1、1,移动通信直放站 技术简介 珠海银邮光电技术发展有限公司,2,网优工程概述,网优工程的概念 网优工程即通过安装直放站等移动中继设备和信号分布系统，从而改善边远村镇、公路隧道以及建筑物内部等移动电话信号覆盖较差或话务密集地区的移动通信网络质量，进一步扩大移动电话信号覆盖范围和系统容量的工程建设项目，是我们网络扩容工程建设项目的一个重要补充部分。,3,网优工程概述,网优工程的分类 室外直放站工程：用于覆盖边远地区村镇和公路隧道。 室内覆盖系统工程：用于大型建筑物如大楼、商场、酒店等室内的移动电话信号覆盖。,4,网优工程概述,网优工程的应用,5,网优工程的意义 解决边远地区、公路以及室内覆盖盲区，
2、扩大覆盖范围。 改善话音质量和网络质量。 分担室外基站话务，提高经济效益。 网优工程可以充分体现公司全心全意为用户提供优质网络服务的宗旨，优化公司形象。,网优工程概述,6,直放站工程技术原理,直放站的概念,直放站（中继器，repeater）属于同频放大设备，是指在无线通信传输过程中起到信号增强的一种无线电发射中转设备。直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强器。直放站在下行链路中，由施主天线从现有的覆盖区域中拾取信号，通过带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离，将滤波的信号经功放放大后再次发射到待覆盖区域。在上行链接路径中，覆盖区域内的移动台手机的信号以同样的工作方式由上行放大链路处理后发射到
3、相应基站，从而达到基地站与手机的信号传递。,7,直放站工程技术原理,直放站的分类 室外型直放站 室外型无线宽带射频式直放站 室外型无线载波选频式直放站 室外型光纤直放站 室内型直放站 室内型无线宽带直放站 室内型无线选频直放站,8,各类直放站的特点,9,各类直放站的特点,10,各类直放站的图例,无线直放站（含宽带和载波选频）,无线直放站,11,各类直放站图例,乡 镇,室外光纤直放站,12,各类直放站图例,室内直放站(含宽带和载波选频),BS,室内 直放站,平面 天线,壁挂天线,吸顶天线,吸顶天线,二功分器,二功分器,13,直放站的基本结构,电源模块,AC220V,DC,AC220V,BS,MS
4、,930954MHz,UP LINK,DOWN LINK,选频单元,选频单元,885909MHz,双工滤波单元,施主天线,低噪放,高功放,双工滤波单元,低噪放,高功放,覆盖天线,14,直放站的基本结构,无线载波选频直放站,直放站的基本结构,MT,低噪放,DOWN LINK,功分器,DUP2,功分器,DUP1,DT,RC1,UP LINK,Card Phone,选频模块,选频模块,选频模块,选频模块,功放,功放,合 路 单 元,合 路 单 元,低噪放,15,光纤直放站,直放站的基本结构,电源单元,DC-48V（AC220V）,DC,电源单元,DC,DC-48V（AC220V）,光纤,光纤,P,D
5、C,DC,DC,光发送机,光接收机,光模块电源,DC,光接收机,光发送机,光模块电源,DC,光衰减器,DC,P,DC,DC,光衰减器,BS,16,直放站的主要性能指标,工作频段 定义直放站发挥中继和放大作用所使用的频段，只有在此频段内的信号才可通过直放站无失真地放大转发，其他频段的信号则被抑制滤除。由于直放站分上下行链路，所以分别有上下行的工作频段。 标准值广东移动GSM网使用的频段为:上行: 885MHz-909MHz下行: 930MHz-954MHz所以我们所使用的直放站的工作频段也在此范围内。,17,工作带宽 定义即直放站的系统增益比峰值下降3dB时所对应的频率范围。 标准宽带直放站一般
6、要求在2-24MHz之间，中心频率 可在工作频带内变动，但带宽的上下限不能超出工作频带的范围。现在一些厂家可做到中心频率和带宽均可根据实际需要变动。载波选频直放站每选频信道带宽即GSM载波信号的带宽，为200KHz；中心频率即所需放大的载波信号的载频。,直放站的主要性能指标,18,主机额定增益 定义直放站在线性状态下最大输入电平时的放大能力。设主机额定增益为Gmax，输入功率为Fin，输出功率为Fout ，则Fout = Fin+ Gmax 称为满增益输出。另外，直放站的上行增益和下行增益是分开调节的，但为了达到上下行平衡，一般设为一致。 标准值 室外无线直放站一般要求在80-95dB之间，太
7、低则输出功率无法满足覆盖要求，太高又很难满足隔离度的要求。 室外光纤直放站一般比室外无线直放站低一些，在45-65dB之间，主要是因为光纤传输损耗小，容易得到较高的输出功率，另外还要防止上行噪声电平过高影响施主基站。 室内直放站一般比室外无线直放站低一些，在50-70dB之间，主要原因是防止噪声电平和干扰过高影响施主基站和覆盖效果。,直放站的主要性能指标,19,上下行增益可调范围 定义直放站上行增益和下行增益在最大增益的基础上可以连续调整的范围。标准值一般要求有20-40dB的连续可调范围，调节步长为1dB或2dB。,直放站的主要性能指标,20,增益调整线性 定义标称的直放站增益调整量与实际增
8、益调整量间的误差波动范围。标准值一般调整误差在10%左右，即若增益衰减16dB，则调整误差波动范围为 1.6dBm若增益衰减22dB，则调整误差波动范围为2.2dBm若增益衰减30dB ，则调整误差波动范围为3.0dBm,直放站的主要性能指标,21,直放站的主要性能指标,最大输出功率 定义保证直放站正常工作下所能得到的最大有效输出功率，一般是指直放站1dB压缩点的输出功率。如下图所示：1dB压缩点输出功率即指当输出功率达到进入饱和状态的临界点时，回退1dB所对应的输出功率，是直放站工作在线性工作区内的最大输出功率。,22,直放站的主要性能指标,最大输出功率 标准值 室外无线宽带直放站Fmax
9、一般在33dBm（2W）以上，但为所有通过直放站信号的功率总和，若通过的信号越多，每信号的功率越小，所以宽带直放站的覆盖范围较小。 室外无线载波选频直放站直放站有两个选频信道时，每载波信号的输出功率一般在30-33dBm；4个选频信道，每载波信号的输出功率衰减3dB；8个选频信道，每载波信号的输出功率衰减6dB 。 室内无线宽带直放站我国无委和信息产业部的要求为不大于17dBm（50mW）。,23,直放站的主要性能指标,杂散辐射 定义在除工作带宽内和由于正常调制和切换瞬态引起的边带以及离散频率上的辐射，一般分为由天线连接处、电源引线引起的传导型杂散辐射和由机箱以及设备的结构引起的辐射型杂散辐射
10、两种。杂散辐射主要是指带外的杂散辐射，带内的杂散很小可忽略不计。 标准值根据GSM 11.26标准和国家无委的要求，当增益调到最大时，在900MHz频段，杂散辐射小于负36dBm（带外）。在1800MHz频段，杂散辐射小于负30dBm（带外）。,24,直放站的主要性能指标,互调产物 定义与载波信号频率有某一特定频率关系的两个或多个带内信号，由于直放站内部器件的非线性而相互调制产生的互（交）调干扰信号，是衡量直放站抑制各种干扰的能力的指标。对于直放站，我们主要考虑的是可能落在工作带宽内的三阶互（交）调产物IM3。 标准值根据GSM 11.26标准和国家无委的要求，当增益调到最大时，在900MHz
11、频段，互调产物小于负36dBm（带内）。在1800MHz频段，互调产物小于负30dBm（带内）。测试方法,25,直放站的主要性能指标,互（交）调抑制比 定义载波信号的功率电平与最高互调干扰信号的功率电平之比IMD，也是衡量直放站抑制各种干扰的能力的指标。从下图可见IMD与IM3的关系为：IMD=P0-IM3 标准值根据GSM 11.26标准的要求，当增益调到最大时，在900MHz频段，IMD大于70dBc（带内）。在1800MHz频段， IMD大于50dBc（带内）。根据我国900MHz直放站技术要求及测试方法标准中要求，在直放站1dB压缩点输出功率回退6dB时，在900MHz频段， IMD大
12、于30dBc（带内）。,IMD（dBc）,IM3（dBm）,26,直放站的主要性能指标,三阶交调截获点 定义如下图：可见,三阶交调截获点并非实际存在的值, 主要用于计算三阶互调产物和互调抑制比, 也是衡量直放站抑制各种干扰的能力的指标。这个指标只适用于线性放大器。,三阶互调输出特性曲线,线性放大器理想输出特性曲线,线性放大器实际输出特性曲线,IP3,P0,IM3,三阶互调截获点, IP3值为该点对应输出功率,线性工作点,三阶互调产物值,Pout,Pin,27,直放站的主要性能指标,带外增益抑制度 定义直放站对在工作带宽外所获得的信号增益的抑制程度。如图所示：在工作带宽外f处的带外增益抑制度=G
13、-G,f0,f1,f2,BW,G,G,f1-f,f2+f,28,直放站的主要性能指标,带外增益抑制度 标准值根据GSM 11.26关于直放站的规范要求，带外增益抑制度的标准为：设f1、f0、f2分别为滤波器带宽的下限、中心频率和上限，直放站增益为85dB，则 频率 增益衰减 f1-5MHz -60dB f2 - 3dB f1-1MHz -50dB f2+400KHz -35dB f1-600KHz -45dB f2+600KHz -45dB f1-400KHz -35dB f2+1MHz -50dB f1 - 3dB f2+5MHz -60dB f0 0dB,29,直放站的主要性能指标,噪声系
14、数 定义直放站输入端的信噪比(S/N) i与输出端信噪比(S/N)o的比值，即用dB表示的NF为：噪声系数是衡量信号通过直放站，叠加了直放站本身产生的噪声后信号信噪比变坏程度的指标。理想情况下NF（dB）为0，但由于直放站本身会产生噪声，所以一般大于0。 标准值我国900MHz直放站技术要求及测试方法标准中要求小于4dB。,30,直放站的主要性能指标,驻波比(VSWR) 定义在直放站输出端测得的电压极大值与极小值之比，是衡量直放站产生的信号反射波对原入射信号影响程度的指标，公式表示为：其中为反射系数，即反射波与入射波强度之比。一些厂家还会用回波损耗值r来表示这个指标：r=-20log dB 标
15、准值一般为1.5(对应回波损耗值为14dB)。,31,直放站的主要性能指标,自动功率控制(ALC) 定义自动功率控制功能就是对直放站输出功率设定一个门限，若输出功率超出此门限，该功能就会启动，利用负反馈电路把输出功率降到门限以下，保证直放站工作在线性工作区内。一旦ALC功能启动，输出信号会出现削波失真，严重畸变，所以一般设置ALC门限值为最大输出功率。 标准值与最大输出功率值一样。,32,直放站对通信网络的影响及解决方法,直放站对移动网络的影响 掉话率增高,特别是质差断线。 通话质量差，误码率高，通话时断时续。 信噪比低，出现信号很强却打不了电话的情况。 造成基站C/I及附近基站C/A下降，有
16、些是严重干扰,情况严重时会造成基站长期闭塞。,33,造成影响的原因直放站会对周围移动网络造成不良影响主要是由于直放站设备质量不过关，性能指标不符合GSM和国家标准要求以及直放站安装调测不规范等原因所造成的。以下就从直放站性能指标上分析直放站对移动网络造成影响的原因。三阶互调产物的影响 互（交）调干扰一向是影响移动通信网络质量的主要问题之一，而直放站内部存在非线性器件，不可避免成为产生互（交）调信号的干扰源，对网络上下行信道都产生不良影响。 对于载波选频直放站，由于它的工作带宽很窄，进入每个选频单元的干扰信号较少，所以产生的互（交）调干扰产物也很少，一般不会对通信网络造成不良影响。 对于宽带直放
17、站，由于它的工作带宽较宽，进入直放站的各种信号很多，如果直放站器件非线性严重，就会产生大量的互（交）调干扰产物，造成掉话率上升、通话质量差等不良影响。,直放站对通信网络的影响及解决方法,34,三阶互调产物对下行信号的影响 现举例说明他的影响。设有用信号上叠加了两个三阶互调干扰信号，有三种情况，一种三阶互调产物符合GSM规范，IM3必须低于-36dBm，交调抑制为70dBc；此时，IM3对系统的影响为：在原有的C/I比的基础上叠加两个C/I比为70dB的干扰源。如果我们按照GSM规范要求，假设系统C/I=12dB，此时系统正常工作。叠加三阶交调后，系统的C/I下降为： （C/I）I=-10lg1
18、0-（C/I）1/10+10-（C/I）2/10+10-（C/I）/10=-10lg（10-70/10+10-70/10+10-12/10）=11.99dB总体下降0.01,几乎没有影响。若符合我国900MHz直放机技术要求及测试方法要求，在1dB压缩点处回退6dB后，要求大于30dBc，计算； （C/I）II=-10lg（10-30/10+10-30/10+10-12/10）=11.86dB 总体下降0.14dB，略有影响。若以三阶交调抑制比为20dBc计算， （C/I）III=-10lg（2*10-20/10+10-12/10）=10.80dB C/I比下降1.2dB。由此可见，系统已经受
19、到比较大的影响，足以造成误码率高，质差掉话。,直放站对通信网络的影响及解决方法,35,三阶互调产物对上行信号的影响 上行信道的三阶互调产物除了上行有用信号相互调制产生的三阶互调产物外，还有下行有用信号相互调制产生的刚好落在上行信道的三阶互调产物。若直放站的上下行抑制度较高，下行信号产生的这种三阶互调产物对上行信道的影响就很小，可忽略不计。 三阶互调对上行信号的影响与下行信号一样，可以折合到C/I比的恶化量来比较。与下行不同的是： 1、上行信号的三阶互调与直放站服务区内的用户是否同时使用及同时使用数量有关。 2、与施主基站带有多少个直放站有更大的关系。所带直放站越多，C/I比下降更严重。 3、可
20、能会对邻近小区造成干扰。,直放站对通信网络的影响及解决方法,36,噪声的影响 由于直放站中有许多高频器件，本身无可避免成为噪声源，对系统造成影响，是直放站影响网络质量的最重要的指标之一。直放站产生的噪声对系统的影响有: 直放站的噪声系数越高，施主基站接受到的上行噪声电平越高，造成基站系统的信噪比下降。这不仅影响到直放站用户区内的用户，更会对施主基站其他用户区的用户造成影响。系统为保证原有的S/N比，用户手机必须提高发射功率。对于一些处于边缘地区的用户，由于无法再提高发射功率，越区切换提前进行，基站覆盖区域将变小。换句话说，直放站的引入，会减少原来基站的覆盖范围，手机也比以前更耗电。 下行噪声电
21、平引起信噪比的下降，会造成误码率提高，质差断线增加，通话杂音增加。,直放站对通信网络的影响及解决方法,37,直放站对通信网络的影响及解决方法,若直放站上行增益过大或离施主基站太近，施主基站接受到的直放站上行信号和噪声电平都很大。对于直放站用户区的用户来说，信噪比仍能满足要求，但对施主基站在直放站用户区外的用户来说，由于其上行信号较小，信噪比就可能下降到系统无法识别的情况，将出现能接收到非常强的基站信号却无法打电话的情况，当直放站上行噪声电平提高到某一程度，施主站将由于噪声电平过强而闭塞。,dBm,-110,上行输出,38,带外增益抑制度的影响图a 图b,直放站对通信网络的影响及解决方法,39,
22、直放站对通信网络的影响及解决方法,带外增益抑制度的影响 图a为带外抑制度高的直放站通带特性图，可见在工作频段内（935-954MHz）的直放站的增益变动在3dB以内，保证所有工作频段内的信号得到很好地放大；而在工作频段外，如联通频段932MHz处，增益衰减高达50dB，则此信号被非常有效地抑制掉了。同样直放站也可有效地抑制掉工作频带外的其他干扰信号，大大减少互调产物、杂散辐射、带外噪声等，从而大大减轻对基站的影响。 图b为带外抑制度低的直放站通带特性图，可见在工作频段内（935-954MHz）的直放站的增益变动也不大，但在工作频段外，如联通频段930MHz处，增益衰减仅有14dB，没有把信号有
23、效的抑制。这样一来，会把许多无用信号和干扰信号引入覆盖区，不仅会增大直放站的互调产物、杂散辐射、带外噪声等，还会降低有用信号的输出功率，从而减少覆盖范围。 另外，带外抑制度低会造成上下行抑制不够，严重时会造成自激。图a 图b,40,驻波比值的影响驻波比太高就会引起回波和反射波加大，进一步削弱了直射有用信号，但噪声电平并不因反射而减少，因而造成了信噪比的下降。驻波比太高还会产生很多的回波干扰，最后将全部折合到噪声电平上来，引起系统信噪比的进一步下降。,直放站对通信网络的影响及解决方法,41,配件（如天线）选择的影响 直放站的配件主要有：收发天线、馈线及接头、无源器件等，他们的性能不好或选择不当也
24、会对系统造成不良影响。影响主要有： 若收发天线选择了全向天线，其上行信号会被多个小区同时接收到，而下行却收到多个小区的信号。造成的结果将是： 直放站的噪声将不只对一个基站进行干扰而是多个小区。 对于采用非等距复用的基站，本来三阶互调可以通过天线方向性去耦避免干扰产生，使用全向天线时，使得三阶交调信号可以直接对周围基站进行干扰。 对于宽带直放站，同时收到太多小区的信号将降低放大器的效率。接收到越多的载波，三阶互调信号越多，干扰越严重，引入的噪声也越多。使得下行信号质量严重下降。 接收信号如果为发射信号，那么直放站上行的信号也只能通过反射路径到达施主站。其信号不稳定，容易掉话。同时，上行主信号却被
25、其他小区接收到而造成影响。,直放站对通信网络的影响及解决方法,42,若选择的天线前后比很小，会造成收发天线的隔离不够，严重时会造成自激。 若选择的配件与直放站阻抗不匹配，则会造成很高的驻波比，从而对系统造成影响。 若选择的配件损耗很大，会减少系统的输出功率，从而减少覆盖范围。,直放站对通信网络的影响及解决方法,43,安装调测质量的影响 若没有专业的仪器对直放站进行调测，就无法控制系统的的功率、噪声电平等在合乎要求的范围内，从而可能对系统造成严重的干扰，甚至闭塞基站，无法开通。 增益的设置不正确，使得输出功率超过ALC起控功率，产生严重削波失真，信号处于限幅状态，严重变形，质量很差。另外，若把增
26、益调的过高，令上行噪声电平过高，以至无法打电话，甚至闭塞基站。 若不熟悉网络的实际情况，周围基站频率、位置、话务状况等情况不清楚，就无法正确选择接受合适的施主小区信号，甚至选择使用错误的直放站类型，不仅使覆盖效果不佳，还可能对附近所有基站造成干扰。 若安装工艺差，使得系统阻抗不匹配，回波加大，能量损耗也增加，不仅将引入噪声对系统造成影响，还影响覆盖范围。,直放站对通信网络的影响及解决方法,44,解决方法 直放站的各项性能指标应符合GSM规范和国家规范，特别是三阶互调产物、噪声系数（噪声电平）、带外抑制度三项指标一定要严格符合。 应该选择优质的配件，特别是性能良好的天线还有驻波比和损耗都很小的馈
27、线、接头和无源器件。 安装调测应当规范，应当请用拥有专业测试仪表、熟悉实际运营网络情况、无线设备特别是直放站设备安装经验丰富的施工队伍。,直放站对通信网络的影响及解决方法,45,直放站因质量问题或工程安装不当造成的不良后果,1. 干扰基站 TACS系统阻塞信道 GSM系统掉话率上升 2. 直放站覆盖区内上下行不平衡,46,干扰基站的原因,1. 上行输出噪声干扰,dBm,-110,上行输出,47,干扰基站的原因,2. 放大器线性不好（交调过大）,IMD（dBc）,交调抑制度,P0（dBm）,载波输出功率,Ip3三阶互调,Ip3,f,48,干扰基站的原因,3. 下行交调产物串入上行干扰基站,890
28、 915 935 960,49,干扰基站的原因,4. 收发天线隔离不够，系统自激,50,室内信号分布系统工程选点应注意的问题,1. 避免安装点与基站相距太近，主机上行噪声电平太高，干扰基站引起掉话增加。（话务统计掉话主要为切换掉话）,51,安装点上行噪声电平的估算：设基站输出功率：45dBm，安装点下行接收电平-60dBm,则：空间损耗为 45dBm-(-60dBm)=105dB设基站上行接收灵敏度-110dBm则：主机上行输出噪声电平必须-110dBm+105dB=-5dBm,室内信号分布系统工程选点应注意的问题,52,2. 避免安装点与基站之间无视通，天线接收到的信号为反射信号，不稳定，在
29、室内使用时由于多径衰落等而掉话。（话务统计掉话主要为无线链路掉话）,室内信号分布系统工程选点应注意的问题,53,3. 避免安装点可视通，但是距基站太近，为了怕上行干扰基站将接收天线降低，安装到建筑物后面，从而使接收信号变为反射信号。（话务统计掉话主要为无线链路掉话）,室内信号分布系统工程选点应注意的问题,54,4. 避免室外天线太高，接收到多小区信号。 （1）无起主导作用的小区，“乒乓效应”掉话。（话务统计掉话主要为切换掉话） （2）有起主导作用的小区，但信号质量不好，不能通话，大量同频，邻频干扰（10层以上）。,室内信号分布系统工程选点应注意的问题,55,（1）方案设计时预留足够的多路径衰落
30、余量； （2）使用高增益的定向天线，保证有起主导作用的小区信号； （3）天线安装位置不能太高（8层以下），避免同频、邻频干扰；,解决室内信号分布系统引起基站掉话的方法,56,12dB,同频干扰,6dB,邻频干扰,Ch30,Ch30,Ch31,解决室内信号分布系统引起基站掉话的方法,57,若干技术问题,覆盖距离的相关因素及计算,58,与覆盖距离相关的因素,传输信道数 接收信号电平PRX 有效辐射功率：ERP = 输出功率PO + 天线增益Ga - 馈线损耗LW 天线高度 地理环境,59,每载波输出功率与传输载波数关系,功放输出功率Pout = 每信道载波功率之和 + 交调功率之和,Pout,IM
31、 P1 P2 IM,60,电波传播的路径损耗预测,61,路径损耗预测（计算举例）,设：直放站天线高度hb = 20m，发射频率f = 900MHz，移动台天线高度hm= 1.5m，通信距离d = 3km中小城市修正因子a (hm) =1.1 log(f) - 0.7 hm - 1.56 log (f) - 0.8=1.1 log(900) - 0.71.5 - 1.56 log (900) - 0.80中值路径损耗为：Lm= 69.55 + 26.16 log(f) - 13.82 log (hb) - a (hm) + 44.9 - 6.55log (hb) log(d)= 69.55 +
32、26.16 log(900) - 13.82 log20 - 0 + 44.9 - (6.55 log20) log3146.2即：3公里的传播路径损耗约为146.2dB,62,路径损耗预测（计算举例）,设：直放站每载波输出功率POUT = 37dBm，移动台输出功率Pm= 33dBm，馈线损耗LW = 1.6dB (SD-16电 缆30米)，天线增益GT = 10dB 直放站 移动台(下行)：移动台接收电平：PR = Pout + GT - LM - LW= 37 + 10 - 146.2 - 1.6= -100.8 dBm 移动台 直放站(上行)：直放站接收电平：Pin = Pm + GR
33、 - LM - LP= 33 + 10 - 146.2 - 1.6= -104.8 dBm即：该站覆盖范围约为3公里,63,天线高度对覆盖距离的影响（计算举例）,对于前例 设：直放站天线高度升高为hb = 40m，发射频率f = 900MHz，移动台天线高度hm= 1.5m，中值路径损耗约为：146.2dB则通信距离d增加为：69.55 + 26.16 log(f) - 13.82 log (hb) - a (hm) + 44.9 - 6.55log (hb) log(d) =146.2 69.55 + 26.16 log(900) - 13.82 log40- 0 + 44.9 - (6.55 log40) log (d) =146.2d 4.2km即：直放站天线高度升高为40m后，覆盖距离可增加到4.2公里,64,传播路径部分穿过稠密的树林,65,谢谢！,
