直放站及室内覆盖工程技术原理.ppt

1 直放站及室内覆盖工程技术原理广东移动通信有限责任公司工程管理中心2000年3月 2 无线覆盖补点工程概述 无线覆盖补点工程的概念无线覆盖补点工程即通过安装直放站等移动中继设备和信号分布系统 改善边远村镇 公路隧道以及建筑物内部等移动电话信号覆盖较差或话务密集地区的移动通信网络质量 进一步扩大移动电话信号覆盖范围和系统容量的工程建设项目 是我们网络扩容工程建设项目的一个重要补充部分 3 无线覆盖补点工程概述 无线覆盖补点工程的分类室外直放站工程 用于覆盖边远地区村镇和公路隧道 室内覆盖系统工程 用于大型建筑物如大楼 商场 酒店等室内的移动电话信号覆盖 包括以室内直放站为信号源的室内覆盖工程以基站为信号源的室内覆盖工程 4 无线覆盖补点工程概述 无线覆盖补点工程的应用 5 无线覆盖补点工程的意义解决边远地区 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 网优工程可以充分体现公司全心全意为用户提供优质网络服务的宗旨 优化公司形象 无线覆盖补点工程概述 6 直放站工程技术原理 直放站的概念直放站就是用于对无线信号进行中继放大转发的设备 在移动通信网络中 可以通过使用各类直放站解决边远地区 公路以及室内覆盖盲区 扩大覆盖范围 7 直放站工程技术原理 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 8 各类直放站的特点 9 各类直放站的特点 10 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 11 各类直放站图例 室外光纤直放站 12 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 13 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 14 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 15 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 16 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所以我们所使用的直放站的工作频段也在此范围内 17 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 18 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 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 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 19 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 20 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 21 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 一般是取直放站1dB压缩点回退6 11dB所对应的输出功率 如下图所示 1dB压缩点输出功率是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 但由于该点为临界点 工作不稳定 所以一般直放站允许的最大输出功率要比1dB压缩点回退几dB Po 22 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 以上 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 23 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 杂散辐射小于负36dBm 带外 在1800MHz频段 杂散辐射小于负30dBm 带外 24 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 互调产物小于负36dBm 带内 在1800MHz频段 互调产物小于负30dBm 带内 测试方法 25 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 26 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 27 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 28 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 29 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 30 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 31 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 32 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 33 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 由于它的工作带宽很窄 进入每个选频单元的干扰信号较少 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 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 34 三阶互调产物对下行信号的影响现举例说明他的影响 设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 直放站对通信网络的影响及解决方法 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 如果上行的三阶互调太大 会使施主基站系统的C I严重下降 系统为了维持原来的C I比 只能降低接受灵敏度 从而减少了覆盖范围 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有许多高频器件 本身无可避免成为噪声源 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 直放站的噪声系数越高 施主基站接受到的上行噪声电平越高 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 将降低接收机灵敏度 造成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 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 38 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 39 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956MHz处 增益衰减高达57dB 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 如频段965MHz处 增益衰减仅有15dB 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 40 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 41 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 42 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 43 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 若把增益调得太大 将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 44 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 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 45 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直放站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 46 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 话务情况等 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 47 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 48 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 49 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 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 50 直放站设计 安装 调测的要求 天线隔离度计算举例说明 51 直放站设计 安装 调测的要求 天线隔离度的测试方法 52 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 53 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 54 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 Lr Gar Lp NFr 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 55 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 路径损耗Lp 可见 ERPNr Lp PNb 求得Gr Lr Gar Lp NFr 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 56 安装调测设备具体安装要求见直放站工程安装规范 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 57 各类直放站简介 室外型无线宽带射频式直放站室外型无线宽带射频式直放站的结构 特点等在前面已做了介绍 现仅就室外型无线宽带射频式直放站的技术指标要求做简介如下 频率范围上行 890MHZ 909MHZ下行 935MHZ 954MHZ2 2 工作带宽2 19MHZ间 并且可以根据实际需要变化中心频率和带宽范围 额定增益 大于85dB 上下行增益可调范围 大于30dB 连续可调 58 增益调整线性 16dB 1 6dB 22dB 2 2dB 30dB 3 0dB互调产物 小于负36dBm 杂散发射900MHz频段 小于负36dBm 1800MHz频段 小于负30dBm 主机输出端最大功率 大于33dBm 噪声系数 小于6dB 各类直放站简介 59 滤波器特性设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 60dBf1 1MHz 50dBf1 600KHz 45dBf1 400KHz 35dBf1 3dBf00dBf2 3dBf2 400KHz 35dBf2 600KHz 45dBf2 1MHz 50dBf2 5MHz 60dB 各类直放站简介 60 上下行信号抑制 大于90dB 具有ALC功能带内平坦度 峰 峰值小于2dB 电源必须提供220V 50Hz交流电源 可波动范围大于 20 15 之间 浪涌电压大于1000V 若只提供直流电源 则必须提供220VAC DC的电源转换器 应具备自动告警和监控功能 各类直放站简介 61 室外型无线载波选频式直放站室外型无线载波选频式直放站的结构 特点等在前面已做了介绍 现仅就室外型无线载波选频式直放站的技术指标要求做简介如下频率范围上行 890MHZ 909MHZ下行 935MHZ 954MHZ转发载波数 转发基站载波数从一个到8个载波可任意调整设置 主机增益 大于85dB 上下行增益可调范围 大于30dB 连续可调 增益调整线性 16dB 1 6dB 22dB 2 2dB 30dB 3 0dB 各类直放站简介 62 滤波器特性设f0为滤波器中心频率 直放站增益为85dB 则频率增益衰减f0 1MHz 3dBf00dBf0 100KHz 3dBf0 400KHz 35dBf0 600KHz 45dBf0 1MHz 50dBf0 5MHz 60dB 各类直放站简介 63 互调产物 小于负36dBm 杂散发射900MHz频段 小于负36dBm 1800MHz频段 小于负30dBm 主机输出端最大功率 大于30dBm 每载波 四载波 噪声系数 小于6dB 上下行信号抑制 直放站本机对上下行信号的抑制度大于90dB 具有ALC功能带内平坦度 峰 峰值小于2dB 电源必须提供220V 50Hz交流电源 可波动范围大于 20 15 之间 浪涌电压大于1000V 若只提供直流电源 则必须提供220VAC DC的电源转换器 应具备自动告警和监控功能 各类直放站简介 64 室外光纤直放站由于光纤直放站与无线直放站在传输方式等方面有较大差别 将就以下几点作较详细的介绍 光纤直放站的技术指标要求光纤直放站的几种传输方式光纤直放站的应用分类传输时延对光纤直放站的影响 各类直放站简介 65 光纤直放站的技术指标要求频率范围上行 890MHZ 909MHZ下行 935MHZ 954MHZ主机增益 大于45dB 上下行增益可调范围 大于20dB 连续可调 上行最大输出功率 5dBm 3dB传输时延 6us其余指标与室外型GSM无线射频式直放站一致 各类直放站简介 66 MS 光纤 光纤 光发送机 光接收机 光接收机 光发送机 BS 各类直放站简介 光纤直放站的几种传输方式普通方式 利用备用光纤 这种方式多用于光缆中有现成多余备用光纤对的情况 67 各类直放站简介 兼容方式 波分复用 光纤中的1 31 m波长窗口已经被其他信号占用时 可以通过波分复用器将中继站信号复用到1 55 m波长的窗口上 实现中继站信号与其他信号同纤传输 68 光缆中如仅有一根空闲光纤 可以采用上下行信号同纤传输方式 分别用单模光纤中的1 31 m和1 55 m窗口来传输上下行信号 光发送机 光发送机 光接收机 光接收机 光纤 1 31 m 1 31 m 1 55 m 1 55 m MS BS 波分复用器 波分复用器 各类直放站简介 同纤传输方式 69 各类直放站简介 同纤直放站的应用分类点到点传输方式应用 70 要求 覆盖A镇和B镇 A镇 B镇 基站所在地 2芯 光路由图 2芯 各类直放站简介 光纤直放站的应用分类点到多点传输方式应用 串联型 71 Comba Comba Comba 中继端机 光分 合路器 A镇 B镇 覆盖端机 覆盖端机 光纤 光纤 BS 各类直放站简介 光纤直放站的应用分类点到多点传输方式应用 串联型 72 要求 覆盖A镇 B镇和C镇 各类直放站简介 光纤直放站的应用分类点到多点传输方式应用 串联型 73 各类直放站简介 光纤直放站的应用分类点到多点传输方式应用 星型 74 10公里 20公里 30公里 同步 桢信息 时隙1 时隙2 时隙8 时隙保护间隔 5公里 各类直放站简介 传输时延对光纤直放站的限制因为信号在光纤中的传播速度 C空间 1 75 所以光纤直放站中继端与覆盖端间的最大传输距离 35 1 75 20km 75 室内覆盖工程技术原理 室内覆盖工程的概念即在建筑物里面需要覆盖或解决话务的地方 通过安装一定数量的小型室内天线或其他辐射信号的方式 使信号均匀地分布在建筑物的每一个角落 从而消除室内盲区善 改善室内移动通信的话音质量 网络质量和系统容量 76 室内覆盖工程技术原理 室内覆盖工程的分类从分布类型分 无源天馈信号分布系统有源天馈信号分布系统光纤信号分布系统漏缆信号分布系统从信号源来分以基站 含微蜂窝 为信号源的室内覆盖系统以直放站为信号源的室内覆盖系统 77 各类室内覆盖工程的特点 信号分布系统分类比较 78 各类室内覆盖工程的特点 信号分布系统分类比较 79 各类室内覆盖工程的特点 信号源分类的比较表 80 各类室内覆盖工程的系统特性 无源天馈信号分布系统图例 81 无源信号分布系统的系统特性 原理图 2202CDU C 6载波 10 1耦合器 4 1耦合器 二功分器 壁挂天线 定向天线 吸顶天线 二功分器 4 1耦合器 15dB耦合器 机顶跳线 7 8 馈线 1 2 馈线 三路合成器 二功分器 室内直放站 无线接入 微蜂窝基站 三功分器 四功分器 82 无源信号分布系统的系统特性 系统组成馈线 有1 4 1 2 1 2 超柔 7 8 等多种规格 主要使用1 2 超柔和7 8 两种馈线 无源器件 主要有功分器 耦合器 合路器 衰减器 负载 连接头等 室内天线 主要使用挂墙和吸顶的小型低增益室内天线 对于线路损耗严重的系统还可加装干线放大器 83 各系统组成设备的性能指标馈线 无源信号分布系统的系统特性 84 各系统组成设备的性能指标功分器 用于将信号平均分配到2 3或4路支路上 耦合器 用于将信号按不同比例分配到不同支路上 无源信号分布系统的系统特性 85 各系统组成设备的性能指标同频段合路器 用于将几路信号合成为一路信号 双频段合路器 用于将900MHz和1800MHz频段信号合成为一路信号 无源信号分布系统的系统特性 86 各系统组成设备的性能指标衰减器 用于衰减多余的信号强度 一般用于对输入信号强度有限制的室内型直放站 有源信号分布系统和室内光纤信号分布系统 负载 用于吸收无源器件上未使用端口的信号功率 无源信号分布系统的系统特性 87 各系统组成设备的性能指标室内天线注 0dBd 2 14dBi 无源信号分布系统的系统特性 88 各系统组成设备的性能指标干线放大器 补偿大型室内覆盖信号分布系统的线路损耗 频率范围上行 890MHZ 909MHZ下行 935MHZ 954MHZ主机增益上行 大于8dB下行 大于20dB最大输出功率 大于36dBm噪声系数 小于4dB 互调产物 小于负36dBm 杂散发射900MHz频段 小于负36dBm 1800MHz频段 小于负30dBm 具有ALC功能带内平坦度 峰峰值小于2dB 无源信号分布系统的系统特性 89 无源信号分布系统的系统特性 各系统组成设备的性能指标干线放大器 图例 90 有源信号分布系统的系统特性 系统组成有源器件 主要有功分器 耦合器 有源室内天线 在线放大器 同轴电缆或馈线 91 有源信号分布系统的系统特性 系统性能指标每天线口输入功率 小于10dBm 互调 小于 36dBm 杂散 900MHz频段 小于 36dBm 1800MHz频段 小于 30dBm 系统噪声系数 小于15dB 带内平坦度 峰峰值小于2dB 所有带有放大器的器件特性要求可参照干线放大器的特性要求 首级器件必须提供220V 50Hz交流电源 可波动范围大于 10 15 之间 浪涌电压大于1000V 其余后级有源器件的供电应可采用前级馈电的方式 应具备告警和监控功能 92 光纤信号分布系统的系统特性 系统图 93 光纤信号分布系统的系统特性 原理图 94 系统组成主机单元 主要完成与基站信号的电平适配 下行RF信号的光调制 分路输出功能 上行光信号的光电转换功能以及告警功能等 一般主机单元带有许多光收发模块 接口单元 支持单双模光纤 光纤 用于信号传输 一般使用单模光纤 光功分 合路器等 用于光信号的分路和合成 也可集成到主机单元上 远端单元 对天线接收到的手机信号以及主机单元发来的光信号进行电光 光电转换和功率放大 室内天线 也可把天线集成到远端单元上 如光纤有源天线 对于某些光纤系统还需提供双工器 隔离器或环形器等把收发分路的器件 光纤信号分布系统的系统特性 95 系统性能指标 光纤信号分布系统的系统特性 96 系统组成泄漏电缆 一种特殊的同轴电缆 既可用作信号的传输 又可代替天线把信号均匀发射到自由空间 无源器件对于线路损耗严重的系统还可加装干线放大器 漏缆信号分布系统的系统特性 97 漏缆信号分布系统的系统特性 泄漏电缆的分类分段泄漏型 电缆每隔一定距离在外导体预先开口 分段的距离使电缆的线路损耗在某一频带内最小 并可随着电缆线路损耗的增加而增加开口数量即不断增加泄漏量 从而增加传输距离 放射型 电缆外导体预先等间隔开口 开口的间隔约等于1 2个工作频率波长 而且信号辐射的方向与电缆轴心垂直 使得耦合损耗在某一频段内保持稳定 适用于800 2200MHz频段 耦合型 在低损耗的电缆的介质与外导体上连串相同的开口或开槽 在GSM和DCS频段性能良好 较适用于室内覆盖系统 98 泄漏电缆的性能指标耦合型 漏缆信号分布系统的系统特性 99 泄漏电缆的性能指标发射型 漏缆信号分布系统的系统特性 100 漏缆信号分布系统的系统特性 泄漏电缆的性能指标分段型 101 室内覆盖系统对通信网络的影响及解决方法 室内覆盖系统对通信网络的影响对于不同类型的室内覆盖系统对通信网络的影响程度不同 以基站 含微蜂窝 为信号源的室内覆盖系统对于没有使用干线放大器的无源信号分布系统 引入的噪声干扰很小 所以基本不会对信号源基站和室外通信网络造成影响 对于使用了干线放大器的无源信号分布系统 必将产生噪声和干扰 有可能对信号源基站造成不良影响 但由于建筑物的衰减作用基本不会对室外网络造成影响 对于有源信号分布系统 由于使用了多级放大器 也将产生较大的噪声 有可能对信号源基站造成不良影响 对于光纤信号分布系统 由于使用了光端机 噪声也较大 可能对信号源基站造成不良影响 102 以室内直放站为信号源的室内覆盖系统在前面的论述中已阐明了室内直放站必将引入噪声和干扰 不仅可能会对施主基站及其用户区造成影响 还可能会对临近基站造成不良影响 由此可见若采用室内直放站为信号源 室内覆盖系统最好选用引入噪声较少的无源信号分布系统 室内覆盖系统可能造成的影响与直放站类似 有以下几项 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 总的来说 室内覆盖系统对通信网络造成的影响主要是由系统中的放大器等有源器件产生的噪声和干扰所引起的 只要系统中尽量少采用放大器器件 就不会对网络造成不良影响 室内覆盖系统对通信网络的影响及解决方法 103 室内覆盖系统覆盖效果要求 信号分布基本做到信号均匀分布 边缘场强一般大于 85dBm 噪声电平从基站接收端位置测试上行噪声电平 要求噪声电平均小于 120dBm 天线输出功率符合国家环境电磁波卫生标准 天线的发射功率10 15dBm 每载波之间 每付天线可覆盖的区域面积在500 1000平方米左右 104 驻波比从基站信号引出处测试 前端未接任何有源器件或放大器 其驻波比要求小于1 3 若测试口至末端天线数量小于5付时 驻波比应小于1 4 若中间有放大器或有源器件 在放大器输入端处加一负载或天线 所有有源器件应改为负载或天线再进行驻波比测试 从管井主干电缆与分支电缆连接处测至天线端的驻波比应小于1 4 距离超过100米或所接天线超过10付时 驻波比应小于1 3 从放大器输出端测试至末端的驻波比 前端未接任何放大器或有源器件 其驻波比要求小于1 3 若从测试口分支计起 天线数量小于5付时 驻波比应小于1 4 对于双波段器件及天线 其驻波比指标可相应正增大0 05 0 1 但测试频率范围应为800 2000MHz 室内覆盖系统覆盖效果要求 105 通话质量要求在通话过程中话音清晰无噪声 无断续 无串音 无单通等现象 用TEMS进行误码率 RxQual 的测试 等级为3以下的测试点的数量应占95 以上 室内 室外之间的通话切换正常 掉话率要求通话测试过程中掉话率不得高于1 包括室内外的切换 并且无线接通率达到90 含 以上 若信号源为直放站 则所转发基站的掉话率在设备安装后比设备安装前不应有所增大 另外 设备安装后对原有网络运行不造成干扰 室内覆盖系统覆盖效果要求 106 影响室内覆盖系统覆盖效果的因素 室内覆盖系统的覆盖效果与信号源和信号分布系统的选取 系统设计 设备性能以及施工质量等因素密切相关 而造成覆盖效果差的根本原因还是噪声和干扰的问题 以下从这几方面阐述影响室内覆盖系统覆盖效果的原因 信号源选取的影响室内覆盖系统信号源选取是否正确 对室内覆盖系统的覆盖效果影响很大 一般来说信号源的选取主要从以下几个方面加以考虑 话务量在高话务量的地方不应选择室内直放站为信号源 以为 1 室内直放站将大大加重施主基站的话务负荷 引起施主基站拥塞严重 2 室内直放站覆盖区内的用户越多 在上行链路上的噪声和干扰越严重 107 要求覆盖的范围对于室内覆盖系统 覆盖范围的大小主要取决于信号源的输出功率 如果要求覆盖的范围较大 就不宜选择室内直放站为信号源 因为室内直放站的输出功率一般较小 若要大面积覆盖需要加装干线放大器来补偿线路的损耗 而多级放大器必将引入更多的噪声和干扰 影响覆盖效果 另外微蜂窝的输出功率也不大 对于要求覆盖范围很大的室内覆盖系统建议选择大站 2202 2101 作信号源 所处位置的网络状况若室内覆盖系统所处位置的网络状况很复杂 如大城市的闹市区中 周围的信号频密 同频 邻频干扰较多 就不宜采用室内直放站作信号源 特别是宽带直放站 因为这将会把大量的干扰引入并放大 加重这些干扰的程度 同时还在上下行链路增加大量噪声和互调干扰 大大影响覆盖效果和整个网络质量 影响室内覆盖系统覆盖效果的因素 108 信号分布系统选取的影响对于信号源为室内直放站的室内覆盖系统 不宜选取有源分布系统和光纤分布系统 主要是考虑噪声的影响 如果要求室内覆盖系统的信号覆盖很均匀 那么每天线口的输出功率就要做到基本一致 这对于无源分布系统来说是很难做到的 比较适宜采用有源系统和漏缆系统 对于布线距离很长而且施工难度很大的地方 不宜采用馈线做传输载体 建议采用光纤分布系统 影响室内覆盖系统覆盖效果的因素 109 系统设计的影响系统设计是否合理是影响室内覆盖系统覆盖效果最重要的因素 如果在系统设计时不能从上下行链路功率 边缘场强的取定 系统噪声的计算 天馈线布放位置 周边网络干扰情况等方面充分综合考虑 则必将影响系统的覆盖效果 上下行链路功率的计算室内覆盖系统的覆盖范围主要取决于下行链路功率 只有在引入了有源器件后才需要考虑上行链路信号和噪声功率对系统覆盖效果的限制 这里将主要就下行链路功率的计算进行讨论 计算下行链路功率必须考虑信号源的输出功率 馈线 无源器件的功率损耗 室内无线传播损耗 边缘场强等 如果任意部分的功率计算错误 将导致设计的系统能量分布与实际情况不同 无法达到预期的覆盖效果 在实际情况中 室内无线传播损耗是很难估算的 因为每个建筑物因建筑装修材料 结构不同而对无线信号的衰减不一 很难找到统一的室内无线传播模型 计算室内无线传播损耗最准确的方法是采用模拟场强测试的方法 这将在下一章设计要求中介绍 影响室内覆盖系统覆盖效果的因素 110 边缘场强的取定边缘场强是指在需要覆盖的区域内手机最少能接收到的信号强度 它的取定将直接影响整个系统的能量分布设计 如果边缘场强取定得过高 会造成能量浪费 增加成本 如果取定得太低 会造成覆盖区域减少 室内边缘地区切换掉话增加 影响整体覆盖效果 边缘场强的取定主要取决于基站和手机的接收灵敏度 无线信号多径传播衰落以及干扰和噪声的影响 必须把这些因素综合考虑才能正确选取边缘场强 这也将在下一章设计要求中介绍 影响室内覆盖系统覆盖效果的因素 111 噪声的影响对于使用了放大器等有源器件的室内覆盖系统 噪声是影响系统覆盖效果的重要因素 在做系统设计时必须考虑噪声特别是上行链路噪声问题 如果系统采用多级放大器 设计时还需要考虑如何设置各级放大器的增益和噪声系数以尽量减少噪声对系统的影响 以下就从整套系统而非单个放大器来分析噪声的问题 若系统中只采用了一级放大器 则该放大器的噪声系数Nf即为整个系统的噪声系数 对于信号源基站来说 引入该放大器后将导致系统噪声电平提高Nf 为减少噪声对系统的影响 可将上行增益下降Nf以上 此时到达BTS的噪声电平可以维持原有水平 但放大器覆盖的用户到达BTS的信号会比无源系统用户信号弱Nf 信噪比也下降Nf 若为保证信噪比不