直放站原理及应用

会计学1直放站原理及应用二、各类直放站的特点第1页/共57页各类直放站的特点第2页/共57页各类直放站的特点第3页/共57页三、设备分类射频直放站又可分为：同频直放站移频直放站第4页/共57页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第5页/共57页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基站第6页/共57页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移频直放站第7页/共57页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第8页/共57页移频直放站服务: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

F2F2第9页/共57页BTS移动台主服务区F1光纤直放站服务天线F1F1光纤直放站第10页/共57页

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（LineofSight）限制稳定的系统运行和简便的系统维护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服务

CH基站主系统从系统第11页/共57页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第12页/共57页

四、各类直放站的图例第13页/共57页无线直放站（含宽带和载波选频）BSFoutFin无线直放站第14页/共57页室外光纤直放站中继端机乡镇覆盖端机光纤BS第15页/共57页室内直放站(含宽带和载波选频)BS室内直放站平面天线壁挂天线吸顶天线吸顶天线二功分器二功分器第16页/共57页五、直放站的基本结构电源模块稳压电源AC220VDCAC220VBSMS935~954MHzUPLINKDOWNLINK选频单元PP选频单元避雷器890~909MHz双工滤波单元施主天线低噪放高功放双工滤波单元低噪放高功放覆盖天线NoteBookPC接口监控单元第17页/共57页光纤直放站电源单元DC-48V（AC220V）DC电源单元DCDC-48V（AC220V）光纤光纤PDCDCDC光发送机光接收机光模块电源DC光接收机光发送机光模块电源DC光衰减器DCPDCDC光衰减器BS第18页/共57页

六、直放站器件基本概念

LNA的含义

LNA(lowernoiseamplify)低噪声放大器

在直放站中的作用

移动通信质量的好坏，主要取决于上、下行信道，要求上、下行放大器的噪声系数很低，否则会因本身引入的噪声过大而使整个系统的信噪比很差，不能满足基站对话音信号信噪比的监测指标，低噪放模块可满足要求。第19页/共57页

直放站器件基本概念PA的含义PA(poweramplify)功率放大器在直放站中的作用

主要是功率放大，应具备高线性度，否则会造成三阶互调非线性产物太强，占用话音信道，导致手机接通率降低，干扰话音信道，导致话音质量下降，甚至会干扰基站的信令信道，导致整个网络运行失常。第20页/共57页

直放站器件基本概念

双工器的主要作用

在接收机输入端接入收信滤波器，以阻止发信功率进入接收机，在发信机输出端接入发信滤波器，以抑制发信频谱造成在收信频带上的噪声功率。用环行器来隔离收、发滤波器，来提高收、发信间的隔离度，是收、发设备双工方式工作时必须使用的。第21页/共57页

直放站器件基本概念光发送机、光接收机光发送机是将电信号转化为光信号，并将生成的光信号注入光纤，光接收机将从光纤输出端接收到的光信号转换回原始的电信号常用的通信光源通信用光源一般采用LD（激光器）、LED（发光二极管），高速率系统则采用DFB与QW（高速率激光器）。光波长一般为1.31µm，1.55µm。第22页/共57页

常用单位及其换算

dBm

常用于功率单位。

P(dBm)=10lgP。(W)/1(mW)＝30＋10lgP。(W)

dBc

常用于互调产物单位。无委指标中，互调产物单位为 dBm。两者关系如图所示：

dB

常用于增益或衰减单位

dBidBd

均为天线增益单位。dBi=dBd+2dBmf(MHz)P(dBm)第23页/共57页七、直放站的主要性能指标工作频段定义直放站发挥中继和放大作用所使用的频段，只有在此频段内的信号才可通过直放站无失真地放大转发，其他频段的信号则被抑制滤除。由于直放站分上下行链路，所以分别有上下行的工作频段。标准值移动GSM网使用的频段为:

上行:890MHz--909MHz

下行:935MHz--954MHz

所以我们所使用的直放站的工作频段也在此范围内。第24页/共57页标称最大输出功率定义标称（最大）输出功率是指直放站在线性工作区内所能达到的最大功率，此最大输出功率应满足以下条件：

(a)增益为最大增益；

(b)满足本标准中所有指标要求；

(c)在网络应用中不应超过此功率。一般是指直放站1dB压缩点的输出功率。如下图所示：PoutPin1dB第25页/共57页1dB压缩点输出功率即指当输出功率达到进入饱和状态的临界点时，回退1dB所对应的输出功率，是直放站工作在线性工作区内的最大输出功率。第26页/共57页带内波动定义带内波动是被测直放站在厂家声明的工作频率范围内最大电平和最小电平的差值。指标要求带内波动≤3dB（峰峰值）

第27页/共57页工作带宽定义即直放站的系统增益比峰值下降3dB时所对应的频率范围。标准宽带直放站一般要求在2-19MHz之间，中心频率可在工作频带内变动，但带宽的上下限不能超出工作频段的范围。现在一些厂家可做到中心频率和带宽均可根据实际需要变动。载波选频直放站每选频信道带宽即GSM载波信号的带宽，为200KHz；中心频率即所需放大的载波信号的载频。

第28页/共57页输入、输出电压驻波比定义输入、输出电压反射系数|r|是指从输入、输出端口反射的信号电压与输入的信号电压的比，电压驻波比为S=（1+|r|）/（1-|r|）指标要求电压驻波比：≤1.2(室外覆盖用直放站)，或≤1.5(室内覆盖用直放站)。第29页/共57页传输时延定义传输时延是指被测直放站输出信号对输入信号的时间延迟。指标要求宽带直放站≤1.5μs；(应用声表面滤波器的宽带直放站≤5μs)

选频直放站≤5.0μs；光纤及移频宽带直放站≤5.0μs

光纤及移频选频直放站≤10.0μs

室内分布系统≤8.0μs

室内增音机同宽带、选频直放站第30页/共57页主机额定增益定义直放站在线性状态下最大输入电平时的放大能力。设主机额定增益为Gmax，输入功率为Fin，输出功率为Fout，则Fout=Fin+Gmax

称为满增益输出。另外，直放站的上行增益和下行增益是分开调节的，但为了达到上下行平衡，一般设为一致。如果上下行出现不平衡，将会:

---扰乱手机的自动功率控制；

---由于上下行不平衡，在覆盖区内会产生掉话，影响话务统计中的接通率和掉话率。第31页/共57页标准值室外无线直放站一般要求在80-95dB之间，太低则输出功率无法满足覆盖要求，太高又很难满足隔离度的要求。室外光纤直放站一般比室外无线直放站低一些，在45-65dB之间，主要是因为光纤传输损耗小，容易得到较高的输出功率，另外还要防止上行噪声电平过高影响施主基站。室内直放站一般比室外无线直放站低一些，在50-70dB之间，主要原因是防止噪声电平和干扰过高影响施主基站和覆盖效果。第32页/共57页上下行增益可调范围定义直放站上行增益和下行增益在最大增益的基础上可以连续调整的范围。标准值一般要求有20-40dB的连续可调范围，调节步长为1dB或2dB。第33页/共57页增益调整线性定义标称的直放站增益调整量与实际增益调整量间的误差波动范围。标准值一般调整误差在10%左右，即若增益衰减16dB，则调整误差波动范围为

1.6dBm

若增益衰减22dB，则调整误差波动范围为2.2dBm

若增益衰减30dB，则调整误差波动范围为3.0dBm第34页/共57页杂散辐射定义

除去工作载频以及与正常调制相关的边带以外的频率上的发射。

标准值根据GSM11.26标准和国家无委的要求，当增益调到最大时，在900MHz频段，杂散辐射小于负36dBm（带外）。在1800MHz频段，杂散辐射小于负30dBm（带外）。

第35页/共57页互调产物定义

当工作频带内有两个及以上信号输入直放站后，由于直放站的非线性而在其输出端口产生的与两个或多个输入信号有特定关系的产物为互调产物。

标准值根据GSM11.26标准和国家无委的要求，当增益调到最大时，在900MHz频段，互调产物小于负36dBm（带内）。在1800MHz频段，互调产物小于负30dBm（带内）。第36页/共57页互（交）调抑制比定义

载波信号的功率电平与最高互调干扰信号的功率电平之比IMD，也是衡量直放站抑制各种干扰的能力的指标。从下图可见IMD与IM3的关系为：

IMD=P0-IM3标准值根据GSM11.26标准的要求，当增益调到最大时，在900MHz频段，IMD大于70dBc（带内）。在1800MHz频段，IMD大于50dBc（带内）。

P0IMD（dBc）IM3（dBm）第37页/共57页带外增益抑制度定义直放站对在工作带宽外所获得的信号增益的抑制程度。如图所示：在工作带宽外±f处的带外增益抑制度=G’-Gf0f1f2BWGG’f1-ff2+f第38页/共57页带外增益抑制度标准值

根据GSM11.26关于直放站的规范要求，带外增益抑制度的标准为：设f1、f0、f2分别为滤波器带宽的下限、中心频率和上限，直放站增益为85dB，则频率 增益衰减 f1-5MHz<-60dB f2<-3dB f1-1MHz<-50dB f2+400KHz <-35dBf1-600KHz <-45dB f2+600KHz <-45dBf1-400KHz <-35dB f2+1MHz <-50dB f1 <-3dB f2+5MHz <-60dB f00dB

第39页/共57页噪声系数定义

直放站输入端的信噪比(S/N)i与输出端信噪比(S/N)o的比值，即

用dB表示的NF为：

噪声系数是衡量信号通过直放站，叠加了直放站本身产生的噪声后信号信噪比变坏程度的指标。理想情况下NFdB为0，但由于直放站本身会产生噪声，所以一般大于0。标准值我国《900MHz直放站技术要求及测试方法》标准中要求小于4dB。

第40页/共57页自动功率控制(ALC)定义

自动功率控制功能就是对直放站输出功率设定一个门限，若输出功率超出此门限，该功能就会启动，利用负反馈电路把输出功率降到门限以下，保证直放站工作在线性工作区内。一旦ALC功能启动，输出信号会出现削波失真，严重畸变，所以一般设置ALC门限值为最大输出功率。标准值与最大输出功率值一样。

第41页/共57页

八、直放站的应用第42页/共57页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，实现疏忙第43页/共57页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第44页/共57页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，要求直放站施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第45页/共57页天线的隔离度天线应选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第46页/共57页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移频直放站应用场合第47页/共57页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第48页/共57页九、直放站使用需注意的问题

第49页/共57页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，且频率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

第50页/共57页功率过大，覆盖范围较大，从而造成频率污染，频繁切换。下行功率产生的干扰直放站第51页/共57页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