京信移动通信直放站系统初级培训材料.docx

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京信移动通信直放站系统初级培训材料

系统知识培训

移动通信直放站系统

京信通信系统（广州）有限公司

（2006年6月）

目录

第一章直放站概述1

1.直放站的定义1

2.直放站的种类与类型2

3.移动通信直放站的构成4

第二章直放站产品系列介绍5

1.GSM直放站5

2.CDMA移动通信直放站8

3.GSM/CDMA光纤直放站11

第三章直放站系统应用16

1.室外直放站16

1.1无线直放站（R-9000GSM系列）16

1.2光纤直放站（RA-1000GSM系列）18

1.3GSM基站塔顶功率放大器22

2.室内信号分布系统23

2．1无源天馈分布系统24

2.2有源天馈分布系统（M-4000BGSM/DCS系列）25

2.3无线接入的室内信号分布系统（RS-2000GSM系列）26

2.4室内光纤分布系统（RS-5000GSM/DCS系列）26

2.5室内天馈分布系统27

3.直放站应用的三要点28

3.1接入方式28

3.2中继方式（主机选用）29

3.3覆盖方式29

第一章直放站概述

1.直放站的定义

直放站是基站（BS）与移动台（MS）之间的中继转发器，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（如图1－1）。

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，将滤波的信号经功率放大器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相应基站，从而达到基地站与手机的信号传递。

直放站是一种中继产品，衡量直放站好坏的指标主要有，智能化程度（如远程监控等）、低的三阶互调IM3（无委规定小于-36dBm）、低噪声系数（NF）、整机可靠性、良好的技术服务等。

使用直放站作为实现“小容量、大覆盖”目标的必要手段之一，主要是由于使用直放站，一是在不增加基站数量的前提下保证网络覆盖，二是其造价远远低于有同样效果的微蜂窝系统。

直放站是解决通信网络延伸覆盖能力的一种优选方案。

它与基站相比具有结构简单、投资较少和安装方便等优点，可广泛用于基站覆盖的盲区和弱区，如商场、宾馆、机场、码头、车站、体育馆、娱乐厅、地铁、隧道、高速公路、海岛等各种场所，提高通信质量，解决掉话问题，优化无线通信网络。

图1－1：

直放站原理框图

2.直放站的种类与类型

（1）移动通信直放站的种类

---从传输信号分有GSM直放站和CDMA直放站；

 ---从安装场所来分有室外型和室内型；

---从传输带宽来分有宽带直放站和选频（选信道）直放站；

  ---从传输方式来分有同频无线直放站、光纤传输直放站和移频传输直放站；

  ---从供电方式来分有交供电、直流供电和太阳能供电。

表1-1京信公司直放站产品分类列表

分类

室外型

室内型

直放站类

无线射频类

R-9000系列GSM直放站：

R-9122AC载波选频

R-9122AS太阳能

R-9110AC频段选频

R-9110AS太阳能

RS-2000系列GSM直放站：

RS-2122载波选频

RS-2110频段选频

RS-2110E电梯信号直放机

RS-2000系列CDMA直放站：

RS-2080A-C1/C2

RS-2080B-C1/C2

R-8000系列CDMA直放站：

R-8122AC载波选频

R-8110AC载波选频

R-8110AW频段选频

光纤类

RA-1000系列GSM光纤直放站：

RA-1000A载波选频

RA-1000AW频段选频

RS-5000系列：

RS-5110AGSM900系统

RS-5180GSM+DCS系统

RS-5080CDMA兼容GSM

RA-1000系列CDMA光纤直放站：

RA-1080（载波选频）

RA-1080（

2）

干线放大器类

干线放大器系列：

M-4000B-CGSM带监控

M-4180B-CDCS带监控

M-4080CDMA兼容GSM

塔顶放大器类

900MHz塔顶放大器:

TPA-9010A/BTPA-9020A/B（载波选频）

1800MHz塔顶放大器:

TPA-1810A/BTPA-1820A/B（载波选频）

（2）移动通信直放站的类型

a.GSM移动通信直放站

GSM移动通信直放站是用于扩大基站覆盖范围、消除GSM900MHz/1800MHz频段移动通信网的小范围信号盲区或弱信号区而设计生产的通信设备。

通过架设直放站不但能改善覆盖效果，同时能大大减少投资基站之成本。

GSM直放站被广泛应用于地下商场、停车场、地铁、隧道、高层建筑的办公室、娱乐场所、电梯或私人住宅等基站信号所无法到达的信号盲区，同时对于消除城市因受高楼大厦影响而产生的室外局部信号阴影区或边远郊区个别村镇的弱信号区也具有相当好的覆盖效果。

b.CDMA移动通信直放站

CDMA直放站可以扩大CDMA基站的覆盖范围，大大节省CDMA网络建设的投资（一个CDMA直放站的投资约为一个CDMA基站的十分之一）。

特别是在高层楼宇、地下（如地铁）、以及盲区等特殊环境下，CDMA直放站将充分发挥它的优势。

由于各种地理环境和用户的要求不同，所需的CDMA直放站的类型也不同。

CDMA直放站是为了消除移动通信网覆盖盲区或弱信号，延伸基站信号覆盖的一种中继设备，它能解决消除城市因受高楼大厦影响而产生的室外局部信号阴影区，地下停车场、地下隧道、商场、电梯等基地无法到达信号的盲区，提高了覆盖范围增强了信号覆盖延伸。

c.

GSM/CDMA光纤直放站

光纤中继移动通信直放站由靠近基站侧的近端机及覆盖区侧的远端机两部分组成，适用于在基站拟建直放站区有高山阻挡或两者相距甚远，同时基站和覆盖区之间具备光缆情况下建站。

光纤直放站兼备宽带、选带、选带、选频等功能。

传输距离可达20Km，由于空间隔离度好，不产生同频干扰，重发方向可采用全向天线覆盖，以提高覆盖效果。

应用波分复用事分光、分路技术、光纤直放机还可组成其它使用系统。

3.移动通信直放站的构成

移动通信直放站的构成因种类而异。

（1）室外直放式直放机

应用于室外手机信号较弱或无信号的地方。

下行从基站接收信号，经放大后向用户方向覆盖；上行从用户接收信号，经放大后发送给基站。

为了限带，加有带通滤波器。

（2）选频式直放站

为了选频，将上、下行频率下变频为中频，进行选频限带处理后，再上变频恢复上、下行频率。

（3）光纤传输直放站

将收到的信号，经光电变换变成光信号，传输后又经电光变换恢复电信号再发出。

（4）移频传输直放站

将收到的频率f1上变频为f2，传输后再下变频为原先收到的频率f1，放大后发送出去。

（5）室内直放站

室内直放站主要用来覆盖室内信号盲区，是一种简易型的设备，其要求与室外型机是不一样的。

第二章直放站产品系列介绍

1.GSM直放站

GSM移动通信直放站是解决基站覆盖而存在的信号盲区的一种方式。

通过架设直放站不但能改善覆盖效果，同时能大大减少投资基站之成本。

如图2-1显示了GSM移动通信直放站概念图。

图2-1GSM移动通信直放站概念图

为了满足不同环境及技术要求,GSM直放站主要可分为：

    ---GSM移动通信宽带直放机

    ---GSM移动通信频段选频直放机

    ---GSM移动通信载波选频直放机

（1）GSM移动通信宽带直放站

a.工作原理

图2-2GSM移动通信宽带直放站方框图

b.主要性能特点：

Ø较高的系统增益且增益连续可调

Ø全双工工作，具有很高的上/下行隔离度

Ø两端口标准设计，安装极为方便

Ø内置电源

Ø采用ALC技术，输出电平连续可调，稳定可靠

Ø可选智能监控，故障自动报警及远程维护

Ø高线性功放，性能稳定

c.使用范围:

主要用于机场、旅游区、地下建筑、隧道、大型偏厂矿及村镇等GSM系统的盲区、阴影区。

d.GSM移动通信宽带直放站组网方式

图2-3GSM移动通信宽带直放站组网示意图

（2）GSM移动通信频段选频直放站

a.GSM移动通信频段选择直放站工作原理

图2-4GSM移动通信频段选择直放站方框图

b.主要性能特点：

Ø高的系统增益且增益连续可调

Ø全双工工作，很高的上/下行隔离度

Ø中心频率和带宽任意可调，满足不同客户要求，带外抑制好，不同营运商之间的信号不会产生相互干扰

Ø内置电源

Ø两端口标准设计，安装极为方便

Ø采用PLL控制技术的选频模块，性能稳定可靠，噪声系数低

Ø采用ALC控制，输出电平连续可调

Ø可选智能监控，故障自动报警及远程维护

Ø高线性功放，性能稳定

（3）GSM移动通信载波选频直放站

a.GSM移动通信载波选频直放站工作原理

图2-4GSM移动通信载波选频直放站方框图

b.主要性能特点：

Ø高的系统增益且增益连续可调

Ø产品能工作在两信道或四信道，可扩展

Ø采用PLL控制技术的选频模块，性能稳定可靠，噪声系统低，带外抑制特别好

Ø采用ALC控制，输出电平连续可调

Ø两端口标准设计，内置电源，安装方便

Ø可选智能监控，故障自动报警及远程维护

Ø每信道单独功放，不会相互干扰，性能稳定

Ø设计有防雷，避雷系统

2.CDMA移动通信直放站

采用CDMA直放站可以扩大CDMA系统基站的覆盖范围，大大节省CDMA网络建设的投资（一个CDMA直放站的投资约为一个CDMA基站的十分之一）。

特别是在高层楼宇、地下（如地铁）、盲区等特殊环境下，CDMA直放站将充分发挥它的优势。

CDMA移动通信直放站是为CDMA网而设计的产品，它的显著特点是采用超线性功放，保证多信道工作无杂波。

CDMA直放站应用于CDMA移动通信网络中，双向中继无线信号延伸无线覆盖区，实现对特殊地形覆盖消除覆盖盲区，调配小区业务，平衡各小区的话务量，在“导频污染”地区强化主导频等等，以达到低成本扩大无线网络覆盖范围、优化网络的目的。

由于各地环境和条件的要求不同，所需的CDMA直放站的类型也不同。

CDMA直放站的系列产品（射频、微波、光纤、移频、楼宇、小型）会适应和满足各种不同需求。

CDMA移动通信直放站主要由施主天线、重发天线、馈缆系统、直放主机、电源及保护系统以及防雷、避雷系统等部分组成。

如图3-1所示了CDMA移动通信直放站原理图。

图3-1CDMA移动通信直放站原理图

（1）CDMA直放站产品类型

　　基于CDMA网络建设需求，可能采用以下各种类型的直放站。

a.不同带宽的直放站

目前联通新时空开通使用的频段带宽为10MHz（下行频率870-880MHz，上行频率825-835MHz），单载频使用时带宽需求为1.23MHz。

因此，所需使用设备的工作带宽要求应符合这两种带宽的条件，一般情况下，室外应用的直放站多采用选频设备，室内分布多采用宽带设备。

b.不同功率的直放站

　　CDMA的直放站可有各种功率选择：

1Ｗ/5Ｗ/10Ｗ/20Ｗ，不同的功率档次适合不同的应用场合。

如光纤直放站可采用大功率工作方式（10Ｗ/20Ｗ），室内直放站则采用小功率工作方式（1Ｗ/2Ｗ/5Ｗ），室外应用的直放站设备最大输出功率不超过20Ｗ。

c.不同接入方式的直放站

　　应用的场合不同，接入方式也有差别，主要接入方式有直接耦合和空间耦合，无线接入采取空间耦合方式，光纤/电缆等接入采取直接耦合方式，直接耦合方式可取得纯度较高的信号源。

d.不同安装的直放站

　　直放站一般分为室内及室外安装，室内安装时要考虑良好的通风，室外安装要考虑密封环境下的防水、防潮、散热情况。

（2）CDMA直放站的特点

Ø适用于CDMA系统

Ø很宽的增益调节范围，并能连续可调

Ø采用了高选择性的信道选择器，可对单载频进行选择处理

Ø采用高线性功率放大器，低互调、低杂散，增益线性优良，信号波动小,对基站无干扰

Ø采用多线高选择性低插损的腔体滤波器，消除上下行串扰保证系统高增益

Ø采用特殊方法设计，避免与G网的相互干扰

Ø采用PLL技术和数字滤波技术，带外抑制良好，带内平坦度好

Ø设计防雷，避雷保护系统

（3）CDMA移动通信直放站框图

图3-1CDMA移动通信直放站框图

（4）CDMA直放站主要技术指标

工作频率

上行：

825-840MHz下行：

870-885MHz

增益

40~85dBm

增益可调

30~40dB

带内波动

＜1.5dB

交调

≥－15dBm

输入驻波

≤1.5（全频段）

输出驻波

≤1.35（全频段）

群时延

≤2μs

工作温度

-30~+50℃

相对湿度

5~90%

工作电压

AC220V

接头阻抗

50Ω

（5）CDMA直放站应用组网

如图3-3所示了CDMA直放站应用组网示意图。

图3-3CDMA直放站组网示意图

（6）CDMA直放站采用的关键技术

　　用于CDMA系统中的直放站产品在设计开发过程中，采用了一系列的关键技术以满足CDMA系统的应用特性：

a.低噪声电路设计技术

　　采用低噪声设计技术包括低噪声前级放大器和线性功放，主要考虑在较高接收灵敏度的情况下，使得信号具有更好的信噪比。

b.线性功放技术

　　CDMA系统的调制方式以及频谱的利用率，对功放的线性度也提出了很高的要求，如邻道功率比ＡＣＰＲ、三阶互调ＩＭＤ3等指标均与线性功放的性能有关。

c.增益、功率控制技术

　　为了保证应用的直放站不会影响CDMA系统环路控制的正常工作，直放站本身必须具备增益、功率调整控制技术，这种调整可以是现场的，也可以是远端的。

d.收发双工技术　　

    通过双工器可以使直放站、下行收发天线共用，便于工程施工，减少工程造价，当直放站采用分体机结构时，使用双工器可以更方便的使前后端匹配。

e.滤波技术

　　CDMA系统上下行频率相隔45MHz，为了避免直放站设备内部形成环路自激，保证设备稳定工作，放大链路需有足够的滤波电路，对于需要严格控制带宽的设备（如选频型），还要采用变频、中频（声表滤波）ＳＡＷ滤波等技术。

f.光传输技术

　　光纤直放站利用光纤进行信号的传输，需要ＲＦ信号与光信号转换单元，以及光波分复用、光耦合及光功率分配等技术。

g.集中控制管理技术

　　为了便于设备的维护管理，直放站内部应具有较为完善的智能管理单元，以提供远程的遥测、遥控功能，并可定时上传状态信息，故障自动告警等。

h.多频合路、多模兼容技术

　　在室内分布应用的情况下，要考虑同已经安装的其它室内分布系统（如ＧＳＭ）的兼容工作，这需要用到多频、多模兼容技术。

3.GSM/CDMA光纤直放站

光纤直放站与无线直放站的最大区别在于施主基站信号的传输方式上，无线直放站通过接收空间传播的无线信号进行放大，从而扩大基站的覆盖范围。

光纤直放站是通过光纤进行传输，采用光信号接收器和转换器连接偏远的区域。

（1）光纤直放站的特点

a.工作稳定，覆盖效果好

光纤直放站通过光纤传输信号，不受地理环境、天气变化或施主基站覆盖范围调整的影响，因此工作稳定，覆盖效果好。

b.设计和施工更为灵活

根据无线直放站的工作原理，无线直放站需把施主天线安装在可以接收到GSM信号的地方，而且接收信号强度不能小于－80dBm，所以无线直放站一般只能安装在基站覆盖范围的边缘，并向顺着基站覆盖的方向延伸覆盖。

同时，为了防止直放站自激，还需保证施主天线和覆盖天线有足够的隔离度。

因此，无线直放站的安装位置和方式受到一定限制，而且一般采用定向天线进行覆盖，覆盖范围较小。

光纤直放站在设计时无需考虑安装地点能否接收到信号；不需考虑收发隔离问题，选址方便；覆盖天线可根据需要采用全向或定向天线。

另外射频信号能够在很小的传送损失的情况下被传送到远达20公里的远处,光缆很细,容易铺设。

因此，设计和施工的灵活性大。

c.避免了同频干扰，可全向覆盖,干扰少

光纤直放站是为了扩大移动电话基地站的覆盖范围，把CDMA移动电话信号变成光信号后，从基地站到远程地区，可使干扰及插入损失减小到最小。

d.适用于GSM宽带信道选择型、CDMA宽带信道选择型；

e.单级传输距离长达50Km以上，扩大覆盖范围；

f.可提高增益而不会自激，有利于加大下行信号发射功率；

g.信号传输不受地理条件限制

特别适合边远城镇或地形复杂的山区。

（2）光纤直放站的传输方式

光纤直放站的最大特点是通过光纤进行信号传输，光纤传输可以单独敷设，也可以利用现有的传输网络。

其主要有三种应用方式：

a.普通双光纤方式

这种方式多用于光缆中有现成多余备用光纤对的情况。

b.波分复用方式

如光纤中的1.3μm波长窗口已经被其他信号占用时，可以通过波分复用器将直放站信号复用到1.55μm波长的窗口上，实现直放站信号与其他信号同纤传输。

c.一发两收方式

如果传输距离不太远，且话务量不大的两个地方都需要采用直放站，则可利用光纤分路器给成一发两收方式。

和同纤传输方式。

一般来说，如果能够从基站敷设光纤至光远端机或现成的光纤网络中有富余的纤芯，都采用普通双光纤的方式解决光纤传输的问题。

采用波分复用器可以提高光纤的利用率，但由于波分复用器投资较大，一般较少使用。

（3）光纤直放站的工作原理

光纤直放站的原理图如图4-1所示，主要有光近端机、光纤、光远端机（覆盖单元）几个部分组成。

光近端机和光远端机都包括射频单元（RF单元）和光单元。

无线信号从基站中耦合出来后，进入光近端机，通过电光转换，电信号转变为光信号，从光近端机输入至光纤，经过光纤传输到光远端机，光远端机把光信号转为电信号，进入RF单元进行放大，信号经过放大后送入发射天线，覆盖目标区域。

上行链路的工作原理一样，手机发射的信号通过接收天线至光远端机，再到近端机，回到基站。

图4-1光纤直放站的原理图

光纤直放站的原理结构框图如图4-2所示。

图4-2光纤直放站原理结构框图

光纤直放站近端机的定向天线收到基站的下行信号（935MHz-960MHz）送至近端主机，放大后送到光端机内进行电／光转换，发射1.55&1.31μm波长的光信号，再送到光波复用器，同原传输链路的光信号（波长1.31μm）合在一起经光缆传到远端；远端光波波分器将1.31μm和1.55μm波长的光信号分开后，让1.55μm波长的光信号输入光端机进行光／电转换，还原成下行信号（935MHz-960MHz），再经远端主机内部功放放大，由全向天线发射出去送给移动台。

移动台的上行信号（890MHz-915MHz）逆向送到基站，这样就完成了基站与移动台的信号联系，建立通话。

（4）光纤直放站的主要指标

---光路参数

    光纤：

G.652单模光纤（对于1.55μm波长，适于采用G.652单模光纤）

    光源：

1.3μm/1.55μm波长激光器组件

    入纤光功率：

≥3dBm（1.3μm波长）≥0dBm（1.55μm波长）

    光检测器：

Pin接收组件

    连接器：

APC/FC,PC/FC

---射频参数

　　频率范围：

800MHz-1000MHz或1700MHz-2000MHz

　　输入电平：

下行：

-20dBm上行：

-20dBm--60dBm

　　阻抗：

50Ω　

　　射频电缆接口：

SMA

---传输指标

　　光接收灵敏度：

（传输载噪比≥24dB）

　　接收端AGC范围：

20dB（相当于10dB光衰减）

　　传输带宽：

890MHz-960MHz（±0.5dB）1700MHz-2000MHz（±0.5dB）

　　输出电平：

下行：

-20dBm上行：

-20dBm--60dBm

　　两频三阶互调产物：

≤-36dBm

　　噪声系数：

≤5dB（光接收机噪声底为-126dBm/CH）

　　输入输出阻抗：

50Ω

　　驻波比：

≤1.5

第三章直放站系统应用

本章主要介绍京信公司几款典型直放站产品的工程应用。

1.室外直放站

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。

a.R-9122AC载波选频直放站

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3-1所示。

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）。

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3-2所示。

b.R-9110AC频段选频直放站

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3-1、图3-2。

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。

c.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）