CDMA直放站网络规划指导书0325B10.docx
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CDMA直放站网络规划指导书0325B10
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CDMA直放站网络规划指导书
拟制：
李云芝
日期：
2003-03-25
审核：
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批准：
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日期
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作者
描述
2003-03-25
1.00
初稿完成
李云芝
华为技术有限公司
目录
1概述4
2CDMA直放站类型及主要指标4
2.1直放站的主要类型4
2.2直放站的基本工作原理5
2.2.1无线选频直放站5
2.2.2无线宽带直放站5
2.2.3光纤直放站6
2.2.4不同类型直放站的应用差异6
2.3CDMA直放站的主要指标6
2.3.1CDMA直放站主要指标6
2.3.2重要指标含义及规范要求7
3CDMA直放站的主要应用场合8
4CDMA直放站规划9
4.1直放站在网络中的主要特性分析9
4.1.1直放站对噪声的引入及分析9
4.1.2直放站反向增益配置分析11
4.1.3直放站前向增益配置分析11
4.2直放站站址选择12
4.3直放站天线应用13
4.3.1天线选择原则13
4.3.2天线隔离要求14
4.4直放站对系统参数设置的影响16
4.4.1直放站对时延的影响及分析16
4.4.2前向搜索窗设置的影响及分析17
4.4.3反向搜索窗设置的影响及分析20
4.4.4直放站对PN规划的影响及分析21
4.5直放站邻区规划22
4.6直放站切换规划22
4.7直放站对覆盖的影响分析23
4.8直放站对容量的影响分析23
5直放站/EODU、ODU、小基站等应用比较23
6CDMA直放站应用常见问题分析24
6.1干扰问题24
6.2接入问题25
6.3切换问题25
7附录25
7.1搜索窗设置查询表25
7.2直放站厂家资料26
关键词Keywords：
CDMA直放站应用
摘要Abstract：
本文对CDMA直放站的应用进行了分析，包括直放站的应用场景、直放站对网络的影响等，并给出了应用中的一些原则及注意事项。
缩略语清单Listofabbreviations：
Abbreviations缩略语
Fullspelling英文全名
Chineseexplanation中文解释
1
概述
直放站（Repeater）一直是无线网络的应用中特殊覆盖解决的方法之一。
在微波、GSM、CDMA中，直放站都有应用。
一般来说直放站主要用于那些覆盖难以延伸的区域，或当考虑低成本建设时考虑的一种解决办法。
由于直放站在网络中引入干扰等一些致命的弱点，一般情况下，直放站只是作为覆盖中的一种少量的补充。
在CDMA中，直放站在韩国得到了大量的应用，目前在联通CDMA网络中，直放站也占据了较大的份额，解决了包括农村人口稀少的偏远区域的覆盖和城市部分室内的覆盖。
国外一些运营商也在考虑在自己的网络中规划直放站的应用。
直放站在实际中应用是客观的事实，无论系列化解决方案中是否提供直放站设备，从网络规划而言，将会不可避免地与直放站的应用打交道，公司的系列化基站将不可避免地同直放站共同组网，因此，有必要对直放站在网络中的应用作出客观的分析，掌握直放站在网络规划中的特点，给出网络规划中直放站应用的指导性原则。
2CDMA直放站类型及主要指标
2.1直放站的主要类型
直放站的类型有很多，可以根据不同的方式进行划分。
划分方式可以按传输链路、信道带宽等方面进行。
根据基站、直放站之间的链路方式，直放站可以分成两大类：
Ø无线直放站
Ø光纤直放站
根据信道带宽来分，直放站又可以分为以下几类：
Ø宽带直放站：
对800MHz而言，是指在800MHzCDMA频段的全部或部分频段内工作的直放站。
Ø选频直放站：
对800MHz而言，是指在800MHzCDMA频段的全部或部分频段内选择一个或多个CDMA指配信道工作的直放站。
带宽直放站对某一段频率都可以放大（如带宽10M）；选频直放站只对选定的频点放大，是窄带的直放站，并且放大的频点有限。
另外还有无线移频直放站，它是指将指配工作频率转换为其它频率进行传输的直放站。
目前，直放站的主要产品种类有：
无线选频直放站、光纤选频直放站、无线宽带直放站、光纤宽带直放站。
另外，新型直放站还有太阳能直放站。
主要是宽带型，除由太阳能供电外，其它与宽带直放站相似。
它主要用于市电引入较为困难而又必须覆盖的区域。
2.2直放站的基本工作原理
2.2.1无线选频直放站
无线直放站是通过无线方式接收来自基站的射频信号，经低噪、滤波、放大等处理后向目标服务区域发送。
同样，从手机过来的信号采用相同的过程经施主天线传送给施主基站。
无线选频直放站的工作原理如下图所示。
它接收所选基站（施主基站）的射频信号，并进行放大和转发。
接收基站信号的天线叫做施主天线，为手机提供服务的天线叫做服务天线。
图1无线选频直放站工作原理示意图
2.2.2无线宽带直放站
无线宽带直放站与无线选频直放站相比，除滤波器部分外都相同。
宽带直放站的滤波器带宽一定，一般为10M。
图2无线宽带直放站工作原理示意图
2.2.3光纤直放站
光纤直放站采用光纤作为传输媒介，需要在基站侧和直放站侧具有光传输能力。
图3光纤直放站图工作原理示意图
2.2.4不同类型直放站的应用差异
光纤选频直放站与光纤宽带直放站的差别在于覆盖端，前者是选频组件，后者是宽带选件。
无线直放站利用无线传输方式，建设周期短，投资小。
光纤直放站采用光纤作为传输媒介，传输损耗小，传输距离远。
但总价格比无线直放站高。
无线直放站需要施主天线与服务天线之间满足隔离度的要求（后面有详述），而光纤直放站无此要求。
相对宽带直放站而言，窄带直放站具有更好的性能，能够提高信号的质量。
但在使用时也存在一些限制，如：
窄带直放站的载频数一般较少，目前一般提供同时最多支持两个频点。
当直放站的施主小区的频点更改后，必须调整直放站的频点，否则将导致掉话、干扰等问题。
带宽直放站对整个频段内的信号都进行放大，因此比较容易给其它小区带来干扰。
2.3CDMA直放站的主要指标
2.3.1CDMA直放站主要指标
CDMA直放站的指标设计决定了直放站的性能，直放站的指标项有很多种，下面是以某厂家的一种无线宽带选择直放站为例给出的指标值：
信道
下行
上行
频率范围
870--880MHz
825--835MHz
收发间隔
45MHz
带宽选择
10MHz
增益
60--90dB
增益控制范围
30dB步长1dB
带外抑制
大于70dB
最大输入电平
<0dBm
最大输出功率
33dBm
30dBm
带内平坦度
小于2dB
噪声系数
<5dB
时延
<1.5s
互调
带内
≤-15dBm/30KHz
带外
9KHz—2.5GHz:
≤-36dBm/30KHz
2.5GHz—12.75GHz:
≤-30dBm/30KHz
最大杂散
优于联通新时空检测标准
射频接口VSWR
<1.3
阻抗
50Ω
接口
N型母头
本地控制/远程控制
利用操作维护接口至PC机/内置无线modem
体积
600*415*200
重量
23kg
运行时温度范围
-25C+55C
湿度
595%
平均故障间隔时间
>5万小时
供电电压
AC22030%V或DC24/48V
型号
TS-OR02RB-33U
2.3.2重要指标含义及规范要求
1.噪声系数
噪声系数是指直放站在工作频带范围内，正常工作时输入信噪比与输出信噪比的差值。
噪声系数是衡量方向链路接收机灵敏度的重要指标，噪声系数越低，反向链路接收机灵敏度越高。
CDMA800MHz直放站规范要求：
Ø室外覆盖用直放站，噪声系数≤5dB
Ø室内覆盖用直放站，噪声系数≤6dB
Ø对于和基站以耦合方式工作的光纤直放站前向噪声系数不作要求
2.直放站处理时延
直放站的内部处理时延要求越小越好。
如果时延较大，导频可能会出现较大的相位偏移，容易出现导频干扰，从而引起手机掉话。
CDMA800MHz直放站规范要求：
Ø宽带直放站≤1.5μs；（应用声表面滤波器的宽带直放站≤5μs）
Ø选频直放站≤5.0μs；
Ø光纤直放站≤5.0μs
Ø无线移频直放站≤10.0μs。
3.最大输出功率
直放站载频输出功率大小直接决定了直放站覆盖范围。
输出功率越大，能够提供的覆盖范围越大。
目前各厂家可以提供不同的规格：
0.5W、1W、5W、10W、20W等等
4.增益及增益控制范围
增益控制范围决定了链路调整的范围和灵活性。
CDMA800MHz直放站规范要求：
Ø最大增益≤113dB；最大增益变化范围应在厂家声明值的±3dB之内。
Ø增益调节范围≥30dB（室外覆盖用直放站），或厂家声明值（室内覆盖用直放站）。
5.输出频谱特性
直放站的输出频谱应接近于基站的输出频谱。
如果直放站的输出频谱特性不理想，带外抑制能力不足，会形成较大的带外辐射，从而出现干扰。
详细的内容请参考《800MHZCDMA直放站设备规范和测试方法》。
3CDMA直放站的主要应用场合
在移动通信网络中，主体部分主要由宏蜂窝基站系统来提供全面的网络覆盖。
随着经济和社会的发展，移动市场竞争格局的加剧，网络的整体覆盖和质量是运营商考虑的重要因素，是用户选择的重要依据。
在主体网络中如何经济有效地提供扩展覆盖，合理地解决网络容量与网络覆盖之间的矛盾，从而实现网络投资的最小化和效益的最大化，是每一个移动通信运营商必须面对的问题。
直放站是无线网络的应用中特殊覆盖解决的方法之一，是针对网络覆盖延伸来设计的。
主要应用在地域广阔的地区或用来解决室内盲区，是周围基站的覆盖延伸，或当考虑低成本建设时采用的一种解决办法。
采用直放站仅能改善覆盖，并没有增加网络的话务量，但直放站改变了各基站之间的话务分配比例，因此也可以利用直放站对话务进行合理分流，缓解网络的拥塞。
根据直放站的特点，其应用的场合一般具备以下的部分特点：
Ø普通基站组网方式形成的覆盖盲区或难以到达的区域；
Ø容量需求小，覆盖成本为优先考虑的因素时；
Ø基站提供的大容量需要转移时。
根据以上的特点，直放站将主要应用于以下的一些场合：
总的来说，实际工程中直放站的应用场合主要有以下几种：
Ø扩大服务范围，消除覆盖盲区；
Ø人口稀少的农村区域、小乡镇、小的居民定居点，低成本解决覆盖；
Ø沿公路、铁路、隧道等区域架设，增强特定区域的覆盖效率；
Ø用于穿透性较差的城市室内环境；
Ø在多导频区域增强主导覆盖，消除导频污染
4CDMA直放站规划
4.1直放站在网络中的主要特性分析
4.1.1直放站对噪声的引入及分析
在CDMA数字移动通信网络中，引入直放站后，直放站会造成施主基站噪声电平提高，降低施主基站接收机灵敏度。
图4直放站工作原理框图
以图示的参量为例加以说明。
图中假设基站噪声系数为NFbts，直放站的噪声系数为NFrep，基站的接收灵敏度为Pb-sen，直放站反向链路净增益为Grev（在图中为Lr＋Gr，其中Lr为直放站至施主基站之间的反向传输链路损耗，Gr为直放站主机反向增益），直放站前向链路净增益为Gfor（在图中为Lt＋Gt，其中Lt为直放站至施主基站之间的前向传输链路损耗，Gt为直放站主机前向增益）。
若基站带有直放站，则BTS接收前端的等效底噪为：
Fbts'=Fbts+Frep
其中：
Fbts=KTB+NFbts
Frep=KTB+NFrep+Grev,为直放站作用于BTS接收前端的噪声，Grev=Gr+Lr。
直放站引入的噪声大小与直放站反向链路增益、直放站接收机噪声系数等有关。
在直放站选定后，上式中只有直放站的反向增益Gr是个可变量，而其他参数为常量，由此可见，直放站增益的大小直接影响到注入施主基站噪声电平的大小。
另外，为了衡量施主基站接收机噪声电平的变化，引入变量NIM（NoiseInjectionMargin）:
式中：
PBTS_Noise：
施主基站接收机自身噪声电平；
PREP_INJ：
直放站在施主基站接收机端产生的噪声电平；
从上式可以得出施主基站接收机输入端噪声的增加量ROT（RiseOverThermal），ROT可以表示为：
下图给出了ROT与NIM之间的关系曲线：
图5ROT与NIM之间的关系曲线
从上图可以看出，NIM的值越大，直放站在施主基站接收机端引起的噪声的增加量越小；反之，则越大。
根据式和，可以看出NIM的大小直接取决于直放站增益Gr的取定。
如果Gr选取越大，虽然直放站覆盖范围会越大，但NIM会越小，导致ROT会越大，施主基站接收机接收灵敏度会大大降低，从而导致施主基站容量急剧下降；如果Gr选取越小，虽然对施主基站接收机接收灵敏度和容量影响不大，但直放站的覆盖范围会变小。
在实际工程中，NIM的大小需要根据具体应用环境选定。
工程上建议：
NIM=0通常情况下；
NIM>0覆盖面积不大的情况下，如利用直放站进行室内覆盖；
NIM<0用户容量很小，仅为了覆盖的情况下，如偏僻的乡镇；
在应用中，可能会考虑优先保证施主基站。
目前在城市应用中，一般要求直放站反向链路的净增益Grev不大于-10dB。
4.1.2直放站反向增益配置分析
前面的分析已经表明，直放站系统前、反向增益的大小，直接影响到对施主基站噪声电平的提升以及直放站覆盖范围的大小，从某种程度上而言，这两者之间又存在着矛盾。
因此，合理选择直放站前、后向系统增益非常重要。
1.直放站系统反向增益（Gr）的设置
根据上节的分析有：
NIM=Fbts-Frep＝NFbts－NFrep－Gr－Lr
因此可以得到直放站反向增益为：
Gr＝NFbts－NFrep－Lr－NIM
由此可以看出，Gr的确定需要经过以下几个步骤：
a）.选择NIM的大小
NIM大小的选择需要根据直放站覆盖区域的特点综合考虑加以确定，前面的部分已有说明。
工程上对大部分情况，建议NIM选为0dB。
b）.确定施主基站接收机的噪声系数NFbts
一般各厂家都会提供基站的噪声系数参量。
c）.Gr的设置
根据Gr的计算公式，只要测试出传输链路损耗Lr，即可确定Gr的取值。
反向增益的设置最好在现场经过测试验证其合理性。
4.1.3直放站前向增益配置分析
根据直放站接收机接收到的施主扇区的信号电平以及直放站最大允许的输出信号功率，即可确定直放站系统最大允许的前向增益GForword-max，见下式。
Gt-max=PForword-max-RXForword
式中：
Gt-max：
直放站允许的最大前向增益（dB）;
PForword-max：
直放站最大输出功率（dBm），由直放站生产厂商的设备规范提供；
RXForword：
直放站接收机输入端口接收的施主扇区信号功率（dBm）；
与直放站的反向增益Gr的设置一样，直放站系统最大允许的前向增益Gt-max的确定也需要经过现场测试确定。
根据现场测试，计算出直放站接收机输入端口接收的施主扇区信号功率RXForword后，由上式即可确定直放站的前向最大增益Gt-max。
在实际工程当中，前向增益Gt的设定介于Gt-max和Gr＋平衡因子（1~2dB）之间。
4.2直放站站址选择
在进行直放站的站址选择时，不同型号的直放站有不同的要求。
对于光纤直放站，站址选择相对容易，主要有以下的要求：
Ø该站址到施主基站有光纤资源。
同时需要了解直放站本身对光纤线路是否有特殊要求。
Ø该站址与施主基站之间的光纤传播时延必须满足要求，具体的要求取决于直放站对拉远距离的支持、以及直放站准备覆盖的范围等多方面，具体请参考参数设置分析中给出的建议。
Ø满足普通基站天馈布放要求。
对于无线直放站来说，由于无线信号的复杂性，使得站址的选择比较困难。
在对无线直放站进行站址选择时要注意如下一些事项：
Ø为了避免直放站与施主基站之间电波传播损耗有较大的波动，要求直放站与施主基站之间能够满足保持视距；
Ø该站址要满足直放站设备所要求的接收信号电平，一般为-50dBm～-80dBm。
Ø能提供安装施主天线、服务天线所需要的足够的隔离度的地形、建筑物和铁塔等。
尽量选择收发天线有建筑物隔离的地方。
Ø需要考虑直放站信号允许的最大时延；
Ø避免增加硬切换的概率，应选择施主基站的载频数与直放站相邻基站的载频数相同的直放站点。
Ø附近尽可能没有干扰存在；
另外直放站站址选择时还应该注意以下一些场景下的应用：
Ø直放站站址应选在施主基站与盲区之间，避免施主天线与服务天线方位角小于90度的情况（见下图）；
图6合理站址图7不合理站址
Ø直放站除用于覆盖城乡结合处和偏远地区的盲区外，也经常用于覆盖城市边上的密集住宅区。
此时避免在楼群的正面选点（如下左图），因为信号需要穿透和绕过靠前的楼房，才可覆盖到后面的区域，但此时信号由于衰减很大，后面区域的信号强度会很弱。
如果从楼群侧面覆盖（如下右图），信号可从楼间较大的空隙穿过，并借助反射达到较好的覆盖效果。
图8不合理站址图9合理站址
在某些特殊情况下，由于各种条件的限制，施主链路无法保证视距。
在这种情况下，必须进行接收电平测试，确保施主链路之间的电波传播比较稳定。
根据勘测结果进行传播预测和系统平衡的计算，决定直放站的相关参数的取值，确定施主天线的最小接收电平、主机增益、服务天线的类型以及馈线的类型和长度。
4.3直放站天线应用
4.3.1天线选择原则
在直放站应用中，天线选择也是很重要的一部分，对于光纤直放站，其天线选择可以采用普通基站天线选择的原则，详见《天线选型与应用指导书》。
对于射频直放站，在进行天线选择时，有下面一些要求与注意事项：
Ø根据具体的信号情况，以及覆盖的需要，选择合适的天线增益；
Ø由于直放站属于同频中继系统，所以一般不能采用全向天线，否则可能引起系统自激。
施主天线与施主基站天线之间是点对点的通信，所以应选择具有高增益和窄水平波束的天线应当最适合。
一般采用角反射天线或对数周期天线，以避免引入不必要的导频信号；
Ø另外天线的前后比尽量大，最好在30dB以上。
以保证施主天线与服务天线之间具有良好的隔离度。
Ø服务天线根据需要覆盖区域的不同特点来选择。
如要覆盖一个很大区域，这种天线可以是普通基站使用的定向型天线，但须具有较高的增益；要进行隧道覆盖时，可选用八木天线或螺旋状天线；在室内环境下，经常要求使用特殊设计的室内天线，室内天线通常需设计得不易引人注目，但不需要象普通的基站天线那样应具备在恶劣环境的要求，室内服务天线网络要引入较多的电缆和导致分配器损耗，因而通常仅使用于覆盖较小的区域。
无论在哪种场合下，服务天线的发射方向应该严格控制，以保证重发信号不会馈入施主天线；
Ø可以考虑将施主基站的施主扇区的天线采用与其他扇区和基站不同的交叉极化方式，以便直放站有效地选择来自施主扇区的导频；
4.3.2天线隔离要求
在直放站应用中，对于光纤直放站而言，天线隔离要求同普通直放站的要求基本一致。
而对于无线直放站而言，运用较多的是同频无线直放站，同频无线直放站因同频放大，如何有效地防止直放站自激非常重要。
由于无线直放站受自身系统结构的影响，因此，其在应用中的非常关键的问题是无线直放站的收发天线隔离问题。
直放站系统施主天线、服务天线间的隔离度由两副天线之间的空间传播损耗、两副天线的馈线损耗以及两副天线的旁瓣增益等因素决定。
其中馈线损耗基本上可视为常量，因此，应充分利用两副天线的空间隔离以满足隔离度的要求。
直放站天线间的隔离度要求取决于主机增益的取值，主机增益决不可以超过恰好不发生自激时的隔离度系数，这里参照GSM规范03.30的要求隔离度至少要大于主机增益15dB以上。
在实际的工程设计中最好是能够在现场测量以决定天线的安装位置是否能够达到所需的隔离度。
如果直放站自激或附近有干扰源，会对系统造成严重影响，直放站有可能把干扰大面积扩大，阻塞临近基站
下面就天线间空间隔离采取的常用方法加以说明。
1.天线水平隔离
天线水平隔离度的估算公式：
AH=22+20log（d/）–（Gt+Gr）dB
AH=31.6+20logd–（Gt+Gr）dBfor800MHz
其中，d为施主与服务天线之间距离，单位为m。
Gt、Gr为在两天线水平连线方向的增益。
见下图所示：
图10天线水平隔离
2.天线垂直隔离
天线垂直隔离度的估算公式：
Av=28+40log（d/）-（g1＋g2）dB
Av=47.3+40logd-（g1＋g2）dBfor800MHz
其中：
g1为、g2为两天线垂直连线方向的增益；通常基站天线可以近似取值g1＝g2＝0dBi
参见下图：
图11天线垂直隔离
3.障碍物阻挡隔离
水平隔离和垂直隔离是实现天线间隔离的常用办法，但往往由于实际情况的限制，单纯采用水平或垂直隔离方法，天线间的隔离度无法满足要求。
在这种情况下，利用障碍物的阻挡进行隔离会取得很好的效果。
实际工程当中利用障碍物阻挡实现隔离的方法很多，比如：
可以将两副天线分别安装在建筑物不同的墙壁上，利用建筑物墙壁的阻挡实现隔离；对于无法利用建筑物实现隔离的情况，例如在铁塔上安装天线的情况，可以利用在两副天线间增加屏蔽网等实现隔离。
如下图所示。
图12天线间利用障碍物隔离
根据以上的分析，直放站系统天线间的隔离度对系统性能的影响至关重要，在网络开通前，最好能够在现场进行测试，选择合适的天线位置，确保天线间隔离度满足要求。
可以使用一个信号源、一个接收机，两天线间的空间损耗依上节计算，只要在信号源和接收机之间的信号衰减达到计算得到的空间损耗值，就说明在这个位置安装天线能够满足所需的隔离度。
4.4直放站对系统参数设置的影响
4.4.1直放站对时延的影响及分析
在直放站的应用中，系统参数受影响最大的是前反向搜索窗的设置，搜索窗的设置与直放站引起的时延大小有关。
时延大时，应该增加搜索窗设置，时延小时，减小搜索窗的设置值。
根据高通对搜索窗应用的建议，如果SRCH_Win_A设置大于80个码片，SRCH_WIN_N和SRCH_WIN_R设置大于130码片，将使手机的搜索速度慢，从而可能影响切换性能，影响掉话率。
而在实际应用时，还需要根据环境的不同作进一步的测试、统计和验证。
由于搜索窗的设置影响到系统的性能，因此，需要一个折衷的考虑。
在直放站的应用中，时延来自于几个方面，与具体的环境密切相关，因此，这里将以一个示例来说明时延分析过程。
在下面的示例中，这里以一个光纤直放站为例。
假设直放站的信号从施主基站A扇区引出。
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