gsm移频直放站的原理及调试.doc

第三章gsm移频直放站工作原理及设备调试内部资料 第一部分直放站原理及设备调试第三章gsm移频直放站工作原理及设备调试 以宽带移频为例，选频移频将在以后的教材中更新，请注意更新资料 工作原理及系统组成技术特点接口定义现场调试设置实例目 录1概 述431.1直放站产品的类型431.2直放站产品中所采用的关键技术441.3 gsm移频直放站产品452.产品特点462.1产品特点：462.2产品照片：47g网10w移频传输直放站47接入端（sgr-r311y-10/f）47覆盖端（sgr-r311y-10/t）493.应用范围523.1延伸服务区域523.2消除盲区，提高通话质量523.3 特殊地形覆盖533.4 网络优化534.设备工作原理544.1工作原理544.2主要电路原理框图554.2.1前端机(接入端)工作原理框图554.2.2 后端机(覆盖端)工作原理框图564.2.3 低噪声放大器原理框图564.2.4 移频模块原理框图564.2.5 线性功率放大器原理框图575.主要设备组成575.1设备组成575.2设备连接方式576.主要技术指标586.1 sgr-r311y-10/f前端机主要技术指标586.2 sgr-r311y-10/f后端机主要技术指标587.设备安装说明597.1设备接口定义597.1.1接入端接口定义597.1.2覆盖端接口定义597.2设备安装608.调试维护说明618.1调试步骤618.2设备维护628.2.1功放模块的维护628.2.2移频模块的维护628.2.3电源的维护（指示灯不亮）628.2.4 双工器的维护628.2.5调制解调器的维护629.监控单元使用方法639.1注意事项639.2监控单元示意图639.2.1复位键639.2.2功能码定义639.2.3地址码649.2.4界面分类649.2.5按键定义649.3本地基本操作649.4显示符含义659.4.1 一般标志符659.4.2直放站参量标识符6510.增益的调节6611.频率的调节6612 实例说明671概 述gsm是全球移动通信系统的英文缩写（globe system for mobil communication ），它是采用tdffe多址技术开发的数字移动通信系统。1988年，欧洲电信标准协会（eisi）颁布了gsm标准，也称泛欧数字蜂窝通信标准。现阶段，gsm包括两个并行的系统：gsm 900和dcs 1800。gsm是目前占据全球移动通信市场份额最大的数字移动通信方式。据预测，至2004年gsm将依然占据全球移动通信市场份额的62%以上。随着gsm移动通信用户数量的不断增加，出现了服务面大、地区广、用户分散等特点。如城郊、县城、乡镇、农村及高速公路等，这些地区如果都用基站覆盖，必然会导致投资大、信道利用率低等问题。另外，在gsm移动通信的传输途径中，由于某些自然及人为因素（如高山、大型建筑物、隧道和地下设施等）的影响，给通信带来很大困难。直放站，作为一种射频信号的中继放大器，可以有效解决信号延伸和覆盖问题，改善通信质量；能对接收到的微弱的移动通信基站信号进行线性放大，再经过重发天线转发至服务区域，同时也将服务区域移动台的信号进行接收、放大、重发给基站，从而实现了信号的中继、重发等功能，并可利用重发天线的定向性，满足特定区域信号的覆盖。在gsm网络优化中应用直放站的特点在于见效快、周期短、安装方便、不容易造成资源浪费。gsm系列直放站主要特点是工作带宽219mhz可调，特别适用于跳频功能的gsm系统。1.1直放站产品的类型国人通信基于gsm网络建设需求，目前已成功开发出以下各种类型的gsm直放站。不同带宽的直放站目前中国联通开通的频段的使用带宽为6mhz（下行频率954-960mhz，上行频率909-915mhz）；中国移动开通的频段的使用带宽为19mhz（下行频率935-954mhz，上行频率890-909mhz）；单载频使用时带宽需求为200khz；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。不同功率的直放站gsm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（0.5w/1w/2w），室外应用的直放站设备可以输出较大功率。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。不同安装地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。1.2直放站产品中所采用的关键技术国人通信用于gsm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gsm系统的应用特性：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。增益、功率控制技术为了保证应用的直放站不会影响gsm系统环路控制的正常工作，直放站本身必须具备增益、功率调整控制功能，这种调整可以是现场的，也可以是远端的。收发双工技术通过双工器可以使直放站上、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前后端设备的连结。滤波技术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，放大链路中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。光传输技术光纤直放站利用光纤进行信号的传输，需要rf信号与光信号的转换单元，以及光波分复用、光耦合及光功率分配等技术。集中控制管理技术为了便于设备的维护管理，直放站内部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。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他室内分布系统（如cdma）的兼容工作，这需要用到多频、多模兼容技术。1.3 gsm移频直放站产品 在移动通信网络中，蜂窝移动通信系统常常因地形、传输条件限制不可避免地出现一些基站信号覆盖不到的盲区，而通常采用的同频直放站存在着：直放站接收基站信号来源多，容易形成载频污染；增益较高的直放站，无法实现施主天线与重发天线之间较好的去耦条件；重发天线只能采用定向辐射，站址要求设在覆盖区的边缘，这不仅给站址选择带来困难，而且影响覆盖范围和信号质量。国人通信采用现代移动通信技术，研制开发的gsm移频传输直放站有效地解决了上述问题。国人通信按国际标准和国内标准设计制造的移频直放站系列产品，上、下变频器采用微波混合集成电路模块和表面贴装工艺，性能优越，频率稳定度高，在不增加基站的情况下，实现盲区覆盖和长距离地延伸基站覆盖区域。国人通信sgr-311y系列gsm移频直放站产品按下行输出功率分类，主要有5w、10w等多种机型。产品型号的命名方法如下： sgr r 3 3 x x/ x x 1 2 3 4 5 61、 深圳国人通信2、 直放站3、 系列号（数字） 【注】sgrr331 为入网型号4、 设备功率 5、 序号（英文字母a、b、c、d、e、f、g、h）6、 产品主要特征（英文字母）【注】f：表示前端 t：表示后端此位空：表示主机或整体机国人通信sgr-r311y系列gsm移频传输直放站工作原理相同，本说明书以sgr-r311y-10 gsm移频直放站为例，对产品的设备特点、应用范围、主要设备组成、技术指标、安装维护等九个方面分述如下，以便用户能更好地使用、维护我司产品。2.产品特点2.1产品特点： gsm移频传输直放站产品采用移频技术，实行分体化设计，具有其他直放站系统所没有的特点和优势。信号直接从基站耦合，保证信号的纯净，避免载频污染。这与光纤机相同适合长距离、开放式中继传输、特别适用于高速公路岛屿等地区前后端之间的信号进行了移频，则覆盖端接收的空间gsm信号在原频段的部分被滤除，保证收发天线的隔离度，避免发生自激选址灵活，施工方便，天线易于安装，节省线路铺设费用，不受光纤光缆铺设区域的限制，不受los(视线连接)的限制，高隔离度，且无同频自激的烦恼频率设置简单，频率设置是宽带移频，即将整个移动频带整体搬移到1500mhz，可现场手动设置和远程监控设置频率两种方式任选采用rs-232通信接口，可以通过pstn和gsm网络传输数据，监控手段多样化独特的手机短消息监控功能，作为随身携带的网管中心，便于运营维护采用分体式结构，适于采用普通射频电缆，最大限度的发挥设备性能，并实现一点对多点覆盖可采用全封闭铝压铸外壳，适于室外环境工作 2.2产品照片： g网10w移频传输直放站正面铰链铰链门门锁门锁接入端（sgr-r311y-10/f）背面安装支架散热槽安装支架安装支架安装支架门锁 门散热槽右视图 门锁 安装支架左视图安装支架散热槽铰链铰链门俯视图天线接口施主端接口接地端子重发端接口直流输入接口电源指示灯覆盖端（sgr-r311y-10/t）钣金结构：正面铰链门锁铰链门锁门背面安装支架散热槽安装支架右视图安装支架门锁门锁门 安装支架散热槽左视图安装支架安装支架铰链铰链散热槽门仰视图电源指示灯交流输入接口施主端接口重发端接口接地端子3.应用范围 sgr-r311y gsm系列移频传输直放站因其特有的高选择性、高增益、大功率、无载频污染、无自激等性能，有着广泛的适用范围， 主要应用于市内、野外等无光纤网络的地区。3.1延伸服务区域众所周知，无线信号在空间的传播覆盖范围受到发射功率、接收灵敏度、地形、地貌等的影响。sgr-r311y gsm系列移频传输直放站可将基站或用户手机的射频信号进行接收、放大、重发，以达到延伸覆盖区域、充分利用现有信道资源的目的。根据实际情况，这种延伸可以是有针对性的，这样大大节省了建设基站的成本。如图所示:基站移动用户原有覆盖区延伸覆盖区覆盖端接入端施主天线重发天线3.2消除盲区，提高通话质量复杂地形、地貌、高山或高大建筑物容易造成的信号微弱区域或盲区，用sgr-r311y系列 gsm移频传输直放站产品可将信号“引导”到这些区域，并将移动台信号传至基站，便可轻松消除盲区。 如下图所示：3.3 特殊地形覆盖高速公路、铁路等特殊场合，覆盖面通常呈带状；而隧道、矿井深入地下、山腹之中，覆盖方向性明显， sgr-r311y系列gsm移频直放站可以轻松实现信号的定点、定向覆盖，非常方便。如下图所示：3.4 网络优化sgr-r311y系列 gsm移频直放站还可解决相邻服务小区间信号弱区的覆盖问题，达到补盲的作用，最终实现移动通信信号的无缝隙覆盖。如下图所示：4.设备工作原理4.1工作原理gsm移频传输直放站是采用移频技术，将空间无线传输频率搬移到对系统没有影响的频率，这样就避免了干扰和空间污染。sgr-r311y-10 gsm移频直放站为分体式结构，前端机型号为sgr-r311y-10/f、后端机型号为sgr-r331y-10/t，其工作原理如下图所示：移频直放站工作原理框图前端sgr-r311y-10/f后端sgr-r311y-10/tpalnapalna移频移频双工器双工器定向耦合器cumodem移频移频palna双工器双工器定向耦合器cumodem基站bts耦合 天线 发射接收空间链路选频选频前端机完成对gsm信号的搬移和发射，后端机完成对gsm信号的接收和还原。为了确保下行信号的纯度，前端机的信号采用基站直接耦合的形式。设备工作原理：接入端直接从基站耦合需要放大的gsm信号，gsm信号进入接入端后经过双工器滤波，进入移频模块进行频谱搬移，将频谱搬到合适的频率，再经过放大器放大后用定向天线发射出去。覆盖端从传输天线接收到移频信号。信号经双工器滤波，下行低噪声放大后进入移频模块。移频模块将信号频率搬回原来频率，这时其余的载频信号被滤除。信号经功率放大后传输到传输天线上。接入端和覆盖端的移频信号的空间传输采用定向性能好的天线（如：背射天线、抛物面天线等），保证信号的强度，又不过度污染空间频率。现场使用是接入端和覆盖端配套使用。前后端移频对应设置。4.2主要电路原理框图4.2.1前端机(接入端)工作原理框图接入端工作原理框图数控衰减数控衰减供电电源监控单元无线modem低噪放大双工器线性功放双工器移频移频耦合器下传口施主口4.2.2 后端机(覆盖端)工作原理框图数控衰减覆盖端工作原理框图数控衰减上传口重发口低噪放大线性功放双工器移频/选频移频/选频供电电源监控单元无线modem双工器耦合器线性功放低噪放大4.2.3 低噪声放大器原理框图手动增益控制sawlnaa反馈控制a4.2.4 移频模块原理框图aaa频率设置pll1bpfsaw衰减器数控衰减bpf4.2.5 线性功率放大器原理框图sawpapa手动增益控制反馈控制aa 5.主要设备组成5.1设备组成 sgr-r311y-10移频传输直放站主要由以下几部分组成：接入端重发天线(安装在基站发射移频信号)覆盖端施主天线（面向基站方向接收移频信号）覆盖端重发天线（面向移动用户方向）前端机（接入端）、后端机（覆盖端）射频同轴电缆功率分配器（实现多点覆盖时选用）后端机施主天线sgrr311y移频直放站构成示意图重发天线射频电缆前端机重发天线5.2设备连接方式6.主要技术指标6.1 sgr-r311y-10/f前端机主要技术指标项 目技术指标前 向反 向频率范围935960mhz890915mhz移频工作频率范围1.5ghz（暂定）1.5ghz（暂定）最大输出功率30（0，-2）dbm0（0，-2）dbm自动电平控制(alc)有有增益463db 463db 增益调节范围30db30db系统频偏510-8510-8增益调节步长1db1db带内波动3db（峰峰值）3db（峰峰值）噪声系数-4db电压驻波比1.51.5时延5.0s 5.0s 带外净增益400khz50db50db600khz40db40db1mhz35db35db5mhz25db25db带外杂散9khz1ghz-36dbm-36dbm1ghz12.75ghz-30dbm-30dbm带内杂散-36dbm-36dbm互调衰减50dbc/30khz（双音间隔600khz，合路满功率）-36dbm/30khz（双音间隔600khz，合路满功率）6.2 sgr-r311y-10/f后端机主要技术指标项 目技术指标前 向反 向频率范围935960mhz890915mhz移频工作频率范围1.5ghz（暂定）1.5ghz（暂定）最大输出功率40（0，-2）dbm30（0，-2）dbm自动电平控制(alc)有有增益943db 943db 增益调节范围30db30db系统频偏510-8510-8增益调节步长1db1db带内波动3db（峰峰值）3db（峰峰值）噪声系数4db4db电压驻波比1.51.5时延5.0s 5.0s 带外净增益(g=85时测量)400khz50db50db600khz40db40db1mhz35db35db5mhz25db25db带外杂散9khz1ghz-36dbm-36dbm1ghz12.75ghz-30dbm-30dbm带内杂散-36dbm-36dbm互调衰减50dbc/30khz（双音间隔600khz，合路满功率）50dbc/30khz（双音间隔600khz，合路满功率）7.设备安装说明7.1设备接口定义7.1.1接入端接口定义接入端接口图:自左至右端口依次为：1、 电源口：-48v直流电源2、 发射口：接重发天线3、 天线口：接moden小天线4、 施主口：从基站耦合信号5、 电源指示口：电源正常时红灯亮6、 地线口：接地用7.1.2覆盖端接口定义 覆盖端面板接口图:自左至右自上至下端口依次为：1、 电源指示灯，电源正常时红灯亮2、 重发端，面对用户3、 施主端，接接收天线4、 电源口，220v交流电源7.2设备安装分体式设计的移频直放站，前端机（接入端）设备一般安装在基站机房之内；后端机（覆盖端）设备采用钣金结构机箱，可以适用于室内安装。安装示意图如下：（钣金机箱）g网移频直放站覆盖端（10w）g网移频直放站接入端（10w）8.调试维护说明为了保证客户正确使用sgr-r311y-10移频传输直放站设备，保障设备正常工作，在使用过程中，请参考以下调试与维护步骤。8.1调试步骤8.1.1 根据用户所使用的频点，将可调选频模块正确置数；8.1.2 现场将选频模块上行（下行）增益控制拨位开关设置在所需的增益值；8.1.3 根据用户所需的功率大小，通过监控板调节上行（下行）输出功率。现场需要调节的内容还包括：系统增益（出厂设置为接入端增益46db，覆盖端增益94db）系统频率（若客户没有要求频率则不需调整）天线俯仰角和覆盖方向设备接入端需将modem通信天线装在标有天线口的端口。8.1.4现场根据下行的空间损耗，计算出上行所需的增益，保证上行不影响基站工作。8.2设备维护国人通信直放站在使用及维护过程中如果出现工作不正常的故障，需要注意从以下几点检查：8.2.1功放模块的维护 手感是否发热；检查电缆连接头是否拧牢；检查输入电压是否正确。8.2.2移频模块的维护检查置数是否正确；检查是否有输入电压；查看本振电压是否失锁。8.2.3电源的维护（指示灯不亮）检查指示灯线路连接是否正常，指示灯是否损坏；电源是否有输出电压；电源插座是否有电。8.2.4 双工器的维护查看双工器频段是否匹配；检查电缆接头是否损坏；检查电缆连接头是否拧牢。8.2.5调制解调器的维护检查模块各个电源测试点电位；检查有无上行信号；检查有无接收中频信号。9.监控单元使用方法移频直放站监控板监控单元v3.0本地操作方法9.1注意事项9.1.1 不要在湿度较高环境下使用。如果被雨水浸湿，可能无法修复。9.1.2 严禁带电插拔各种接插件。9.1.3 拔下接插件时，请不要用力拉接线头。监控盒9.2监控单元示意图指示灯地址码复位键显示模块功能码操作按键menu up down set esc9.2.1复位键需要程序复位时，按下此键程序复位。9.2.2功能码定义9.2.2.1 左边两位（标有1、2）用于在modem和电缆直连口之间切换，方便在电缆直连时的操作。拨到on，与modem连接；拨到反方向，与电缆直连口连接。9.2.2.2右边三位（标有3、4、5）用于在线编程。拨到on，在线编程；拨到反方向，正常运行。9.2.3地址码主机设置后端数，后端设置地址。9.2.4界面分类9.2.4.1 初始化界面 ：显示“initializing”9.2.4.2待机界面 ：显示“guoren”及直放站名称。9.2.4.3本地操作界面：显示所选参数。9.2.5按键定义menu： 进入或退出本地操作状态。up: 向上翻页，或向上加值。down: 向下翻页，或向下减值。set ： 进入选择状态，或确认。esc ： 取消。9.3本地基本操作9.3.1 按下menu键进入本地操作状态。9.3.2此时第一行显示厂家、机型、版本，第二行显示主机及后端。按下set键显示光标，按up或down选择主机或后端。9.3.3再次按下set，显示所选机型的直放站参数，按up或down选择其它参数。9.3.4 当前显示为可控参数，按下set，显示光标，按up或down改变其值，再次按下set可将值写入直放站。若当前显示为非可控参数，按下set键无效。9.3.5 操作过程中按下esc键，将返回上一级菜单。9.3.6 操作中若需连续改变某一值，可长时间按下up或down。9.3.7同级菜单中若有上一屏，右上角显示向上箭头，若有下一屏，右下脚显示向下箭头。、9.4显示符含义9.4.1 一般标志符显示含义initializing正在初始化guoren国人通信311y机型v * . *版本m或master主机t后端9.4.2直放站参量标识符显示含义freq1频率1freq2频率2att1_up上行衰减1att2_up上行衰减2att1_dn下行衰减1att2_dn下行衰减2pasw_up上行功放开关pasw_dn下行功放开关allmt_self_ex自激告警门限值alc_up上行功率控制alc_dn下行功率控制po_up上行输出功率检测po_dn下行输出功率检测overp_up上行功放过功率检测overp_dn下行功放过功率检测vswr_up上行驻波检测vswr_dn下行驻波检测alpa_up上行功放坏告警alpa_dn下行功放坏告警allna_up上行低噪坏告警allna_dn下行低噪坏告警alex自激告警temp温度检测door门禁检测dc_power直流电源检测modem resetmodem复位10.增益的调节系统的增益要根据实际使用的情况进行调节，调节时注意要使上行的噪声不会影响基站，也就是说设备的噪声到达基站后要低于-120dbm。计算方法为：（机器底噪电平）+（天线增益）+（接入端增益）-（空间损耗）-（耦合衰减） -120dbm整理后（机器底噪电平）+（接入端增益） -120dbm+（耦合衰减）+（空间损耗）-（天线增益）调节方法为可以调节机器的上行增益来降低（机器底噪电平）增益调节方法为：menu-set-set-attx_up/ dn-set覆盖端和接入端的置数方法相同。空间损耗公式：空损=92.4+20log（距离）+20log(频率)系统接入端的功率为30dbm，覆盖端的增益为94db，天线增益按30 db计算的话，理论计算系统覆盖的最大距离有20公里，实际空间损耗要大于理论值，所以要小于20公里。11.频率的调节移频直放站的空间传载频率是可以现场或远程监控设置的。频率是将移动使用的19mhz频段整体搬移到1500m.系统频率的现场设置步骤如下：a、 确认使用频率是否正确；b、 根据现场的频率使用情况和客户的要求，确定实际需要使用的空间传输频率fc