移动通信技术课程设计第八组定稿.doc

兰州交通大学本科生课程设计中文题目: 直放站工作原理与工程设计 英文题目: Working Principle of The Repeater Station and Engineering Design 课程：移动通信技术 学院：电信学院 专业：通信工程 班级：通信1003班 组长：廖敏志(200911215) 组员：陕雪梅 (200911043) 马林 (200911142) 马韵霞 (201009632) 李进 (201009642) 王永婷 (201009641) 林红（201009633） 指导教师：邸敬 完成日期： 2013年7月10日 成绩 ： 任务分配表姓名学号成绩廖敏志（组长）200911215陕雪梅200911043马韵霞201009632王永婷201009641马林200911142李进201009642林红201009643任务分配廖敏志直放站概述陕雪梅直放站的原理和类型马韵霞直放站的应用和比较王永婷直放站指标调试马林移动通信直放站工程设计与调测李进移动通信直放站的选型与工程安装林红直放站站址选择分析课题直放站工作原理与工程设计指导教师邸敬人 数6-10人设计任务1. 学习并了解直放站工作原理，通过市场调研了解直放站的类型及应用情况，并作分析比较2. 学习直放站站址选择和定位的方法3. 收发隔离度设计4. 直放站上下行平衡性设计5. 完成课程设计论文。设计要求1. 文献阅读：查阅相关文献与技术资料，学习与课程设计题目相关的知识，认真做好读书笔记和学习心得，做到潜心分析，真正理解并掌握设计任务要求的学习内容；2. 组织形式：各课程设计题目设组长一名，负责设计总体事务，组中各同学相互合作、合理分工、组织讨论、完成报告；3. 学习交流：设计完成后，组长们组织同学们开展学习讨论，各组向其他同学汇报设计内容，使同学们对各课程设计的内容均有认识和了解；4. 文档整理：依据设计任务制定学习和写作计划，严格按照设计规范要求完成各个环节的任务，各设计需要提供课程设计论文一本，要求按照课程设计论文格式认真撰写、按时完成设计论文；5. 文档结构：上交文档包含以下内容：封面、摘要、目录、正文、参考文献、附录（程序文件、交流时使用的PPT等）。移动通信技术课程设计任务书兰州交通大学移动通信技术（课程设计）摘 要 随着网络的发展，城市的室内覆盖已不存在问题，覆盖的重点也逐渐向山区 高速公路等高难度覆盖区域转移。直放站以其灵活简易的特点成为解决简单问题 的重要方式。 本设计主要讨论直放站的工作原理、类型，在市场中的应用情况以及直放站 站址选择、定位方法和收发隔离度设计、上下行平衡性设计等内容,从而阐述出 直放站在移动通信中的重要作用及应用。 在我国移动通讯事业的飞速发展的今天，移动通讯的用户量正不断地增加，以至于蜂窝规划越来越小，基站位置越来越低；另一方面，随着城市建设的高层化，高层建筑正不断涌现，由于无线传播的阴影效应，在这些高层建筑的背后或中间常形成移动通讯信号的盲区或弱区。另外蜂窝移动基站在建造过程中，由于考虑到临近小区的干扰问题，其天线辐射场方向图的主瓣有较大的下倾角，以至于高层建筑的中上部一般不能有效接收到信号。此外，由于建筑物等对电磁波的屏蔽效应，使得隧道、地铁、地下商城、娱乐城、停车场以及酒店、写字楼等一些封闭的大型建筑物内也无法正常接收到移动通讯信号。关键字：直放站；收发隔离度；平衡性；定位；选址。AbstractOn the quickly development of The Communication Network， the citys indoor coverage have been no problem, the focus has gradually covered mountain areas, highways transfer difficult coverage areas. Repeater with its simple and flexible features a simple solution one important way to the problem.This design focuses on the working principle of repeater, type the application in the market, and Repeater Site selection, positioning method and transceiver isolation design, design balance and down-line content, which set out repeater in the important role of mobile communication and application.Chinas mobile communications industry in the rapid development of todays mobile communication subscribers is constantly increasing, So cellular programs are increasingly smaller, the base station location and low; the other hand, with the urban construction of high-level of high-rise buildings are constantly emerging, as the shadow effect of wireless communication in these high-rise buildings or behind。The middle of the formation of mobile communication signals often blind spots or weak areas. Another cellular mobile base station in the construction process, because taking into account the interference near the cell, the antenna radiation pattern of the main lobe has a larger inclination angle, as well as in high-rise buildings in the upper part of the general inability to effectively receive the signal. In addition, building on the electromagnetic waves, etc. Shielding effect, making the tunnel, subway, underground mall, casino, car parks and hotels, office buildings, etc.Some large buildings have closed the normal reception of the mobile communication signal.Keywords: Repeater; transceiver isolation; balance; positioning; location.目 录1直放站概述11.1 直放站定义11.2 直放站的工作原理11.3 直放站的分类11.4 移动通信直放站的构成32 直放站的指标调试42.1 基本工作频带42.2带内平坦度42.3 接收信号功率42.4 输出信号功率42.5 增益42.6 收发信隔离度42.7 驻波比42.8 噪声电平42.9 互调干扰53 直放站的应用与比较63.1直放站的应用原则63.2直放站的应用场合73.3直放站的几种典型应用73.4直放站与基站的优劣性比较94直放站站址选择和定位方法125 直放站设计135.1直放站上下平衡性设计135.2直放站收发隔离度设计146移动通信直放站工程设计与调测166.1前期勘测及理论测算166.2站址选择及定位166.3确定施主天线及重发天线的安装176.4测量收发隔离度186.5设备调整与调测196.6路测优化196.7工程设计确认206.8直放站上下行平衡的说明207 移动通信直放站的选型与工程安装227.1直放站选型时需要注意的问题227.2安装直放站时需要注意的几个问题237.3直放站要充分发挥其性能需具备的条件247.4直放站的工程服务26总结28参考文献29 1直放站概述1.1直放站定义 在蜂窝移动通信中，为解决一些特殊场所、特殊地理环境的无线信号覆盖，使用直放站是经济有效的方式。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。直放站作为实现“小容量、大覆盖”目标的必要手段之一，主要原因是由于使用直放站：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。1.2 直放站的工作原理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，由施主天线在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。 基站BTS直放站REP手机MS图1.2 直放站工作基本原理图1.3 直放站的分类1.3.1从传输信号分有GSM直放站、CDMA直放站和3G直放站(1)GSM移动通信直放站是为消除GSM900MHz/1800MHz频段移动通信网的小范围信号盲区或弱信号区而设计生产的通信设备。被广泛应用于地下商场、停车场、地铁、隧道、高层建筑的办公室等基站信号所无法到达的信号盲区，同时对于消除城市因受高楼大厦影响而产生的室外局部信号阴影区或边远郊区个别村镇的弱信号区也具有相当好的覆盖效果。CDMA直放站可以扩大CDMA基站的覆盖范围，大大节省CDMA网络建设的投资(一个CDMA直放站的投资约为一个CDMA基站的十分之一)。特别是在高层楼宇、地下(如地铁)、以及盲区等特殊环境下，CDMA 直放站将充分发挥它的优势。由于各种地理环境和用户的要求不同，所需的CDMA直放站的类型也不同。CDMA直放站是为了消除移动通信网覆盖盲区或弱信号，延伸基站信号覆盖的一种中继设备，它能解决消除城市因受高楼大厦影响而产生的室外局部信号阴影区，地下停车场、地下隧道、商场、电梯等基地无法到达信号的盲区，提高了覆盖范围增强了信号覆盖延伸。与传统的2G无线通信系统相比，由于3G无线通信系统主要使用的频段在2000MHz附近，根据电波传播衰减规律，显然3G的无线信号比2G的无线信号衰减得更快。这样，在同等功率情况下的3G基站和直放站的覆盖范围都比2G的要小。所以在达到与2G网络同等的覆盖水平时，需要更多的直放站来完成网络覆盖。由此我们可以预期，在即将到来的3G无线网络建设高潮中，直放站也必然仍将扮演着重要的角色。1.3.2 从传输带宽来分有宽带直放站和选频（选信道）直放站GSM移动通信宽带直放站的主要特点：高的系统增益且增益连续可调；采用先进的数字滤波技术，带外抑制特别好；全双工工作，很高的上/下行隔离度；两端口标准设计，安装极为方便；内置电源且设计有电源保护系统和免维护备用电源接口；采用ALC技术，输出电平连续可调，稳定可靠；可选智能监控，故障自动报警及远程维护；高线性功放，性能稳定等。GSM移动通信频带选择直放站的主要特点：高的系统增益且增益连续可调；全双工工作，很高的上/下行隔离度；中心频率和带宽任意可调，满足不同客户要求，带外抑制好，不同营运商之间的信号不会产生相互干扰；内置电源且设计有电源保护系统和免维护备用电源接口；两端口标准设计，安装极为方便；采用PLL控制技术的选频模块，性能稳定可靠，噪声系数低等。1.3.3 从传输方式来分有无线直放站、光纤直放站和移频传输直放站无线传输直放站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，加有带通滤波器光纤传输直放站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。移频传输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。1.4移动通信直放站的构成移动通信直放站的构成因种类而异。141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。142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。143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。144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。145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 直放站的指标调试 为使直放站安装符合工程设计要求，并尽可能小地减少对其它移动网络造成干 扰，就必须在直放站安装时对以下技术指标进行严格调试。2.1基本工作频带 GSM900直放站的工作频带应满足上行：890909MHz，下行：935954MHz。 为适应部分站点的特殊需要（如抑制竞争对手信号或抑制干扰），要求宽带直放站的带宽在219MHz范围内可调，具体工作频带的设置按设计文件（方案）的要求。2.2带内平坦度在直放站输入信号和增益保持不变的情况下，在直放站输出端测试在直放站有效工作带宽内的不同频率上最大和最小输出信号的差值（峰峰值）。要求直放站的带内平坦度（峰峰值）小于3dB。2.3接收信号功率测试现场直放站下行接收信号功率。测得的接收信号电平不能超过直放站允许的最大输入功率，并符合设计方案的要求或与竣工文件相符。2.4输出信号功率 测试现场直放站下行的输出信号功率。测得的输出信号功率不能超过直放站的最大输出功率（ALC用于调节功率），并符合设计方案的要求或与竣工文件相符。2.5增益 测试现场直放站的实际上下行增益（输出信号功率-输入信号功率），并与直放站标注的增益值比较是否一致，误差范围在10%内。2.6收发信隔离度 测试室外无线直放站收发信两端的隔离度。直放站收发信隔离度的要求：隔离度I直放站实际工作增益G+10dB。2.7驻波比 分别在直放站的输入端和输出端测试其至施主天线和覆盖天线的驻波比，其驻波比要求小于1.5。2.8噪声电平 分别在直放站的输入端和输出端测试上下行噪声电平（对于光纤直放站，分别在中继端机的输入端和覆盖端机的输出端测试上下行噪声电平）。要求直放站上行噪声电平小于-36dBm，而且到达施主基站（CDU端）的上行噪声电平小于-120dBm。设直放站上行噪声电平为PNR，从施主基站（CDU端）到直放站输入端的信号损耗为LP，则要求直放站上行噪声电平：PNR-120dBm+LP。2.9互调干扰 分别在直放站的输入端和输出端测试上下行互调干扰产物（对于光纤直放站，分别在中继端机的输入端和覆盖端机的输出端测试上下行互调干扰产物）。要求在900MHz频段内所有互调均小于-36dBm，1800MHz频段小于-30dBm。 3 直放站的应用与比较31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。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。 32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。 33直放站的几种典型应用在进行无线蜂窝系统设计时，由于基站的发射功率远大于手机，计算基站的覆盖距离时，往往是计算反向电路的传播衰耗。但在直放站的实际安装调测中，为方便起见，我们仍以手机接收到的基站的信号强度加以估算。(在下面的几个例子中，所涉及的电平值均为手机接收信号功率值。) 公路的覆盖 某郊区一基站东侧，有一主要交通干道，我们在基站东侧14km处安装一直放站，服务天线高度约55m。直放站服务天线的输出口接一个3比1的功率分配器，分别接两个16dBi的板状天线，信号小的天线向西辐射（指向基站），信号大的天线向东辐射。未装直放站时，直放站所在地信号在-100dBm左右，通信时通时断，效果非常不好。直放站开通后，直放站西侧一段约35km公路信号明显改善；直放站东侧使通信距离又延伸810km。 郊区重点村镇居民区的覆盖 某一村镇离基站56km，由于该镇经济条件较好，手机用户较多。无直放站时，地面信号在-90-95dBm左右，室外通信正常但无法保证室内通信。安装直放站后，服务天线在30m高左右，采用全向天线，地面接收的基站信号电平提高约20dB，可以解决半径在500800m内的室内覆盖（指一般居民楼）。 “L”型覆盖 某一风景区位于山谷中，距离基站不到4km，但由于被山脉阻挡，手机根本无法工作。我们在山脉的尽头安装一直放站，由于直放站接收信号的方向和发射信号的方向成一定的角度，相当于基站的电波在直放站处转了一个弯。依靠山体的阻挡，直放站的施主天线和服务天线分别放在山体的两侧，隔离度很大，直放站的性能可以充分发挥， 不但很好地解决了该风景区用户的通信问题，还使该基站的通信距离向山谷里延伸了6km。 临时性会议地点的应急覆盖 某北京郊区某宾馆组织生要会议，由于信号较弱，在会议室和宾馆底层房间均不能通信。由于时间紧迫，在该宾馆安装闭路分布系统已不可能。经现场考察，在宾馆顶层信号较强，且信号单一，安装直放站不会引起导频混乱。服务天线放楼群中间，利用楼体的隔离可以有效地控制直放站的覆盖，因宾馆面积不大，直放站的增益设置较小，使直放站工作很稳定。直放站半天即安装完毕，马上收到效果，不但会议室内信号明显增加，而且地下室也可以正常通信。 开阔地域的覆盖 人口分布较少的开阔地域是使用直放站进行覆盖的典型场合。当直放站采用全向天线时，只要有一定的铁塔高度，在直放站工作正常的情况下，3km内可以明显地感觉到直放站的增益作用。但距离超过5km以后，直放站的增益作用就迅速消失，用手机进行基站接收信号电平测试，无论直放站是否工作，接收电平都没有明显变化。这是因为在平原开阔地区，房屋建筑和地形地貌造成的传输衰耗相对较小，而随空间距离的增加，电波按32.45+20logf (MHz)+20logD(km)的规律衰减；即距离每增加一倍，电波衰减6dB。 比如在离基站12km A点处用手机测得基站的接收信号电平下降为约-95dBm，在离基站17km 的B点测得接收信号电平下降为约-97km（由于距离增加不足三分之一，自由空间衰耗和地貌衰耗增加值都不很大）。在A点安装一直放站，我们可以这样估算一下直放站电波的衰减曲线。直放站正常工作后，在距直放站水平距离300m的地面用手机进行接收信号电平测量（离直放站过近，将离开天线的主瓣，计算误差较大），假如测得导频电平为-70dBm，就可估算出直放站在A点附近有25dB的增益作用。由于距离每增加一倍，电波衰减6dB。在离A 点600m处衰减6dB，1200m处衰减12dB依次类推，4.8km衰关将达24dB。如果考虑地貌衰耗，直放站放大的信号到达B点时，信号电平约在-95-100dBm左右，此时直放站的增益作用几乎为零。图3表示出基站的信号和直放站放大的信号衰减曲线索，可以看出A点至B点，基站信号衰减很慢，而且直放站信号衰减可以看出A点到B点，基站信号衰减很慢，而直放站信号衰减很快。需要指出的是，如果直放站所在地300m处，通过开头直放站的方法，若能检查出直放站有25dB以上的增益，则说明直放站的工作状态已经是比较好的。由此可见，要想利用直放站组成大面积的覆盖是不现实的。当然 要想在局部方向获得较大的覆盖，如公路沿线则必须有更高的铁塔和高增益的定向天线，这样可以在单一方向延伸覆盖10km左右。34直放站与基站的优劣性比较 直放站与基站相比较，其优点主要体现在如下几个方面： （1）同等覆盖面积时，使用直放站投资较低。在平原地区室外一个全向基站可以有10km覆盖半径；一个全向直放站可以有4km覆盖半径；就覆盖面积而言，六个直放站约相当于一个基站。六个直放站的设备价约为一个基站的80%。但考虑到机房租用和装修、交直流电源、空调、传输系统和电路租金等费用，六个直放站的费用只相当于于一个基站的50%，甚至更低。（2）覆盖更为灵活。一个基站基本上是圆形覆盖，多个直放站可以组织成多种覆盖形式。如“一”字型排开，可以覆盖十几至几十公里的路段。也可以组织成“L”型、“N”型和“M”型覆盖，特别适合于山区组网。（3）在组网初期，由于用户较少，投资效益较差，可以用一部分直放站代替基站。用户发展起来后现更换为基站，替换下来的直放站再进一步放置在更边缘的地区，这样一步步地滚动发展。（4）由于不需要土建和传输电路的施工，建网迅速。 但直放站与基站相比也有明显的不中，主要表现在：（1）不能增加系统容量。（2）引入直放站后，会给基站增加约3dB以上的噪音，使原基站工作环境恶化，覆盖半径减少。所以一个基站的一个扇区只能带两个以下的直放站工作。（3）直放站只能频分不能码分，一个直放站往往将多个基站或多个扇区的信号加以放大。引入过多的直放站后，导致基站短码相位混乱导频污染严重，优化工作困难，同时加大了不必要的软切换。（4）直放站的网管功能和设备检测功能远不如基站，当直放站出现问题后不易察觉。（5）由于受隔离度的要求限制，直放站的某些安装条件要比基站苛刻的多，使直放站的性能往往不能得到充分发挥。（6）如果直放让自激或直放站附近有干扰源，将对原网造成严重影响。由于直放站的工作天线较高，会将干扰的破坏作用大面积扩大。CDMA是一个同频系统，周边的基站均有可能受到堵塞而瘫痪。根据相关资料,有引起国家直放站和基站的安装比例高达2比1以上；由于我国的人口密度很大，直放站和基站的安装比例不应过大，如果没有光纤直放站，只对射频耦合型室外直放站而言，这一比值应不大于1。在规划时，直放站作为滚动发展的过渡设备，一次性安装直放站的比率应进一步减少。在大中城市的市区和通话密度较高的地区应不使用射频耦合型室外直放站。 直放站不能增加系统容量，却可以弥补CDMA系统基站的覆盖不足，由于价格低、安装方便、在GSM、CDMA系统中采用直放站不失为网络优化的一种较好的解决方案。 另外由于CDMA系统的频率复用率为1，直放站在CDMA系统和GSM系统中的使用存在着差异。直放站的使用将与整个系统的性能相关，而在GSM系统中直放站的使用仅与几个相关的通道性能有关。因而，合理的规划直放站网络，严格的工程勘测及施工对提高CDMA网络的性能是十分必要的。4放直站站址选择和定位方法如果为了扩大基站覆盖范围，直放站应安装在基站覆盖区边界处。使用路测仪在地面测出的基站信号强度一般为-85dBm至-95dBm，在源天线处测得基站信号强度一般为-75dBm至-85dBm。直放站距离基站太近（源天线接收信号强），则直放站与基站形成重叠覆盖，移动台信号一路通过直放站延时后到达基站，一路直接到达基站，将会对基站形成多径干扰。所以，尽量减少直放站与基站重叠覆盖的区域面积，以保证对移动通信网的干扰尽可能最小。直放站距离基站太远，源天线接收信号弱，则直放站前向输出功率较小，覆盖范围较小，达不到增大覆盖面的目的。由于重发天线是定向角度天线，直放站站址最好选在盲区外，靠近盲区边沿（根据现场条件确定，通常大约50-200米）。（如图2.5-1）。如果选在盲区内（如图2.5-2），则不能达到最佳覆盖效果。 图 2.5 盲区示意图 直放站覆盖城市边缘的密集住宅区时，应避免在楼群的正面选点（如图2.5-3），因为CDMA信号要直接穿透靠前的楼房，才可覆盖到后面的区域，由于信号在穿透过程中衰减很大，信号强度将会很弱。如果从高楼的侧面覆盖（如图2.5-4），信号可以从楼与楼之间的空隙穿过，并借助反射达到很好的覆盖效果。 图 2.6 直放站覆盖图5 直放站设计 5.1直放站上下平衡性设计 在直放站安装使用过程中，用户较关心的问题是，覆盖范围有多大，这跟下行输出功率有关，国家无委在型号核准检测时规定直放站下行输出功率30dBm3dBm，但直放站下行输出功率应该多大？是否越大越好？因为移动通信是双向的，必须考虑上下行的平衡，以下就基站与手机、直放站与手机的上下行平衡作一说明。一般来说，直放站设计输出功率比基站要低得多，对于基站，下行输出功率大致为43dBm（各厂家有所不同，ERICSSON最大为47dBm），现常用的手机上行输出功率仅33dBm，二者存在10dB左右的差值，在基站采用分集接收等手段后，上行可增加6dB左右增益，基站接收机噪声系数NBSF约2dB，手机接收机噪声系数NMSF约6dB，根据上下行平衡原理：PBSNBSDPMSNMSF6dB（分集增益）43dBm2dB33dBm6dB6dB（分集增益）下行输出虽然大于上行，但上下行是平衡的。假设直放站下行输出功率33dBm，上行接收机噪声系数NRPF约4dB，直放站没有分集接收功能，且增加直放站后，基站接收上行噪声会增加约2dB，根据上下行平衡原理：PRPNRPFS（基站接收增加噪声）PMSNMSF 33dBm4dB2dB33dBm6dB上下行是平衡的，如果直放站下行输出功率大于33dBm，则上下行将不平衡，如果上下行出现不平衡，将会扰乱手机的自动功率控制。由于上下行不平衡，在覆盖区内会产生掉话，影响话务统计中的接通率和掉话率。 所以国家无委明确规定直放站下行输出功率30dBm3dBm，主要是为了上下行平衡，不至于在安装直放站后影响网络参数。 实际上，直放站覆盖好坏主要体现在使用效果、设备性能指标、稳定性、不影响网络参数上，单纯追求下行的大功率是没有意义的，且违反国家无委的有关规定。总之，移动通信直放站的设置应主要解决诸如郊县主要公路、铁路交通等狭长地形的覆盖；对于基站载频利用率不高的区域，可以通过直放站将富余的通信能力转给需要的地方，提高设备利用率；尽量设在相对隔离区域，选择合适的基站作为信号源，以免产生无线干扰。 5.2直放站收发隔离度设计 （1）收发隔离度概念收发隔离度，即CDMA信号从直放站前向输出端口至前向输入端口（或者从反向输出端口至反向输入端口）的空中路径衰减值，其大小直接影响着直放站的增益配置，在确定天线位置后，一定要测量隔离度。直放站前向输出功率比反向输出功率大，主要考虑前向链路的收发隔离度。收发隔离度分为水平隔离度和垂直隔离度。（2）收发信天线隔离度的估算由上文可以看出上下行天线之间的隔离度对于整个系统的稳定是至关重要的，在直放站勘测选址过程中需要对隔离度进行正确的估算。天线之间的隔离是多方面因素共同作用的结果，主要包括：空间隔离和建筑物隔离。（下文计算的隔离度为信号从下行天线接口至上行天线接口之间的损耗）（3）空间隔离空间隔离是指收发信天线间相距一定距离形成的空间损耗。可用下面半经验的公式计算：l 水平隔离度 Lhu=22+20lg(d/) +Dt（）+Dr（）- (Gtx +Grx) (式5-1） Lh=31.5+20lgd+Dt（）+Dr（）- (Gtx +Grx) （GSM900情况） （式5-2）式中Dt、Dr为两天线的水平方性向函数(水平方向圆图)造成的损耗，具体数值可以在天线方向图中查得，如右图所示的方向图中，在55。角时有3dB的附加损耗。当上下行天线夹角为180。时，方向性损耗即为天线的前后比。l 垂直隔离度 Lv=28+40lg(d/) +Dt（）+Dr（）- (Gtx +Grx) (式5-3) Lv= 47.1+40lgd+Dt（）+Dr（）- (Gtx +Grx) （GSM900情况） (式5-4）在该式中，为天线的俯仰角。d为天线间距，Dt、Dr为两天线的垂直方向性函数，与水平方向性函数类似。l 倾斜隔离度 Ls=(Lv-Lh)(/90)+Lh （式中为两天线在垂直面内的夹角。） （式5-5）（4）建筑物隔离建筑物隔离是由于建筑物的阻挡造成信号衰落而形成隔离。这种隔离计算没有较为奏效的方法，一般采用直接代入经验值的方法。如一堵墙的隔离度为1020dBm。（5）隔离度的测量由于无线信号的传播受多方面因素的影响，通过计算只能较为粗略的确定隔离度的大小，在实际工程设计中如果需要比较准确的隔离度值可以才通过实地测量的办法获得。将已知强度为p的信号加在下行天线上，用测试手机在上行天线处测量接收到的信号强度，则隔离度为：L=p+G-r-D （式5-6）其中，G为下行天线增益，D为前后比（6）收发隔离度设计按照工程设计要求，隔离度L（dB）应大于直放站最大工作增益Gmax约10-15dB。现取LGmax=12dB，考虑通常情况下直放站最大工作增益G=90dB，故L应不小于102dB，取f=850MHz，Gr=20dB，Gt=10dB，Xr=45dB，Xt=40dB，由式（1）计算，天线间最小水平距离应为20米，由式（5-3）计算，天线间最小垂直距离应为22米。图5为收发隔离度与水平放置和垂直放置的两天线空间距离的关系曲线（f=850MHz,Gr=5dB）。6 移动通信直放站工程设计与调测 61前期勘测及为了最大限度发挥直放站工作效果，在安装前均需进行实地测点，并按照测点的结果对覆盖效果及覆盖面积进行初步估算，测点通常按照以下几个步骤进行。（1） 根据覆盖要求确定设备具体安装站址，准备前期的基础工程，如铁塔、机房、供电、接地等；（2） 确定需要转发的基站载频号，并测试接收点信号场强值； （3）根据场强值初步确定使用设备的类型，天线的使用类型，天线的安装高度及位置； （4） 通过计算预测设备的工作增益、最大输出功率值； （5）根据设备的输出功率及重发天线的类型预测设备开通后的覆盖范围及覆盖效果。 在基本确定了设备的功率、重发天线的高度后，可对信号覆盖范围作一个初步的测算，利用陆地移动通信电波传播衰耗特性，通过Okumura模型可计算路径损耗。Okumra经验公式如下：Lm=69.55+26.16lgf-13.82log(hb)-a(hm)+449.9-6.51log(hb)log(d)取频率f=870MHz，上式可简化为：Lm=146.4-13.8log(hb)-a(hm)+44.9-6.5log(hb)log(d)其中: a(hm)为修正因子，中小城市：a(hm)=2.53hm-3.8; 大城市：a(hm)=3.2lg(11.75km)12-4.97hm为移动用户天线高度，取hm=1.5m, 则a(hm)=0，通过路径损耗Lm可以测出覆盖距离。62站址选择及定位 如果为了扩大基站覆盖范围，直放站应安装在基站覆盖区边界处。使用路测仪在地面测出的基站信号强度一般为-85dBm至-95dBm，在源天线处测得基站信号强度一般为-75dBm至-85dBm。 直放站距离基站太近（源天线接收信号强），则直放站与基站形成重叠覆盖，移动台信号一路通过直放站延时后到达基站，一路直接到达基站，将会对基站形成多径干扰。所以，尽量减少直放站与基站重叠覆盖的区域面积，以保证对移动通信网的干扰尽可能最小。 直放站距离基站太远，源天线接收信号弱，则直放站前向输出功率较小，覆盖范围较小，达不到增大覆盖面的目的。 由于重发天线是定向角度天线，直放站站址最好选在盲区外，靠近盲区边沿（根据现场条件确定，通常大约50-200米）。如图1。如果选在盲区内（如图2），则不能达到最佳覆盖效果。 直放站覆盖城市边缘的密集住宅区时，应避免在楼群的正面选点（如图3），因为CDMA信号要直接穿透靠前的楼房，才可覆盖到后面的区域，由于信号在穿透过程中衰减很大，信号强度将会很弱。如果从高楼的侧面覆盖（如图4），信号可以从楼与楼之间的空隙穿过，并借助反射达到很好的覆盖效果。 63确定施主天线及重发天线的安装 因CDMA信号是宽带信号，受多径影响较大，天线位置的选择对直放站的覆盖范围影响很大，除考虑天线隔离度、输入信号电平大小因素之外，还需要考虑直放站输入信号的波形质量。原天线位置不合适，直放站向覆盖区转发恶劣信号，手机用户不可能接入基站。 为增大隔离度，施主天线与重发天线采用背对背安装方式。当安装在铁塔上时，使用铁塔平台对天线进行隔离，当安装在楼房顶时，使用建筑物或增大天线水平距离进行隔离。 如果两天线之间有隔离物，如楼顶的水箱、电梯间等，安装时要避免两天线在一侧。如果建筑物为钢筋混凝土结构，施主天线在满足信号接收强度的基础上，应尽量靠近建筑物（通常重发天线可放在建筑物上面，施主天线靠近建筑物侧墙）。如果建筑物为一般砖墙结构，应考虑用建筑物隔离和拉长距离的方法来满足隔离度要求。如塔上平台可做隔离物，天线可分别安装在平台、下塔身处。64测量收发隔离度 收发隔离度，即CDMA信号从直放站前向输出端口至前向输入端口（或者从反向输出端口至反向输入端口）的空中路径衰减值，其大小直接影响着直放站的增益配置，在确定天线位置后，一定要测量隔离度。直放站前向输出功率比反向输出功率大，主要考虑前向链路的收发隔离度。收发隔离度分为水平隔离度和垂直隔离度。水平隔离度Lh用分贝表示公式如下：Lh=22.0+20log10(d/)-(Gt+Gr)+(Xt+Xr) (1)其中：22.0为传播常数d为收发天线水平间隔（单位：英尺）为天线工作波长（单位：英尺）Gt、Gr分别为发射和接收天线的增益（单位：dB）Xt、Xr分别为发射和接收天线的前后比（单位：dB）垂直隔离度Lv用分贝表示公式如下：Lv28.0+40log10(d/) (2)其中：28.0为传播常数d为收发天线水平间隔（单位：英尺）为天线工作波长（单位：英尺）按照工程设计要求，隔离度L（dB）应大于直放站最大工作增益Gmax约10-15dB。现取LGmax=12dB，考虑通常情况下直放站最大工作增益G=90dB，故L应不小于102dB，取f=850MHz，Gr=20dB，Gt=10dB，Xr=45dB，Xt=40dB，由式（1）计算，天线间最小水平距离应为20米，由式（2）计算，天线间最小垂直距离应为22米。图5为收发隔离度与水平放置和垂直放置的两天线空间距离的关系曲线（f=850MHz,Gr=5dB） 以上为收发天线隔离度的工程计算值，在实际施工应视具体情况加以必要调整，以最大限度满足现场对隔离度的要求。65设备调整与调测 天线馈线与直放站正确连接，加电开机，设置直放站增益，使最大工作增益低于收发隔离度约12dB。 以某一CDMA直放站调整为例，该直放站额定输出功率为+30dBm(1W)，额定增益不超过90-95dB，若施主天线接收点接收的基站场强值为-80dBm，施主天线采用1.8米栅网抛物面天线，则天线增益Gant21.6dB。若施主天线距主机30米，馈线则采用SYV-50-22型低耗馈线，该馈线850MHz时每米损耗约0.03dBm，则馈线损耗L=0.9dB，若收发隔离度达到102dB，则Gmax为102dB-12dB90dB。 直放站输出功率Pout=-80dbm+Gmax+Gant-L=30.5dB