移动通信直放站系统.docx
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移动通信直放站系统
工程技术培训
移动通信直放站系统
京信通信系统（广州）有限公司华北分公司
（2004年5月）
目录
第一章概述
1.1移动通信网络存在的问题
1.2直放站概念
1.2.1无线直放站的概念
1.2.2光纤直放站的概念
1.2.3室内天馈分布系统的概念
1.2.4室内光纤分布系统的概念
1.3直放站应用的三要点
1.3.1接入方式
1.3.2中继方式（主机选用）
1.3.3覆盖方式
第二章直放站产品系列和应用
2.1室外直放站
2.1.1无线直放站（R-9000GSM系列）
2.1.2光纤直放站（RA-1000GSM系列）
2.1.3GSM微蜂窝功放M-4000AP
2.2室内信号分布系统
2.2.1无源天馈分布系统
2.2.2有源天馈分布系统（M-4000BGSM/DCS系列）
2.2.3无线接入的室内信号分布系统（RS-2000GSM系列）
2.2.4室内光纤分布系统（RS-5000GSM/DCS系列）
2.3CDMA直放站
2.3.1无线直放站（R-8000CDMA系列）
2.3.2光纤直放站（RA-1080CDMA系列）
2.3.3室内无线直放机（RS-2080CDMA）
2.3.4干线放大器（M-4080CDMA/兼容GSM）
2.3.5室内光纤分布系统（RS-5080CDMA/兼容GSM）
第三章直放站应用中的其他问题
3.1直放站OMC网络管理监控系统
3.2直放站太阳能供电系统
3.3直放站上行噪声对基站的影响分析
3.4直放站收发天线的隔离度问题
3.5测试信源基站参数的方法
3.6移动和联通之间的信号抑制问题
3.7CDMA直放站对GSM的干扰抑制问题
第四章直放站应用典型案例介绍
4.1案例一：
东莞国际会议展览中心室内信号分布系统
4.2案例二
第一章概述
1．1移动通信网络存在的问题
近几年来，移动通信在我国发展迅速，两大网络运营商——中国移动和中国联通的竞争态势基本形成，移动通信用户的数量上升迅猛，使得网络容量和频率资源日现紧张。
为了适应这种情况和提高服务质量，两大网络运营商也进行了大规模的网络扩容和优化工作。
但即使这样，移动通信网络仍存在各种急需解决的问题。
在各种问题中，最明显的是由于网络运营商在组网布局时，出于经费及地形地物等方面的考虑，会出现覆盖不到的地域，通常称为盲区或死角。
即使不考虑经费问题，也不可避免的会出现盲区和信号分配不均或信号太弱或干扰严重等问题，室内的如城市中的高层建筑、展览大厅、大型写字楼、酒店、商场、机场、地铁车站、地下室等，室外的如村镇、旅游风景区、公路、铁路、厂矿、隧道、小区、别墅等地方。
而解决这些问题的最基本、最经济、最有效、最直接的方法，就是采用移动通信中继设备——直放站（Repeater），来达到信号覆盖、信号增强、信号均匀分配的目的，扩大和延伸基站的覆盖范围，提高覆盖质量，以此建立基站（BS）与移动台（MS）之间的可靠的、高质量的通信。
1．2直放站的概念
那么，什么是直放站呢？
直放站实际上就是一个同频双向放大的中继站（Repeater），通过它把基站的部分信道引过来，以实现接收和转发来自基站和移动用户的信号。
其中有一类称为无线直放站（RFRepeater）的，主要由施主天线（也叫反向天线，对基站方向）、直放站主机、和用户天线（也叫覆盖天线或前向天线，对用户方向）三个部分组成，如图1-1所示。
施主天线的作用是
直放站主机
沟通基站和直放站间的上下链路，一般采用方向性强、增益高的定向天线。
用户天线用于覆盖区的信号发射和接收，一般采用全向天线或方向性板状天线。
直放站主机包括双工滤波器（Duplex）、低噪声放大器（LNA-lownoiseamplifier）、功率放大器（PA-poweramplifier）等，前向放大器放大基站至移动台的下行信号（前向信号），反向放大器放大移动台至基站的上行信号（反向信号），由于上下行信号频率相差很大即双工间隔很大（如GSM900、CDMA800的双工间隔为45MHz），可利用双工滤波器和前端滤波器方便地将两路信号分开。
直放站一般可获得80dB左右的增益，覆盖距基站35km以内的地区。
直放站的优点是经济、简单、可靠、易于安装等。
直放站的类型很多，比较流行的有无线直放站（RFRepeater）、光纤直放站（Fiberopticrepeater）、微蜂窝外置功放（MicrocellularPA）、室内信号分布系统（Indoordistributionsystem）等。
我公司在这方面的产品比较齐全，各种类型的直放站都有其丰富的产品系列，室外的有R-9000（8000）无线系列、RA-1000
光纤系列和M-4000AP微蜂窝功放；室内的有RS-2000无线系列、RS-5000光纤系列和M-4000功率直放机（干线放大器）系列，还有配套的天线系列和无源器件系列。
横贯GSM900系统、DCS1800系统和CDMA800系统。
（见表一）
表一直放站的产品分类
分类
室外
室内
直放站类
无线射频类
R-9000GSM系列：
R-9122AC载选
R-9122AS太阳能
R-9110AC频选
R-9110AS太阳能
RS-2000系列GSM：
RS-2122载选
RS-2110频选
RS-2110E电梯
R-8000CDMA系列：
R-8122AC载选
R-8110AC（）
CDMA：
RS-2080（）
光纤类
RA-1000系列：
RA-1000A/AW（载选/频选）GSM
RS-5000系列：
RS-5110GSM900系统
RS-5180GSM+DCS系统
RA-1080/1080-II（载选）CDMA
RS-5080CDMA/兼容GSM×
直放机类
（M-4000系列、TPA系列）
塔放系列
干线放大器系列：
M-4000A/B-C1/C2GSM
M-4180A/B-C1/C2DCS
M-4080A/B-C1/C2CDMA
下面就直放站的类型从概念上作一简单介绍。
1．2．1无线直放站的概念
无线直放站的主要特点是其信号的引入采用无线（射频）空间耦合方式（RF
fin=fout
spacecoupling），即通过采用施主定向天线从基站引入信号的方式，所以直放站的站址处必须能接收到良好的基站信号，如图1-2所示。
其输出信号的频率与
输入信号的频率相同，故其信道是透明的；其施主和用户天线一般采用定向天线。
主要用来覆盖离基站不太远的村镇、公路、厂矿、旅游区等地域，工程安装选点时由于收发天线距离较近需要考虑满足收发天线的隔离度要求。
适用于这种情况的公司产品有R-9000GSM（8000CDMA）系列。
1．2．2光纤直放站的概念
耦合器
光纤直放站的主要特点是其信号的引入采用基站直接耦合方式（BSdirectcoupling），即通过采用大功率耦合器（Coupler）从基站收发信机（BTS）引出信号的方式，如图1-3所示（也可采用如图1-2所示的空间耦合方式）。
从基站引出的信号经过光中继端机完成电/光（E/O）转换后，经过空闲光纤将光信号传输到光远端机，由光远端机完成光/电（O/E）转换后，将信号经天线发射出去。
当然，信号的传输是双向的，也是透明的。
所以，光纤直放站是由光中继端机（Opticalrepeater或Mainunit）和光远端机（Remoteunit）两部分组成的，而且，一个光中继端机可连接多个远端机，同时覆盖多个区域。
其传输距离可达35km，主要用于覆盖无法接收到空间信号且离基站较远的村镇、旅游区、公路等地区，达到扩大基站覆盖范围的目的。
设备安装不存在收发天线的隔离问题，选点方便，主要考虑从中继端机到远端机之间有没有空闲光纤。
适用于此种情况的产品有RA-1000系列，既有GSM产品RA-1000A/AW，也有CDMA产品RA-1080/RA-1080-II。
1.2.3移频直放站的概念
移频直放站的主要特点是其信号的传输采用不同于使用频段，即通过移频直放站近端机将基站的信号f1移频为f2，经过链路传输，通过移频直放站将f2移回使用频率f1，如图1-4所示。
从基站引出的信号f1经过近端机移频转换后，经过f2频率传输到远端机，由远端机完成频率转换移回至f1，将信号经天线发射出去。
当然，信号的传输是双向的，也是透明的。
所以，移频直放站是由近端机和远端机两部分组成的，而且，一个中继端机可连接多个远端机，同时覆盖多个区域。
主要用于覆盖无法布放馈线的小区等区域，达到扩大覆盖范围的目的。
设备安装不存在收发天线的隔离问题，选点方便，。
适用于此种情况的产品有R-9180系列，CDMA产品R-8122S系列。
覆盖区
图1-4光纤直放站的概念
1．2．4室内天馈分布系统的概念
城市中建筑物内由于建筑屏蔽、隔墙、楼层、信号多路径衰落等的影响，信号将变得更加复杂，如底层、地下室的盲区、室内信号场强分布不均、信号太弱等问题，又如在20层以上的高层建筑中存在的“孤岛效应”（指在高层建筑的顶部区域，信号的同频干扰、邻频干扰严重，致使手机无法登录的现象）和“乒乓效应”（指在高层建筑的中部区域信号强度比较理想，但是缺少主导信号，致使手机通话时切换频繁，容易掉话，造成通话困难的现象），严重影响通信质量。
针对这些情况，可采用室内信号分布系统，将信号送达建筑物内的各个区域，以使信号得到均匀的覆盖或增强。
室内信号分布系统可分为射频分布系统（RFdistributionsystem）和光纤分布系统（Fiberopticdistributionsystem）。
下面先介绍射频分布系统。
射频分布系统即为天馈分布系统（A/Tdistributionsystem）。
无源天馈分布系统主要由无源器件组成，即由不同规格的耦合器（Coupler）、功分器（Powersplitterordivider）、电缆馈线和各种室内用天线等组成。
如图1-5所示。
二十层
二功分器
吸顶天线
十九层
壁挂天线
延伸部分
二功分器
耦合器
吸顶天线
耦合器
十八层
M-4000B-C1/C2
干线放大器
十七层
吸顶天线
耦合器
功分器
二功分器
基站直接接入
八木天线
BTS
壁挂天线
或
耦合器
无线接入
RS-2000
图1-5射频分布系统的概念
无源的天馈分布系统一般用来覆盖十几层楼左右的建筑，当建筑物较大时，很难满足覆盖的要求。
故对大型写字楼、高层酒店、大型商场、展览馆、地下建筑、机场等，往往采用加入干线放大器（功率直放机Powerbooster）来放大主干电缆的信号，以补偿主干电缆的损耗，提高信号电平，延伸覆盖范围。
在图1-4中，信号的引入采用从基站或微蜂窝基站直接耦合的方式（适用于话务量大的十几层楼的情况）；也可采用八木天线从附近基站空间耦合方式引入信号，但须经过室内无线直放站RS-2000系列产品进行放大后，再经射频分布系统对信号进行分布（适用于话务量小的小型建筑物如餐厅、商场、地下室、别墅等的室内信号覆盖）。
如建筑物更大型时，则加入干线放大器M-4000系列产品对信号加以延伸。
1．2．5室内光纤分布系统的概念
光纤具有传输损耗小、布线方便、传输距离远的特点，而电缆的损耗大、室内布线困难、不适用于长距离传输。
故对大型或超大型的写字楼、高层酒店、大型商场、展览会馆、地下建筑、隧道、机场等区域的室内信号覆盖，可采用光纤分布系统。
如图1-5所示。
图中主机从基站收发信机直接耦合信号，我公
BTS
司的RS-5110/5180系列产品的主机可带4个接口单元，每个接口单元通过光纤的传输可带4个光远端机，每个光远端机有4个双工射频口，共有64个射频输出口对信号进行分布。
而且每套系统可扩展为2台主机，可达128个射频输出口。
1．3直放站应用的三要点
在具体的直放站应用中，只要从三个方面去考虑问题，就会使应用问题变得简单，这三个方面分别是：
直放站和信源基站之间的接入方式、主机的选用即中继方式、和信号的覆盖方式。
1．3．1接入方式
直放站和信源基站之间的接入有两种典型的方式：
无线（射频）空间耦合方式（见图1-2所示）和基站直接耦合方式（见图1-3所示，也称有线接入方式）。
前者是通过采用施主定向天线从基站引入信号的方式；而后者是通过采用大功率耦合器从基站收发信机引出信号的方式，分为宏蜂窝基站接入和微蜂窝基站接入的两种接入方式。
一般来说，空间耦合方式适用于无线直放站类，包括室内的和室外的产品，如RS-2000系列和R-9000（8000）系列。
有时也可用于室外光纤直放站即RA-1000系列产品（如RA-1000A-LW中继端机）。
而直接耦合方式则适用于室内、外的光纤直放站RS-5000系列产品、RA-1000系列产品和射频分布系统，可从基站或微蜂窝基站直接接入。
直放站和信源基站之间的接入方式解决的是如何取得信号的问题，对工程技术人员来说，需要掌握和了解信源基站的特性、施主天线的特性、大功率耦合器的特性和通过一些基本的勘测方法（如采用TEMS测试手机的勘测方法）去获得所需的信源基站的参数——包括BCCH（广播控制信道）、TCH（话音业务信道）、BSIC（基站识别码）、LAC（位置区域码）、CI（小区识别码）、使用载频数目、载频频点、跳频方式以及基站小区的名称、方位、距离等，观察其接收信号电平（RxLev）、接收质量等级即通话品质（RxQual）和邻近频道（NeighbourCells）等的情况。
1．3．2中继方式（主机选用）
在确定了与基站的接入方式后，就可选定具体的主机类型，即确定中继方式。
中继方式可分为：
室外无线直放站主机（R-9000GSM、R-8000CDMA系列）、室外光纤直放站中继端机（RA-1000GSM、CDMA系列）、移频直放站（R－9180GSM、R－8122SCDMA）、室外基站塔放TPA-9000（适用于提升蜂窝下行输出功率，扩大上行覆盖半径）、和室内无线直放站主机（RS-2000GSM、CDMA系列）、室内光纤直放站中继端机（RS-5000GSM、DCS、CDMA系列）等六大系列主机产品，当然每一系列中又有对应于不同应用情况的各种产品，见表二。
主机的选用即中继方式的确定主要解决的是信号的放大和传输问题。
由于中继设备种类繁多，要正确的选择和使用它们，工程技术人员必须了解各种设备的性能特点、原理组成、指标参数、工作条件、安装条件和适用情况等。
1．3．3覆盖方式
直放站应用的最后一个方面就是信号的覆盖方式。
对室外无线直放站来说，其用户天线的覆盖分为：
单波束和双波束两种方式，可根据需要实现单个方向或两个方向的信号覆盖。
如图1-7所示为双波束方式。
对室外光纤直放站，根据一个光中继端机所带的光远端机数目的多少，信号的传输和覆盖可分为：
点对点方式和点对多点方式。
其中点对点传输覆盖方式如图1-4所示，一个中继端机带一个远端机，可覆盖一个远端区域。
点对多点传输覆盖方式如图1-8所示，一个中继端机通过利用光分/合路器来带两个以上的远端机，可同时实现对多个远端区域的覆盖。
表二直放站主机应用归类
主机
适用情况
接入方式
R-9000系列、R-8000系列
至高点能接收到良好的基站覆盖信号的村镇、小区、公路、旅游区等
无线耦合
R－9180系列、R－8122S系列
小区覆盖、没有传输等
无线耦合
直接耦合
RA-1000
中继端机
RA-1000A-LD
收不到基站信号的村镇、旅游区、公路等
直接耦合
RA-1000A-LW
无线耦合
RA-1080CDMA
直接耦合
基站功放
配合蜂窝，适用于村镇、旅游点、公路的覆盖。
（提升蜂窝下行输出功率，扩大蜂窝上行覆盖范围）
与蜂窝主机直接耦合
RS-2000系列+天馈分布系统
适用于话务量小的小型建筑物如餐厅、商场、地下室、别墅等的室内信号覆盖
无线耦合
加M-4000
适用于较大型写字楼、高层酒店、大型商场、展览馆、地下隧道、机场等的室内信号分布
RS-5000系列
RS-5110
RS-5180
RS-5080CDMA
适用于大型写字楼、高层酒店、大型商场等的信号覆盖，尤其适合于地下隧道、地铁的信号覆盖
直接耦合
RS-5110A-M
无线耦合
图1-7无线直放站的双波束覆盖方式
BTS
室内信号分布可分为天馈分布系统和光纤分布系统。
对室内射频天馈分布系统而言，是采用耦合器、功分器和各种不同类型的室内天线（如室内吸顶天线、室内壁挂天线）来达到信号分布的目的，如图1-9所示。
这种分布方式由
图1-9室内射频天馈分布系统
于要对室内的各个区域进行合理、均匀的信号分配（系统设计时须作周密的计算），一个楼层有时要使用若干副天线，所以如对一个十几层楼的建筑进行信号分配，往往要使用几十到上百副天线和大量的耦合器和功分器。
室内光纤分布系统采用一个主机带若干个远端机的方式进行信号的覆盖，如图1-6所示。
一个远端机有若干个射频口，可带若干副天线，实现若干个室内区域的覆盖，如图1-10所示是一个光纤分布系统对隧道覆盖图，如果隧道是一个地铁，则远端机主要覆盖站台位置区域，站台与站台之间的铁路可用泄漏电缆进行覆盖。
图1-10光纤分布系统对隧道覆盖图
信号的覆盖方式解决的是信号的分配问题，并最终解决移动通信所存在的问题，即达到盲区覆盖、解决乒乓效应、孤岛效应、提高通话质量的目的。
覆盖方式归结到工程技术人员的主要任务，就是在明确需要覆盖区域的电磁环境（须做现场电磁环境测试）的基础上，要正确选用用户覆盖天线和正确选择天线安装位置、方向、高度、角度等。
为了达到最佳的覆盖效果，也要求工程技术人员须做模拟场强测试的覆盖效果记录。
这就要求工程技术人员必须了解各种天线的特性、参数、方向图和安装结构，掌握基本的设计计算，并且了解馈线电缆的特性、损耗、接头、走线等。
对直放站的应用的三个方面有了一定认识，并且学会从接入方式、中继方式和覆盖方式去看待直放站产品和各种直放站的应用方案，将会有一条清晰的认识思路。
第二章直放站产品系列和应用
本章主要介绍公司直放站产品的功能特性、组成原理、主要指标和应用等。
2．1室外直放站
公司的室外直放站产品主要有：
无线直放站（R-9000GSM系列/R-8000CDMA系列）、光纤直放站（RA-1000GSM系列/RA-1080CDMA系列）、和GSM微蜂窝功放M-4000AP产品。
下面先介绍GSM室外直放站产品，CDMA系列产品专门在2.3节中介绍。
2．1．1无线直放站（R-9000GSM系列）
无线直放站从其对无线信号的选择方式可分为载波选频式和频段选频式两种。
从表一中看出，公司的无线直放站产品有R-9000GSM系列，包括R-9122AC载波选频、R-9122AS太阳能载波选频、R-9110AC频段选频、R-9110AS太阳能频段选频等4类产品。
其中R-9122AC既可作室外载波选频，也可作室内载波选频直放站用。
一、R-9122AC载波选频直放站
1、功能和特性
2、组成和原理
3、主要指标
4、应用
R-9122AC载波选频直放站的主要特点是对工作频段内指定的载波信道进行选频放大（GSM信号带宽为200kHz），可选2/4/6/8载波（2/4/6/8CH），而对其它无关的载波信号进行抑制滤除。
故相应的就有R-9122AC/2CH/4CH/6CH/8CH之分，其载波数目的多少决定于信源基站小区使用频点的数目。
因其有载波选频功能，故适用于直放站站址处信号较多较杂乱且电平相差不大的情况。
其应用如图2-1所示。
图2-1R-9122AC应用图
R-9122AC直放站与信源基站之间的接入采用无线空间耦合方式，其施主天线和用户天线一般采用定向天线（如定向板状天线）。
因两天线之间距离受直放站站址地形（如屋顶、山顶）的限制，使隔离度受到影响，为满足两天线之间隔离度的要求，往往使用高前后比天线，以增大隔离度。
直放站正常工作的条件是：
直放站工作增益G隔离度I，否则会引起直放站自激而不能正常工作，并且要留10dB左右的余量，即G+10I（dB）。
关于隔离度的计算请参见下一章。
R-9122AC直放站的用户天线也可采用双波束形式，当然须在直放站主机MT端串接一个二功分器加以分路。
这种形式适用于对公路、铁路等的覆盖。
如图2-2所示。
图2-2R-9122AC对公路的双波束覆盖
二、R-9110AC频段选频直放站
1、功能和特性
2、组成和原理
3、主要指标
4、应用
R-9110AC频段选频直放站的主要特点是可将GSM（中国移动/中国联通）工作频带内的所有载波信号无选频的放大传输。
其工作选频频带可调，带宽从219MHz可设置，中心频率可上下移动，均由软件设置。
因其是频段选频式直放站，所以适用于直放站站址周围基站少而且信号比较纯净的情况，或者是载频频点数目较多的情况。
R-9110AC的应用可参见图2-1、图2-2。
R-9110AC直放站中使用的腔体滤波器确定最大带宽（中国移动890909MHz共19MHz宽/中国联通909915MHz共6MHz宽），其实际的工作使用频段由频段选频单元（中频滤波器）现场或远程设定即219MHz或26MHz由软件调整设置。
三、R-9122AS/R-9110AS太阳能直放站
R-9122AS属载波选频式太阳能直放站，R-9110AS属频段选频式太阳能直放站，它们的共同特点是其供电系统均采用太阳能电池进行供电，除供电系统外，其他与R-9122AC/R-9110AC基本相同。
适用于一些直放站站址处无市电供给（如公路、铁路、山顶、岛屿、草原等）的无线信号覆盖。
对太阳能供电系统的设计需考虑直放站的日能耗、安装点的年日照辐射总量、连续供电时间和太阳能电池的性能等因素。
太阳能供电系统由太阳能电池方阵、蓄电池组和充电控制器三个部分组成，如图2-3所示。
其具体连接方法参见下一章。
公司所提供的太阳能供电系统按太阳能板数量（块）/蓄电池数量（节）/充电控制器数量（台）的多少有12块/12节/1台、24块/24节/2台、32块/24
节/2台等三种基本规格，连续阴雨天供电天数约68天，见表三。
并且太阳能直放站的安装也有铁塔式安装和电杆式安装两种方式之分。
直放站
表三太阳能供电系统
设备型号
太阳能板数量
（38W）
蓄电池数量
（2V/500A）
充电控制器数量（24V/20A）
连续阴雨天
供电天数
R-9110AS
12块
12节
1台
约68天
R-9122AS/2CH
12块
12节
1台
约68天
R-9122AS/4CH
18块
12节
1台
约68天
R-9122AS/6、8CH
24块
24节
2台
约68天
2．1．2光纤直放站（RA-1000GSM系列）
RA-1000GSM系列光纤直放站可分为载波选频RA-1000A和频段选频RA-1000AW两种，均由中继端机和远端机组成。
中继端机用于接收基站信号，将基站信号转换为光信号；远端机将
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