直放站的應用與維護

1、畢業(yè)生畢業(yè)設計（論文） 直放站的應用與維護直放站的應用與維護 學生姓名 學生學號 專 業(yè) 通信技術 系 別 通信工程系 指導教師 指導系部 通信工程系 2010年4月20日 直放站的應用與維護直放站的應用與維護 摘要：摘要： 直放站（中繼器）屬于同頻放大設備，是指在無線通信傳輸過程中起到信號增強的一 種無線電發(fā)射中轉設備。直放站的基本功能就是一個射頻信號功率增強器。直放站在下行 鏈路中，由施主天線現(xiàn)有的覆蓋區(qū)域中拾取信號，通過帶通濾波器對帶通外的信號進行極 好的隔離，將濾波的信號經功放放大后再次發(fā)射到待覆蓋區(qū)域。在上行鏈接路徑中，覆蓋 區(qū)域內的移動臺手機的信號以同樣的工作方式由上行放大鏈路處理

2、后發(fā)射到相應基站，從 而達到基地站與手機的信號傳遞。 使用直放站作為實現(xiàn)“小容量、大覆蓋”目標的必要手段之一，主要是由于使用直 放站一是在不增加基站數量的前提下保證網絡覆蓋，二是其造價遠遠低于有同樣效果的微 蜂窩系統(tǒng)。直放站是解決通信網絡延伸覆蓋能力的一種優(yōu)選方案。它與基站相比有結構簡 單、投資較少和安裝方便等優(yōu)點，可廣泛用于難于覆蓋的盲區(qū)和弱區(qū)，如商場、賓館、機 場、碼頭、車站、體育館、娛樂廳、地鐵、隧道、高速公路、海島等各種場所，提高通信 質量，解決掉話等問題。 關鍵字：關鍵字：直放站、移頻直放站、同頻直放站、直放站維護、放大器、天線、基站、上行、 下行 目錄目錄 1. 緒論緒論.1 1.

3、11.1 直放站的定義直放站的定義.1 1.21.2 直放站的種類與類型直放站的種類與類型.1 2.2.直放站的構成直放站的構成.4 2.12.1 直放站的應用直放站的應用.5 3.3.直放站的安裝直放站的安裝.7 3.13.1 直放站的設計流程如下直放站的設計流程如下.7 3.23.2 安裝準備安裝準備.7 4.4. 直放站的調試直放站的調試.8 4.14.1 調試設備的要求調試設備的要求.8 4.2.2 調測流程調測流程.8 4.2.1 調試內容及方法.10 5.5. 網絡覆蓋測試網絡覆蓋測試.15 畢業(yè)設計總結：畢業(yè)設計總結：.17 參考資料：參考資料：.17 1.1. 緒論緒論 無線直

4、放站最初是用于調頻廣播通信及消防無線設備信號接收轉發(fā)，進入 90年代以來，隨著移動通信的蓬勃發(fā)展，由于用戶對移動通信服務質量及運營 商之間的競爭也越來越激烈，但移動信號覆蓋不可避免會出現(xiàn)大量大大小小的 盲區(qū)，如果全部用基站進行覆蓋不僅沒有必要而且耗費巨大，因此移動通信直 放站應運而生，國內第一臺gsm移動通信直放站是由福建省郵電科學研究所 （現(xiàn)為福建電信科學技術研究院）于1991年研制成功?，F(xiàn)在直放站及室內分布 覆蓋已經發(fā)展為移動通信產業(yè)的一環(huán)，為移動通信發(fā)展做出了自己的貢獻。 1.11.1 直放站的定義直放站的定義 直放站（中繼器）屬于同頻放大設備，是指在無線通信傳輸過程中起到信 號增強的一

5、種無線電發(fā)射中轉設備。直放站的基本功能就是一個射頻信號功率 增強器。直放站在下行鏈路中，由施主天線現(xiàn)有的覆蓋區(qū)域中拾取信號，通過 帶通濾波器對帶通外的信號進行極好的隔離，將濾波的信號經功放放大后再次 發(fā)射到待覆蓋區(qū)域。在上行鏈接路徑中，覆蓋區(qū)域內的移動臺手機的信號以同 樣的工作方式由上行放大鏈路處理后發(fā)射到相應基站，從而達到基地站與手機 的信號傳遞。 直放站是一種中繼產品，衡量直放站好壞的指標主要有，智能化程度（如遠程 監(jiān)控等） 、低ip3（無委規(guī)定小于-36dbm） 、低噪聲系數(nf)、整機可靠性、良 好的技術服務等 1.21.2 直放站的種類與類型直放站的種類與類型 1、射頻直放站 下行

6、信號通過施主天線接收基站信號，經低噪放放大后到下行選帶模塊進 行濾波，然后把信號進行放大，經過雙工器，通過重發(fā)天線向用戶方向覆蓋； 上行從移動用戶接收信號，經放大后發(fā)送給基站。為了限帶，加有帶通濾波器。 其基本工作原理圖如下： 2、選頻式直放站 為了選頻，將上、下行頻率下變頻為中頻，進行選頻限帶處理后，再上變 頻恢復上、下行頻率。 其基本工作原理圖如下： 3、光纖傳輸直放站 雙 工 器 低噪放下行中頻選帶單元 下行功放 雙 工 器 低噪放 上行中頻選帶單元上行功放 電源單元控制單元modem 圖 2-1 whrs900b5、whrs900b10 原理框圖 接施主 天線 接重發(fā) 天線 雙 工 器

7、 低噪放 下行中頻選頻單元 1 （二信道） 下行功放 雙 工 器 低噪放上行功放 電源單元控制單元modem 圖 2-1 whrs900c5、whrs900c10 原理框圖 接施主 天線 接重發(fā) 天線 合 路 器 下行中頻選頻單元 2 （二信道） 上行中頻選頻單元 2 （二信道） 上行中頻選頻單元 1 （二信道） 合 路 器 從基站直接耦合收到的信號，經低噪放放大進入光模塊，將射頻信號轉變 為光信號，通過光纖將信號傳到從機，進入光模塊，再將光信號變?yōu)樯漕l 信號，放大后通過重發(fā)天線向用戶方向覆蓋信號再發(fā)出；上行信號從移動用戶 發(fā)出，經低噪放進入光模塊，把射頻信號變?yōu)楣庑盘?，傳到主機光模塊進行轉

8、變，經選帶濾波，再進行放大，上傳到基站，其基本工作原理圖： 4、移頻直放站 前向信號通道如下：通過施主天線口（to bts） ，直放站接收來自基站的 前向信號f1、f2，經雙工器濾波、低噪放放大后，送入各個前向移頻單元對信 號進行濾波，其濾波帶寬為1.23mhz，濾波后的信號頻率為f3、f4，經合路后， 送入前向功放放大，最后經雙工器濾波，從重發(fā)天線口（to service）的天線 基 站 下行低噪放 上行中頻選帶單元 電源單元控制單元modem 圖 2-1 whrs900fb2/fb5/fb10 主機原理框圖 光模塊 opm02 和從機相連 光纖 放大器 下行中頻選帶單元 下行功放 雙 工

9、器 低噪放 接重發(fā) 天線 光模塊 ops02 光纖 和主機相連 電源單元控制單元 圖 2-2 whrs900fb2/fb5/fb10 從機原理框圖 將前向信號發(fā)往直放站覆蓋區(qū)；移頻直放站也可以直接從基站耦合信號。反向 信號通道是前向信號通道的逆過程。 5、室內直放站 室內直放站是一種簡易型的設備，其要求與室外型機是不一樣的。主要用 于室內分布系統(tǒng) 2.2.直放站的構成直放站的構成 移動通信直放站的構成因種類而異。 (1) 直放式直放機 下行從基站接收信號，經放大后向用戶方向覆蓋；上行從用戶接收信 號，經放大后發(fā)送給基站。為了限帶，加有帶通濾波器。 (2) 選頻式直放站 為了選頻，將上、下行頻率

10、下變頻為中頻，進行選頻限帶處理后，再 圖 2-1 射頻型 cdma 無線移頻直放站的實際工作原理 to service 近端機 遠端機 前向：f1/f2 前向： f3/f4 前向：f3/f4 前向：f1/f2 to bts 雙 工 器 低噪放 前向中頻移頻單元 1 前向功放 雙 工 器 低噪放反向功放 電源單元控制單元modem 圖 2-3 射頻型 cdma 移頻直放站（二信道）原理 框圖 接施主 天線 接重發(fā) 天線 合 路 器前向中頻移頻單元 2 反向中頻移頻單元 2 反向中頻移頻單元 1 合 路 器 上變頻恢復上、下行頻率。 (3) 光纖傳輸直放站 將收到的信號，經光電變換變成光信號，傳輸

11、后又經電光變換恢復電 信號再發(fā)出。 (4) 移頻傳輸直放站 將收到的頻率上變頻為微波，傳輸后再下變頻為原先收到的頻率，放 大后發(fā)送出去。 (5) 室內直放站 室內直放站是一種簡易型的設備，其要求與室外型機是不一樣的。 2.12.1 直放站的應用直放站的應用 （1) 直放站的應用原則 根據直放站系列產品的特點和移動通信網絡的需求，不同的地理環(huán)境 及應用場合，系統(tǒng)的解決方案是不同的，這需要認真分析，區(qū)別對待。 對于無線直放站來說，信號的隔離顯得尤為重要。無線直放站是從空 間接收信號，勢必要求空間信號盡可能純凈；而在基站較為密集區(qū)域，分離不 同基站或扇區(qū)信號的難度將大大增加，容易使直放站增加對基站干

12、擾。所以在 基站較為密集區(qū)域，建議盡量采用有線信號的引入方式，比如光纖直放站。在 不具備使用光纖直放站條件的場所，只能采用無線直放站，但其施主天線必須 具有足夠的方向選擇性。 針對各類地區(qū)及應用場所，由于基站的密集性、用戶話務量等不同， 建議采用如下直放站的應用原則： 城市密集區(qū) 由于用戶量大，基站數量較多，一般不存在大范圍的信號盲區(qū)，直放 站只是用于解決小范圍區(qū)域的補盲以及建筑物內的信號覆蓋。在光纖到樓尚未 普及的情況下，需采用無線直放站。隨著建筑物的增多，所需的直放站數量也 會隨之增加，就會出現(xiàn)一個基站配置多臺直放站的情況。 但直放站的引入必然對基站產生干擾，干擾會隨著直放站數量的增多 而

13、加大，特別是大功率直放站的引入，會使系統(tǒng)干擾明顯加劇。因此，在城市 密集區(qū)應當采用小功率（1以下）直放站。 城市邊緣 在cdma網絡建設初期，由于基站數量較少，可以采用大功率的無線 或光纖直放站。城市邊緣地區(qū)，主要是解決信號覆蓋問題。在已鋪設光纖的地 區(qū)最好采用輸出功率為10的光纖直放站。 無光纖資源時，可利用無線直放站進行延伸覆蓋。采用方向性好的施 主天線提取較為純凈的源信號，輸出功率為5/10，等同于基站的輸出，達 到較好的覆蓋效果率。 郊區(qū)、鄉(xiāng)村 郊區(qū)、鄉(xiāng)村主要是解決覆蓋問題。在鋪設光纖的地區(qū)最好采用大功率 光纖直放站（10/20）擴大覆蓋范圍。 對于無光纖資源但又能收到基站信號的地區(qū)，

14、可采用無線直放站解決 覆蓋問題。特殊情況下，還可采用移頻直放站來增加覆蓋距離。 (2) 直放站的應用場合 gsm、cdma和光纖直放站和室內覆蓋系統(tǒng)為各種信號盲區(qū)可提供不 同的詳細解決方案，其適應范圍如下： 擴大服務范圍，消除覆蓋盲區(qū)，如高 山，建筑物，樹林等阻擋物而形成的信號盲區(qū)；在郊區(qū)增強場強，擴大郊區(qū)站 的覆蓋；沿高速公路架設，增強覆蓋效率；解決室內覆蓋，如大型建筑物內信 號衰減信號盲區(qū)、地下商城、地鐵、遂道等衰減信號盲區(qū)；將空閑基站的信號 引到繁忙基站的覆蓋區(qū)內，實現(xiàn)疏忙；其它因屏蔽不能使信號直接穿透之區(qū)域 等。 3.3.直放站的安裝直放站的安裝 3.13.1 直放站的設計流程如下直放

15、站的設計流程如下 地形，地貌，地物 勘測，導頻信號強度和質量的測試 施主基站和直放站覆 蓋區(qū)的話務量分析 rf干擾分析 站址確定；直放站設備，天饋線選擇 計算直放站輸入端的主導頻接收功率， 預算直放站前向主導頻覆蓋范圍 直放站對施主基站噪底抬高分析，估算 直放站反向輸出噪聲電平，反向覆蓋范 圍預算。 確定施主和重發(fā)天線的安裝位置，安裝 方式并估算隔離度 圖圖 1 1 系統(tǒng)功能模塊圖系統(tǒng)功能模塊圖 3.23.2 安裝準備安裝準備 (1)供電電源準備：根據現(xiàn)場條件，準備好ac220v電源（光纖主機交、直 流電源都可以使用） 。 (2)接地系統(tǒng)準備：根據現(xiàn)場條件，準備好大地連線。 (3)天饋線安裝準

16、備：根據工程安裝要求，先準備好安裝天饋線的輔料。 (4)直放機安裝位置準備：主機安裝位置的空間必須大于 1.0mx0.8mx0.5m(高x寬x厚)，必須具有良好的通風條件。 (5)直放機安裝準備：根據工程安裝要求必須準備好掛式或落地安裝的輔 料；若落地安裝，必須選用云海公司設計的落地安裝支架。 4.4. 直放站的調試直放站的調試 當直放站設備、天饋、電源、防雷接地等安裝完畢后，就進入到直放站調 試階段。 4.14.1 調試設備的要求調試設備的要求 調試直放站時，至少應具備以下儀器及工具：頻譜儀 1 臺、信號發(fā)生器 1 臺、筆記本電腦 1 臺、測試手機 1 臺、天饋駐波比測試儀 1 臺、萬用表

17、1 個、 指北針 1 個、對講機 1 對、扳手、安全帶。 4.2.2 調測流程調測流程 調測過程中應把握以下幾條基本原則： (1)系統(tǒng)的隔離度應比直放站增益大15db以上。 (2)直放站產生的上行底部噪聲到達基站機頂后應小于-120dbm。 (3)上下行鏈路要保持平衡。 直放站的一般調測流程如下圖所示： n n y y 輸出功率是否滿足設計要求 隔離度減直放站增益是否大于 15db 依據鏈路平衡原則及下行覆蓋要求， 設置下行增益。 開始調測 測算下行鏈路損耗，確定直放站上行 輸出底躁上限 根據底躁上限，調整上行增益，最后 確定上行增益。 確認直放站各參數 撥打測試 完成 微調施主天線方向 角及

18、俯仰角、重發(fā)天 線方向角及下傾角， 天線后加隔離網等 措施加大隔離度。如 仍不滿足，就要修改 設計方案。 測試隔離度 查找原因，檢查直 放站設置參數或 基站參數。 測試天饋系統(tǒng)駐波比 調試施主天線，使接收到的施主信號 ec/io 最優(yōu)，功率達到設計要求。 路測 y y n n 4.2.1 調試內容及方法調試內容及方法 （1）天饋系統(tǒng)駐波比測試 使用駐波比測試儀測試施主、重發(fā)天饋系統(tǒng)的駐波比。測得施主天饋 系統(tǒng)和重發(fā)天饋系統(tǒng)的駐波比最大值應小于1.5。若不滿足，應重新檢查天 饋系統(tǒng)，直至達到要求。 （2）調試施主天線，獲取滿足要求的施主信號。 1、首先將施主天線通過饋線連接到測試手機的外接天線端

19、口， 測試手機通過專用線纜連接到筆記本電腦的串口上。如圖7-1所示。 測試手機 筆記本 施主天線 2、在筆記本電腦上運行路測軟件,就會顯示在施主天線處收到的信號 場強及各pn碼的ec/io值。 3、調整施主天線的水平方向角及俯仰角， 使設計要求的施主信號pn 碼的ec/io最大，并滿足ec/io-7， 其它pn碼的ec/io值小于-15。 4、調試滿足要求后，將施主天線在水平方向及垂直方向固定好。 （3）測試直放站施主端口的下行接收功率。 1、按圖連接好設備 drawing 2、在頻譜儀上將中心頻率設置為878.49mhz,span設為5mhz,信道帶寬 設置為1.23mhz,測量進入施主端口

20、的信號功率，記為pdonor，檢查pdonor 是否滿足設計要求。 例如：直放站下行增益最大為90db,設計要求直放站下行輸出功率為 37dbm,pdonor必須大于-53dbm,如果不滿足，則必須重新調整施主天線。 （4）隔離度測試 隔離度是指直放站輸入端口信號對輸出端口信號的抑制度（衰減度） 。 為防止直放站自激，要求直放站的隔離度大于等于直放站增益15db即： liso=grep+15d, grep為直放站增益。 施主天線 重發(fā)天線 頻譜分析儀 信號發(fā)生器 1.將施主天線連接到cdma信號發(fā)生器上，重發(fā)天線連接到頻譜儀上。 如圖7-3。 2.在cdma信號發(fā)生器上產生頻率為830.00m

21、hz，輸出功率為 pa=10dbm的cdma信號。在頻譜儀上設置中心頻率830.00mhz，信道帶 寬設置為1.23mhz，測量頻譜儀上收到的信號功率，記為pb。 3. 隔離度liso（db）= pa- pb 例：頻譜儀讀數為-80dbm，則 liso=10dbm-（-80dbm）= 90db (5)測算下行有效路徑損耗 1.基站機頂到直放站施主端口之間的下行有效路徑損耗等于基站機頂 的發(fā)射功率減去直放站施主端口收到的功率。用公式表示為： ld-link =pbts-pdonor。 假設:基站最大發(fā)射功率20w，開銷功率占20%，則機頂發(fā)射功率 pbts=20w*20%=4w=36dbm 下行

22、有效路徑損耗ld-link=36-pdonor 預算直放站施主端口輸出的最大上行底部噪聲功率 因為上、下行鏈路頻率相差不大，可近似認為上行有效路徑損耗=下行 有效路徑損耗 考慮到直放站到達基站機頂的上行輸出底噪不能大于-120dbm,可以測 算出 直放站施主端口輸出的最大上行底部噪聲功率= ld-link - 120dbm 調整上行增益, 使直放站施主端口輸出的最大 上行底部噪聲功率= ld-link - 120dbm。 按圖示7-4連接設備。將頻譜儀接到直放站的施主端口上，開啟上行功 放。 筆記本 直放站 頻譜分析儀 2.在頻譜儀上設置中心頻率為833.49mhz,span設為10mhz,信

23、道帶寬設為 1.23mhz,測出上行底噪功率，記為pnoise。圖7-6為某寬帶直放站上行底躁頻 譜圖。 -130 -120 -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 824 826 828 830 832 834 836 838 840 842 ref level : -30.0 dbm db / div : 10.0 db m1 spectrum analyzer dz3 model: ms2711bserial #: 00209018 date: 04/23/2002time: 16:43:25 rbw: 1 mhzvbw: 30 khzdetectio

24、n: pos. peak cf: 833.5 mhz span: 20.0 mhz attenuation: 0 db dbm frequency (823.5 - 843.5 mhz) m1: -50.84 dbm 829.966 mhz 3.調整上行增益,直到pnoise= ld-link - 120dbm為止，從而確定上行 增益。 設置下行增益,測試下行輸出功率。 按圖7-7連接好設備。 將下行增益初始設置為與上行增益相同，即gdown=gup,如果由于覆 蓋要求須增大下行功率，下行增益減上行增益不能超過5db(室外直放站), 或10 db（室內直放站） 。 直放站 頻譜分析儀 施主天線

25、 重發(fā)天線 30db耦合器 筆記本 測試直放站下行功率，測試時注意使用衰減器或耦合器。 （6）調整隔離度 檢驗liso-grep是否大于等于15db,如果不滿足，則可試行以下步驟， 加大系統(tǒng)隔離度。 微調施主天線水平方向角。 微調施主天線俯仰角。 微調重發(fā)天線水平方向角。 微調重發(fā)天線下傾角。 在天線后面增加隔離網。 如果經過以上調整后，隔離度仍不能滿足要求，則必須修改設計方案。 例如增加施主、重發(fā)天線之間的垂直或水平距離，更換前后比更好的施主 天線或重發(fā)天線，有效利用現(xiàn)場的障礙物等措施來加大隔離度。 5.5. 網絡覆蓋測試網絡覆蓋測試 （1）網絡測試的目的： 在直放站建成和開通運行后，必須對

26、其進行嚴格的網絡測試。通過測 試來驗證直放站能否在網絡中安全、有效、穩(wěn)定地運行。 （2）要求測試工具： 路測設備（至少包括gps、電腦、前后臺分析軟件、測試手機等） 。 （3）測試項目： 主要的測試項目有上下行覆蓋、前反向誤幀率fer、接入失敗率、掉 話率、導頻pn 情況、越區(qū)切換、反向尋呼測試、接續(xù)時長、對施主基站的影響等。 （4）上下行覆蓋測試 下行覆蓋范圍主要用主導頻的ec/io及手機接收電平rx來衡量。 要求在90%的預期覆蓋區(qū)域內主導頻的強度ec/io-12dbrx power- 95dbm； 上行覆蓋主要用手機的發(fā)射功率tx_power衡量。 要求手機的tx power20dbm。

27、并且正常情況下手機的rx power+ tx power值在-73-83 dbm之間。 測試方法見附件d.3。 （5）前反向誤幀率fer的測試 這項測試的目的是檢驗在覆蓋區(qū)域和測試路線上的前向鏈路和反向鏈 路的平均fer是否達到要求。 在前向和反向鏈路上，至少90%的預期覆蓋區(qū)域內的測試路線上的平 均誤幀率fer2%。 測試方法：前向誤幀率fer的測試見附件d.3 反向誤幀率是通過基站的數據中心得到的。 （6）接入失敗率的測試 接入失敗率的定義是:由移動臺發(fā)起的呼叫中失敗的呼叫次數與總的呼 叫次數的比值。 這項指標是測試整個系統(tǒng)的呼叫失敗率。沿著指定的測試路線至少發(fā) 起100次呼叫，然后統(tǒng)計失敗的次數。 要求最大接入失敗率為3%。 （7）掉話率測試 掉話率是指發(fā)生掉話的呼叫數與成功發(fā)起呼叫總數的比值。發(fā)生掉話 的呼叫是指非移動臺的原因、系統(tǒng)意外地失去了與移動臺的射頻連接，這 會迫使移動臺重新發(fā)起呼叫。 測試的目的是測試直放站覆蓋區(qū)中由于系統(tǒng)的原因造成的掉話。 要求在90%的直放站覆蓋區(qū)域內掉話率3% 測試方法見附件d.3 （8）導頻pn情況測試 要求覆蓋區(qū)不能有兩個以上的強導頻存在。避免出現(xiàn)