CDMA直放站类型与应用和室内分布工程设计规划

1、 直放站与室内分布工程设计规划无线院 黄伟程本文简介直放站与室内分布工程概述直放站部分室内分布部分设备分类工程设计对网络的干扰降低干扰的措施原理作用分类布放关键事项直放站与室内分布工程概述 移动通信直放站与室内分布作为一种实现无线覆盖的辅助技术手段，常用来解决基站难以覆盖的盲区或将基站信号进行延伸。直放站由于投资少、见效快、易于实现的特点，被越来越多的移动网络运营商所采用。在无线网络中，直放站适用于基站不能最大限度利用其有效容量且用户密度较低的区域，常用来解决基站难以覆盖且话务需求不大的覆盖盲区，或将基站的无线信号进行延伸。对于诸如郊区、农村、偏远的居民区、部分交通干线和铁路等，或者由于某些自

2、然及人为障碍物(如高山、大型建筑物、隧道等)的影响而形成的信号盲区、阴影区，要求一定的信号覆盖但对容量要求不高，利用直放站来解决这些地方的网络覆盖是较为经济合理的有效手段。 直放站部分设备分类按照基站与直放站链路的方式，可以分为三大类：射频直放站微波直放站光纤直放站按无线工作方式可分为两类：选频直放站宽带直放站同频直放站移频直放站BTS直放站移动台主服务区接收天线发送天线同频直放站F1F1同频直放站功能框图双工器后备电池HPA双工器HPA控制器Mobile PhoneMODEM供电系统PSTN前向RF/IF变换RS-232C反向RF/IF变换LNALNA 同频直放站接收射频信号并放大后以同样频

3、率发射。同频直放站可按照其输出功率大小等进行分类。 同频直放站将从基站接收到的RF信号转换成IF信号，通过IF滤波器得到需要的频率带宽信号并将IF信号转换成RF信号传送到服务区域。频率转换及IF滤波过程是将信号放大而又不影响服务质量的有效方式。同频直放站特点特性低成本的射频信号盲区解决方案、可采用立柱或壁挂的简便安装方式；下行（到用户手机）的输出功率一般在+10dBm到+40dBm之间；上行（到基站）的输出功率一般在+7dBm和+37dBm之间；可在本地通过RS232C接口对直放站进行编程和控制，也可通过拨号调制解调器控制；可实现多载频； 服务 CH服务 CH基站BTS近端单元移动台主服务区链

4、路天线F1F1远端单元链路天线 服务天线F2移频直放站移频直放站包括本地系统和远端系统。运营中未使用的频率通道作为连接信道。本地系统将服务频率转换为连接频率，而远端系统将连接频率转换回服务频率。移频直放站特点特性：高隔离度由于具有更高的增益而实现高功率天线容易安装不受LOS（视线连接）的限制可实现长距离连接和服务区域可实现多载频与本地系统可用有线或无线连接需要额外的连接信道移频直放站服务 : F1连接 : F2/F3特性 持久连续的蜂窝覆盖多至3个远端的层叠连接需要2个额外的连接频率分配BTSF1 层叠应用远端1F1 F2F2本地 远端2F1 F3 F3F1远端3 F2F2BTS近端单元移动台

5、主服务区微波链路天线业务频率F1F1远端单元服务天线微波链路微波链路天线微波直放站微波直放站特性本地系统将基站射频信号转换成微波传输到远端系统远端系统将微波连接信号转换射频服务信号特性 射频到微波的连接转换多信道传输需要LOS（Line of Sight）条件比射频连接的距离短受天气和环境的影响微波 (18GHz)服务 CH服务 CH基站主系统从系统BTS移动台主服务区F1光纤直放站服务天线F1F1光纤直放站光纤直放站功能框图WDM1.3 mm1.5 mmLD(1310nm)PD(1550nm)PD(1510nm)PD(1530nm)LDPDWDMRX0TXRX1RX2TXTXRX0TXRX1

6、RX2Master Unit光耦合器(2)光分离器(1550nm)(1310nm)LDPDWDMLDPDWDM(1510nm)(1310nm)(1530nm)(1310nm)Slave 1Slave 2Slave 3光耦合器(1)光缆 波长 - 前向 : 1310nm - 后向 1510/1530/1550nm 主系统将基站的射频信号转换为光信号通过光纤传到从系统。从系统将光信号转换成射频服务信号。光纤直放站特点光缆特性 射频到光的转换及波分复用技术不受LOS（Line of Sight）限制稳定的系统运行和简便的系统维护可实现多FA可实现分集和层叠功能需要光纤设备光纤连接的成本较高服务 CH

7、服务 CH基站主系统从系统光纤直放站基站从系统2 光纤连接从系统1 主系统层叠应用从系统 3 光纤直放站层叠型的覆盖延伸直放站工程设计直放站的应用场合郊区、乡镇等大范围区域距大陆不远的海岛等不规则分布区域高速公路、地铁、铁路等链状覆盖区域靠室外信号覆盖不好的室内区域将空闲基站的信号引到繁忙基站的覆盖区内，实现疏忙适宜场合城区边缘山地、丘陵地带有明显阻挡的阴影区域局限性收发隔离有些站址难以达到大范围覆盖有角度和距离限制同频直放站应用场合视线可达对于同频直放站，为了直放站收到的基站信号足够强，要求直放站受主天线与基站天线间无障碍物阻隔。BTS直放站移动台接收天线发送天线视线可达天线的隔离度天线应选

8、用前后比较大的天线。为了避免直放站接收的信号经放大后被再次接收放大，要求天线的前后比隔离度较大。 SBTS-SAMP=10dBBTS直放站移动台接收天线发送天线SBTSSAMP适宜场合城区边缘山地、丘陵地带有明显阻挡的阴影区域由于隔离度不能满足难以使用同频直放站的区域局限性业务载频受限造价成本高异频直放站应用场合适宜场合湖泊、河流密集区域海岛、沙漠地带局限性易受天气影响需批准的频点微波直放站应用场合适宜场合有现成光纤资源的区域无线方式衰耗太大的区域长距离链状覆盖区域高话务量需要多载频的区域局限性需要机房及良好的环境要求传输资源造价成本及配套成本较高光纤直放站应用场合直放站使用中的网络干扰问题由

9、于直放站的引入给基站带来约3dB的噪声，所以导致基站的接收灵敏度降低，基站的底噪升高，引起上行链路覆盖范围的收缩，从而导致在功率控制过程中，手机需要不断加大发射功率才能维持必要的通话质量(对于光纤直放站一般其上行信号（单路）最后是引入基站馈线，屏蔽了基站部分的接收分集效果，无线直放站基站端有一定分集作用的)，很容易产生掉话现象。 覆盖与增益直放站的覆盖范围要与基站的覆盖范围一起考虑直放站功率过小，将不能满足覆盖要求直放站功率过大，又会带来导频污染尽量做到：系统无盲区，且导频重迭覆盖区域较少直放站的增益不能过大当直放站的上行功率过大时，基站无法正确解调来自其它移动台的信号，系统无法正常工作。当直

10、放站的上行功率较大时，基站要求该信号降低功率,直放站将基站的指令转到移动台，移动台被迫降低功率一般取：直放站的增益Gr-直放站到基站的路损Ls=-10dB功率过大，覆盖范围较大，从而造成CDMA的导频污染。下行功率产生的干扰直放站适当调整直放站的下行功率，使其覆盖适当的区域。尽量使直放站与基站重迭覆盖区域变小。规划软件+工程经验下行功率产生的干扰直放站CDMA直放站从其上行方向可看作为一个移动台。CDMA系统为了保证系统容量，要求系统中各移动台到基站的功率尽量相同。上行功率产生的干扰直放站当直放站的上行功率过大时，基站无法正确解调来自其它移动台的信号，系统无法正常工作。当直放站的上行功率较大时

11、，基站要求该信号降低功率,直放站将基站的指令转到移动台，移动台被迫降低功率为满足系统容量的要求，直放站的上行方向上到达基站的功率要与其它移动台到达基站的功率相仿。如直放站接收到的移动台功率与基站侧收到的直放站功率相同，则可解决干扰问题。如直放站接收到的移动台功率略大于基站侧收到的直放站功率，基站可要求移动台增加功率，不会引起掉话，也可解决干扰问题。 直放站的增益Gr=直放站到基站的路损Ls 根据经验，当功率大于1W时，一般取 Ls-Gr=10dB 当功率小于1W时，一般取 Ls-Gr=5dB上行功率产生的干扰降低直放站使用中的干扰直放站产生的网络干扰分析及解决干扰分析：上下行链路不平衡，下行功

12、率过强，导致覆盖过大，对主覆盖信号形成干扰。同时上行衰耗过大导致手机发射功率很大。 无线直放站接收信号多于一个，导致人为导频污染。 解决方法：根据直放站现有的覆盖，进行相临小区的调整，同时对相关基站的搜索窗进行相应的优化。降低直放站下行发射功率并重新调整测试。如形成较大的干扰源或者无法调整，建议直放站搬迁站址，或采取其他方式（如拉远模块等）解决。举例说明(一)马屯直放站覆盖距离过远，且周围所有临小区未加，在这种情况下该直放站信号完全是噪音信号，造成其覆盖区域FER高。-建议进行了临区的调整，同时对它们的搜索窗进行了相应的优化。 举例说明(二)孙庄直放站上下行不平衡，下行覆盖过远，在距该直放站6

13、Km外信号很强，形成干扰源，造成较高的FER，且上行性能很差（TX很高）。 -建议降低该直放站的发射功率并重新测试，同时联调周边基站的搜索窗尺寸。 举例说明(三)旧州161所带直放站放大了其两个扇区的信号，导致该站性能很差，且无法调整，以上图示可以说明这一问题。-建议关闭该直放站，或将该直放站更换为光纤直放站。 应注意的问题直放站站址尽量不要选在基站覆盖区的交界处，以避开相邻基站的干扰。无线直放站的收发天线之间要满足隔离度要求，以免自激、导致掉话。 宽频无线直放站易产生交调干扰。若施主和重发天线指向不当或施主基站选择不佳，交调干扰将会严重影响主用信号，导致干扰上升。 无线直放站的施主天线应选用

14、水平方向波瓣宽度较窄的天线，如选用抛物面天线，以减少导频污染产生的可能性。 直放站与施主基站之间存在着时延，因此在设计其覆盖范围时，若采用无线直放站，需考虑多径引起的时延，若采用光纤直放站，需考虑传输线路的时延；同时还需考虑固有时延。 直放站增益应根据直放站的具体应用合理进行设置。 直放站上行链路的前端特性的好坏十分重要。采用分集接收技术，有助于这一性能的改善。 室内分布系统无源室内分布的原理耦合器功率分配器同频带合路器、双频带合路器环行器、隔离器衰减器、负载通过无源器件和天馈线，将信号传送和分配到室内所需环境，以得到良好的信号覆盖。室内分布系统的作用室内盲区的覆盖解决大型室内场所信道拥挤问题

15、改善小区切换频繁的问题吸纳话务量建筑物内场强的均匀分布室内分布系统分类按信号源的不同：蜂窝室内分布系统（宏蜂窝、微蜂窝） 直放站室内分布系统 按采用设备的不同：无源系统 有源系统 按布线材料的不同同轴电缆系统 光纤系统 泄漏电缆系统 大类细分类优点缺点适用场所按信号源的不同蜂窝室内分布系统信号稳定、可靠，通信质量好，可以有效地吸收话务量工程一次性投资大，还要解决传输线路等问题，且受宏蜂窝基站地理位置条件的限制大多应用于星级酒店、高级写字楼等比较大型的室内建筑直放站室内分布系统投资省、安装方便快捷，可以很快解决信号弱和盲区问题需要进行预先频率规划，且通过定向天线难以获得单一纯净的信号，系统的话音

16、质量相对蜂窝系统较差，易造成对其他基站的干扰，不利于网络管理应用于小型酒店、小型娱乐场所等规模较小的室内建筑按采用设备的不同无源系统设备性能稳定、安全性高、维护简单解决盲点、热点以及由于频繁切换引起的掉话等问题有源系统信号经过各级衰耗后，到达末端时可以被放大器放大，达到理想的强度和覆盖效果建设、维护复杂，近端和所有远端设备都需要电源应用较少按布线材料的不同同轴电缆系统同轴电缆是最常用的材料，性能稳定、造价便宜线路损耗大，通常需要多个干线放大器作信号放大接力普遍应用光纤系统光纤线路损耗小，保证足够的信号强度，性能稳定可靠近端和远端都需要增加光电转换设备，系统造价高适合质量要求高的大型场所泄漏电缆

17、系统不需要室内天线，在电缆通过的地方，信号即可泄漏出来，完成覆盖系统造价高，对电缆的性能要求高一般不采用这种方式信号来源可以是宏蜂窝、微蜂窝或直放站将信源合路后用同轴电缆分别传到室内各楼层在各楼层间用无源功分器分支在每层楼用同轴电缆传输，用无源功分器分支，将射频信号均匀分布给各发射点无源功分器的直通损耗很小，分支衰减量可按实际需要定做无源分布系统技术特点无源室内分布组网有源室内分布的特点集中供电集中告警，故障显示模块化结构，即插即用增益自动校验(CAL)，无须调节场强均匀分布设计简单，布线灵活，适用重要场所有源室内分布系统主要器件有源集线器：同轴供电，信号分路功率分配器(带直流旁路)：信号分配

18、在线放大器：信号放大补偿损耗末端放大器：信号放大，阻断直流有源室内分布系统组网光纤室内分布的特点传输距离远可提供监测和告警场强均匀布线十分方便灵活适合于大型或分散型室内环境光纤室内分布组网几种主要室内分布系统的比较选用基本原则无源室内分布系统离信号源较近成本较低有源室内分布系统离信号源有一定距离信号较弱需要多级放大光纤室内分布系统离信号源较远施工难度较大设置原则目标选择：建筑高度九层以上，建筑面积大于1万平方米多话务量楼宇; 实测信号强度在-80dBm-90dBm以下，信号覆盖不均匀，有盲区、弱区；信号较强，但切换频繁，通话质量差; 流动人口较多的商场、购物中心、批发市场等; 影响面大的宾馆、

19、饭店、单位; 容易产生信道拥塞的建筑物。 设置原则设计指标：移动用户忙时话务量0.02er1/用户；无线信达呼损2；控制信道呼损耗1同频干扰保护比：C/I12dB（不开跳频）C/I9dB（开跳频）邻频干扰保护比：200KHz邻频干扰保护比：C/I-9dB400KHz邻频干扰保护比：C/I-41dB设置原则目标指标：根据现场实测和OMC统计，室内通话质量良好，无乒乓切换发生。95室内覆盖，保证在95以上所需要室内覆盖的地区，不论空闲和通话状态用户占用室内信道。95室内用户占用，保证95以上的信道占用由室内用户产生。并尽可能达到100%。无信号泄漏，保证室内信号不对室外网络产生干扰，室内信号在覆盖

20、边界（如窗口）在保证室内通话基础上不会太强。环保性，保证室内信号在规定的最高电平以内，一般规定在人员经常停留地区最高信号接收电平不超过一25dBm。通常情况，窗口电平应保持在-7580dBm，如果有干净频段，此范围应在-8575dBm。类型选择()在信号杂乱且不稳定的室内无线环境中，避免使用室内直放站引人基站信号，代之以微蜂窝或宏蜂窝基站作为信号源。例如在开放型的高层建筑中，通常选择蜂窝作为室内分布系统的信号源，来达到抑制干扰，保证通话质量的目的。在室内信号较弱或为覆盖盲区的环境中，如果通过定向天线可以取得较纯净且稳定的基站信号的条件下，可以考虑采用直放站作为室内分布系统的信号引人设备。例如对

21、于隧道、地铁车站、地下商场、酒吧等饮食娱乐场所以及其它信号屏蔽严重的场所，可以考虑用室内直放站引入基站信号，但必须考虑基站的容量和直放站对室外覆盖的干扰问题。类型选择()在室内用户集中，话务拥塞的条件下，又不便通过增加室外宏基站的容量和数量的方式来解决，可以考虑通过建设蜂窝室内分布系统来分流话务量，改善用户通信质量。对于话务需求量不大、面积较小的场所，宜采用直放站作信源引入设备，同轴电缆作为信号传送媒介的无源系统方案，既保证覆盖效果，又节约投资。对于话务需求量大的大型场所，如商场、机场、码头、火车站、汽车站、展览中心、会议中心等场所，宜直接选用基站（宏峰窝或微峰窝）作室内分布系统的信号源。对于

22、通信质量要求特别高的高档酒店、写字楼、政府机构等场所，可以考虑采用蜂窝基站做信号源的光纤室内分布系统或是有源电缆方案，来保证高质量的覆盖效果。传输确定蜂窝信源的传输方式 该类型的传输可通过光缆或微波，将BSC与蜂窝基站相连，蜂窝基站信号输出端接到室内覆盖系统的天线输入端，该方式可使用一个2M的传输容量。 直放站信源的传输方式 空间耦合 ：将宏蜂窝基站某一扇区的信号进行光电转换，通过光纤传至需要的建筑物内，进行反转换后通过直放站进入室内分布系统的输人端 。直接耦合 ：从空中取附近某基站的某一扇区信号作信号源，通过直放站进入室内分布系统的输入端 。手机接收电平Po+Gt-L其中Po是传输信号输出功

23、率，Gt天线增益，L是链路损耗。LLs十LzLdLd为多径损耗，Lz为阻挡损耗，Ls为自由空间损耗。自由空间的电波损耗为：Ls（dBm）=201g（4dfc）201g（4C）201g（f）201ig（d）其中：d为传输距离，单位为mf为电波频率，单位为Hz，取890960MHz（取900MHz）c为光速，取3108ms多径损耗取10dB假设无线端口的下行输出功率为6dBm，天线增益为3dBm。则距每个远端天线口lm处近处所对应的场强为：Plm6dBm3dBm31.5dBm-22.5dBm若天线在石膏或木质天花板内，考虑表耗为5dBm，在天线下实际场强约为一27.5dBm。天花板上面空间基本上为净空，电磁波受阻较小，传播到较远处，衰减较小。各个方向传播途中，电磁波可以反射、绕射和穿透，则距每个天线20m处，综合考虑电波传播中建筑结构的衰减，这里取1020dBm（Lz）计算，则对应的场强为：P20m6dBm3dBm57.52dBmLz10dBm（68.5278.52）dBm电平估算室内分布系统的优化 合理设置邻区关系。调整基站的切换电平，使手机在使用时切入容易