GSM無線直放站培訓(xùn)教材

1、 GSM 無 線 直 放 站培訓(xùn)教材浙江美倫科技集團有限公司一、系統(tǒng)概述1、工作原理1.1系統(tǒng)組成可選件施主天線重發(fā)天線濾波器放大器上行選頻器功放步進濾波器步進下行選頻器濾波器放大器功放濾波器濾波器濾波器上行鏈路下行鏈路1.2主機結(jié)構(gòu)及指標要求放大器：即功放、用以實現(xiàn)信號放大的模塊，比如一-25 dbm大小的信號進入一增益既放大系數(shù)為55dbm的放大器輸入端,根據(jù)計算那么放大器的輸出端信號應(yīng)為： -25dbm + 55dbm = 30dbm。濾波器：通過有用頻率信號抑制無用頻率信號的部件或設(shè)備。 低噪聲放大器：位于接收機的最前端，要求噪聲越小越好，并有一定的增益抑制后面各級噪聲對系統(tǒng)的影響，但

2、為了不使后面的混頻器過載，它的增益又不宜過大。輸入端必須與天饋濾波器有很好的匹配，以達到功率輸出最大。衰減器： 其主要用途是調(diào)整整機的增益，既通過其可有效調(diào)節(jié)整機的輸出功率。功分器：進行功率平均分配的器件。比如一臺無線站要安裝兩面發(fā)射天線，可以用一個二功分和主機的輸出相接，然后二功分的兩個輸出端分別和兩面天線相連，即可，且其兩面天線的輸出功率一樣。耦合器：從主干通道中提取出部分信號的器件。按耦合度大小分為5、10、15、20. dB不同規(guī)格；從基站提取信號可用大功率耦合器（300W）。饋線：是傳輸高頻電流的傳輸線。天線：是將高頻電流或波導(dǎo)形式的能量變換成電磁波并向規(guī)定方向發(fā)射出去或把來自一定方

3、向的電磁波還原為高頻電流的一種設(shè)備。噪聲系數(shù)：噪聲系數(shù)是指被測直放站在工作頻帶范圍內(nèi)，正常工作時輸入信噪比與輸出信噪比的比，用dB表示。 室外覆蓋用直放站 噪聲系數(shù)NF4dB 室內(nèi)覆蓋用直放站 噪聲系數(shù)NF6dB 對于和基站以耦合方式工作的直放站前向噪聲系數(shù)不作要求。傳輸時延：傳輸時延是指被測直放站輸出信號對輸入信號的時間延遲。 寬帶直放站1.5s；(應(yīng)用聲表面濾波器的寬帶直放站5s) 選頻直放站5.0s；互調(diào)產(chǎn)物：當工作頻帶內(nèi)有兩個及以上信號輸入直放站后，由于直放站的非線性而在其輸出端口產(chǎn)生的與兩個或多個輸入信號有特定關(guān)系的產(chǎn)物為互調(diào)產(chǎn)物。同雜散發(fā)射要求，但工作頻帶內(nèi)互調(diào)應(yīng)-36dBm或-6

4、6dBc。二、 勘測設(shè)計2.1建站基本要求為保證室外工程勘測設(shè)計的規(guī)范性和可實施性，特制定室外工程勘測設(shè)計規(guī)范。該規(guī)范適用于公司所有室外轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的勘測與設(shè)計。1.確認用戶所要求的覆蓋區(qū)域工程勘測首先必須確定用戶所要求的覆蓋區(qū)域大小，根據(jù)實際工程經(jīng)驗及相應(yīng)的工程計算對用戶所提出的要求能否達到做出相應(yīng)的解釋，并在方案設(shè)計中對覆蓋區(qū)域做出盡可能詳細的說明，以避免將來工程驗收時與局方產(chǎn)生不必要的分歧。2.了解用戶覆蓋要求，覆蓋區(qū)原始覆蓋狀況以及確定覆蓋區(qū)最低覆蓋電平一般室外覆蓋時只需要求手機接收信號電平能夠滿足用戶清晰通話要求即可（一般接收電平高于90dBm以上即可滿足），但若用戶有特殊要求則必須執(zhí)行

5、用戶標準。4.乒乓效應(yīng)區(qū)：覆蓋區(qū)內(nèi)存在兩個或兩個以上的基站小區(qū)信號，且信號接收電平相當，因此手機在該覆蓋區(qū)內(nèi)產(chǎn)生頻繁的小區(qū)切換，使得手機通話質(zhì)量嚴重下降，掉話率上升。一般情況下，在地勢較為平坦的區(qū)域較容易產(chǎn)生乒乓效應(yīng)區(qū)，這類區(qū)域覆蓋時必須使得直放站覆蓋最低電平高于原始最高覆蓋電平9dB以上，且對信源及設(shè)備選取有較高的要求。5.鄰頻/同頻干擾區(qū)：覆蓋區(qū)內(nèi)存在頻點相鄰，或相同的信號導(dǎo)致用戶無法通話或通話質(zhì)量差，掉話率極高。這類區(qū)域覆蓋不能使用覆蓋區(qū)內(nèi)同頻或鄰頻的小區(qū)頻點，且必須使得直放站覆蓋電平高于原始覆蓋電平12dB以上，且對設(shè)備選擇性有很高的要求。2.2勘測流程圖站址選擇數(shù)據(jù)記錄設(shè)備配置設(shè)計基

6、礎(chǔ)工程設(shè)計物業(yè)協(xié)調(diào)2.3站址選擇及數(shù)據(jù)記錄站址勘察分為以下幾個步驟： 一 首先選擇接收信號良好得高點（如山坡、屋頂），一般用測試手機測得電平大于-70dbm為佳，在現(xiàn)場撥打測試信號穩(wěn)定程度，通話質(zhì)量，與擬用基站的距離，同一小區(qū)的話路頻點序號及個數(shù)，相鄰小區(qū)個數(shù)及場強，是否跳頻等參數(shù)，詳細記錄備用。在業(yè)務(wù)地區(qū)邊界建站還要考慮漫游切換問題，常用到鎖頻測試。選擇高點建站可以俯瞰覆蓋區(qū)，保證覆蓋區(qū)遠處沒有太多的穿透衰耗，然后在這些高點中選擇靠近施主基站方向的一個，這樣可以保證收發(fā)天線主瓣有較大的夾角（要求大于90度），如圖2.1，通常選擇B山頭建站。圖2.1二為了防止發(fā)生放大系統(tǒng)自激現(xiàn)象，還需要認真計

7、算本站的隔離度要求，從而最終確定收發(fā)天線的位置。圖2.2 如圖2.2所示，一個簡單放大系統(tǒng)存在反饋鏈路，前向增益為A,反饋系數(shù)為F(0F1),則y=A(x+Fy), y=Ax/(1-AF), 如果采用垂直間距構(gòu)造隔離度，依據(jù)工程經(jīng)驗，要求收發(fā)天線垂直距離大于15m。 如果采用垂直間距構(gòu)造隔離度，依據(jù)工程經(jīng)驗，要求收發(fā)天線垂直距離大于25m。 如果接收電平更弱，或者收發(fā)天線側(cè)向相對時，由于天線側(cè)瓣增益大于后向增益，由以上分析可知，收發(fā)天線要求拉開更大間距。圖2.3提高隔離度方法如下：1 盡可能拉開收發(fā)天線的水平距離2 盡可能拉開收發(fā)天線的垂直距離（由于一般板狀天線垂直波瓣角要遠小于水平波瓣角因此

8、在同等距離條件下，垂直方式隔離其隔離度要高于水平方式隔離）3 盡可能使收發(fā)天線為背對背方式工作4 改變收發(fā)天線俯仰角差異（如：施主天線采用仰角，用戶天線采用俯角）5 收發(fā)天線采用不同極化方式工作（該方法僅可用于移頻直放站）6 使收發(fā)天線間存在遮擋物信號源的選擇：A源基站話務(wù)量是否有足夠的余量，否則直放站加入后造成系統(tǒng)擁塞B 源基站小區(qū)與直放站覆蓋區(qū)的周邊小區(qū)是否存在切換關(guān)系，否則直放站加入后形成孤島小區(qū)C源基站的工作頻點是否與周邊基站工作頻點存在鄰頻或同頻問題D直放站覆蓋區(qū)與源基站覆蓋區(qū)是否存在重疊覆蓋區(qū)（對于光纖直放站和移頻直放站必須特別注意該問題，如有重疊區(qū)可能造成嚴重的同頻干擾）。E 信

9、源是否為接收點的主導(dǎo)小區(qū)信號（對于無線頻段選頻直放站必須做充分考慮，否則可能在覆蓋區(qū)內(nèi)引入乒乓效應(yīng)）F 信源小區(qū)信號是否為覆蓋區(qū)本地信號而非相鄰地區(qū)的漫游信號記錄信源小區(qū)無線參數(shù)GSM無線參數(shù)包括：Rx：接收電平以dBm為單位 RQ：通話質(zhì)量（分07八級，用于表征手機接收誤碼率）CH：手機工作信道號包括BCCH各TCH，可通過手機多次撥號通話記錄或直接從OMC查詢獲得，并統(tǒng)計小區(qū)工作信道數(shù)TA ：通信距離，以Km為位，其值為上下行往返總的大致距離，其值除2可估算信源基站的大致距離。CID：小區(qū)識別碼，該代碼為基站小區(qū)的唯一代碼LAC：地區(qū)代碼，該值可以看出是否為本地基站信號信源小區(qū)是否跳頻及跳

10、頻方式：基站跳頻分為基帶跳頻和合成跳頻兩種，一般愛立信、諾基亞基站采用的是基帶跳頻，摩托羅拉基站采用的是合成跳頻。三確定建站位置后，根據(jù)覆蓋區(qū)地形確定重發(fā)天線主瓣張角，通常采用60度和120度天線，覆蓋范圍如圖2.4。圖2.4還有一些特殊的情況，如在高壓電線路，變電站及無線通信發(fā)射機附近建站，一定要做好安全隔離和干擾隔離，最好另擇站址。關(guān)于天線的選擇和使用范圍1 全向天線：天線增益相對較低，可做為光纖站、移頻站的用戶天線。由于全向天線無法對覆蓋方向進行控制，因此選取該類天線時必須注意是否可能與基站產(chǎn)生重疊覆蓋區(qū)或?qū)ο噜徎拘^(qū)造成干擾。另外，由于大部分全向天線下傾角不可調(diào)，因此對其安裝高度應(yīng)適

11、中。2 定向板狀天線：天線增益較高，方向性好，前后比大，可用做各類直放站的施主、用戶天線。在選用該類天線時須注意其半功率角大小，當其用做施天線時應(yīng)選取增益較高方向角較小的天線，當其用作用戶天線時則需根據(jù)實際情況選取角度合適的天線，如單個天線覆蓋角度不夠大，可將設(shè)備輸出信號功率進行合理分配，并采用多波束方式進行覆蓋。3 拋物面天線/短背射天線：天線增益高，半功率角很小，前后比好，該天線可做于無線直放站的施主天線，以及移頻直放站的傳輸天線，在公路覆蓋系統(tǒng)中還可做為用戶天線使用。4 八木天線：天線增益適中，方向性較好，垂直波瓣相對較大，前后比較差。該天線可用在公路遂道覆蓋工程中，做為用戶天線使用。5

12、 泄漏電纜：該電纜可用做用戶天線使用，較一般天線而言其信號分布更為均勻，受多徑衰落影響小。該電纜可用于鐵路遂道或地鐵道遂道覆蓋工程6小板定向天線：方向性較好，增益相對較高7鞭狀天線：全向天線，增益較低，覆蓋面較大四覆蓋效果預(yù)測在重發(fā)天線主瓣夾角范圍內(nèi)，距離為d公里的某點位置，預(yù)測場強為p,p=天線口輸出功率-重發(fā)饋線衰耗+重發(fā)天線增益-自由空間傳播衰耗-附加衰耗p=36-1+15-92.5-20lgd-附加衰耗d=3km處，取多徑附加衰耗為15db則p=-67dbm（穿透附加衰耗未計算在內(nèi)）?？梢?，要求覆蓋距離遠時，可配置大功率功放來提高輸出功率，選擇高增益的定向天線，減少重發(fā)饋線衰耗，尤其在

13、收發(fā)天線拉開距離很長時，應(yīng)該使主機靠近發(fā)射天線，控制重發(fā)饋線的長度。2.4 設(shè)備配置設(shè)計根據(jù)接收電平強弱選擇施主天線，一般上手機測試-65dbm以下，選用1.8m拋物面天線，-65dbm以上可用1.2m拋物面天線，-45dbm以上且隔離度條件很好時可以考慮便于安裝的其他定向天線，如八木天線等；接收端饋線一般較長以保證收發(fā)天線間距，多數(shù)采用1/2寸波紋電纜30m，當接收電平很強時也可以選用1/2寸編織軟電纜，接收電平弱且長度大于50m時，最好選用7/8寸大電纜；重發(fā)天線一般為60度或120度定向天線，覆蓋狹長地形時也可考慮拋物面和八木天線,覆蓋區(qū)分塊時可用功分器加雙天線來解決，需要全向覆蓋,如果

14、隔離度能達到要求，可以考慮使用全向天線；重發(fā)饋線不能太長，避免不必要的衰耗，小于5米可用1/2寸編織軟電纜，大于5米用1/2寸波紋電纜，大于30米用7/8寸大電纜；室外主機功放瓦數(shù)等級根據(jù)輸出功率要求而定，一般室外機為15w或25w，極小區(qū)域覆蓋也可用5w,10w，特大區(qū)域可選擇40w；由接收電平與接收信號的復(fù)雜程度選擇使用頻段選擇濾波或頻點選擇濾波，接收信號復(fù)雜時最好用選頻型(2,4,6)，最多可做到八選頻，接收信號源單一或者無用的信號弱于擬用信號20db以上時（要考慮接收天線的方向性），可用選段型。跳頻信號的放大也一樣，記錄下跳頻序列所有的頻點，根據(jù)頻點個數(shù)和相鄰小區(qū)信號情況來確定選頻還是

15、選段。2.5基礎(chǔ)工程設(shè)計包括土建和圖紙工程預(yù)算確定了建站位置后，要給出直放站的基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計方案。方案包括：收發(fā)天線抱桿設(shè)計，主機安放固定鐵架設(shè)計，饋線布線設(shè)計，電源設(shè)計，地線與避雷系統(tǒng)設(shè)計等。 圖2.5山坡上建站一般采用立水泥桿的方式，如圖2.5，主機和重發(fā)天線安裝在靠近覆蓋區(qū)的電桿上，背靠一側(cè)水泥桿，平臺大小一般為0.80.8m2，高度視安全而定，接收天線桿沿施主基站方向遠離裝重發(fā)天線桿，具體定位要結(jié)合接收情況與隔離度要求。天線抱桿材料用標準外徑60mm鍍鋅管，長度2m，用抱箍安裝在水泥桿頂部。接收饋線較長，在裝重發(fā)天線桿與接收桿間拉一條鋼絞線，用電纜掛鉤將饋線懸掛在鋼絞線上，通常每根桿應(yīng)

16、打拉線兩根與裝重發(fā)天線桿與接收桿間的鋼絞線成60度夾角。避雷針要高于天線1m,保證把天線置于45度錐角保護之下，避雷針單獨與地線相接，地線地阻要求小于8。主機電源保護地要引入地下后與地線相接，嚴禁將主機保護地與避雷針相接后一起入地。暴露在外的地線接頭同樣要做防水、防銹處理。交流電源引入通常使用兩根有絕緣外皮，線徑大于2.5mm2的銅線或鋁線，前端安裝閘刀開關(guān)和電度表。交流電源不具備條件的山頭，可以選用太陽能電源，水泥桿運輸困難的地方，可另外用鍍鋅鐵管設(shè)計設(shè)備安裝架和天線抱桿。屋面建站較為方便，收發(fā)天線抱桿采用標準外徑60mm鍍鋅鋼管，高度大于4m時要用拉線或角撐加以穩(wěn)固（每加高3m需要加三根拉

17、線），具體的定位與安裝一定要與房屋業(yè)主協(xié)商，征得業(yè)主同意。饋線沿墻角布放，主機靠墻或靠桿放置，電源可用復(fù)導(dǎo)線引入，必要的地方加PVC套管保護。避雷設(shè)計可利用房屋已有防雷系統(tǒng)，但要給地網(wǎng)降阻使其達到地阻值8的要求。工作地同樣要求獨入地。2.6 直放站串聯(lián)的考慮每個直放站都直接與施主基站建立鏈路連接，確保中繼有良好的無線信號，這是我們最希望的使用方式。但是在某些特殊場合，如公路應(yīng)用，使用直放站串聯(lián)的方式有利于實現(xiàn)覆蓋。串聯(lián)應(yīng)用直放站仍然需要從噪聲分析著手，這里的瓶頸還是基站熱噪聲升高和串聯(lián)噪聲系數(shù)。二級直放站串聯(lián)應(yīng)用，經(jīng)過良好的規(guī)劃和精確的工程優(yōu)化，在特殊應(yīng)用場合還是可以接受的。二級以上的直放站應(yīng)

18、用應(yīng)慎重規(guī)劃。（二級以上直放站如果設(shè)計不當會造成干擾基站，掉話的現(xiàn)象）三、系統(tǒng)調(diào)試本章主要講述無線直放站的測試項目、測試方法和原理。（通電前檢查測試項目：電源線路、電源電壓、天饋線、接收電平、駐波比等；通電后測試項目：直流輸出電壓、上下行增益設(shè)置、頻點設(shè)置、輸出功率、上下行鏈路增益平衡、三階互調(diào)、上行底噪、監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試等）3.1 調(diào)試流程圖3.2 施主天線的調(diào)整由于施主天線的半功率輻射角較小，其方向性很強，因此安裝完成后應(yīng)對其仔細調(diào)整，使接收信號最強。調(diào)節(jié)步驟如下：1按圖3-2連接好頻譜分析儀，將掃描中心頻率設(shè)置到施主基站相應(yīng)扇區(qū)的頻點上，掃頻帶寬設(shè)置為5MHz。2、初步固定天線俯仰角，不固定

19、調(diào)整套筒水平方向的3個螺桿。3、將天線在水平方向大范圍慢慢掃描，觀看頻譜分析儀上的信號幅度變化，記下讀數(shù)最大時天線的水平位置。然后把天線轉(zhuǎn)到該位置并固定調(diào)整套筒水平方向的3個螺桿。4微調(diào)天線俯仰角，使頻譜分析儀上信號值讀數(shù)最大。5將天線所有的螺母固定死。3.3 測量施主信號的強度施主天線調(diào)整完后，連接頻譜分析儀如圖3-1所示，測量施主信號的接收電平。圖3-1 施主天線調(diào)測連線圖3.4 測量天饋系統(tǒng)的駐波比1測試施主天饋的駐波比（1）斷開設(shè)備和饋線的連接。（2）將駐波比測試儀連到施主饋線下端。（3）將駐波比測試儀頻率范圍設(shè)置為890MHz960MHz。（4）顯示的曲線即為施主天饋的駐波比曲線。2

20、測試重發(fā)天饋的駐波比測試方法與施主天饋的駐波比測試相同。測得施主天饋系統(tǒng)和轉(zhuǎn)發(fā)天饋系統(tǒng)的駐波比曲線的最大值若小于1.5，則滿足要求。否則，檢查天饋系統(tǒng)各接頭的連接情況，直至達到要求。3.5 測量交流輸入電壓用萬用表測交流輸入電壓，測量值應(yīng)在175V265V之間。3.6 設(shè)置上下鏈路的增益1下行鏈路增益的設(shè)置下行鏈路的增益主要影響直放站的下行輸出功率和系統(tǒng)覆蓋范圍。下行鏈路工作增益的設(shè)定主要受制于設(shè)計要求的覆蓋范圍、隔離度及下行功放最大輸出功率等。通常情況要求直放站覆蓋越大越好，即下行增益越大越好，但要注意避免系統(tǒng)自激和下行功放飽和。2上行鏈路增益的設(shè)置上行鏈路工作增益初步設(shè)定和下行鏈路工作增益

21、相等，它主要影響施主基站的接收靈敏度，因此在直放站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時還要對其進行調(diào)整。3.7 頻點設(shè)置根據(jù)設(shè)計報告所提供的頻點設(shè)置下行頻率，非監(jiān)控設(shè)備對照撥碼表設(shè)置頻點，監(jiān)控設(shè)備對照頻率設(shè)置表用短信進行頻點設(shè)置。3.8 下行輸出功率測試下行輸出功率的測試連接如圖3-2所示，其測試步驟如下：1將頻譜分析儀接入下行功放耦合口，下行鏈路增益設(shè)置為最大時讀下行功放耦合口輸出功率數(shù)值。2若顯示的讀數(shù)為P（dBm），耦合系數(shù)為T，則下行輸出功率為（P+T）dBm。圖3-2 下行輸出功率測試連接圖下行輸出功率調(diào)整為最大值后，將上下行鏈路增益設(shè)置平衡，測量三階互調(diào)值和上行底噪。三階互調(diào)值應(yīng)小于等于-26dBc,上

22、行底噪應(yīng)小于等于-30dBm。3.9 呼叫測試1一般通話測試（1）在直放站的主覆蓋區(qū)域的不同位置，用測試手機進行通話呼叫，檢查通話情況。（2）每個位置進行5次以上通話。2雙向越區(qū)切換測試（1）在直放站和相鄰基站交界區(qū)進行呼叫，檢查雙向越區(qū)切換狀況。（2）進行5次以上呼叫測試。四 、系統(tǒng)維護4.1維護流程圖4.2常見故障及解決方法4.2.1 覆蓋區(qū)無直放站信號，即覆蓋區(qū)場強與建站之前相同，信號盲區(qū)或弱區(qū)。1.首先考慮施主基站是否頻點調(diào)整。如果信令載頻更改，覆蓋區(qū)自然無直放站信號；如果僅更改個別話音載頻或擴容，覆蓋區(qū)信號正常，但是撥打電話時會發(fā)現(xiàn)信號有時很弱，難以接通（通常用戶反映信號不穩(wěn)）。2.電源故障：停電、機外保險絲熔斷、電源線路人為破壞、機內(nèi)電源故障。其中機內(nèi)電源故障有：交流變24v模塊損壞、24V變12V模塊損壞、保險絲熔斷、開關(guān)故障等。 交流電源的安全工作電壓范圍是180V-260V，由于農(nóng)村電網(wǎng)電壓欠穩(wěn)定，夜間高壓或者感應(yīng)雷擊高壓都可能造成內(nèi)部模塊損壞。如果負載發(fā)生短路，電源輸出電壓可能為零，因此檢測電源好壞要切斷輸出電路。確認電源模塊故障后再更換相應(yīng)模塊。 過充保護電路故障，浮充電壓過高可能使電池過量充電，電池內(nèi)析出過量的氧氣，安全氣閥打開，造成水分損失，電池容量下降。3.設(shè)備有源器件故障：下行功放、下行低噪放、選頻器（或選段器）。手摸下行功放散熱片，毫無熱感