延伸系统基础知识(室内分布系统介绍)

1、室内分布系统介绍室内分布系统介绍培训材料培训材料20112011年年8 8月月室分项目室分项目上海贝电实业股份有限公司2目录目录分布系统设计要点常用器件介绍针对室分CQT及DT测试不同要求上海贝电实业股份有限公司3第 3 页 室内覆盖建设原因 分布系统组成 信源选择 信号分布系统选择 自由空间损耗模型 功率设计上海贝电实业股份有限公司4第 4 页 覆盖方面，由于建筑物自身的屏蔽和吸收作用，造成了无线电波较大的传输衰耗，形成了移动信号的弱场强区甚至盲区; 容量方面，建筑物诸如大型购物商场、会议中心，由于移动电话使用密度过大，局部网络容量不能满足用户需求，无线信道发生拥塞现象; 质量方面，建筑物高

2、层空间极易存在无线频率干扰，服务小区信号不稳定，出现乒乓切换效应，话音质量难以保证，并出现掉话现象。上海贝电实业股份有限公司5 室内覆盖系统主要由信号源和信号分布系统两部分组成。直放站宏蜂窝微蜂窝基站耦合无源天馈分布方式有源分布方式光纤分布方式泄漏电缆分布方式信号源信号分布系统上海贝电实业股份有限公司6第 6 页上海贝电实业股份有限公司7第 7 页 根据覆盖区需求决定信源接入方式 覆盖区需求：直接耦合方式-微蜂窝、宏蜂窝接入、基站耦合空间耦合方式-无线接入，选取周围基站小区的信号上海贝电实业股份有限公司8第 8 页微蜂窝、宏蜂窝直接耦合方式 是以室内微蜂窝、宏蜂窝系统作为室内覆盖系统的信号源。

3、 适用范围：适用于覆盖范围较大且话务量相对较高的建筑物内，在市区中心使用较多，解决覆盖和容量问题。 优点：微蜂窝、宏蜂窝方式的通话质量比无线直放站方式要高出许多，对室外基站无线指标的影响甚小，并且具有增加网络容量的效果 缺点：但微蜂窝、宏蜂窝在室内使用时，受建筑物结构的影响，使其覆盖受到很大限制。对于大型写字楼等，如何将信号最大限度、最均匀地分布到室内每一个地方，是网络优化所要考虑的关键。且微蜂窝、宏蜂窝方式的弱点在于成本较为昂贵，需要进行频率规划，需要增建传输系统，网络优化工作量大。上海贝电实业股份有限公司9第 9 页BTS上海贝电实业股份有限公司10直放站空间耦合方式 在室外站存在富余容量

4、的情况下，通过直放站将室外信号引入室内的覆盖盲区。 适用范围：适用于低话务量和较小面积的室内覆盖盲区，在市郊等偏远地区使用较多。 优点：直放站方式的主要优势在于成本低、工程施工方便，并且占地面积小; 缺点：其弱点在于对室外基站无线指标的影响比较明显。 上海贝电实业股份有限公司11BS中继放大机平面天线壁挂天线吸顶天线吸顶天线二功分器二功分器上海贝电实业股份有限公司12 选择性能良好的直放机设备 合理调整直放站输入功率 严格抑制上行噪声干扰 不能解决乒乓效应或导频污染 注意原基站的拥塞情况上海贝电实业股份有限公司13 所选载频信号要比周围其它信号高出一定值，且信源要相对稳定 注意切换关系 室内系

5、统亦要注意隔离度问题上海贝电实业股份有限公司14第 14 页使用基站使用基站使用直放站使用直放站1是否增加容量根据需要增加容量不能增加容量2信号质量好一般3设置优先级可以不可以4对网络的影响小控制不好影响较大5是否需要传输设备需要不需要6是否需要重新频率规划需要不需要7是否需要调整参数需要不需要安装时间较长较短投资较多较少上海贝电实业股份有限公司15第 15 页 无源天馈分布方式 通过无源器件和天线、馈线，将信号传送和分配到室内所需环境，以得到良好的信号覆盖。用于中小型地区。 有源分布方式通过有源器件(有源集线器、有源放大器、有源功分器、有源天线等)和天馈线进行信号放大和分配。上海贝电实业股份

6、有限公司16第 16 页 光纤分布方式主要利用光纤来进行信号分布。适合于大型和分散型室内环境的主路信号的传输。 泄漏电缆分布方式 信号源通过泄漏电缆传输信号，并通过电缆外导体的一系列开口，在外导体上产生表面电流，从而在电缆开口处横截面上形成电磁场，这些开口就相当于一系列的天线起到信号的发射和接收作用。它适用于隧道、地铁、长廊等地形。上海贝电实业股份有限公司17第 17 页信号分布方式优点缺点1无源天馈分布方式成本低、无源期间，故障率低无需供电，安装方便，无噪声累积、宽频带系统设计较为复杂信号损耗较大时，需加干放2有源分布方式设计简单，布线灵活场强均匀频段窄，多系统兼容困难；需要供电，故障率高、

7、又噪声积累，造价高3光纤分布方式传输距离远，布线方便性和传输质量好。造价高4泄漏电缆分布方式场强分布均匀，可靠性高；频段宽，多系统兼容性好。造价高，传输距离近。上海贝电实业股份有限公司18第 18 页 LS=(4D/)2=(4df/c)2用对数表示为： LS =10Lg (4df/c)2式中： d为传播距离 f为电磁波频率 c为光速LS =32.45+20Lgd(Km)+20Lgf(MHz)上海贝电实业股份有限公司19第 19 页总的路径损耗为：L = Ls + M 其中，Ls为空间损耗，M为衰落余量（参见下表）金属水泥墙砖墙木/塑料板玻璃抗紫外线玻璃25dB15-30dB10dB6dB6dB

8、20dB上海贝电实业股份有限公司20第 20 页 确定天线的位置 确定每一个天线的功率要求 确定平层总功率的要求（和走线、器件选用有关） 确定主干线的功率要求（根据功率要求选择有源器件等） 修正上海贝电实业股份有限公司21第 21 页 确定天线位置： 覆盖半径（一般20m左右） 布放可行性 信号泄漏上海贝电实业股份有限公司22第 22 页 确定输入的功率要求 根据覆盖需要计算功率值 合理运用传播模型 对设计功率进行修正上海贝电实业股份有限公司23第 23 页A20米(1)距天线20米处（A点）手机接收电 平应达到 -75dBm(2) 20米自由空间损耗：Ls= 57.6dB(3) 室内隔墙的损

9、耗及多径衰落余量： 20dB (4)天线口电平PR：2.6dBm 上海贝电实业股份有限公司24第 24 页 一般常用自由空间损耗模型进行分析 该模型过于理想化 对该模型的修正上海贝电实业股份有限公司25第 25 页 采用点源进行现场模拟测试，确定输入的功率 测试中应注意最远点和阻挡最大处场强的测试 模拟测试中注意人流量、环境等因素对测试的影响 注意：任何一个设计参数发生变化都要重新测试上海贝电实业股份有限公司26第 26 页ANT3-1FANT4-1FANT2-1FANT1-1F0.7dB/10m1.5dB/20m0.6dB/8m2.2dB/30m0.4dB/5mBC10.71013.915.

10、41010.4上海贝电实业股份有限公司27第 27 页 主干线功率计算如平层，原理一样 将平层看成是“负载”或天线，根据各层功率需要选择功率器件 根据功率要求在适当位置增加干放等设备上海贝电实业股份有限公司28第 28 页 根据功率修正主设备的选用 根据功率要求修正无源器件的选用 根据功率要求修正走线路由 根据功率要求修正天线的选型上海贝电实业股份有限公司29第 29 页天线耦合器功分器3dB电桥合路器衰减器上海贝电实业股份有限公司301、天线基本概念 )d11 (0) t , r (B) c11 () t , r () t , r (D)b11 () t , r (Dt) t , r ( J

11、) t , r (H)a11 () t , r (Bt) t , r (E天线的定义：能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效地接 收空间某特定方向来的电磁波的装置。天线的功能：能量转换导行波和自由空间波的转换。 定向辐射（接收）具有一定的方向性。上海贝电实业股份有限公司31电磁波辐射与场区的划分 (a) 感应近场 (b) 辐射近场 (c) 辐射远场 /62. 013DR 上海贝电实业股份有限公司32辐射参数 半功率波束宽度、前后比、 极化方式、交叉极化鉴别率、 方向性系数、天线增益、 主瓣、副瓣、旁瓣抑制、零点填充、波束下倾 电路参数 电压驻波比 VSWR、反射系数、回波损耗 RL、

12、输入阻抗 Zin、传输损耗 TL、 隔离度 Iso、 无源三阶互调 PIM3 天线基本参数 上海贝电实业股份有限公司33第 33 页电气性能指标电气性能指标阻抗阻抗50频率频率8002500MHz增益增益17.7dBi前后比前后比35dB驻波比驻波比1.5极化方式极化方式垂直极化垂直极化水平面波瓣宽度水平面波瓣宽度30垂直面波瓣宽度垂直面波瓣宽度16功率功率500W接头类型接头类型N型型K头头机械性能机械性能天线尺寸天线尺寸1250205200 mm重重 量量9kg天线罩材料天线罩材料玻璃钢玻璃钢天线罩颜色天线罩颜色灰白色灰白色机械调倾角机械调倾角011.3抗风能力抗风能力126km/小时小时

13、辐射单元材料辐射单元材料铝合金铝合金1）定向板状天线上海贝电实业股份有限公司34第 34 页2）室内吸顶天线工作频率工作频率8002500MHz用途用途 定向发射，干扰小定向发射，干扰小增益增益 5dBi驻波比驻波比1.5：1水平波束宽度水平波束宽度120 垂直波束宽度垂直波束宽度90极化方式极化方式垂直极化垂直极化功率容量功率容量100W接头接头N-K阻抗阻抗50体积体积160mm, 高高26mm重量重量0.5kg上海贝电实业股份有限公司35第 35 页3）八木天线 电气性能指标电气性能指标阻抗阻抗50频率频率820960MHz增益增益10dBi前后比前后比12dB驻波比驻波比1.4：1极化

14、方向极化方向垂直极化或水平极化垂直极化或水平极化水平波瓣宽度水平波瓣宽度60垂直波瓣宽度垂直波瓣宽度55功率功率100W接头类型接头类型N型型K头头机械性能机械性能尺寸尺寸700100180mm重量重量1.5kg上海贝电实业股份有限公司36第 36 页指标说明上海贝电实业股份有限公司37第 37 页功分器必须掌握几个关键指标：分配比插入损耗隔离度功率容量工作频带上海贝电实业股份有限公司38第 38 页作用：电桥是个四端口网络，它的特性是两口输入、两口输出，两输入口相互隔离，两输出端口各输出输入口输入功率的50上海贝电实业股份有限公司39第 39 页作用：来自收发系统的多个信号源如GSM、CDM

15、A、DCS等经过合路器合路输出。合路器至少有两个输入口和一个输出口，输入口分别用于不同频段信号的输入，可将多路输入信号合成后由输出口输出。它还具有相反工作模式，可将原合成信号输出端口用作信号输入端口，多个输入端口成为输出端口，将输入信号分离为相应频段的信号，由输出端口分别输出。因此，合路器又称为分路器。上海贝电实业股份有限公司40第 40 页作用：其主要用途是调整电路中信号大小、改善阻抗匹配。衰减器可以分为两种类型：固定的和可变的。通常工程上我们多采用固定衰减器。目前我们多采用的有5dB、10dB、15dB、20dB、30dB、40dB等。衰减器我们最关注的指标是衰减大小、功率容量大小等，目前

16、室分衰减一般分可调和固定。上海贝电实业股份有限公司41针对针对CQT及及DT测试不同要求测试不同要求CQT测试，室内分布和直放站各选取三个点，共进行主、被叫6次拨打测试。 DT测试从泄漏电平、切换和楼层测试三种测试方式中进行测试。其中，“泄漏电平”测试要求绕建筑物(离分布系统覆盖的建筑物10m左右)一周并做锁频测试，泄露到室外信号不得大于-75dBm；若不做锁频测试，则求绕建筑物(离分布系统覆盖的建筑物10m左右)一周内的室内信号强度不得大于室外最强信号的10dB；“切换测试”要求测2个出入口的切换；“楼层测试”要测试所有走廊并进入3个房间进行测试。上海贝电实业股份有限公司42第 42 页直放

17、站原理介绍上海贝电实业股份有限公司43第 43 页射频基本参数介绍直放站的介绍直放站与分布系统内容与要求 常用仪器的介绍上海贝电实业股份有限公司44第 44 页功率/电平 是指放大器输出信号能量的能力，直放站的输出功率一般就是它的ALC电平宽。一般单位为w、mw、dBm。注：dBm是取1mw作基准值，以分贝表示的绝对功率电平。换算公式：电平（dBm）=10lg功率（mw）1（mw） 5w 10lg5000=37dBm 10w 10lg10000=40dBm 20w 10lg20000=43dBm从以上不难看出，功率每增加一倍，电平值增加3dB。 每增加十倍，电平值增加10dB上海贝电实业股份有

18、限公司45第 45 页增益 是指放大器在线性工作状态下对信号的放大能力,即放大倍数，单位可表示为分贝dB）。 即：dB=10lgA（A为功率放大倍数）上海贝电实业股份有限公司46第 46 页带内波动是指在有效工作频带内最大和最小电平之间的差值。工作带宽器件应用中最高频率与最低频率的差值。选择性（带外抑制）衡量工作频带内的增益及带外辐射的抑制能力。衰减越大，选择性越好。理想的滤波器的幅频特性应该是一个矩形。幅频特性上海贝电实业股份有限公司47第 47 页噪声系数定义为系统输入信噪功率比（SNR0）与输出信噪功率比（SNR1）的比值。噪声系数表征了信号通过系统后，系统内部噪声造成信噪比恶化的程度。

19、噪声系数越小越好。噪声系数由下式表示： NF=10lg(输入端信噪比/输出端信噪比）上海贝电实业股份有限公司48噪声源直放站耦合器匹配负载噪声系数测试仪图5：噪声系数测试 噪声系数由下式表示： NF=10lg(输入端信噪比/输出端信噪比） 测试仪表：噪声源，噪声系数测试仪上海贝电实业股份有限公司49第 49 页基站噪声计算：在没有引入直放站的情况下，基站接收端的噪声为热噪声和基站噪声系数之和，称为基站底噪声。 热噪声的计算公式为：N10LgKTB，其中K为波次曼常数，T为绝对温度，B为信号带宽；基站噪声系数Nfbts一般为2dB。因此，基站接收端的底噪声电平Npbts为： Npbts=10Lg

20、KTBNfbts = -121dBm/Hz2dB 119dBm 当引入直放站，该基站成为直放站的施主基站后，其接收端的噪声为基站底噪声加上直放站的噪声增量。基站接收端接收到直放站的噪声电平与直放站的上行增益有关，直放站输出的噪声功率Nprep为直放站的热噪声N加上直放站的噪声系数Nfrep再加上直放站的增益Grep,即 Nprep=10LgKTBNfrepGrep,上海贝电实业股份有限公司50第 50 页有源设备需要多少底噪声才不会对施主基站产生影响计算2：有源设备输入端信电平BS-基站输出端电平MS+有源设备上行底噪NFX-120dBm，室分的上行干扰大部分来至于此处。上海贝电实业股份有限公

21、司51噪声源直放站耦合器匹配负载噪声系数测试仪图5：噪声系数测试 噪声系数由下式表示： NF=10lg(输入端信噪比/输出端信噪比） 测试仪表：噪声源，噪声系数测试仪上海贝电实业股份有限公司52第 52 页线性线性通常用来度量放大器使信号形状失真的程度。通常要求放大器工作在线性工作环境中，即输入与输出的信号完全一样，只是工作幅度被放大或缩小。上海贝电实业股份有限公司53第 53 页上海贝电实业股份有限公司54第 54 页按传输方式分类无线直放站光纤直放站数字直放站上海贝电实业股份有限公司55第 55 页上海贝电实业股份有限公司56第 56 页无线直放站上海贝电实业股份有限公司57双工器低噪声放

22、大器(LNA)频段选择器功放（PA）上海贝电实业股份有限公司58双工器 1）上行信号分离：充分保证上、下行隔离度足够，保证上、下行及过渡带不自激。如果仍不能保证要串接滤波器。 2）防止过大上（下）行功放信号进入上（下）行低噪放引起低噪放饱和 3）防止宽带噪声谱落入上（下）行低噪放，使噪声系数恶化。上海贝电实业股份有限公司59低噪声放大器(LNA)低噪声放大器为直放站第一级放大器，除了要求对信号有一定的初步放大能力外，对放大器的噪声系数要求较高。式中：NF为整机噪声系数；NF1为第一级放大器噪声系数、G1为第一级放大器噪声系数NF2为第二级放大器噪声系数、G2为第二级放大器噪声系数NF2-1G1

23、NF2-1G1NFNF1NF3-1G1G2NF4-1G1G2G3+上海贝电实业股份有限公司60频段选择器通带特性 频段选择器上海贝电实业股份有限公司61功放（PA）自动功率控制（ALC）技术1）保证直放站以额定功率输出，不会因当直放站达到额定功率时，输出功率随输入功率增加而增加2）保护功放（不超出额定功率）和设备（不止于过热和过载）3）起控10dB后，保证交调、杂散、线性等指标上海贝电实业股份有限公司62上海贝电实业股份有限公司63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-I ERP - PRX施主天线前

24、后比F/BD覆盖天线前后比F/BP建 筑 物ERPPRX障碍物损耗LW上海贝电实业股份有限公司641. 在覆盖天线馈入一个不用信道的信号PT，通常将PT电平调为0dBm2. 然后用综合测试仪测量施主天线接收下来的信号电平PR 隔离度 I = PT - PR 放大器正常工作的条件：G（放大器增益）I（隔离度）ERPPRX障碍物损耗LWPRPTGP上海贝电实业股份有限公司65（1）调整施主天线和重发天线的位置保证足够的空间隔离。垂直隔离比水平隔离更有效。（2）合理地利用地形地物阻挡或使用隔离板。（3）调整天线的倾角或水平方向角，使上下行天线背靠背 。（4）降低直放机增益。上海贝电实业股份有限公司6

25、61）直放站是一种双向放大器，上、下行支路隔离度不够将引起闭环自激条件:上海贝电实业股份有限公司67举例：假设直放增益为95dB，双工器插损2dB，双工器上行隔离度90dB，则：此状态有可能自激，仅靠90dB双工器不够，而90dB双工器已是比较好的指标。解决方案是在上下行链路串入滤波器加大隔离度。上海贝电实业股份有限公司68一台直放站到达基站接收端噪声的上行为: PnrG+NF-Ls G+NF-Ls-120dBm式中：G：直放站上行增益NF：直放站的噪声系数Ls：直放站的BTS端到基站接受端的路径损耗显然在上面的式子中可变的量为G上海贝电实业股份有限公司69直放站增益越高，覆盖范围越大，但增益

26、又受到上行噪声的影响，所以一定要搞清楚直放站到达基站的上行噪声=-120dBm时，此时的上行增益就是我们直放站上行增益可以设置的最大值。在这个上行增益的基础上再去满足覆盖和寻求上下行平衡。 上海贝电实业股份有限公司70未装直放站时的平衡方程：基站的发射功率-移动台的发射功率=手机的接收灵敏度-基站的接收灵敏度装了直放站后应保持的平衡方程：基站的发射功率+直放站的下行增益-移动台的接收灵敏度=手机的发射功率+直放站的上行增益-基站的接收灵敏度显然，只要直放站对上下行信号的放大作用基本上相同，上下行链路就是平衡的 上海贝电实业股份有限公司71上海贝电实业股份有限公司72上海贝电实业股份有限公司73

27、中继端机乡 镇覆盖端机光 纤BS上海贝电实业股份有限公司74IS-95规定，激活导频集和反向业务信道多径搜索窗的最大宽度为226 chipS,单边宽带为113 chipS。在IS-95中，PN码的速率为1.2288MHz。基站与移动用户的最大时延为：T=113/1.2288=91.96S已知直放站设备的时延为5S，光缆的时延为5S/Km 。5S/ Km91.96 S -5S即光纤直放站系统的最大传输距离 ：max =17.4 Km 上海贝电实业股份有限公司75 07年8月某日，用户投诉在村里有信号，但话音质量差？新建基站RepeaterDTMT施主天线覆盖天线f infout原施主基站原因分析

28、：在现场对直放站进行测试，发现直放站输入信号电平太强，导至直放站下行功放饱和。经信息查询得知，在该直放站附近新建了基站，并且该站干扰值偏高。上海贝电实业股份有限公司76解决方案： 在直放站输入端增加衰减器，并且重新调整直放站上下行增益后，覆盖区信号恢复正常，干扰消失。无线直放站衰减器上海贝电实业股份有限公司77上海贝电实业股份有限公司78（1 1）观察）观察 到了现场，不忙着手维护设备，先看看主机电源指示灯是否亮，到了现场，不忙着手维护设备，先看看主机电源指示灯是否亮，如果不亮，检查供电是否正常，设备电源是否被人为关掉，主机保如果不亮，检查供电是否正常，设备电源是否被人为关掉，主机保险丝是否烧

29、坏；以及查看施主天线、用户天线是否完好等。险丝是否烧坏；以及查看施主天线、用户天线是否完好等。（2 2）听辩）听辩 通过拨打电话辨别故障情况及所在，看看是否有信号，通话质量通过拨打电话辨别故障情况及所在，看看是否有信号，通话质量如何，是否有信号而无法上线等。如何，是否有信号而无法上线等。（3 3）闻嗅）闻嗅 打开机箱有无焦糊味，这是判断因某些元器件击穿、短路时由于打开机箱有无焦糊味，这是判断因某些元器件击穿、短路时由于电流过大产生过热后发出的有关气味。电流过大产生过热后发出的有关气味。上海贝电实业股份有限公司79（4 4）触摸）触摸 打开机箱，用手触摸功耗大的选频模块、功放模块等，看看打开机箱

30、，用手触摸功耗大的选频模块、功放模块等，看看是否有异常过热或过是否有异常过热或过“凉凉”的情况，过热可能是模块内短路或负载的情况，过热可能是模块内短路或负载过重；过过重；过“凉凉”很有可能是模块由于其它原因没有工作。还有通过很有可能是模块由于其它原因没有工作。还有通过这一步也可以拧紧由于其它原因引起的电缆连接松动等造成的设备这一步也可以拧紧由于其它原因引起的电缆连接松动等造成的设备故障。故障。（5 5）排除检测法）排除检测法 通过以上步骤后没有发现故障，用频谱仪或电脑检测相关参通过以上步骤后没有发现故障，用频谱仪或电脑检测相关参数，先检测整机参数，再采用排除法逐个模块进行检测。数，先检测整机参

31、数，再采用排除法逐个模块进行检测。上海贝电实业股份有限公司80设备故障可以通过用户申告及监控查询反映出来。其基本分类如下： 设备覆盖区无（弱）信号。 设备干扰基站。 设备覆盖区有信号但用户手机无法上线。 设备覆盖区通话质量差。 监控问题。 其它问题。上海贝电实业股份有限公司81覆盖区无信号 电源掉电 电源模块坏 滤波器坏 下行低噪放坏 选频模块坏 3dB电桥坏 下行功放模块坏 接头松动上海贝电实业股份有限公司82覆盖区弱信号 滤波器插损大 下行低噪放增益不足 选频模块插损大 3dB电桥插损大 下行功放模块增益不足 接头松动 监控耦合处插损大上海贝电实业股份有限公司83覆盖区通话质量差 上行低噪放/功放增益不足 上行选频模块损耗大 上行噪声高 带外抑制性能差上海贝电实业股份有限公司84覆盖区