《直放站培训资料》PPT课件.ppt

1 直放站与室内覆盖技术介绍 2 直放站的应用解决边远地区 公路以及室内覆盖盲区 扩大覆盖范围 改善话音质量和网络质量 分担室外基站话务 提高经济效益 为用户提供优质网络服务的宗旨 树立公司形象 直放站概述 3 直放站概述 直放站的概念直放站又称蜂窝中继器 900MHzTDMA数字蜂窝移动通信系统设备总技术规范 以下简称 总技术规范 中定义为 一个全双工射频放大器 它应从归属基站的下行链路及从移动台的上行链路中接收 放大并反方向重传该信号给移动台和归属基站 4 直放站概述 直放站的分类室外型直放站室外型无线宽带射频式直放站室外型无线载波选频式直放站移频转发无线载波选频式直放站室外型光纤直放站室内型直放站室内型无线宽带直放站室内型无线选频直放站 5 各类直放站的特点 6 各类直放站的特点 7 各类直放站的特点 8 各类直放站的图例 无线直放站 含宽带和载波选频 无线直放站 9 各类直放站图例 室外光纤直放站 10 各类直放站图例 室内直放站 含宽带和载波选频 BS 室内直放站 平面天线 壁挂天线 吸顶天线 吸顶天线 二功分器 二功分器 11 直放站的基本结构 电源模块 AC220V DC AC220V BS MS 935 954MHz UPLINK DOWNLINK 选频单元 选频单元 890 909MHz 双工滤波单元 施主天线 低噪放 高功放 双工滤波单元 低噪放 高功放 覆盖天线 NoteBook PC接口 12 直放站的基本结构 无线载波选频直放站 直放站的基本结构 MT 低噪放 NoteBook PC接口 DOWNLINK 功分器 DUP2 功分器 DUP1 DT RC1 UPLINK CardPhone 选频模块 选频模块 选频模块 选频模块 功放 功放 合路单元 合路单元 低噪放 13 光纤直放站 直放站的基本结构 电源单元 DC 48V AC220V DC 电源单元 DC DC 48V AC220V 光纤 光纤 P DC DC DC 光发送机 光接收机 光模块电源 DC 光接收机 光发送机 光模块电源 DC 光衰减器 DC P DC DC 光衰减器 BS 14 直放站的主要性能指标 工作频段定义直放站发挥中继和放大作用所使用的频段 只有在此频段内的信号才可通过直放站无失真地放大转发 其他频段的信号则被抑制滤除 由于直放站分上下行链路 所以分别有上下行的工作频段 标准值广东移动GSM网使用的频段为 上行 890MHz 909MHz下行 935MHz 954MHz所以我们要求使用的直放站的工作频段也在此范围内 15 工作带宽定义即直放站的系统增益比峰值下降3dB时所对应的频率范围 标准宽带直放站一般要求在2 19MHz之间 中心频率可在工作频带内变动 但带宽的上下限不能超出工作频带的范围 现在一些厂家可做到中心频率和带宽均可根据实际需要变动 载波选频直放站每选频信道带宽即GSM载波信号的带宽 为200KHz 中心频率即所需放大的载波信号的载频 直放站的主要性能指标 16 主机额定增益定义直放站在线性状态下最大输入电平时的放大能力 设主机额定增益为Gmax 输入功率为Fin 输出功率为Fout 则Fout Fin Gmax称为满增益输出 另外 直放站的上行增益和下行增益是分开调节的 但为了达到上下行平衡 一般设为一致 注 直放站的增益不但受到设备本身的限制 也受到噪声电平的限制 特别是上行链路 因此 增益并不是越大越好 标准值室外无线直放站一般要求在80 95dB之间 太低则输出功率无法满足覆盖要求 太高又很难满足隔离度的要求以及对施主站造成影响 室外光纤直放站一般比室外无线直放站低一些 在45 65dB之间 主要是因为光纤传输损耗小 容易得到较高的输出功率 另外还要防止上行噪声电平过高影响施主基站 室内直放站一般比室外无线直放站低一些 在50 70dB之间 主要原因是防止噪声电平和干扰过高影响施主基站和覆盖效果 直放站的主要性能指标 17 上下行增益可调范围定义直放站上行增益和下行增益在最大增益的基础上可以连续调整的范围 标准值一般要求有20 40dB的连续可调范围 调节步长为1dB或2dB 直放站的主要性能指标 18 增益调整线性定义标称的直放站增益调整量与实际增益调整量间的误差波动范围 标准值一般调整误差在10 左右 即若增益衰减16dB 则调整误差波动范围为 1 6dBm若增益衰减22dB 则调整误差波动范围为 2 2dBm若增益衰减30dB 则调整误差波动范围为 3 0dBm 直放站的主要性能指标 19 直放站的主要性能指标 最大输出功率定义保证直放站正常工作下所能得到的最大有效输出功率 一般是指直放站1dB压缩点的输出功率 如下图所示 1dB压缩点输出功率即指当输出功率达到进入饱和状态的临界点时 回退1dB所对应的输出功率 是直放站工作在线性工作区内的最大输出功率 20 直放站的主要性能指标 最大输出功率标准值室外无线宽带直放站Fmax一般在33dBm 2W 左右 但为所有通过直放站信号的功率总和 若通过的信号越多 每信号的功率越小 所以宽带直放站的覆盖范围较小 室外无线载波选频直放站直放站有两个选频信道时 每载波信号的输出功率一般在30 33dBm 4个选频信道 每载波信号的输出功率衰减3dB 8个选频信道 每载波信号的输出功率衰减6dB 室内无线宽带直放站我国无委和信息产业部的要求为不大于17dBm 50mW 注意 最大输出功率应是在满足互调指标 36dBm的情况下的输出功率 有些厂家经常将1dB压缩点当作最大输出功率 国外厂家一般不标此参数 只给出IP3或互调与功率的关系 21 直放站的主要性能指标 杂散辐射定义在除工作带宽内和由于正常调制和切换瞬态引起的边带以及离散频率上的辐射 一般分为由天线连接处 电源引线引起的传导型杂散辐射和由机箱以及设备的结构引起的辐射型杂散辐射两种 杂散辐射主要是指带外的杂散辐射 带内的杂散很小可忽略不计 标准值根据GSM11 26标准和国家无委的要求 当增益调到最大时 在900MHz频段 杂散辐射小于 36dBm 带外 在1800MHz频段 杂散辐射小于 30dBm 带外 22 直放站的主要性能指标 互调产物定义与载波信号频率有某一特定频率关系的两个或多个带内信号 由于直放站内部器件的非线性而相互调制产生的互 交 调干扰信号 是衡量直放站抑制各种干扰的能力的指标 对于直放站 我们主要考虑的是可能落在工作带宽内的三阶互 交 调产物IM3 标准值根据GSM11 26标准和国家无委的要求 当增益调到最大时 在900MHz频段 互调产物小于 36dBm 带内 在1800MHz频段 互调产物小于 30dBm 带内 测试方法 23 直放站的主要性能指标 互 交 调抑制比定义载波信号的功率电平与最高互调干扰信号的功率电平之比IMD 也是衡量直放站抑制各种干扰的能力的指标 从下图可见IMD与IM3的关系为 IMD P0 IM3标准值根据GSM11 26标准的要求 当增益调到最大时 在900MHz频段 IMD大于70dBc 带内 在1800MHz频段 IMD大于50dBc 带内 根据我国 900MHz直放站技术要求及测试方法 标准中要求 在直放站1dB压缩点输出功率回退6dB时 在900MHz频段 IMD大于30dBc 带内 IMD dBc IM3 dBm 24 直放站的主要性能指标 三阶交调截获点定义如下图 可见 三阶交调截获点并非实际存在的值 主要用于计算三阶互调产物和互调抑制比 也是衡量直放站抑制各种干扰的能力的指标 这个指标只适用于线性放大器 三阶互调输出特性曲线 线性放大器理想输出特性曲线 线性放大器实际输出特性曲线 IP3 P0 IM3 三阶互调截获点 IP3值为该点对应输出功率 线性工作点 三阶互调产物值 Pout Pin 25 直放站的主要性能指标 带外增益抑制度定义直放站对在工作带宽外所获得的信号增益的抑制程度 如图所示 在工作带宽外 f处的带外增益抑制度 G G f0 f1 f2 BW G G f1 f f2 f 26 直放站的主要性能指标 带外增益抑制度标准值根据GSM11 26关于直放站的规范要求 带外增益抑制度的标准为 设f1 f0 f2分别为滤波器带宽的下限 中心频率和上限 直放站增益为85dB 则频率增益衰减f1 5MHz 60dBf2 3dBf1 1MHz 50dBf2 400KHz 35dBf1 600KHz 45dBf2 600KHz 45dBf1 400KHz 35dBf2 1MHz 50dBf1 3dBf2 5MHz 60dBf00dB 27 直放站的主要性能指标 噪声系数定义直放站输入端的信噪比 S N i与输出端信噪比 S N o的比值 即用dB表示的NF为 噪声系数是衡量信号通过直放站 叠加了直放站本身产生的噪声后信号信噪比变坏程度的指标 理想情况下NF dB 为0 但由于直放站本身会产生噪声 所以一般大于0 标准值我国 900MHz直放站技术要求及测试方法 标准中要求小于4dB 28 直放站的主要性能指标 驻波比 VSWR 定义在直放站输出端测得的电压极大值与极小值之比 是衡量直放站产生的信号反射波对原入射信号影响程度的指标 公式表示为 其中 为反射系数 即反射波与入射波强度之比 一些厂家还会用回波损耗值 r来表示这个指标 r 20log dB标准值一般为1 5 对应回波损耗值为14dB 29 直放站的主要性能指标 自动功率控制 ALC 定义自动功率控制功能就是对直放站输出功率设定一个门限 若输出功率超出此门限 该功能就会启动 利用负反馈电路把输出功率降到门限以下 保证直放站工作在线性工作区内 一旦ALC功能启动 输出信号会出现削波失真 严重畸变 所以一般设置ALC门限值为最大输出功率 标准值与最大输出功率值一样 30 直放站对通信网络的影响及解决方法 直放站对移动网络的影响掉话率增高 特别是质差断线 通话质量差 误码率高 通话时断时续 信噪比低 出现信号很强却打不了电话的情况 造成基站C I及附近基站C A下降 有些是严重干扰 情况严重时会造成基站长期闭塞 31 造成影响的原因直放站会对周围移动网络造成不良影响主要是由于直放站设备质量不过关 性能指标不符合GSM和国家标准要求以及直放站安装调测不规范等原因所造成的 以下就从直放站性能指标上分析直放站对移动网络造成影响的原因 三阶互调产物的影响互 交 调干扰一向是影响移动通信网络质量的主要问题之一 而直放站内部存在非线性器件 不可避免成为产生互 交 调信号的干扰源 对网络上下行信道都产生不良影响 对于载波选频直放站 滤波器已对互调干扰信号进行滤除 所以产生的互 交 调干扰产物也很少 一般不会对通信网络造成不良影响 对于宽带直放站 由于它的工作带宽较宽 进入直放站的各种信号很多 如果直放站器件非线性严重 就会产生大量的互 交 调干扰产物 造成掉话率上升 手机掉死 音质变差 通话质量差等不良影响 直放站对通信网络的影响及解决方法 32 三阶互调产物对下行信号的影响假设某一直放站接收到某一小区信号 本小区共有5个载波 采用4 12复用模式 信道等距离排列 则其频频谱图如图 直放站对通信网络的影响及解决方法 IM3 F1 F2 F3 F4 F5 f 2 4MHz f f f 33 直放站对通信网络的影响及解决方法 在这里 我们先来看一看f3与其他频率产生的互调产物的频率 f3与f2 2f2 f3 f2 f3 f2 f12f3 f2 f3 f3 f2 f4f3与f4 2f3 f4 f3 f4 f3 f22f4 f3 f4 f4 f3 f5f3与f1 2f1 f3 f1 f3 f1 f 12f3 f1 f3 f3 f1 f5f3与f5 2f3 f5 f3 f5 f3 f12f5 f3 f5 f5 f3 f7 34 直放站对通信网络的影响及解决方法 有用信号上叠加了两个三阶互调干扰信号 有三种情况 一种三阶互调产物符合GSM规范 IM3必须低于 36dBm 交调抑制为70dBc 此时 IM3对系统的影响为 在原有的C I比的基础上叠加两个C I比为70dB的干扰源 如果我们按照GSM规范要求 假设系统C I 12dB 此时系统正常工作 叠加三阶交调后 系统的C I下降为 C I I 10lg 10 C I 1 10 10 C I 2 10 10 C I 10 10lg 10 70 10 10 70 10 10 12 10 11 99dB总体下降0 01 几乎没有影响 若符合我国 900MHz直放机技术要求及测试方法 要求 在1dB压缩点处回退6dB后 要求大于30dBc 计算 C I II 10lg 10 30 10 10 30 10 10 12 10 11 86dB总体下降0 14dB 略有影响 若以三阶交调抑制比为20dBc计算 C I III 10lg 2 10 20 10 10 12 10 10 80dBC I比下降1 2dB 由此可见 系统已经受到比较大的影响 足以造成误码率高 质差掉话 35 三阶互调产物对上行信号的影响上行信道的三阶互调产物除了上行有用信号相互调制产生的三阶互调产物外 还有下行有用信号相互调制产生的刚好落在上行信道的三阶互调产物 若直放站的上下行抑制度较高 下行信号产生的这种三阶互调产物对上行信道的影响就很小 可忽略不计 三阶互调对上行信号的影响与下行信号一样 可以折合到C I比的恶化量来比较 与下行不同的是 1 上行信号的三阶互调与直放站服务区内的用户是否同时使用及同时使用数量有关 2 与施主基站带有多少个直放站有更大的关系 所带直放站越多 C I比下降更严重 3 可能会对邻近小区造成干扰 直放站对通信网络的影响及解决方法 36 噪声的影响由于直放站中器件分子的热运动必然引入噪声 噪声对系统造成影响 是直放站影响网络质量的最重要的指标之一 直放站产生的噪声对系统的影响有 直放站的噪声系数高 有可能造成基站系统的信噪比下降 这不仅影响到直放站用户区内的用户 更会对施主基站其他用户区的用户造成影响 系统为保证原有的S N比 用户手机必须提高发射功率 对于一些处于边缘地区的用户 由于无法再提高发射功率 越区切换提前进行 基站覆盖区域将变小 换句话说 直放站的引入 会减少原来基站的覆盖范围 手机也比以前更耗电 下行噪声电平引起信噪比的下降 会造成误码率提高 质差断线增加 通话杂音增加 直放站对通信网络的影响及解决方法 37 直放站对通信网络的影响及解决方法 输入噪声功率在这里我们假设噪声来源全部来自设备所产生的热噪声 并在温度为常温290K 即170C 时产生 则NmS KTB K为玻耳兹曼常数 K 1 38 10 23 T 290K 为RS的绝对温度 B为带宽 GSM信号为270KHz 则NmS 1 38 10 23 290 270 103 1 0805 10 15W 119 7dBm 按200KHz计算 则NmS 121dBm 即直放站的输入端最小噪声电平为 119 7dBm 而实际上城市中由于频率复用次数多 各种干扰噪声源多 实际噪声电平在 110dBm左右 这里暂时不考虑这些因素 但噪声与信号的衰减特性相同 38 直放站对通信网络的影响及解决方法 若直放站上行增益过大或离施主基站太近 施主基站接受到的直放站上行信号和噪声电平都很大 对于直放站用户区的用户来说 信噪比仍能满足要求 但对施主基站在直放站用户区外的用户来说 由于其上行信号较小 信噪比就可能下降到系统无法识别的情况 将出现能接收到非常强的基站信号却无法打电话的情况 当直放站上行噪声电平提高到某一程度 施主站将由于噪声电平过强而闭塞 dBm 110 上行输出 39 直放站对通信网络的影响及解决方法 噪声电平的考虑如上图所示 在基站接收天线端接收到用户群A 直放站覆盖 和用户群 基站覆盖 的场强分别为 RA Pms LA G LAARB Pms LBRA为接收到用户A的场强 LA为用户A到直放站接收天线处的空间损耗 LAA为从直放站到基站接收天线间的空间损耗 G为直放站的增益 包含天线增益及馈线损耗 RB为接收到用户B的场强 LB为用户B到基站接收天线间空间损耗 Pms为手机发射功率 由于我们在这里要说明的是直放站引入噪声问题 因此 对于正确安装 调测的系统 假定相同的边缘场强 应是RA RB 因此直放站的增益应满足G LA LAA LB 这时我们来看一下基站接收到的噪声电平 NA Nms NfNB Nms我们发现 NA NB Nf 但实际上 引入直放站后基站的噪声电平应为NA和NB的叠加 即 NBTS 10lg 10 NA 10 10 NB 10 以我国标准取Nf 4dB 则 NBTS 10lg 10 11 7 10 12 1 114 8dBm系统噪声电平被提高NR 6 2dB若按光纤直放站的Nf 10dB计算NBTS 10lg 10 11 1 10 12 1 110 6dBm系统噪声电平被提高NR 10 4dB 40 直放站对通信网络的影响及解决方法 系统噪声电平被提高 意味着系统的所有用户信噪比下降NR 对于符合 标准 要求的情况下 系统的S N尚要比原有下降6 2dB 而引入一个光纤直放站后 系统S N下降10 4dB 而且这种影响不仅对用户群A 也对用户群B产生影响 这意味着为保证原有的S N比 手机功率必须比原来提高NBTS的发射功率 才能保证原有的信噪比 对于一些处于边缘地区的用户 由于无法再提高发射功率 基站覆盖区域将变小 换句话说 直放站的引入 会减少原来基站的覆盖范围 手机也比以前更耗电 若同时并联引入两台光纤直放站时 我们会发现情况会更严重 此时 NBTS 10lg 10 11 1 10 12 1 10lg 1 59 10 11 7 94 10 13 107 8dBm系统下降了13 2dB的信噪比 这是非常严重的事情 信噪比的下降 造成误码率提高 质差断线增加 通话杂音增加 为减少这些因素所带来的不利 我们在小区参考数中必须提高ALCMIN值以减少掉话率 同时 由于信号电平比以往提高 越区切换会被提前进行 我们也必须修改小区参数 为使直放站不对原有用户造成影响 必须减少直放站的覆盖 即提高直放站的边缘覆盖场强 或牺牲直放站用户的信号强度 引入直放站后必须权衡两者的利弊 取折中点或解决主要矛盾为主 41 带外增益抑制度的影响图a图b 直放站对通信网络的影响及解决方法 42 直放站对通信网络的影响及解决方法 带外增益抑制度的影响图a为带外抑制度高的直放站通带特性图 可见在工作频段内 935 954MHz 的直放站的增益变动在3dB以内 保证所有工作频段内的信号得到很好地放大 而在工作频段外 如联通频段932MHz处 增益衰减高达50dB 则此信号被非常有效地抑制掉了 同样直放站也可有效地抑制掉工作频带外的其他干扰信号 大大减少互调产物 杂散辐射 带外噪声等 从而大大减轻对基站的影响 图b为带外抑制度低的直放站通带特性图 可见在工作频段内 935 954MHz 的直放站的增益变动也不大 但在工作频段外 如联通频段930MHz处 增益衰减仅有14dB 没有把信号有效的抑制 这样一来 会把许多无用信号和干扰信号引入覆盖区 不仅会增大直放站的互调产物 杂散辐射 带外噪声等 还会降低有用信号的输出功率 从而减少覆盖范围 另外 带外抑制度低会造成上下行抑制不够 严重时会造成自激 图a图b 43 驻波比值的影响驻波比太高就会引起回波和反射波加大 进一步削弱了直射有用信号 但噪声电平并不因反射而减少 因而造成了信噪比的下降 驻波比太高还会产生很多的回波干扰 最后将全部折合到噪声电平上来 引起系统信噪比的进一步下降 直放站对通信网络的影响及解决方法 44 配件 如天线 选择的影响直放站的配件主要有 收发天线 馈线及接头 无源器件等 他们的性能不好或选择不当也会对系统造成不良影响 影响主要有 若收发天线选择了全向天线 其上行信号会被多个小区同时接收到 而下行却收到多个小区的信号 造成的结果将是 直放站的噪声将不只对一个基站进行干扰而是多个小区 对于采用非等距复用的基站 本来三阶互调可以通过天线方向性去耦避免干扰产生 使用全向天线时 使得三阶交调信号可以直接对周围基站进行干扰 对于宽带直放站 同时收到太多小区的信号将降低放大器的效率 接收到越多的载波 三阶互调信号越多 干扰越严重 引入的噪声也越多 使得下行信号质量严重下降 接收信号如果为发射信号 那么直放站上行的信号也只能通过反射路径到达施主站 其信号不稳定 容易掉话 同时 上行主信号却被其他小区接收到而造成影响 直放站对通信网络的影响及解决方法 45 若选择的天线前后比很小 会造成收发天线的隔离不够 严重时会造成自激 若选择的配件与直放站阻抗不匹配 则会造成很高的驻波比 从而对系统造成影响 若选择的配件损耗很大 会减少系统的输出功率 从而减少覆盖范围 直放站对通信网络的影响及解决方法 46 安装调测质量的影响若没有专业的仪器对直放站进行调测 就无法控制系统的的功率 噪声电平等在合乎要求的范围内 从而可能对系统造成严重的干扰 甚至闭塞基站 无法开通 增益的设置不正确 使得输出功率超过ALC起控功率 产生严重削波失真 信号处于限幅状态 严重变形 质量很差 另外 若把增益调的过高 令上行噪声电平过高 以至无法打电话 甚至闭塞基站 若不熟悉网络的实际情况 周围基站频率 位置 话务状况等情况不清楚 就无法正确选择接受合适的施主小区信号 甚至选择使用错误的直放站类型 不仅使覆盖效果不佳 还可能对附近所有基站造成干扰 若安装工艺差 使得系统阻抗不匹配 回波加大 能量损耗也增加 不仅将引入噪声对系统造成影响 还影响覆盖范围 直放站对通信网络的影响及解决方法 47 解决方法直放站的各项性能指标应符合GSM规范和国家规范 特别是三阶互调产物 噪声系数 噪声电平 带外抑制度三项指标一定要严格符合 应该选择优质的配件 特别是性能良好的天线还有驻波比和损耗都很小的馈线 接头和无源器件 选择合适的站址和合适类型的直放站安装调测应当规范 应当请用拥有专业测试仪表 熟悉实际运营网络情况 无线设备特别是直放站设备安装经验丰富的施工队伍 直放站对通信网络的影响及解决方法 48 直放站设计 安装 调测的要求 选取符合规范要求的合格产品 加上正确的设计是确保大城市中直放站的正确引入的重要因素 下面以下图直放站工程实施流程图为线索介绍如何正确设计及安装调测直放站 选取设备及天线安装地点 计算上 下增益及噪声电平 安装 调测设备 现场勘察及电平测试 选取施主小区和安装地点 49 现场勘察及电平测试在进行现场勘察前 我们必须对网络有一个全面了解 主要是全网各基站位置 使用频率及拟装直放站位置 勘察时必须了解的内容有 周围环境及电波传播环境 用TEMS或其他测试手机测试所能收到的所有信号电平 并通过当地最新的基站频率分布图和基站情况表识别各信号的方向 所在基站名 小区号 载波数 跳频方式等 确定直放站要求覆盖范围 测试可能引起干扰程度 直放站设计 安装 调测的要求 50 选取施主小区和安装地点在清楚了解以上内容后 就可选取施主小区和安装地点对于室外直放站 一般选取信号最强 一般要大于 75dBM 基站在目视范围内 直射波 且周围基站信号较弱的基站小区做施主小区 若原定安装地点无法选取到较理想的施主小区 天线又无法找到合适的安装位置 则需考虑另选地点 对于室内直放站 选取的原则与室外直放站基本一致 但由于室内直放站一般安装在城市中 邻频 同频干扰问题比较严重 所以选取考虑的重点不是信号强度问题 而是是否能选取到较纯净的施主小区信号的问题 即应选取在安装地点处邻频 同频干扰问题不严重 且能起主导作用的基站做施主基站 直放站设计 安装 调测的要求 51 直放站设计 安装 调测的要求 选取合适的站址 直放站站址要求如下 a 能满足对直放站转发端覆盖的要求 即对覆盖区视通 b 对无线直放站要求能收到施主站稳定的信号 信号强度应有 80dBm以上 而且要求为直射波信号 具备安装天线的地方 满足隔离度要求 c 对于宽带无线直放站 在同一方向上没有比施主站更强信号 而且其他基站信号应明显低于施主站信号10dB以上 如未能满足以上要求 则必须使用信道选频直放站 d 对于光纤蜂窝中继站 保证在天线架设处接收到主站信号低于 95dBm 同时也收不到任何其他与施主站同频的信号 e 对于GSM差频直放站 应保证能收到稳定的差频中继信号在 80dBm以上 而施主站原频率信号在 90dBm以下 具备装机条件 即具备电源供给和天馈线安装场地和设备安装地方 光纤直放站应具备光纤到机房 52 选取设备及天线安装位置设备必须选用符合GSM规范要求产品 并计算所需功率 以选取性能价格比最合适的直放站 选用载波选频式直放站还是宽带直放站 以直放站周围基站的情况及环境考虑决定 若可以选择到载波数较少 而且没有开跳频或只开了基带跳频的施主小区则最好选用载波选频式直放站 若安装地点附近没有基站 无法选取到主信号 传输问题又可以保证解决 则可考虑使用光纤直放站 直放站设计 安装 调测的要求 53 根据测试确定完成天线安装位置 对于室外直放站 需要考虑以下问题 收发天线隔离度的问题 如下图所示 隔离度 I F BD LW F BP LP空间传播损耗 D为两天线间距离 单位为km 收发隔离要求 ERP IERP PRX 15dB 施主天线前后比F BD 覆盖天线前后比F BP 建筑物 ERP PRX 障碍物损耗LW 直放站设计 安装 调测的要求 54 直放站设计 安装 调测的要求 天线隔离度计算举例说明 55 直放站设计 安装 调测的要求 天线隔离度的测试方法 56 从以上关于隔离度的图例可见 为了满足收发天线隔离度的要求 安装收发天线时应注意 1 收发天线应选用方向性好 前后比高的定向天线 2 收发天线应尽量背对背 距离尽量远 3 收发天线间最好有阻碍物来加大隔离 所以收发天线中一般有一面在建筑物的墙边安装 利用建筑物做阻碍 4 收发天线尽量不要安装在同一水平面上 所以安装收发天线一般是一高一低 增加收发天线间的垂直距离 收发天线的方向问题 施主天线应安装在与施主基站可视通的地方 以接受直射波信号 此时施主天线的方向性越尖锐越好 若无法与施主天线可视通 接受到的施主基站信号可能是反射波 此时施主天线的方向性就不能太尖锐 最好采用有反射挡板 波瓣角在30度左右的施主天线 覆盖天线考虑到隔离度和覆盖范围的问题 一般选用波瓣角为65 90度左右的定向天线 安装在覆盖效果最好的方向 直放站设计 安装 调测的要求 57 对于室内直放站 由于一般安装在城市中 无线环境较复杂 需要考虑的因素较多 要注意 1 天线安装点与施主基站相距不能太近 因为这样会导致直放站输入信号太强 造成输出信号超过ALC门限 另一方面又使施主基站接受到的直放站上行噪声电平太高 干扰基站引起掉话增加 不过这个问题可通过在直放站输入端加衰减器来解决 2 避免天线安装点与基站之间无视通 天线接收到的信号为反射信号 不稳定 在室内使用时由于多径衰落等而掉话 3 避免室外天线太高 接收到多小区信号 1 无起主导作用的小区 乒乓效应 掉话 2 有起主导作用的小区 但信号质量不好 不能通话 大量同频 邻频干扰 10层以上 4 一般选用方向性较好 增益不太高的八木天线 直放站设计 安装 调测的要求 58 计算上下行增益和噪声电平下行增益 由于下行噪声对系统影响不大可以忽略不计下行增益由覆盖范围决定 放大器接收端信号场强为Pin Pd Lf1G1 Pout PIN Pout Pd Lf1 由于Pout取决于设备最大输出功率 Pd为施主天线接收端电平 G1为满足覆盖要求所需的直放站增益 Lf1为馈线损耗 设备标称最大增益为G2 则G下 MIN G1 G2 上行增益 上行增益取决于上行噪声电平 如下一页图例 其增益最大为Gr NFb NFr Lr Gar Lp 实际上 Lp可以现场测试 其余均可查到数据 故Gr可以很容易求得 设备标称最大增益为G2 则G上 MIN Gr G2 考虑到收发天线隔离问题 Gi I Gar Gat Lr所以 最终设定增益为 G MIN Gi G上 G下 直放站输出端噪声功率 如下一页图例 求得其功率最大为 PNr 121dBm NFb Lr Gar Lp 直放站设计 安装 调测的要求 59 LrGrNFr BTS Gab 直放站输出噪声功率 PNr 10log KTB NFr Gr 天线有效辐噪声功率 ERPNr PNr Lr Gar 基站输入端噪声电平 PNb 10log KTB NFb 路径损耗Lp 可见 ERPNr Lp PNb 求得Gr NFb NFr Lr Gar Lp Gar 10log KTB NFr Lp 上行增益 上行增益取决于上行噪声电平 如下图 直放站设计 安装 调测的要求 Gat 60 直放站设计 安装 调测的要求 正确的安装与调测 安装与调测是对直放站设计的验证 也是保障直放站的正确使用及引入的关键之一 因此 正确的调测及规范化的安装是必不可少 下面为直放站必须进行的调测内容 a 接收天线的调测 微调对施主站天线 记录下接收到最大场强PRX 不含天线增益 PRX应在 50dBm 85dBm之间为最佳 并取最强信号方向固定天线 由于施主站基站发射功率PEIRP及PRX可知 路径损耗Ld PEIRP PRX 再由自由空间损耗公式计算Ld 32 4 20lgf 20lgd 对比 Ld Ld 的值 Ld Ld 应在10dB以内 相差太大说明接收到信号不是直射波或中间有阻抗 Ld也将作为调测增益的依据 b 天线隔离度 用双端口SITEMASTER直接测试施主天线与转发天线的隔离度 隔离度应大于系统最大增益15dB以上 系统增益GS Ga Ga G Lf1 Lf2 Ga Ga 为施主天线及转发天线增益 G为放大器增益 Lf1 Lf2为馈线损耗 c 调整增益至设计要求值 d 测试各端口电平 即从施主天线后电平达到放大器输入 输出口电平 转发天线口电平与设计值相比 是否有偏差 e 放大器双向输出口噪声电平测试 特别是上行链路 对于GSM系统 上行天线口最大噪声输出功率Nout Ld 121 Nf Np Np为基站背景噪声附加值 对于农村及频率干净地方 取Np 0 10dB 城市可取Np 5 15dB 对于TACS系统 Nout Ld 131 Nf Np 由于Nf 4dB 所以Nout Ld 117 Np 如上行噪声未能满足要求 应重新调整放大器增益 使满足要求 61 安装调测设备直放站工程需要测试以下项目 直放站的输入端信号强度 直放站的输出端信号强度 直放站的上行噪声电平 直放站输出 输入端的驻波比 覆盖效果测试 在以上测试结果正常情况下 可把直放站开通 用TEMS等测试手机在所需覆盖区进行覆盖效果测试 测试内容包括信号强度 通话质量 覆盖半径范围等 直放站设计 安装 调测的要求 62 直放站设计 安装 调测的要求 实例介绍 A 无线直放站 1 站址情况 位于城市郊区 离施主站约7 5公里 在安装天线处测试手机能接收到稳定信号场强为 65 70dBm 楼高10层 为中继站覆盖端中最高楼房 能满足覆盖要求 施主站天线与转发天线夹角约为1200 楼顶有水泥水池 可利用墙体做信号隔离 能满足隔离度要求 2 由于施主站在郊区有4个载波 发射功率为43dBm 周围基站不多 收到信号基本上为主站信号 其他站信号均在 95dBm以下 故选用同频宽带蜂窝中继站 设备选用进口某厂家MR301设备 为宽带直放站 增益为最大85dB 可调范围30dB 2dB步进 IP3 70dBm ALC 33dBm 为线性放大器 噪声系数5dB 实测值 设备符合我们要求指标 63 直放站设计 安装 调测的要求 4 隔离度 施主天线采用2米栅网抛物面天线 增益约为22dB 前后比大于28dB 转发天线采用650天线 增益为13dBd 全部为进口天线 前后比大于25dB 馈线为1 2 每百米损耗7dB 加上水池 大楼墙体阻抗以及两天线上 下差超过8米 垂直隔离较好 估计可达140dB隔离度 现场具备装机条件 通过以上的勘察 结合设备具体情况我们可以确认此站址具备安装同频直放站的条件 5 画剖面图 计算路径损耗及路径余隙Hc 最佳值应是Hc大于第一费涅耳区半径F1 要保证直放站信号稳定 路径余隙Hc应大于0 本例中自由空间损耗Ld 32 4 20lgd 20lgf 109dB PBTS 43dBmPRX 43 109 66dBm如有阻抗匹配问题 应计算阻抗损耗 64 直放站设计 安装 调测的要求 6 天线去藕及隔离度计算 天线去藕主要由天线付瓣抑制 天线水平间隔损耗 天线极化去藕 天线垂直间隔损耗及屏蔽阻挡损耗决定 天线付瓣抑制 垂直及交叉极化隔离度取决于天线的性能 方向性图及两天线安装夹再计算出来 天线水平间距隔离度可取两天线之间自由空间损耗的75 80 计算 两天线的隔离度应大于系统增益15dB以上 以保证直放站不会自激 也保证系统C I比能满足要求 本例中由于充分利用建筑物本身阻挡 隔离度可达140dB以上 7 系统增益设计 放大器输入端电平 Pin 66 GA Lf1 66 22 3 47dBm MR301为线形放大器 ALC 33dBm 基站有4个载波 放大器每载波最大输出功率为 Pout 33 6dB 27dBm 放大器增益G 27 47 74dB增益再高已没有意义 而且会引起波形畸形 因此 系统增益为 Gs GA Lf1 G Lf2 GB 22 3 74 2 13 104dB收发间C I 140 104 36dB 能满足隔离度要求 65 直放站设计 安装 调测的要求 8 信号及电平设计 假设系统边缘场强为 85dBm 施主基站分集增益为6dB 手机与基站灵敏度差为3dB 移动台最大发射功率为33dBm 在上行链路中 放大器输入端接收到移动台信号为 Pin 33 27 85 13 2 68dBm上行到达基站天线端信号电平PBTS 68 74 3 22 109 Gd 78dBm要比基站边缘场强处移动台信号强7dB 噪声电平 Pn 121 74 3 22 109 Gd Nf p 126dBm p 只要直放站热噪声电平小于 121dBm p Nf 直放站对系统引入噪声可认为为合理水平 其实 此时系统热噪声电平被提高 N 10lg 10 12 1 10 12 1 121 3dB 对系统影响不大 若噪声提高过多 应调低直放站增益 这进一步说明不需要选用太大功率的直放站 若设计不当 将增益设计为放大器最大增益85dB时 此时Pn 121 85 3 22 109 Gd Nf p 115dBm p 单系统的热噪声电平就被提高N 10lg 10 11 5 10 12 1 121 7dB 意味着系统信噪比下降7dB以上 将有可能出现有些原有基站覆盖地方有信号而无法打出电话现象 施主基站造成掉话率高 因此 直放站最大增益应为 G Ld GA Lf 而且Nf越小越好 9 其他 计算三阶交调 天线EIRP及覆盖预测和对相邻站的干扰和切换问题 66 直放站设计 安装 调测的要求 B 光纤直放站 1 与无线直放站相比 光纤同频直放站在选址上比同频直放站要求小得多 特别是收 发间隔离度要求 具备安装光纤同频直放站的条件是 有光纤连接施主站及转发站 在转发站接收到施主站信号或与其同频信号电平必须小于 95dBm 2 由于光纤传输 信号稳定 特别是采用直接藕合方式 一般的光纤传输信号可以在0dBm以上 因此 转发端的放大器增益不需要太高 由于上 下行平衡问题 直放站在输出为每载波33dBm时 即为平衡点 因此太大的功率并没有意义 只会增加投资 输出功率及下行增益计算与无线直放站相类同 67 直放站设计 安装 调测的要求 3 光纤直放站设计最关键为噪声控制 由于设备经过多次光 电 电 光转换 引入噪声源多 噪声系数较大 一般大于10dB 采用与无线直放站同样的方法引入系统 将会引起基站噪声过高 信噪比下降过大 因此 直放站覆盖端应作适当牺牲 其接收信号引入电平应略低于基站用户信号 同时 设计时系统应有足够噪声储备 另外 ALCMIN及切换等参数均应作相应修改 4 正是因为噪声的影响 因此 上行的增益控制非常重要 国产直放站中大多采用在基站附近天线接收后再调制成光信号 上行也是由无线信号接入系统 考虑光纤噪声系数过大 其增益在满足G Ld GA Lf的条件下应再下调3 5dB 此时 G应包括主端单元的放大器 两个光单元以及远端放大器在内的全部增益之和 对于直接信号藕合方式 由于Ld及GA均为零 我们必须考虑的应为系统增益 即Gs Ls Ls为藕合损耗 由于光传输的需要必须保证光信号的电平值 因此 上行链路在远端单元输出有较高电平 但在引入基站时 应加衰减器加以衰减 衰减量要大于或等于远端单元过量放大部分 68 直放站设计 安装 调测的要求 直放站的一些新技术 为降低直放站的引入对系统的影响 各厂家都努力提高产品的指标 并将一些新技术引入到直放站中 主要有 1 塔顶放大器技术 即将低噪声的塔顶放大器技术 溶合在直放站里 特别是上行链路的第一级 以降低直放站的噪声系数 2 前馈放大技术 可以提高直放站或线路放大器在满足三阶互调指标 36dBm 的情况下的最大输出功率 应用于载波数较多的基站 或多系统共同引入的情况下 仍能保证每载波功率在30dBm左右 但价格较贵 3 I C E interferenceCancellationEqunipment 干扰消除设备 主要用于降低收发间隔离度要求而不需改变直放站的其他配置 这样可以降低对直放站站址的要求 同时也提高直放站的增益 对于无线直放站 隔离度要求是一个非常主要的参数 采用I C E模块后 系统增益允许高过收发隔离度 这样使得许多地方都可引入无线直放站 4 增益自动调整 有些厂家在设计无线直放站时 为保证系统增益小于隔离度15dB