直放站基礎(chǔ)知識及原理

./一、直放站概述1.直放站的定義直放站〔中繼器屬于同頻放大設(shè)備,是指在無線通信傳輸過程中起到信號增強(qiáng)的一種無線電發(fā)射中轉(zhuǎn)設(shè)備。直放站的基本功能就是一個射頻信號功率增強(qiáng)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(jìn)行極好的隔離,將濾波的信號經(jīng)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(nèi)的移動臺手機(jī)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(yīng)基站,從而達(dá)到基地站與手機(jī)的信號傳遞。

直放站是一種中繼產(chǎn)品,衡量直放站好壞的指標(biāo)主要有,智能化程度〔如遠(yuǎn)程監(jiān)控等、低IP3〔無委規(guī)定小于-36dBm、低噪聲系數(shù)<NF>、整機(jī)可靠性、良好的技術(shù)服務(wù)等。使用直放站作為實現(xiàn)"小容量、大覆蓋"目標(biāo)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(shù)量的前提下保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋,二是其造價遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于有同樣效果的微蜂窩系統(tǒng)。直放站是解決通信網(wǎng)絡(luò)延伸覆蓋能力的一種優(yōu)選方案。它與基站相比有結(jié)構(gòu)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(jī)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(zhì)量,解決掉話等問題。2.直放站的種類與類型<1>移動通信直放站的種類從傳輸信號分有GSM直放站和CDMA直放站;

從安裝場所來分有室外型機(jī)和室內(nèi)型機(jī);

從傳輸帶寬來分有寬帶直放站和選頻〔選信道直放站;

從傳輸方式來分有直放式直放站、光纖傳輸直放站和移頻傳輸直放站。<2>移動通信直放站的類型GSM移動通信直放站GSM移動通信直放站是解決基站覆蓋而存在信號盲區(qū)的一種方式。通過架設(shè)直放站不但能改善覆蓋效果,同時能大大減少投資基站之成本。

GSM直放站是為消除GSM900MHz/1800MHz頻段移動通信網(wǎng)的小范圍信號盲區(qū)或弱信號區(qū)而設(shè)計生產(chǎn)的通信設(shè)備。被廣泛應(yīng)用于地下商場、停車場、地鐵、隧道、高層建筑的辦公室、娛樂場所、電梯或私人住宅等基站信號所無法到達(dá)的信號盲區(qū),同時對于消除城市因受高樓大廈影響而產(chǎn)生的室外局部信號陰影區(qū)或邊遠(yuǎn)郊區(qū)個別村鎮(zhèn)的弱信號區(qū)也具有相當(dāng)好的覆蓋效果。

CDMA移動通信直放站CDMA直放站可以擴(kuò)大CDMA基站的覆蓋范圍,大大節(jié)省CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資<一個CDMA直放站的投資約為一個CDMA基站的十分之一>。特別是在高層樓宇、地下<如地鐵>、以及盲區(qū)等特殊環(huán)境下,CDMA直放站將充分發(fā)揮它的優(yōu)勢。由于各種地理環(huán)境和用戶的要求不同,所需的CDMA直放站的類型也不同。CDMA直放站是為了消除移動通信網(wǎng)覆蓋盲區(qū)或弱信號,延伸基站信號覆蓋的一種中繼設(shè)備,它能解決消除城市因受高樓大廈影響而產(chǎn)生的室外局部信號陰影區(qū),地下停車場、地下隧道、商場、電梯等基地?zé)o法到達(dá)信號的盲區(qū),提高了覆蓋范圍增強(qiáng)了信號覆蓋延伸。GSM/CDMA光纖直放站光纖中繼移動通信直放站由靠近基站側(cè)的近端機(jī)及覆蓋區(qū)側(cè)的遠(yuǎn)端機(jī)兩部分組成,適用于在基站擬建直放站區(qū)有高山阻擋或兩者相距甚遠(yuǎn),同時基站和覆蓋區(qū)之間具備光纜情況下建站。

光纖直放站兼?zhèn)鋵拵?、選帶、選帶、選頻等功能。傳輸距離可達(dá)20Km,由于空間隔離度好,不產(chǎn)生同頻干擾,重發(fā)方向可采用全向天線覆蓋,以提高覆蓋效果。應(yīng)用波分復(fù)用事分光、分路技術(shù)、光纖直放機(jī)還可組成其它使用系統(tǒng)。3.移動通信直放站的構(gòu)成移動通信直放站的構(gòu)成因種類而異。<1>直放式直放機(jī)下行從基站接收信號,經(jīng)放大后向用戶方向覆蓋；上行從用戶接收信號,經(jīng)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、下行頻率下變頻為中頻,進(jìn)行選頻限帶處理后,再上變頻恢復(fù)上、下行頻率。<3>光纖傳輸直放站將收到的信號,經(jīng)光電變換變成光信號,傳輸后又經(jīng)電光變換恢復(fù)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(nèi)直放站室內(nèi)直放站是一種簡易型的設(shè)備,其要求與室外型機(jī)是不一樣的。4.直放站的應(yīng)用〔1直放站的應(yīng)用原則根據(jù)直放站系列產(chǎn)品的特點和移動通信網(wǎng)絡(luò)的需求,不同的地理環(huán)境及應(yīng)用場合,系統(tǒng)的解決方案是不同的,這需要認(rèn)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(yīng)用場所,由于基站的密集性、用戶話務(wù)量等不同,建議采用如下直放站的應(yīng)用原則：

城市密集區(qū)由于用戶量大,基站數(shù)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(nèi)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(shù)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(chǎn)生干擾,干擾會隨著直放站數(shù)量的增多而加大,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(yīng)當(dāng)采用小功率〔1Ｗ以下直放站。城市邊緣在CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期,由于基站數(shù)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(shè)光纖的地區(qū)最好采用輸出功率為10Ｗ的光纖直放站。無光纖資源時,可利用無線直放站進(jìn)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5Ｗ/10Ｗ,等同于基站的輸出,達(dá)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(shè)光纖的地區(qū)最好采用大功率光纖直放站〔10Ｗ/20Ｗ擴(kuò)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),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(yīng)用場GSM、CDMA和光纖直放站和室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)為各種信號盲區(qū)可提供不同的詳細(xì)解決方案,其適應(yīng)范圍如下：擴(kuò)大服務(wù)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(qiáng)場強(qiáng),擴(kuò)大郊區(qū)站的覆蓋；

沿高速公路架設(shè),增強(qiáng)覆蓋效率；

解決室內(nèi)覆蓋,如大型建筑物內(nèi)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(nèi),實現(xiàn)疏忙；

其它因屏蔽不能使信號直接穿透之區(qū)域等。

以下是直放站的幾種典型應(yīng)用在進(jìn)行無線蜂窩系統(tǒng)設(shè)計時,由于基站的發(fā)射功率遠(yuǎn)大于手機(jī),計算基站的覆蓋距離時,往往是計算反向電路的傳播衰耗。但在直放站的實際安裝調(diào)測中,為方便起見,我們?nèi)砸允謾C(jī)接收到的基站的信號強(qiáng)度加以估算。<在下面的幾個例子中,所涉及的電平值均為手機(jī)接收信號功率值。>

●公路的覆蓋

某郊區(qū)一基站東側(cè),有一主要交通干道,我們在基站東側(cè)14km處安裝一直放站,服務(wù)天線高度約55m。直放站服務(wù)天線的輸出口接一個3比1的功率分配器,分別接兩個16dBi的板狀天線,信號小的天線向西輻射〔指向基站,信號大的天線向東輻射。未裝直放站時,直放站所在地信號在-100dBm左右,通信時通時斷,效果非常不好。直放站開通后,直放站西側(cè)一段約3—5km公路信號明顯改善；直放站東側(cè)使通信距離又延伸8—10km?！窠紖^(qū)重點村鎮(zhèn)居民區(qū)的覆蓋

某一村鎮(zhèn)離基站5～6km,由于該鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)條件較好,手機(jī)用戶較多。無直放站時,地面信號在-90～-95dBm左右,室外通信正常但無法保證室內(nèi)通信。安裝直放站后,服務(wù)天線在30m高左右,采用全向天線,地面接收的基站信號電平提高約20dB,可以解決半徑在500—800m內(nèi)的室內(nèi)覆蓋〔指一般居民樓。●"L"型覆蓋

某一風(fēng)景區(qū)位于山谷中,距離基站不到4km,但由于被山脈阻擋,手機(jī)根本無法工作。我們在山脈的盡頭安裝一直放站,由于直放站接收信號的方向和發(fā)射信號的方向成一定的角度,相當(dāng)于基站的電波在直放站處轉(zhuǎn)了一個彎。依靠山體的阻擋,直放站的施主天線和服務(wù)天線分別放在山體的兩側(cè),隔離度很大,直放站的性能可以充分發(fā)揮,不但很好地解決了該風(fēng)景區(qū)用戶的通信問題,還使該基站的通信距離向山谷里延伸了6km?！衽R時性會議地點的應(yīng)急覆蓋

某北京郊區(qū)某賓館組織生要會議,由于信號較弱,在會議室和賓館底層房間均不能通信。由于時間緊迫,在該賓館安裝閉路分布系統(tǒng)已不可能。經(jīng)現(xiàn)場考察,在賓館頂層信號較強(qiáng),且信號單一,安裝直放站不會引起導(dǎo)頻混亂。服務(wù)天線放樓群中間,利用樓體的隔離可以有效地控制直放站的覆蓋,因賓館面積不大,直放站的增益設(shè)置較小,使直放站工作很穩(wěn)定。直放站半天即安裝完畢,馬上收到效果,不但會議室內(nèi)信號明顯增加,而且地下室也可以正常通信?！耖_闊地域的覆蓋

人口分布較少的開闊地域是使用直放站進(jìn)行覆蓋的典型場合。當(dāng)直放站采用全向天線時,只要有一定的鐵塔高度,在直放站工作正常的情況下,3km內(nèi)可以明顯地感覺到直放站的增益作用。但距離超過5km以后,直放站的增益作用就迅速消失,用手機(jī)進(jìn)行基站接收信號電平測試,無論直放站是否工作,接收電平都沒有明顯變化。這是因為在平原開闊地區(qū),房屋建筑和地形地貌造成的傳輸衰耗相對較小,而隨空間距離的增加,電波按32.45+20logf<MHz>+20logD<km>的規(guī)律衰減；即距離每增加一倍,電波衰減6dB。

比如在離基站12kmA點處用手機(jī)測得基站的接收信號電平下降為約-95dBm,在離基站17km的B點測得接收信號電平下降為約-97km〔由于距離增加不足三分之一,自由空間衰耗和地貌衰耗增加值都不很大。在A點安裝一直放站,我們可以這樣估算一下直放站電波的衰減曲線。直放站正常工作后,在距直放站水平距離300m的地面用手機(jī)進(jìn)行接收信號電平測量〔離直放站過近,將離開天線的主瓣,計算誤差較大,假如測得導(dǎo)頻電平為-70dBm,就可估算出直放站在A點附近有25dB的增益作用。由于距離每增加一倍,電波衰減6dB。在離A點600m處衰減6dB,1200m處衰減12dB依次類推,4.8km衰關(guān)將達(dá)24dB。如果考慮地貌衰耗,直放站放大的信號到達(dá)B點時,信號電平約在-95—-100dBm左右,此時直放站的增益作用幾乎為零。圖3表示出基站的信號和直放站放大的信號衰減曲線索,可以看出A點至B點,基站信號衰減很慢,而且直放站信號衰減可以看出A點到B點,基站信號衰減很慢,而直放站信號衰減很快。需要指出的是,如果直放站所在地300m處,通過開頭直放站的方法,若能檢查出直放站有25dB以上的增益,則說明直放站的工作狀態(tài)已經(jīng)是比較好的。由此可見,要想利用直放站組成大面積的覆蓋是不現(xiàn)實的。當(dāng)然要想在局部方向獲得較大的覆蓋,如公路沿線則必須有更高的鐵塔和高增益的定向天線,這樣可以在單一方向延伸覆蓋10km左右。5.對移動通信直放站的要求通常,對移動通信直放站的要求主要應(yīng)以基站的技術(shù)要求為依據(jù)。工作頻帶應(yīng)和GSM及CDMA的工作頻帶一致。直放站系透明傳輸,一般不會產(chǎn)生附加頻率誤差,但移頻直放站例外〔允許工作的移頻頻率應(yīng)獲得無線電管理局的批準(zhǔn),因它有頻率變換,應(yīng)要求輸出頻率變化不超過±5×10-8。<2>額定〔最大輸出功率、額定〔最大增益〔及增益調(diào)節(jié)范圍、自動增益控制范圍及輸入電平。這是一組互相關(guān)聯(lián)的指標(biāo),應(yīng)綜合考慮。通常最大輸出功率在不超過信息產(chǎn)業(yè)部無線電管理局規(guī)定的最大限值的情況下,應(yīng)分成若干等級供用戶選用,下行主要考慮覆蓋,上行保證基站滿意接收。因此,下行一般大于上行。增益是將接收到的信號放大到額定輸出功率?？紤]到直放站安裝地點信號強(qiáng)度的差異,增益應(yīng)是可調(diào)的。最大增益可以考慮將直放站接收到的信號電平〔據(jù)施工及運營單位報告約-60～-80dBm放大到最大輸出功率來計算。為了保證輸出功率穩(wěn)定和避免輸出非線性,帶有≮10dB的自動增益控制〔AGC看來是必要的。關(guān)于容差、額定輸出功率和額定增益,只要規(guī)定一個就可以了。一般規(guī)定增益容差比較合適。因為測試時是將增益調(diào)到最大,改變輸入電平使輸出達(dá)到額定值。既然是這樣,額定功率當(dāng)然就不必規(guī)定容差了,而這時,輸入電平也因增益不同而不同。<3>帶寬、帶內(nèi)波動和帶外抑制這是一組互相有關(guān)系的指標(biāo),尤其是帶寬和帶內(nèi)波動。通常,帶寬是指-3dB帶寬,而帶內(nèi)波動是指帶內(nèi)的不平坦度。如果要求帶內(nèi)波動比3dB小,則-3dB帶寬必然要比分配給它的帶寬要寬,這樣,勢必侵占別的信道。因此,帶內(nèi)波動最大只能是3dBp-p。帶外抑制主要是對濾波器形狀的要求。為了不對別人形成干擾,希望濾波器形狀盡量接近矩形。通常以-60〔或-40dB帶寬對-3dB帶寬的比〔有人稱之為濾波器的形狀系數(shù)來衡量。對寬帶直放站來講,這一形狀系數(shù)做到＜1.6是不成問題的,但對選頻直放站而言,形狀系數(shù)可能要達(dá)到6。<4>交調(diào)和雜散發(fā)射諧波、交調(diào)和雜散都是不希望有的無用信號,可以提出一樣的要求。對GSM直放站,按YD/T883-1999和ETS300609要求是合適的,對CDMA直放站,只有按YD/T1047-2000來要求了。<5>波形質(zhì)量CDMA基站有對波形質(zhì)量〔Rho的要求,直放站傳輸CDMA信號后,對這項指標(biāo)可能會惡化,應(yīng)規(guī)定一個允許的惡化量。<6>傳輸時延信號通過直放站后,可能產(chǎn)生傳輸時延。寬帶直放站的傳輸時延比較小,一般在1μs左右；選頻直放站和移頻直放站傳輸時延比較大,可能分別達(dá)到5μs和10μs。<7>噪聲系數(shù)這是直放站靈敏度的表征,按現(xiàn)在技術(shù)水平,做到4～6dB應(yīng)是不成問題的。<8>電壓駐波比為可保證有效功率傳輸,提出電壓駐波比的要求是需要的。根據(jù)功率被反射的量和實際水平,要求做到小于1.4～1.5是可行的。<9>操作維護(hù)管理為了操作維護(hù)和管理,作一些信號指示〔如輸出功率指示,電源狀態(tài)指示等,設(shè)置電源開關(guān),增益調(diào)節(jié)鈕是必要的。至于需不需要提出遠(yuǎn)程監(jiān)控或網(wǎng)管之類的要求,應(yīng)視情況而定?？梢宰鳛檫x項,有也不必過分復(fù)雜,因為直放站畢竟不是基站,復(fù)雜了成本必然增加。<10>安全要求應(yīng)有接地裝置、耐壓和絕緣等要求。<11>室內(nèi)直放站既然室內(nèi)直放站是簡易型的,因此要求應(yīng)比室外型低,尤其是輸出功率、增益、噪聲系數(shù)、傳輸時延和電壓駐波比等。總之,直放站有很多技術(shù)參數(shù),如上所述。但對一個直放站來說,主要有工作頻率范圍、最大輸出功率、增益范圍等,為此應(yīng)對這些技術(shù)參數(shù)進(jìn)行著重討論?！裰狈耪镜墓ぷ鲙?。很多直放站是由AMPS和TACS模擬移動通信系統(tǒng)產(chǎn)品演變而來,進(jìn)入CDMA體制后,只做了少量改動,為適應(yīng)CDMA有多個載頻的需要〔我國800MHzCDMA系統(tǒng)有10MHz帶寬,一些直放站生產(chǎn)廠家,其寬帶的直放站均不如為CDMA專門設(shè)計的窄帶直放站性能好。因為CDMA系統(tǒng)信號的信噪比遠(yuǎn)低于其他系統(tǒng),前端低噪音放大器的性能十分重要,寬帶濾波器不利于低噪音放大器的制造。實際上直放站滿足多功波是沒有必要的,直放站都工作在話務(wù)量低的邊緣地區(qū),能保證CDMA首載波283信道工作即可。直放站是基站滾動發(fā)展的,過渡性產(chǎn)品,當(dāng)需要第二載波時,直放站已被基站取代。●直放站的最大輸出功率。一些廠家為了獲得較大覆蓋,生產(chǎn)的直放站最大輸出功率高達(dá)+43dBm,這是沒有必要的。取大輸出功率+33～38dBm較為合適。第一覆蓋主要取決于直放站反向信道低噪音放大器的性能,而不取決于直放站的最大輸出功率。第二在實際安裝中,直放站輸出功率很難達(dá)到+30dBm以上。在空曠地帶,當(dāng)?shù)孛娼邮栈镜男盘栯娖降陀?95dBm時,可考慮安裝直放站。假設(shè)施主天線架高30m,由于高度的提高,空中接收信號電平在-65～-70dBm左右,加上施主天線增益,直放站輸入端口可望接收-50～-55dBm的信號,如果直放站增益為80dB,直放站輸出功率只能達(dá)到+25～30dBm。但是在實際安裝中,由于鐵塔高度的原因,隔離度受到限制,直放站的增益很難達(dá)到80dB以上,所以直放站的最大輸出功率指標(biāo)定的過高實際意義不大?！穹聪蛐诺澜邮斩藨?yīng)具有分集接收作用。CDMA系統(tǒng)有嚴(yán)格的功率控制,處于極低的信噪比情況下工作。由于手機(jī)發(fā)射的功率要遠(yuǎn)低于基站,直放站反向信道低噪音放大器的性能好壞顯得十分重要。采用分集接收有利于改善反向信道的性能。正常情況〔無直放站手機(jī)發(fā)射電平很少超過+15dBm。在加入直放站后,手機(jī)的發(fā)射功率比正常時要大很多,有時接收電平在-95～-100dBm時,手機(jī)輸出就高達(dá)+23dBm。這主要是加入直放站后,反向路徑信噪比惡化的原因。由于手機(jī)最大輸出是+23dBm,所以直放站的覆蓋主要取決于低噪音放大器的性能?！裰狈耪镜闹亓亢腕w積。直放站不同于基站,安裝條件一般都很苛刻,大部分在高塔上作業(yè)。有些生產(chǎn)廠商對這一點缺乏切身的體會,對重量和體積未給予重視,對這些物理參數(shù)沒有"精打細(xì)算"。一個小巧的直放站會給運營商帶來好感,想念安裝過直放站的人都有切身的體會,將一個重量超過25kg、體積龐大的直放站搬上50m高的鐵塔是多么的困難?！褴浖牟僮鹘缑嬉奖?。直放站安裝條件困難,在高塔上作業(yè),一手攀住鐵塔,另一手拿住筆記本電腦操作,其難度是可想而知。如果人機(jī)對話采用DOS方式,逐一敲進(jìn)字符,則是太困難了。有的生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品,軟件設(shè)置從直放站的初步設(shè)計到直放站的現(xiàn)場安裝高度采用流程圖的形式,開始要求輸入直放站和基站的經(jīng)緯度,隨著流程圖再輸入天線和基站參數(shù),一步一步地向下進(jìn)行,最后給出直放站的大致增益數(shù)值,非常方便。所有的輸入?yún)?shù)均由下拉式菜單用鼠標(biāo)進(jìn)行選擇,很利于現(xiàn)場操作。●下放站應(yīng)具有遙測遙控功能。直放站由于安裝在較為偏僻的地區(qū),用電話線采用MODEM遙控可能性滿面春風(fēng)。有的廠家給直放站配置一個手機(jī),利用手機(jī)號碼組成直放站自身的網(wǎng)管系統(tǒng),但價格較高,當(dāng)直放站數(shù)量不大時沒有必要購買網(wǎng)管系統(tǒng)。最簡單有效的方法是采用電纜從RS232口將遙控功能引至地面,這樣每次對直放站進(jìn)行檢查就不用再爬塔。●直放站應(yīng)具有故障和告警記錄功能。對直放站出現(xiàn)的斷電,功放過載,是否出現(xiàn)自激等應(yīng)有記錄。每次故障和告警出現(xiàn)的時間和次數(shù)應(yīng)有所統(tǒng)計,以便于日后維護(hù),分析原因。6.直放站主要指標(biāo)的測試有關(guān)移動通信直放站主要指標(biāo)的測試應(yīng)當(dāng)考慮測試的準(zhǔn)確性,也應(yīng)當(dāng)考慮測試的成本和使測試簡單易操作。<1>額定輸出功率、最大增益、增益調(diào)節(jié)范圍和AGC范圍的測試。

被測直放站增益調(diào)到最大,從低向高調(diào)信號發(fā)生器加給被測直放站的輸入電平,使測得的直放站輸出達(dá)到廠家聲明的輸出電平Lout〔dBm,記錄這時直放站的輸入電平Lin〔dBm,則直放站的最大增益為：Gmax=Lout-Lin〔dB〔1改變輸入電平到Lin′〔dBm和Lin″〔dBm使直放站輸出Lout變化不超過規(guī)定值△Lout〔如1dB或0.5dB,則：AGC=Lin′-Lin″〔dB〔2

Lin′為Lout+△Lout時的輸入電平,Lin″為Lout-△Lout時的輸入電平。

輸入電平回到Lin〔dBm,減小直放站增益到最小,讀直放站這時的輸出電平Loutmin〔dBm,直放站的增益調(diào)節(jié)范圍為：△G=Lout-Loutmin〔dB〔3測量額定輸出功率時應(yīng)考慮直放站輸出端口到功率計輸入端口的衰耗。其它有很多指標(biāo)都是在廠方聲明的功率上測試的,因此,廠方聲明最大輸出功率時,應(yīng)考慮對其它指標(biāo)〔如交調(diào)、雜散發(fā)射等的影響。<2>帶寬、帶內(nèi)波動和帶外抑制的測試應(yīng)盡量采用掃頻測試,采用網(wǎng)絡(luò)分析儀〔矢網(wǎng)、標(biāo)網(wǎng),也可以采用帶跟蹤源的頻譜分析儀,建議推薦后者,因為它的動態(tài)范圍較大,還可以減少測試儀器品種,節(jié)約成本。

接通跟蹤源,中心頻率調(diào)到被測直放站的中心頻率,掃頻寬度調(diào)到被測直放站帶寬的3～7倍〔視被測帶寬而定,帶寬窄時倍數(shù)高,輸出電平調(diào)到被測直放站輸入電平為Lin。頻譜分析儀參考電平調(diào)到使被測指標(biāo)接近頂刻線。在頻譜分析儀屏幕上出現(xiàn)濾波器的響應(yīng)曲線,用標(biāo)記可以讀到-3dB的帶寬、帶內(nèi)波動和帶外抑制。

在測量帶內(nèi)波動時,建議減小輸入電平Lin,以充分暴露帶內(nèi)的波動。在測量帶外抑制時如果測量儀器的動態(tài)范圍不夠,可以采用點頻法測試。<3>諧波、交調(diào)和雜散發(fā)射的測試交調(diào)測試、雜散發(fā)射測試

諧波測試信號發(fā)生器1接通,信號發(fā)生器2關(guān)閉,頻率f1調(diào)到被測直放站中心頻率,電平調(diào)到被測直放站輸入電平Lin再加10dB,在直放站增益調(diào)到最大時,用頻譜分析儀測2f1、3f1的電平。

交調(diào)測試兩個CW信號發(fā)生器的頻率f1、f2在被測直放站帶內(nèi)設(shè)置并接通,其間隔在測帶內(nèi)交調(diào)時應(yīng)充分得小,保證交調(diào)產(chǎn)物2f1-f2和/或2f2-f1落在帶內(nèi),在測帶外交調(diào)時,f1、f2的間隔應(yīng)充分得大,保證交調(diào)產(chǎn)物落在帶外。在直放站增益調(diào)到最大時用頻譜分析儀的標(biāo)記功能讀出交調(diào)產(chǎn)物的幅度。

測試GSM直放站時,總輸入電平應(yīng)提高10dB；測試CDMA直放站時,總輸入電平應(yīng)為Lin。

雜散發(fā)射測試

信號發(fā)生器調(diào)制方式分別調(diào)到GSM或CDMA〔視被測直放站種類而定,頻率調(diào)到被測直放站中心頻率,電平調(diào)到Lin〔dBm,在直放站增益調(diào)到最大時用頻譜分析儀測量9kHz～12.75GHz內(nèi)除工作頻帶外的雜散發(fā)射電平。

在諧波、交調(diào)和雜散發(fā)射測試中,應(yīng)充分考慮直放站輸出到頻譜分析儀輸入之間所有衰耗的影響。<4>波形質(zhì)量惡化量的測試CDMA信號發(fā)生器頻率調(diào)在被測直放站中心〔信道頻率,用波形質(zhì)量測試儀測出CDMA信號發(fā)生器的波形質(zhì)量RhoG,調(diào)CDMA信號發(fā)生器電平到Lin,在被測直放站增益調(diào)到最大時,按實線連接,用波形質(zhì)量分析儀測出這時的波形質(zhì)量RhoA,則被測直放站傳輸CDMA信號時波形質(zhì)量惡化量為：△Rho=RhoG-RhoA〔4<5>傳輸時延的測試示波器測量傳輸時延

通常用矢網(wǎng)分析儀測試,測試成本很高。若用示波器測量傳輸時延,與矢網(wǎng)測得的結(jié)果相比,幾乎沒有差別。

將信號發(fā)生器用≥50kHz的信號作幅度或脈沖調(diào)制,在高頻數(shù)字存儲示波器上觀測CH2的信號包絡(luò)對CH1的信號包絡(luò)的延遲時間,用示波器上的標(biāo)記可以很準(zhǔn)確地讀出CH2信號和CH1信號之間的時間差,即為傳輸時延。<6>電壓駐波比的測試用矢網(wǎng)和標(biāo)網(wǎng)都可以測試,我們用帶跟蹤發(fā)生器的頻譜分析儀測試。

在頻譜分析儀上,接通跟蹤源,調(diào)中心頻率為被測直放站中心頻率,調(diào)掃頻寬度為被測直放站的工作帶寬,調(diào)跟蹤源輸出電平到反射橋測試端口有被測直放站的最大輸入電平。以開路/短路的反射為參考,測出被測直放站天線端口的回波損耗值。

源輸出駐波的測試始終沒有解決好,只能在無輸出信號或斷電狀態(tài)下測試。輸入駐波測試要考慮被測直放站的承受力,如果雙工器前有隔離器,則可以均在斷電情況下測試。<7>噪聲系數(shù)測試用噪聲系數(shù)測試儀測量噪聲系數(shù)是非常簡單的,但對GSM選頻直放站來說,由于儀器帶寬遠(yuǎn)大于被測帶寬,所以測試起來非常困難,這時干脆用人工測試。

人工噪聲系數(shù)測試

被測直放站增益調(diào)到最大,在噪聲源接通時,從功率計上讀功率Ph<mW或μW>；在噪聲源切斷時,從功率計上讀功率Pc〔mW或μW。

如果噪聲源在被測頻率上的超噪比為ENR〔dB,則被測直放站噪聲系數(shù)為：

NF=ENR-10lg〔Y-1〔5移動通信直放站看起來似乎簡單,其實不然,對其中關(guān)鍵部件要求還是較高的。因此,建議運營商選購經(jīng)質(zhì)量認(rèn)證廠商并經(jīng)質(zhì)檢機(jī)構(gòu)檢測合格的產(chǎn)品,否則其結(jié)果將可能是不理想的。7、直放站與基站的優(yōu)劣性比較直放站與基站相比較,其優(yōu)點主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

〔1同等覆蓋面積時,使用直放站投資較低。在平原地區(qū)室外一個全向基站可以有10km覆蓋半徑；一個全向直放站可以有4km覆蓋半徑；就覆蓋面積而言,六個直放站約相當(dāng)于一個基站。六個直放站的設(shè)備價約為一個基站的80%。但考慮到機(jī)房租用和裝修、交直流電源、空調(diào)、傳輸系統(tǒng)和電路租金等費用,六個直放站的費用只相當(dāng)于于一個基站的50%,甚至更低。〔2覆蓋更為靈活。一個基站基本上是圓形覆蓋,多個直放站可以組織成多種覆蓋形式。如"一"字型排開,可以覆蓋十幾至幾十公里的路段。也可以組織成"L"型、"N"型和"M"型覆蓋,特別適合于山區(qū)組網(wǎng)?！?在組網(wǎng)初期,由于用戶較少,投資效益較差,可以用一部分直放站代替基站。用戶發(fā)展起來后現(xiàn)更換為基站,替換下來的直放站再進(jìn)一步放置在更邊緣的地區(qū),這樣一步步地滾動發(fā)展。〔4由于不需要土建和傳輸電路的施工,建網(wǎng)迅速。但直放站與基站相比也有明顯的不中,主要表現(xiàn)在：〔1不能增加系統(tǒng)容量?！?引入直放站后,會給基站增加約3dB以上的噪音,使原基站工作環(huán)境惡化,覆蓋半徑減少。所以一個基站的一個扇區(qū)只能帶兩個以下的直放站工作。〔3直放站只能頻分不能碼分,一個直放站往往將多個基站或多個扇區(qū)的信號加以放大。引入過多的直放站后,導(dǎo)致基站短碼相位混亂導(dǎo)頻污染嚴(yán)重,優(yōu)化工作困難,同時加大了不必要的軟切換?！?直放站的網(wǎng)管功能和設(shè)備檢測功能遠(yuǎn)不如基站,當(dāng)直放站出現(xiàn)問題后不易察覺。〔5由于受隔離度的要求限制,直放站的某些安裝條件要比基站苛刻的多,使直放站的性能往往不能得到充分發(fā)揮?！?如果直放讓自激或直放站附近有干擾源,將對原網(wǎng)造成嚴(yán)重影響。由于直放站的工作天線較高,會將干擾的破壞作用大面積擴(kuò)大。CDMA是一個同頻系統(tǒng),周邊的基站均有可能受到堵塞而癱瘓。根據(jù)相關(guān)資料,有引起國家直放站和基站的安裝比例高達(dá)2比1以上；由于我國的人口密度很大,直放站和基站的安裝比例不應(yīng)過大,如果沒有光纖直放站,只對射頻耦合型室外直放站而言,這一比值應(yīng)不大于1。在規(guī)劃時,直放站作為滾動發(fā)展的過渡設(shè)備,一次性安裝直放站的比率應(yīng)進(jìn)一步減少。在大中城市的市區(qū)和通話密度較高的地區(qū)應(yīng)不使用射頻耦合型室外直放站。直放站不能增加系統(tǒng)容量,卻可以彌補CDMA系統(tǒng)基站的覆蓋不足,由于價格低、安裝方便、在GSM、CDMA系統(tǒng)中采用直放站不失為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的一種較好的解決方案。另外由于CDMA系統(tǒng)的頻率復(fù)用率為1,直放站在CDMA系統(tǒng)和GSM系統(tǒng)中的使用存在著差異。直放站的使用將與整個系統(tǒng)的性能相關(guān),而在GSM系統(tǒng)中直放站的使用僅與幾個相關(guān)的通道性能有關(guān)。因而,合理的規(guī)劃直放站網(wǎng)絡(luò),嚴(yán)格的工程勘測及施工對提高CDMA網(wǎng)絡(luò)的性能是十分必要的。二、GSM直放站GSM移動通信直放站是解決基站覆蓋而存在的信號盲區(qū)的一種方式。通過架設(shè)直放站不但能改善覆蓋效果,同時能大大減少投資基站之成本。如圖2-1所示了GSM移動通信直放站原理圖。圖4-1GSM移動通信直放站原理圖為了滿足不同環(huán)境及技術(shù)要求,GSM直放站主要可分為：

GSM移動通信寬帶直放機(jī)

GSM移動通信頻帶選擇直放機(jī)

GSM移動能信信道選擇直放機(jī)1.GSM移動通信寬帶直放站<1>GSM移動通信寬帶直放站方框圖如圖2-1所示。圖2-1GSM移動通信寬帶直放站方框圖<2>主要性能特點：高的系統(tǒng)增益且增益連續(xù)可調(diào)

采用先進(jìn)的數(shù)字濾波技術(shù),帶外抑制特別好

全雙工工作,很高的上/下行隔離度

兩端口標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,安裝極為方便

內(nèi)置電源且設(shè)計有電源保護(hù)系統(tǒng)和免維護(hù)備用電源接口

采用ALC技術(shù),輸出電平連續(xù)可調(diào),穩(wěn)定可靠

可選智能監(jiān)控,故障自動報警及遠(yuǎn)程維護(hù)

高線性功放,性能穩(wěn)定

<3>使用范圍:主要用于機(jī)場、旅游區(qū)、地下建筑、隧道、大型偏廠礦及村鎮(zhèn)等GSM系統(tǒng)的盲區(qū)、陰影區(qū)。

<4>GSM移動通信頻帶選擇直放站組網(wǎng)如圖2-2所示。圖2-2GSM移動通信頻帶選擇直放站組網(wǎng)示意圖2.GSM移動通信頻帶選擇直放站<1>GSM移動通信頻帶選擇直放站方框圖如圖2-3所示。圖2-3GSM移動通信頻帶選擇直放站方框圖<2>主要性能特點：高的系統(tǒng)增益且增益連續(xù)可調(diào)

全雙工工作,很高的上/下行隔離度

中心頻率和帶寬任意可調(diào),滿足不同客戶要求,帶外抑制好,不同營運商之間的信號不會產(chǎn)生相互干擾

內(nèi)置電源且設(shè)計有電源保護(hù)系統(tǒng)和免維護(hù)備用電源接口

兩端口標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,安裝極為方便

采用PLL控制技術(shù)的選頻模塊,性能穩(wěn)定可靠,噪聲系數(shù)低

采用ALC控制,輸出電平連續(xù)可調(diào)

可選智能監(jiān)控,故障自動報警及遠(yuǎn)程維護(hù)

高線性功放,性能穩(wěn)定3.GSM移動通信信道選擇直放站<1>GSM移動通信信道選擇直放站方框圖如圖2-4所示。圖2-4GSM移動通信信道選擇直放站方框圖<2>主要性能特點：

高的系統(tǒng)增益且增益連續(xù)可調(diào)

產(chǎn)品能工作在兩信道或四信道,可擴(kuò)展

采用PLL控制技術(shù)的選頻模塊,性能穩(wěn)定可靠,噪聲系統(tǒng)低,帶外抑制特別好

采用ALC控制,輸出電平連續(xù)可調(diào)

兩端口標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,內(nèi)置電源,安裝方便,并配有免維護(hù)備用電源接口

可選智能監(jiān)控,故障自動報警及遠(yuǎn)程維護(hù)

每信道單獨功放,不會相互干擾,性能穩(wěn)定

設(shè)計有防雷,避雷系統(tǒng)三、CDMA移動通信直放站采用CDMA直放站可以擴(kuò)大CDMA系統(tǒng)基站的覆蓋范圍,大大節(jié)省CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資<一個CDMA直放站的投資約為一個CDMA基站的十分之一>。特別是在高層樓宇、地下<如地鐵>、盲區(qū)等特殊環(huán)境下,CDMA直放站將充分發(fā)揮它的優(yōu)勢。CDMA移動通信直放站是為CDMA網(wǎng)而設(shè)計的產(chǎn)品,它的顯著特點是采用超線性功放,保證多信道工作無雜波。CDMA直放站應(yīng)用于CDMA移動通信網(wǎng)絡(luò)中,雙向中繼無線信號延伸無線覆蓋區(qū),實現(xiàn)對特殊地形覆蓋消除覆蓋盲區(qū),調(diào)配小區(qū)業(yè)務(wù),平衡各小區(qū)的話務(wù)量,在"導(dǎo)頻污染"地區(qū)強(qiáng)化主導(dǎo)頻等等,以達(dá)到低成本擴(kuò)大無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的目的。由于各地環(huán)境和條件的要求不同,所需的CDMA直放站的類型也不同。CDMA直放站的系列產(chǎn)品<射頻、微波、光纖、移頻、樓宇、小型>會適應(yīng)和滿足各種不同需求。CDMA移動通信直放站主要由施主天線、重發(fā)天線、饋纜系統(tǒng)、直放主機(jī)、電源及保護(hù)系統(tǒng)以及防雷、避雷系統(tǒng)等部分組成。如圖3-1所示了CDMA移動通信直放站原理圖。圖3-1CDMA移動通信直放站原理圖1.CDMA直放站的特點

◆適用于CDMA系統(tǒng)

◆很寬的增益調(diào)節(jié)范圍,并能連續(xù)可調(diào)

◆采用了高選擇性的信道選擇器,可對單載頻進(jìn)行選擇處理

◆采用高線性功率放大器,低互調(diào)、低雜散,增益線性優(yōu)良,信號波動小,對基站無干擾

◆采用多線高選擇性低插損的腔體濾波器,消除上下行串?dāng)_保證系統(tǒng)高增益

◆采用特殊方法設(shè)計,避免與G網(wǎng)的相互干擾

◆采用PLL技術(shù)和數(shù)字濾波技術(shù),帶外抑制良好,帶內(nèi)平坦度好

◆設(shè)計防雷,避雷保護(hù)系統(tǒng)2.CDMA移動通信直放站框圖3.CDMA直放站主要技術(shù)指標(biāo)工作電壓AC220V

工作頻率：上行：825-840MHz下行：870-885MHz

增益：65-40dBm

帶內(nèi)波動：<1.5dB

增益可調(diào)：30dB

阻抗：50ohm

交調(diào)≥26dB

輸入駐波≤1.5<全頻段>

輸出駐波≤1.35<全頻段>

群時延≤2μs

工作溫度-30-50℃絕對濕度5-90%4.CDMA直放站應(yīng)用組網(wǎng)如圖5-2所示了CDMA直放站應(yīng)用組網(wǎng)示意圖。圖5-2CDMA直放站組網(wǎng)示意圖5.CDMA直放站產(chǎn)品類型基于CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求,可能采用以下各種類型的直放站。<1>不同帶寬的直放站目前聯(lián)通新時空開通使用的頻段帶寬為10MHz〔下行頻率870-880MHz,上行頻率825-835MHz,單載頻使用時帶寬需求為1.23MHz。因此,所需使用設(shè)備的工作帶寬要求應(yīng)符合這兩種帶寬的條件,一般情況下,室外應(yīng)用的直放站多采用選頻設(shè)備,室內(nèi)分布多采用寬帶設(shè)備。<2>不同功率的直放站CDMA的直放站可有各種功率選擇：1Ｗ/5Ｗ/10Ｗ/20Ｗ,不同的功率檔次適合不同的應(yīng)用場合。如光纖直放站可采用大功率工作方式〔10Ｗ/20Ｗ,室內(nèi)直放站則采用小功率工作方式〔1Ｗ/2Ｗ/5Ｗ,室外應(yīng)用的直放站設(shè)備最大輸出功率不超過10Ｗ。<3>不同接入方式的直放站應(yīng)用的場合不同,接入方式也有差別,主要接入方式有直接耦合和空間耦合,無線接入采取空間耦合方式,光纖/電纜等接入采取直接耦合方式,直接耦合方式可取得純度較高的信號源。<4>不同安裝的直放站

直放站一般分為室內(nèi)及室外安裝,室內(nèi)安裝時要考慮良好的通風(fēng),室外安裝要考慮密封環(huán)境下的防水、防潮、散熱情況。6.CDMA直放站采用的關(guān)鍵技術(shù)用于CDMA系統(tǒng)中的直放站產(chǎn)品在設(shè)計開發(fā)過程中,采用了一系列的關(guān)鍵技術(shù)以滿足CDMA系統(tǒng)的應(yīng)用特性：

<1>低噪聲電路設(shè)計技術(shù)

采用低噪聲設(shè)計技術(shù)包括低噪聲前級放大器和線性功放,主要考慮在較高接收靈敏度的情況下,使得信號具有更好的信噪比。<2>線性功放技術(shù)

CDMA系統(tǒng)的調(diào)制方式以及頻譜的利用率,對功放的線性度也提出了很高的要求,如ＡＣＰＲ、ＩＭＤ3等指標(biāo)均與線性功放的性能有關(guān)。<3>增益、功率控制技術(shù)為了保證應(yīng)用的直放站不會影響CDMA系統(tǒng)環(huán)路控制的正常工作,直放站本身必須具備增益、功率調(diào)整控制技術(shù),這種調(diào)整可以是現(xiàn)場的,也可以是遠(yuǎn)端的。<4>收發(fā)雙工技術(shù)

通過雙工器可以使直放站、下行收發(fā)天線共用,便于工程施工,減少工程造價,當(dāng)直放站采用分體機(jī)結(jié)構(gòu)時,使用雙工器可以更方便的使前后端匹配。<5>濾波技術(shù)CDMA系統(tǒng)上下行頻率相隔45MHz,為了避免直放站設(shè)備內(nèi)部形成環(huán)路自激,保證設(shè)備穩(wěn)定工作,放大鏈路需有足夠的濾波電路,對于需要嚴(yán)格控制帶寬的設(shè)備〔如選頻型,還要采用變頻、中頻ＳＡＷ濾波等技術(shù)。<6>光傳輸技術(shù)光纖直放站利用光纖進(jìn)行信號的傳輸,需要ＲＦ信號與光信號轉(zhuǎn)換單元,以及光波分復(fù)用、光耦合及光功率分配等技術(shù)。<7>集中控制管理技術(shù)為了便于設(shè)備的維護(hù)管理,直放站內(nèi)部應(yīng)具有較為完善的智能管理單元,以提供遠(yuǎn)程的遙測、遙控功能,并可定時上傳狀態(tài)信息,故障自動告警等。<8>多頻合路、多模兼容技術(shù)

在室內(nèi)分布應(yīng)用的情況下,要考慮同已經(jīng)安裝的其它室內(nèi)分布系統(tǒng)〔如ＧＳＭ的兼容工作,這需要用到多頻、多模兼容技術(shù)。7.使用CDMA直放站的幾個基本原則〔1功放是直放站的核心部件,放大器的非線性將造成交調(diào)嚴(yán)重,CDMA導(dǎo)頻信號混亂,通信質(zhì)量惡化。直放站選型時應(yīng)注意選擇采用超線性功放的機(jī)型?！?根據(jù)不同的覆蓋要求選擇不同輸出功率的CDMA直放站和配套天線?！?根據(jù)不同的場合選擇不同信號中繼方式的直放站,如城市內(nèi)由于基站密度較大,為防止同時接入幾個施主基站,應(yīng)采用光纖傳輸直放站；在無光纖傳輸?shù)牡胤娇煽紤]采用微波傳輸直放站；在基站較少的地方可采用直接放大式直放機(jī),站址應(yīng)注意與施主基站視通,并在此方向上僅有一個基站,避免放大第二導(dǎo)頻,選用的施主天線增益應(yīng)盡可能滿足直放機(jī)輸入端電平,使直放機(jī)有較充裕的輸出功率,充分發(fā)揮其作用,增加覆蓋距離。〔4城市內(nèi)大型建筑物、商場等場合,把直放站和室內(nèi)分布系統(tǒng)配合應(yīng)用,可取得較好效果。8.CDMA直放站對900MHzGSM系統(tǒng)的干擾問題干擾是一個相互作用的問題,由于CDMA系統(tǒng)是一個擴(kuò)頻系統(tǒng),所以抗干擾能力很強(qiáng),一般情況下GSM系統(tǒng)對其干擾很小,所以問題主要集中在CDMA系統(tǒng)對GSM系統(tǒng)的干擾上。CDMA系統(tǒng)的880MHz與GSM系統(tǒng)的890MHz頻點最為接近,也最具有代表性。

<1>分析干擾情況分析CDMA與GSM系統(tǒng)的干擾,產(chǎn)生干擾的原因就是同址站之間的隔離度不夠。需根據(jù)兩者頻率的關(guān)系及發(fā)射/接收特性來具體研究。這里講的天線隔離度指的是同置站天線終端間的路徑損失,即從干擾站發(fā)單元輸出端口到被干擾站收單元輸入端口的路徑損失。它體現(xiàn)空間傳輸損耗和兩個站有效天線增益〔例如天線增益減去電纜損失的綜合作用。

接收機(jī)靈敏度降低、IMP干擾〔即互調(diào)干擾和接收機(jī)過載這3種性能損失是需要考慮的。從干擾源〔直放站接收的寄生輻射信號將導(dǎo)致接收機(jī)靈敏度降低,而從同置站接收到的所有載頻的合成造成了IMP干擾,接收機(jī)過載的原因是接收機(jī)所收到的總信號功率太大。為了將這些性能損失降到最小而不修改現(xiàn)有的發(fā)送和接受單元,在同址站間需要保持適當(dāng)?shù)母綦x。

三種主要的干擾為雜散干擾、阻塞干擾和互調(diào)干擾。三種干擾中,雜散干擾與CDMA直放站〔或基站目前在890MHz附近的帶外發(fā)射有關(guān),這是接收方〔GSM系統(tǒng)自身無法克服的,將導(dǎo)致GSM系統(tǒng)信噪比下降,服務(wù)質(zhì)量惡化；阻塞干擾與GSM接收機(jī)的通帶外抑制能力有關(guān),涉及到CDMA的載波發(fā)射功率、接收機(jī)濾波器特性等,GSM系統(tǒng)的接收機(jī)將受影響因飽和而無法工作；互調(diào)干擾與CDMA使用多載頻、系統(tǒng)的非線性有關(guān),結(jié)果主要表現(xiàn)為GSM系統(tǒng)信噪比下降和服務(wù)質(zhì)量惡化。

根據(jù)GSM技術(shù)體制,GSM接收機(jī)的靈敏度為-104dBm,信噪比9dB。通常情況下,GSM基站天線一般位于鐵塔的第一層平臺,由于物理空間的原因,CDMA直放站的增益不會很大〔在最大增益范圍內(nèi),直放站的增益大小取決于施主天線與用戶天線的隔離要求,若增益為80dB,則隔離要求為100dB左右,兩天線間的垂直隔離距離約為15m,考慮到多個RF系統(tǒng)共用同一站址,且直放站的施主天線的高度要求,所以共址情況下的CDMA直放站的增益不會很大,一般輸出功率取37dBm較為合理<約5W,遠(yuǎn)小于CDMA基站的輸出功率>,直放站的雙工濾波器的帶寬多為870MHz～880MHz,其濾波特性為60dB。根據(jù)信息產(chǎn)業(yè)部《800MHzCDMA直放站870MHz～880MHz技術(shù)要求和測試方法》中關(guān)于工作帶外雜散的要求：每頻帶Δf>1.98MHz:≤-65dBc/30kHz,即在1.23MHz信道帶寬以外信號衰減65dB。

另外需要注意的一點,原長城公司133網(wǎng)的800MHzCDMA網(wǎng)絡(luò)的CDMA基站采用的是北美的標(biāo)準(zhǔn),其基站的雙工濾波器的帶寬多為869MHz～894MHz,所以,CDMA的帶外信號將達(dá)到894MHz附近,與中國移動的頻點有4MHz的沖突,會對其造成一定的影響。CDMA直放站的情況與其不同,中國聯(lián)通的CDMA頻點為870MHz～880MHz,所以大多數(shù)直放站〔在中國市場銷售的的雙工濾波器的帶寬為870MHz～880MHz,其濾波特性為60dB。所以,直放站CDMA的帶外信號不會達(dá)到890MHz附近。

<2>克服干擾的解決方案

為了克服干擾,則需要遵守三條隔離準(zhǔn)：

◆被干擾基站從干擾基站接收到的寄生輻射信號強(qiáng)度應(yīng)比它的接收噪聲限低10dB；

◆在被干擾基站生成的三階互調(diào)干擾〔IMP3電平應(yīng)比接收機(jī)噪聲限低10dB；

◆受干擾站從干擾站接收到的總載波功率應(yīng)比接收機(jī)的1dB壓縮點低5dB。

根據(jù)以上條件,計算隔離距離：

*CDMA直放站的頻帶外雜散：37－65＝－28〔dBm/30KHz

*GSM系統(tǒng)能允許的最大雜散干擾：－104－9－10＝－123〔dBm

*CDMA直放站信號在890MHz處的電平強(qiáng)度〔已經(jīng)過雙工濾波器：－28－60＝－88〔dBm

*隔離余量：－88＋10lg<200/30>－<－123>＝43〔dB

根據(jù)垂直隔離公式：Iso＝28.0＋40lg10<d/λ>,則垂直隔離距離為d＝2.4m。

根據(jù)水平隔離公式：Iso＝22＋20lg10<d/λ>＋<GREPEATERTX＋GGSMRX>,則水平隔離距離為：d＝11m。

實際工程中,由于890MHz～909MHz頻段為中國移動所有,而CDMA系統(tǒng)為中國聯(lián)通所有,所以共址的機(jī)會不多。中國聯(lián)通的GSM上行頻段為909MHz～915MHz,與CDMA相隔較遠(yuǎn),隔離要求更小,應(yīng)更容易實現(xiàn)。

實際工程中,利用鐵塔平臺的隔離和建筑物本身的隔離,CDMA直放站信號對GSM的干擾問題是可以解決的,這需要工程人員大量地實踐與摸索。9.CDMA直放站對CDMA系統(tǒng)的干擾在CDMA系統(tǒng)中直放站使用不僅可以消除盲區(qū),而且還可以延伸基站的覆蓋范圍。但是,直放站的使用也會對CDMA系統(tǒng)產(chǎn)生下述的干擾問題。<1>干擾所引起的問題

◆噪聲疊加上行鏈路中直放站的使用使CDMA系統(tǒng)的噪聲疊加,基站的接收靈敏度下降。

◆使原基站覆蓋范圍縮小CDMA直放站的使用所引入的噪聲,導(dǎo)致基站系統(tǒng)的接收靈敏度下降,從而引起上行鏈路覆蓋范圍的收縮。通常情況下,在郊區(qū),當(dāng)上行鏈路中由于直放站使基站的噪聲電平提高2.1dB時,上行鏈路的覆蓋范圍將收縮13％。因而,CDMA系統(tǒng)中,直放站的架設(shè)位置不能處于原小區(qū)邊緣。

◆下行鏈路的導(dǎo)頻時延在CDMA系統(tǒng)中使用直放站會產(chǎn)生定時時延和信號延時擴(kuò)散,如果時延較大,將使CDMA系統(tǒng)導(dǎo)頻碼的相位發(fā)生變化,產(chǎn)生掉話等。在存在雙重覆蓋區(qū)域的情況下,來自直放站和基站信號的多徑傳播導(dǎo)致接收端的延時擴(kuò)散。為了減少多徑干擾,應(yīng)慎重選擇直放站的站址,使雙重覆蓋所產(chǎn)生的時延在一個時間窗之內(nèi)；另外可以調(diào)整基站的時間窗,使系統(tǒng)導(dǎo)頻信號不產(chǎn)生混亂。<2>直放站對系統(tǒng)容量的影響

任何能夠改變基站接收端信號電平或干擾電平的因素,都對系統(tǒng)的容量產(chǎn)生影響。下面分幾種不同的情況分析直放站引入對CDMA系統(tǒng)容量的影響：◆CDMA系統(tǒng)容量比特能量與總的噪聲功能譜密度之比：Eb/No=PG/<V*<N-1>*<1+Iother/Iself>>系統(tǒng)容量：N=1+PG/<V*Eb/No<1+Iother/Iself>>其中：PG=21dB為CDMA系統(tǒng)處理增益,V為話音激活增益,通常取0.4。Iother來自于其它小區(qū)的干擾,Iself自身小區(qū)的干擾假設(shè)系統(tǒng)要求Eb/No=10dB。對于單小區(qū)系統(tǒng),來自于相鄰小區(qū)的干擾為零,即Iother/Iself=0,代入得系統(tǒng)容量N=32.5。對于多小區(qū)無直放站的系統(tǒng)容量取決于相鄰小區(qū)的干擾情況?！舭惭bCDMA直放站時的系統(tǒng)容量在單小區(qū)有直放站時,因為Iother/Iself=0,系統(tǒng)容量不變。在多小區(qū)有直放站,分以下兩種情況進(jìn)行討論：a.移動臺位于小區(qū)邊緣與直放站之間的情況下,因為直放站的作用,相鄰小區(qū)移動臺的發(fā)射功率減小,因而來自相鄰小區(qū)的干擾減小,即公式中Iother/Iself減小,因而系統(tǒng)容量增加。b.移動臺位于基站與直放站之間的情況下,當(dāng)直放站位于基站與直放站之間,因為直放站的增益,使得對相鄰小區(qū)的干擾增加,通過分析可以得到該項的影響較弱。多小區(qū)安裝直放站的情況下,對于相鄰小區(qū)干擾主要來自本小區(qū)邊界的用戶,采用直放站后,這些用戶發(fā)射功率減小,降低了相鄰小區(qū)的影響,使系統(tǒng)容量得以增加。統(tǒng)計表明,通常情況下,Iother/Iself可降低12％-6％,容量增加2-3個用戶。綜上所述,對于單蜂窩系統(tǒng),直放站的使用可在保持原有容量的前提下,增加覆蓋范圍；對多蜂窩系統(tǒng),直放站的使用不僅可以增加覆蓋范圍,還可使系統(tǒng)容量略有增加。

<3>基站每扇區(qū)可帶直放站的數(shù)目假設(shè)基站和直放站的噪聲系數(shù)均為5dB,經(jīng)過有關(guān)計算,可得到以下結(jié)論：◆對于直放站的輸出功率為100ｍＷ〔20ｄＢｍ時,加入60臺直放站后,將引入2ｄＢ的附加噪聲?！魧τ?Ｗ〔30ｄＢｍ的直放站,加入10臺,將引入2ｄＢ的附加噪聲?！魧τ?0Ｗ〔40ｄＢｍ直放站,加入1臺直放站后,將引入1.5ｄＢ的附加噪聲,加入4臺直放站,將引入4ｄＢ左右的附加噪聲。四、GSM/CDMA光纖直放站光纖直放站與無線直放站的最大區(qū)別在于施主基站信號的傳輸方式上,無線直放站通過接收空間傳播的無線信號進(jìn)行放大,從而擴(kuò)大基站的覆蓋范圍。光纖直放站是通過光纖進(jìn)行傳輸,采用光信號接收器和轉(zhuǎn)換器連接偏遠(yuǎn)的區(qū)域。1.光纖直放站的特點〔1工作穩(wěn)定,覆蓋效果好

光纖直放站通過光纖傳輸信號,不受地理環(huán)境、天氣變化或施主基站覆蓋范圍調(diào)整的影響,因此工作穩(wěn)定,覆蓋效果好。

〔2設(shè)計和施工更為靈活

根據(jù)無線直放站的工作原理,無線直放站需把施主天線安裝在可以接收到GSM信號的地方,而且接收信號強(qiáng)度不能小于－80dBm,所以無線直放站一般只能安裝在基站覆蓋范圍的邊緣,并向順著基站覆蓋的方向延伸覆蓋。同時,為了防止直放站自激,還需保證施主天線和覆蓋天線有足夠的隔離度。因此,無線直放站的安裝位置和方式受到一定限制,而且一般采用定向天線進(jìn)行覆蓋,覆蓋范圍較小。光纖直放站在設(shè)計時無需考慮安裝地點能否接收到信號；不需考慮收發(fā)隔離問題,選址方便；覆蓋天線可根據(jù)需要采用全向或定向天線。另外射頻信號能夠在很小的傳送損失的情況下被傳送到遠(yuǎn)達(dá)20公里的遠(yuǎn)處,光纜很細(xì),容易鋪設(shè)。因此,設(shè)計和施工的靈活性大。

<3>避免了同頻干擾,可全向覆蓋,干擾少

光纖直放站是為了擴(kuò)大移動電話基地站的覆蓋范圍,把CDMA移動電話信號變成光纖后,從基地站到遠(yuǎn)程地區(qū),可使干擾及插入損失減小到最小。

<4>適用于GSM寬帶信道選擇型、CDMA寬帶信道選擇型；<5>單級傳輸距離長達(dá)50Km以上,擴(kuò)大覆蓋范圍；<6>可提高增益而不會自激,有利于加大下行信號發(fā)射功率；<7>信號傳輸不受地理條件限制

特別適合邊遠(yuǎn)城鎮(zhèn)或地形復(fù)雜的山區(qū)。2.光纖直放站的傳輸方式光纖直放站的最大特點是通過光纖進(jìn)行信號傳輸,光纖傳輸可以單獨敷設(shè),也可以利用現(xiàn)有的傳輸網(wǎng)絡(luò)。其主要有三種應(yīng)用方式：

<1>普通雙光纖方式這種方式多用于光纜中有現(xiàn)成多余備用光纖對的情況。

<2>波分復(fù)用方式如光纖中的1.3μm波長窗口已經(jīng)被其他信號占用時,可以通過波分復(fù)用器將直放站信號復(fù)用到1.55μm波長的窗口上,實現(xiàn)直放站信號與其他信號同纖傳輸。

<3>一發(fā)兩收方式

如果傳輸距離不太遠(yuǎn),且話務(wù)量不大的兩個地方都需要采用直放站,則可利用光纖分路器給成一發(fā)兩收方式。和同纖傳輸方式。

一般來說,如果能夠從基站敷設(shè)光纖至光遠(yuǎn)端機(jī)或現(xiàn)成的光纖網(wǎng)絡(luò)中有富余的纖芯,都采用普通雙光纖的方式解決光纖傳輸?shù)膯栴}。采用波分復(fù)用器可以提高光纖的利用率,但由于波分復(fù)用器投資較大,一般較少使用。3.光纖直放站的工作原理光纖直放站的原理圖如圖4-1所示,主要有光近端機(jī)、光纖、光遠(yuǎn)端機(jī)〔覆蓋單元幾個部分組成。光近端機(jī)和光遠(yuǎn)端機(jī)都包括射頻單元<RF單元>和光單元。無線信號從基站中耦合出來后,進(jìn)入光近端機(jī),通過電光轉(zhuǎn)換,電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?從光近端機(jī)輸入至光纖,經(jīng)過光纖傳輸?shù)焦膺h(yuǎn)端機(jī),光遠(yuǎn)端機(jī)把光信號轉(zhuǎn)為電信號,進(jìn)入RF單元進(jìn)行放大,信號經(jīng)過放大后送入發(fā)射天線,覆蓋目標(biāo)區(qū)域。上行鏈路的工作原理一樣,手機(jī)發(fā)射的信號通過接收天線至光遠(yuǎn)端機(jī),再到近端機(jī),回到基站。圖4-1光纖直放站的原理圖光纖直放站的原理結(jié)構(gòu)框圖如圖4-2所示。圖4-2光纖直放站原理結(jié)構(gòu)框圖光纖直放站近端機(jī)的定向天線收到基站的下行信號<935MHz-960MHz>送至近端主機(jī),放大后送到光端機(jī)內(nèi)進(jìn)行電／光轉(zhuǎn)換,發(fā)射1.55&1.31μm波長的光信號,再送到光波復(fù)用器,同原傳輸鏈路的光信號<波長1.31μm>合在一起經(jīng)光纜傳到遠(yuǎn)端；遠(yuǎn)端光波波分器將1.31μm和1.55μm波長的光信號分開后,讓1.55μm波長的光信號輸入光端機(jī)進(jìn)行光／電轉(zhuǎn)換,還原成下行信號<935MHz-960MHz>,再經(jīng)遠(yuǎn)端主機(jī)內(nèi)部功放放大,由全向天線發(fā)射出去送給移動臺。移動臺的上行信號<890MHz-915MHz>逆向送到基站,這樣就完成了基站與移動臺的信號聯(lián)系,建立通話。4.光纖直放站的主要指標(biāo)光路參數(shù)

光纖：G.652單模光纖〔對于1.55μm波長,適于采用G.652單模光纖

光源：1.3μm/1.55μm波長激光器組件

入纖光功率：≥3dBm<1.3μm波長>≥0dBm<1.55μm波長>

光檢測器：Pin接收組件

連接器：APC/FC,PC/FC射頻參數(shù)頻率范圍：800MHz-1000MHz輸入電平：下行：-20dBm上行：-20dBm--60dBm阻抗：50Ω射頻電纜接口：SMA傳輸指標(biāo)光接收靈敏度：〔傳輸載噪比≥24dB路數(shù)〔CH81624324048光功率〔dBm：-30-28.5-27.6-27-26.5-26.1接收端AGC范圍：20dB〔相當(dāng)于10dB光衰減傳輸帶寬：890MHz-960MHz〔±0.5dB800MHz-890MHz〔±0.5dB輸出電平：下行：-20dBm上行：-20dBm--60dBm兩頻三階互調(diào)產(chǎn)物：≤-38dBc噪聲系數(shù)：≤5dB〔光接收機(jī)噪聲底為-126dBm/CH輸入輸出阻抗：50Ω駐波比：≤1.55.光纖直放站應(yīng)用及組網(wǎng)圖由于光纖直放站傳輸距離長,避免了同頻干擾可全向覆蓋因而選址方便,且信號傳輸不受地理條件限制,特別適于郊區(qū)、鄉(xiāng)村邊遠(yuǎn)城鎮(zhèn)和地形復(fù)雜的山區(qū)以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)、丘陵地帶的通信盲區(qū)等。如圖4-3所示了光纖直放站組網(wǎng)示意圖。圖4-3光纖直放站組網(wǎng)示意圖6.光纖直放站工程設(shè)計原理與舉例在設(shè)計一個光纖直放站的覆蓋區(qū)域時,需要掌握一個基本原則和三個相互制約的要素。原則：設(shè)法使上行和下行信道的系統(tǒng)余量相等,從而保證上、下行信道的通信距離,話音質(zhì)量和通信概率大體相同。要素：①覆蓋半徑,②話音質(zhì)量,②通信概率<可靠性>。除上述三要素外,還應(yīng)考慮傳播環(huán)境,地形地物特征,使用頻段以及可利用的系統(tǒng)參數(shù)等因素,因此有以下設(shè)計方程。SM=SG-SL<1>

SG=Pt+Gt+Gr-Pmin<2>

SL=La+Lt+Lr<3>

Pmin=Pr+d<4>式中：SM：系統(tǒng)余量<dB>SG：系統(tǒng)增益<dB>SL：系統(tǒng)衰耗<dB>Pt：發(fā)射機(jī)輸出功率<dBW>Gt：發(fā)射天線增益<dB>Gr:接收天線增益<dB>d：惡化量Pmin：接收機(jī)輸入端最低保護(hù)功率電平<dBm>La：實際路徑衰耗中值<dB>Lt:發(fā)射端附加衰耗<dB>Lr：接收端附加衰耗<dB>Pr：接收機(jī)的噪聲門限電平對于移動通信的電波傳播,其衰落特性由下列已知公式及圖2─圖5來表征。自由空間的傳播衰耗：Lbs＝32.45+20lpD<km>+20lgf<MHz><5>準(zhǔn)平滑地形市區(qū)路徑傳播衰耗中值：Ltt＝Lbs+Am<f,d>-Hb<hb,d>-Hm<hm,f><6>

Am<f,d>,Hb<hb,d>,Hm<hm,f>為相應(yīng)的修正因子,其中An<f,d>為基本衰耗中值,Hb<hb,d>為基站天線高度增益因子,Hm<hm,f>為移動天線高度增益因子。例如：針對某一個8信道的基站,要覆蓋50km遠(yuǎn)外一小鎮(zhèn)<5km覆蓋半徑>,其地形為準(zhǔn)平滑地形,則在此建一光纖直放站,其直放站所架天線位于20m高的房頂上一個30m的鐵塔頂部,饋線選SDY-50-22的低損耗<0.05dB／m>電纜40m,要求保證5km以上邊緣通信概率為50％。

所建直放站可以確定為每信道輸出功率為1W<0dBW>,發(fā)射全向天線增益為10dB,移動臺接收靈敏度<A>為-110dBm<0.7μV>,保證50％的通信概率。則有：

SM＝0,由<1>式得到：SG＝SL<7>由于接收機(jī)輸入功率電平Pr＝A-101gR-126<8>由已知條件可得：Pt＝1W＝0dBW,Gt＝10dB,Gr＝2dB,A＝0.7μV,Lt＝1.56dB,Lr＝0.5dB,d＝6dB<查附圖<2>>,R＝50Ω由<2>-<4>,<7>,<8>式和已知條件可求得：SG＝Pt+Gt+Gr-Pmin＝152dBW<9><9>式代入<3>式得到實際衰耗中值：La＝SL-Lt-Lr＝149.94dB<10>查圖3得：Am<f,d>＝Am<900MHz,5km>＝26.5dB<11>查圖5得：Hb<hb,d>＝Hb<50m,5km>＝-10.5dB<12>查圖4得：Hm<hm,f>＝Hm<2m,900MHz>＝-2dB<13>

由公式<5>、<6>及<11>、<12>、<13>得出,路徑傳播衰耗中值為：Ltt＝Lbs+Am<900MHz,5km>-Hb<50m,5km>-Hm<2m,900MHz>＝32.45+20lgD+20lg900+39＝71.45+20lgD+20lg900<14>因La＝Ltt,則由<10>,<14>式可求出覆蓋半徑D＝9.3km因此,半徑9.3km的覆蓋范圍可以滿足邊緣通信概率為50％盲區(qū),如果地形更的話,覆蓋范圍將更大。7.光纖直放站設(shè)計中需考慮的問題<1>傳輸距離光纖直放站采用光纖進(jìn)行傳輸,光信號在光纖中傳輸?shù)膿p耗非常小,光纖直放站信號傳輸?shù)木嚯x主要是受信號時延的限制。GSM數(shù)字移動通信采用TDMA時分多址技術(shù),每載頻分為8個信道分時共用,即每載頻8個時隙。時隙之間的保護(hù)間隔很小,為消除手機(jī)MS到BTS的傳播時延,GSM系統(tǒng)采用MS提前一定時間來補償時延,時間提前量的取值范圍是0～233μS,對應(yīng)信號傳播約70公里,由于信號一來一回是雙向的,所以,GSM信號在每載頻8個時隙時,空間傳播距離是35km。當(dāng)引入光纖直放站延伸信號傳播距離時,信號的傳播時延包括了在光纖直放站上的時延和在空中傳播的時延。光信號在光纖的介質(zhì)中傳播時,速度是無線信號在空氣中傳播的2/3,加上直放站的時延〔大約1.5μS和無線信號在空中傳播時延,因此,光纖直放站距離基站最遠(yuǎn)不應(yīng)該大于20km。

光纖直放站的核心部分是光端機(jī),它的好壞影響直放站的傳輸質(zhì)量及可靠性,現(xiàn)在國內(nèi)光端機(jī)質(zhì)量已相當(dāng)好,因此,光纖直放站的可靠性是不成問題的,下面對傳輸距離進(jìn)行計算。對1.55μm波長的光端機(jī),其已知條件是：光功率輸出為0dBm;光接收靈敏度優(yōu)于-26dBm;光端機(jī)內(nèi)射頻信號具有自動增益控制<AGC>20dB；光端機(jī)內(nèi)電／光及光／電轉(zhuǎn)換時電信號將損耗10dB；光纜損耗≤0.35dB／km；活動連接器衰耗≤0.1dB；波分復(fù)用器的損耗≤0.3dB,系統(tǒng)光功率儲備7dB<為保證電信號的載噪比而設(shè)>。則對于50km遠(yuǎn)的光纜,就能計算光信號在傳輸系統(tǒng)中的衰耗為:L=光纜損耗+連接器損耗+波分復(fù)用器的損耗=0.35×50+0.1×2+0.3×2＝18.3db。系統(tǒng)光功率余量=光功率-系統(tǒng)衰耗-光接收門限＝OdB-18.3dB-<-26>dB＝7.7dB,該值大于系統(tǒng)功率儲備7dB,由此可知光纖直放站的光信號可以傳輸50km遠(yuǎn)的距離,光／電轉(zhuǎn)換后的電信號還能滿足直放站所需電信號載噪比的要求。<2>直放站增益的計算引入直放站設(shè)備,給手機(jī)和基站之間的信號增加了熱噪聲,增加熱噪聲的直接后果是降低了基站的接收靈敏度。下面看一下應(yīng)如何正確設(shè)置直放站的增益,減小引入直放站對GSM網(wǎng)絡(luò)的影響。

a.基站接收端的噪聲

在沒有引入直放站的情況下,基站接收端的噪聲為熱噪聲和基站噪聲系數(shù)之和,稱為基站底噪聲。熱噪聲的計算公式為：N＝10Lg[KTB],其中K為波次曼常數(shù),T為絕對溫度,B為信號帶寬；基站噪聲系數(shù)Nfbts一般為2dB。

因此,基站接收端的底噪聲電平Npbts為：Npbts=10Lg[KTB]＋Nfbts=-121dBm/Hz＋2dB＝－119dBm當(dāng)引入直放站,該基站成為直放站的施主基站后,其接收端的噪聲為基站底噪聲加上直放站的噪聲增量。

b.引入直放站后基站接收端噪聲的變化

基站接收端接收到直放站的噪聲電平與直放站的上行增益有關(guān),下面看一看直放站上行增益對基站輸入端噪聲的影響。先從無線直放站引出相關(guān)的計算,直放站輸出的噪聲功率Np'rep為直放站的熱噪聲N加上直放站的噪聲系數(shù)Nfrep再加上直放站的增益Grep,即：

Np'rep=10Lg[KTB]＋Nfrep＋Grep,

把從基站發(fā)射機(jī)至直放站的所有損耗計為路徑損耗Lp,則直放站產(chǎn)生,在基站接收端的噪聲電平Nprep為：

Nprep=Np'rep-Lp=10Lg[KTB]＋Nfrep＋Grep-Lp=-121＋Nfrep＋Grep-Lp<1>

引入直放站后,基站接收端的總噪聲<NP>total為基站底噪聲Nbts和直放站在基站接收端產(chǎn)生的噪聲Nrep的疊加,即：

<NP>total=10Lg[10Npbts+10Nprep]=NPbts+10Lg[1+10Nfrep-Nfbts+Grep-Lp]令10Lg[1+10Nfrep-Nfbts+Grep-Lp]=ΔNbts<2>

則：<NP>total=Npbts+ΔNbts

從以上推算可以看到,引入直放站以后,基站接收端的噪聲電平比無直放站時增加了ΔNbts,這個值為噪聲增量。噪聲增量與基站、直放站的噪聲系數(shù)、直放站的增益、基站發(fā)射機(jī)至直放站的路徑損耗有關(guān)。

根據(jù)公式〔2計算：當(dāng)Nfrep-Nfbts+Grep-Lp＝0時,基站接收端的噪聲增量ΔNbts為3dB；當(dāng)Nfrep-Nfbts+Grep-Lp＝－６時,基站接收端的噪聲增量為ΔNbts降為0.97dB,也就是說基站的靈敏度下降了0.97dB。這時,可以認(rèn)為直放站引入基本上對基站的無影響。一般,基站噪聲系數(shù)Nfbts為2dB,那么,按公式<1>計算直放站在基站接收端產(chǎn)生的噪聲電平Nprep為－125dBm。

在工程實際中,基站和直放站的噪聲系數(shù)一定,噪聲增量主要受直放站增益和基站發(fā)射機(jī)至直放站的路徑損耗的影響。基站噪聲系數(shù)Nfbts為2dB,直放站噪聲系數(shù)Nfrep為4dB,那么,直放站的增益Grep應(yīng)比基站發(fā)射機(jī)至直放站的路徑損耗Lp小8dB,才能把基站接收端的噪聲增量控制在1dB以內(nèi)。光纖直放站一般從基站直接耦合信號,光纖直放站的路徑損耗Lp為耦合器的耦合損耗,同樣的原理,光纖直放站的上行增益需比耦合損耗小8dB左右。在工程實際中,我們一般選擇高耦合比的耦合器,使輸入光纖直放站的信號在0dBm,這樣,基站至光纖直放站的路徑損耗為40dB左右,而光纖直放站的上行增益設(shè)置為30dB,保證了光纖直放站引入后,原基站靈敏度基本不受影響。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中,如果目標(biāo)覆蓋的范圍較大,需要到多個光纖直放站并聯(lián)才能完成覆蓋,這種情況下,基站接收端的噪聲為基站底噪聲與基站接收到各直放站噪聲的疊加,即,NPtotal=10lg[10NPBTS+?0<Nprep>]〔Nprepi為每一個直放站在基站接收端產(chǎn)生的噪聲,n為直放站的數(shù)量。為了控制直放站總的噪聲水平,即總的ΔNbts保持小于１dB,需要減小每一個直放站的增益。假設(shè)每一個直放站對基站產(chǎn)生的噪聲增量ΔNbts相等,那么,n個直放站時每一個直放站在基站接收端產(chǎn)生的噪聲Ｎp'rep與一個直放站時產(chǎn)生的噪聲－125dBm相比,需滿足以下公式：Ｎp'rep<-125-10Lgn如果每一個直放站的路徑損耗相等,那么,n個直放站時,每一個直放站的增益G'rep,比一個直放站時的增益Grep小10Lgn,即G'rep。

這樣,n個直放站在基站接收端產(chǎn)生的總噪聲增量將控制在1dB以內(nèi)。總的說來,設(shè)置光纖直放站上行增益時需考慮基站發(fā)射機(jī)至直放站接收機(jī)的路徑損耗和并聯(lián)在該基站上光纖直放站的數(shù)量。

c.正確設(shè)置光纖直放站的下行增益－直放站與手機(jī)之間上下行平衡的計算

設(shè)置光纖直放站的下行增益,也就是控制直放站的輸出功率,需要考慮的是直放站與手機(jī)之間上下行平衡的問題。為保證上下行平衡,直放站的發(fā)射功率需滿足以下公式：直放站發(fā)射功率Po＋直放站噪聲系數(shù)Nf＝手機(jī)發(fā)射功率Pm＋手機(jī)噪聲系數(shù)Nfm其中：手機(jī)最大發(fā)射功率Pm＝33dBm手機(jī)噪聲系數(shù)＝6dB直放站噪聲系數(shù)＝4dB因此直放站的發(fā)射功率Po最大為：Po=33+6-4=35dBm這是設(shè)置直放站下行功率要注意的問題。

無線直放站在工程中,設(shè)置增益時還需考慮收發(fā)天線之間的隔離度,要求增益必須小于收發(fā)隔離度,才能避免直放站自激。光纖直放站一般收發(fā)天線相距較遠(yuǎn),隔離度不需要考慮。8.使用案例光纖直放站相對于無線直放站來說,成本相對較高,而且需要敷設(shè)光纖,設(shè)計和施工難度也較大,但與無線直放站相比,光纖直放站有著無可比擬的優(yōu)點,光纖直放站主要運用在以下幾個不具備安裝無線直放站條件的情況：

1、覆蓋區(qū)域距離基站較遠(yuǎn),在該地?zé)o法取得基站無線覆蓋的信號。

2、覆蓋目標(biāo)區(qū)域無線環(huán)境非常惡劣,需要采用天線陣對該區(qū)域進(jìn)行覆蓋,而該區(qū)域無法布放粗大的饋線的情況下,采用光纖直放站,布放光纖傳輸信號方便設(shè)計和施工。<1>隧道覆蓋根據(jù)規(guī)模的不同,隧道長短不一,短的幾十米,長的幾公里,區(qū)域內(nèi)話務(wù)量并不高。隧道內(nèi)無線信號傳播環(huán)境復(fù)雜,受隧道大小和轉(zhuǎn)彎等因素影響,無線信號衰減很快,一個基站的覆蓋范圍有限,因此,適合運用直放站解決覆蓋問題。

下面是某隧道的例子。某隧道由于受到山的阻擋,是信號覆蓋的盲區(qū),而且經(jīng)過實地勘察后發(fā)現(xiàn)有以下的問題：

a.該區(qū)域無視距范圍內(nèi)的基站,接收基站信號微弱,低于－90dBm,信號質(zhì)量差,因此無法安裝無線直放站。

b.該區(qū)域距離基站較遠(yuǎn),安裝覆蓋天線的最佳位置距離基站有1公里。

為了解決該區(qū)域的覆蓋問題,我們采用光纖直放站進(jìn)行覆蓋?；揪嚯x隧道入口有1公里,隧道外信號覆蓋較弱,隧道內(nèi)是覆蓋盲點。這個方案中,光遠(yuǎn)端機(jī)安裝在隧道口,光遠(yuǎn)端機(jī)的信號三功分后送入3面定向天線,其中2面覆蓋兩條隧道,另外1面覆蓋公路,很好地解決了該區(qū)域的覆蓋問題。<2>某村密集樓房的覆蓋某村是城市里的"城中村",村中的建筑全部是7～8層樓房,樓房非常密集,無線信號傳播環(huán)境非常惡劣,經(jīng)過測試,每個基站僅能覆蓋的半徑為基站周圍約四幢樓的范圍,如果采用增加基站來解決室內(nèi)信號覆蓋,需建設(shè)3至5個基站,運營成本很高。為了滿足客戶的要求,解決該村的信號覆蓋問題,我們設(shè)計了一個天線系統(tǒng)對該區(qū)域進(jìn)行覆蓋。每隔四、五棟樓,安裝一個小型全向天線對這幾棟樓進(jìn)行覆蓋,一共用了20余根全向天線,天線與基站之間采用多臺光纖直放站進(jìn)行連接,每天線發(fā)射功率為10dBm左右,解決了該區(qū)域的覆蓋問題。以光纖直放站延伸基站覆蓋,特點是投資少、見效快,能快速擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍,特別是隨著近年技術(shù)的發(fā)展,光纖直放站不但性能穩(wěn)定,各種指標(biāo)滿足GSM規(guī)范要求,而且開通了監(jiān)控功能,使光纖直放站的建設(shè)和維護(hù)都非常方便,完全可以在GSM網(wǎng)上運行。在很多機(jī)房選址難,傳輸、電源、鐵塔等配套設(shè)施建設(shè)難度大,建設(shè)成本高,而從競爭和服務(wù)上考慮,又必須進(jìn)行覆蓋的地方,如鄉(xiāng)鎮(zhèn)、公路、旅游景點等話務(wù)較小的地區(qū),完全可以用光纖直放站代替基站進(jìn)行覆蓋；同時,通過加裝光纖直放站,擴(kuò)大話務(wù)量小的基站的覆蓋范圍,提高該基站的話務(wù)量,從而提高了原有基站設(shè)備的利用率。總之,在網(wǎng)絡(luò)中建設(shè)光纖直放站,是擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋,提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和設(shè)備利用率的有效手段。五、移動通信直放站工程設(shè)計與調(diào)測1前期勘測及理論測算為了最大限度發(fā)揮直放站工作效果,在安裝前均需進(jìn)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(jìn)行初步估算,測點通常按照以下幾個步驟進(jìn)行。

◆根據(jù)覆蓋要求確定設(shè)備具體安裝站址,準(zhǔn)備前期的基礎(chǔ)工程,如鐵塔、機(jī)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(qiáng)值；

◆根據(jù)場強(qiáng)值初步確定使用設(shè)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(yù)測設(shè)備的工作增益、最大輸出功率值；

◆根據(jù)設(shè)備的輸出功率及重發(fā)天線的類型預(yù)測設(shè)備開通后的覆蓋范圍及覆蓋效果。

在基本確定了設(shè)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衰耗特性,通過Okumura模型可計算路徑損耗。

Okumra經(jīng)驗公式如下：

Lm=69.55+26.16lgf-13.82log<hb>-a<hm>+[449.9-6.51log<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>]

其中:

a<hm>為修正因子,

中小城市：a<hm>=2.53hm-3.8;

大城市：a<hm>=3.2[lg<11.75km>]12-4.97

hm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(kuò)大基站覆蓋范圍,直放站應(yīng)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(qiáng)度一般為-85dBm至-95dBm,在源天線處測得基站信號強(qiáng)度一般為-75dBm至-85dBm。直放站距離基站太近〔源天線接收信號強(qiáng),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(dá)基站,一路直接到達(dá)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,以保證對移動通信網(wǎng)的干擾盡可能最小。直放站距離基站太遠(yuǎn),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(dá)不到增大