直放站原理及施工注意事项

中国联通娄底分公司直放站工作原理二零零二年十月十日移动通信业务部 直放站分类在蜂窝移动通信中，为解决一些特殊场所、特殊地理环境的无线覆盖，使用直放站是经济有效的方式。如在地下商场、地铁、隧道、偏远的山村等。直放站分为光线直放站和无线射频直放站，无线射频直放站又分同频和异频两种。。 直放站工作基本原理基站BTS直放站REP手机MS 直放站工作基本原理光线直放站和无线射频直放站的工作原理是一样的：将施主基站来的下行RF信号直接放大一个固定的增益（不进行解调和调制,只进行滤波、混频和变频），并满足一定的信噪比要求，再传送到移动台；同时将移动台发出的上行RF信号进行同样的直接放大，传送给施主基站。直放站扩大了基站的覆盖范围，但没有增加无线容量。 直放站工作基本原理(光纤)服务设备光缆扩展区域CoverageArea施主设备B.T.S光纤直放站的基本组网图光纤直放站的施主设备以电缆直接耦合的方式从基站直接耦合到RF信号，并变换为光信号经过光纤传输到服务设备，服务设备再将光信号变换为原始的RF信号，通过服务天线将RF信号发送直放站到所要覆盖的地区。 直放站工作基本原理(光纤)前向前端放大模块反向驱动放大数据调制模块光电转换模块光电转换模块数据调制模块数据解调模块功放反向前端放大模块基站双工器控制模块控制模块光纤1310nm1550nm近端设备远端设备双向耦合器天线前向驱动放大功率检波手机模块数据解调模块耦合出耦合入光纤直放站实现原理框图 直放站工作基本原理(无线)BTS无线直放站基站覆盖范围直放站扩展的覆盖范围无线射频直放站室外典型组网示意图 直放站工作基本原理(无线)无线射频直放站原理框图 昊宇HYVT-RF800A-20、HY–ARW–2前向链路射频直放站的双工滤波器抑制了射频信号中的杂散信号，射频信号通过使用低噪声放大器来提高信噪比，增益为40dB，噪声低于1dB。低噪声放大后的射频信号通过低端混频本振频率进行中频变换，然后通过声表面波滤波器进行选通滤波，滤除噪声，进一步提高抑制噪声的水平。选通的信号用高端的混频器转换成原始的高频信号，再通过高功率放大器放大后传输到天线，天线发射传输到移动台。直放站工作基本原理(无线) 反向链路射频直放站的双工滤波器抑制了射频信号中的杂散信号，射频信号通过使用低噪声放大器来放大，增益为40dB，噪声低于1dB，提高了信噪比。低噪声放大后的射频信号通过低端混频本振频率进行中频变换，然后通过声表面波滤波器进行选通滤波，滤除噪声，进一步提高抑制噪声的水平。选通的信号用高端的混频器转换成原始的高频信号，再通过高功率放大器放大传输到天线，天线发射传输到移动台。昊宇HYVT-RF800A-20、HY–ARW–2直放站工作基本原理(无线) 直放站工作基本原理(无线)BTSf1f1f2f2f1施主设备服务设备基站覆盖范围服务设备覆盖范围f2网络中未用频率f1工作频率移频直放站系统的典型组网图 直放站施主天线 直放站施主天线 中国联通娄底分公司直放站对网络的影响 直放站对下行信号的影响在下行链路中，在大多数应用场合，到达直放站的下行信号信噪比很高，通过直放站放大后，基本不会对手机的解调造成影响。例如，假设直放站的噪声系数为4dB，根据直放站的要求，到达直放站的信号强度一般要求大于-80dBm，热噪声电平在1.23MHz带宽内为-113dBm，则信噪比S/N=33dB。该信号经直放站放大后，引入的噪声系数为4dB，则直放站的输出信噪比S/N=33-4=29dB，远远满足CDMA中Ec/Io>-13dB的要求。 直放站对施主基站的影响空间损耗LBTS-REP上行增益GREP=LBTS-REP下行增益GREP=LBTS-REP基站BTS直放站REP手机MS 直放站对施主基站的影响BTSNF=4dBREPNF=4dBGREP=70dB基站到直放站的空间损耗LBTS-REP=70dB直放站噪声电平KTB-NF=-113+4=-109dBm基站噪声基底电平KTB-NF=-113+4=-109dBm-97dBSNR=12dB-97dBSNR=9dB直放站噪声KTB-NF=-113+4=-109dBm总噪声基底电平NF（BTS）=-109+3=-106dBm-106dBm△NF=3dB-27dB-39dB 直放站对施主基站的影响BTSNF=4dBREPNF=4dBGREP=65dB基站到直放站的空间损耗LBTS-REP=70dB直放站噪声电平KTB-NF=-113+4=-109dBm基站噪声基底电平KTB-NF=-113+4=-109dBm-97dBSNR=12dB-102dBSNR=5.8dB直放站噪声KTB-NF=-113+4-5=-114dBm总噪声基底电平NF（BTS）=-109+3=-106dBm-107.8dBm△NF=1.2dB-32dB-44dB 直放站的上下行增益平衡我们知道，移动通信中，上下行增益平衡是基本原则，如果下行增益很大（大于LBTS-REP），上行增益也要大于LBTS-REP，这样必然导致提高了基站的噪声基底电平，从而影响基站的接收灵敏度，尤其对CDMA系统来说，影响更大。 直放站的上下行增益平衡所以，直放站的增益与其到施主基站的链路损耗有直接的关系。为使直放站有与基站差不多的覆盖效果，直放站的下行增益GREP应该小于等于这个链路损耗，并不是越大越好。这是因为受上行增益的制约。 直放站的上下行增益平衡当GREP=LBTS-REP时，基站的噪声电平增加△NF=3dB，为使直放站对施主基站的影响尽量小，我们应当减小GREP，使其小于LBTS-REP，对施主基站的噪声电平增加小于3dB。 直放站的上下行增益平衡计算表明，当GREP小于LBTS-REP5dB时，基站的噪声基底电平增加△NF=1.2dB。对直放站来说，噪声基底电平增加△NF=1.2dB+5dB=6.2dB。一般来说，在GSM和CDMA移动通信系统中，基站的噪声电平增量△NF<3dB是可以容忍的。 直放站的上下行增益平衡我们定义Nrise=NFREP–NFBTS+GREP–LBTS_REP一般情况下，NFREP=NFBTS，Nrise=GREP–LBTS-REP则：基站噪声增量：△NFBTS=10Log[1+10Nrise/10]直放站噪声增量：△NFREP=10Log[1+10-Nrise/10] 直放站的上下行增益平衡Nrise（dB）噪声增量（dB）1.2 直放站的上下行增益平衡可见，在基站中引入直放站后，对两者的噪声基底电平都有增加，为减小直放站对施主基站的影响，工程中一般取Nrise为负值（-5dB或-10dB），即直放站的上行增益GREP小于施主基站到直放站链路损耗LBTS-REP。同样，为保证上下行增益平衡的基本原则，直放站的下行增益GREP也应该小于链路损耗GBTS-REP。 直放站的上下行增益平衡因此，直放站的覆盖范围受空间链路损耗的制约，它通过制约上行增益来制约直放站的下行增益。这是直放站使用中非常重要的一个原则，直放站的下行增益切不可调得过大，否则会带来很多网络问题，严重影响网络质量。 直放站的上下行增益平衡如图，在下行信号覆盖好的地方，上行信号覆盖不到，同样影响通话，如果进行切换则掉话。下行链路覆盖区上行链路覆盖区 直放站的上下行增益平衡反过来，如果上行信号覆盖范围大，则会增加手机对基站的干扰。上行链路覆盖区此区域的手机不在本基站服务，但其上行信号本基站收到较强，形成干扰。下行链路覆盖区 直放站工程参数调试准则直放站在工程调试中最需要精心调测的参数有：上行增益、下行增益或下行输出功率，其调测准则有：a）基站噪声增量控制准则b）上下行链路（或增益）平衡准则c）收发天线满足隔离度要求准则 中国联通娄底分公司直放站工程施工 直放站施工需注意的问题1、光纤直放站光纤直放站由于施主基站与直放站间为直接光纤连接，上、下行增益容易调节，只要链路的延时满足要求即可；因此光纤直放站的应用是最简单的，工程优化也是最容易的。在工程施工中，光纤直放站最易出现的问题有： 直放站施工需注意的问题a)直放站与施主基站重叠覆盖区掉话原因：直放站所在基站的有效搜索窗口太小。有效搜索窗口参数SRCH-WIN-A是由基站发送给手机的，手机以接收到最早到达的多径分量为时间基准，以SRCH-WIN-A/2为搜索半径向两边搜索可能存在的多径信息。手机收到的信号一路从基站直接到达手机，另一路经直放站到手机，两路信号的延时相差较大。由于搜索窗口过小，经直放站的一路信号没有被手机识别，将会对另一路信号形成强干扰，降低信号的Ec/Io，导致通话质量下降乃至掉话。 搜索窗尺寸定义SRCH_WIN_ASRCH_WIN_NSRCH_WIN_RWindowSize(PNchips)SRCH_WIN_ASRCH_WIN_NSRCH_WIN_RWindowSize(PNchips)04(2)860(30)16(3)980(40)28(4)10100(50)310(5)11130(65)414(7)12160(80)520(10)13226(113)628(14)14320(160)740(20)15452(226) 光纤直放站时延8kmRepeater10kmDonor10km/0.244chips/km=41chipsDelayrelative=Delaydonor-to-repeater+Delaytransceivers+Delayrepeater+Delayrepeater-to-mobile–Delaydonor-to-mobile=125+2+6+33–41=12525km/0.2chips/km=125chipsDelaytransceivers=2*1.2288=2chipsDelayrepeater=5*1.2288=6chips8km/0.244chips/km=33chips 直放站对相邻基站的影响8kmRepeaterDonorNeighbor15km10kmSiteASiteBDelayrelative=Delaydonor-to-repeater+Delayrepeater+Delayrepeater-to-mobile–Delayneighbor-to-mobile=33+2+61–41=55chips 不同设定值的搜索时间NeighborSearchWindow(SRCH_WIN_N) 直放站施工需注意的问题b)直放站覆盖区内有信号但打不通电话原因：施主基站接入信道搜索窗口太小。接入信道搜索窗口大小能够控制基站的反向覆盖范围：当基站呼叫移动台时，呼叫信息发给移动台的延时为T，则移动台的响应信息到达基站的延时也为T，这样为使基站能搜索到移动台的响应信息，则基站的接入信道搜索窗口应大于2*T。直放站引入系统后，使覆盖半径延长，再加上直放站上、下行延时，因此基站接入信道搜索窗口的大小也必须进行调整。 直放站施工需注意的问题(无线)2、射频直放站对射频直放站，由于直放站与施主站之间为无线传播，因此无线直放站的安装调测复杂，施工质量非常重要，尤其施主天线的安装要反复测试、验证，否则容易引起网络质量问题，主要有： 直放站施工需注意的问题(无线)a)直放站施主天线与转发天线隔离度不够，导致直放站自激，对网络形成强干扰为保证施主天线与转发天线间的隔度，首先施主天线与转发天线的前后比一定要好；其次，要保证适当的空间距离；最后可在施主天线与转发天线间设置隔离物（如隔离网）等。直放站的增益通常要比隔离度小10-15dB。 直放站施工需注意的问题(无线)b)下行导频污染(1)直放站应用后，扩展了基站的覆盖范围。如果施主天线处信号的导频污染比较严重，则经直放站后，相当于将网络中原来较小的导频污染区扩大到整个直放站的覆盖范围。导致网络掉话及接通低。 直放站施工需注意的问题(无线)b)下行导频污染(2)施主天线处信号的质量非常重要，在工程中为避免导频污染，通常选取方向角较小的八木天线或抛物面天线，同时还需用专用的PN扫描仪对施主天线处的PN强度进行测试，选取PN码比较纯净的地方安装施主天线。 直放站施工需注意的问题(无线)c)上行热噪声对施主基站接收灵敏度的影响上行热噪声主要与直放站的增益有关，因此必须严格控制GREP，使在保证直放站覆盖范围的前提下，直放站热噪声对基站的影响最小。具体方法可以通过频谱仪测量，或者通过基站自身的接收噪声电平统计值的前后比较，必须控制在3dB以内。 直放站对施主基站的影响BTSNF=4dBREPNF=4dBGREP=70dB基站到直放站的空间损耗LBTS-REP=70dB直放站噪声电平KTB-NF=-113+4=-109dBm基站噪声基底电平KTB-NF=-113+4=-109dBm-97dBSNR=12dB-97dBSNR=9dB直放站噪声KTB-NF=-113+4=-109dBm总噪声基底电平NF（BTS）=-109+3=-106dBm-106dBm△NF=3dB-27dB-39dB IS-95的接入探测序列 IS-95的接入脉冲 IS-95的接入脉冲 直放站施主天线 直放站施主天线 直放站故障实例分析最近，我地区接连发生了几次直放站干扰事件，影响了整个网络的正常运行，与工程施工中的隐患分不开的，是直接相关的。 直放站故障实例分析其次，在市区内不应该采用八木天线作为施主天线，应当使用抛物面天线。再者，市区内不宜建设很多的无线射频直放站。 直放站故障实例分析因此，直放站的工程施工是非常关键的环节，要引起高度重视。必须严把工程质量，必须使用仪表，必须仔细调试，必须做好隔离，必须控制好增益。 谢谢!