上海地铁综合无线分布系统(IRDS)接入联通新时空CDMA IS-95A移动通信网络方案设计

1、0 上海地铁综合无线分布系统上海地铁综合无线分布系统(irds)(irds)接入联通接入联通 新时空新时空 cdmacdma is-95ais-95a 移动通信网络方案设计移动通信网络方案设计 班 级：z0003095 学 号：1000309476 姓 名：占海燕 工程领域：电子与通信工程 专业方向：移动通信 导 师：徐昌庆 导 师：张伯康 上海交通大学 20 年 月 a a dissertationdissertation submittedsubmitted toto shanghaishanghai jiaojiao tongtong universityuniversity forfo

2、r thethe degreedegree ofof mastermaster ofof engineeringengineering project design of cdma is-95a introduced 1 into shanghai metro integrated radio distribution system (irds) class: z0003095 student no.: 1000309476 name: zhan haiyan engineering field: electronics engineering specialty: mobile commun

3、ication supervisor: xu changqin zhang bokang shanghai jiao tong university february, 2003 上海地铁综合无线分布系统上海地铁综合无线分布系统(irds)接入联通新时空接入联通新时空 cdma is-95a 移动通信系统方案设计移动通信系统方案设计 摘摘 要要 本文就上海地铁综合无线分布系统（irds）接入联通新时空 cdma is-95a 移 动通信系统进行了可行性分析，从介绍地铁 irds 系统着手，对 cdma is-95a 移 动通信系统接入 irds 系统的下行(前向信道)信号电平、上行（反向信道）

4、信号 上海交通大学工程硕士学位论文 中文摘要 2 载噪比、切换等技术指标进行了详细地分析，并对 cdma is-95a 移动通信系统接 入地铁 irds 系统所引起的干扰进行了充分地论证。 在此基础上，完成了 cdma is-95a 移动通信系统接入地铁 irds 系统的方案 设计。包括下行信号接入和分配、上行信号接入和分配，最为关键的是大功率信 号的相互干扰问题的认识和解决。最后，列举了实例。用数据和拨打测试效果证 明了本方案的切实可行性。由于 irds 系统的复杂性，系统的监控部分也是必不 可少的。因此，提出了一个针对性很强的监控系统方案。 由于全国轨道交通的大发展，本文对隧道中的移动通信

5、信号覆盖提供了成功 经验。但随着数字电视技术和数字集群技术的发展，又将有新的信号接入和增值 业务的开发任务，irds 系统将得到深刻地丰富。 关键词：综合无线分布系统（irds），综合合路平台（poi），漏泄电缆，gsm，cdma is-95a 上海交通大学工程硕士学位论文 英文摘要 1 project design of cdma is-95a introduced into shanghai metro integrated radio distribution system (irds) abstract in this thesis, project design of cdma is

6、-95a introduced into shanghai metro integrated radio distribution system (irds) is described. firstly, shanghai metro integrated radio distribution system (irds) is presented. then, the specification of cdma is-95a introduced into irds, including downlink (or forward channel) signal level, uplink (o

7、r reverse channel) signal ec/io, handoff, is fully presented. after then, the interference among cdma is-95a, gsm 900mhz f1+f2-f3,f1-f2+f3, f2+f3-f1 经程序计算可能产生干扰的频率组合形式，见附录（1） 。 分析附录（1） ，可以得到互调产生的频率分量落入实际的基站或移动台接 收频率范围之内，可能引起干扰的频率以及频率源形式分为以下 9 种： （1）联通 gsm 上行信号与移动 gsm 下行信号的互调。产生频率范围为 879mhz 到 880mhz，

8、即可能对联通 cdma 移动台产生互调干扰。 分析：实际最可能产生互调干扰的是泄漏电缆，由于 rfs 公司泄漏电缆的 互调指标一般达到 115 dbc，而且 rfs 公司泄漏电缆的耦合损耗设为 72 db（泄 漏电缆下 2 米处）6，到达联通 cdma 移动台处的互调功率由表 3.3 求得： 表 3.3 cdma 信号互调干扰计算表 1 上行链路：上行链路： （a）gsm 手机发射功率30dbm （b）泄漏电缆耦合损耗（耦合到手机）-72db （c）上下行泄漏电缆的耦合损耗-50db/0.5m （d）人身体的损耗-3db （p1）联通 gsm 上行信号达到下行泄漏电缆互调前的功率a+b+c+d

9、=-95dbm 下行链路：下行链路： （e）移动 gsm 基站发射功率43dbm （f）下行链路中 poi 平台损耗-10db （g）馈线损耗-2db （p2）移动 gsm 下行信号达到下行泄漏电缆互调前的功率e+f+g =31dbm 折算为等功率的情况：折算为等功率的情况： （j）折算后的功率p1=-95+1/3（31+92）=- 上海交通大学工程硕士学位论文 联通新时空 cdma is-95a 接入地铁 irds 系统的干扰分析 29 54dbm （k）泄漏电缆互调指标-115db （l）泄漏电缆耦合损耗-72db （m）人身体损耗-3db （x）到达 cdma 手机处的互调功率j+k+l

10、+m =-244dbm 结论：结论：分析表 3.3 可见干扰值远小于 cdma 手机的接收灵敏度，故此种互 调干扰可以忽略。 （2）联通 gsm 上行信号与移动 gsm 上行信号的互调，对联通 cdma 移动台 的互调干扰（以下的讨论都是考虑互调干扰最严重的情况） 。 假设一：泄漏电缆里发生互调，然后耦合到 cdma 手机用户，从而产生干扰。 互调功率由表 3.4 求得： 表 3.4 cdma 信号互调干扰计算表 2 （a）gsm 手机的发射功率30dbm （b）手机信号耦合到泄漏电缆的损耗-72db （c）人身体的损耗-3db （d）泄漏电缆的互调指标-115db （x）到达 cdma 手机

11、时的互调功率为a+b+c+d+b+c=-235dbm 注：这里没有考虑瑞利衰落，若考虑，则互调功率会进一步减少。注：这里没有考虑瑞利衰落，若考虑，则互调功率会进一步减少。 假设二：poi 无源器件中产生互调干扰，然后再通过泄漏电缆耦合到 cdma 手 机，产生互调干扰。互调功率由表 3.5 求得： 表 3.5 cdma 信号互调干扰计算表 3 （a）gsm 手机的发射功率30dbm （b）人身体的损耗-3db （c）耦合到泄漏电缆的损耗-72db （e）上行链路中 poi 平台损耗-14db （f）馈线损耗-2db （g）poi 无源器件的互调抑制指标-ydb （h）上下行泄漏电缆的耦合损耗-

12、50db/0.5m （x）cdma 手机处接收到的互调干扰功率大 小 a+b+c+d+e+f+g+h+c+b=(-186-y)dbm cdma 手机的接收灵敏度为-104 dbm，因此要求：186y-82dbc。 实际上 y 一般为正值，同时这里我们只是考虑了近端的情况，远端的传输 损耗会达到 2728db，同时还没有考虑瑞利衰落，所以到达手机的互调功率会 进一步减小。这说明这种互调干扰也可以忽略。 （3）联通 cdma 下行信号与上海移动 gsm 上行信号的互调，产生频率可能 对联通或移动 gsm 基站的影响。 分析：此种情况由于是互调对基站的影响，从上下行链路的结构可以看出， 互调产物在泄

13、漏电缆，互调信号功率计算如表 3.6 所示： 表 3.6 cdma 信号互调干扰计算表 4 移动上行信号的计算：移动上行信号的计算： （a）gsm 手机的发射功率30dbm （b）手机信号耦合到泄漏电缆的损耗-72db （c）人身体的损耗-3db （p1）移动 gsm 上行信号在泄漏电缆互调前的功 率 p1a+b+c=-45dbm 联通联通 cdma 基站发射信号的计算：基站发射信号的计算： （d）联通 cdma 基站发射功率36dbm/1.25mhz （e）下行链路经 poi 损耗-10db （f）馈线损耗-2db （g）上下行泄漏电缆的耦合损耗-50db/0.5m （h）带宽转换损耗-8d

14、b （p2）联通 cdma 基站在泄漏电缆里互调前的功 率 p2d+e+f+g+h=-34dbm 互调功率计算：互调功率计算： （p）等效为等功率信号互调p-45+1/3(45-34)=-41.3dbm （i）泄漏电缆的互调指标设为 -y1db （j）上行经 poi 损耗-11db （k）馈线损耗-3db （x）到达联通 gsm 基站处的互调功率为x=p+i+j+k =-42-y1+15-11-3=(- 55.3-y1)dbm 因为 gsm 基站的接收灵敏度为116dbm，则有 poi 的互调指标 y 的求解 上海交通大学工程硕士学位论文 联通新时空 cdma is-95a 接入地铁 irds

15、 系统的干扰分析 31 为：-55.3-y160.7dbc,若再考虑 4db 设计余量，则要求 y165dbc。 这里是按照一种极端的情况给出的推导，实际工程中 y1 约为 115dbc，能 达到这个指标，所以这种互调干扰还是可以忽略的。 （4） 联通 cdma 下行信号与联通 gsm 上行信号的互调，可能产生的频率对 上海移动 gsm 下行信号即对上海移动 gsm 手机接收的互调干扰。 分析；此种情况最易发生在泄漏电缆。由于联通 gsm 上行信号耦合到泄漏 电缆后，经过 50db 的上下行电缆的耦合损耗，再与联通 cdma 下行泄漏电缆 中互调，泄漏电缆有 115dbc 的互调损耗。类似第（

16、3）种情况，可计算出到达 移动 gsm 手机处的互调功率为-256.7dbm，远小于接收机的灵敏度，因而这种 互调干扰也是可以忽略的。 （5）上海移动 gsm 下行信号，联通 gsm 上行信号与联通 gsm 下行信号互调 对联通 cdma 手机的干扰。 分析：同（4）中的分析相同，最易产生此互调的器件为泄漏电缆。不过由 于衰减过大，到达接收机处的互调功率约为210dbm，远小于接收机的灵敏度， 故这种互调干扰可以忽略。 （6）上海移动 gsm 下行信号，上海移动 gsm 上行信号，联通 cdma 下行信 号互调。产生频率对联通 gsm 手机的互调干扰。此种互调最易在下行泄漏电 缆内产生。如果泄

17、漏电缆的互调抑制取 115dbc，则互调干扰强度为- 212.7dbm，故此种互调干扰可以忽略。 （7）上海移动 gsm 下行信号，联通 gsm 下行信号，联通 cdma 下行信号互 调，产生频率对上海移动 gsm 上行信号（基站）的互调干扰。分析得到：最 易产生此互调干扰的器件是 poi 无源器件。对此干扰强度的计算如表 3.7 所示： 表 3.7 cdma 信号互调干扰计算表 5 （a）联通 cdma 基站发射功率 38dbm/1.25mhz （b）带宽转换损耗 -8db （c）联通 cdma 基站发射信号转换 30dbm/200khz （d）移动 gsm 基站发射功率 43dbm/200

18、khz （e）联通 gsm 基站发射功率 36dbm/200khz 上海交通大学工程硕士学位论文 联通新时空 cdma is-95a 接入地铁 irds 系统的干扰分析 32 （p）不等功率信号转换到等功率 43+1/3(30-43) +1/3(36-43)=36.3dbm/200khz （f）馈线损耗 -2db （g）上下行泄漏电缆耦合损耗 -50db/0.5m （h）poi 平台的上行损耗 -14db （i）poi 互调抑制指标 -ydbc （j）上行 lna 增益 15dbc （x）到达上海移动 gsm 基站的互调信号功率 x=p+f+g+h+i+j =-14.7-ydbm 由于上海移动

19、 gsm 基站的接收灵敏度为116bm，要求14.7y101.3dbc,考虑设计余量，则要求 y110dbc。 （8）上海移动 gsm 下行信号，联通 gsm 上行信号，联通 cdma 下行信号互调。 产生频率对上海移动 gsm 上行信号（即移动 gsm 基站）的互调干扰。最容易产 生这种互调干扰的是上行泄漏电缆，互调信号到达移动 gsm 基站的功率计算如 表 3.8 所示： 表 3.8 cdma 信号互调干扰计算表 6 上海移动上海移动 gsm 下行信号互调前的功率计算：下行信号互调前的功率计算： （a）移动 gsm 基站发射功率43dbm/200khz （b）馈线损耗-2db （c）poi

20、 下行损耗-10db （d）上下行泄漏电缆耦合损耗-50db/0.5m （e）上海移动 gsm 下行信号互调前功率p1=a+b+c+d=-19dbm/200khz 联通联通 cdma 下行信号互调前功率计算：下行信号互调前功率计算： （f）联通 cdma 基站发射功率36dbm/1.25mhz （h）poi 下行损耗-10db （i）上下行泄漏电缆耦合损耗-50db/0.5m （k）带宽转换损耗-8db （p2）联通 cdma 下行信号互调前功率p1=f+g+h+i+j+k=-34dbm/200khz 上海交通大学工程硕士学位论文 联通新时空 cdma is-95a 接入地铁 irds 系统的

21、干扰分析 33 上海移动 gsm 基站的接收灵敏度为-116 dbm，因此要求-48.67-y1- 116dbm，则有：y167.33dbc。rfs 公司泄漏电缆的互调指标能远远超出此值， 故这种互调干扰是可以忽略的。 （9）联通 gsm 下行信号，联通 gsm 上行信号，联通 cdma 下行信号互调， 产生对联通 gsm 上行信号的干扰。 分析：这种情况同（6）中一样，最可能产生干扰的互调发生在泄漏电缆中， 因此由于 rfs 公司泄漏电缆的互调指标能达到 115dbc，故这种互调干扰也可 以忽略。 综上所述，可以知道移动 gsm 下行信号，联通 gsm 下行信号，联通 cdma 下行信号通过

22、 poi 产生对移动 gsm 基站的互调干扰是最严重的，因此 我们在上海地铁无线系统设计和工程中也是着重考虑从 poi 无源器件的互调指 标角度要求进行开发和设计，以减少这种互调干扰。 3. 2.3.4、互调干扰分析结论互调干扰分析结论 三阶互调干扰情况比较复杂，可由表 3.9 给予汇总。 表 3.9 三阶互调干扰情况汇总表 序号序号互调源器件互调源器件受干扰对象受干扰对象结论及要求结论及要求 1泄漏电缆联通 cdma 手机互调干扰可忽略 21泄漏电缆联通 cdma 手机互调干扰可忽略 22poi 无源器件联通 cdma 手机互调干扰可忽略 联通联通 gsm 上行信号互调前的功率计算：上行信号

23、互调前的功率计算： （l）联通 gsm 手机发射功率30dbm/200khz （m）手机信号耦合到泄漏电缆损耗-72db （n）人身体损耗-3db （p3）联通 gsm 上行信号互调前的功率p1=l+m+n =-45dbm/200khz 达到移动达到移动 gsm 基站的互调功率计算：基站的互调功率计算： （p）不等功率换算为等功率p=-19+1/3(-34+19)+1/3（-45+19）=- 32.67dbm （o）泄漏电缆的互调指标设为-y1db （q）上行 poi 损耗-14db （r）馈线损耗-2db （x）到达移动 gsm 基站的互调功率x=p+o+q+r+s =（-48.67-y1）

24、dbm 上海交通大学工程硕士学位论文 联通新时空 cdma is-95a 接入地铁 irds 系统的干扰分析 34 3泄漏电缆联通 gsm 基站互调干扰可忽略 4泄漏电缆上海移动 gsm 手机互调干扰可忽略 5泄漏电缆联通 cdma 手机互调干扰可忽略 6泄漏电缆联通 gsm 手机互调干扰可忽略 7poi 无源器件上海移动 gsm 基站y110db 8泄漏电缆上海移动 gsm 基站y167.33db 注：注：y 为为 poi 无源器件的互调抑制；无源器件的互调抑制；y1 为泄漏电缆的互调抑制。为泄漏电缆的互调抑制。 从表 3.9 中可以看出：最严重的互调干扰发生于 poi 无源器件，由移动 g

25、sm 下行信号，联通 gsm 下行信号，联通 cdma 下行信号互调，产生对上海移动 gsm 基站的互调干扰。从产生互调频率的组合种 类来看，产生这种互调干扰的频率源也较多，在研发、生产和工程中着重要考虑从 poi 无源器件的互调指 标要求上进行考虑，其互调抑制要求大于 110dbc，事实上，地铁 irds 系统一期建设中的 poi 系统互调 指标已经达到 120dbc 以上，完全满足设计要求，并给系统保留了更大大的余量。另外，泄漏电缆也是产生 三阶互调干扰信号的主要部件，由于 rfs 公司泄漏电缆的互调抑制可达 115dbc，其干扰可以忽略不计。 3.3、关于不等功率信号的互调功率计算、关于

26、不等功率信号的互调功率计算11 一般情况下，我们计算的都是几个同功率信号的互调功率就算，这种情况我们只要取共同的的功率 p, 再经过一定的衰减就可以得到互调信号功率。以下我们推导一下不等功率信号的情况下，互调信号的功率 计算。 设有一非线性电路，其输入输出特性可用下面的关系是来表述： 0011223344 ( ) iiiii uf uaaua ua ua u （3.1） 因为考虑的是三阶互调，所以以下的讨论中我们只考虑 33i a u项的系数， 情况一： 1122 coscos i uutut （3.2） 将（3.2）式代入 3 3i ua 式，经整理得到与三阶互调有关的两项： )2cos(

27、4 3 212 2 131 uuauo (3.3） )2cos( 4 3 12 2 2132 uuauo （3.4） 观察（3.3）和（3.4）两式是对称的，所以只分析（3.3）项，另一项类推。 显然三阶互调信号功率 2 2 4 10 uup 为为为 。 设： 为为为为为为为为为 cos cos 222111 tuptup，那么有： 2 2 10为为为 ppp。 不妨设： 上海交通大学工程硕士学位论文 联通新时空 cdma is-95a 接入地铁 irds 系统的干扰分析 35 2 2 10 pkpp ， （3.5） 式中 k 为功率衰减系数，不同的非线性器件有不同的值。 (1)当 ppp 2

28、1 时, 有: 3 kppo (3.6) (2)当， 21 pp 时, 设 mpppp 21 , 代入式(3.5)并等效为等功率互调时的情 况则有： 33/1 )(pmkpo (3.7) (3)当 21 pp 且 mpppp 12 ,时有： 33/2 )(pmkpo (3.8) 情况二情况二： tututuui 332211 coscoscos （3.9） 设： cos cos 为cos 为 , , 332211321 tututuppp为为为，的功率，能产生三阶 互调的有多种组合，at )cos( 321 是其中之一（其他还有几种频率组合 的情况类推） ，经计算的系数为 a= 3213 2

29、3 uuua, 由于功率只与系数有关，则知， 3210为为为 pppp。 不妨设： 3210 ppkpp （3.10） 当pppp 321 时，有 3 0 kpp （3.11） 当 pmppmppp 33221 , , 时，有 3 3/1 320 )(pmmkp （3.12） 即等效为 )( 3/1 32 pmm的等功率信号互调系统。 值得一提的是，对于这种互调的情况，不存在情况一所述的选那个为基准功率的情况，因为三个信号 是对称的。以下是两个例子，信号功率采用实际工程中采用的 db 制： （1）两信号互调：两信号互调： 频率 1 f，功率为 1 43pdbm 频率 2 f，功率为 2 13p

30、dbm 设某一非线性器件的互调功率抑制为 x dbc，则先等效为等功率信号互调的情况： 上海交通大学工程硕士学位论文 联通新时空 cdma is-95a 接入地铁 irds 系统的干扰分析 36 如互调信号频率为 12 2 ff，则先用（3.7）式等效为两信号功率均为 43+1/3（-13-43）=24.3 dbm 的互调，则最后互调信号功率为（24.3-x）dbm； 如互调信号频率为 21 2 ff，仍采用（3.7）式等效为两信号功率均为 -13+1/3（43+13）=5.7dbm 的互调，则最后互调信号功率为（5.7-x）dbm；若采用（3.8）式，则等效为两信号功率均为 43- 2/3(

31、43+13)=5.7dbm， 显然结果是一样的。 （2）三信号互调：三信号互调： 频率 1 f，功率为 1 43pdbm 频率 2 f，功率为 2 13pdbm 频率 3 f，功率为 3 18pdbm 设某一非线性器件的互调功率抑制为 x dbc，同样先等效为等功率信号互调的情况，则可以等 效为三信号功率均为 43+1/3（-13-43）+1/3（-18-43）=4dbm 的互调，最后的互调功率为：（4 x） dbm。 3.4、小结、小结 本章综合考虑了引入 cdma 系统过程中可能引起的各种干扰，只要应用了高 质量的有源和无源器件，并进行合理的 poi 系统设计，将会完全能够满足地铁 联通新

32、时空 cdma 信号引入工程对移动通信信号覆盖的要求，解决地铁一、二号 线各个站厅、站台以及站与站之间隧道的 cdma 移动电话覆盖问题，同时保证对 于原 gsm900mhz 和寻呼信号不会产生干扰。 poi 自身内部的结构是错综复杂的，需要考虑很多原本系统中考虑不到的 问题，例如电磁兼容、极佳的互调衰减、带外抑制、插入损耗等等问题，需要 先进的生产技术和精湛的生产工艺来保障实现这些严格的指标。此外，从 rfs 公司得到的信息表明，目前已经使用的泄漏电缆的互调衰减指标达到了 130dbc150dbc，远远高于系统的互调指标，所以在方案设计时就可以忽 略泄漏电缆的可能引起的干扰。根据覆盖要求，在

33、站厅、站台和隧道内 95的 区域覆盖的信号场强都必须大于85dbm。那么同样以河南中路为例，按照前 面的技术分析与最大的空间损耗及泄漏电缆插损计算，其输入到泄漏电缆的信 号场强为 3033dbm；考虑 poi 输出口到泄漏电缆输入口的射频跳线及接头的 损耗 4db，那么 poi 输出信号电平就在 3437dbm 范围之内。 对于下行 poi 来说，经过计算，得到其插入损耗为 6db（max） ，那么 poi 的输入电平就必须 达到 4043dbm，亦即 gsm 基站、cdma 基站和线性功率放大器的输出电平就要达到 4043dbm。对 上海交通大学工程硕士学位论文 联通新时空 cdma is-

34、95a 接入地铁 irds 系统的干扰分析 37 于 cdma 宽带线性功率放大器和系统余量而言，其饱和输出功率至少应达到 46dbm。由于一起输入 poi 合路平台有寻呼信号、2 路 gsm 信号和 1 路 cdma 信号，因此不仅要考虑 poi 的互调衰减指标、带外抑 制指标，还需要考虑内部电磁兼容的问题。由以上分析可知，为了保证系统彼此之间的干扰指标，要求 poi 的互调衰减一定要达到 110dbc 以上，才能保证 cdma 系统引起的三阶交调产物才不致影响移动公司 gsm 系统上行链路的正常运行，因此不仅对于滤波器、功分器、隔离器等微波器件要求指标苛刻，而且 考虑到 poi 内部有很多

35、有源和无源器件，并且体积上要求很严，所以电磁兼容问题就很突出。器件、跳线、 接头之间的阻抗匹配必须要做到非常好，器件的布局、摆放都要精心安排，跳线走线也很讲究，这不仅需 要理论的计算，还需要要大量的科学试验和丰富的实际应用经验。 上海交通大学工程硕士学位论文 联通新时空 cdma is-95a 接入地铁 irds 系统的方案设计 38 第四章第四章 联通新时空联通新时空 cdma is-95a 接入接入 地铁地铁 irds 系统的方案设计系统的方案设计 cdma is-95a 接入地铁 irds 系统的关键设计在信号的引入和分配上，则 poi 就成为设计的关键部分。poi 自身内部的结构是错综

36、复杂的，需要考虑很多 原本系统中考虑不到的问题，例如电磁兼容、极佳的互调衰减、带外抑制、插 入损耗等等问题，需要先进的生产技术和精湛的生产工艺来保障实现这些严格 的指标。对于下行 poi 来说，经过计算，得到其插入损耗为 6db（max） ，那么 poi 的输入电平就必须达到 4043dbm，亦即 gsm 基站、cdma 基站和线性功率 放大器的输出电平就要达到 4043dbm。对于 cdma 宽带线性功率放大器和系统 余量而言，其饱和输出功率至少应达到 46dbm。由于一起输入 poi 合路平台有 寻呼信号、2 路 gsm 信号和 1 路 cdma 信号，因此不仅要考虑 poi 的互调衰减指

37、 标、带外抑制指标，还需要考虑内部电磁兼容的问题。由以上分析可知，为了 保证系统彼此之间的干扰指标，要求 poi 的互调衰减一定要达到 110dbc 以上， 才能保证 cdma 系统引起的三阶交调产物才不致影响移动公司 gsm 系统上行链路 的正常运行，因此不仅对于滤波器、功分器、隔离器等微波器件要求指标苛刻， 而且考虑到 poi 内部有很多有源和无源器件，并且体积上要求很严，所以电磁 兼容问题就很突出。器件、跳线、接头之间的阻抗匹配必须要做到非常好，器 件的布局、摆放都要精心安排，跳线走线也很讲究，这不仅需要理论的计算， 还需要要大量的科学试验和丰富的实际应用经验。 4.1、下行信号引入和分

38、配方案、下行信号引入和分配方案 1) cdma 基站下行输出口耦合一路信号，经过 cdma 的功率放大单元放大后， 在合路平台 poi 中与原来的 gsm 900mhz 信号和寻呼信号合路，然后再输出 到已经铺设好的泄漏电缆，覆盖站厅、站台或隧道。 2) cdma 基站下行输出的直通端直接进入 poi 与 gsm900 信号、寻呼信号合路， 再输出到已经铺设好的泄漏电缆，覆盖站厅、站台或隧道。 3) 按照表 2.2 的分类方式，将下行 poi 分成 a、b、c、d、e 五种。 具体方案见附图 1。 上海交通大学工程硕士学位论文 联通新时空 cdma is-95a 接入地铁 irds 系统的方案

39、设计 39 4.2、上行信号引入和分配方案、上行信号引入和分配方案 各覆盖区上行信号均通过低噪声放大器放大，然后进入 poi 进行分、合路， 再分别送入 gsm 基站和 cdma 基站，同理，按照表 2.2 的分类方式，将上行 poi 分成 a、b、c、d、e 五种，具体方案见附图 1。 4.3、poi、无源器件的指标要求、无源器件的指标要求 上、下行 poi 指标见表 4.1，跨频段耦合器指标见表 4.2，cdma 上、下行 滤波器指标见表 4.3，3db 电桥指标见表 4.4，路信号分路器指标见表 4.5。 表 4.1 上、下行 poi 指标 下行 poi 指标 频率范围100 mhz22

40、00mhz a 型站6db（max） b 型站12db（max） c 型站6db（max） d 型站11db（max） 插入损耗e 型站6db（max） 驻波比1.2 三阶互调（imd） -111 dbc 工作环境温度0 45 上行 poi 指标 频率范围800 mhz2200mhz 插入损耗a 型站13db（max） b 型站13db（max） c 型站13db（max） d 型站10db（max） e 型站10db（max） 驻波比1.2 三阶互调（imd）-111dbc 工作环境温度 0 45 上海交通大学工程硕士学位论文 联通新时空 cdma is-95a 接入地铁 irds 系统的方

41、案设计 40 跨频段耦合器指标如表 4.2 所示。 表 4.2 跨频段耦合器指标 频率范围870880mhz ， 954960mhz 驻波比1.2 插入损耗0.5db ， 0.5db 70db954mhz , 70db880mhz 端口隔离度 70db750mhz , 70db1045mhz 输入阻抗50 带内平坦度0.2 db 承受功率100w 三阶互调（imd） -120 dbc(43dbm/ch/2ch) 150ns（带内最大） 群时延 20ns（任何 1.23mhz 频带内最大） 频率范围130300mhz ， 870960mhz 驻波比1.2 插入损耗0.5db ， 0.5db 端口

42、隔离度 70db800mhz , 70db300mhz 输入阻抗50 带内平坦度0.2 db 承受功率100w 三阶互调（imd） -120 dbc(43dbm/ch/2ch) 150ns（带内最大） 群时延 20ns（任何 1.23mhz 频带内最大） 频率范围(130300mhz ， 850960mhz) ， 17001900mhz 端口隔离度 70db1045mhz 70db1700mhz , 70db2400mhz 输入阻抗50 带内平坦度0.2 db 承受功率100w 三阶互调（imd） -120 dbc(43dbm/ch/2ch) 群时延150ns（带内最大） 上海交通大学工程硕士

43、学位论文 联通新时空 cdma is-95a 接入地铁 irds 系统的方案设计 41 20ns（任何 1.23mhz 频带内最大） cdma 上、下行滤波器指标如表 4.3 所示。 表 4.3 cdma 上、下行滤波器指标 频率范围825835mhz 驻波比1.2 插入损耗0.5db 输入阻抗50 带内平坦度0.2 db 承受功率10w 三阶互调（imd） -120 dbc（40dbm/ch/2ch） 35db815mhz 35db845mhz 端口隔离度 70db780mhz 70db870mhz 150ns（带内最大） 群时延 20ns（任何 1.23mhz 频带内最大） 频率范围870

44、880mhz 驻波比 1.2 插入损耗0.5db 输入阻抗50 带内平坦度0.2 db 承受功率100w 三阶互调（imd） -120 dbc（40dbm/ch/2ch） 30db860mhz 30db890mhz 端口隔离度 70db835mhz 70db915mhz 150ns（带内最大） 群时延 20ns（任何 1.23mhz 频带内最大） 3db 电桥指标如表 4.4 所示。 表 4.4 3db 电桥指标 频率范围1002200mhz 驻波比1.2 插入损耗3.3 db 输入阻抗 50 承受功率200w 接口2 路输入，2 路输出 上海交通大学工程硕士学位论文 联通新时空 cdma i

45、s-95a 接入地铁 irds 系统的方案设计 42 三阶互调（imd） -120 dbc（43dbm/ch/2ch） 2 路信号分路器指标如表 4.5 所示： 表 4.5 2 路信号分路器指标 频率范围8001000mhz 驻波比1.2 插入损耗3.3db 端口隔离度20 db 输入阻抗50 带内平坦度0.2 db 承受功率100w 三阶互调（imd） -120 dbc(43dbm/ch/2ch) 幅度不平衡（db）0.5 相位不平衡（ ）5 4.4、监控系统方案、监控系统方案 监控系统作为地铁覆盖系统的一部分，在系统的开通、调整和维护中起着 非常重要的作用，本系统监控部分可实现以下功能。

46、1)可采用本地监控方式，即直接将 pc 机与功放监控单元连接，并在监控单 元预留采用 modem 进行远程监控的接口，以满足可能的需要，也可采用远 程监控方式，在中心机房进行监控。 监测量包括： 功放输出功率检测；非即告 功放负载断路检测；即告 低噪放正常工作检测；即告 电源温度检测；非即告 电源交流电压检测；即告 电源交流电流检测；非即告 电源直流电压检测；即告 电源直流电流检测；非即告 功放 att 控制，控制功放增益及输出；监控系统分为设备级管理、传输通 上海交通大学工程硕士学位论文 联通新时空 cdma is-95a 接入地铁 irds 系统的方案设计 43 道、监控平台三部分，采用分

47、级管理方式。由于各个放大单元安装在地铁各个 车站的机房内，而且一般情况下各站的通信机房均为无人值守机房。因此，对 于设备的日常管理及维护，必须有一套完整、功能强大的网管系统来观察各个 站的日常工作情况；对于系统故障，能够及时的发出相应的警示，提醒相关人 员进行处理；对于系统工作状态的调整，可以不必到各个站进行实地调整，而 只需远程操作，就能够完成，做到真正的无人值守；同时具备的数据库功能能 够储存工作、报警、故障信息等等。这也是保证系统正常运营的一个基本条件9。 4.4.1、传输路由、传输路由13 有三种方式： 1. 通过公众电话网，利用轮询的方式来调整、控制各站的工作状态；此 种方式最为简单

48、，但需要一根电话线； 2. 通过 lucent 的告警端口将综合告警量传到联通新时空机房，此法也较 简单，但此种方式无法通知地铁通信传输公司； 3. 通过地铁的 sdh 传输途径将监控信号传输到地铁中心，但此法较复杂， 且成本较高； 按照与联通新时空的沟通意见，准备采用第三种模式，即将监控信号 通过地铁目前已有的 sdh 传输途径将监控信号传输到地铁控制中心。 4.4.2、监控功能说明、监控功能说明 2)界面基于 windows95/98 操作系统，全中文操作，界面友好，易于操作； 告警分紧急维护和延时告警两种，分别用红灯和黄灯表示； 3)监控操作分级管理，确保设备安全可靠； a) 可存储半年

49、告警数据，并提供相应的数据管理功能； b) 提供断电保护功能，断电后自动保存各远端站配置数据，并在通电后自 动恢复； c) 功放负载断路，可关断功放，即完成功放断路保护功能。 4.4.3、设备级管理、设备级管理9 基本功能包括： 控制量：数控衰减控制 att，自动增益控制 agc； 上海交通大学工程硕士学位论文 联通新时空 cdma is-95a 接入地铁 irds 系统的方案设计 44 监视量：功放输入功率，功放输出功率，设备 id 号，设备型号，时钟， 告警数据， 低噪声放大器工作状态，功放工作状态，电源工作状态等； 在设备产生故障时，发出告警信号； 提供 rs-232 接口传输设备的监控

50、信号； 提供液晶（lcd）控制器监视和控制系统设备； 预留 rs232 接口作为将来远程监控的接口； 预留 com1、com2 接口方便以后监控系统升级。 4.4.4、传输通道、传输通道 参照目前的具体情况，本系统暂时只采用本地监控方式，预留远程监控接 口，方便以后升级。 本地监控: 1.pc 机通过 rs-232 标准串行接口对设备进行控制； 2.液晶控制器通过数据线对设备进行控制。 远程监控：拟采用有线方式，通过地铁的 sdh 传输通道将监控信号传 送到地铁通信控制中心完成远程监控。 4.4.5、监控平台、监控平台 目前仅提供本地监控软件，具体完成每个系统设备的监控任务，分析接收 到的监控

51、数据，发出控制命令，同时对设备进行数据管理。 在提供远程监控通道以后，将提供中心控制机房监控软件，可完成整个系 统设备的远程监控，轮询接收各个站的监视量，并可设置系统参数，对整个系 统进行数据管理。 4.4.5.1、设备原理、设备原理9 监控单元为设备监控系统的核心部件，负责监控系统的工作状态，采集相 应的监测量，对系统运作过程中产生的故障作出告警反应，同时响应 pc 机上或 液晶控制器上的监控平台发出的控制指令，调整系统工作状态，或者将监控数 据传送至监控平台，完成对整个分布系统的监视和控制。 在硬件上，监控单元主要由两部分组成：对下行链路进行监控的主监控单 元和对上行链路进行监控的副监控单

52、元。副监控单元的监控信号送入主监控单 元进行处理。 检测任务由功率检测模块 hxdet8001 完成； 上海交通大学工程硕士学位论文 联通新时空 cdma is-95a 接入地铁 irds 系统的方案设计 45 功率控制由数控衰减模块 hxatt8001 完成。 当监测量超过预设的范围，监控单元就会产生告警信号，在 pc 机或液晶显 示屏上显示出来。 告警条件：功放输入功率超出-5+15dbm 范围； 功放输出功率超出+25+50dbm 范围； 低噪放检测电平为高电平； 功放检测电平为高电平。 告警方式：告警信息显示在 pc 或液晶显示屏上； 告警停止条件： 无告警量，各个设备都恢复正常并且保

53、持稳定工作；或者用户清除告警信 息，进行告警复位，并发出采集数据指令，见图 4.1 所示。 4.4.5.2、接口指标及定义、接口指标及定义 电源：本单元采用+12v 直流电压供电； 监测量采集： 本监控单元的监测量主要是功放的输入、输出功率和低噪放的检测电平。 功放输入、输出功率的检测由武汉虹信公司设计生产的功率检测模块 hxdet- 800-1 完成。 det1：功放 1 的输入功率 det2：功放 1 的输出功率 det3：功放 2 的输入功率 det4：功放 2 的输出功率 4 个监控量均为模拟电压，步进单位：0.02v/dbm，误差5%。 功放的运行状态由主监控盘负责监视； 低噪放的电

54、平检测任务由副监控盘完成。 设备参数控制 系统的功率控制是通过调整链路衰减来完成的，也就是调整数控衰减模块 hxatt8001 的衰减值完成的。 att1：功放 1 输入前级衰减；att2：功放 2 输入前级衰减 通信接口定义如表 4.6 所示。 上海交通大学工程硕士学位论文 联通新时空 cdma is-95a 接入地铁 irds 系统的方案设计 46 端口引脚引脚名监控盘孔位功能 1lna1lna1_0lna1 告警 2gndgnd保护地 3lna2lna2_0lna2 告警 4gndgnd保护地 5lna3lna3_0lna3 告警 lna 6lna4lna4_0lna4 告警 功放 2

55、功放 1 主监控盘 det2 det1 det4 det3 副监控盘 att1 att2 控制量 监 视 量 监 视 量 监 视 量 信号输出信号输出 信号输入 功分器 推放 推放 图 4.1 监控单元框图 figer 4.1 the diagram of inspcet unit 液晶 pc 上海交通大学工程硕士学位论文 联通新时空 cdma is-95a 接入地铁 irds 系统的方案设计 47 表 4.6 监控通信接口定义 注：注：sch 、com1、com2 为预留接口，目前暂未使用为预留接口，目前暂未使用 7gndgnd保护地 8lna5lna5_0lna5 告警 9lna6lna6

56、_0lna6 告警 1gndgnd保护地 2txtxd1_0发送数据 lcd 3rxrxd1_0接收数据 2rdrd接收数据 3tdtd发送数据 pc 5gndgnd保护地 1pa1pa1_0pa1 综合告警 pa1 7gndgnd保护地 1pa2pa2_0pa2 综合告警 pa2 7gndgnd保护地 上海交通大学工程硕士学位论文 工程实例及测试报告 48 第五章第五章 工程实例及测试报告工程实例及测试报告 5.15.1、地铁、地铁 cdmacdma is-95ais-95a 接入地铁接入地铁 irdsirds 系统数据和拨打测试报告系统数据和拨打测试报告 5.1.15.1.1、石门一路，静

57、安寺地铁站、石门一路，静安寺地铁站 cdmacdma is-95ais-95a 接入地铁接入地铁 irdsirds 系统数据系统数据 测试说明为验证 cdma is-95a 接入地铁 irds 系统后，cdma 和 gsm 移动通 信系统的通信质量，对 irds 系统进行测试，分上、下行指标测试，测试步骤按 照： 1)先连接打开联通和移动的 gsm 基站信号和相应功放单元和频谱仪； 2)测试下行输出口在各频段的杂散输出功率和上行的输出底部噪声电平值， 并记录数据； 3)关闭联通和移动的 gsm 基站信号，连接打开联通 cdma 基站信号和相应 功放单元以及频谱仪； 4)测试下行各点在各频段的杂

58、散输出功率和上行的输出底部噪声电平值，并 记录数据； 5)连接打开联通和移动的 gsm 基站信号和联通 cdma 基站信号和相应功放 单元以及频谱仪； 6)让 cdma 手机同时拨打上线，使 cdma 基站处于满负荷工作状态。分别 测试下行各输出口在各频段的杂散输出功率和上行的输出底部噪声电平值， 并记录数据； 7)按照方案设计，以上各指标的底部噪声电平应无太大变化，如果底部噪声 电平明显提高（3db）则为不合格； 以上测试通过后，将所有基站和功放同时开启，测试各频段的杂散输出功 率和上行的输出底部噪声电平值，并记录数据如表 5.1 所示。 表 5.1 杂散输出功率和上行的输出底部噪声电平值

59、杂 散 发 射（dbm）上行底部噪声（dbm） t1t2t3t4t5t6rarb 825- 835（mhz） -100 -103 -99.2 -103-102 870- 880（mhz） -98.5 -103 -99 -103-101 测试点 测试频段 上海交通大学工程硕士学位论文 工程实例及测试报告 49 上行割接时底部噪声测试如表 5.2 所示。 表 5.2 上行割接时底部噪声测试 单独打开 g 网测试底部噪声如表 5.3 所示。 表 5.3g 网测试底部噪声 上 行 底 部 噪 声 （dbm） rarbrc 825-835（mhz） 890-909（mhz） 909-915（mhz） 单

60、独打开 c 网测试底部噪声如表 5.4 所示。 表 5.4c 网测试底部噪声 上 行 底 部 噪 声（dbm） rarbrc 825-835（mhz） 890-909（mhz） 909-915（mhz） 注：以上测试中注：以上测试中 c 网基本处于满负荷状态网基本处于满负荷状态 g 网和 c 网同时启动测试底部噪声如表 5.5 所示。 890- 909（mhz） -93 -105 -99.7 -102-102-128.7 909- 915（mhz） -98.2 -103 -100.6 -103-101-128 杂 散 发 射（dbm）上行底部噪 声（dbm） t1t2t3t4t5t6rarbr