设备管理_gsm直放站设备与测试培训课件

第六天GSM直放站设备与测试 贵阳泽浩科技有限公司新员工培训 泽浩科技 1 1直放站简介移动通信直放站是对移动通信信号直接放大的一种同频中继站 它不改变原信号的频率 也不对信号所携带的信息作任何处理 当然它会引起一些波形畸变和相位偏移 在正常情况下这对通信没有明显得影响 但这也正是直放站要避免的问题 尽量使波形畸变更小和相位偏移更小 我们知道GSM通信由上行信号和下行信号组成 又因为上行信号和下行信号的频段与方向不同 所要求的信号强度也不同 因此直放机必须具备对上下行信号分别进行处理的能力 1 1 1直放站系统 泽浩科技 第一部分是基站 微蜂窝 它的功能是提供下行信号接受上行信号 并对信号作一定处理 第二部分是直放站 它是直放站系统的核心设备 它的功能是对上下行信号作放大处理 第三部分是目标覆盖区域 在系统未开通前 目标覆盖区域为移动通信盲区 或目标覆盖区域通话效果很差 第一个接口是基站 微蜂窝 与直放机的接口 该接口担负基站与直放机之间的通信任务 基站的下行信号经过该接口到达直放机 手机的上行信号经过该接口传到基站 根据实际情况 该接口可以是无线接口也可以是有线接口 无线接口是通过基站收发天线与直放机收发天线之间的通信实现的 直放机收发天线通常是收发合一的 一般由高增益的定向天线来担任 如八木天线 平板天线 栅格天线等 有线接口则是通过电缆将微蜂窝与直放机直接相连而成 第二个接口是直放机与目标覆盖区域的接口 该接口只能是无线接口 它通过重发天线将下行信号发射到空间 供手机接收 同时收集手机上行信号送至直放站 泽浩科技 1 1 2直放站工作原理 泽浩科技 施主天线 或通过电缆 接收基站下行信号 然后通过环形双工器送入下行滤波器 下行滤波器将滤除下行信号中的部分带外噪声 之后下行信号进入下行低噪放 下行低噪放具有抑制带内噪声 提升有用信号电平的功能 低噪放具有60dB的增益 低噪放的输出再通过下行滤波器滤除带外噪声后由下行功放放大 如果信号不经滤波器 下行低噪放而直接进入功放放大 则噪声也会一起被放大 导致波形畸变严重 信号误码率上升 通信效果变差 下行功放具有60dB增益 若功率放大器前级串有推放 则推放与功放的整体增益可达110dB以上 1 1 3直放站分类有线耦合设备为有线耦合方式 设备即入口电平值0dBm 同时由于覆盖区域与基站的距离不同延伸出有线的光纤直放站和有线的移频直放站方式 无线耦合设备为无线耦合方式 设备即入口电平值 50dBm以下 同时由于覆盖区域与基站的距离不同延伸出无线的光纤直放站 无线的移频直放站方式 泽浩科技 泽浩科技 1 2GSM干线放大器由于无线网络用户的高速发展 导致热点地区频率资源紧张 在城市的热点地区 只有依靠微蜂窝基站技术 将移动通信室内覆盖与室外覆盖相分开的方式来解决网络拥挤和扩容的问题 在室内使用微蜂窝技术进行覆盖有两种方法 一是大量使用微蜂窝基站 依靠微蜂窝基站进行无源分布覆盖 二是在大楼引入一套微蜂窝基站 然后依靠有源室内覆盖系统来进行覆盖 按国内市场情况来看 第二种方法以其成本低 效果好取得了比第一种方法更好的效果 因此目前市场上主要是这种方法 有源室内覆盖系统也可以分成两种方式 一是依靠电缆为传输媒质 另一种是依靠光纤为传输媒质 电缆传输衰耗较大 但是系统比光纤传输简单 在覆盖范围不是很大的情况下 一般采用这种方法 光纤传输具有衰耗小的优点 在覆盖范围大 传输距离远时 具有明显优势 GZF900 VIB主要是指电缆传输的移动通信室内覆盖系统 泽浩科技 1 2 1干线放大器原理 泽浩科技 GSM干线放大器工作原理 下行链路 基站下行输出信号通过耦合器进入GZF900 VIB 首先经过双工滤波器 接着进入下行功放 射频信号经过功放后进入双工滤波器滤波 最后出整机进入外部天线 上行链路 手机发射的信号通过GZF900 VIB的外部天线进入双工滤波器 然后进入低噪放进行放大 射频信号经过双工滤波器滤波后整机输出 最后通过耦合器进入基站 系统特点 适用于EGSM 增强型GSM 系统 可采用有线耦合方式与基站联系 采用高选择性 低插损的腔体双工滤波器 消除上下行串扰 系统的噪声低 线性好 功率大 通话效果理想 对基站及其他无线设备无干扰 有完善的监控 查询和各种报警功能 智能化 模块化设计便于组装 维护和升级 适合于盲点多 覆盖地区广的建筑 泽浩科技 设备指标 泽浩科技 上行噪声问题是我们关心的一个重要问题 我们知道 上行噪声与设备本身的噪声系数和设备的增益有关 一般要求输入到基站的上行噪声功率小于 120dBm 开通时解决上行干扰的方法为 检查设备的上行增益是否偏大 关闭设备 检测上行干扰问题是否依然存在 如不存在 确认上行干扰为开通设备产生的干扰 如存在 则干扰可能是网络中的其他部分产生的干扰 直放站的下行输出端口接天线 上行输出端口接频谱仪 检测上行输出噪声是否超过规定指标 上行的噪声的计算公式为 基站系统上行入口噪音电平 基站下行输出功率 设备入口电平 直放站系统噪音电平功率 120dBm 泽浩科技 1 2 2GSM直放站调测A 标称最大输出功率 将功率衰减器及连接电缆总损耗值作为偏置输入频谱仪 关闭反向链路 测量前向输出功率 或关闭前向链路 测量反向输出功率 将信号源设置为该直放站工作频率范围内的中心频率或指配信道的中心频率 被测直放站增益调到最大 调节信号源的输出电平直至频谱仪上显示的功率达到被测直放站声明的最大输出功率的容差范围内 记录被测直放站的输出功率电平Lout dBm 及输入电平 信号源输出电平减去连接电缆的损耗值 Lin dBm 泽浩科技 B 最大增益 最大增益是指直放站在线性工作范围内对输入信号的最大放大能力 指标要求 最大增益误差不超过 3dB 测试系统及测试步骤同A 最大增益为Gmax Lout Lin dB C 增益调节范围 增益调节范围是指当直放站增益可调时 其最大增益和最小增益的差值 一般要求增益调节范围 30dB 测试系统及测试步骤同A 调被测直放站增益为最小 从频谱仪读出被测直放站的输出功率Loutmin 调被测直放站增益为最大 从频谱仪读出被测直放站的输出功率Loutmax 增益调节范围为 G Loutmax Loutmin dB 泽浩科技 D 增益调节步长及步长误差 略 E 自动电平控制ALC范围 自动电平控制是指当直放站工作于最大增益且输出为最大功率时 增加输入信号电平时 直放站对输出信号电平控制的能力 当输入信号电平提高小于10dB 含10dB 时 输出功率应保持在最大输出功率的 1dB之内 当输入信号电平提高超过10dB时 输出功率应保持在最大输出功率的 1dB之内或关闭输出 测试系统及测试步骤同A 接通被测直放站ALC功能 被测直放站输入电平提高10dB 观测频谱仪上的读数变化 应不超过 1dB 继续提高输入电平 被测直放站输出变化仍应不超过 1dB或关闭 F 带内波动 频谱仪调到通道A 功率测量 从上读被测直放站有效工作频带内最大 最小电平之间的差值 即为带内波动 泽浩科技 G 杂散发射 略 H 互调产物 测量系统如图所示 被测直放站增益调到最大 对宽带直放站 两信号源的频率在被测直放站工作频带内至少相隔600kHz 对选频直放站 一个信号源频率调到信道中心频率 另一个信号源频率调在高于或低于第一个信号频率400kHz上 切断信号源2 调信号源1的电平到被测直放站输出达到厂家声明的最大功率 调信号源2的电平和信号源1一样 两信号源都接通 并将可变衰减器减低7dB 接通被测直放站ALC功能 频谱仪中心频率调到被测直放站中心频率 扫频宽度调到能看到两边的互调产物 并将功率衰减器和连接电缆的总损耗作为偏置输入频谱仪 在频谱仪上读出互调产物 看其是否满足绝对值要求 如否 看其相对值是否满足要求 泽浩科技 1 2 3设备常见故障 泽浩科技 1 3无线直放站近年来 我国的移动通信得到了迅速发展 全国大多数地区都开设了移动电话业务 但是 随着城乡移动通信用户数量的不断增加 出现了服务面大 地区广 用户分散等特点 如大城市的卫星城 偏远的居民区 农村的乡镇 这些地区如果都用基站覆盖就会导致投资大 信道利用率低等问题 另外 在移动通信的传输途径中 由于某些自然及人为障碍物 如高山 大型建筑物 隧道和地下商场等 的阻挡和屏蔽 形成了一些移动通信的盲区和阴影区 给通信带来很大困难 邮电部在1992年下达的 移动电话网路技术体制 中规定 对于需要覆盖 而增设基站又不经济或不方便的局部地区 可以采用同频中继器的方法来扩大基站覆盖范围 这里提到的同频中继器就是直放站 根据对信号处理方式和传输方式的不同 移动通信直放站分为无线直放站 移频直放站和光纤传输直放站 泽浩科技 1 3 1无线直放站工作原理 泽浩科技 泽浩科技 GSM无线直放站工作原理 在下行方向 施主天线接收的基站信号送入双工耦合滤波器进行滤波后 由一体化模块中的下行低噪声放大器将电平调整到功放模块规定的接口电平 功放模块可将基站信号放大后送至双工滤波器 由重发天线发射出去 同理 在上行方向 重发天线接收的手机信号在经过双工滤波器后 被低噪声放大器将电平调整到功放模块规定的接口电平 一体化模块中的上行功放模块可将手机信号放大后送至双工滤波器 由施主天线发射出去 设备内还包括有电源模块和各个监控单元 以及蓄电池 蓄电池的主要功能是在设备断电后 对监控盘短时间供电 使其能够及时的传回报警信息 监控盘与主要模块的连接如上图 采集这些模块的各项参数以便调整 Modem的功能是实现远程监控 通过点对点短信的方式与监控中心通信 泽浩科技 GZF V设备指标 GZF900 V 20 10 5W 泽浩科技 GZF900 VIF 43 40 37dBm 泽浩科技 系统调试天馈调整 根据方案确定天线的大致方向 据此初装天线 设备架设完毕后 打开设备 用自备的手机进行简单的信号测试 同时通过调整天线的高度 夹角 俯仰角来控制其覆盖范围 以达到最佳的覆盖效果 天线调整完毕后 必须紧固天线 避免受外力的影响 同时注意设备接地等 测试天馈系统的驻波比 断开远端机设备和馈线的连接 将驻波比测试仪连到重发馈线下端 将驻波比测试仪频率范围设置为885 960MHz 显示的曲线即为重发天馈的驻波比曲线 泽浩科技 泽浩科技 泽浩科技 泽浩科技 泽浩科技 泽浩科技 无线直放站故障案例分析 案例一故障现象河南省三门峡陇海线铁路覆盖工程 在开通后存在通话不正常的现象 并且与机房联系后 反映对基站产生了一定的干扰 故障分析由于产生干扰的几个点离基站都比较近 施主天线接收信号很强 空间损耗较小 因此设备出厂指标可能并不适用 从而上行底噪不能满足到达基站后小于 120的要求 解决措施要解决上行底噪的干扰问题 只要将到达基站的上行底噪减小即可 而到达基站的上行底噪只能由两个方面的因素来决定 即 1 设备的指标 2 空间损耗 因此主要是通过调整这两个因素来减小干扰 办法有1 在设备下行入口出适当增加衰耗器 2 调整施主天线 增大空间链路的损耗 3 调整设备上行PA的ATT值 减小上行增益 从而减小上行底噪 泽浩科技 案例二故障现象某一站点由于覆盖面积较大 且旁边不能满足施主接收电平要求 因此采用室外GZF900 V进行覆盖 开通后发现在一般的空旷地方信号很强 基本在 60dBm左右 而在最里面的楼内 信号为 90dBm左右 此时手机出现脱网的情况 故障分析经过测试发现 施主天线接受电平为 54dBm 设备输出功率为30dBm 上行增益为60dB 经过链路计算 得出上行信号达到基站时已经超出基站的接受灵敏度 解决措施要解决上面的问题 只要将到达基站的上行信号增大即可 而到达基站的上行信号只能由两个方面的因素来决定 即 1 设备的指标 2 空间损耗 因此主要是通过调整这两个因素来增大上行信号 办法有1 调整施主天线 减小空间链路的损耗 2 调整设备上行增益 泽浩科技 案例三故障现象在直放站覆盖区内只有移动台A在使用时 距离天线1公里处移动台A可以正常通话 但是当在距离天线100米处有另一移动台B通话时 移动台A却无法上线 解决方法根据估算上行链路的损耗值 基站可以到移动台上行信号时 设备上行所需要提供的增益 在不影响基站的范围内 适当提高直放站设备的ALC值 举例分析移动台A位于直放站天线约1公里处 空间链路损耗估算为90dB 移动台B位于直放站天线约100米处 空间链路损耗估算为50dB 假设移动台A B发射功率均为27dBm 直放站到基站的链路损耗为40dB 直放站的增益50dB 自动电平控制ALC为 25dBm 基站接收电平值不小于 90dBm 根据已知条件可计算出 当只有移动台A在使用时 基站可以接收到其上行电平信号 移动台A 而当近处 距天线约100米处 移动台B工作时 移动台B的上行信号到设备输入口为 33dBm 设备功放ALC起控 设备输出为 25dBm 故此时设备上行增益为 25dBm 33dBm 8dBm 而移动台A的上行信号到设备输入口为 63dBm 那么信号到达基站时为 95dBm 所以移动台A无法上线 如果将自动电平控制ALC调节为 20dBm 那么移动台A的信号可以被基站接收到 移动台上线恢复正常 需要注意的是 自动电平控制ALC调节不能过大 否则也会抬高系统上行底噪 影响施主基站正常工作 泽浩科技 案例四故障现象GSM手机在靠近天线时无法拨打成功 在远离天线处拨通电话后靠近天线时通话正常 故障分析由于低噪声放大器的设计最大输入电平在 25dBm左右 如果输入功率大于此电平则LNA进入非线性区 GSM手机在接通的瞬间发射功率达到30dBm 如果非常靠近天线则会出现LNA进入非线性区的情况 上行信号恶化 基站接收的误码率高则会要求手机增大发射功率 然而手机保持最大发射功率时信号质量无法满足要求 通话不正常 但是当用户在距离天线较远处拨通电话后 手机发射功率会下降到10dBm或更低 这时再靠近天线不会使直放站上行LNA进入饱和 通话可一直正常 故障解决增大移动台到直放站上行LNA的链路损耗 具体措施有降低天线出入功率 或者改变天线安装位置使用户无法靠近天线开始拨打电话 泽浩科技 案例五故障现象覆盖区手机接收场强非常弱 天线附近大约 75dBm 稍远处根本无本小区频点信号 故障分析此时怀疑设备本身下行输出不够 可能是功放出现故障 用频谱仪测设备输出 只有 20dBm左右 再接功放输出 约 20dBm左右 此时调节功放ATT ALC 功放使能打开 变化并不大 由此判断功放出现故障 故障解决更换功放 并调节功放ATT ALC 使设备输出正常 故障解决 泽浩科技 案例六故障现象青龙峡基站和离基站最近的一个远端之间通话质量极差 大部分是6 7级 故障分析怀疑基站和直放站之间有一段重复覆盖区 造成同频干扰或多径效应 通过premier分别扫描关站和开站的路测图进行对比 发现的确有一段区域重复覆盖 故障解决通过减小该直放站的输出功率 调整天线的方向角来解决此问题 泽浩科技 1 4光纤直放站GSM移动通讯是利用空中无线信道来通讯的 而无线传播受地形地物的影响较大 并且基站的数量和布放地点受到一定的限制 因此在移动通讯网络中存在有许多无线覆盖盲区或无线信号干扰区 造成移动用户不能接入 掉话或者通话质量降低 虹信公司GSM光纤直放站系列产品就是为解决这些问题而推出的 直放站可以依靠电缆或者光纤为传输煤质 电缆传输衰耗大 但成本低 在覆盖范围不是很大的情况下 一般采用这种办法 而光纤传输衰耗小 虽成本高 但在大范围覆盖 远距离传输时 有其明显优势 泽浩科技 1 4 1光纤直放站工作原理 泽浩科技 泽浩科技 泽浩科技 GSM光纤直放站工作原理 下行链路 基站下行信号通过耦合器送入近端机 首先经过双工耦合滤波器滤波 接着进入光收发一体化模块与近端主监控盘的监控信号 433MHzFSK 合路 接着被调制为光信号 最后进入光纤进行长距离传播 远端机中的光收发一体化模块将光纤送来的光信号解调为射频信号并放大后送入下级的功放 同时将其中的监控信号分离出来送给远端主监控盘 射频信号经过功放放大后进入双工滤波器滤波 最后出整机接入外部天线 上行链路 手机发射的信号通过远端机的外部天线进入双工滤波器滤波 然后进入低噪放进行放大 接着进入光收发一体化模块与远端的监控信号合路后调制为光信号 最后进入光纤出整机 近端机首先用光收发一体化模块将光信号解调为射频信号 并将其中的监控信号分离出来送给近端主监控盘 对射频信号进行一定放大或者衰减的可调性控制 射频信号最后经过双工耦合滤波器滤波后出整机并通过耦合器进入基站 泽浩科技 模拟光纤直放站组网方式 泽浩科技 模拟光纤直放站型号 泽浩科技 光路测量 测试近端机的光功率输出值P1 在光路的是另外一端测试远端机光功率输入值P2 这样光路的损耗为 P P1 P2 测量波长分别为1310nm 1550nm时的光路损耗 记录数值 一般情况下光路损耗为在波长1550nm时 衰减0 2dB km 最大不超过0 4dB km 波长1310nm时 0 35dB km 最大不超过0 5dB km 根据光路的大致距离可以估算光路的衰减 如果偏差太大 10 说明光纤通路有问题 宜另选一光纤通路 泽浩科技 1 5移频直放站常规同频直放站在目前的应用中存在以下几个问题 直放站常常能接收到多个基站的信号而形成干扰 增益较高的直放站 施主天线和重发天线之间的隔离度要求很高 往往难以实现 重发天线只能采用定向辐射 站址要求设在覆盖区的边缘 不仅给选址带来困难 而且影响覆盖范围和服务质量 在许多情况下 由于在所需覆盖的盲区边缘无法找到有足够信号强度的站址 同频直放站无法安装 因此 在移动通信网中使用移频直放站有着特殊的意义 应用移频直放站替代同频无线直放站 将大大减少使用同频直放站可能对网络带来的不利影响 同时 移频直放站也可以很好的应用到室内信号覆盖工程中 泽浩科技 1 5 1移频直放站原理 泽浩科技 移频直放站近端机工作原理 近端 施主天线接收的基站信号送入双工器后 由低噪声放大器将电平调整到功放模块规定的接口电平 如下图所示 经过选频 频段或频点选择 模块 再由移频模块将GSM900MHz的信号变频到1800MHz频段 后由滤波器处理进入到功放 功放模块可将基站信号放大送至带通双工器 由中继天线发射出去 在上行方向 传输天线接收的远端上行信号也经低噪放将电平调整到一定电平后 经移频模块处理回GSM900频段 经滤波器进入到功放 功放模块的输出信号同样送至带通双工器 由施主天线发射出去由基站接收 泽浩科技 移频直放站远端机工作原理 远端 中继天线接收的近端下行信号送入带通双工器后 由低噪声放大器将电平调整到功放模块规定的接口电平 如下图所示 经过移频模块变为原来的GSM900M的信号 再经滤波器处理进入到功放 功放模块可将输入信号放大至合适电平送至带通双工器 由重发天线发射出去 在上行方向 重发天线接收的手机信号也经低噪放将电平调整到一定电平后 经选频 频段或频点选择 及移频模块后 再由滤波器进入到功放 功放模块的输出信号同样送至带通双工器 由中继天线发射出去 泽浩科技 移频直放站型号类型 泽浩科技 1 6GSM直