直放站基础知识培训资料

一 直放站概述 1 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 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 2 直放站的种类与类型 1 移动通信直放站的种类 从传输信号分有GSM直放站和CDMA直放站 从安装场所来分有室外型机和室内型机 从传输带宽来分有宽带直放站和选频 选信道 直放站 从传输方式来分有直放式直放站 光纤传输直放站和移频传输直放站 2 移动通信直放站的类型GSM移动通信直放站GSM移动通信直放站是解决基站覆盖而存在信号盲区的一种方式 通过架设直放站不但能改善覆盖效果 同时能大大减少投资基站之成本 CDMA移动通信直放站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 GSM CDMA光纤直放站光纤中继移动通信直放站由靠近基站侧的近端机及覆盖区侧的远端机两部分组成 适用于在基站拟建直放站区有高山阻挡或两者相距甚远 同时基站和覆盖区之间具备光缆情况下建站 3 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 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 4 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 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 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 以下是直放站的几种典型应用 公路的覆盖 郊区重点村镇居民区的覆盖 L 型覆盖 临时性会议地点的应急覆盖 开阔地域的覆盖 5 对移动通信直放站的要求 通常 对移动通信直放站的要求主要应以基站的技术要求为依据 1 工作频带应和GSM及CDMA的工作频带一致 直放站系透明传输 一般不会产生附加频率误差 但移频直放站例外 允许工作的移频频率应获得无线电管理局的批准 因它有频率变换 应要求输出频率变化不超过 5 10 8 2 额定 最大 输出功率 额定 最大 增益 及增益调节范围 自动增益控制范围 及输入电平 这是一组互相关联的指标 应综合考虑 3 带宽 带内波动和带外抑制这是一组互相有关系的指标 尤其是带宽和带内波动 4 交调和杂散发射谐波 交调和杂散都是不希望有的无用信号 可以提出一样的要求 5 波形质量CDMA基站有对波形质量 Rho 的要求 直放站传输CDMA信号后 对这项指标可能会恶化 应规定一个允许的恶化量 6 传输时延信号通过直放站后 可能产生传输时延 宽带直放站的传输时延比较小 一般在1 s左右 选频直放站和移频直放站传输时延比较大 可能分别达到5 s和10 s 7 噪声系数这是直放站灵敏度的表征 按现在技术水平 做到4 6dB应是不成问题的 8 电压驻波比为可保证有效功率传输 提出电压驻波比的要求是需要的 根据功率被反射的量和实际水平 要求做到小于1 4 1 5是可行的 9 操作维护管理便于操作维护和管理 需要增加远程监控或网管之类的要 10 安全要求应有接地装置 耐压和绝缘等要求 11 室内直放站既然室内直放站是简易型的 因此要求应比室外型低 尤其是输出功率 增益 噪声系数 传输时延和电压驻波比等 6 直放站主要指标的测试 有关移动通信直放站主要指标的测试应当考虑测试的准确性 也应当考虑测试的成本和使测试简单易操作 1 额定输出功率 最大增益 增益调节范围和ALC范围的测试 2 带宽 带内波动和带外抑制的测试 3 谐波 交调和杂散发射的测试 4 波形质量恶化量的测试 5 传输时延的测试 6 电压驻波比的测试 7 噪声系数测试 7 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 2 覆盖更为灵活 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 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缺点 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 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 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 如果直放站自激或直放站附近有干扰源 将对原网造成严重影响 二 GSM直放站 如图2 1所示了GSM移动通信直放站原理图图4 1GSM移动通信直放站原理图为了满足不同环境及技术要求 GSM直放站主要可分为 GSM移动通信宽带直放机 GSM移动通信频带选择直放机 GSM移动通信信道选择直放机 1 GSM移动通信宽带直放站 1 GSM移动通信宽带直放站方框图如图2 1所图2 1GSM移动通信宽带直放站方框图 2 主要性能特点 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 3 使用范围 主要用于机场 旅游区 地下建筑 隧道 大型偏厂矿及村镇等GSM系统的盲区 阴影区 4 GSM移动通信频带选择直放站组网如图2 2所示 图2 2GSM移动通信频带选择直放站组网示意 2 GSM移动通信频带选择直放站 1 GSM移动通信频带选择直放站方框图如图2 3所示 图2 3GSM移动通信频带选择直放站方框图 2 主要性能特点 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 噪声系数低采用ALC控制 输出电平连续可调可选智能监控 故障自动报警及远程维护高线性功放 性能稳定 3 GSM移动通信信道选择直放站 1 GSM移动通信信道选择直放站方框图如图2 4所示 图2 4GSM移动通信信道选择直放站方框图 2 主要性能特点 高的系统增益且增益连续可调产品能工作在两信道或四信道 可扩展采用PLL控制技术的选频模块 性能稳定可靠 噪声系统低 带外抑制特别好采用ALC控制 输出电平连续可调两端口标准设计 内置电源 安装方便 并配有免维护备用电源接口可选智能监控 故障自动报警及远程维护每信道单独功放 不会相互干扰 性能稳定设计有防雷 避雷系统 三 CDMA移动通信直放站 如图3 1所示了CDMA移动通信直放站原理图图3 1CDMA移动通信直放站原理图1 CDMA直放站的特点 适用于CDMA系统 很宽的增益调节范围 并能连续可调 采用了高选择性的信道选择器 可对单载频进行选择处理 采用高线性功率放大器 低互调 低杂散 增益线性优良 信号波动小 对基站无干扰 采用多线高选择性低插损的腔体滤波器 消除上下行串扰保证系统高增益 采用特殊方法设计 避免与G网的相互干扰 采用PLL技术和数字滤波技术 带外抑制良好 带内平坦度好 设计防雷 避雷保护系统 2 CDMA移动通信直放站框图 3 CDMA直放站主要技术指标 工作电压AC220V工作频率 上行 825 840MHz下行 870 885MHz增益 65 40dBm带内波动 1 5dB增益可调 30dB阻抗 50ohm交调 26dB输入驻波 1 5 全频段 输出驻波 1 35 全频段 群时延 2 s工作温度 30 50 绝对湿度5 90 4 CDMA直放站应用组网 如图5 2所示了CDMA直放站应用组网示意图 5 CDMA直放站产品类型 基于CDMA网络建设需求 可能采用以下各种类型的直放站 1 不同带宽的直放站 2 不同功率的直放站 3 不同接入方式的直放站 4 不同安装的直放站 6 CDMA直放站采用的关键技术 用于CDMA系统中的直放站产品在设计开发过程中 采用了一系列的关键技术以满足CDMA系统的应用特性 1 低噪声电路设计技术采用低噪声设计技术包括低噪声前级放大器和线性功放 主要考虑在较高接收灵敏度的情况下 使得信号具有更好的信噪比 2 线性功放技术CDMA系统的调制方式以及频谱的利用率 对功放的线性度也提出了很高的要求 如 3等指标均与线性功放的性能有关 3 增益 功率控制技术为了保证应用的直放站不会影响CDMA系统环路控制的正常工作 直放站本身必须具备增益 功率调整控制技术 这种调整可以是现场的 也可以是远端的 4 收发双工技术通过双工器可以使直放站 下行收发天线共用 便于工程施工 减少工程造价 当直放站采用分体机结构时 使用双工器可以更方便的使前后端匹配 滤波技术CDMA系统上下行频率相隔45MHz 为了避免直放站设备内部形成环路自激 保证设备稳定工作 放大链路需有足够的滤波电路 对于需要严格控制带宽的设备 如选频型 还要采用变频 中频 滤波等技术 6 光传输技术光纤直放站利用光纤进行信号的传输 需要 信号与光信号转换单元 以及光波分复用 光耦合及光功率分配等技术 7 集中控制管理技术为了便于设备的维护管理 直放站内部应具有较为完善的智能管理单元 以提供远程的遥测 遥控功能 并可定时上传状态信息 故障自动告警等多频合路 多模兼容技术在室内分布应用的情况下 要考虑同已经安装的其它室内分布系统 如 的兼容工作 这需要用到多频 多模兼容技术 7 使用CDMA直放站的几个基本原则 1 功放是直放站的核心部件 放大器的非线性将造成交调严重 CDMA导频信号混乱 通信质量恶化 直放站选型时应注意选择采用超线性功放的机型 2 根据不同的覆盖要求选择不同输出功率的CDMA直放站和配套天线 3 根据不同的场合选择不同信号中继方式的直放站 4 城市内大型建筑物 商场等场合 把直放站和室内分布系统配合应用 可取得较好效果 8 CDMA直放站对900MHzGSM系统的干扰问题 干扰是一个相互作用的问题 由于CDMA系统是一个扩频系统 所以抗干扰能力很强 一般情况下GSM系统对其干扰很小 所以问题主要集中在CDMA系统对GSM系统的干扰上 CDMA系统的880MHz与GSM系统的890MHz频点最为接近 也最具有代表性 主要的干扰为杂散干扰 阻塞干扰和互调干扰 9 CDMA直放站对CDMA系统的干扰 在CDMA系统中直放站使用不仅可以消除盲区 而且还可以延伸基站的覆盖范围 但是 直放站的使用也会对CDMA系统产生下述的干扰问题 1 干扰所引起的问题 噪声叠加上行链路中直放站的使用使CDMA系统的噪声叠加 基站的接收灵敏度下降 使原基站覆盖范围缩小 下行链路的导频时延在CDMA系统中使用直放站会产生定时时延和信号延时扩散 如果时延较大 将使CDMA系统导频码的相位发生变化 产生掉话等 四 GSM CDMA光纤直放站 光纤直放站与无线直放站的最大区别在于施主基站信号的传输方式上 无线直放站通过接收空间传播的无线信号进行放大 从而扩大基站的覆盖范围 光纤直放站是通过光纤进行传输 采用光信号接收器和转换器连接偏远的区域 1 光纤直放站的特点 1 工作稳定 覆盖效果好 2 设计和施工更为灵活 3 避免了同频干扰 可全向覆盖 干扰少 4 适用于GSM宽带信道选择型 CDMA宽带信道选择型 5 单级传输距离长达50Km以上 扩大覆盖范围 6 可提高增益而不会自激 有利于加大下行信号发射功率 7 信号传输不受地理条件限制特别适合边远城镇或地形复杂的山区 2 光纤直放站的传输方式 光纤直放站的最大特点是通过光纤进行信号传输 光纤传输可以单独敷设 也可以利用现有的传输网络 其主要有三种应用方式 1 普通双光纤方式这种方式多用于光缆中有现成多余备用光纤对的情况 2 波分复用方式如光纤中的1 3 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直放站信号复用到1 55 m波长的窗口上 实现直放站信号与其他信号同纤传输 3 一发两收方式如果传输距离不太远 且话务量不大的两个地方都需要采用直放站 则可利用光纤分路器给成一发两收方式 和同纤传输方式 光纤直放站的工作原理光纤直放站的原理图如图4 1所示 主要有光近端机 光纤 光远端机 覆盖单元 几个部分组成 光近端机和光远端机都包括射频单元 RF单元 和光单元 无线信号从基站中耦合出来后 进入光近端机 通过电光转换 电信号转变为光信号 从光近端机输入至光纤 经过光纤传输到光远端机 光远端机把光信号转为电信号 进入RF单元进行放大 信号经过放大后送入发射天线 覆盖目标区域 上行链路的工作原理一样 手机发射的信号通过接收天线至光远端机 再到近端机 回到基站图4 1光纤直放站的原理图光纤直放站的原理结构框图如图4 2所示 图4 2光纤直放站原理结构框图光纤直放站近端机的定向天线收到基站的下行信号 935MHz 960MHz 送至近端主机 放大后送到光端机内进行电 光转换 发射1 55 1 31 m波长的光信号 再送到光波复用器 同原传输链路的光信号 波长1 31 m 合在一起经光缆传到远端 远端光波波分器将1 31 m和1 55 m波长的光信号分开后 让1 55 m波长的光信号输入光端机进行光 电转换 还原成下行信号 935MHz 960MHz 再经远端主机内部功放放大 由全向天线发射出去送给移动台 移动台的上行信号 890MHz 915MHz 逆向送到基站 这样就完成了基站与移动台的信号联系 建立通话 4 光纤直放站的主要指标 光路参数光纤 G 652单模光纤 对于1 55 m波长 适于采用G 652单模光纤 光源 1 3 m 1 55 m波长激光器组件入纤光功率 3dBm 1 3 m波长 0dBm 1 55 m波长 光检测器 Pin接收组件连接器 APC FC PC FC 射频参数频率范围 800MHz 1000MHz输入电平 下行 20dBm上行 20dBm 60dBm阻抗 50 射频电缆接口 SMA 传输指标光接收灵敏度 传输载噪比 24dB 路数 CH 81624324048光功率 dBm 30 28 5 27 6 27 26 5 26 1接收端AGC范围 20dB 相当于10dB光衰减 传输带宽 890MHz 960MHz 0 5dB 800MHz 890MHz 0 5dB 输出电平 下行 20dBm上行 20dBm 60dBm两频三阶互调产物 38dBc噪声系数 5dB 光接收机噪声底为 126dBm CH 输入输出阻抗 50 驻波比 1 5 5 光纤直放站应用及组网图 由于光纤直放站传输距离长 避免了同频干扰可全向覆盖因而选址方便 且信号传输不受地理条件限制 特别适于郊区 乡村边远城镇和地形复杂的山区以及乡镇 丘陵地带的通信盲区等 如图4 3所示了光纤直放站组网示意图 6 光纤直放站工程设计原理与举例 在设计一个光纤直放站的覆盖区域时 需要掌握一个基本原则和三个相互制约的要素 原则 设法使上行和下行信道的系统余量相等 从而保证上 下行信道的通信距离 话音质量和通信概率大体相同 要素 覆盖半径 话音质量 通信概率 可靠性 除上述三要素外 还应考虑传播环境 地形地物特征 使用频段以及可利用的系统参数等因素 7 光纤直放站设计中需考虑的问题 1 传输距离光纤直放站距离基站最远不应该大于20km 2 直放站增益的计算 8 使用案例 光纤直放站相对于无线直放站来说 成本相对较高 而且需要敷设光纤 设计和施工难度也较大 但与无线直放站相比 光纤直放站有着无可比拟的优点 光纤直放站主要运用在以下几个不具备安装无线直放站条件的情况 1 覆盖区域距离基站较远 在该地无法取得基站无线覆盖的信号 2 覆盖目标区域无线环境非常恶劣 需要采用天线阵对该区域进行覆盖 而该区域无法布放粗大的馈线的情况下 采用光纤直放站 布放光纤传输信号方便设计和施工 1 隧道覆盖 2 某村密集楼房的覆盖 五 移动通信直放站工程设计与调测 1前期勘测及理论测算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 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 确定需要转发的基站载频号 并测试接收点信号场强值 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 通过计算预测设备的工作增益 最大输出功率值 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 2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 3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 4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 5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Gant 21 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 12dB 90dB 直放站输出功率Pout 80dbm Gmax Gant L 30 5dB 在已达到设备的额定输出功率要求 现场安装后用HP 8563E频谱分析仪实测输出功率Pout为30 1dBm 通过实测得出结果与以上计算的基本吻合 调整增益时 在动态范围内按照从小到大步进调整的方法进行 但不能超过最大增益Gmax 否则容易使直放站产生过压和自激现象 天线的隔离决定了直放站增益的大小 间接决定了直放站是否可达到最大的输出功率 影响着直放站的覆盖范围 另外 直放站安装后 隔离度并非不再变化 它受到外界环境的影响 会产生波动 CDMA直放站应具有隔离度自动控制和监测功能 以保持其在各种外界环境下正常工作 6路测优化 根据网络规划 覆盖要求 路测覆盖范围 调整转发天线的水平角度 俯仰角度和直放站增益 达到直放站理想覆盖 在覆盖公路 隧道等带状区域时 可调整角反射器角度 通过控制波束宽度来满足对该区域的理想覆盖 路测时 应识别基站信号 经直放站放大后的信号 相邻基站信号 并作好相关记录 7工程设计确认 通过仪器测试及实地通话测试 确认工程方案是否达到原设计要求 如与原来有较大的出入 需对以下工作重新调整 必要时重新确定直放站站址 重新调整设备及天馈 使收发隔离度达到预定值 重新调整直放站的各项工作参数 如增益等 使其达到最佳工作状态 8工程设计中需要注意的几个问题 1 信号自激直放站安装不当 收发天线隔离度不够 整机增益偏大时 输出信号经延时反馈到入端 致使直放站输出信号发生严重失真产生自激 CDMA信号自激的频谱如图6 发生自激后CDMA信号波形质量变差 严重影响通话质量 产生掉话现象 克服自激现象的方法有两种 一是增大施主与重发天线的隔离度 二是降低直放站增益 当要求直放站覆盖范围较小时 可采用了降低增益的办法 当要求直放站的范围较大时 应增大隔离度 工程中主要采用以下几种方法 增大收发天线的水平及垂直距离 增加遮挡物 如加装屏蔽网等 增加施主天线的方向性 如使用抛物面天线 选用方向更强的重发天线 如定向角度天线 调整施主与重发天线的角度和方向 使两者尽量背向 2 导频信号切换频繁 即 乒乓 现象 为尽量避免 乒乓 现象 工程中主要采取以下措施 改变施主天线安装位置 使施主天线对准一个基站 直到找出较强的导频信号且稳定 改变直放站安装站址 尽量不要选址在基站覆盖区的交界处 以避开相邻基站的干扰 选用方向性更强的施主天线 如高增益大口径抛物面天线 采用分集接收技术 一般在测点选址时 需要使用频谱分析仪或路测仪对基站信号强度进行监测 避免在基站覆盖交叉区域和基站导频切换频繁地区安装直放站 3 接收信号频率选择性衰落由于空中信号传输多径 会造成CDMA信号的频率选择性衰落 当施主天线接收到这样的信号时 经直放站放大 发射到覆盖区 移动台接收此信号 通话质量较差 严重时手机用户将检测不到前向导频信号 所以 以安装施主天线时 一定要检测施主天线接收到的前向信号的频谱 发现频率选择性衰落时 要及时调整天线角度或位置 直至收到频谱比较理想且电平较高的前向CDMA信号 9直放站上下行平衡的说明 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30dBm 3dBm 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 PBS NBSD PMS NMSF 6dB 分集增益 43dBm 2dB 33dBm 6dB 6dB 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 PRP NRPF S 基站接收增加噪声 PMS NMSF33dBm 4dB 2dB 33dBm 6dB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30dBm 3dBm 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 六 移动通信直放站的选型与工程安装 1 直放站选型时需要注意的问题 1 对于GSM数字网 应该首选具有信道选择功能的直放站 2 采用信道选择式直放站 应使该直放站具有以下的性能 信号处理应具备低噪声放大 变频 中频滤波放大等过程 有效改善接收信号的信噪比 每载频200KHz滤波器应具有良好的选择性 否则如果仅是在射频频段进行简单的功率放大 或者是滤波器性能不好造成的三阶互调及杂散等干扰信号太强 这时即使直放站的输出功率很大或者是手机的接受信号电平很强但仍然无法正常通话 这主要是由于信号的信噪比并没有得到改善甚至因直放站本身引入的噪声过大而使输出信号的信噪比很差 不满足基站对话音信号信噪比的检测指标 同时由于直放站把噪声较大的信号引入基站后 增大了基站的噪声电平 从而降低了基站本身的灵敏度 影响基站的覆盖范围 具有增益连续可调 上下行增益单独控制 三阶互调 杂散等参数符合直放站标准中规定的指标 直放站工作增益应控制在低于收发天线隔离度至少13dB的余量 并且具有隔离度监测及增益自动控制功能 否则当直放站周围环境偶然变化时 天线隔离度会降低并且发生自激 从而堵塞基站 直放站对于不同时隙话务信道具有自适应增益控制功能由于GSM采用TDMA方式 每载波8个时隙可支持8个移动电话 由于不同用户位置的随机性使得直放站接收到的移动用户上行信号电平强度不同 因此要求直放站对于不同时隙话务信道具有自适应增益控制功能 但如果增益保持恒定 不能够随时隙信号的强弱自动改变 必然严重影响直放站远端用户的正常通话 缩小直放站的有效覆盖范围 3 选择性能好的直放站系统天线 天线选择的好坏 往往会直接影响到最终的覆盖效果 其中施主天线用于接收基站信号 要求水平波束角小 方向性好 增益高 前后比大 业务天线用于覆盖盲区 通常要求采用定向天线 增益高 前后比大 较强的上波瓣抑制 较好的零填充特性 天线下倾角机械可调 另外还有互调 驻波比等参数值得考虑 同时要求天线的体积小 重量轻 安装简单 所选的馈线及接头符合国际标准 电气性能好 2 安装直放站时需要注意的几个问题 1 建议市区不使用直放站 当一个直放站可以有多个基站成为其源基站时 应选择较为偏远的基站作为源基站 直放站的施主天线尽量避免指向市区 因为如果直放站的施主天线指向多个基站或多个扇区时 多个导频 直放站会引放噪音使上述基站工作环境恶劣 还带来了不必要的软切换 2 加入直放站的基站 其相应的扇区PN搜索窗口应加大 在基站控制器 BSC 设置时 有一个参数是控制扇区PN搜索窗口的大小的 平时这一参数是由扇区的覆盖半径决定 加入直放站后 该扇区的电波传播延时有所扩大 相应的扇区导频搜索窗口应由扇区的覆盖半径 直放站覆盖距离和直放站自身延时共同决定 3 安装调试中直放站的增益和输出功率需要留有一定的储备余量 CDMA系统有精确 快速的功率控制 通信时基站和手机的输出功率一直在变化 以基站为例 功放的最大输出是20W 在无用户时 只有导频 同步等信道有输出 功率仅2W多一点 相关近10dB 在正常白天调试时基站均有话音信道工作 所以调试时直放站的增益和输出功率需要留有6dB左右的余量 增益余量不足会引发直放站自激 功率余量不足使直放站过载 通信话音质量都会明显下降甚至系统瘫痪 4 在安装直放站的地区进行干拢源的检查 在我国 800MHz频段不如900MHz频段谱干净 尤其是CDMA上行频段较易受到干扰 主要原因是与广播电视的U频段接近 在城镇郊区和农村广泛使用带有放大器的电视接收天线 这类天线种类繁多 高端性能差 很容易自激形成干扰 第二个原因是直放站一般与其他设备共同安装在一个铁塔上 如果附近有280MHz的寻呼发射机或寻呼链路发射机时要特别小心 因为280MHz寻呼发射机功率是100W 其三倍频是840MHz左右 寻呼链路发射机一般工作在400 420MHz频段 功率20W 如果是选择417MHz工作 其二倍频834MHz正好干扰CDMA的首载频283信道 直放站的天线安装位置很高 对上述干扰的反应是敏感的 再加上它60 90dB的放大作用 大范围地扩大干扰 往往会导致周边几个基站都不能工作 5 要严防直放站自激 引起直放站自激的原因很多 比如温度变化引起放大器增益变化 隔离度改变 基站参数改变造成直放站输入信号增大等 调试直放站时 切不可过分追求直放站的放大作用而将增益调得过大 一定要留有余地 对于有故障记录的直放站 直放站反向信道出现自激是较难察觉的 因为直放站的前向信道一直有基站信号输入 假如直放站自激 前向放大器可能进入过载 某些型号直放站检测到放大器过载三次以后 立即关闭直放站并明确给出故障记录 很容易发现 而反向信道放大器输入信号变化极大 手机发射机并非总处于发射状态 且距离时远时近 某种情况下会引发反向信道放大器自激 但由于输入突然消失放大器又恢复正常 反向信道放大器自激时间短只有几秒 且无规律 有时好几个小时都不自激一次 极难排除故障 在安装直放站的地区 如果手机市话进行通信 手机听市话正常 而市话听手机时断时通 音质极差 有可能就是直放站反向信道放大器自激造成的 3 直放站要充分发挥其性能需具备的条件 1 要有好的天线天线一般讲其重要参数不外乎是 天线增益 水平半功率角和垂直半功率角 对直放站来讲上述参数固然重要 但最重要的参数是天线的旁瓣抑制能力 而这一点往往得不到重视 有些天线厂的天线性能指标仅是泛泛地指出旁瓣抑制15 20dB 并不详细准确地给出旁瓣波形 直放站安装时准确地利用天线旁瓣的凹陷位置对提高施主天线与服务天线的隔离度有着十分重要的意义 在正常安装时 服务天线位置较高 施主天线放置的服务天线下部 故对于服务天线而言重点要考察主瓣上部的抑制和后部抑制并要求天线有高增益抛物面天线却不如16dBi的一般板状所获得的隔离度好的情况 究其原因在于抛物面天线主瓣虽然尖锐 但馈源顶部无屏蔽遮挡 造成旁瓣抑制不好 隔离度反而偏小 从某种意义而言 施主天线比服务天线更为重要 对直放站的性能会起举足轻重的作用 2 要有高的铁塔或有较大的地形高度差直放站的安装必须要有一定的高度 在山区可以依靠山顶或高坡来实现 而在平原地区只能依靠铁塔 有了较高的铁塔 首先输出功率有限的直放站可以有较大的覆盖 其次可以提高施主天线和服务天线间的隔离 第三有利于获得较大的输入信号 以前向信号为例 在平原地区地面接收信号功率电平为 95dBm时 在距地面30m高处强度可达到 60 70dBm 直放站与基站不同 它只是一个放大器 输入信号需要一定的强度 在理想情况下 假如施主天线安装在30m高 施主天线与服务天线因隔离需要垂直要相隔15 20m 这样铁塔高度就至少需要50m 而一般基站天线高度有30m就可以 可见直放站对铁塔高度的依赖远比基站要大 3 要最大限度地提高施主天线和服务天线间的隔离应允许利用地形 地物等将上述两天线隔开 当直放站服务区只需要定向覆盖时 可以将施主天线放在山坡的一侧 服务天线放在另一侧 这样可以获得很大的隔离度 在能用定向天线覆盖时就不要使用全向天线 若服务区为两个方向 可怜采用二分之一功率分配器和两付定向天线来覆盖 基采用全向天线 要巧妙利用天线旁瓣的凹陷位置来提高施主天线与服务天线的隔离度 利用山体的两侧可以获得相当好的隔离 利用建筑物作遮挡 也可以获得一定的效果 比如在楼的一侧安装施主天线 在楼的另一侧安装工作天线 两天线背靠背虽然只相隔十几米 却可以获得衰减60 80dB 在利用地形 地物将施主天线和服务天线隔开时 天线的方向图会有所改变 利用天线旁瓣的凹陷位置加大天线隔离度的方法只能用实际测试找出