室内分布系统及直放站培训手册2.docx

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室内分布系统及直放站培训手册2

对于同频直放站，由于施主天线和重发天线都是收发合一的天线，因此施主天线可能接收到重发天线的输出信号，然后又经设备放大后由重发天线发射，而被发射的信号将又被施主天线接收，形成正反馈，导致噪声信号不断放大产生自激。

直放站如果设计、调测不当，可能会引导致设备发生自激。

直放站自激时，轻则是直放站的覆盖区通话音质变差，接通率下降，掉话率上升；严重时使施主基站和其周围的基站发生瘫痪，无法正常通信。

防止出现自激的几种方法：

1、降低发射功率

2、在施主天线与重发天线之间人为地或利用自然的障碍物隔离

3、增大施主天线与重发天线的空间距离

4、增加施主天线与重发天线的夹角

5、加装滤波器或更换高性能滤波器来消除上下行之间的串扰

Ø上行干扰

上行干扰是指引入直放站或室内分布系统后，到达基站上行接收端的噪声电平过大，降低了基站的灵敏度，引起系统掉话率高，接通率下降的现象。

一般上行干扰等级划分如下：

干扰等级

上行噪声电平（dBm）

IOI值（dB）

0

<-110

0

1

-110~-105

0~5

2

-105~-100

5~10

3

-100~-95

10~15

4

-95~-90

15~20

5

>-90

>20

联通公司一般要求上行干扰小于2级干扰，对应的IOI值小于10dB。

分析上行干扰，首先应从微蜂窝控制中心了解上行干扰IOI值和掉话率等情况，然后仔细分析施工方案，估算方案中每个直放站的下行入口电平值，并由此推算推算上行链路的损耗。

根据测到的直放站上行输出端口的底噪计算到达基站上行端口的噪声电平，适当调整设备参数。

上行干扰的分析流程如下：

●故障实例

故障现象：

某室内覆盖系统，上行干扰为IV级。

故障分析：

该室内分布系统为一套电分布系统，主设备为一台电直放机近端，带2台电远端机。

1、分析施工方案发现BS输出口耦合器为20dB，导致两台电远端机入口电平较大，同时上行输出到基站的路径损耗太小，将耦合器改为30dB。

2、测2远端机下行入口电平，一台为-4dBm，另一台为-6dBm。

则从BS到设备衰减分别为34dB和36dB。

3、测设备上行底噪一台为-70dBm，另一台为-66dBm。

则微蜂窝处收到的上行底噪分别为：

-70-34=-104dBm，-76-36=-112dBm。

总体来说为II级干扰。

4、调整第一台设备上行增益，使其底噪为-80dBm左右，此时到达微蜂窝的上行噪声电平为-114dBm。

5、推算上行链路的信号的信噪比。

在覆盖边缘处手机的发射功率以33dBm为例，上行入口电平为：

33-113=-80dBm，上行增益35dB，38dB。

则上行出口电平分别为：

-45dBm，-42dBm。

则微蜂窝处收到的上行信号强度为：

-45-34=-79dBm，-42-36=-78dBm。

上行信噪比分别为35和34，满足要求。

6、在蜂窝端观察无干扰，故障排除。

Ø系统掉话

系统掉话的原因可能有多种，常见的主要有以下几种：

1、由于切换而导致的掉话

主要是由于在方案设计时为考虑室内外、室内各不同区域之间的信号场强关系，覆盖边缘区场强过弱，无法顺利完成切换，导致掉话。

在方案设计时需要着重考虑边缘覆盖场强和天线的位置、功率等因素。

在工程开通后，也可考虑增加天线、调整天线位置和功率等方法。

2、由于干扰而导致的掉话

干扰导致的掉话主要有上行干扰和下行干扰。

上行干扰主要来源于同频干扰，也可能是外部干扰，同频干扰与同频小区的话务量有关，话务量高则干扰大；外部干扰主要是交调干扰和直放站上行干扰。

下行干扰主要是由于频率规划不当而造成部分基站的同频干扰和邻频干扰（引入直放站后）。

3、由于天馈线原因而导致的掉话

天馈线路中某些无源器件损坏，电缆接头松，个别天线损耗或馈线松都可能导致掉话。

4、其它原因而导致的掉话

在电梯等快速移动的覆盖区内使用不连续发射（DTX）或其他基站端设置不当，也可能引起掉话，需要综合考虑分析。

三、CDMA直放站介绍

1.CDMA直放站的引入、特点与分类

直放站（中继器）属于中继放大设备，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。

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，将滤波的信号经功放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IP3（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。

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。

1．1CDMA直放站分类介绍

对于直放站系统，大体可以分为无线同频直放站、光纤直放站和移频直放站。

下面分别介绍三类直放站的原理

1．1CDMA无线直放站的原理

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。

下图说明了CDMA移动通信直放站原理。

2CDMA无线直放站框图

无线直放站的工作原理：

施主天线接收到的基站信号送入带通滤波器进行选频率波后，由低噪声放大器将电平调整到功放模块规定的接口电平，功放模块可将基站信号放大、滤波后送至环形双工器，由重发天线发射出去。

同理，在上行方向，重发天线接收的手机信号也需要将电平调整到一定电平后方可送至功放模块，功放模块的输出信号同样需经放大、滤波后才能送至环形双工器，由施主天线发射出去。

在上、下行回路中，各使用了多级滤波器，是为了滤除带外噪声和杂散信号，提高上、下行信道之间的隔离度。

3CDMA光纤直放站

光纤直放站的原理如下图所示，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。

光纤直放站的原理结构框图如下：

光纤直放站近端机的定向天线收到基站的下行信号（870MHz-880MHz）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（870MHz-880MHz），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（825MHz-835MHz）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。

3.1光纤直放站的特点

（1）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。

（2）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。

（3）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纤后，从基地站到远程地区，可使干扰及插入损失减小到最小。

（4）单级传输距离长达50Km以上，扩大覆盖范围；

（5）可提高增益而不会自激，有利于加大下行信号发射功率；

（6）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。

3.2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：

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。

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。

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。

4移频直放站

移频直放站由近端机和远端机组成,近端机通过无线耦合或者直接耦合方式获取信源信号F1，并将F1信号转换为链接信号F2，将F2通过近端发射天线发送给远端机接收天线。

远端机通过无线耦合方式接收近端机的发射信号F2，将信号F2转换为信源信号F1，通过远端覆盖天线实现对目标区域的信号覆盖。

移频直放站的内部工作原理:

工作原理：

◆有线引入近端：

下行链路耦合基站信号送入带通双工器后，由低噪声放大器将电平调整到功放模块规定的接口电平，经过选频（频段或频点选择）模块，移频模块（搬移到空裕的频点），滤波器进入到功放，功放模块可将基站信号放大送至带通双工器，由中继天线发射出去。

在上行方向，中继天线接收的远端上行信号也经低噪放将电平调整到一定电平后，经移频模块（由空裕频点搬移回工作频点），经选频（频段或频点选择），滤波器进入到功放，功放模块的输出信号同样送至带通双工器，将上行信号送回基站。

无线引入近端类似。

近端机工作原理

远端：

下行链路中继天线接收的近端下行信号送入带通双工器后，由低噪声放大器将电平调整到功放模块规定的接口电平，经过选频（频段或频点选择）模块，移频模块（空裕频点变到工作频点），滤波器进入到功放，功放模块可将输入信号放大送至带通双工器，由重发天线发射出去。

在上行方向，重发天线接收的手机信号也经低噪放将电平调整到一定电平后，经选频（频段或频点选择），经移频模块（由工作频点变到空裕频点），滤波器进入到功放，功放模块的输出信号同样送至带通双工器，由远端施主天线发射出去。

远端机工作原理:

直接耦合应用：

无线耦合应用：

5CDMA直放站的特点

很宽的增益调节范围，并能连续可调

采用了高选择性的信道选择器，可对单载频进行选择处理

采用高线性功率放大器，低互调、低杂散，增益线性优良，号波动小,对基站无干扰

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

采用特殊方法设计，避免与G网的相互干扰

采用PLL技术和数字滤波技术，带外抑制良好，带内平坦度好

设计防雷，避雷保护系统

6CDMA直放站主要技术指标

工作电压AC220V

工作频率：

上行：

825-840MHz下行：

870-885MHz

增益：

65-40dBm

带内波动：

<1.5dB

增益可调：

30dB

阻抗：

50ohm

交调≥26dB

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℃

绝对湿度5-90%

7CDMA直放站应用组网

下图说明了CDMA直放站应用组网方式。

7.1CDMA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。

（1）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。

（2）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10Ｗ。

（3）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。

（4）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。

7.2CDMA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：

（1）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。

（2）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ＡＣＰＲ、ＩＭＤ3等指标均与线性功放的性能有关。

（3）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。

（4）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。

（5）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ＳＡＷ滤波等技术。

（6）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。

（7）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。

（8）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。

8使用CDMA直放站的几个基本原则

（1）功放是直放站的核心部件，放大器的非线性将造成交调严重，CDMA导频信号混乱，通信质量恶化。

直放站选型时应注意选择采用超线性功放的机型。

（2）根据不同的覆盖要求选择不同输出功率的CDMA直放站和配套天线。

（3）根据不同的场合选择不同信号中继方式的直放站，如城市内由于基站密度较大，为防止同时接入几个施主基站，应采用光纤传输直放站；在无光纤传输的地方可考虑采用微波传输直放站；在基站较少的地方可采用直接放大式直放机，站址应注意与施主基站视通，并在此方向上仅有一个基站，避免放大第二导频，选用的施主天线增益应尽可能满足直放机输入端电平，使直放机有较充裕的输出功率，充分发挥其作用，增加覆盖距离。

（4）城市内大型建筑物、商场等场合，把直放站和室内分布系统配合应用，可取得较好效果。

9CDMA的组网方式

9.1光分布方案

适用于中型的高型楼层或大型建筑群；可加装监控系统如加电近端,对设备进行监控。

9.2光电分布方案

适用于大型高型楼层或大型建筑群；离微蜂窝基站较近区域，用光端机；该方式性价比高。

9.3无线接入方案

适用于室内话务量不高、室外宏蜂窝站较空闲的区域；施主天线安装处接受到的室外宏蜂窝基站场强应大于-80dBm；覆盖区域面积应较小。

9.4移频接入方案

移频直放站就是将CDMA的网络的工作信号频段在近端通过频率搬移到带内其他空裕的频段，尽量远离系统来的工作频带，再经过放大处理后经定向天线发射出去。

在远端用定向天线接收，放大处理后变频到原工作频段，恢复原来的信号，再用全向或定向天线进行覆盖。

10CDMA直放站应用

10.1无线直放站的应用介绍

10．1．1直放站设计流程

CDMA的运营企业在运营初期必须采用低容量、大覆盖的无线网络布局的观点已成共识。

由于直放站具有投资成本较低，安装灵活简便，可以迅速扩大无线覆盖的特点，在CDMA网络建设中，适当地引入直放站，采取以基站为主、直放站做适当补充的混合组网式是有意义的。

直放站可以扩大已建模拟和数字移动通信基站的覆盖范围，是解决盲区、边远地区移动通信的最经济有效的手段。

由于用户需要在室内、地下室及隧道等场所享受移动服务，而这些场所不可能全部由基站来解决，应由直放站来解决这些区域的覆盖。

直放站是通过耦合基站的信号，经传输介质在距基站一定距离的覆盖盲区进行前反向信号放大，实现对基站覆盖问题的全面解决。

直放站的应用可大大节省整个网络的投资，但如果应用不当，将会影响整个网络的运行质量。

在应用设计中，应遵循一定的工作流程，才能有效快速的完成工作。

在工程实践中逐渐形成了一套系统的设计流程，其设计流程如下：

10．1．2勘测：

在作设计之前，先要对覆盖目标进行勘测，了解覆盖目标的电磁情况和物理结构，以便以最低的成本作出最有效可靠的覆盖方案。

勘测工具

测试手机、指北针、望远镜、GPS、数码相机、地图（所测建筑物的平面图）、卷尺（测距仪）、笔记本电脑，路测仪，定向天线，模拟测试仪、频谱仪（或其他测试仪表，无线耦合信源必要时使用，以避免引入干扰信号）。

勘测内容:

根据联通的最新规范要求,站点的勘测包括以下方面:

站点的经纬度,覆盖目标正面、侧面共四张照片。

覆盖目标内电磁信号情况的路测轨迹图，抽查楼层的CQT测试，施主信号的电磁情况（包括施主基站信息、施主信号的频谱包络图、通话质量、激活PN及相邻PN的EC/IO值等），施主天线安装位置的建筑情况（照片及文字说明），主机设备安装位置的建筑情况（照片及文字说明），设备引用的电源、接地情况，在覆盖目标内部垂直和水平走线的路由以及取得业主方面负责工程的联系方式。

10．1．3施主天线和隔离度

无线同频直放站施主天线的选择非常重要，若选择不当会引起隔离度难以满足使用要求；扩大导频污染区；在直放站的覆盖范围产生切换区，从而对网络性能产生较大影响。

施主天线的选择特别要求：

●波束宽度尽量窄（10～30度/3dB）。

●前后比≥25dB（水平安装时）

●90度方向旁瓣抑制比≥40dB（垂直安装时）

直放站在不同应用场合下的天线选择

项目

施主天线类型

重发天线的类型

交通沿线覆盖（高杆水平安装）

1,4，7

1,4,3,5,

偏远地区的乡镇覆盖或发达地区的村级覆盖（已有G网铁塔）（高塔安装）

1，2，4，7

3，5，6

地形起伏遮挡区域（山包水平安装）

1，3，4，7

3，5

小型旅游区（楼顶安装）

1，2，

3，5

室内覆盖信号源

1，2，

室内覆盖天线

注：

1.栅格抛物面天线2.铝板抛物面天线3.角反射天线4.背射天线5.平板天线6.全向天线7.八木天线

隔离度是指直放站输入端口信号对输出端口信号的衰减度。

可分为上行隔离度和下行隔离度。

隔离度问题是困扰无线同频直放站的最主要问题，若施主和重发天线的隔离度不够，会引起直放站的自激。

直放站自激产生的机理

图6-3同频直放站产生自激原理图

无线同频直放站系统如上图所示,施主天线从施主基站接收频率为f1的下行信号，经增益为G的直放站放大后，由转发天线发射出去（同频信号f1）。

一部分信号再经过转发天线的后瓣（付瓣）耦合到施主天线的后瓣（付瓣），再由直放站放大。

这样无线同频直放站就形成一个潜在的正反馈环路，测试和实践验证，当该环路满足下列关系式时直放站才能稳定而可靠工作，不会产生自激。

I－G≥15

I为施主天线和转发天线之间的隔离度，G为直放站的增益。

直放站的增益越大，其输出功率就越大，覆盖就越远。

但要保证直放站稳定工作，其增益的设置要受到隔离度的限制。

如图6-4、6-5、6-6、6-7所示为频谱分析仪检测出的自激信号图谱。

图6-4无自激时的信号频谱

图6-5典型上行自激信号

图6-6上行临界自激信号谱

图6-7上行环境原因自激信号谱

隔离度的估算

直放站的隔离度大小与施主天线和重发天线的增益、前后比、旁瓣抑制比、安装情况及其周围环境有关，工程估算公式如下：

Ih=22.0+20log10（d/λ）-（Gd+Gr）+（Xd+Xr）＋C

Ih为两天线的水平隔离度（单位：

dB）

　　d为两天线水平距离（单位：

米）

　　λ为天线工作波长（单位：

米）

　　Gd、Gr分别为施主和重发天线的增益（单位：

dB）

　　Xd、Xr分别为施主和重发天线的前后比（单位：

dB）

　　C为阻挡物体损耗，

两天线背对背放置

Iv＝28.0+40log10（d/λ）＋C

Iv为两天线的垂直隔离度（单位：

dB）

　　d为两天线垂直距离（单位：

米）

　　λ为天线工作波长（单位：

米）

下表是假设施主天线和重发天线的增益都是17Db,前后比都是25Db，采用背对背安装并且之间无阻挡物，在频率为850Mhz时根据以上公式计算的隔离度和距离之间的关系数据。

距离（米）

5

10

15

20

25

30

35

水平隔离度（Db）

70

76

79.5

82

84

85.5

86.8

垂直隔离度（Db）

74

86

93

98

102

105

108

从上面表格可得出如下结论：

●同样的天线，相同的距离，两天线的垂直隔离度大于水平隔离度。

在距离为30米时，隔离度相差约20dB。

因此施主天线和重发天线采取垂直隔离安装时，隔离度较容易满足要求。

●距离增大一倍时，水平隔离度增加6dB，垂直隔离度增加12dB

●通常情况为了满足隔离度要求，垂直安装的最佳距离为20～25米。

若再增大距离，隔离度增加不明显。

●水平隔离度在距