GSM双工塔放技术手册0723.docx
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GSM双工塔放技术手册0723
GSM双工塔顶放大器
技术手册
1产品概述
随着我国移动通信事业的飞速发展，移动通信用户量正不断地增加，以至蜂窝规划越来越小，基站天线位置越来越低；另一方面，随着城市建设的高层化，高层建筑正不断涌现，由于无线传播的阴影效应，在这些高层建筑的背后或中间常形成移动通信信号的盲区。
对于GSM网络覆盖而言，在农村地区，基站的覆盖与容量之间的关系存在突出的矛盾。
主要表现在容量有余而覆盖不足，因此大量的农村地区采用单载频基站，由于农村地区地域广阔，基站往往采用交架塔方式，使得基站建设成本增加。
另外，天线交架塔以后也导致RF传输线加长导致损耗加大，天线输出的功率进一步下降，基站的覆盖也进一步下降。
如果能使基站的覆盖范围扩大，同时基站采用多载频方式，这样，可以使容量与信号覆盖范围匹配，节省了大量的基站建设费用。
改善上下行链路平衡，主要是设法提高上行链路信号的灵敏度与信噪比，例如通过提高手机发射功率、采用多面高增益的定向天线及自动定向系统来代替全向天线进行覆盖、在基站接收机内部增加低噪声放大器等等，但从实用性及实际效果等方面的考虑发现，目前真正适用并行之有效的措施主要有以下三种：
a、采用分集接收技术
通常情况下，利用在基站设置两付相距一定距离的接收天线来实现空间分集接收技术，对上行链路信号有较大的改善，分集增益通常为3dB左右。
b、基站安装双工塔顶放大器
双工塔顶放大器（TTA）具有特别灵敏的滤波器和低噪声放大器，通过在紧靠天线的下面安装塔顶放大器，选择和放大所接收的较弱上行链路信号，有效改善接收信号信噪比，提高基站的灵敏度，特别是对于使用相对较长传输馈线的基站，由于馈线损耗等因素对上行信号的信噪比恶化较严重，通过安装塔顶放大器来有效提高上行链路信号的信噪比，从而弥补由于馈线损耗对上行信号信噪比造成的影响，效果较为明显。
c、基站安装基站功率放大器和双工塔顶放大器
基站功率放大器可以有效扩大各种基站站型的覆盖范围、深化信号穿透强度、有效增加小区话务量，提高经济效益、降低手机发射功率，改善电磁环境、解决边界地区用户漫游问题、改善基站下行链路电平和网络质量。
基站功率放大器配合双工塔顶放大器一起使用，效果尤为明显。
基站功率放大器是蜂窝通信射频基站覆盖延伸系统系列产品之一，该产品采用超线性功放；采用防尘、防震、防水的设计工艺，能可靠的应用到各种恶劣环境和场合；模块化的设计思路，方便用户根据需要选配；功能完备的保护装置和监控能力，为用户提供可靠的通信保证。
塔顶放大器是蜂窝通信射频基站覆盖延伸系统系列产品之一，通过在基站接收系统的前端,即紧靠接收天线下增加一个低噪声、高线性放大器来提高基站上行链路电平增益,以改善基站接收性能的新型网络优化设备。
塔放从技术原理上是降低基站接收系统噪声系数，从而提高基站接收系统灵敏度。
2功能用途
1、解决上下行链路不平衡问题
双工塔顶放大器解决在蜂窝移动通信系统中存在的上下行链路不平衡问题，是指基站发送的下行信号能够被移动台识别的传播距离大于移动台发送的上行信号能够被基站所识别的传播距离，即下行链路范围是由最弱信号链路决定，使得保证正常通信情况下，基站所能覆盖的有效半径小于基站发送的下行信号能够被接收的最远传播距离。
判断上下行链路不平衡的几个主要因素：
a、基站与手机的最大发射功率有所不同
基站（BTS）发射功率通常在20-30W左右，视不同类型基站有所不同，而手机发射功率出于对辐射、体积、电池容量等因素的考虑，GSM标准规定通常手持机的发射功率最大为2W，有些手机设计的最大的辐射功率可能只有1W。
b、基站与手持机的灵敏度不同
通常基站的灵敏度为-106dBm~-110dBm左右，而手持机的灵敏度通常为-101dBm~-104dBm左右，大多数情况下，手机接收电平在-96dBm左右时已经不能正常通话，而掉话率高、接不通话、噪声大、手机有信号但占不到信号，很有可能会由于上行信号强度不够使得基站接收信号信噪比不满足要求而导致掉话或切换。
c、因某些原因导致基站采用分集接收后的分集增益较低
通常基站的两面接收天线要求水平间隔在5-6米左右时效果较理想，但很多情况下由于铁塔的体积及承重等原因所限，两面接收天线的间隔较小，导致分集增益效果不明显，另外，分集增益的大小也与接收上行信号的方向角有关系。
2、有效扩大各种基站站型的覆盖范围
多数乡村及边远地区经济较为落后，移动用户数量少，话务收入相应也低，如果通过大量建设基站的方法解决信号覆盖问题，其间所产生的巨额投入无疑很难在短期内收回；多数乡村及边远地区地形复杂，环境恶劣，基站选址难度大、施工周期长，日后维护保养也不便。
3、深化信号穿透强度
在很多城市热点地区（商业中心、厂矿、住宅小区等），业务负荷大，容量已难以满足需求，但在市区内建基站存在着选址难、租金贵、易产生同频或邻频干扰问题；由于建筑物影响，使室内和建筑物阴影区（如地下车场、电梯等）的信号电平大大降低，从而产生覆盖盲区。
4、有效增加小区话务量，提高经济效益
基站加装塔顶放大器后，由于扩大了覆盖范围，改善了通信质量，可以较少的投资，完成较大面积的信号覆盖，或完成定向信号覆盖，节省了移动网建设资金；另一方面，由于塔顶放大器对上行链路电平和网络质量的改善，不仅可以提高业务信道的通话质量，还可以提高信令信道的传输质量，从而提高接入、寻呼、位置更新、越区切换等控制消息的成功率。
换而言之，可以提高无线资源的有效利用率，容纳更大的话务量，原来不能通话的区域可以通话了，用户群增加了，原来通信质量差、掉话多的区域现在顺利通话了，通话时间延长了。
所以，小区通话量会有所增加，从而提高了运营企业的经济效益。
5、降低手机发射功率，改善电磁环境
在弱信号或信号盲区，由于下行信号电平不够，手机接收能力变差，为维持通话，必须加大手机发射功率，从而造成手机耗电量加大，手机与手机之间的干扰加大，电磁环境变恶劣，从而网络质量有所降低。
6、解决边界地区用户漫游问题
在蜂窝小区的边界地区，如果某小区的信号电平明显弱于另一个小区，则在该边界地区，经常会造成手机用户跨界漫游，抢占邻区基站通信信道的情况，由此必然造成在特殊地区（例如跨省、跨市地区）用户通信成本增加，用户投诉事件时有发生。
7、改善基站上、下行链路电平和网络质量
需采用基站放大器和双工塔顶放大器配套使用。
3适用范围
●可适用于定向基站和全向基站
●边远地区的公路、乡村、水面及开阔地域的信号覆盖
●偏远山区信号覆盖
●高速公路信号覆盖
●室内覆盖以微蜂窝为信号源的信号强度的提升
●补偿因使用长距离馈线时（50米左右）引入的噪声及干扰损耗对系统造成的负面影响
4技术特性
●增益可调
●噪声系数低
●故障安全自动旁路、电源异常旁路、大信号旁路及告警
●总电源分配
●重量轻，体积小，安装方便
●雷击保护
●防尘、防水和防震的设计
5技术指标
测试项目
上行技术指标
下行技术指标
频率范围
890～915MHz
935～960MHz
增益
12±1dB
/
带内波动
≤1dB
/
噪声系数
≤1.8dB
/
旁路插损
≤1.6dB
≤0.5dB
旁路保护电平
10±2dBm
/
端口驻波
≤1.3
≤1.3
最大无损输入电平
+13dBm
+53dBm（平均功率）
端口阻抗
50Ω
50Ω
抗负载失配
∞
/
馈电方式
RF电缆馈电
/
电源
DC+8.5V（配公司专用电源）
/
工作温度
-25℃～+55℃
-25℃～+55℃
储存温度
-45℃～+85℃
-45℃～+85℃
6工作原理
原理说明：
当BTS基站信号进入双工塔放时，通过滤波器虑除掉杂波后送至ANT天线发射；ANT接收到上行信号后，经滤波器滤波、低噪放放大后送至BTS，从而完成信号盲区内用户与基站的连接，达到补盲的效果；出现故障时自动旁路，保持基站原工作状态。
7工程安装
7.1整机外型实物图
抱架
抱杆槽
DC+8.5V馈电
接天线（ANT）
接基站（BTS）
接地螺钉
螺钉槽
抱箍槽
正视图俯视图
7.2整机外型结构图
7.3附件外型结构图
1、电源监控单元结构图（有两路、六路两种，可选）
1）、两路电源监控单元结构图
-48V输入
2）、六路电源监控单元结构图
-48V输入
2、电源注入器外型结构图
7.4内部结构示意图
●TTA通常用于天馈线较长的基站，因为长的馈线带来较高的馈线损耗，降低了基站系统的性能；
●ATT系统由四部分组成，包括塔顶放大器（TTA）、电源供电单元（APDU）、电源注入器（C1）、线缆；
●TTA安装在馈线靠近天线的一端；
●APDU的安装靠近基站收发系统（BTS）或放在基站收发系统机架内；
●C1直接与馈线连接，APDU通过C1和馈线给TTA供电或通过单独的直流馈线供电。
7.5系统安装
1、TTA安装在靠近天线（越靠近越好）的铁塔上，APDU安装在基站内或靠近基站。
2、TTA的前级是一个GSM25M的带宽滤波器，然后是一个平衡低噪放大器。
TTA具有故障时自动旁路的特性，掉电时旁路也将被激活，TTA具有雷击保护措施。
3、对于TTA的供电由APDU通过馈线用CI来完成，或者通过直流电缆直接供电。
APDU具有报警及控制功能，能够显示报警及完成TTA的旁路；
4、旁路也可通过APDU前面板的开关控制，或通过在SDUB接头的输入来控制；
5、双工塔顶放大器安装在塔顶与接收天线相接，用于放大接收信号，信号放大后送到基站接收机每一载频，电源通过RF电缆馈送。
6、双工塔顶放大器与天线的连接方式如下图所示：
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