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1、山东职业学院毕业设计题目： 某高架路移动信号优化方案设计系别： 电气工程系专业： 电气自动化班级：电气 1133 学生姓名：曹庆超指导教师：寇迎辉完成日期：2013 年 12 月精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 34 页山东职业学院毕业设计任务书班 级电气 1133 学生姓名曹庆超指导教师寇迎辉设计（论文）题目某高架路移动信号优化方案设计主要研究内容对正式投入运行的网络进行参数采集、数据分析，找出影响网络运行质量的原因，并且通过参数调整和采取某些技术手段，使网络达到最佳运行状态，使现有网络资源获得最佳效益，同时也对网络今后
2、的维护及规划建设提出合理建议。主要技术指标或研究目标提高网络运行指标：无线接通率、阻塞率、掉话率、切换成功率、话音接通率等。提高话音服务质量。网络负荷均衡：信令负荷均衡、设备负荷均衡、传输链路负荷均衡等。合理调整网络资源：通过对现有网络资源的利用率进行分析，合理调配网络资源以达到最佳的配置情况。提高设备利用率：提高频谱利用率、每信道话务量等。减少线路投资：合理安排有线链路，路由调整等。建立和维护长期的网络优化工作平台，建立和维护网络优化档案。基本要求（1）根据功能要求编制设计方案。（2）设计控制原理图。（3）编制程序。（4）系统调试。（5）撰写报告主要参考资料及文献移动通信技术 GSM原理及网
3、络优化山东职业学院精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 34 页毕业设计评审表一（指导教师用）班级：姓名：学号：评价内容具体要求分值评分调查论证能独立查阅文献和调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。10 实验方案设计与实验技能能正确设计实验方案，独立进行实验工作。20 分析与解决问题的能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。20 工作量、工作态度按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严
4、谨务实。20 质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结构严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。20 创新工作中有创新意识；对前人工作有改进或突破，或有独特见解。10 成绩100 指导教师评语：指导教师签名：年月日山东职业学院毕业设计评审表二（评阅人用）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 34 页班级：姓名：学号：评价内容具体要求分值评分资料利用查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力和自己的见解。15 论文质量综述简练完
5、整，有见解；立论正确，论述充分，结果严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。50 工作量、难度工作量饱满，难度较大。25 创新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。10 成绩100 评阅人评语：评阅人签名：年月日山东职业学院毕业设计答辩情况记录（答辩委员会或答辩小组用）班级：姓名：学号：答辩题目对学生回答问题的评语精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 34 页正确基本正确经提示回答不正确未回答答辩委员会（或小组）评语：成绩：答辩负责人
6、签名：年月日山东职业学院毕业设计总成绩评定表班级姓名学号精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 34 页设计（论文）题目成绩指导教师评分评阅人评分答辩评分总成绩系毕业设计（论文）领导小组审核意见：小组组长签名：年月日注：毕业设计（论文）总成绩中，指导教师评分占40%，评阅人评分占20%，答辩评分占40%。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 34 页目录摘要 0前言 1 第一章 网络优化的概述3 1.1 网络优化的意义3 1.2 网络优化工作主要内容3 1.3
7、网络优化流程 4 1.4 网络优化的方法 5 第二章 直放站整体规划8 2.1 直放站的概念 8 2.2 直放站的种类与特性8 2.3 直放站的选型 9 第三章 直放站整体要求10 3.1 直放站的覆盖距离10 3.2 直放站的选点及接收信号的要求11 3.3 直放站增益的计算 . 16 3.3.1基站接收端的噪声 . 16 3.3.2引入直放站后基站接收端噪声的变化 . 16 3.3.3直放站上下行平衡的计算 . 18 3.4 光纤直放站设计中需考虑的问题 . 18 3.4.1光纤直放站的传输方式及传输距离 . 19 3.4.2 光纤直放站的工作原理20 3.4.3 光纤直放站增益的计算22
8、 3.3.4 光纤直放站应用及组网图23 总结 24 致谢 25 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 34 页摘要移动通信的网络覆盖、容量、质量是运营商获取竞争优势的关键因素。网络覆盖、网络容量、网络质量从根本上体现了移动网络的服务水平，是所有移动网络优化的主题。本文通过分析某高架路移动网络出现的问题，提出解决问题的方案，实现对某高架路移动网络信号的优化。关键词 ：GSM 网络优化干扰直放站精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 34 页前言移动信号网络优化与
9、传统的互联网网络优化是有本质区别的！移动信号网络优化又称为无线通信网络优化，我们通常简称为无线网优或网优。主要是对大家所熟悉的移动、联通、电信等提供的移动业务进行维护和性能改善，包含核心网、传输网、无线网三部分的优化，但由于核心网、传输网网元相对较少，性能相对稳定，一般需求量和人员较少；相反的无线网网元数目繁多，无线环境复杂多变，加上用户的移动性，维护人员需求和性能提升压力较大，因此一般意义上的移动通信网络优化主要是指无线网络部分的优化，又简称为无线网络优化，从事该工作的工程师通常称为无线网优工程师。无线通信网络优化主要是指改善空中接口的信号性能变化，比如我们用手机打电话碰到的通话中断（掉话）
10、、听不清对方声音（杂音干扰）、回音、接不通、单通、双不通等网络故障就属于无线网络优化人员要从事的改善范畴。空中接口专业称为 UM接口或 UU接口，其中 UM 为 2G网络叫法， UU为 3G网络叫法，简单可以认为是手机和基站之间的接口。因此可以说，无线网络优化就是手机和基站之间的信号性能改善或提升。目前无线网络优化可以分为2G无线网络优化和 3G无线网络优化， 2G主要包括 GSM 和 CDMA 两种制式， 3G包括 TD-SCDMA、WCDMA和 CDMA2000 三种制式。目前中国移动运营GSM 和 TD-SCDMA；中国联通运营 GSM 和 WCDMA；中国电信运营CDMA 和 CDMA
11、2000。2G和 3G的区别主要在于无线网部分，传输和核心网可以通过升级等手段完成，因此严格意义上只有无线网可以说是“3G网络”。前面说过，无线网络优化实质上是对手机和基站之间的空中信号的性能改善，换言之就是通过数据采集、性能评估、优化方案制定和优化方案实施几个步骤来完成的。其中数据采集包括路测和拨打测试（DT和 CQT ）以及话务统计 (NMO)等，路测和拨打测试是最基础的工作（刚刚入行网优的新人首先要从事的），主要是坐在小轿车里面打开笔记本电脑和相关测试软件，连接上路测设备和GPS 、扫频仪等进行道路类测试或者在大楼等高档商务区测试采集数据。精选学习资料 - - - - - - - - -
12、 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 34 页完成测试数据采集后对相关数据进行统计，找出影响网络问题的区域和原因，通过分析定位故障并提出解决方案，最后进行实施和调整效果验证。另外话务统计分析属于中高级无线网优工程师的工作范畴，但路测和路测数据分析必须结合话务统计分析。网络优化的目的就是对投入运行的无线网络进行参数采集、数据分析，找出影响网络质量的原因，通过技术手段或参数调整使网络达到最佳运行状态的方法，使网络资源获得最佳效益，同时了解、研判网络的发展趋势，为进一步的发展扩容等提供技术依据和计划建议. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - -
13、 - - - -第 10 页，共 34 页第一章网络优化的概述1.1 网络优化的意义移动通信是至少有一方处于移动状态下进行通信的方式，所以移动通信网络的维护与优化和固定电话网络的维护与优化之间的差别是很大的。最大的区别是移动通信网的条件是会不断发生变化，如周围环境、话务量分布等。网络优化，就是对整个网络的资源根据需求和发展的情况进行匹配，达到合理的运用，移动网络优化是指对正式投入运行的网络进行数据采集、数据分析，找出影响网络运行质量的原因，并且通过对系统参数的调整和对系统设备配置的调整等技术手段，使网络达到最佳运行状态，使现有的网络资源获得最佳效益，提高网络的平均服务质量，即最佳的覆盖，满意的
14、信号强度以及最佳的童话音质和最低的掉话率等，同时也对网络今后的维护及规划建设提出合理建议。网络优化的基本目标是提高或保持网络的质量，而网络质量是各种因素相互作用的结果，随着优化工作的深入开展和优化技术的提高，优化的范围也在不断扩大。从不同的角度来看，优化的目的则有所不同。从网络角度来看，主要是提高网络的服务质量和极可能减少运营成本；从企业角度来看，主要是创造竞争优势和降低成本。归根结底，网络优化是为市场服务的，因此网络优化的最终目的是提高用户的满意度，使企业利益最大化。1.2 网络优化工作主要内容网络优化的主要内容包括以下方面： 1、设备排障：发现并排除一些影响网络性能的设备故障。2、提高网络
15、运行指标：无限接通率、阻塞率、掉话率、切换成功率、语音接通率等。3、提高语音服务质量。4、话务均衡： G网和 D网之间、 G网内各小区之间、 D网内各小区之间的话务均衡。5、网络负荷均衡：信令负荷均衡、设备负荷均衡、链路负荷均衡等。6、合理调整网络资源，疏通网络中的一些瓶颈，增加网络容量（包括对突精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 34 页发性大话务量的支持）。7、提高设备利用率：提高频谱利用率、每信道话务量等。8、减少线路投资：合理安排有线链路，路由调整等。9、建立和维护长期的网络优化工作平台，建立和维护网络优化档案。1
16、.3 网络优化流程网络优化是一个闭环的处理流程，循环往复，不断提高。随着近两年优化工作的不断深入，各分公司的优化工作实际上已经进入一个较深层次话的分析优化阶段。即在保证充分利用现有网络资源的基础上，采取种种措施，解决网络存在的局部缺陷，最终达到网线覆盖全面无缝隙、接通率高、通话持续、语音清晰且不失真，保证网络容量满足用户高度发展无线网络优化策略。性能数据收集运行质量分析无线参数分析问题定位优化方案定义性能指标方法明确优化目标网络调整实施精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 34 页1.4 网络优化的方法网络优化的方法很多，在
17、网络优化的初期，常通过对OMC-R 数据的分析和路测的结果，制定网络调整的方案。在采用图1 的流程经过几个循环后，网络质量有了大幅度的提高。但仅采用上述方法较难发现和解决问题，这时通常会结合用户投诉和CQT测试办法来发现问题，结合信令跟踪分析法、话务统计分析法及路测分析法，分析查找问题的根源。在实际优化中，尤其以分析OMC-R 话务统计报告，并辅以七号信令仪表进行A接口或 Abis 借口跟踪分析，作为网络优化最常用的手段。网络优化最重要的一步是如何发现问题，下面就是几种常用的方法：1话务统计分析法：OMC 话务统计是了解网络性能指标的一个重要途径，它反映了无线网络的实际运行状态。它是我们大多数
18、网络优化基础数据的主要根据。通过对采集到的参数分类处理，形成便于分析网络质量的报告。通过话务统计报告中的各项指标( 呼叫成功率、掉话率、切换成功率、每时隙话务量、无线信道可用率、话音信道阻塞率和信令信道的可用率、掉话率及阻塞率等)，可以了解到无线基站的话务分布及变化情况，从而发现异常，并结合其它手段，可分析出网络逻辑或物理参数设置的不合理、网络结构的不合理、话务量不均、频率干扰及硬件故障等问题。同时还可以针对不同地区，制定统一的参数模板，以便更快地发现问题，并且通过调整特定小区或整个网络的参数等措施，使系统各小区的各项指标得到提高，从而提高全网的系统指标。2DT （驱车测试）：在汽车以一定速度
19、行驶的过程中, 借助测试仪表、测试手机，对车内信号强度是否满足正常通话要求，是否存在拥塞、干扰、掉话等现象进行测试。通常在DT中根据需要设定每次呼叫的时长，分为长呼（时长不限 , 直到掉话为止）和短呼（一般取60 秒左右 , 根据平均用户呼叫时长定）两种（可视情况调节时长），为保证测试的真实性，一般车速不应超过 40 公里/ 小时。路测分析法主要是分析空中接口的数据及测量覆盖，通过 DT测试，可以了解：基站分布、覆盖情况，是否存在盲区；切换关系、切换次数、切换电平是否正常；下行链路是否有同频、邻频干扰；是否有孤岛效应；是否有乒乓效应；是否有远近效应；扇区是否错位；天线下倾精选学习资料 - -
20、- - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 34 页角、方位角及天线高度是否合理；分析呼叫接通情况，找出呼叫不通及掉话的原因，为制定网络优化方案和实施网络优化提供依据。3CQT （呼叫质量测试或定点网络质量测试）：在服务区中选取多个测试点，进行一定数量的拨打呼叫，以用户的角度反映网络质量。测试点一般选择在通信比较集中的场合，如酒店、机场、车站、重要部门、写字楼、集会场所等。它是DT测试的重要补充手段。通常还可完成DT所无法测试的深度室内覆盖及高楼等无线信号较复杂地区的测试，是场强测试方法的一种简单形式。4用户投诉：通过用户投诉了解网络质量。尤其在网络优
21、化进行到一定阶段时，通过路测或数据分析已较难发现网络中的个别问题，此时通过可能无处不在的用户通话所发现的问题，使我们进一步了解网络服务状况。结合场强测试或简单的CQT测试，我们就可以发现问题的根源。该方法具有发现问题及时，针对性强等特点。5信令分析法：信令分析主要是对有疑问的站点的A接口、 Abis 接口的数据进行跟踪分析。通过对A接口采集数据分析，可以发现切换局数据不全( 遗漏切换关系 ) 、信令负荷、硬件故障( 找出有问题的中继或时隙) 及话务量不均 ( 部分数据定义错误、链路不畅等原因)等问题。通过对Abis 接口数据进行收集分析，主要是对测量仪表记录的LAY3信令进行分析，同时根据信号
22、质量分布图、频率干扰检测图、接收电平分布图，结合对信令信道或话音信道占用时长等的分析，可以找出上、下行链路路径损耗过大的问题，还可以发现小区覆盖情况、一些无线干扰及隐性硬件故障等问题。6自动路测系统分析：采用安装于移动车辆上的自动路测终端，可以全程监测道路覆盖及通信质量。由于该终端能够将大量的信令消息和测量报告自动传回监控中心，可以及时发现问题，并对出现问题的地点进行分析，具有很强的时效性。所采用的方法同5。在实际工作中，这几种方法都是相辅相成、互为印证的关系。GSM 无线网络优化就是利用上述几种方法，围绕接通率、掉话率、拥塞率、话音质量和切换成功率及超闲小区、最坏小区等指标，通过性能统计测试
23、数据分析精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 34 页制定实施优化方案系统调整重新制定优化目标性能统计测试的螺旋式循环上升，达到网络质量明显改善的目的。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 34 页第二章直放站整体规划2.1 直放站的概念由于移动运营市场竞争的日益激烈和用户规模的扩大，把解决网络覆盖规模作为建设重点，网络的覆盖质量和覆盖的完善性成为各运营商迫切需要解决的问题。原来对移动需求为运营商所忽视的GSM 网络边缘县乡移动用户发展迅速。运营商需要部署
24、网络以满足这些用户快速增长的需求。在不同县地域交界处由于人口密度的关系话务量小，在丘陵地带很多乡镇多处于盆地，有覆盖盲区。因此，建设直放站是迅速解决这些地区覆盖的快捷方案。高速公路和铁路在山区经常穿越隧道和涵洞形成信号盲区，直放站可用于解决信号的连续覆盖。城市密集区，基站数量较多，一般不存在大范围的信号盲区，小功率（1W以下）直放站可用于解决小范围区域的补盲以及建筑物内、地下商城、地下停车场及因屏蔽不能使信号直接穿透区域的信号覆盖问题。直放站（中继器）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。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
25、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。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、填补盲区、容量再分配能力的一种优选方案。它与基站相比有结构简单、投资较少和安装方便等优点，可广泛用于难于覆盖的盲区和弱区，如商场、宾馆、机场、车站、体育馆、娱乐厅、地铁、隧道、高速公路、等各种场所，
26、提高通信质量，解决掉话等问题。2.2 直放站的种类与特性精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 34 页从传输信号分有GSM 直放站和 CDMA 直放站。 GSM及 CDMA 的直放站工作频带不同。从安装场所来分有室外型机和室内型机。室外型直放站有输出功率大噪声系数低等优点，室内直放站是简易型的，因此要求应比室外型低，尤其是输出功率、增益、噪声系数、传输时延和电压驻波比等。从传输带宽来分有宽带直放站和选频（选信道）直放站。宽带直放站的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。信
27、道选择直放站能工作在两信道或四信道，可扩展。每信道单独功放，不会相互干扰，性能稳定从传输方式来分有直放式直放站、光纤传输直放站。直放式直放站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。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。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。在市区和通话密度较高的地区直放式室外直放站往往将多个基站或多个扇区的信号加以放大，引入过多的直放站后会降低通话质量，优化工作
28、困难，所以在市区和通话密度较高的地区不应过多使用直放式室外直放站。光纤直放站由近端机直接耦合基站的射频信号，引入干扰少，兼备宽带、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。应用波分复用式分光、分路技术、光纤直放站还可组成其它使用系统（如光纤室内分布系统）。2.3 直放站的选型以前，使用宽带选择式的直放站应用于模拟网。但在数字GSM 网系统中，使用宽带选择式的直放站，会对所有频段内接收到的所有信号进行放大，这样就会出现同频小区干扰、切换时掉话、降低基站的灵敏度、语音质量差、直放站覆盖范围明显缩小等现象，严重影响到整个网
29、络的正常运行。而信道选择式直放站作为一种网络优化工具，能实现良好的盲区覆盖，同时对原有的整个基站网络不会造成干扰。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 34 页采用信道选择式直放站，应使该直放站具有以下的性能：1、噪声系数低。直放站的噪声系数小于5dB，从而保证了手机在收到 -100dBm的信号电平时仍能保持正常的通话质量。否则在手机收到-90 多甚至 -80 多 dBm 的信号时就无法通话。 2 、滤波器性能好。直放站使用的滤波器矩形系数、带内平坦度等指标好，保证对环境干扰的抑制最好，必免造成的三阶互调及杂散等干扰信号太强
30、，即使直放站的输出功率很大或者是手机的接受信号电平很强但仍然无法正常通话。 3 、每时隙自动输入电平控制。直放站对于不同时隙话务信道具有自适应增益控制功能，当某时隙的信号强度放大输出后将要超出最大输出功率时，直放站就会提前把这个时隙的输出电平降下来，以保证这个话音信道的最佳输出信噪比，也不会影响其他时隙的输出信号质量。4、选择性能好的天线。天线选择的好坏，往往会直接影响到最终的覆盖效果。其中施主天线用于接收基站信号，要求水平波束角小、方向性好、增益高、前后比大，重发天线用于覆盖盲区，通常要求采用定向天线，增益高、前后比大，较强的上波瓣抑制、较好的零填充特性，天线下倾角机械可调，另外还有互调、驻
31、波比等参数值得考虑，同时要求天线的体积小、重量轻、安装简单，所选的馈线及接头符合国际标准、电气性能好。第三章直放站整体要求3.1 直放站的覆盖距离精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 34 页直放站的覆盖距离由输出信号功率、输出信号信噪比、重发天线增益、重发天线安装高度、地形地貌五个因素决定。在前三项都是一定的情况下，决定覆盖距离的就是后两项。如果选点合适。在保证通话质量的前提下，直放站在市区可以覆盖 23 公里，在郊区覆盖5 公里左右，在开阔地可到10 公里以上。下面是一个路径损耗的参考公式：直放站信号输出为33dBm ，
32、重发天线增益 17dBi, 手机在收到 -100dBm时仍能正常通话，考虑到车体、一般低层建筑的穿透损耗20dB ，允许的路径损耗为： 130dB,把它带入 Hanta 公式就可得出不同环境和天线安装高度下的最远覆盖距离。Hanta 公式：市区：Lm=69.55+26.16lgf-13.82log(hb) +449.9-6.51log(hb)log(d) 郊区：Lm=L(市区)- （2（Lg(f/28)）2+5.4）其中: 取频率 f=900MHz ，hb 为业务天线高度。利用郊区公式，假设业务天线高度hb=50m, 通过路径损耗 Lm可以测出覆盖距离 d=6 公里。如果安装高度较高（如半山坡
33、上）达到100M 。算出距离： d=10公里。另外，直放站的覆盖距离还受直放站自身带来的时延影响，一般直放站自身有 5s 时延， GSM 定时提前量决定了基站覆盖距离为35 公里。加一台直放站缩短 1.5 公里。从基站经直放站到手机的最大传播距离为33.5 公里。3.2 直放站的选点及接收信号的要求精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 34 页直放站属于同频放大设备，接收基站的下行信号，然后重发给盲区内的移动台；也接收移动台的上行信号，重发给基站，因此上下行链路存在着重发信号被另一天线接收到的问题，这就是直放站天线隔离度的概
34、念。换句话说，天线隔离度是指从直放站某一端口发出的信号到另一端口的空间衰减值，其中包括了连接两天线的增益。在无线直放站的使用中，合适的隔离度不是一个固定值，它是与直放站的增益相关联的。如果天线隔离度大于直放站增益，则天线接收到的另一天线的重发信号会越来越小，经过直放站放大后的输出信号也越来越弱，就不会对基站造成影响；反之，如果隔离度小于直放站增益，重发信号会不断增强，引起自激，从而影响基站。由此可见，天线隔离度决定了直放站增益的大小，间接决定了直放站是否可达到最大的输出功率，影响直放站的覆盖范围。然而，是什么影响着天线隔离度的大小呢？直观的说是直放站安装地点的地形，因此直放站的选点是直放站工程
35、中及其重要的一环。下面着重介绍直放站的选点问题。直放站安装地点的施主基站BCCH 信号场强（测试手机）Rxmin=Pmax-Gmax-Gant Rxmin:直放站安装地点施主基站BCCH 信号最小场强。假设：Pmax:直放站最大输出功率， +33dBm 。Gmax: 直放站最大增益， 90db。Gant: 施主天线增益， 16dBi. 则：Rxmin=+33dBm-90dB-16dB=-73dBm 只有在直放站点测得的信号大于-73dBm, 直放站才有可能满功率输出。若信号小于 -73dBm,则直放站不能满功率输出，会影响到直放站的覆盖范围。直放站站址应选在施主基站与盲区之间（如图一），避免施
36、主天线与重精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 34 页发天线方向夹角小于90度的情况，尤其是两天线方向相同的情况（如图二）。首先，两天线的辐射场图重叠，隔离度很难达到要求：其次，如果地形条件非常好，隔离度问题能够解决，由于GSM 系统技术的限制，和同频干扰的影响，直放站也仅能覆盖1-1.5 公里，且通话质量较差。基站直放站图一基站直放站图二由于重发天线是定向天线，直放站站址最好选在盲区外，靠近盲区边沿，（大约 200-500M）如图三。如果选在盲区内（如图四），则不能达到最佳覆盖效果。精选学习资料 - - - - - -
37、- - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 34 页图三图四图三图四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（如图五），因为信号只能直接穿透靠前的楼房，才可覆盖到后面的区域，但此时信号由于穿透时衰减很大，后面区域的信号强度会很弱。如果从楼群侧面覆盖（如图六），信号可从楼房间较大的空隙穿过，并借助反射达到很好的覆盖效果。图五图六影响施主天线及重发天线的位置关系主要是收发隔离度，及信号从直放站前向输出端口至前向输入端口（或者从反向输出端口至反向输入端口）的空中路径衰减值，其大小直接影响着直放站的增益配置，在
38、确定天线位置后，一定要测量隔离度。直放站前向输出功率比反向输出功率大，主要考虑前向链路的收发隔离度。收发隔离度分为水平隔离度和垂直隔离度。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 34 页直放站施主天线与重发天线完全背靠背最小水平距离通常为20M左右。此距离是指安装地点信号场强仅达到要求的最小强度，施主和重发天线方向相反且两天线连线与基站到盲区连线平行（如图七），两天线间没有建筑物或物品隔离情况下的距离。注意：避免选择两天线发射方向相反，或两天线连线与基站到盲区连线垂直的站址（如图八），因为实践证明在此情况下仅依靠增加两天线间的
39、距离，直放站增益很难满足小于隔离度1015dB的要求。图七图八直放站施主天线与重发天线完全背靠背最小垂直距离通常为10M左右。此距离是指安装地点信号场强仅达到要求的最小距离，施主天线与重发天线方向相反，且两天线间没有建筑物或物品隔离情况下的距离。通常天线垂直安装在铁塔上。如果两天线之间有隔离物，如楼顶的水箱、小屋等，安装时要做到两天线相互看不见。如果建筑物为钢筋混凝土结构，施主天线在满足信号接收强度的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 34 页基础上，应尽量靠近建筑物（通常重发天线可放在建筑物上面，施主天线靠近建筑物侧墙）
40、；如果建筑物为一般砖结构，应考虑用建筑物隔离和拉长距离的方法来满足隔离度要求。如塔上平台可做隔离物，天线可分别安装再平台上、下塔身处。直放站安装地点要高于盲区内建筑物，如果相对高度很大，可调节业务天线的下倾角。如果相对高度较小，一定要考虑盲区内建筑物对重发信号的发射，往往近距离的反射信号远远强于业务天线后向辐射信号，即使施主天线完全背向重发天线，隔离度也很难满足。直放站所在施主小区的载波数必须小于或等于直放站的信道数。因为如果直放站不能放大施主小区内的所有信道，则在广播控制信道随机分配通话时隙时，如果分配给覆盖区内用户的是没有放大的载波时隙，则用户电话无法接通。如果基站系统有跳频功能，则在覆盖
41、区内用户的通话时隙跳到没有放大的载波，很有可能产生掉话。一般直放站的标准配置是2 载波，因此选择施主基站时，应选择2载波以下施主小区，或扩充直放站配置达到施主小区的信道数。3.3 直放站增益的计算引入直放站设备，给手机和基站之间的信号增加了热噪声，增加热噪声的直接后果是降低了基站的接收灵敏度。下面看一下应如何正确设置直放站的增益，减小引入直放站对GSM 网络的影响。3.3.1 基站接收端的噪声在没有引入直放站的情况下，基站接收端的噪声为热噪声和基站噪声系数之和，称为基站底噪声。热噪声的计算公式为：N10LgKTB，其中 K为波次曼常数，T 为绝对温度， B为信号带宽；基站噪声系数Nfbts 一
42、般为 2dB。因此，基站接收端的底噪声电平Npbts 为： Npbts=10LgKTB Nfbts =-121dBm/Hz 2dB 119dBm 当引入直放站，该基站成为直放站的施主基站后，其接收端的噪声为基站底噪声加上直放站的噪声增量。3.3.2 引入直放站后基站接收端噪声的变化精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 34 页基站接收端接收到直放站的噪声电平与直放站的上行增益有关，下面看一看直放站上行增益对基站输入端噪声的影响。先从无线直放站引出相关的计算，如下：直放站输出的噪声功率Nprep 为直放站的热噪声N加上直放站的
43、噪声系数Nfrep 再加上直放站的增益Grep, 即： Nprep=10LgKTB Nfrep Grep。把从基站发射机至直放站的所有损耗计为路径损耗Lp，则直放站产生，在基站接收端的噪声电平 Nprep 为：Nprep = Nprep -Lp =10LgKTBNfrep Grep -Lp =-121 Nfrep Grep-Lp (1) 引入直放站后，基站接收端的总噪声(NP)total为基站底噪声 Nbts 和直放站在基站接收端产生的噪声Nrep 的叠加，即： (NP)total=10Lg10Npbts+10Nprep =NPbts+10Lg1+10Nfrep-Nfbts+Grep-Lp 令
44、 10Lg1+10Nfrep-Nfbts+Grep-Lp= Nbts (2) 则： (NP)total =Npbts+Nbts 从以上推算可以看到，引入直放站以后，基站接收端的噪声电平比无直放站时增加了 Nbts，这个值为噪声增量。噪声增量与基站、直放站的噪声系数、直放站的增益、基站发射机至直放站的路径损耗有关。根据公式（2）计算：当 Nfrep-Nfbts+Grep-Lp0 时，基站接收端的噪声增量Nbts 为 3dB；当 Nfrep-Nfbts+Grep-Lp时，基站接收端的噪声增量为Nbts 降为 0.97 dB，也就是说基站的灵敏度下降了0.97 dB 。这时，可以认为直放站引入基本上
45、对基站的无影响。一般，基站噪声系数Nfbts 为 2dB，那么，按公式 (1) 计算直放站在基站接收端产生的噪声电平Nprep为125dBm 。在工程实际中，基站和直放站的噪声系数一定，噪声增量主要受直放站增益和基站发射机至直放站的路径损耗的影响。基站噪声系数Nfbts 为 2dB，直放站噪声系数 Nfrep 为 4dB，那么，直放站的增益Grep 应比基站发射机至直放站的路径损耗 Lp 小 8dB，才能把基站接收端的噪声增量控制在1dB以内。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 34 页在网络设计中，如果目标覆盖的范围较大
46、，需要到多个光纤直放站并联才能完成覆盖，这种情况下，基站接收端的噪声为基站底噪声与基站接收到各直放站噪声的叠加，即， NPtotal=10lg10NPBTS+?0(Nprep)（Nprep）i 为每一个直放站在基站接收端产生的噪声，n 为直放站的数量。为了控制直放站总的噪声水平，即总的 Nbts 保持小于 dB，需要减小每一个直放站的增益。假设每一个直放站对基站产生的噪声增量Nbts 相等，那么， n 个直放站时每一个直放站在基站接收端产生的噪声prep与一个直放站时产生的噪声125dBm 相比，需满足以下公式： prep-125-10Lgn 如果每一个直放站的路径损耗相等，那么，n 个直放站
47、时，每一个直放站的增益Grep ，比一个直放站时的增益Grep小10Lgn，即 Grep 。这样， n 个直放站在基站接收端产生的总噪声增量将控制在1dB以内。3.3.3 直放站上下行平衡的计算设置直放站的下行增益，也就是控制直放站的输出功率，需要考虑的是直放站与手机之间上下行平衡的问题。为保证上下行平衡，直放站的发射功率需满足以下公式：直放站发射功率 PRP 直放站噪声系数NRPF+ 基站噪声增量 Nbts手机发射功率 PMS 手机噪声系数 NMSF 其中：手机最大发射功率PMS 33dBm 手机噪声系数 NMSF 6dB直放站噪声系数 NRPF 4dB因此直放站的发射功率PRP最大为： P
48、RP=33+6-4-1=34 dBm ，上下行是平衡的。如果直放站下行输出功率大于34dBm ，则上下行将不平衡，如果上下行出现不平衡，将会 : - 扰乱手机的自动功率控制；- 由于上下行不平衡，在覆盖区内会产生掉话，影响话务统计中的接通率和掉话率。这是设置直放站下行功率要注意的问题。3.4 光纤直放站设计中需考虑的问题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，光纤直放站是通过光纤进行传输，而无线直放站通过空间传播，因此，光纤直放站有以下几个优点：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 34 页（1）工作稳
49、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
50、根据需要采用全向或定向天线，因此，设计和施工的灵活性大。3.4.1 光纤直放站的传输方式及传输距离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，主要有3 种方式：普通双光纤方式、波分复用方式和同纤传输方式，其中波分复用和同纤方式都需要使用波分复用器。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。光纤直放站采用光纤进行传输，光信号在光纤中传输的损耗非常小，光纤直放站信号传输的距离主要是受信号时延的限制。 G