LTE系统GPS共享可行性探讨

丁国梁 江西省邮电规划设计院有限公司 南昌市 330000

0 背景

随着3G网络的大量商用及4G网络大规模投入商用，机房内需新增大量设备，原本狭窄的机房空间越显得珍贵，需充分考虑利旧原有设备或共享原有设备来节约空间和成本。

中国移动2013年LTE工程的全面推动，将建设大量的LTE基站，并且建设方式多为与TD-SCDMA基站共址建设，如果考虑LTE基站建设共享TD-SCDMA基站GPS天馈系统，将会降低LTE建设工程量及建设成本。

本文主要从GPS天馈系统在不同通信制式之间的共享，从GPS天馈系统组成、GPS天馈系统共享可行性、GPS天馈系统共享方案及优缺点三方面介绍。

1 GPS天馈系统简介

GPS天馈系统的功能是接受GPS卫星的导航定位信号，并解调出频率和时钟信号，以供给基站各相关单元。GPS天馈系统一般由GPS天线、GPS馈线、GPS避雷器、GPS馈线接头、GPS馈线接地卡组成，具体结构图如下：

图1 GPS天馈系统示意图

（1）G P S室外天线的作用主要是接收卫星的1575.42MHz信号，并经馈线传输给设备内部的接收机，经处理后输出1PPS和TOD信号，同时还有经纬度，卫星数量等信息，再经后级电路处理，可以输出时间信号（如IRIG-B, TOD, NTP,PTP,1PPS，1PPM等等）、频率基准（10MHz,5MHz等等）。室外天线一般是无源的，需要接收机送上去一个直流电源，接收机不同，电压也有区别，一般有3.3V, 5V, 12V等。

（2）GPS馈线的功能是连接GPS天线和GPS接收机，将GPS天线接收的信号送给GPS接收机处理，同时将GPS接收机提供的直流电源转给GPS天线作为工作电压。 GPS避雷器用于基站设备的防护，安装在与GPS天线相联的同轴馈线和基站内部单板的天馈射频电缆之间，防止因雷电感应形成的暂态过电压对基站单板产生损害。

（3）G P S馈线接头为N型1/4"直式电缆插头(针)，是具有螺纹连接结构的中大功率连接器，具有抗震性强、可靠性高、机械和电气性能优良等特点,广泛用于有振动条件下的无线电设备和仪器中连接射频同轴电缆用（使用1/4馈线）

（4）GPS馈线接地卡采用1/4"免胶型接地卡，适用于1/4"馈线的室外防雷接地（使用1/4馈线）。

2 不同通信制式GPS天馈系统共享可行性

（1）从GPS天馈系统组成部分来看，GPS避雷器、接地卡、馈线、馈线接头都是用于安全传递GPS信号的无源器件，跟基站是CDMA2000、TD-SCDMA、LTE模式无直接关系，因此研究的重点是GPS天线和BBU与BTS基带部分，GPS天线技术参数如下：

以CBB_E52_C3型号为准

（2）G P S天线有五个重要参数：频率（Frequency）、增益（Gain）、驻波（VSWR）、噪声系数（Noise figure）、轴比（Axial ratio）。在此重点强调频率，GPS天线工作是在1.57542GHz±5MHz，GPS天线工作频段只和卫星有关系，跟通信设备工作在什么频段是无关系。因此从GPS天线工作频段角度考虑天馈系统共享是可能的。

（3）GPS天馈系统下连接到BBU，BTS基带部分；考虑共享GPS天馈系统，则需要研究BBU与GPS天线信号强度要求。BBU-GPS信号强度要求15dB，BBU的接受范围是15dB--35dB，我们需要核查两套BBU共享GPS天馈系统后GPS信号到达BBU后是否可以达到15dB。目前GPS天线分为40dB和26dB两种，1/2跳线损耗是7dB/100米，7/8馈线损耗是4.03dB/100米，5/4馈线损耗是2.98dB/100米（连接GPS天线使用1/2馈线），连接接头损耗是0.05dB/个接头，避雷器损耗约0.5dB，使用功分器后通过功率再降半。假设GPS馈线长度是30米，使用一个避雷器、一个两等功分器（损耗3dB）和使用40dB的GPS天线，则达到BBU信号强度是：1/2*（40-0.3*7-0.5-3）-0.05*2=22.1dB，BBU是可以接收到门限范围内信号。因此在一定的条件（GPS天线40dB，GPS馈线长度50米）下GPS天馈系统是可以共享。

3 TD-SCDMA及LTE系统 GPS共享方案

TD-SCDMA及LTE系统以GPS提供的标准时刻信号作为同步定时基准。系统中NODE-B均各自独立地接收GPS卫星信号，提取出定时时刻基准和频率基准信号。

当前FDD-LTE有两种组网频段， F频段和D频段。

·F频段方案

目前移动F频段建设方案是原有的TD-SCDMA系统BBU直接升级，GPS天馈系统也可以直接利旧，本方案不涉及到GPS新增。

·D频段方案

目前移动D频段建设方案中现网TD-SCDMA中BBU不能直接升级，故新建BBU与RRU，异厂家在建设中，可以考虑GPS天馈系统实现共享。

具体方案：GPS天线接受到的卫星信号，通过GPS馈线传输，GPS馈线通过馈线接地卡接地，再通过避雷器，最后通过二等功分器信号分别到达TD-SCDMA系统中BBU与LTE系统中BBU。

优缺点：这种GPS共享方式可以很好的利用资源，节约成本，产生很好的经济价值，同时后期维护也比较方便，但由于增加二等功分器，会有一个二等功分器器件3DB的衰减，同时信号通过二等功分器后出现对半衰减，因此后期也需要重点核查达到BBU的信号强度。

4 GPS共享技术关键点

（1）卫星信号强度

GPS天馈系统在不同通信模式下理论上完成可以共享，但共享中因加入了二等功分器，造成GPS天线接受到信号强度发生衰减，BBU能否接受到卫星信号，则实际操作中需重点关注。

（2）施工工艺水平

在工程实施共享GPS天馈系统中， GPS天线接受卫星信号的测试工作、馈线的损耗测试、接收机接受卫星信号同步信号的测试需要重点关注。

在实际安装操作中安装二等功分器时，二等功分器和原有的馈线的安装方式，对馈线的保护、损耗是确保成功性的关键要素。

5 GPS共享技术可推广研究

（1）导向性

目前LTE建设是工程建设的热点，站点共址建设是主要建设模式，共享GPS天馈系统可以节约LTE建设时间，降低工程量及建设成本，可引导LTE工程建设快速推进。

（2）效益性

共享GPS天馈系统技术，充分节省了设备及安装材料，共享GPS系统后，原新增GPS天馈系统所需GPS天线、1/2馈线均可节省，只需新增二等功分器；两者相比材料实现了节约，可形成较好的经济效益。

基于GPS共享技术实施简单，可快速推进工程实施，并可产生良好的经济效益，为此该技术推广性是可行的。