CDMA移動通信直放站工程設計概述.doc

摘要 本文通過對CDMA移動通信直放站工程設計、安裝和調(diào)測全過程的分析和闡述，就如何最大限度發(fā)揮直放站作用進行了必要的工程和理論探討，并結(jié)合工程實際情況闡明了相應的解決方案。同時指出了CDMA直放站工程設計中的一些極需注意的事項。1. 前期勘測及理論測算為了最大限度發(fā)揮CDMA直放站工作效果，在安裝前均需進行實地測點，并按照測點的結(jié)果對覆蓋效果及覆蓋面積進行初步估算。測點通常按照以下幾個步驟進行：-根據(jù)覆蓋要求確定設備具體安裝站址，準備前期的基礎工程，如鐵塔、機房、供電、接地等。-確定需要轉(zhuǎn)發(fā)的基站載頻號，并測試接收點信號場強值。-根據(jù)場強值初步確定使用設備的類型，天線的使用類型，天線的安裝高度及位置。-通過計算預測設備的工作增益、最大輸出功率值。-根據(jù)設備的輸出功率及重發(fā)天線的類型預測設備開通后的覆蓋范圍及覆蓋效果。在基本確定了設備的功率、重發(fā)天線的高度后，可對信號覆蓋范圍作一個初步的測算，利用陸地移動通信電波傳播的衰耗特性，可通過Okumura模型進行計算，Okumura經(jīng)驗公式如下：Lm=69.55+26.16lgf-13.82log(hb)-a(hm)+44.9-6.5log(hb)log(d)取頻率f=870MHz，上式可簡化為：Lm=146.4-13.8log(hb)-a(hm)+44.9-6.5log(hb)log(d)a（hm）為修正因子 其中:中小城市：a（hm）=2.53hm-3.8大城市：a（hm）=3.2lg(11.75hm)2-4.97hm 為移動用戶天線高度 取hm=1.5m 則 a（hm）=0通過路徑損耗Lm可以測出覆蓋距離。2 .站址選擇及定位如果為了擴大基站覆蓋范圍，直放站應安裝在基站覆蓋區(qū)邊界處，使用路測儀在地面測出的基站信號強度一般為-85dBm至-95dBm，在源天線處測得基站信號強度一般為-75dBm至-85dBm。直放站距離基站太近（源天線接收信號強），則直放站與基站形成重疊覆蓋，移動臺信號一路通過直放站延時后到達基站，一路直接到達基站，將會對基站形成多徑干擾。所以，盡量減少直放站與基站重疊覆蓋的區(qū)域面積，以保證對CDMA系統(tǒng)的干擾盡可能最小。直放站距離基站太遠，源天線接收信號弱，則直放站前向輸出功率較小，覆蓋范圍較小，達不到增大覆蓋面的目的。由于重發(fā)天線是定向角度天線，直放站站址最好選在盲區(qū)外，靠近盲區(qū)邊沿（根據(jù)現(xiàn)場條件確定，通常大約50200米），如圖1，如果選在盲區(qū)內(nèi)（如圖2），則不能達到最佳覆蓋效果。直放站覆蓋城市邊緣的密集住宅區(qū)時，應避免在樓群的正面選點（如圖3），為信CDMA信號只能直接穿透靠前的樓房，才可覆蓋到后面的區(qū)域，由于信號在穿透過程中衰減很大，信號強度將會很弱。如果從高樓的側(cè)面覆蓋（如圖4），信號可以從樓與樓之間的空隙穿過，并借助反射達到很好的覆蓋效果。3.確定施主天線及重發(fā)天線的安裝位置因CDMA信號是寬帶信號，受多徑影響較大，天線位置的選擇對直放站的覆蓋范圍影響很大，除考慮天線隔離度、輸入信號電平大小因素之外，還需要考慮直放站輸入信號的波形質(zhì)量。原天線位置不合適，直放站向覆蓋區(qū)轉(zhuǎn)發(fā)惡劣信號，手機用戶不可能接入基站。 為增大隔離度，施主天線與重發(fā)天線采用背對背安裝方式，當安裝在鐵塔上時，使用鐵塔平臺對天線進行隔離，當安裝在樓房頂時，使用建筑物或增大天線水平距離進行隔離。如果兩天線之間有隔離物，如樓頂?shù)乃?、電梯間等，安裝時要應避免兩天線在一側(cè)。如果建筑物為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，施主天線在滿足信號接收強度的基礎上，應盡量靠近建筑物（通常重發(fā)天線可放在建筑物上面，施主天線靠近建筑物側(cè)墻）；如果建筑物為一般磚墻結(jié)構(gòu)，應考慮用建筑物隔離和拉長距離的方法來滿足隔離度要求（見1.4）。如塔上平臺可做隔離物，天線可分別安裝在平臺上、下塔身處。4. 測量收發(fā)隔離度收發(fā)隔離度，即CDMA信號從直放站前向輸出端口至前向輸入端口（或者從反向輸出端口至反向輸入端口）的空中路徑衰減值，其大小直接影響著直放站的增益配置，在確定天線位置后，一定要測量隔離度。直放站前向輸出功率比反向輸出功率大，主要考慮前向鏈路的收發(fā)隔離度。收發(fā)隔離度分為水平隔離度和垂直隔離度。水平隔離度Lh用分貝表示公式如下：Lh=22.0+20log10(d/)-(Gt+Gr)+(Xt+Xr) （4.1.1）22.0為傳播常數(shù)d為收發(fā)天線水平間隔（單位：英尺）為天線工作波長（單位：英尺）Gt、Gr分別為發(fā)射和接收天線的增益（單位：dB）Xt、Xr分別為發(fā)射和接收天線的前后比（單位：dB）垂直隔離度Lv用分貝表示公式如下：Lv=28.0+40log10(d/) （4.1.2）28.0為傳播常數(shù)d為收發(fā)天線水平間隔（單位：英尺）為天線工作波長（單位：英尺）按照工程設計要求，隔離度L（dB）應大于直放站最大工作增益Gmax 約1015dB?，F(xiàn)取L-Gmax=12dB，考慮通常情況下直放站最大工作增益G=90dB，故L應不小于102dB，取f=850MHz，Gr=20dB，Gt=10dB，Xr=45dB,Xt=40dB,由上式4.1.1計算，天線間最小水平距離應為20米，由上式4.1.2計算，天線間最小垂直距離應為22米。圖5為收發(fā)隔離度與水平放置和垂直放置的兩天線空間距離的關(guān)系曲線（f=850MHz,Gr=Gt=5dB）以上為收發(fā)天線隔離度的工程計算值，在實際施工中應視具體情況加以必要調(diào)整，以最大限度滿足現(xiàn)場對隔離度的要求。5.設備調(diào)整與調(diào)測天線饋線與直放站正確連接，加電開機，設置直放站增益，使最大工作增益低于收發(fā)隔離度約12dB。以DX-1808型CDMA直放站調(diào)整為例，該直放站額定輸出功率為+30dBm（1W），額定增益為9095dB，若施主天線接收點接收的基站場強值為-80dBm，施主天線采用1.8米柵網(wǎng)拋物面天線，則天線增益GANT=21.6dB，若施主天線距主機30米，饋線則采用SYV-50-22型低耗饋線，該饋線850MHz時每米損耗約0.03dB,則饋線損耗L=0.9dB，若收發(fā)隔離度達到102dB，則Gmax為102dB-12dB=90dB。直放站輸出功率POUT= -80dBm+Gmax+GANT-L=30.5dBm已達到設備的額定輸出功率要求，現(xiàn)場安裝后用HP-8563E頻譜分析儀實測輸出功率POUT為30.1dBm，通過實測得出結(jié)果與以上計算的結(jié)果基本吻合。調(diào)整增益時，在動態(tài)范圍內(nèi)按照從小到大步進調(diào)整的方法進行，但不能超過最大增益Gmax，否則容易使直放站產(chǎn)生過壓和自激現(xiàn)象。天線的隔離度決定了直放站增益的大小，間接決定了直放站是否可達到最大的輸出功率，影響著直放站的覆蓋范圍。另外，直放站安裝后，隔離度并非不再變化，它受到外界環(huán)境的影響，會產(chǎn)生波動。CDMA直放站應具有隔離度自動控制和監(jiān)測功能，以保持其在各種外界環(huán)境下正常工作。6. 路測優(yōu)化根據(jù)網(wǎng)絡規(guī)劃及覆蓋要求，路測覆蓋范圍，調(diào)整轉(zhuǎn)發(fā)天線的水平角度、俯仰角度和直放站增益，達到直放站理想覆蓋。在覆蓋公路、隧道等帶狀區(qū)域時，可調(diào)整角反射器角度，通過控制波束寬度來滿足對該區(qū)域的理想覆蓋，路測時，應識別基站信號、經(jīng)直放站放大后的信號、相鄰基站信號，并作好相關(guān)記錄。7.工程設計確認通過儀器測試及實地通話測試，確認工程設計方案是否達到原設計要求，如與原要求有較大的出入，需對以下工作重新調(diào)整： -必要時重新確定直放站站址-重新調(diào)整設備及天饋，使收發(fā)隔離度達到預定值-重新調(diào)整直放站的各項工作參數(shù)（如增益等），使其達到最佳工作狀態(tài)。8.工程設計中需要注意的幾個問題(1)、信號自激直放站安裝不當，收發(fā)天線隔離度不夠，整機增益偏大時，輸出信號經(jīng)延時后反饋到入端，致使直放站輸出信號發(fā)生嚴重失真產(chǎn)生自激，CDMA信號自激的頻譜如圖6，發(fā)生自激后CDMA信號波形質(zhì)量變差，嚴重影響通話質(zhì)量，產(chǎn)生掉話現(xiàn)象?？朔约がF(xiàn)象的方法有兩種，一是增大施主與重發(fā)天線的隔離度，二是降低直放站增益。當要求直放站覆蓋范圍較小時，可采用降低增益的辦法，當要求直放站的范圍較大時，應增大隔離度，工程中主要采用以下幾種方法：-增大收發(fā)天線的水平及垂直距離-增加遮擋物，如加裝屏蔽網(wǎng)等-增加施主天線的方向性，如使用拋物面天線-選用方向更強的重發(fā)天線，如定向角度天線-調(diào)整施主與重發(fā)天線的角度和方向，使兩者盡量背向(2).導頻信號切換頻繁（即乒乓現(xiàn)象）這種現(xiàn)象主要是指在直放站覆蓋區(qū)內(nèi)，手機用戶在2個或多個基站導頻間反復切換，經(jīng)常同時接入多個基站。其原因是直放站天線安裝不當，施主天線安裝在多個基站重疊覆蓋區(qū)內(nèi)，接收到多個基站的導頻信號，而且強度相近，交替占優(yōu)，經(jīng)直放站中繼后各導頻信號強度仍很接近，造成覆蓋區(qū)內(nèi)移動臺在多個基站間頻繁切換，俗稱乒乓現(xiàn)象。當各導頻信號強度之差小于3dB時，移動臺同時接入2個或多個基站，給系統(tǒng)控制的負荷加重或引起過載，增加了中斷通信的可能性，并降低基站系統(tǒng)容量。這種情況多出現(xiàn)在地形復雜的山區(qū)、丘陵地帶和樓群密集的城區(qū)，如圖7所示。為盡量避免乒乓現(xiàn)象，工程中主要采取以下措施：-改變施主天線安裝位置，使施主天線對準一個基站，直到找出較強的導頻信號且穩(wěn)定；-改變直放站安裝站址，盡量不要選址在基站覆蓋區(qū)的交界處，以避開相鄰基站的干擾。-選用方向性更強的施主天線，如高增益大口徑拋物面天線-采用分集接收技術(shù)一般在測點選址時，需要使用頻譜分析儀或路測儀對基站信號強度進行監(jiān)測，避免在基站覆蓋交叉區(qū)域和基站導頻切換頻繁地區(qū)安裝直放站。(3).接收信號頻率選擇性衰落如圖8所示，由于空中信號傳輸多徑，會造成CDMA信號的頻率選擇性衰落。當施主天線接收到這樣的信號時，經(jīng)直放站放大，發(fā)射到覆蓋區(qū)，移動臺接收此信號，通話質(zhì)量較差，嚴重時手機用戶將檢測不到前向?qū)ьl信號。