GSM基站建设方案研究

1、摘要本文在研究GSM基站系统的基本原理以及各种类型基站的基础上，重点对GSM基站的基本组成和建设基站的具体原则进行了详细的介绍。并且提出了对建设GSM基站的具体实现方案。给出了对于不同区域与不同环境的基站的设计和实现的方案，主要包括了站址的选择和基站防雷的设计与实现。对于不同类型的基站有着不同的覆盖效果。所以区域的差异就存在着对各个类型基站的选择问题。本论文列举了一些典型区域的基站建设，并且还给出了对于其它特殊环境基站建设的设计与实现方案。关键词：基站 天馈线 直放站 电源AbstractOn the basis of studying the basic principle of GSM b

2、ase system and all kinds of base, the thesis emphasized on giving detailed introduction about the basic composition and concrete principle of building up GSM base. And proposed the concrete accomplishment program of building up GSM base. Provided the design and the accomplishment program of the base

3、 in different areas and under different environments. Mainly including the stand choice and the design and realization of anti-thunder of base station. As having different cover results to different kinds of base, the area difference problem exists in the choice of each base. The thesis listed the c

4、onstruction of base in some typical areas, and also provided the design and accomplishment program of the base under other particular environments.Key words: base, sky feader, electric poler source, repeaber 目录第一章 绪论11.1基站的概述11.2 GSM系统结构11.2.1系统的组成 ：11.2.2交换网路子系统（NSS）11.2.3无线基站子系统（BSS）2第二章 基站原理32.1站

5、址选择32.2小区基站组成原理方框图42.3天馈线：62.3.1传输线（天馈线）的基本概念62.3.2天线的分类与选择62.3.3基站天线高度92.4基站塔高及塔放的确定：92.4.1塔高92.4.2塔放102.4.3铁塔工艺的要求112.5基站电源的确定122.5.1市电引入注意事项122.5.2基站直流供电系统132.5.3交流电源132.6基站的防雷152.6.1移动基站雷害的主要原因 ：152.6.2直击雷的防护（铁塔顶部防雷保护）152.7基站的传输16第三章 基站建设原则183.1直放站183.1.1直放站的定义183.1.2直放站的种类与类型193.1.3 移动通信直放站的构成1

6、93.1.4 直放站的应用203.2一体化小基站223.3宏蜂窝基站233.4微蜂窝基站233.5高功率基站233.6全向站、定向站24第四章 基站建设方案254.1密集市区的基站建设254.1.1 密集市区无线传播环境254.1.2密集市区覆盖特点及存在的问题254.1.3密集市区覆盖解决方案264.1.4密集城中村的覆盖解决方案284.2郊区的基站建设304.3特殊地区30结 束 语31致 谢32参 考 文 献33VGSM基站建设方案研究第一章 绪论1.1基站的概述 关于GSM基站：GSM基站在GSM网络中起着重要的作用，直接影响着GSM网络的通信质量。GSM基站是一种技术要求较高的产品，

7、最初的基站设备基本都是一些国外的产品。随着我国一些高科技电信企业在移动通信领域的不断深无线通信的系统单元。它将手机发射的无线射频信号接收后进行一定的处理转入，一些国内的电信企业如大唐、广州金鹏等公司也生产出多种型号的基站。基站的基本类型： GSM赋予基站的无线组网特性使基站的实现形式可以多种多样-宏蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝及室内、室外型基站，无线频率资源的限制又使人们更充分地发展着基站的不同应用形式来增强覆盖，吸收话务-远端TRX、分布天线系统、光纤分路系统、直放站。1.2 GSM系统结构 1.2.1系统的组成 ： 蜂窝移动通信系统主要是由交换网路子系统（NSS）、无线基站子系统BSS和移动台（

8、MS）三大部分组成.其中NSS与BSS之间的接口为"A"接口，BSS与MS之间的接口为"Um"接口。 注： AUC：鉴权中心 MSC：移动业务交换中心 GMSC：入口BSC：基站控制器 BTS：基站收发信台 HLR：归属位置寄存器 VLR：拜访位置寄存器 1.2.2交换网路子系统（NSS） MSC：对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。 VLR：是一个数据库，是存储MSC为了处理所管辖区域中MS（统称拜访客户）的来话、去话呼叫所需检索的信息。 HLR：也是一个数据库，是存储管理部门用于移

9、动客户管理的数据。 AUC：用于产生为确定移动客户的身份和对呼叫保密所需鉴权、加密的三参数（随机号码RAND，符合响应SRES，密钥KC）的功能实体。 EIR：也是一个数据库，存储有关移动台设备参数。 1.2.3无线基站子系统（BSS） BSS系统是在一定的无线覆盖区中由MSC控制，与MS进行通信的系统设备，它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。功能实体可分为基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）。 BSC：具有对一个或多个BTS进行控制的功能，它主要负责无线网路资源的管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等，是一个很强的业务控制点。BTS:包括无线发射和接收设备、天线和

10、所有无线接口特有的信号处理部分。BTS可看作一个复杂的无线调节器，其它功能很少。典型的第一代BTS由几个机柜（2米高、80厘米宽）组成，它包含传输功能所必须的所有电子设备，天线通常位于几十米远的塔上，通过馈线电缆与设备架相连。只有一个设备机柜的第一代BTS，典型地可处理35个无线载波，承载2040个同时通信。减小BTS的体积对于降低蜂房站址的成本很重要，预期在该领域有很大进展。第二章 基站原理建设一个基站应从以下方面考虑：站址的选择、天馈线、基站的塔高和塔放、基站的电源、基站的防雷、基站的传输。以上各部分加起来就构成了一个完整的基站。2.1站址选择站址选择主要是为基站天线选择一个最佳安装位置，

11、这是一项比较困难的工作。首先因为地形及地面建筑物的不规则性而造成信号强度覆盖图形的不均匀性。另一个重要的问题是要避免干扰。所以，选择基站天线的位置时，既要考虑覆盖要求，也考虑与其它电台的干扰。在一个大的移动通信网中，不能只考虑一个基站的位置，而是要同时考虑许多基站站址的可行性，这时因为所有基站都要满足这两项要求，而且它们之间又有密切的关系，如果其中一个基站的站址变动，将对其它基站的站址产生影响。选择的站址应满足下列要求。其中、项要求应尽量满足，其它各项要求可在工程设计中根据技术、经济情况进行比较决定。（1）基站站址宜选择在规则蜂窝网孔中规定理想位置，其偏差不应大于基站区半径的1/4。选择的站址

12、不仅本期工程适用，将来小区分裂时也能继续使用。（2）基站应尽量与现有邮电局、电信枢纽楼或微波站合设。并利用现有机房、电源及铁塔等设施。（3）避免将基站选择在丘陵等高处，这样可以避免发生下列情况： 与其它基站发生干扰； 在本覆盖区内出现弱信号区。最好将站址选择在一些相对低处，用增加天线高度来满足覆盖要求。从干扰观点看，选择较高的站址往往是一个不好的方案。（4）由选择的站址预测的等场强曲线应有大致相同的交叠部分。（5）新建基站的站址应避免选在大功率无线电发射台、雷达站或其它干扰源附近。干扰场强不应超过基站设备对无用辐射的屏蔽指标。（6）新建基站宜设在交通方便、市电可靠及少占粮田的地点。（7）在市区

13、选择基站站址及天线安装高度时，应避免其附近有高大建筑物阻挡天线的发射和接收。（8）在选择第一个基站站址时，一般应将站址选在用户最密集地区的中心，这样可使第一个基站服务的用户最多。选址工作应在选择基站设计参数、覆盖区预测及研究同频干扰工作时进行。首先在五万分之一地图上作业，选在几个方案后进行现场查勘、场强干扰测试，最后确定站址及覆盖区方案，编写站址选择报告。2.2基站组成原理方框图转换器转换器收发器调制器TDMA处理器RPC接口转换器合成器接收器1接收器2解调器1解调器2转换器控制单元至RPC电平比较 图2.0 基站工作原理图图2.1 小区基站设备的组成原理方框图如图所示小区基站设备的组成原理方

14、框图。小区基站设有无线控制、话音信号处理、收发天线及维护终站等设备，通过中继线与移动通信交换局（MTSO）相连，于是来自移动台的无线话音通过基站和中继线送到MTSO。在MTSO与每一个基站之间使用数据线，一般为2400bit/s或4800 bit/s的速率传输数字控制信号。为了提供360度的覆盖区，每个小区的基站可使用全向天线，也可使用定向天线进行收发。天馈线系统应包括下列部件：发射合成器、接收多路耦合器扩充器、双工器、互扰消除装置（三发射机共用天线时）、馈线、天线等。其配置方式有如下几种：(1)全向发 全向收（O/O）；（2）全向发扇形收（O/O）;(3)扇形发扇形收（S/S）。一个基站可以

15、分成6个60度扇形或3个120度扇形。在蜂窝系统的基站中，为了抗衰落，常采用双天线分集接收。接收机分别由两幅天线接收下来的支路信号进行合并，以保证最佳的接收效果。对于多区基站，为了保证移动用户在整个服务区有满意的载干比，当呼叫状态的移动用户运用到服务区时，该系统由正在服务的小区基站每隔一定时间进行一次位置测量，通过这种测量来决定现役的定向天线是继续服务，还是通过越区切换到本区的另一定向天线或另一个小区基站。因此，蜂窝移动通信系统的基站不同于一般的基地无线收发信机，它的功能更全面及技术更复杂。2.3天馈线：2.3.1传输线（天馈线）的基本概念 连接天线和基站输出（或输入）端的导线称为传输线或馈线

16、。传输线的主要任务是有效地传输信号能量。 因此它应能将天线接收的信号以最小的损耗传送到接收机输入端，或将发射机发出的信号以最小的损耗传送到发射天线的输入端，同时它本身不应拾取或产生杂散干扰信号。这样，就要求传输线必须屏蔽或平衡。当传输线的几何长度等于或大于所传送信号的波长时就叫做长传输线，简称长线。2.3.2天线的分类与选择（1）全向天线全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。全向天线在移动通信系统中一般应用与郊县大区制的站型，覆盖范围大。2.3 全向天线图（2）定向天线 定

17、向天线，在在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，也就是平常所说的有方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，同全向天线一样，波瓣宽度越小，增益越大。定向天线在移动通信系统中一般应用于城区小区制的站型，覆盖范围小，用户密度大，频率利用率高。2.4 定向天线图（3） 机械天线 所谓机械天线，即指使用机械调整下倾角度的移动天线。机械天线与地面垂直安装好以后，如果因网络优化的要求，需要调整天线背面支架的位置改变天线的倾角来实现。在调整过程中，虽然天线主瓣方向的覆盖距离明显变化，但天线垂直分量和水平分量的幅值不变，所以天线方向图容易变形。（4）电调天线 所谓电调天线，即指使用电子调整下倾角度的移动天

18、线。电子下倾的原理是通过改变共线阵天线振子的相位，改变垂直分量和水平分量的幅值大小，改变合成分量场强强度，从而使天线的垂直方向性图下倾。由于天线各方向的场强强度同时增大和减小，保证在改变倾角后天线方向图变化不大，使主瓣方向覆盖距离缩短，同时又使整个方向性图在服务小区扇区内减小覆盖面积但又不产生干扰。实践证明，电调天线下倾角度在1°-5°变化时，其天线方向图与机械天线的大致相同；当下倾角度在5°-10°变化时，其天线方向图较机械天线的稍有改善；当下倾角度在10°-15°变化时，其天线方向图较机械天线的变化较大；当机械天线下倾15

19、6;后，其天线方向图较机械天线的明显不同，这时天线方向图形状改变不大，主瓣方向覆盖距离明显缩短，整个天线方向图都在本基站扇区内，增加下倾角度，可以使扇区覆盖面积缩小，但不产生干扰，这样的方向图是我们需要的，因此采用电调天线能够降低呼损，减小干扰。 （5）双极化天线 双极化天线是一种新型天线技术，组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的天线并同时工作在收发双工模式下，因此其最突出的优点是节省单个定向基站的天线数量；一般GSM数字移动通信网的定向基站（三扇区）要使用9根天线，每个扇形使用3根天线（空间分集，一发两收），如果使用双极化天线，每个扇形只需要1根天线；同时由于在

20、双极化天线中，±45°的极化正交性可以保证+45°和-45°两副天线之间的隔离度满足互调对天线间隔离度的要求（30dB），因此双极化天线之间的空间间隔仅需20-30cm；另外，双极化天线具有电调天线的优点，在移动通信网中使用双极化天线同电调天线一样，可以降低呼损，减小干扰，提高全网的服务质量。如果使用双极化天线，由于双极化天线对架设安装要求不高，不需要征地建塔，只需要架一根直径20cm的铁柱，将双极化天线按相应覆盖方向固定在铁柱上即可，从而节省基建投资，同时使基站布局更加合理，基站站址的选定更加容易。2.3.3基站天线高度在不规则地形上指天线中心相对于传

21、播方向离基站3-15km范围（如果路径总长度不足15km时，此范围可以缩小）的地形拟合线的高度，又称天线有效高度。地形拟合线指与所述范围内的地形高度的均方根偏差最小的拟合直线。在平坦地形上，基站天线高度指天线中心相对于地面的高度。2.4基站塔高及塔放的确定：2.4.1塔高（1）铁塔高度的确定：一般移动通信天线的安装高度均比微波天线的安装高度高出一段距离。虽然每个平台上需要安装46付移动通信天线，但由于该天线重量轻(一般小于20kg/付)，受风面积小(一般小于0.5m2/付)，在设计风速的作用下对塔身产生的水平剪力及扭力均很小，塔身断面很容易满足。因此，本工程采用了以移动通信天线挂高作为铁塔塔高

22、的设计方案，这样既可以保证满足工艺要求又不增加塔高。而在类似工程中，大多数通信塔的高度均较移动通信天线的挂高高出23m，甚至更多，(通常铁塔头部重量大约为150300kg/m)。很显然，多余的塔高不仅造成了钢材的浪费，而且还直接增加了风荷载对其下部塔材的作用力，从而更加大了铁塔的耗钢量。 （2）塔身坡度(横截面尺寸)的确定：所谓塔身坡度，就是指塔身主材轴线与铅垂线得夹角的正切值，即tg(A-B)/2H，它与每个坡度段内上下截面尺寸有关。最佳的坡度值的确定比较复杂，它往往受到材料规格变化不均匀，杆件轴向受压稳定系数变化以及铁塔使用上的要求(如塔脚根开等)的影响。在注意控制最佳塔身坡度的同时，还必

23、须考虑到整个工程的塔材通用性及建筑造型，因此，选择了比较符合力学图形、整体稳定性较好、基础受力较小，外型较为美观的多折线(多变坡)的立面形式。塔身坡度值的选用也同样关系到铁塔的耗钢量，经多次试算，我们可以找到一些tg与塔身主、斜材受力之间的变化规律：(1)当每个坡度段塔身下截面尺寸A值不变时，随着tg值的增大，主材受力也在增加，而斜材受力却在减小；当塔身主材的虚交点的位置与水平荷载合力点位置越相近时，斜材受力值越小。(2)当坡度值tg不变时，每个坡度段塔身上下截面尺寸B和A值的改变对主材的受力影响很大，而对斜材的受力影响则较小。2.4.2塔放覆盖原理 GSM基站覆盖延伸系统（基站双放系统）由基

24、站功率放大器和塔顶放大器组成，它的实现是通过在基站机房内加装大功率超线性选频功率放大器来放大下行信号，提高信号对遮挡物的穿透性，加深基站下行信号覆盖范围，以到达扩大基站覆盖区域的目的；并且在接收系统前端增加塔顶放大器来配合基站功率放大器提高上行接收灵敏度，解决基站上下行链路平衡，同时达到降低基站上行噪声、提升上行增益，改善基站接收性能的目的。 根据自由空间电磁传播理论，自由空间中电波传播损耗只与工作频率f和传播距离d有关，当f或d增大一倍时，电波传播损耗将分别增加6dB。 Lfs(dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)式中，Lfs为自由空间电波传播损耗。 但是在实际应用中

25、，由于传播路径引起的信号损耗是非常明显的。应综合考虑传播路径中的地形修正因子引起的信号强度非正常衰减。为了防止因衰落（包括快衰落和慢衰落）引起的通信中断，在信道设计中，必须使信号的电平留有足够的余量，以使掉话率小于规定值。这种电平余量称为衰落储备。衰落储备的大小决定于地形、地物、工作频率及要求的通信可靠性（接通率）指标。 基站功率放大器系统在不改变基站原有设备的基础上，使基站的发射功率由2040W左右增加至200W，这样就大幅提高了基站电平的衰落储备，使原有服务区域内的用户可以更加自由的进行移动通信。同时，根据自由空间电波传播损耗，衰落储备的增加，在频率f不变的情况下，使覆盖距离d增加。 以基

26、站原覆盖半径7km为例，若下行信号增加12dB，由以下计算可得： 安装前： Lfs(dB)=32.44+20lg7(km)+20lg900(MHz)=108dB 覆盖面积S1=r12=154km2 安装后，下行信号如果增加4dB，则相应的传播信道衰落储备增加4dB，达到112dB，由计算可得，d=10.56km。 安装前后覆盖距离扩大了3.56km， 覆盖面积S2=r22=351km2 覆盖面积增加了128%。即安装基站功率放大器后，原基站覆盖范围增加了一倍以上。2.4.3铁塔工艺的要求一变形限制 在当地发生裂度为 8度的地震时，应使铁塔不产生影响通信的永久性变形。在当地的各种气候条件下，应使

27、铁塔不产生影响通信的永久性变形。负荷要求1. 在铁塔平台上安装基站定向天线6（2，2，2）副，每副天线重量为16.3kg,天线尺寸：HXWXD 1977mm×265mm×130mm;或全向天线2副，每副天线重量8.0kg,天线总长度3.0m,天线支持杆长度：全向天线610mm;定向天线2000mm.支持杆直径：70mm.2. 每副天线按照安装一根馈线单位质量为1.0kg/m,每根馈线长度按天线挂高要求加10米。3. 天线平台所承受的施工负荷按150kg/计算。4. 其它负荷（雨 雪 冰凌等）要求应按当地最大负荷设计。安全及防范措施1. 塔体应考虑防雷措施，保护范围包括天线及

28、通信机房。机房和铁塔合用一个接续系统，并与机房接地网有两处以上连接，接地电阻不大于5欧。2. 在塔顶和基站天线安装处应设有施工及维护人员操作平台，平台应设1.2m高栏杆。3. 从塔低至天线平台应有爬梯及相应的保护措施。 4. 塔顶应设置航空故障标志灯共三盏，互为交替使用。塔灯电源线应用KXQ-500V-5X2.5m铠装电缆，电缆线在铁塔上及入机房前应良好接地，进入机房后应装有氧化锌无间隙避雷器。安装要求1. 园馈线沿爬梯两侧安装，在爬梯两侧每隔0.8m左右应均能安装300mm 长的50mm×50mm×50mm 角钢以加固馈线，沿途不得有任何阻挡。2. 在需挂设天线的隔面上，

29、都应考虑馈线在隔面上的加固，加固距离为1m.3. 固定天线的构件设置应便于天线的安装和维护。其它要求1. 铁塔构件应做热镀锌处理。 2 其他天线的负荷及安装要求由相关单位提出。2.5基站电源的确定2.5.1市电引入注意事项一般工程市电引入都从附近现有公用电网上引入馈电线，这样投资少，施工维护简单，并能保证供电质量。但要注意不要在输电线末端引入，并尽量不采用负荷变化大及一般居民用电的公用线路。在城市架设专线一般以电缆专线为好，架空线路有碍城市美观，且易受雷击危险，不易长期确保专线专用。但个别城市，限于维护条件，供电局要求敷设架空线路。（1） 基站到市电引入线路尽量要短，要考虑是直埋还是架空；（2

30、） 在引入市电时，尤其在空旷处引入市电时要在距离基站50米远处入地，从地下引入机房，且引上需要加钢管保护并且接地。如果电缆从街道下面穿过，电缆外面也需要加钢管保护；（3） 市电引入缆线与机房墙面接触时需要加一些防护措施；（4） 当市电引入基站直接从当地村屯变压器上接入时（自己不加变压器），要考虑当地是否有小工厂及当地变压器的容量是否能够满足要求。另外当自己加变压器时要考虑预留一定的负荷，变压器的容量要大于20KW；（5） 市电引入到基站前应考虑避雷措施，可加装浪涌抑制器；（6） 建议基站市电引入从地下直接引到基站交流配电箱的下方，并用钢管或PVC塑料管加以保护；（7） 搬迁基站市电引入有单独的

31、变压器时，零线排接地与塔基相连以防止零点漂移。2.5.2基站直流供电系统基站直流供电系统由高频开关电源阀控式密封免维护铅酸蓄电池组及它们之间的连接导线组成。各基站无线设备传输设备等工作电压均为-48V。直流供电系统采用并联浮冲制，市电正常供电时，蓄电池与开关电源并联，以浮充方式对设备供电。在市电故障时，蓄电池组放电对基站设备及传输设备供电。如停电时间过长，则由移动油机对机房供电。当市电正常后，由市电对机房恢复供电，高频开关电源对电池充电。2.5.3交流电源设置在综合电信大楼、电话局或微波站的移动电话局或基站共用一个交流电源，并从大楼或微波站的电力室敷设电力电缆到移动电话局或基站电力室并将其接到

32、交流配电盘上。电源系统主要有共用式和分散式两种。无论是分散方式还是共用方式，其初级电源都来自市电，因此，应注意市电线路的高频滤波，市电线路可以一路或二路，这应根据通信网的重要性来确定。2.5 室外电源设备图根据现场配电情况的不同选用不同的方案。当现场配有220V交流市电，无-48V蓄电池组的情况下可以选用主机及电池柜一体化设计的SH或SW系列户外电源；当现场有220V交流市电同时又有-48V蓄电池组时，可以选用CK系列的逆变器，这种方案既可以省去电池组的投资又可以延长停电后的时间，可以说是一种性能价格比较高的方案；而在没有220V交流市电的情况下，可以选用风力发电，太阳能发电或风光互补的方式利

33、用控制器给蓄电池组充电，然后利用蓄电池给基站直流供电，有需要交流的设备可以加装逆变器，这种方案特别适合边远地区或山区，可以省去交流引入的费用和时间。 根据环境的不同选用不同产品的附件。对于GSM/CDMA的边际网使用的环境较差、无人职守、交通偏远等特点选用不同的产品附件是对方案的一种合理优化。在我国的北方寒冷地区，应在电池底端加装加热装置，保证在低温的情况下电池能够工作；对于多雷电地区可加装20KA的防雷击装置，预防和减少雷电和浪涌对电源和基站的破坏；另外可以根据用户的需要加装旁路开关，多路输出控制等功能。蜂窝移动电话系统的基站应设置独立的交流电源。为了避免交流电源停电的影响，应配置蓄电池组，

34、基站一般设一组或二组（每组容量为总负荷的二分之一），直流电源电压和电压变化范围应符合厂家对基站设备共处同一层楼的相邻房间，尽量缩短电源线。2.6基站的防雷2.6.1移动基站雷害的主要原因 ：移动基站防雷是一个复杂的系统工程，过去我们按照防雷理论，尽量提高基站防雷系统的泄流能力，选用了80KA甚至100ka的大型防雷器，但是防雷效果却不尽人意，经常出现基站防雷器没有明显动作，基站设备却已经发生损坏。是防雷器不好吗？不，防雷器都是检测合格的入网产品。原来是我们没有按照基站的实际情况设计防雷系统。 设备被直击雷和雷电感应破坏的概率为零。这是因为基站设备包括基站室外电力变压器的位置普遍较低，完全处于建

35、筑防雷设施或铁塔以及架空线路避雷系统和建筑防雷等外围的避雷系统泄放，所以基站设备很难遭到直击雷损害。另外我们基站内的设备外壳、天馈线、走线架等金融物全部安装了保护接地，再加上与室外的雷击点和避雷器接地引线有足够的距离，所以雷电感应也很难发挥作用。几年来雷击事故的主要现象为：基站B级防雷器保护空开动作，部分单相交流设备和直流设备损坏。我们从中不难看出地电压反击和雷电波侵入是造成基站设备损坏的主要原因。所以基站防雷系统应以防止地电压反击和雷电波侵入为主要目标。2.6.2直击雷的防护（铁塔顶部防雷保护）首先谈谈直击雷的防护。通常的铁塔采用传统避雷方法，其工作原理是通过避雷针一次性较大能量的放电吸引雷

36、电流袭击避雷针本身，以其良好的接地把雷电流传导入地来保护被保护目标。然而在避雷针引雷入地的过程中，被保护范围附近的电磁场也将发生迅速的变化，由于雷电感应，机房的线路中产生感应电压和电流，对设备造成损坏。因此，传统避雷方法可以有效地保护铁塔免受直击雷摧毁，却无法减少（甚至加剧）其对基站内设备的干扰甚至破坏。另外，地电位必将发生变化，这样就会影响设备间电位不平衡，从而造成设备的损坏或形成反击。经过多年实践和摸索，国内已开发并使用了“导体多短针雷电放散”装置。它是通过防止地面电荷的积累及离子化通道的形成，能最大限度地减少雷击在被保护范围发生的几率，从而有效地保护基站内各种设备。2.7基站的传输图2.

37、6 基站传输的试例图无线收发信基站与基站控制器（BSC）是通过传输设备通信的，任何传输问题都会影响基站正常通信，这里就基站传输模式及经常遇到的问题作一些简单分析。目前基站到BSC所使用的传输方式主 要有两种：PDH和SDH。根据基站载频配置，一般基站与BSC之间的传输要求仅为1至2个2Mbit/s通道，2Mbit/s即为PDH和SDH的基群单元，一个2Mbit/s通道根据PCM编码方式提供30/32个话音、信令时隙，每一个话音时隙速率为64Kbit/s,当一个2Mbit/s通道作为基站到BSC之间的传输通道时，每一个话音时隙又分裂至4个子时隙，每时隙速率则为16Kbit/s。在32个时隙中，通

38、常将第31、30、29话音64Kbit/s速率时隙作为管理信令通道，在PCM帧结构中，第0时隙作为此2Mbit/s通道帧定位、同步用，每个16Kbit/s速率的传输通道在BSC数据库中根据基站载频、信道的多少来进行分配，用来传输话音或数据信号。 PDH和SDH在同步方式、复用方式及各种标准规范上有较大不同，当一个2Mbit/s基群需穿过两种传输设备时，由于经过PDH/SDH的信号变换，则会对2Mbit/s基群信号产生一定的影响。目前在基站与BSC之间所用的传输设备大致有以下几种：1、直连：如果BSC和基站相距不超过100Mbit/s左右，直连即可；2、光端机：光端机目前的种类较多，包括34Mb

39、it/s、8Mbit/s、4Mbit/s等各类大小型号的光端机； 3、SDH设备：最好的可能是构成一个环路，但可能增加建设成本；4、数字微波：可用小型点对点微波传送，但传输质量不如SDH；5、其他：如用高速铜缆HDSL，即在普通双绞线上对称传送2Mbit/s的高速数字信号，初期投资少， 建设方便，但目前所用不多。第三章 基站建设原则基站可分为：直放站、一体化小基站、宏蜂窝基站、微蜂窝基站、高功率基站。由于每种基站的覆盖效果不同，所以各种基站都有其特定的建设原则。3.1直放站3.1.1直放站的定义 所谓直放站是一种具有接收和放大发射移动电话网络信号功能的无线电通信中转设备，称之为信号放大器，俗称

40、直放站。直放站是一种无线电发射设备，必须经无线电管理部门审核批准方可设置使用。按国家信息产业部规定，目前只有中国移动通信有限责任公司和中国联合通信有限公司可开展公众蜂窝移动通信运营业务，其他任何单位和部门不得在公众蜂窝移动通信频段内擅自设置使用无线电收发设备。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

41、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。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

42、公路、海岛等各种场所，提高通信质量，解决掉话等问题。3.1.2直放站的种类与类型 (1) 移动通信直放站的种类 - 从传输信号分有GSM直放站和CDMA直放站; - 从安装场所来分有室外型机和室内型机; - 从传输带宽来分有宽带直放站和选频（选信道）直放站; - 从传输方式来分有直放式直放站、光纤传输直放站和移频传输直放站。 (2) 移动通信直放站的类型 GSM移动通信直放站 GSM移动通信直放站是解决基站覆盖而存在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。 GSM直放站是为消除GSM900MHz/1800MHz频段移动通信网的小范围信号盲区或弱信号区

43、而设计生产的通信设备。被广泛应用于地下商场、停车场、地铁、隧道、高层建筑的办公室、娱乐场所、电梯或私人住宅等基站信号所无法到达的信号盲区，同时对于消除城市因受高楼大厦影响而产生的室外局部信号阴影区或边远郊区个别村镇的弱信号区也具有相当好的覆盖效果。3.1.3 移动通信直放站的构成 移动通信直放站的构成因种类而异。 (1) 直放式直放机 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。 (2) 选频式直放站 为了选频，将上、下行频率下变频为中频，进行选频限带处理后，再上变频恢复上、下行频率。 (3) 光纤传输直放站 将收到的信号，经光

44、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。 3.0 光纤直放站的原理图 (4) 移频传输直放站 将收到的频率上变频为微波，传输后再下变频为原先收到的频率，放大后发送出去。 (5) 室内直放站 室内直放站是一种简易型的设备，其要求与室外型机是不一样的。 3.1.4直放站的应用 （1） 直放站的应用原则 根据直放站系列产品的特点和移动通信网络的需求，不同的地理环境及应用场合，系统的解决方案是不同的，这需要认真分析，区别对待。 对于无线直放站来说，信号的隔离显得尤为重要。无线直放站是从空间接收信号，势必要求空间信号尽可能纯净；而在基站较为密集区域，分离不同基站或扇区信号的难度将大大增加，

45、容易使直放站增加对基站干扰。所以在基站较为密集区域，建议尽量采用有线信号的引入方式，比如光纤直放站。在不具备使用光纤直放站条件的场所，只能采用无线直放站，但其施主天线必须具有足够的方向选择性。 3.1 光纤直放站组网示意图针对各类地区及应用场所，由于基站的密集性、用户话务量等不同，建议采用如下直放站的应用原则： 城市密集区。由于用户量大，基站数量较多，一般不存在大范围的信号盲区，直放站只是用于解决小范围区域的补盲以及建筑物内的信号覆盖。在光纤到楼尚未普及的情况下，需采用无线直放站。随着建筑物的增多，所需的直放站数量也会随之增加，就会出现一个基站配置多台直放站的情况。 但直放站的引入必然对基站产

46、生干扰，干扰会随着直放站数量的增多而加大，特别是大功率直放站的引入，会使系统干扰明显加剧。因此，在城市密集区应当采用小功率（1W以下）直放站。(2) 直放站的应用场合 GSM、CDMA和光纤直放站和室内覆盖系统为各种信号盲区可提供不同的详细解决方案，其适应范围如下： 扩大服务范围，消除覆盖盲区，如高山，建筑物，树林等阻挡物而形成的信号盲区； 在郊区增强场强，扩大郊区站的覆盖； 沿高速公路架设，增强覆盖效率； 解决室内覆盖，如大型建筑物内信号衰减信号盲区、地下商城、地铁、遂道等衰减信号盲区； 将空闲基站的信号引到繁忙基站的覆盖区内，实现疏忙；其它因屏蔽不能使信号直接穿透之区域等。3.2一体化小基

47、站一体化小基站实际上相当于高功率的微蜂窝基站。微蜂窝基站的发射功率为2W,而一体化小基站的发射功率为1216W,而且内置传输、电源设备。一体化小基站由于无合路损耗且馈线损耗低,基站天线端的发射功率仅比宏蜂窝基站略低。 一体化小基站可以室外安装，能容忍恶劣的环境，且具有良好的防水、防潮、防尘、防盐雾、防霉菌、防紫外线能力。在-50+55的条件下能正常工作。采用一体化小基站无需新建机房、铁塔(可在山顶等高地采用水泥杆,简易塔即可)、空调和电源设备,建站速度快且降低了对建站环境的依赖和配套设施的投资。通常一体化小基站适用于覆盖山区、盆地、丘陵、公路、铁路、隧道以及偏远地区。另外,由于采用直放站具有不

48、增加网络容量、影响网络质量（干扰、互调、频飘等）、不能和GSM网统一网管，难以实现广覆盖、难以选址(采用无线方式需要施主基站信号达到一定强度)等其他问题。用适应性较强的一体化小基站替代直放站，在兼顾网络覆盖的同时增加网络容量、提高网络质量。采用一体化小基站能节省机房、传输、电源等方面的投资，特别是一体化小基站能在水泥杆或简易塔上室外安装，可节省铁塔投资。采用一体化小基站方式预计可节省约40万元的配套设施投资，且地形越复杂，资金节省越多。3.3宏蜂窝基站宏蜂窝基站信号源具有功率大、易扩容的优点，对扩大覆盖范围和满足高话务要求较为有利，且信号质量好，但投资较大，安装不便，需要的配套设施多，需专门的

49、导频PN编码的规划，在城中村内话务量不高的情况下会造成话务资源的浪费，它可以通过将一个或多个扇区以射频拉远的方式来延伸覆盖范围。外接的射频拉远与施主基站需要光纤相连，且需与施主基站一起进行导频规划。宏蜂窝基站是目前主要的建站方式,站址一般设在水、电、路均方便的乡镇等农村人口密集区。建宏蜂窝基站通常要新建电源系统、接地系统、传输系统和机房铁塔等配套设施,建设成本较高且建设期较长。但宏蜂窝基站建成后,覆盖范围要比一体化基站大,且安全性、可维护性、可扩容性以及引入新业务能力均比一体化基站优越。另外宏蜂窝基站也为移动运营商今后的第三代移动网(采用共站方式,可利用现有的电源、传输、机房、铁塔等配套设施)

50、的建设奠定了坚实的基础。3.4微蜂窝基站微蜂窝基站相比于宏蜂窝基站具有安装便利、投资较小的优点，但输出功率略低，平均每载频成本一般比宏蜂窝昂贵。在分布系统吸收的话务量未达到微蜂窝基站设计要求时仍会有话务资源的浪费。宏蜂窝和微蜂窝基站作为信号源主要用于高话务、大面积的地区。3.5高功率基站高功率基站发射功率一般在80W左右,比普通宏蜂窝基站的下行功率大3dB,高功率基站需配备塔顶放大器以实现上下行链路的平衡。通常高功率基站的覆盖面积要比普通宏蜂窝基站大20%左右,覆盖相同区域可减少1/3的基站数量。高功率基站主要用于平原和沿海地区的覆盖。 沿海省份经济发达，用户（如渔民）潜力大，需求明显，如绝大

51、部分航线都在离岸35海里的海域，而且部分近海的海岛、近海作业的油田及钻井平台等都将成为更高收益地区，所以近海覆盖定将为运营商带来丰厚的经济效益。通过扩展小区及双时隙技术突破GSM协议限制的距离，实现70公里超距覆盖。目前实际应用中，实测的可覆盖距离为72.8km（约39海里左右），信号电平高于 -80dBm，沿航线测试不掉话。另外还可以考虑将现有平原地区覆盖较小的宏蜂窝基站,替换成高功率基站,以增强覆盖。拆除宏蜂窝基站可以搬到其他区域继续使用。3.6全向站、定向站根据组网的要求建立不同类型的基站，而不同类型的基站可根据需要选择不同类型的天线。比如全向站就是采用了各个水平方向增益基本相同的全向型

52、天线，而定向站就是采用了水平方向增益有明显变化的定向型天线。一般在市区选择水平波束宽度B为65°的天线，在郊区可选择水平波束宽度B为65°、90°或120°的天线（按照站型配置和当地地理环境而定），而在乡村选择能够实现大范围覆盖的全向天线则是最为经济的。第四章 基站建设方案基站建设于城区、郊区以及其它特殊环境。不同地区有不同的基站建设方案。4.1密集市区的基站建设大中城市的密集市区是人口众多、建筑物密集的区域，无线传播环境极其复杂，但同时也是话务量最高、数据业务开展良好的区域。4.1.1 密集市区无线传播环境密集市区包括密集商业区、密集住宅区、密集城中村

53、等。密集商业区的典型特征是高楼林立，大多数建筑物高度在30米(10层)以上，区域内有较多二十层以上的高层建筑物，高、中、低层建筑相间其中；部分建筑物庞大，有些建筑物还有一层或多层地下商业设施或停车场；地形较为平坦，道路比较宽。密集住宅区的特征是多栋中高层建筑紧密相邻，建筑物内设有电梯和地下停车场，地形基本平坦，区域内有绿化带或小型山丘，道路较窄，车流较少。老城区的住宅区建筑物密集，楼高一般在20米(六七层)以下，间或有一两栋10层以上的建筑，地形基本平坦，道路为老式街道。城中村是随着城市的快速发展，原郊区的一些乡村发展成的城市区域，由于缺乏有效的规划，以及受快速升高地价的影响，这些区域建设了大

54、量密集的住宅，通常一栋连着一栋，楼高一般67层，楼距通常只有12米，仅通过一楼的阳台下面作为通道。整个城中村就像一个巨大的建筑物，随着周围高楼大厦的不断建设，使得这些城中村变得更加封闭。4.1.2密集市区覆盖特点及存在的问题密集商业区话务量很高，高端用户所占比例高，对数据业务有较高的需求，用户对网络质量很敏感，要求有稳定的信号，清晰的通话质量，较快的数据传输速率，高的接通率，低的掉话率。由于高楼密集，建筑物穿透损耗较大，站间距较小，基站选点困难。而且由于建筑物自身的屏蔽和吸收，容易形成无线信号覆盖的弱场强区甚至盲区，高层建筑的相互阻挡导致高层建筑的底层部分和电梯无线信号衰减严重；建筑物的高层存

55、在信号杂乱现象，导频污染严重，软切换比例较高。用户密度较高的个别大型商场、会展中心存在容量不足的现象。密集住宅区人口密集，移动用户较多，是高端用户居住地，出于物业管理公司及业主对建筑物外观的考虑，以及对环保的要求，导致在小区内通常难以选择合适站点，在小区内的低层、地下停车场、电梯容易出现信号盲区，高层建筑面临与密集商业高层建筑相同的问题。老城区住宅区和城中村由于建筑物过于密集，基站信号难以穿透，室内经常出现脱网的现象，一般采取通过建设基站和直放站进行广度覆盖的解决方案，但仍难以解决底层(12层)信号比较差的问题，基站建设高度及安全维护也受到限制。4.1.3密集市区覆盖解决方案密集市区基站的设置

56、应结合城市的地形地貌环境、建筑物特征，合理进行基站布局，站点选择尽量满足蜂窝网络拓扑结构，天线挂高一般选择在10层(35米)左右楼顶。小区覆盖半径应在反向链路预算基础上，结合所在区域的电波传播模式调校的结果，再考虑不同地形地貌下建筑物的穿透损耗进行估算。一般来说，超高密集市区、话务热点地区站间距在500米内，高密集市区、商业区站间距在500700米左右。在站型选择上除了通过普通的宏蜂窝基站进行广度覆盖外，还要根据特定的环境灵活选择多种类型基站，如采用单扇区、两扇区、射频拉远、扇区功分站等，来解决局部建筑物阻挡区域、话务热点区域的覆盖。天线选择多种半功率角类型，供不同环境使用，在下倾角大于6度的情况下，建议采用电调下倾和机械下倾相结合的方式。（1）室外基站覆盖与室内分布系统相结合密集商业区室内深度覆盖显得尤为重要，深度覆盖主要用来解决覆盖不好但人流量大的室内及地下区域的覆盖问题、建筑物高层导频污染问题、话务热点的