浅析功分器的优势和弊端

浅析功分器的优势和弊端省网优中心无线网络部 吴应辉 陈晓昌一、背景前期在地市做网络优化的时候，发现地市分公司为了节省投资，规划新建站点时大量使用功分器，后来在讨论会上，我提出不应当过多使用功分器，分公司在后期的建设中也采纳了我的建议，本文就功分器使用的优势和弊端进行分析，希望对其它分公司能有所借鉴作用。二 功分器简介1、工作原理功率分配器（简称功分器），功分器的主要功能是将基站输出的一路信号分配到多个天线，这些天线可以包括室内和室外，实现室内和室外的同时覆盖。使用功分器时，若某一输出口不接基站输出信号，则必须接匹配负载（即负载电阻），不应空载。2、功分器技术指标3、功分器外形 二功分器 三功分器 四功分器4、应用场合功分器主要的运用场合为室内分布系统和覆盖范围要求不大（300400米之内）的场合。三 自由空间损耗自由空间损耗是指电磁波在传输路径中的衰落, 在视距内，可根据自由空间的传播公式计算出路径损耗的理论值，计算公式如下：Ls32.44+20lgf+20lgd 其中Ls为路径损耗，单位dBf为基站的发射频率，单位MHz D为空间距离，单位km 自由空间基本传输损耗Ls仅与频率f和距离d有关。当f 或d扩大一倍时，Ls均增加6dB，列表如下（假设f = 800Mhz）：自由空间距离D(km)0.10.20.30.40.50.6124自由空间损耗Ls(dB)70.576.5280.0482.5584.4886.0690.596.52102.54四 使用功分器的优势和弊端1、使用功分器的优势从工程建设的角度看，可以节省投资，节约工程建设的成本，以中兴的CDMA设备作举例，使用三功分器可以节省两块功放DPA、两块射频收发信机TRX和两块前端射频模块RFE，具体情况如下图：中兴I2基站三扇区物理配置中兴I2基站单扇区三功分物理配置2、使用功分器的弊端A、对基站覆盖范围的影响假设同一个基站，一种方式用宏基站三扇区来计算覆盖情况；另一种方式用第一扇区功分三扇区来计算覆盖情况，在这两种情况下采用的天馈线和天线都是同一套设备，只是功分三扇区的情况下在避雷器端增加了功分三扇区的功分器。那么在距离基站d千米的某一地点使用同一部手机测试以上两种情况下的手机接收功率，可用下公式来计算：PinMS = PoutBTS - LduplBTS - LpBTS + GaBTS + Cori + GaMS + GdMS - LslantBTS LsPinMS 为移动台接收到的功率；PoutBTS为BTS的输出功率；LduplBTS为合路器、双工器等的损耗；LpBTS为BTS的天线的馈缆、跳线、接头等损耗；GaBTS为基站发射天线的增益；Cori为基站天线的方向系数；GaMS为移动台接收天线的增益；GdMS为移动台接收天线的分集增益；LslantBTS为双极化天线的极化损耗；Ls为自由空间损耗。从上面的手机接收功率的公式可以看出，对于上述两种情况（功分和不功分）下的手机接收强度只跟LduplBTS有关系，其他部分的损耗都完全相同。在LduplBTS这部分损耗中功分情况下只是多了一个功分器的插入损耗Lins、两个功分器的转接头损耗Lcon和功率分配损耗Latt。以功分三扇区为例来计算多出来的这部分损耗值：LgLinsLconLatt0.50.5210lg3=6.3dB可以看出：假如使用三功分器，那么在同一位置手机的接收功率将比不使用功分少6.3dB。在从同一基站到距离基站d千米的一点，以上功分和不功分的两种情况空间传播模型完全一样， 因为从基站到距离基站K千米的某一点的实际损耗等于自由空间损耗加上其他地形地物造成的损耗（该损耗在功分和不功分的两种情况下是完全相同的）。我们就以自由空间的损耗公式来代替实际环境中的情况计算两种情况下的覆盖的差别，以简化计算过程。列表如下（假设f = 800Mhz）：自由空间距离D(m)100200300400500600100020004000自由空间损耗Ls(dB)70.576.5280.0482.5584.4886.0690.596.52102.54从上表可以看出：自由空间每多出一倍的覆盖距离，Ls就多出6dB；根据上述的计算Lg6dB可知，功分3扇区的覆盖距离为不功分的覆盖范围的一半以下。B、对维护工作的影响使用功分器对我们的运维工作而言，无形中增加了一个故障节点，功分器的质量的好坏直接影响网络的质量；另外后台网管不能监控功分器是否正常使用，如果功分器出现故障，只能通过用户投诉才得以发现，所以说功分器的使用对网络的维护工作有一定的消极影响。C、对网络优化的影响我们以莆田步行街基站作为范例来说明，以下两图分别是假设莆田步行街基站为定向三扇区基站和全向站功分三扇区基站对网优有何影响进行说明：假设此处收到PN=30的信号非常强当步行街采用定向三扇区时，假设雷山邮电前方收到PN=30的信号非常强，此时我们可以通过分析判断应该是步行街第一扇区PN=30的信号越区覆盖，从而通过下压步行街第一扇区俯仰角控制PN=30的信号，越区覆盖问题轻松解决。假设此处收到PN=30的信号非常强当步行街采用全向站功分三扇区时，那么此时步行街基站三个扇区的PN都是30，若此时在雷山邮电正前方收到PN=30的信号非常强的时候，我们就无从判断到底是步行街基站的哪个扇区越区覆盖，从而增加网络优化的难度。因此说使用功分器对网络优化还是有一定消极影响。五 总结虽然使用功分器可以节约投资建网成本，但是网络覆盖的大大缩减，势必会形成较多的盲区，降低网络性能指标，影响用户的正常使用和对我们CDMA网络的信心；另外对网络维护和网络优化工作有一定的消极影响，因此不建议在室外站点过多使用功分器。第 6 页