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塔顶放大器对UMTS网络覆盖的影响分析 　　摘要：本文给出了塔顶放大器对UMTS网络覆盖的影响分析。分析了塔放的基本工作原理和作用，以及在UMTS网络中，如何对网络的覆盖产生影响和根据其影响在WCDMA网络规划的应用。 　　关键词：塔顶放大器；噪声系数；覆盖 　　中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）18-0214-02 　　1 概述 　　UMTS作为3G技术体制中的一种，仍在欧洲、拉丁美洲、亚太等国家广泛运营。在UMTS网络中，塔顶放大器是一种用于放大上行天馈线射频信号的元器件，简称塔放[1]TMA（Tower mounted Amplifier）。一般位于塔顶，与基站天线通过跳线连接，以减少天线接收信号衰减，从而降低接收机噪声系数，使网络上行覆盖获得一定增益。 　　网络工程搬迁、扩容、优化时，关注覆盖、容量、成本之间进行均衡，以达到预期的网络规划和优化目标。本文将重点分析，UMTS网络在引入塔放后，对网络覆盖的影响。 　　2 塔放原理分析 　　塔放在天馈系统中的位于塔顶，与基站馈线通过一根2m～3m长的跳线连接。 　　信号先经塔放放大再经馈线衰减，以减少信号的衰减、降低噪声系数，等效于提高基站接收的信号输入电平及降低其噪声系数影响，有利于高质量地解调信号。应用塔放可降低基站接收系统噪声系数，提高基站接收机灵敏度。 　　其中，虚线为基站接收机内部相关设备。NTRX和背板为基站设备中的设备单元；NDDL为低损耗电缆。天线接收的信号首先经双工器滤除带外干扰，后由塔放放大信号，再由低损耗电缆将放大后的信号送入背板。下文将分别给出在天线口、塔放口、机顶口的噪声系数，以计算接收机灵敏度和链路损耗。 　　2.2 天线口噪声系数 　　1）不配置塔放：天线口噪声系数=机顶口噪声系数+馈缆损耗+接头连接器损耗+跳线损耗。 　　对于2100频段的UMTS网络，天线口噪声系数默认2.2dB。 　　2）若配置塔放：天线口噪声系数=塔放口噪声系数+塔放口到天线口跳线损耗（默认0.3dB）。 　　2.2 塔放口噪声系数 　　首先介绍一下级联放大器噪声系数。基站接收系统有源器件和射频导体中的电子热运动引入了热噪声，使系统接收的信噪比下降、基站接收灵敏度降低。在信号传输中利用级联放大器原理来改善系统热噪声影响， 　　噪声系数通常采用Friis公式[2]进行计算： 　　其中，NF：Noise Figure级联噪声系数； 　　NF1-NF3：分别为级联放大器第一级至第三级噪声系数； 　　G1-G3：级联放大器第一级至第三级增益。 　　上式中G1、G2若足够大，级联放大器噪声主要取决于第一级的噪声系数NF1。噪声系数等于其损耗值，而增益为其损耗值取倒数。 　　利用级联放大器原理，塔放即为基站接收系统前端（紧靠接收天线下）放置的低噪声放大器，以降低馈缆损耗对接收机灵敏度的影响，改善基站接收性能。根据Friis公式，塔放口噪声系数可按下式计算： 　　2.2 机顶口噪声系数 　　信号接收通道为NDDL到天线口这一段信号通过的路径。网络未配置塔放时，接收通道增益一般是固定的；配置塔放后，为使整个接收通道增益维持不变，需要调整NDDL的增益，这使机顶口噪声系数发生变化。 　　计算步骤： 　　①根据馈缆损耗与塔放增益算出调整后的NDDL增益； 　　②NDDL不同增益对应的NDDL噪声系数可查表1，再根据背板和NTRX损耗，按下式计算机顶口噪声系数； 　　③根据公式（2），可计算塔放口噪声系数。 　　机顶口噪声系数计算举例： 　　①假设通道增益需要维持38dB，对于馈缆损耗2dB、塔放增益12dB情况下，NDDL增益为38-12+2=28dB。②此时噪声系数典型值2.3dB，背板和NTRX的损耗为27dB，这时可以计算得出机顶口噪声系数为： 　　③假设馈线系统的损耗为2dB，系统不配置塔放时，查表1，NDDL的噪声系数为1.6dB，机顶口噪声系数为2.2dB，因此馈线系统和NDDL的级联噪声系数为=（2+2.2）=4.2dB；同样假设下配置塔放，馈线系统的损耗为2dB，塔放增益为12dB（规格分12dB和24dB两种），塔放噪声系数为2dB，NDDL的噪声系数为3.96dB，根据等效噪声系数级联公式（2），可以计算出塔放、馈线和NDDL的级联噪声系数为2.48dB。由此可见，有塔放时的噪声系数比无塔放时的噪声系数优1.72dB。 　　取相同NDDL增益，馈缆损耗1-6dB时，计算不同塔放增益情况下噪声系数改善值为0.8～5.1。 　　2.3 接收机灵敏度 　　接收机灵敏=噪声谱密度（dBm/Hz）+带宽（dBHz）+接收系统噪声系数（dB）+C/I（dB） （