第4章直放站和室内分布系统

第4章直放站和室内分布系统1§4直放站和室内分布系统直放站与室内分布系统简介直放站与室内分布系统的维护2§4.1直放站与室内分布系统简介直放站室内分布系统常用器件常用设备3结构复杂的建筑物室外信号覆盖

由于屏蔽、隔墙、楼层、多径衰落原因，导致：孤岛效应（顶部）乒乓效应（中部）网络繁忙（大型商场、展览中心…）盲区弱信号区（电梯、地下室…）

室外覆盖需考虑：隔墙的阻挡（5~20dB）楼层的阻挡（20dB以上）家具等其它障碍物的阻挡（2~15dB）多路径衰落(10dB)高层建筑（20层以上）“孤岛效应”（同频、领频干扰严重，手机无法登录）“乒乓效应”（信号强度理想，但切换频繁，通话困难）导频污染等4室内覆盖天馈系统的分布将信号送达建筑物内的各个区域，以得到尽善尽美的信号覆盖信源基站的接入方式有微蜂窝基站接入基站直接接入直放站接入：选取周围基站小区的信号

（无线直放站、光纤直放站、移频直放站）直放站和室内分布系统作用可克服建筑屏蔽填补建筑物内的盲区或弱信号区解决大型建筑物内信号场强分布不均的问题解决高层建筑内的孤岛效应和乒乓效应问题吸纳话务量。51.直放站直放站是移动通信系统信号延伸的一种手段直放站实际上是一个双工放大器，通过放大基站上下行链路的信号来提高链路余量作用主要有两个方面使用在网络中需要扩大覆盖范围但不需要增加容量的地区作补充覆盖应用在建筑物内信号难以穿透的区域作补充覆盖6例：宽带型直放站工作时，当直放站接收基站信号或手机信号后，不分离出具体的GSM载波信号，而将其视为宽带射频信号通过低噪放变频及中频宽带滤波器放大器、驱动放大器、功放到一定输出功率，然后通过天馈线发射出去。

72.室内分布系统设计概述覆盖范围的确定天馈分布系统确定功率设计与传播模型分析信号泄漏的分析8（1）设计概述做覆盖时，先需网络勘测覆盖区域的基本信息位置信息区域性质面积覆盖区域的功能情况结构组成用途、功能覆盖区域的网络情况Rxlev/RxQualHandOver/CellSelect/CellReselectCongestion/CallDrop/CallEstablishment9根据测试情况确定网络存在的问题网络存在的二个问题话务量问题业务区话务量高，潜在用户多，覆盖可以吸收话务量，增加业务收入弱信号覆盖业务区Rxlev、RxQual等指标差，不能满足用户的需求10信源选择根据覆盖区需求决定信源接入方式直接耦合方式（微蜂窝、宏蜂窝接入）

室内宏蜂窝：多载频、小功率空间耦合方式（无线接入，选取周围基站小区的信号）

还有光纤接入方式话务预测话务预测是合理选择信源的基础根据现有模型进行预测结合实际情况对预测进行修正11空间耦合方式的注意点选择性能良好的直放机设备合理调整直放站输入功率严格抑制上行噪声干扰不能解决乒乓效应或导频污染注意原基站的拥塞情况所选载频信号要比周围其它信号高出一定值，且信源要相对稳定注意切换关系室内系统亦要注意隔离度问题12空间耦合方式勘测的注意点信源基站的LAI、BSIC、BCCH等信源基站的Rxlev、RxQual信源基站的CBQ、TO、PT、Hopping等相邻载频强度13（2）覆盖范围的确定覆盖方式：全覆盖、部分覆盖根据业主要求、区域功能、用户分布、网络实际覆盖情况等因素确定覆盖区域根据投资计划确定覆盖区域从优化角度确定覆盖区域14例：大楼位于市区，周边基站较近，大楼多为玻璃结构，窗边信号良好：全覆盖？部分覆盖？15当室外信号非常好时：补盲，仅做电梯覆盖及部分弱信号区域覆盖室外信号较好时：若人员在窗边穿越频繁/业务类型要求较高/室外宏站负荷重，建议全覆盖原因：减少故障可能性，减轻信令负荷，分担大网压力，提高服务质量16（3）天馈系统的确定通过功率器件、天线将信源功率分配到各覆盖区分布系统结构无源分布系统有源分布系统光纤分布系统分布系统结构的选择以覆盖所需功率为依据17无源分布系统:可靠性高有利于信源合路选择器件时应考虑今后的多系统接入有源分布系统:可以覆盖更大区域可靠性降低有源设备指标会对网络造成一定影响不利于新系统接入有源设备安装、供电问题18光纤分布系统:可以覆盖更大且分散的区域光缆/中继长度受限光纤设备指标会对网络造成一定影响不利于新系统接入光纤设备安装、供电问题19（4）功率设计及传播模型分析BTS30dBm29.228.427.626.82625.224.423.622.82221.22018.817.616.410dBm9.28.47.611.81110.29.48.67.8711.2108.87.611.48.77.57.513.711.5-3.5dB-0.7dB-0.3dB-0.3dB-20dB-20-20-20-15-15-15-15-15-15-15-10-10-10-10-5-5-2.2dB15dB~20dB耦合器损耗<0.3dB10dB耦合器损耗<0.7dB5dB耦合器损耗<2.2dB8D-SFAE软馈线4m损耗

≈0.5dB（含接头损耗）天线辐射功率耦合损耗耦合器功分器20确定天线的位置确定每一个天线的功率要求确定平层总功率的要求和走线、器件选用有关确定主干线的功率要求根据功率要求选择有源器件等修正功率设计的步骤21确定天线位置覆盖半径（一般20m左右）布放可行性信号泄漏确定输入的功率要求根据覆盖需要计算功率值合理运用传播模型对设计功率进行修正22单个天线功率的确定(1)距天线20米处（A点）手机接收电平应达到

-75dBm(2)20米自由空间损耗：LD=58.4dB(3)室内隔墙的损耗及多径衰落余量20dB(4)天线口电平PR：3.4dBmA20米23传播模型的分析一般常用自由空间损耗模型进行分析该模型过于理想化对该模型的修正(功率设计的修正)采用点源进行现场模拟测试，确定输入的功率测试中应注意最远点和阻挡最大处场强的测试模拟测试中注意人流量、环境等因素对测试的影响注意：任何一个设计参数发生变化都要重新测试24平层总功率的确定25主干线总功率的确定主干线功率计算如平层，原理一样将平层看成是“负载”或天线，根据各层功率需要选择功率器件根据功率要求在适当位置增加干放等设备修正根据功率修正主设备的选用根据功率要求修正无源器件的选用根据功率要求修正走线路由根据功率要求修正天线的选型26（5）信号泄漏的分析可能会引起越区覆盖可能会引起同邻频干扰适当调整安装位置选择适当电路参数、辐射参数的天线27泄漏带来的超远距离覆盖问题CABA与C小区没有相邻关系当用户从A到C小区时容易引起掉话28泄漏的解决办法解决方法一：降低功率具体措施：BTS或有源设备功率降低采用大耦合度的耦合器加衰减器造成的问题整体功率的降低，可能造成覆盖的不足C/I的降低导致窗边小区选择困难，小区选择慢空闲时窗边占用室外信号通话时窗边占用室外信号频繁的重选或切换会造成信令负荷过重甚至掉话29解决方法二：调整天线位置具体措施天线朝室内移动造成的问题：业主工作困难窗边覆盖情况变差

小区选择困难

C/I降低30解决方法三：定向板状天线代替全向天线具体措施定向板状天线朝室内覆盖造成的问题：业主工作困难天线安装位置受限定向天线代替全向天线增加了投资31解决方法四：多天线低功率覆盖方式，保证覆盖的同时控制了信号的外漏造成的问题：工程复杂投资增加32高层切换/泄漏解决方案的总结措施都有其局限性严格的方案设计是基础周边的现网情况---载频、强度今后可能的网络建设情况建筑情况和周边环境情况优化是一种辅助手段333.常用器件简介天线无源器件34（1）天线室内壁挂天线WH-085/V09-NG电气性能指标工作频率880～960MHz阻抗50Ω增益

8.5dBi驻波比≤1.5极化方式垂直极化水平波束宽度85°垂直波束宽度55°功率容量100W机械性能指标接头N型K头体积234×183×55mm35室内吸顶天线IXD-120/V06-NB工作频率824～960MHz用途定向发射，干扰小增益

5dBi驻波比1.5：1水平波束宽度120°垂直波束宽度90°极化方式垂直极化功率容量100W接头N-K阻抗50Ω体积φ160mm,高26mm重量0.5kg36定向板状天线ODP-030/V18-NG电气性能指标阻抗50Ω频率824～960MHz增益17.7dBi前后比＞35dB驻波比<1.5极化方式垂直极化水平面波瓣宽度30°垂直面波瓣宽度16°功率500W接头类型N型K头机械性能天线尺寸1250×205×200mm重量9kg天线罩材料玻璃钢天线罩颜色灰白色机械调倾角0～11.3°抗风能力126km/小时辐射单元材料铝合金37八木天线OYI-060/V10-NG电气性能指标阻抗50Ω频率880～960MHz增益10dBi前后比＞12dB驻波比≤1.4：1极化方向垂直极化或水平极化水平波瓣宽度60°垂直波瓣宽度55°功率100W接头类型N型K头机械性能尺寸700×100×180mm重量1.5kg38抛物面天线ORA-008/V21-NG电气性能指标阻抗50Ω频率890～960MHz增益21dBi前后比＞35dB驻波比≤1.2：1极化方向垂直极化或水平极化半功率波瓣宽度8.2°功率100W接头类型N型K头机械性能口径1800mm重量55kg抗风能力210km/h水平微调角度±90°俯仰微调角度±5°39（2）无源器件功分器耦合器合路器与双工器40功分器作用：是将功率信号按一定的比例分配到各分支端口，给不同的覆盖区使用功分器从结构上分一般分为：微带和腔体两种。腔体功分器内部是一条直径由粗到细程多个阶梯递减的铜杆构成，从而实现阻抗的变换微带功分器则是几微带线和几个电阻组成，从而实现阻抗变换功分器按功率分配的比例分为：等功分器和不等分功分器如功分比为1：4、1：10、1：30的不等分二功分器功分器主要技术指标：分配损耗、插入损耗、隔离度、

输入/输出驻波比、功率容限、频率范围、

带内平坦度41耦合器作用：是将信号不均匀地分配到直通端和耦合端耦合器从耦合度来分类型号较多如5dB、10dB、15dB、20dB、25dB、30dB、35dB、40dB、45dB等从结构上分一般分为：微带和腔体两种腔体耦合器内部是两条金属杆,组成的一级耦合微带耦合器内部是两条微带线,组成的一个类似于多级耦合的网络42双工器与合路器作用：合路器可以将同一频段或者不同频段上的多个发射信号合成并输出至天线，双工器工作在通信系统的同一个频段上，两个滤波器的公共端口连接至天线，其中一个滤波器选频工作在上行频段，将来自天线的信号选择进入接收机；另一个滤波器选频工作在下行频段，将来自发射机的信号选择送至天线发射出去434.常用设备室内有源(干放)分布系统室内无线接入分布系统室内光纤分布系统室外无线直放站系统室外光纤直放站44（1）室内有源（干放）分布系统有源天馈分布系统就是在无源天馈分布系统的基础上加入功率直放机（干线放大器）补偿信号的传输损耗，延伸覆盖面积适用于更大型的建筑物的室内信号覆盖注意：如果要加入多个干线放大器，则尽量采用并联方式

如果采用串联方式，则需要精确计算给基站带来的噪声，否则会发生干扰杂音45例：典型的干线放大器的应用

从主楼分离出来的信号用干线放大器放大以后,用天馈分布系统来覆盖副楼46室内分布有源设备最常用的一种主要的特点是补偿主干线路的馈线损耗，同时放大、补偿上下链路信号因输入信源为基站耦合或功分器分配所得，故信源稳定、纯净度高，一般不存在选频方式，为24MHz频带宽频带直接放大，内部结构较简单内部结构主要由电源模块、监控模块、双工器、上行功放模块以及下行功放模块组成，内部不存在高频转换到中频滤波的过程，主要采用高频滤波来处理信号PA功放模块主要是把转发的信号放大到需要的输出功率，保证输出良好的信号功放一定要控制在线性工作区干线放大器47干线放大器系统特性有效补偿GSM室内分布系统主干电缆和分支分配的信号损耗大功率输出，覆盖范围大，适用于大中型室内信号分布系统多种监控方式可选：单机远程监控、集中远程监控和集中监控BTS告警本地软件下载功能，方便设备升级采用压铸机箱，防潮，防尘，散热性能好48（2）室内无线接入分布系统小型室内场所，话务量并大若使用微蜂窝覆盖，则投入大、信道利用率低使用小型的室内无线直放机以无线接入的方式引入周围宏蜂窝基站的信号，解决小范围的室内信号覆盖

施主天线空间耦合无线接收基站信号，经主机放大后通过馈线馈入室内信号分布系统，并为覆盖区的移动台接收基站施主天线主机室内信号分布系统49室内无线直放站分类：载波选频式和宽频选频式每载波选频带宽200KHz，对所选各载频的增益、频点进行独立控制应用于施主天线位置电磁环境比较复杂的情况50载波选频直放站系统特性载波选频，无线同频双向放大GSM信号载波数2~16个，载波选频单元采用抽屉结构设计，方便扩容整机上、下行支路具有ALC功能，输出杂散小于-36dBm智能化强制风冷控制功能：机内温度高则启动风机，温度降低后自动关闭风机51（3）室内光纤分布系统中继端机通过直接耦合或通过天线接收基站信号，经放大后转换成光信号，经过光纤传输后送到覆盖端机覆盖端机的光接收器将光信号转换为射频信号，放大后经室内信号分布系统至用户手机E/OO/EE/O光纤光发中继端覆盖端光收光收光发下行上行O/E52(4)室外无线直放站系统无线直放站的主要特点是其信号的引入采用无线（射频）空间耦合方式

即:通过采用施主定向天线从基站引入信号的方式

所以:直放站的站址处必须能接收到良好的基站信号载波选频设备系统特性载频选频，带外抑制高达70dB以上，可以有效放大所需基站信号，载频数2~8个可选，扩容方便独立载频功放，输出交调杂散极低（-36dBm以下），消除交调干扰BCCH控制信道冗余功能53在使用直放站作室外覆盖时还需考虑直放站天线的隔离度问题直放站天线的隔离度：I=F/BD+LW+F/BP+LP其空间传播损耗：LP=92.4+20lgD（D为两天线间距离，单位为km）收发隔离要求：ERP-I<PRX

即要求隔离度：I>ERP-PRX

54(5)室外光纤直放站中继端机由主单元、接口单元（最多配置4个）、监控单元和电源单元组成远端机主要由光收发模块、FSK二分合路器、下行推动级、下行功放、上行低噪放、上行功放、FSK调制解调器、监控主板和电源模块以及监控备用锂电池组成设备系统特性光纤传输、线路损耗小，GSM信号传输距离可达20公里覆盖端可实现全向覆盖采用进口高线性光器件，工作稳定可靠信源可采用空间耦合或直接耦合方式55§4.2直放站与室内分布系统的维护维护时需考虑的指标维护方法56§4.2.1维护时需要考虑的指标上下行隔离度考虑双工器选择考虑增益调节ATT技术自动电平控制ALC技术中频SAW滤波及选频技术571.上下行隔离度考虑直放站是一种双向放大器，上、下行支路隔离度不够将引起闭环例：假设直放增益为95dB，双工器插损2dB，双工器上行隔离度90dB，GD=GU=97dB则：

GD+GU–(R1+R2)=(2x97)-(2x90)=14≥0

此状态有可能自激，仅靠90dB双工器不够，而90dB双工器已是比较好的指标。解决方案是在上下行链路串入滤波器加大隔离度58上、下行隔离度设计注意高增益直放站仅靠双工器实现上下行支路隔离度不够，需在上、下行链路串接滤波器

可以用中频SAW或RF滤波器来实现上下行之间路级间没有滤波器的放大电路，对双工器上下行过渡带外抑制应有要求（之和大于隔离度），不仅仅是上、下行隔离度满足就够了592.双工器选择考虑上行信号分离：充分保证上、下行隔离度足够，保证上、下行及过渡带不自激

如果仍不能保证要串接滤波器防止过大上（下）行功放信号进入上（下）行低噪放引起低噪放饱和防止宽带噪声谱落入上（下）行低噪放，使噪声系数恶化

后两种情况对于大功率直放站（如塔放）应引起重视，上行对下行及下行对上行的抑制都要足够603.增益调节ATT技术ATT的作用视不同应用场合调节直放站增益和输出功率调节直放站输出噪声电平，防止对基站干扰及直放站串并联时噪声平衡防止过大信号进入上、下行链路，引起非线性饱和工作614.自动电平控制ALC技术保证直放站以额定功率输出，不会因当直放站达到额定功率时，输出功率随输入功率增加而增加保护功放（不超出额定功率）和设备（不止于过热和过载）起控10dB后，保证交调、杂散、线性等指标625.中频SAW滤波及选频技术由于中频SAW矩形系数好等特点，可实现近带外高一制度实现可变工作频带有载频选频、频段选频、带宽可变及移频四种形式63§4.2.2维护方法检测方法现场检测远程监控维护注意事项模块更换系统检测设备和分布系统性能检测64（1）现场检测观察到了现场，不忙着手维护设备，先看看主机电源指示灯是否亮，如果不亮，检查供电是否正常，设备电源是否被人为关掉，主机保险丝是否烧坏；以及查看施主天线、用户天线是否完好等听辩通过拨打电话辨别故障情况及所在，看看是否有信号，通话质量如何，是否有信号而无法上线等闻嗅打开机箱有无焦糊味，这是判断因某些元器件击穿、短路时由于电流过大产生过热后发出的有关气味65触摸打开机箱，用手触摸功耗大的选频模块、功放模块等，看看是否有异常过热或过“凉”的情况，过热可能是模块内短路或负载过重；过“凉”很有可能是模块由于其它原因没有工作。还有通过这一步也可以拧紧由于其它原因引起的电缆连接松动等造成的设备故障。排除检测法通过以上步骤后没有发现故障，用频谱仪或电脑检测相关参数，先检测整机参数，再采用排除法逐个模块进行检测。66（2）远程监控通过监控中心查询主机的工作状态直接查询主机的工作状态，是否有告警出现，从而可以知道主机内的模块的工作情况查询上、下行输出功率的参数判断系统是否出现自激，再从TCH输出参数的变化规律判断频率设置是否正确通过更换通道设置，判断通道工作状态核对设置的频率及其他参数设置67故障案例分析设备故障可以通过用户申告及监控查询反映出来。其基本分类如下：设备覆盖区无（弱）信号。设备干扰基站。设备覆盖区有信号但用户手机无法上线。设备覆盖区通话质量差。监控问题。其它问题68例：某设备工作原理如图，分析各种覆盖区故障原因69覆盖区无信号电源掉电电源模块坏滤波器坏下行低噪放坏选频模块坏3dB电桥坏下行功放模块坏接头松动70滤波器插损大下行低噪放增益不足选频模块插损大3dB电桥插损大下行功放模块增益不足接头松动监控耦合处插损大覆盖区弱信号71上行低噪放/功放增益不足小区载波数不全上/下行某个选频通道阻塞上行选频模块损耗大上行噪声高（交调成份高）带外抑制性能差覆盖区通话质量差72上行低噪放/功放增益不足上行选频模块损耗大上行3dB电桥插损大上行噪声高（交调成份高）上行链路焊接、接头、天馈有松动覆盖区有信号但MS接入难732.维护注意事项模块更换选用模块必须与原模块型号一致，还必须考虑两者的版本是否相符更换前将模块的外部设置调整正确必须确保外部线路（电源、ATT、GJ等）焊接良好，避免出现虚焊合理使用导热硅胶，紧固模块螺丝，以确保模块与散热体接触良好74系统检测系统恢复工作前，检测设备供电电源，确认电源电压在设备工作电压范围内且电气连接无误。检测天馈系统回波损耗，必须对每条天馈进行检测，其工作频带内回波损耗应小于-14dB严格按照设备参数指标和调试规范，在指标范围内合理控制下行输出功率和上行输出噪声在覆盖区域选择多个地点进行通话测试，确保信号覆盖和通话质量满足客户的要求合理753.设备和分布系统性能检测设备性能检测分布系统性能检测76（1）设备性能检测常用技术指标及测量增益G（dB）：增益是指放大器在线性工作状态下对信号的放大能力。测量方法（频谱仪）：把频谱仪按增益校法校准后，扫频输出信号Pi加到放大器输入端，读取输出功率P0,则G=P0-Pi.注意：保证放大器工作在非起控和非饱和状态。波动（dB）：带内波动是指在有效工作频带内最大和最小电平之间的差值测量方法（扫频频谱仪）：方法有多种，这里仅介绍一种。把频谱仪带宽设成有效工作频带，按Mark找到最小点后，按Mark,再按Peak找最大点，此时读数即波动值。注意：保证放大器工作在非起控和非饱和状态77起控电平（dBm）：起控（ALC）电平是指起控状态下的最大输出功率。测量方法：正常状态下不断加大输入功率，直到输出功率不断增大到一个稳定值，此时的功率读数即起控电平。注意：最好输入单点频信号，保证放大器工作在非饱和状态三阶交调78三阶交调：等幅双音信号f1和f2输入放大器后，由于放大器的非线性而产生的2f1-f2和2f2-f1的杂散分量。测量方法：输入间隔1MHZ或2MHZ的双音点频信号，调节信号强度使输出功率相等，从频谱仪显示入图。打开等幅线测量交调产物的幅度（IMP）或交调抑制（IMD），IMP、IMD即表征三阶交调的参数。注意：IMP：交调产物电平（dBm）

IMD:交调抑制（dBc）

IP3：三阶截获点

IP3=P0+IMD/2IMD(DBC)IMP2f1-f2f1f22f2-f1P079回波损耗（dB）：表征天馈系统辐射能量