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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。室内分布系统及直放站培训手册-3-四、GSM直放站的介绍1直放站的引入、特点与分类直放站（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
2、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。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、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，解决掉话等问题。2GSM直放站相关指标对于直放站系统，
3、大体可以分为无线直放站、光纤直放站和移频直放站。本节在详细分类讨论之前，先介绍信息产业部的行业标准（GSM）。 基本工作频带上行：890MHz915MHz下行：935MHz960MHz扩展工作频带上行：880MHz890MHz下行：925MHz935MHz 增益额定增益：85dB额定增益是指直放机在线性输出状态下最大输入电平时设备的放大能力。对于有增益控制的设备，连续可调范围应30dB。 3dB压缩点输出功率1dB压缩点输出功率是指下降1dB时，直放机输出给标准输出负载的载频功率。1dB压缩点输出功率的额定值可以分成数个等级。功率等级12345输出功率1W（30dBm）2W（33dBm）5W（
4、37dBm）10W（40dBm）20W（43dBm）上、下行输出功率允许差一个等级或由生产厂与用户商定。 带宽3dB带宽（BW-3dB）：26MHz（基本工作频带时）60dB带宽（BW-60dB）：42MHz（基本工作频带时）对于工作于部分频带的直放机，其BW-3dB及BW-60dB可由用户和生产厂协商确定 带内波动带内波动是指载有效工作频带内最大和最小电平之间的差值。在有效工作频带内2dB（峰峰） 带外抑制带外抑制指的是直放机对偏离中心频率26MHz以外的信号相对中心频率处的信号的抑制能力。在100KHz4000MHz（工作频带除外）内70dB 三阶互调特性三阶交调是指等幅双音信号f1和f2
5、输入直放机后，由于非线性而在直放机输出端口产生2f1f2和2f2f1的幅度分量。直放机的输出功率相对于1dB压缩点回退6dB时，三阶互调失真产物不高于30dBc；输出功率相对于1dB压缩点回退9dB时，三阶互调失真产物不高于36dBc 无用发射无用发射是指正常工作时无用频率分量的功率辐射（包括带外辐射和杂散辐射）。在9KHz1GHz范围内0.25W（36dBm）在112.75GHz范围内1W（30dBm） 输入、输出阻抗输入、输出阻抗为50（不平衡），N型连接器，电压驻波比1.4 噪声系统噪声系统4.0dB（最大增益时） 传输时延传输时延指的是直放机输出信号对输入信号的时间延迟。传输时延1.5
6、s 技术安全要求应符合GB479384标准中的有关规定 电磁兼容要求应符合GB683387标准中的有关规定 告警、显示和监控应由显示输出功率和电源电压的装置，并具有告警装置，监控功能由用户和生产厂协定 电源要求AC：220V22V，220V33V，4555HzDC：48V 环境条件温度：540（室内型），3055（室外型）湿度：85（室内型），95（室外型）气压：70kPa106kPa室外型直放机应有密封装置 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。为了满足不同环境及技术要求，GSM直放站主要可分
7、为：-GSM移动通信宽带直放机-GSM移动通信频带选择直放机-GSM移动能信信道选择直放机3GSM直放站分类介绍3.1GSM移动通信宽带直放站(1)主要性能特点：高的系统增益且增益连续可调采用先进的数字滤波技术，带外抑制特别好全双工工作，很高的上/下行隔离度两端口标准设计，安装极为方便内置电源且设计有电源保护系统和免维护备用电源接口采用ALC技术，输出电平连续可调，稳定可靠可选智能监控，故障自动报警及远程维护高线性功放，性能稳定(2)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。(3)GSM移动通信频带选择直放站组网图：GSM移动通信频带选择直放站
8、组网示意图3.2GSM移动通信频带选择直放站主要性能特点：高的系统增益且增益连续可调全双工工作，很高的上/下行隔离度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内置电源且设计有电源保护系统和免维护备用电源接口两端口标准设计，安装极为方便采用PLL控制技术的选频模块，性能稳定可靠，噪声系数低采用ALC控制，输出电平连续可调可选智能监控，故障自动报警及远程维护高线性功放，性能稳定3.3GSM移动通信信道选择直放站(1)主要性能特点：高的系统增益且增益连续可调产品能工作在两信道或四信道，可扩展采用PLL控制技术的选频模块，性能稳定可靠，噪声系统低，带外抑
9、制特别好采用ALC控制，输出电平连续可调两端口标准设计，内置电源，安装方便，并配有免维护备用电源接口可选智能监控，故障自动报警及远程维护每信道单独功放，不会相互干扰，性能稳定设计有防雷，避雷系统4直放站工作原理及内部结构4.1GSM无线直放站下图说明了GSM移动通信直放站原理。4.2GSM移动通信宽带直放站GSM移动通信宽带直放站原理框图如下所示。4.3GSM移动通信频带选择直放站GSM移动通信频带选择直放站原理框图如下图所示。4.4GSM移动通信信道选择直放站GSM移动通信信道选择直放站原理框图如下图所示。4.5GSM光纤直放站GSM的光纤直放站的组成和原理与CDMA直放站的组成和工作原理大
10、同小异,都是在近端把施主信号通过电光转换模块把电信号转换成光信号,然后把光信号放大通过光纤传输到远端,再在远端机通过光电转换模块把光信号转换回电信号,再经由室内分布系统覆盖目标区域。GSM光纤机与CDMA光纤机的最大不同之处是主机的工作频率的差异。4.6移频直放站常规的同频直放站存在以下几个问题：直放站常常能接收到多个基站的信号而形成干扰；增益较高的直放站，施主天线和重发天线之间的隔离度要求很高，往往难以实现；重发天线只能采用定向辐射，站址要求设在覆盖区的边缘，这不仅给选址带来困难，而且影响覆盖范围和服务质量；在许多情况下，由于在所需覆盖的盲区边缘无法找到有足够信号强度的站址，同频直放站无法安
11、装。因此，在移动通信网中使用移频直放站有着特殊的意义：应用移频直放站替代同频无线直放站，将大大减少可能对网络带来的不利影响。下面以GSM移频直放站为例说明工作原理（移频到1800MHz频段传输）。GSM移频直放站具有无线转发，双向放大GSM基站上、下行链路信号，有效扩展和填补移动通信覆盖盲区的功能。在利用直放站扩大GSM网络覆盖的一些场合，由于受安装条件的限制，收发天线的隔离度很难保证，如公路边的电线杆、铁塔、乡村的屋顶等。这种场合使用一般的直放站，开不出足够的系统增益和输出功率，不能有效补充和延伸GSM网络的覆盖。而S-9180移频转发系统专为此而设计，它采用移频转发技术，只需较小的收发天线
12、隔离度，就可以输出足够的系统增益和输出功率，比较好地解决这些地域GSM网络的覆盖。GSM移频直放站的移频工作原理和CDMA的移频有本质的不同,CDMA的频率搬移是在带内搬移,而GSM的移频则是在近端把信号搬移到1800MHz的频段内,所以GSM的移频直放站对隔离度的要求比CDMA的隔离度要求更低。u 每频段单独选频移频：u 每一个频点都由可控的选频移频单元进行移频，可以移到DCS1800M的任何频点。例如可以将945M的频点移到1800M的1806M，也可以移到1815M，在硬件上不受限制。该方案同时可提供上下行选频功能，选频数目在8以下任选。选频移频：u 使用分离的选频模块和固定频段的移频模
13、块，可以通过选频模块选择需要的频点，通过移频模块整体将935-954M或954-960M频段搬移到1805-1825M或1840-1850M，而不能将单个频点移到某个指定频点。宽带移频：使用一个频段选频模块和整体移频模块。选频模块区分不同运营商的网络信号，移频模块实现频段的整体搬移。5GSM直放站组网方式GSM光纤直放站的组网方式也有三种，在中型的高楼层或大型建筑群，多采用光分布方式在大型的高层楼层或大型建筑群；离微蜂窝基站较近区域，用电端机，离微蜂窝基站较远区域，用光端机；性价比高。在室内话务量不高、室外宏蜂窝站较空闲的区域适用无线接入方案；施主天线安装处接受到的室外宏蜂窝基站场强应大于-8
14、0dBm；覆盖区域面积应较小。5.1移频接入方案移频直放站就是将GSM900M的网络信号在近端通过频率搬移到其他频段，如1800频段，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GSM900M频段，恢复原来的信号，再用全向或定向天线进行覆盖。6GSM直放站应用：61GSM直放站建设与CDMA直放站建设存在的差异性GSM在工作原理上与CDMA有着本质上的不同，在建网小区规划上也有着显著的区别，但在信号传输及信号覆盖上，有着很多相似的地方。GSM直放站建设与CDMA直放站建设在工程上几乎没有什么区别，只是在勘测、测试仪器工具及信号参数的不同。它们都是解决各自网络覆盖缺陷
15、的常用手段。62GSM无线直放站建设GSM直放站应用设计与CDMA直放站应用设计基本相同，也要经过以下的设计流程，如下图所示：计算直放站输入端的施主小区的接收功率，预算直放站前向施主扇区的覆盖范围计算直放站输入端的施主小区的接收功率，预算直放站前向施主扇区的覆盖范围G网无线直放站的勘测，设计流程和步骤基本和C网相同，不同之处在于选择信源时G网的BCCH信号的接收强度要比最强的邻频信号要高出10dBm以上，以免出现切换。其他的设计思路及安装调试都与C网相同。63光纤直放站建设G网光纤直放站的建设与C网基本相同,只有细微之处有些许差异.631设计流程流程图见图3-1图3-1GSM光纤直放站设计流程
16、注：1、NFBTS直放站接入基站后所引入基站的噪声电平上升增量。2、NFcascade直放站接入基站后，直放站的上行输入端等效噪声系数。63.1光纤直放站设计中需考虑的问题(1)传输距离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。GSM数字移动通信采用TDMA时分多址技术，每载频分为8个信道分时共用，即每载频8个时隙。时隙之间的保护间隔很小，为消除手机MS到BTS的传播时延，GSM系统采用MS提前一定时间来补偿时延，时间提前量的取值范围是0233S，对应信号传播约70公里，由于信号一来一回是双向的，所以，GSM信号在每载频8个时隙
17、时，空间传播距离是35km。当引入光纤直放站延伸信号传播距离时，信号的传播时延包括了在光纤直放站上的时延和在空中传播的时延。光信号在光纤的介质中传播时，速度是无线信号在空气中传播的2/3，加上直放站的时延（大约1.5S）和无线信号在空中传播时延，因此，光纤直放站距离基站最远不应该大于20km。光纤直放站的核心部分是光端机，它的好坏影响直放站的传输质量及可靠性，现在国内光端机质量已相当好，因此，光纤直放站的可靠性是不成问题的，下面对传输距离进行计算。对1.55m波长的光端机，其已知条件是：光功率输出为0dBm;光接收灵敏度优于-26dBm;光端机内射频信号具有自动增益控制(AGC)20dB；光端
18、机内电光及光电转换时电信号将损耗10dB；光缆损耗0.35dBkm；活动连接器衰耗0.1dB；波分复用器的损耗0.3dB，系统光功率储备7dB(为保证电信号的载噪比而设)。则对于50km远的光缆，就能计算光信号在传输系统中的衰耗为:L=光缆损耗+连接器损耗+波分复用器的损耗=0.3550+0.12+0.3218.3db。系统光功率余量=光功率-系统衰耗-光接收门限OdB-18.3dB-(-26)dB7.7dB，该值大于系统功率储备7dB，由此可知光纤直放站的光信号可以传输50km远的距离，光电转换后的电信号还能满足直放站所需电信号载噪比的要求。(2)直放站增益的计算引入直放站设备，给手机和基站
19、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。a.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一般为2dB。因此，基站接收端的底噪声电平Npbts为：Npbts=10LgKTBNfbts=-121dBm/Hz2dB119dBm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。b.引入直放站后基站
20、接收端噪声的变化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，直放站输出的噪声功率Nprep为直放站的热噪声N加上直放站的噪声系数Nfrep再加上直放站的增益Grep,即：Nprep=10LgKTBNfrepGrep,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=10LgKTBNfrepGrep-Lp=-121NfrepGrep-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
21、收端产生的噪声Nrep的叠加，即：(NP)total=10Lg10Npbts+10Nprep=NPbts+10Lg1+10Nfrep-Nfbts+Grep-Lp令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-
22、Lp时，基站接收端的噪声增量为Nbts降为0.97dB，也就是说基站的灵敏度下降了0.97dB。这时，可以认为直放站引入基本上对基站的无影响。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。光纤直放站一般从基站直接耦合信号，光纤直放站的路径损耗
23、Lp为耦合器的耦合损耗，同样的原理，光纤直放站的上行增益需比耦合损耗小8dB左右。在工程实际中，我们一般选择高耦合比的耦合器，使输入光纤直放站的信号在0dBm，这样，基站至光纤直放站的路径损耗为40dB左右，而光纤直放站的上行增益设置为30dB，保证了光纤直放站引入后，原基站灵敏度基本不受影响。在网络设计中，如果目标覆盖的范围较大，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：prepchg_lEnterpasswordforsecuritylevelyouwishtoaccess:*（密码）Enterpasswordforsecuritylevelyouwishtoaccess:*