直放站的应用与维护.doc

毕业生毕业设计（论文） 直放站的应用与维护直放站的应用与维护 学生姓名 学生学号 专 业 通信技术 系 别 通信工程系 指导教师 指导系部 通信工程系 2010年4月20日 直放站的应用与维护直放站的应用与维护 摘要：摘要： 直放站（中继器）属于同频放大设备，是指在无线通信传输过程中起到信号增强的一 种无线电发射中转设备。直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强器。直放站在下行 链路中，由施主天线现有的覆盖区域中拾取信号，通过带通滤波器对带通外的信号进行极 好的隔离，将滤波的信号经功放放大后再次发射到待覆盖区域。在上行链接路径中，覆盖 区域内的移动台手机的信号以同样的工作方式由上行放大链路处理后发射到相应基站，从 而达到基地站与手机的信号传递。 使用直放站作为实现“小容量、大覆盖”目标的必要手段之一，主要是由于使用直 放站一是在不增加基站数量的前提下保证网络覆盖，二是其造价远远低于有同样效果的微 蜂窝系统。直放站是解决通信网络延伸覆盖能力的一种优选方案。它与基站相比有结构简 单、投资较少和安装方便等优点，可广泛用于难于覆盖的盲区和弱区，如商场、宾馆、机 场、码头、车站、体育馆、娱乐厅、地铁、隧道、高速公路、海岛等各种场所，提高通信 质量，解决掉话等问题。 关键字：关键字：直放站、移频直放站、同频直放站、直放站维护、放大器、天线、基站、上行、 下行 目录目录 1. 绪论绪论1 1.11.1 直放站的定义直放站的定义1 1.21.2 直放站的种类与类型直放站的种类与类型1 2.2.直放站的构成直放站的构成.4 2.12.1 直放站的应用直放站的应用5 3.3.直放站的安装直放站的安装.7 3.13.1 直放站的设计流程如下直放站的设计流程如下7 3.23.2 安装准备安装准备7 4.4. 直放站的调试直放站的调试.8 4.14.1 调试设备的要求调试设备的要求8 4.2.2 调测流程调测流程8 4.2.1 调试内容及方法10 5.5. 网络覆盖测试网络覆盖测试.15 毕业设计总结：毕业设计总结：.17 参考资料：参考资料：.17 2007 级通信技术专业毕业论文 第 0 页 共 16 页 1.1. 绪论绪论 无线直放站最初是用于调频广播通信及消防无线设备信号接收转发，进入 90年代以来，随着移动通信的蓬勃发展，由于用户对移动通信服务质量及运营 商之间的竞争也越来越激烈，但移动信号覆盖不可避免会出现大量大大小小的 盲区，如果全部用基站进行覆盖不仅没有必要而且耗费巨大，因此移动通信直 放站应运而生，国内第一台gsm移动通信直放站是由福建省邮电科学研究所 （现为福建电信科学技术研究院）于1991年研制成功。现在直放站及室内分布 覆盖已经发展为移动通信产业的一环，为移动通信发展做出了自己的贡献。 1.11.1 直放站的定义直放站的定义 直放站（中继器）属于同频放大设备，是指在无线通信传输过程中起到信 号增强的一种无线电发射中转设备。直放站的基本功能就是一个射频信号功率 增强器。直放站在下行链路中，由施主天线现有的覆盖区域中拾取信号，通过 带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离，将滤波的信号经功放放大后再次 发射到待覆盖区域。在上行链接路径中，覆盖区域内的移动台手机的信号以同 样的工作方式由上行放大链路处理后发射到相应基站，从而达到基地站与手机 的信号传递。 直放站是一种中继产品，衡量直放站好坏的指标主要有，智能化程度（如远程 监控等） 、低ip3（无委规定小于-36dbm） 、低噪声系数(nf)、整机可靠性、良 好的技术服务等 1.21.2 直放站的种类与类型直放站的种类与类型 1、射频直放站 下行信号通过施主天线接收基站信号，经低噪放放大后到下行选带模块进 行滤波，然后把信号进行放大，经过双工器，通过重发天线向用户方向覆盖； 上行从移动用户接收信号，经放大后发送给基站。为了限带，加有带通滤波器。 其基本工作原理图如下： 2007 级通信技术专业毕业论文 第 1 页 共 16 页 2、选频式直放站 为了选频，将上、下行频率下变频为中频，进行选频限带处理后，再上变 频恢复上、下行频率。 其基本工作原理图如下： 3、光纤传输直放站 双 工 器 低噪放下行中频选带单元 下行功放 双 工 器 低噪放 上行中频选带单元上行功放 电源单元控制单元modem 图 2-1 whrs900b5、whrs900b10 原理框图 接施主 天线 接重发 天线 双 工 器 低噪放 下行中频选频单元 1 （二信道） 下行功放 双 工 器 低噪放上行功放 电源单元控制单元modem 图 2-1 whrs900c5、whrs900c10 原理框图 接施主 天线 接重发 天线 合 路 器 下行中频选频单元 2 （二信道） 上行中频选频单元 2 （二信道） 上行中频选频单元 1 （二信道） 合 路 器 2007 级通信技术专业毕业论文 第 2 页 共 16 页 从基站直接耦合收到的信号，经低噪放放大进入光模块，将射频信号转变 为光信号，通过光纤将信号传到从机，进入光模块，再将光信号变为射频 信号，放大后通过重发天线向用户方向覆盖信号再发出；上行信号从移动用户 发出，经低噪放进入光模块，把射频信号变为光信号，传到主机光模块进行转 变，经选带滤波，再进行放大，上传到基站，其基本工作原理图： 4、移频直放站 前向信号通道如下：通过施主天线口（to bts） ，直放站接收来自基站的 前向信号f1、f2，经双工器滤波、低噪放放大后，送入各个前向移频单元对信 号进行滤波，其滤波带宽为1.23mhz，滤波后的信号频率为f3、f4，经合路后， 送入前向功放放大，最后经双工器滤波，从重发天线口（to service）的天线 基 站 下行低噪放 上行中频选带单元 电源单元控制单元modem 图 2-1 whrs900fb2/fb5/fb10 主机原理框图 光模块 opm02 和从机相连 光纤 放大器 下行中频选带单元 下行功放 双 工 器 低噪放 接重发 天线 光模块 ops02 光纤 和主机相连 电源单元控制单元 图 2-2 whrs900fb2/fb5/fb10 从机原理框图 2007 级通信技术专业毕业论文 第 3 页 共 16 页 将前向信号发往直放站覆盖区；移频直放站也可以直接从基站耦合信号。反向 信号通道是前向信号通道的逆过程。 5、室内直放站 室内直放站是一种简易型的设备，其要求与室外型机是不一样的。主要用 于室内分布系统 2.2.直放站的构成直放站的构成 移动通信直放站的构成因种类而异。 (1) 直放式直放机 下行从基站接收信号，经放大后向用户方向覆盖；上行从用户接收信 号，经放大后发送给基站。为了限带，加有带通滤波器。 (2) 选频式直放站 为了选频，将上、下行频率下变频为中频，进行选频限带处理后，再 图 2-1 射频型 cdma 无线移频直放站的实际工作原理 to service 近端机 远端机 前向：f1/f2 前向： f3/f4 前向：f3/f4 前向：f1/f2 to bts 双 工 器 低噪放 前向中频移频单元 1 前向功放 双 工 器 低噪放反向功放 电源单元控制单元modem 图 2-3 射频型 cdma 移频直放站（二信道）原理 框图 接施主 天线 接重发 天线 合 路 器前向中频移频单元 2 反向中频移频单元 2 反向中频移频单元 1 合 路 器 2007 级通信技术专业毕业论文 第 4 页 共 16 页 上变频恢复上、下行频率。 (3) 光纤传输直放站 将收到的信号，经光电变换变成光信号，传输后又经电光变换恢复电 信号再发出。 (4) 移频传输直放站 将收到的频率上变频为微波，传输后再下变频为原先收到的频率，放 大后发送出去。 (5) 室内直放站 室内直放站是一种简易型的设备，其要求与室外型机是不一样的。 2.12.1 直放站的应用直放站的应用 （1) 直放站的应用原则 根据直放站系列产品的特点和移动通信网络的需求，不同的地理环境 及应用场合，系统的解决方案是不同的，这需要认真分析，区别对待。 对于无线直放站来说，信号的隔离显得尤为重要。无线直放站是从空 间接收信号，势必要求空间信号尽可能纯净；而在基站较为密集区域，分离不 同基站或扇区信号的难度将大大增加，容易使直放站增加对基站干扰。所以在 基站较为密集区域，建议尽量采用有线信号的引入方式，比如光纤直放站。在 不具备使用光纤直放站条件的场所，只能采用无线直放站，但其施主天线必须 具有足够的方向选择性。 针对各类地区及应用场所，由于基站的密集性、用户话务量等不同， 建议采用如下直放站的应用原则： 城市密集区 由于用户量大，基站数量较多，一般不存在大范围的信号盲区，直放 站只是用于解决小范围区域的补盲以及建筑物内的信号覆盖。在光纤到楼尚未 普及的情况下，需采用无线直放站。随着建筑物的增多，所需的直放站数量也 会随之增加，就会出现一个基站配置多台直放站的情况。 但直放站的引入必然对基站产生干扰，干扰会随着直放站数量的增多 而加大，特别是大功率直放站的引入，会使系统干扰明显加剧。因此，在城市 密集区应当采用小功率（1以下）直放站。 2007 级通信技术专业毕业论文 第 5 页 共 16 页 城市边缘 在cdma网络建设初期，由于基站数量较少，可以采用大功率的无线 或光纤直放站。城市边缘地区，主要是解决信号覆盖问题。在已铺设光纤的地 区最好采用输出功率为10的光纤直放站。 无光纤资源时，可利用无线直放站进行延伸覆盖。采用方向性好的施 主天线提取较为纯净的源信号，输出功率为5/10，等同于基站的输出，达 到较好的覆盖效果率。 郊区、乡村 郊区、乡村主要是解决覆盖问题。在铺设光纤的地区最好采用大功率 光纤直放站（10/20）扩大覆盖范围。 对于无光纤资源但又能收到基站信号的地区，可采用无线直放站解决 覆盖问题。特殊情况下，还可采用移频直放站来增加覆盖距离。 (2) 直放站的应用场合 gsm、cdma和光纤直放站和室内覆盖系统为各种信号盲区可提供不 同的详细解决方案，其适应范围如下： 扩大服务范围，消除覆盖盲区，如高 山，建筑物，树林等阻挡物而形成的信号盲区；在郊区增强场强，扩大郊区站 的覆盖；沿高速公路架设，增强覆盖效率；解决室内覆盖，如大型建筑物内信 号衰减信号盲区、地下商城、地铁、遂道等衰减信号盲区；将空闲基站的信号 引到繁忙基站的覆盖区内，实现疏忙；其它因屏蔽不能使信号直接穿透之区域 等。 2007 级通信技术专业毕业论文 第 6 页 共 16 页 3.3.直放站的安装直放站的安装 3.13.1 直放站的设计流程如下直放站的设计流程如下 地形，地貌，地物 勘测，导频信号强度和质量的测试 施主基站和直放站覆 盖区的话务量分析 rf干扰分析 站址确定；直放站设备，天馈线选择 计算直放站输入端的主导频接收功率， 预算直放站前向主导频覆盖范围 直放站对施主基站噪底抬高分析，估算 直放站反向输出噪声电平，反向覆盖范 围预算。 确定施主和重发天线的安装位置，安装 方式并估算隔离度 图图 1 1 系统功能模块图系统功能模块图 3.23.2 安装准备安装准备 (1)供电电源准备：根据现场条件，准备好ac220v电源（光纤主机交、直 流电源都可以使用） 。 (2)接地系统准备：根据现场条件，准备好大地连线。 (3)天馈线安装准备：根据工程安装要求，先准备好安装天馈线的辅料。 (4)直放机安装位置准备：主机安装位置的空间必须大于 1.0mx0.8mx0.5m(高x宽x厚)，必须具有良好的通风条件。 (5)直放机安装准备：根据工程安装要求必须准备好挂式或落地安装的辅 料；若落地安装，必须选用云海公司设计的落地安装支架。 2007 级通信技术专业毕业论文 第 7 页 共 16 页 4.4. 直放站的调试直放站的调试 当直放站设备、天馈、电源、防雷接地等安装完毕后，就进入到直放站调 试阶段。 4.14.1 调试设备的要求调试设备的要求 调试直放站时，至少应具备以下仪器及工具：频谱仪 1 台、信号发生器 1 台、笔记本电脑 1 台、测试手机 1 台、天馈驻波比测试仪 1 台、万用表 1 个、 指北针 1 个、对讲机 1 对、扳手、安全带。 4.2.2 调测流程调测流程 调测过程中应把握以下几条基本原则： (1)系统的隔离度应比直放站增益大15db以上。 (2)直放站产生的上行底部噪声到达基站机顶后应小于-120dbm。 (3)上下行链路要保持平衡。 直放站的一般调测流程如下图所示： 2007 级通信技术专业毕业论文 第 8 页 共 16 页 n n y y 输出功率是否满足设计要求 隔离度减直放站增益是否大于 15db 依据链路平衡原则及下行覆盖要求， 设置下行增益。 开始调测 测算下行链路损耗，确定直放站上行 输出底躁上限 根据底躁上限，调整上行增益，最后 确定上行增益。 确认直放站各参数 拨打测试 完成 微调施主天线方向 角及俯仰角、重发天 线方向角及下倾角， 天线后加隔离网等 措施加大隔离度。如 仍不满足，就要修改 设计方案。 测试隔离度 查找原因，检查直 放站设置参数或 基站参数。 测试天馈系统驻波比 调试施主天线，使接收到的施主信号 ec/io 最优，功率达到设计要求。 路测 y y n n 2007 级通信技术专业毕业论文 第 9 页 共 16 页 4.2.1 调试内容及方法调试内容及方法 （1）天馈系统驻波比测试 使用驻波比测试仪测试施主、重发天馈系统的驻波比。测得施主天馈 系统和重发天馈系统的驻波比最大值应小于1.5。若不满足，应重新检查天 馈系统，直至达到要求。 （2）调试施主天线，获取满足要求的施主信号。 1、首先将施主天线通过馈线连接到测试手机的外接天线端口， 测试手机通过专用线缆连接到笔记本电脑的串口上。如图7-1所示。 测试手机 笔记本 施主天线 2、在笔记本电脑上运行路测软件,就会显示在施主天线处收到的信号 场强及各pn码的ec/io值。 3、调整施主天线的水平方向角及俯仰角， 使设计要求的施主信号pn 码的ec/io最大，并满足ec/io-7， 其它pn码的ec/io值小于-15。 4、调试满足要求后，将施主天线在水平方向及垂直方向固定好。 （3）测试直放站施主端口的下行接收功率。 1、按图连接好设备 2007 级通信技术专业毕业论文 第 10 页 共 16 页 drawing 2、在频谱仪上将中心频率设置为878.49mhz,span设为5mhz,信道带宽 设置为1.23mhz,测量进入施主端口的信号功率，记为pdonor，检查pdonor 是否满足设计要求。 例如：直放站下行增益最大为90db,设计要求直放站下行输出功率为 37dbm,pdonor必须大于-53dbm,如果不满足，则必须重新调整施主天线。 （4）隔离度测试 隔离度是指直放站输入端口信号对输出端口信号的抑制度（衰减度） 。 为防止直放站自激，要求直放站的隔离度大于等于直放站增益15db即： liso=grep+15d, grep为直放站增益。 2007 级通信技术专业毕业论文 第 11 页 共 16 页 施主天线 重发天线 频谱分析仪 信号发生器 1.将施主天线连接到cdma信号发生器上，重发天线连接到频谱仪上。 如图7-3。 2.在cdma信号发生器上产生频率为830.00mhz，输出功率为 pa=10dbm的cdma信号。在频谱仪上设置中心频率830.00mhz，信道带 宽设置为1.23mhz，测量频谱仪上收到的信号功率，记为pb。 3. 隔离度liso（db）= pa- pb 例：频谱仪读数为-80dbm，则 liso=10dbm-（-80dbm）= 90db (5)测算下行有效路径损耗 1.基站机顶到直放站施主端口之间的下行有效路径损耗等于基站机顶 的发射功率减去直放站施主端口收到的功率。用公式表示为： ld-link =pbts-pdonor。 假设:基站最大发射功率20w，开销功率占20%，则机顶发射功率 pbts=20w*20%=4w=36dbm 下行有效路径损耗ld-link=36-pdonor 预算直放站施主端口输出的最大上行底部噪声功率 因为上、下行链路频率相差不大，可近似认为上行有效路径损耗=下行 2007 级通信技术专业毕业论文 第 12 页 共 16 页 有效路径损耗 考虑到直放站到达基站机顶的上行输出底噪不能大于-120dbm,可以测 算出 直放站施主端口输出的最大上行底部噪声功率= ld-link - 120dbm 调整上行增益, 使直放站施主端口输出的最大 上行底部噪声功率= ld-link - 120dbm。 按图示7-4连接设备。将频谱仪接到直放站的施主端口上，开启上行功 放。 笔记本 直放站 频谱分析仪 2.在频谱仪上设置中心频率为833.49mhz,span设为10mhz,信道带宽设为 1.23mhz,测出上行底噪功率，记为pnoise。图7-6为某宽带直放站上行底躁频 谱图。 -130 -120 -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 824 826 828 830 832 834 836 838 840 842 ref level : -30.0 dbm db / div : 10.0 db m1 spectrum analyzer dz3 model: ms2711bserial #: 00209018 date: 04/23/2002time: 16:43:25 rbw: 1 mhzvbw: 30 khzdetection: pos. peak cf: 833.5 mhz span: 20.0 mhz attenuation: 0 db dbm frequency (823.5 - 843.5 mhz) m1: -50.84 dbm 829.966 mhz 2007 级通信技术专业毕业论文 第 13 页 共 16 页 3.调整上行增益,直到pnoise= ld-link - 120dbm为止，从而确定上行 增益。 设置下行增益,测试下行输出功率。 按图7-7连接好设备。 将下行增益初始设置为与上行增益相同，即gdown=gup,如果由于覆 盖要求须增大下行功率，下行增益减上行增益不能超过5db(室外直放站), 或10 db（室内直放站） 。 直放站 频谱分析仪 施主天线 重发天线 30db耦合器 笔记本 测试直放站下行功率，测试时注意使用衰减器或耦合器。 （6）调整隔离度 检验liso-grep是否大于等于15db,如果不满足，则可试行以下步骤， 加大系统隔离度。 微调施主天线水平方向角。 微调施主天线俯仰角。 2007 级通信技术专业毕业论文 第 14 页 共 16 页 微调重发天线水平方向角。 微调重发天线下倾角。 在天线后面增加隔离网。 如果经过以上调整后，隔离度仍不能满足要求，则必须修改设计方案。 例如增加施主、重发天线之间的垂直或水平距离，更换前后比更好的施主 天线或重发天线，有效利用现场的障碍物等措施来加大隔离度。 5.5. 网络覆盖测试网络覆盖测试 （1）网络测试的目的： 在直放站建成和开通运行后，必须对其进行严格的网络测试。通过测 试来验证直放站能否在网络中安全、有效、稳定地运行。 （2）要求测试工具： 路测设备（至少包括gps、电脑、前后台分析软件、测试手机等） 。 （3）测试项目： 主要的测试项目有上下行覆盖、前反向误帧率fer、接入失败率、掉 话率、导频pn 情况、越区切换、反向寻呼测试、接续时长、对施主基站的影响等。 （4）上下行覆盖测试 下行覆盖范围主要用主导频的ec/io及手机接收电平rx来衡量。 要求在90%的预期覆盖区域内主导频的强度ec/io-12dbrx power- 95dbm； 上行覆盖主要用手机的发射功率tx_power衡量。 要求手机的tx power20dbm。并且正常情况下手机的rx power+ tx power值在-73-83 dbm之间。 测试方法见附件d.3。 （5）前反向误帧率fer的测试 这项测试的目的是检验在覆盖区域和测试路线上的前向链路和反向链 路的平均fer是否达到要求。 在前向和反向链路上，至少90%的预期覆盖区域内的测试路线上的平 2007 级通信技术专业毕业论文 第 15 页 共 16 页 均误帧率fer2%。 测试方法：前向误帧率fer的测试见附件d.3 反向误帧率是通过基站的数据中心得到的。 （6）接入失败率的测试 接入失败率的定义是:由移动台发起的呼叫中失败的呼叫次数与总的呼 叫次数的比值。 这项指标是测试整个系统的呼叫失败率。沿着指定的测试路线至少发 起100次呼叫，然后统计失败的次数。 要求最大接入失败率为3%。 （7）掉话率测试 掉话率是指发生掉话的呼叫数与成功发起呼叫总数的比值。发生掉话 的呼叫是指非移动台的原因、系统意外地失去了与移动台的射频连接，这 会迫使移动台重新发起呼叫。 测试的目的是测试直放站覆盖区中由于系统的原因造成的掉话。 要求在90%的直放站覆盖区域内掉话率3% 测试方法见附件d.3 （8）导频pn情况测试 要求覆盖区不能有两个以上的强导频存在。避免出现频繁的软切换问