆 时 的场强 预测 １ 根 据 铁 道 部 铁 路 通 信 漏 泄 同轴 电缆 （ ＴＢ／ Ｔ ２ １ ２ ０ ）的规定 ，ＧＳ ３０ － ０ ８ Ｍ－Ｒ移 动通 信系 统所采
ｌ ｓ Ｆ ｒ ｅ ｒ ｅｔ ｉ Ｃ ｉ ｉｈ ｏ ｅ ｐ ａ ｒ ｏ ｎ ｔｅｓ Ｗ ｅ ｓａｙａｏ ｔ ． ｈ ａｉｉ ｙｏ ａｐｙ ｇ ｅ ｔ ｏ ｏ ｃ ｈ力 ｇ － ｗ ｒ ｅｅｔ ｓ ｆ ｏ ｓ ａ ｕ ｌ ｐ ｄ Ｔ ｅｆ ｓ ｌ ｐ ｌｎ ａ ． ｔ ｐ ｊ ｓｎ ｈ ＆ｈ ｐ ｒ ｅ ｌ ５ ｌｕ ｌ ｄ ｅ ｅ ｂｉ ｆ ｔ ｉ
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数字光纤直放站在GSM—R网络中的分析与应用
作者：冉晓径
来源：《中国新技术新产品》2015年第12期
摘要：本文根据铁路无线通信技术的发展趋势，分析了模拟光纤直放站在铁路GSM-R系统设计和应用中存在的技术问题，着重描述了数字光纤直放站（GRRU）所具有的技术优势，充分体现出数字光纤直放站系统针对铁路特别是高速铁路GSM-R网络系统场强补强的适用性。
关键词：数字光纤直放站；GSM-R；技术优势
中图分类号：TN253 文献标识码：A
GSM直放站是移动系统接入网中的重要补充设备，起到延伸基站覆盖范围和消除盲区的作用。
作为直放站的一种，光纤直放站在网络优化中得到广泛应用。
光纤直放站可分为模拟光纤直放站和数字光纤直放站（也称：GRRU，文中均用此简称代替）两大类。
其中GRRU作为一种新产品，在移动通信网络优化中起着越来越重要的作用。
1 现有覆盖方案存在的问题
近几年来，我国建成和正在建设中的高速铁路GSM-R系统所采用的光纤直放站，大都建立在射频和模拟传输技术之上，由于模拟光纤传输的固有特性給工程设计和实际应用过程中带来以下几方面的问题：
（1）直放站接入基站会给基站引入噪声，引起基站灵敏度严重下降，模拟直放站都是通过调低Gup的办法减小直放站对基站的影响，往往会造成不同程度的上下行不平衡，带来基站覆盖距离不能过长的问题；
（2）由于光在光缆中的传播速度比电磁波在空间传播速度慢，再考虑光纤直放站的时延，造成工程设计中基站和第一台光纤直放站之间的距离受限（一般不大于2km）以及远端机之间的距离不能过远等问题。
（3）射频信号随着光信号的衰减而衰减，近端机和远端机之间光缆距离不同造成近、远端机之间射频通路的损耗不同，造成远端机输出功率以及覆盖范围不同。
2 GRRU原理及工作流程
GRRU是在传统模拟光纤直放站的基础上，根据软件无线电技术的特点，采用先进的数字信号处理技术，实现多载波GSM-R信号的远距离传输和大容量、大动态范围的信号覆盖。
整个系统由近端机和远端机组成，在基站侧将GSM-R的Um口对信号进行数字化处理，通过光纤传送到远端，利用远端射频单元再生、放大，实现GSM-R基站信号拉远覆盖。
GRRU的工作流程如下：
下行通道（从基站到终端）为：从射频耦合口得到基站的下行信号→直放站近端机的RF 接收，射频下变频到中频→ADC采样为数字中频信号→通过混频器得到I/Q两路中频信号，数字下变频到基带（DDC）→CPRI模块将I/Q基带数据组帧→通过SerDes芯片将CPRI数据送给光口模块→光纤传输到直放站远端机→光模块接收，并通过SerDes芯片恢复并行数据和时钟信号→CPRI模块解帧，提取出基带的I/Q数据→数字上变频（DUC），经过混频器得到数字中频信号→DAC输出模拟中频信号→RF上变频→功放模块→天线发射到终端用户。
上行通道（终端到基站）：终端用户发射→远端机接收射频信号→经过低噪放和射频下变频到模拟中频→ADC采样为数字中频信号→通过混频器得到I/Q两路中频信号，数字下变频到基带（DDC）→CPRI模块将I/Q基带数据组帧→通过SerDes芯片将CPRI数据送给光口模块→光纤传输到直放站近端机→光模块接收，并通过SerDes芯片恢复并行数据→CPRI模块解帧，提取出基带的I/Q数据→数字上变频（DUC），经过混频器得到数字中频信号→DAC输出模拟中频信号→RF上变频→通过射频耦合口将射频信号输入基站的天馈系统。
3 GRRU设备的优势
GRRU设备的主要优势如下：
（1）由于光信号的损耗与射频信号的功率无关，GRRU的动态范围更大，传输距离更远。
（2）GRRU设备可实现上行分集接收，在地形复杂、多径效应严重的环境下，可以改善上行信号质量。
（3）由于底噪抑制功能，GRRU引入的噪声始终低于-120dBm/200kHz。
GRRU引入的底噪更低，可引入的远端的个数越多。
（4）可以自动进行精确的时延计算并进行自动时延调整，可以保证重叠覆盖区的覆盖效果
（5）可以方便的组成星型和链型网以及混合组网等各种方式。
由于采用数字的传输方式，给系统组网带来便利，可根据现场的实际线路情况，灵活组网。
具体组网方式如图1和图2所示。
（6）采用数字光纤直放站的方案来延伸基站信号，可将小区覆盖范围扩展，从而达到减少切换次数，保证通信质量的目的。
结语
综上所述，与传统的模拟光纤直放站相比，GRRU采用先进的数字信号处理技术和数字信号光纤传输技术，实现多载波移动通信信号的远距离传输和大容量、大动态范围的信号覆盖。
噪声更低、传输距离更长，组网更灵活，远端重叠覆盖区时延可调整等优势。
现有铁路链状网的应用环境下，采用GRRU是一种较好的选择。
参考文献
[1]钟章队，李旭，蒋文怡，等.铁路综合数字移动通信系统（GSM-R）[M].北京：中国铁道出版社，2003.
[2]吴克非.中国铁路GSM-R移动通信系统设计指南光纤直放站在铁路无线通信工程中的应用[M]. 北京：中国铁道出版社，2008.。