直放站工作原理介绍

1、 直放站工作原理及优化直放站工作原理及优化 直放站工作基本原理直放站工作基本原理 3 直放站应用概述直放站应用概述 在蜂窝移动通信中，为解决一些特殊场所、特殊地理环境的无线信号覆盖，使用直放站是经济有效的方式。如在地如在地下商场、地铁、隧道、偏远山村等下商场、地铁、隧道、偏远山村等。 主要优点主要优点 扩大覆盖范围扩大覆盖范围 提高话音质量提高话音质量 提高系统利用率提高系统利用率 安装便捷安装便捷 节省投资节省投资 4 按信号传输方式划分，直放站分为： 光纤直放站光纤直放站 移频直放站移频直放站 微波直放站微波直放站 射频射频直放站直放站 直放站分类直放站分类Fiber OpticClass

2、 of LinkM/WM/W RepeaterRF RF RepeateRepeater rFrequency Frequency Converting Converting RepeaterRepeater5 v光纤直放站光纤直放站将来自基站的射频信号转换为光信号后传输给直放站然后直放站将接收到的光信号重新转换为射频信号后再传输给移动台 适用区域适用区域 分散在市区、市区出口覆盖盲区等信号不良地区 特点特点使用光纤连接可以提供可靠的通话但对于长距离光纤传输，会因为迟延降低通话质量。直放站分类直放站分类( (光纤光纤) )6 Radio towerRadio towerFiber OpticC

3、ableDEADSPOT光纤直放站光纤直放站光纤直放站是由主机和从机组成光纤直放站是由主机和从机组成；主机是用来把基站的射频主机是用来把基站的射频信号转换为光信号，而从机是把接收的光信号转换为射频信号信号转换为光信号，而从机是把接收的光信号转换为射频信号 直放站分类直放站分类( (光纤光纤) )7 v微波直放站微波直放站( (MMC)MMC)利用微波来连接基站和直放站适用区域适用区域清除盲区和信号不良区，并提高覆盖区域内信号质量特点特点容易安装和维护，但只能视距传播直放站分类直放站分类( (微波微波) )8 微波直放站微波直放站( (MMC)MMC)BTS 微波直放站的主机是用来把接收的基站信

4、号转换成微波，并传输给微波直放站的主机是用来把接收的基站信号转换成微波，并传输给从机从机从机是把接收的微波信号重新转化为从机是把接收的微波信号重新转化为CDMACDMA的信号的信号, ,以清除盲区。以清除盲区。微波直放站有两种连接方式：主要方式是直放站微波直放站有两种连接方式：主要方式是直放站主机主机与基站采用有线连接，与基站采用有线连接，另一种方式是直放站主机与基站之间采用无线连接另一种方式是直放站主机与基站之间采用无线连接 直放站分类直放站分类( (微波微波) )9 v移频直放站移频直放站移频直放站可以将基站的1到3个工作载频转变为1到3个CDMA非工作载频信号后，再传输给移频直放站。移频

5、直放站接收到信号后，重新将信号转换为基站的工作载频适用区域适用区域移频直放站可以用于在3个载频或更小的服务区，清除信号盲区和信号不连续区，提高信号覆盖区特点特点移频直放站可以使用在复杂地形中，并能解决射频直放站的收发隔离问题直放站分类直放站分类( (移频移频) )10 移频直放站移频直放站5kmDonorBTSRemote2.5km移频直放站是由主机和从机组成。主机是用来把接收到的移频直放站是由主机和从机组成。主机是用来把接收到的CDMACDMA载频载频信信号转换成号转换成CDMACDMA非工作载频信号非工作载频信号，并把转换后的信号传输给从机。，并把转换后的信号传输给从机。从机是用来把转换后

6、的从机是用来把转换后的CDMACDMA信号重新转换为原有的信号重新转换为原有的CDMACDMA载载频信号频信号 直放站分类直放站分类( (移频移频) )f1f1f211 v射频直放站射频直放站射频直放站可以直接接收来自基站的射频信号,并放大传输给移动台适用区域适用区域射频直放站可以清除在建筑物内，隧道和地下环境的信号盲区特点特点射频直放站使用非常经济，但是由于Tx和Rx的信号隔离度以及对施主基站的干扰问题，使射频直放站的应用受到很大的限制。直放站分类直放站分类( (射频射频) )12 BTSRadiatingCable RepeaterAntennaDivider射频直放站射频直放站射频直放站

7、由施主天线，用户天线和直放站射频直放站由施主天线，用户天线和直放站中继放大器中继放大器组成。组成。施主天线是用来完成和基站之间的信号收发施主天线是用来完成和基站之间的信号收发；用户天线是用来完成和移动台之间的信号收发用户天线是用来完成和移动台之间的信号收发。 直放站分类直放站分类( (射频射频) )13 直放站直放站工作基本原理工作基本原理基 站BTS直 放 站REP手机MS14 直放站工作基本原理直放站工作基本原理 光纤直放站和无线射频直放站的工作原理是一样的：将施主基站来的下行RF信号直接放大一个固定的增益（不进行解调和调制,只进行滤波、混频和变频），并满足一定的信噪比要求，再传送到移动台

8、；同时将移动台发出的上行RF信号进行同样的直接放大，传送给施主基站。 直放站扩大了基站的覆盖范围，但没有增加直放站扩大了基站的覆盖范围，但没有增加无线容量。无线容量。 15 直放站工作基本原理直放站工作基本原理( (光纤光纤) ) 服务设备服务设备光缆扩 展 区 域扩 展 区 域Coverage Area施主设备施主设备 B.T.S光纤直放站的基本组网图光纤直放站的施主设备以电缆直接耦合的方式从基站直接耦合到光纤直放站的施主设备以电缆直接耦合的方式从基站直接耦合到RFRF信号，并变换为光信号经过光纤传输到服务设备，服务设备再将信号，并变换为光信号经过光纤传输到服务设备，服务设备再将光信号变换为

9、原始的光信号变换为原始的RFRF信号，通过服务天线将信号，通过服务天线将RFRF信号发送直放站信号发送直放站到所要覆盖的地区。到所要覆盖的地区。16 直放站工作基本原理直放站工作基本原理( (光纤光纤) )前向前端前向前端放大模块放大模块反向驱反向驱动放大动放大数据调制模块光电光电转换转换模块模块光电光电转换转换模块模块数据调制模块数据解调模块功功放放反向前端反向前端放大模块放大模块基基站站双双工工器器控制模块控制模块光纤1310nm1550nm近端设备近端设备远端设备远端设备 双向耦合器双向耦合器天线天线前向驱前向驱动放大动放大功率功率检波检波手机模块数据解调模块耦合出耦合出耦合入耦合入光纤

10、直放站实现原理框图17 直放站工作基本原理直放站工作基本原理( (射频射频) )BTS无线无线直放站直放站基站覆盖范围直放站扩展的覆盖范围无线射频直放站室外典型组网示意图18 直放站工作基本原理直放站工作基本原理( (射频射频) )无线射频直放站原理框图19 射频直放站的双工滤波器抑制了射频信号中的杂散信号，射频信号通过使用低噪声放大器来提高信噪比，增益为40dB，噪声低于1dB。低噪声放大后的射频信号通过低端混频本振频率进行中频变换，然后通过声表面波滤波器进行选通滤波，滤除噪声，进一步提高抑制噪声的水平。选通的信号用高端的混频器转换成原始的高频信号，再通过高功率放大器放大后传输到天线，天线发

11、射传输到移动台。直放站工作基本原理直放站工作基本原理( (射频射频) )20 射频直放站的双工滤波器抑制了射频信号中的杂散信号，射频信号通过使用低噪声放大器来放大，增益为40dB，噪声低于1dB，提高了信噪比。 低噪声放大后的射频信号通过低端混频本振频率进行中频变换，然后通过声表面波滤波器进行选通滤波，滤除噪声，进一步提高抑制噪声的水平。选通的信号用高端的混频器转换成原始的高频信号，再通过高功率放大器放大传输到天线，天线发射传输到移动台。 直放站工作基本原理直放站工作基本原理( (射频射频) )21 直放站工作基本原理直放站工作基本原理( (移频移频) )BTSf1f1f2f2f1施主施主设备

12、设备服务服务设备设备基 站 覆 盖基 站 覆 盖范围范围服务设备服务设备覆盖范围覆盖范围f2 网络中未用频率网络中未用频率f1 工作频率工作频率移频直放站系统的典型组网图22 直放站施主天线直放站施主天线23 直放站施主天线直放站施主天线 直放站对网络的影响直放站对网络的影响 25 直放站对下行信号的影响直放站对下行信号的影响 在下行链路中，在大多数应用场合，到达直放站的下行信号信噪比很高，通过直放站放大后，基本不会对手机的解调造成影响。 例如，假设直放站的噪声系数为4dB，根据直放站的要求，到达直放站的信号强度一般要求大于-80dBm，热噪声电平在1.23MHz带宽内为-113dBm，则信噪

13、比S/N=33dB。该信号经直放站放大后，引入的噪声系数为4dB，则直放站的输出信噪比S/N=33-4=29dB，远远满足CDMA中Ec/Io-13dB的要求。 26 直放站对施主基站的影响直放站对施主基站的影响空间损耗空间损耗LBTS-REP上行增益上行增益G REP =LBTS-REP下行增益下行增益G REP =LBTS-REP基 站BTS直放站REP手机MS27 直放站对施主基站的影响直放站对施主基站的影响BTSNF=4dBREP NF=4dBGREP=70dB基站到直放站的空间损耗基站到直放站的空间损耗LBTS-REP =70dB直放站噪声电平直放站噪声电平KTB-NF= -113+

14、4 = -109dBm基站噪声基底电平基站噪声基底电平KTB-NF= -113+4 = -109dBm-97dBSNR=12dB-97dBSNR= 9dB直放站噪声电平直放站噪声电平KTB-NF= -113+4 = -109dBm总噪声基底电平总噪声基底电平NF（BTS）= -109+3 = -106dBm-106dBmNF=3dB-27dB-39dB28 直放站对施主基站的影响直放站对施主基站的影响BTSNF=4dBREP NF=4dBGREP=75dB基站到直放站的空间损耗基站到直放站的空间损耗LBTS-REP =70dB直放站噪声电平直放站噪声电平KTB-NF= -113+4 = -10

15、9dBm基站噪声基底电平基站噪声基底电平KTB-NF= -113+4 = -109dBm-97dBSNR=12dB-92dBSNR= 10.8dB直放站噪声直放站噪声KTB-NF= -109+5 = -104dBm总噪声基底电平总噪声基底电平NF（BTS）= -104+1.2 = -102.8dBm-102.8dBmNF=6.2dB-22dB-34dB29 直放站对施主基站的影响直放站对施主基站的影响BTSNF=4dBREP NF=4dBGREP=65dB基站到直放站的空间损耗基站到直放站的空间损耗LBTS-REP =70dB直放站噪声电平直放站噪声电平KTB-NF= -113+4 = -10

16、9dBm基站噪声基底电平基站噪声基底电平KTB-NF= -113+4 = -109dBm-97dBSNR=12dB-102dBSNR= 5.8dB直放站噪声直放站噪声KTB-NF= -109-5 = -114dBm总噪声基底电平总噪声基底电平NF（BTS）= -109+1.2 = -107.8dBm-107.8dBmNF=1.2dB-32dB-44dB30 直放站对施主基站的影响直放站对施主基站的影响 计算表明，当GREP小于LBTS-REP 5dB时，基站的噪声基底电平增加NF=1.2dB。对直放站来说，噪声基底电平增加NF=1.2dB+ 5dB = 6.2dB。 一般来说，在GSM和CDM

17、A移动通信系统中，基站的噪声电平增量 NF 1.5dB是可以容忍的。31 直放站对施主基站的影响直放站对施主基站的影响我们定义 Nrise = NFREP NFBTS + GREP LBTS_REP一般情况下， NFREP = NFBTS ， Nrise = GREP LBTS-REP则： 基站噪声增量： NFBTS = 10Log1 + 10 Nrise / 10 直放站噪声增量： NFREP = 10Log1 + 10 -Nrise / 10 32 直放站对施主基站的影响直放站对施主基站的影响024681012-10-9-8-7-6-5-4-3-2-1012345678910基站噪声增量直

18、放站噪声增量Nrise（dB）噪声增量噪声增量（dB）1.233 直放站对施主基站的影响直放站对施主基站的影响 可见，在基站中引入直放站后，对两者的噪声基底电平都有增加，为减小直放站对施主基站的影响，工程中一般取Nrise为负值（-5dB或-10dB），即直放站的上行增益GREP小于施主基站到直放站链路损耗LBTS-REP。 同样，为保证上下行增益平衡的基本原则，直放站的下行增益GREP也应该小于链路损耗LBTS-REP 。 直放站工程参数调试准则直放站工程参数调试准则 35 直放站的上下行增益平衡直放站的上下行增益平衡 我们知道，移动通信中，上下行链路平衡是基本原则，如果下行增益很大，大于L

19、BTS-REP，则上行增益也要大于LBTS-REP 。 这样必然导致提高了基站的噪声基底电平，从而影响基站的接收灵敏度，尤其对CDMA系统来说，影响更大,减小了基站的反向容量。 36 直放站的上下行增益平衡直放站的上下行增益平衡 所以，直放站的增益与其到施主基站的链路损耗链路损耗L LBTS-REPBTS-REP有直接的关系。 为使直放站有更好的覆盖效果，直放站的下行增益GREP应该小于这个链路损耗，并不是越大越好。这是因为受上行增益的制约。 37 直放站的上下行增益平衡直放站的上下行增益平衡 当GREP=LBTS-REP时，基站的噪声电平增加 NF =3dB，为使直放站对施主基站的影响尽量小

20、，我们应当减小GREP，使其小于LBTS-REP，对施主基站的噪声电平增加小于1.5dB。 38 直放站的上下行增益平衡直放站的上下行增益平衡 因此，直放站的覆盖范围受空因此，直放站的覆盖范围受空间链路损耗的制约，它通过制约上间链路损耗的制约，它通过制约上行增益来制约直放站的下行增益。行增益来制约直放站的下行增益。 这是直放站使用中非常重要的一这是直放站使用中非常重要的一个原则个原则，直放站的下行增益切不可直放站的下行增益切不可调得过大调得过大，否则会带来很多网络问，否则会带来很多网络问题，严重影响网络质量题，严重影响网络质量。 39 直放站的上下行增益平衡直放站的上下行增益平衡如图，在下行信

21、号覆盖好的地方，上行信号覆盖不到，同样影响通话，如果进行切换则掉话。下行链下行链路覆盖路覆盖区区上行链上行链路覆盖路覆盖区区40 直放站的上下行增益平衡直放站的上下行增益平衡 反过来，如果上行信号覆盖范围大，则会增加手机对基站的干扰。 上行链上行链路覆盖路覆盖区区此区域的手机不此区域的手机不在本基站服务，在本基站服务，但其上行信号本但其上行信号本基站收到较强，基站收到较强，形成干扰。形成干扰。下行链下行链路覆盖路覆盖区区41 直放站直放站工程参数调试准则工程参数调试准则 直放站在工程调试中最需要精心调测的参数有：上行增益、下行增益或下行输出功率，其调测准则有：a） 基站噪声增量控制准则基站噪声

22、增量控制准则b） 上下行链路（或增益）平衡准则上下行链路（或增益）平衡准则c） 收发天线满足隔离度要求准则收发天线满足隔离度要求准则42 测量TX/RX隔离度 直放站收发隔离度的测量直放站收发隔离度的测量43 测试过程测试过程l 安装施主天线和服务天线l 输入25dBm的CW信号至服务天线l 使用频谱仪测量施主天线的830MHz CW信号电平l 隔离度用下列公式计算隔离度（隔离度（dBc）= 服务天线的输入电平服务天线的输入电平 - 施主天线的接收电平施主天线的接收电平 直放站收发隔离度的测量直放站收发隔离度的测量44 基站和直放站之间的路径损耗测量 基站与直放站之间路径损耗的测量基站与直放站

23、之间路径损耗的测量45 l 设置频谱仪的值如下： - Center Frequency : 830MHz - Channel Band Width : 1.23MHz - RBW : 30 KHz - VBW : 3 KHz - SWP : Auto - Span : 5 MHzl 测量各方的信道功率，同时在S/A输出端打印信号波形图。 - 在基站端，测量应在耦合器端进行 - 在直放站端测量RX端接收到的信道功率l 路径衰减（dB）= 基站的传输功率 - 直放站接收到的功率基站与直放站之间路径损耗的测量基站与直放站之间路径损耗的测量 直放站安装及优化直放站安装及优化 47 直放站安装需注意的问

24、题直放站安装需注意的问题 1、光纤直放站、光纤直放站 光纤直放站由于施主基站与直放站间为直接光纤连接，上、下行增益容易调节，只要链路的延时满足要求即可； 因此光纤直放站的应用是最简单的，工程优化也是最容易的。 在工程施工中，光纤直放站最易出现的问题有： 48 直放站安装需注意的问题直放站安装需注意的问题 a) 直放站与施主基站重叠覆盖区掉话直放站与施主基站重叠覆盖区掉话原因：直放站所在基站的有效搜索窗口太小。 有效搜索窗口参数SRCH-WIN-A是由基站发送给手机的，手机以接收到最早到达的多径分量为时间基准，以SRCH-WIN-A/2为搜索半径向两边搜索可能存在的多径信息。 手机收到的信号一路

25、从基站直接到达手机，另一路经直放站到手机，两路信号的延时相差较大。由于搜索窗口过小，经直放站的一路信号没有被手机识别，将会对另一路信号形成强干扰，降低信号的Ec/Io，导致通话质量下降乃至掉话。 49 搜索窗尺寸定义搜索窗尺寸定义SRCH_WIN_ASRCH_WIN_NSRCH_WIN_RWindow Size(PN chips)SRCH_WIN_ASRCH_WIN_NSRCH_WIN_RWindow Size(PN chips)04 (2)860 (30)16 (3)980 (40)28 (4)10100 (50)310 (5)11130 (65)414 (7)12160 (80)520 (

26、10)13226 (113)628 (14)14320 (160)740 (20)15452 (226)50 搜索窗尺寸定义搜索窗尺寸定义6283.444237404.909328607.371499809.833651010012.295811113015.9651061216019.6661301322627.7611841432039.3162601545255.522368Win_Size IndexPN Chipskilometer in air(by half window)Cell_srch_Win51 光纤直放站时延光纤直放站时延8kmRepeater10km Donor10

27、km / 0.244 chips/km = 41 chipsDelay relative = Delay donor-to-repeater + Delay transceivers + Delay repeater + Delay repeater-to-mobile Delay donor-to-mobile= 125 + 2 + 6 + 33 41 = 125 25 km / 0.2 chips/km = 125 chipsDelay transceivers = 2 * 1.2288 = 2 chipsDelay repeater = 5 * 1.2288 = 6 chips8 km

28、/ 0.244 chips/km = 33 chips52 直放站对相邻基站的影响直放站对相邻基站的影响8km RepeaterDonor Neighbor15km10kmSite ASite BDelay relative = Delay donor-to-repeater + Delay repeater + Delay repeater-to-mobile Delay neighbor-to-mobile = 33 + 2 + 61 41 = 55 chips53 不同设定值的搜索时间不同设定值的搜索时间SRCH_WIN_R226Act/Cand63456789101112131415N

29、eighbour20101420284060801001301602263204525201.21.21.21.21.32.02.63.24.25.17.210.214.46281.21.21.21.21.32.02.63.24.25.17.210.214.47401.21.21.21.21.32.02.63.24.25.17.210.214.48601.21.21.21.21.42.02.63.24.25.17.210.214.49801.21.21.21.21.52.12.63.24.25.17.210.214.4101001.21.21.21.31.62.12.73.24.25.17.2

30、10.214.4111301.21.21.21.41.72.32.83.44.25.17.210.214.4121601.21.21.31.51.92.43.03.54.35.17.210.214.4132261.41.51.61.82.22.73.33.84.65.47.210.214.4143201.81.92.12.32.63.13.74.25.15.97.710.214.4154522.42.52.72.93.23.74.34.85.76.58.310.814.4Searcher performance not optimalUnacceptable searcher performa

31、nceAcceptable searcher performanceActive/Candidate Search Window (SRCH_WIN_A)Neighbor Search Window (SRCH_WIN_N)54 直放站安装需注意的问题直放站安装需注意的问题 b) 直放站覆盖区内有信号但打不通电话直放站覆盖区内有信号但打不通电话原因：施主基站接入信道搜索窗口太小。 接入信道搜索窗口大小能够控制基站的反向覆盖范围：当基站呼叫移动台时，呼叫信息发给移动台的延时为T，则移动台的响应信息到达基站的延时也为T，这样为使基站能搜索到移动台的响应信息，则基站的接入信道搜索窗口应大于2*T。 直放站引入系统后，使覆盖半径延长，再加上直放站上、下行延时，因此基站接入信道搜索窗口的大小也必须进行调整。 55 直放站直放站安装安装需注意的问题需注意的问题( (射频射频) ) 2、 射频直放站射频直放站 对射频直放站，由于直放站与施主站对射频直放站，由于直放站与施主站之间为无线传播，射频直放站的安装调之间为无线传播，射频直放站的安装调测复杂，施工质量非常重要，尤其施主测复杂，施工质量非常重要，尤其施主天线的安装要反复测试、验证，否则容天线的安装要反复测试、验证，否则容易引起网络质量问题，主要有：易引起网络质量问题，主要有：56 直放站直放站安装安装需注意的问