CDMA直放站类型与应用和室内分布工程设计规划

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MobilePhoneMODEM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站包括本地地系统和远远端系统。。运营中未使使用的频率率通道作为为连接信道道。本地系统将将服务频率率转换为连连接频率，，而远端系统将将连接频率转转换回服务频频率。移频直放站特特点特性：高隔离度由于具有更高高的增益而实实现高功率天线容易安装装不受LOS（（视线连接））的限制可实现长距离离连接和服务务区域可实现多载频频与本地系统可可用有线或无无线连接需要额外的连连接信道移频直放站服务:F1连接:F2/F3特性持久连续的蜂蜂窝覆盖多至3个远端端的层叠连接接需要2个额外外的连接频率率分配BTSF1

层叠应用远端1F1

F2F2本地

远端2F1

F3

F3F1远端3F2F2BTS近端单元移动台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特性本地系统将基基站射频信号号转换成微波波传输到远端端系统远端系统将微微波连接信号号转换射频服服务信号特性射频到微波的的连接转换多信道传输需要LOS（（LineofSight）条条件比射频连接的的距离短受天气和环境境的影响微波(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WDM1.3mm1.5mmLD(1310nm)PD(1550nm)PD(1510nm)PD(1530nm)LDPDWDMRX0TXRX1RX2TXTXRX0TXRX1RX2MasterUnit光耦合器(2)光分离器(1550nm)(1310nm)LDPDWDMLDPDWDM(1510nm)(1310nm)(1530nm)(1310nm)Slave1Slave2Slave3光耦合器(1)光缆波长-前向:1310nm-后向1510/1530/1550nm主系统将基站站的射频信号号转换为光信信号通过光纤纤传到从系统统。从系统将光信信号转换成射射频服务信号号。光纤直放站特特点光缆特性射频到光的转转换及波分复复用技术不受LOS（（LineofSight）限限制稳定的系统运运行和简便的的系统维护可实现多FA可实现分集和和层叠功能需要光纤设备备光纤连接的成成本较高服务CH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光纤直放站层层叠型的覆盖盖延伸直放站工程设设计直放站的应用用场合郊区、乡镇等等大范围区域域距大陆不远的的海岛等不规规则分布区域域高速公路、地地铁、铁路等等链状覆盖区区域靠室外信号覆覆盖不好的室室内区域将空闲基站的的信号引到繁繁忙基站的覆覆盖区内，实实现疏忙适宜场合城区边缘山地、丘陵地地带有明显阻挡的的阴影区域局限性收发隔离有些些站址难以达达到大范围覆盖有有角度和距离离限制同频直放站应应用场合视线可达对于同频直放放站，为了直直放站收到的的基站信号足足够强，要求求直放站受主主天线与基站站天线间无障障碍物阻隔。。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度天线应选用前前后比较大的的天线。为了避免直放放站接收的信信号经放大后后被再次接收收放大，要求求天线的前后后比隔离度较较大。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、丘陵地地带有明显阻挡的的阴影区域由于隔离度不不能满足难以以使用同频直直放站的区域域局限性业务载频受限限造价成本高异频直放站应应用场合适宜场合湖泊、河流密密集区域海岛、沙漠地地带局限性易受天气影响响需批准的频点点微波直放站应应用场合适宜场合有现成光纤资资源的区域无线方式衰耗耗太大的区域域长距离链状覆覆盖区域高话务量需要要多载频的区区域局限性需要机房及良良好的环境要求传输资源源造价成本及配配套成本较高高光纤直放站应应用场合直放站使用中中的网络干扰扰问题由于直放站的的引入给基站站带来约3dB的噪声，，所以导致基基站的接收灵灵敏度降低，，基站的底噪噪升高，引起起上行链路覆覆盖范围的收收缩，从而导导致在功率控控制过程中，，手机需要不不断加大发射射功率才能维维持必要的通通话质量(对对于光纤直放放站一般其上上行信号（单单路）最后是是引入基站馈馈线，屏蔽了了基站部分的的接收分集效效果，无线直直放站基站端端有一定分集集作用的)，，很容易产生生掉话现象。。覆盖与增益直放站的覆盖盖范围要与基基站的覆盖范范围一起考虑虑直放站功率过过小，将不能能满足覆盖要要求直放站功率过过大，又会带带来导频污染染尽量做到：系统无盲区，，且导频重迭迭覆盖区域较较少直放站的增益益不能过大当直放站的上上行功率过大大时，基站无无法正确解调调来自其它移移动台的信号号，系统无法法正常工作。。当直放站的上上行功率较大大时，基站要要求该信号降降低功率,直直放站将基站站的指令转到到移动台，移移动台被迫降降低功率………一般取：直放站的增益益Gr-直放放站到基站的的路损Ls=-10dB功率过大，覆覆盖范围较大大，从而造成成CDMA的的导频污染。。下行功率产生生的干扰直放站适当调整直放放站的下行功功率，使其覆覆盖适当的区区域。尽量使使直放站与基基站重迭覆盖盖区域变小。。规划软件+工工程经验下行功率产生生的干扰直放站CDMA直放放站从其上行行方向可看作作为一个移动动台。CDMA系统统为了保证系系统容量，要要求系统中各各移动台到基基站的功率尽尽量相同。上行功率产生生的干扰直放站当直放站的上上行功率过大大时，基站无无法正确解调调来自其它移移动台的信号号，系统无法法正常工作。。当直放站的上上行功率较大大时，基站要要求该信号降低功率,直直放站将基站站的指令转到到移动台，移移动台被迫降降低功率………为满足系统容容量的要求，，直放站的上上行方向上到到达基站的功功率要与其它它移动台到达达基站的功率率相仿。如直放站接收收到的移动台台功率与基站站侧收到的直直放站功率相相同，则可解解决干扰问题题。如直放站接收收到的移动台台功率略大于于基站侧收到到的直放站功功率，基站可可要求移动台台增加功率，，不会引起掉掉话，也可解解决干扰问题题。直放站的增益益Gr<=直直放站到基站站的路损Ls根据经验，当当功率大于1W时，一般般取Ls-Gr=10dB当功率小于1W时，一般般取Ls-Gr=5dB上行功率产生生的干扰降低直放站使使用中的干扰扰直放站产生的的网络干扰分分析及解决干扰分析：上下行链路不不平衡，下行行功率过强，，导致覆盖过过大，对主覆覆盖信号形成成干扰。同时时上行衰耗过过大导致手机机发射功率很很大。无线直放站接接收信号多于于一个，导致致人为导频污污染。解决方法：根据直放站现现有的覆盖，，进行相临小小区的调整，，同时对相关关基站的搜索索窗进行相应应的优化。降低直放站下下行发射功率率并重新调整整测试。如形形成较大的干干扰源或者无无法调整，建建议直放站搬搬迁站址，或或采取其他方方式（如拉远远模块等）解解决。举例说明(一一)马屯直放站覆覆盖距离过远远，且周围所所有临小区未未加，在这种种情况下该直直放站信号完完全是噪音信信号，造成其其覆盖区域FER高。------建议进行了了临区的调整整，同时对它它们的搜索窗窗进行了相应应的优化。举例说明(二二)孙庄直放站上上下行不平衡衡，下行覆盖盖过远，在距距该直放站6Km外信号号很强，形成成干扰源，造造成较高的FER，且上上行性能很差差（TX很高高）。------建议降低该该直放站的发发射功率并重重新测试，同同时联调周边边基站的搜索索窗尺寸。举例说明(三三)旧州161所所带直放站放放大了其两个个扇区的信号号，导致该站站性能很差，，且无法调整整，以上图示示可以说明这这一问题。------建议关闭该该直放站，或或将该直放站站更换为光纤纤直放站。应注意的问题题直放站站址尽尽量不要选在在基站覆盖区区的交界处，，以避开相邻邻基站的干扰扰。无线直放站的的收发天线之之间要满足隔隔离度要求，，以免自激、、导致掉话。。宽频无线直放放站易产生交交调干扰。若若施主和重发发天线指向不不当或施主基基站选择不佳佳，交调干扰扰将会严重影影响主用信号号，导致干扰扰上升。无线直放站的的施主天线应应选用水平方方向波瓣宽度度较窄的天线线，如选用抛抛物面天线，，以减少导频频污染产生的的可能性。直放站与施主主基站之间存存在着时延，，因此在设计计其覆盖范围围时，若采用用无线直放站站，需考虑多多径引起的时时延，若采用用光纤直放站站，需考虑传传输线路的时时延；同时还还需考虑固有有时延。直放站增益应应根据直放站站的具体应用用合理进行设设置。直放站上行链链路的前端特特性的好坏十十分重要。采采用分集接收收技术，有助助于这一性能能的改善。室内分布系统统无源源室室内内分分布布的的原原理理耦合合器器功率率分分配配器器同频频带带合合路路器器、、双双频频带带合合路路器器环行行器器、、隔隔离离器器衰减减器器、、负负载载通过过无无源源器器件件和和天天馈馈线线，，将将信信号号传传送送和和分分配配到到室室内内所所需需环环境境，，以得得到到良良好好的的信信号号覆覆盖盖。。室内内分分布布系系统统的的作作用用室内内盲盲区区的的覆覆盖盖解决决大大型型室室内内场场所所信信道道拥拥挤挤问问题题改善善小小区区切切换换频频繁繁的的问问题题吸纳纳话话务务量量建筑筑物物内内场场强强的的均均匀匀分分布布室内内分分布布系系统统分分类类按信信号号源源的的不不同同：：蜂窝窝室室内内分分布布系系统统（（宏宏蜂蜂窝窝、、微微蜂蜂窝窝））直放放站站室室内内分分布布系系统统按采采用用设设备备的的不不同同：：无源源系系统统有源源系系统统按布布线线材材料料的的不不同同同轴轴电电缆缆系系统统光纤纤系系统统泄漏漏电电缆缆系系统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号来来源源可可以以是是宏宏蜂蜂窝窝、、微微蜂蜂窝窝或或直直放放站站将信信源源合合路路后后用用同同轴轴电电缆缆分分别别传传到到室室内内各各楼楼层层在各各楼楼层层间间用用无无源源功功分分器器分分支支在每每层层楼楼用用同同轴轴电电缆缆传传输输，，用用无无源源功功分分器器分分支支，，将将射射频频信信号号均均匀匀分分布布给给各各发发射射点点无源源功功分分器器的的直直通通损损耗耗很很小小，，分分支支衰衰减减量量可可按按实实际际需需要要定定做做无源源分分布布系系统统技技术术特特点点无源源室室内内分分布布组组网网有源源室室内内分分布布的的特特点点集中中供供电电集中中告告警警，，故故障障显显示示模块块化化结结构构，，即即插插即即用用增益益自自动动校校验验(CAL)，，无无须须调调节节场强强均均匀匀分分布布设计计简简单单，，布布线线灵灵活活，，适适用用重重要要场场所所有源源室室内内分分布布系系统统主主要要器器件件有源源集集线线器器：：同同轴轴供供电电，，信信号号分分路路功率率分分配配器器(带带直直流流旁旁路路)：：信信号号分分配配在线线放放大大器器：：信信号号放放大大补补偿偿损损耗耗末端端放放大大器器：：信信号号放放大大，，阻阻断断直直流流有源源室室内内分分布布系系统统组组网网光纤纤室室内内分分布布的的特特点点传输输距距离离远远可提提供供监监测测和和告告警警场强强均均匀匀布线线十十分分方方便便灵灵活活适合合于于大大型型或或分分散散型型室室内内环环境境光纤纤室室内内分分布布组组网网几种种主主要要室室内内分分布布系系统统的的比比较较——选选用用基基本本原原则则无源源室室内内分分布布系系统统离信信号号源源较较近近成本本较较低低有源源室室内内分分布布系系统统离信信号号源源有有一一定定距距离离信号号较较弱弱需需要要多多级级放放大大光纤纤室室内内分分布布系系统统离信信号号源源较较远远施工难度度较大设置原则则目标选择择：建筑高度度九层以以上，建建筑面积积大于1万平方方米多话话务量楼楼宇;实实测测信号强强度在-80dBm～～-90dBm以下，，信号覆覆盖不均均匀，有有盲区、、弱区；；信号较较强，但但切换频频繁，通通话质量量差;流动人口口较多的的商场、、购物中中心、批批发市场场等;影响面大大的宾馆馆、饭店店、单位位;容易产生生信道拥拥塞的建建筑物。。设置原则则设计指标标：移动用户户忙时话话务量0.02er1/用户；；无线信达达呼损2％％；控制信道道呼损耗耗1％％同频干扰扰保护比比：C/I≥12dB（不开开跳频））C/I≥≥9dB（开跳跳频）邻频干扰扰保护比比：200KHz邻邻频干扰扰保护比比：C/I≥-9dB400KHz邻邻频干扰扰保护比比：C/I≥-41dB设置原则则目标指标标：根据现场场实测和和OMC统计，，室内通通话质量量良好，，无乒乓乓切换发发生。95％室室内覆盖盖，保证证在95％以上上所需要要室内覆覆盖的地地区，不不论空闲闲和通话话状态用用户占用用室内信信道。95％室室内用户户占用，，保证95％以以上的信信道占用用由室内内用户产产生。并并尽可能能达到100%。无信号泄泄漏，保保证室内内信号不不对室外外网络产产生干扰扰，室内内信号在在覆盖边边界（如如窗口））在保证证室内通通话基础础上不会会太强。。环保性，，保证室室内信号号在规定定的最高高电平以以内，一一般规定定在人员员经常停停留地区区最高信信号接收收电平不不超过一一25dBm。。通常情况况，窗口口电平应应保持在在-75～80dBm，如果果有干净净频段，，此范围围应在-85～～75dBm。。类型选择择(１)在信号杂杂乱且不不稳定的的室内无无线环境境中，避避免使用用室内直直放站引引人基站站信号，，代之以以微蜂窝窝或宏蜂蜂窝基站站作为信信号源。。例如在在开放型型的高层层建筑中中，通常常选择蜂蜂窝作为为室内分分布系统统的信号号源，来来达到抑抑制干扰扰，保证证通话质质量的目目的。在室内信信号较弱弱或为覆覆盖盲区区的环境境中，如如果通过过定向天天线可以以取得较较纯净且且稳定的的基站信信号的条条件下，，可以考考虑采用用直放站站作为室室内分布布系统的的信号引引人设备备。例如如对于隧隧道、地地铁车站站、地下下商场、、酒吧等等饮食娱娱乐场所所以及其其它信号号屏蔽严严重的场场所，可可以考虑虑用室内内直放站站引入基基站信号号，但必必须考虑虑基站的的容量和和直放站站对室外外覆盖的的干扰问问题。类型选择择(２)在室内用用户集中中，话务务拥塞的的条件下下，又不不便通过过增加室室外宏基基站的容容量和数数量的方方式来解解决，可可以考虑虑通过建建设蜂窝窝室内分分布系统统来分流流话务量量，改善善用户通通信质量量。对于话务务需求量量不大、、面积较较小的场场所，宜宜采用直直放站作作信源引引入设备备，同轴轴电缆作作为信号号传送媒媒介的无无源系统统方案，，既保证证覆盖效效果，又又节约投投资。对于话务务需求量量大的大大型场所所，如商商场、机机场、码码头、火火车站、、汽车站站、展览览中心、、会议中中心等场场所，宜宜直接选选用基站站（宏峰峰窝或微微峰窝））作室内内分布系系统的信信号源。。对于通信信质量要要求特别别高的高高档酒店店、写字字楼、政政府机构构等场所所，可以以考虑采采用蜂窝窝基站做做信号源源的光纤纤室内分分布系统统或是有有源电缆缆方案，，来保证证高质量量的覆盖盖效果。。传输确定定蜂窝信源源的传输输方式该类型的的传输可可通过光光缆或微微波，将将BSC与蜂窝窝基站相相连，蜂蜂窝基站站信号输输出端接接到室内内覆盖系系统的天天线输入入端，该该方式可可使用一一个2M的传输输容量。。直放站信信源的传传输方式式空间耦合合：将将宏蜂窝窝基站某某一扇区区的信号号进行光光电转换换，通过过光纤传传至需要要的建筑筑物内，，进行反反转换后后通过直直放站进进入室内内分布系系统的输输人端。。直接耦合合：从从空中取取附近某某基站的的某一扇扇区信号号作信号号源，通通过直放放站进入入室内分分布系统统的输入入端。。手机接收收电平＝＝Po+Gt-L其中Po是传输输信号输输出功率率，Gt天线增增益，L是链路路损耗。。L－Ls十Lz＋LdLd为多多径损耗耗，Lz为阻挡挡损耗，，Ls为为自由空空间损耗耗。自由空间间的电波波损耗为为：Ls（dBm）=201g（4πdf／c））＝201g（（4π／／C）＋＋201g（f）＋201ig（d）其中：d为传输输距离，