中国电信直放站、塔放、室内分析原理.ppt

1、,直放站、塔放、室内分布 重庆电信无线网络优化中心 陈晓波 E-mail： 2010年7月,前言,随着网络优化的推进，我们越来越需要精确的覆盖；但是通过常规宏站建设来解决覆盖和吸收话务已经很困难。 为节省投资，各种辅助解决方案应运而生；直放站、塔放是我们辅助设备中应用最为广泛的。 为精确覆盖、降低干扰、吸收话务，室内分布系统是我们必须要采用的手段，也是最重要的手段。 为了更好的应用好这些手段，就我总结的一些内容与大家分享。,5,内容概要,基本概念 直放站原理框图和组成 直放站关键技术浅析 直放站产品分类 组网方式及应用 小结,6,基本概念,直放站（中继器） 属于同频放大设备，是指在无线通信传输

2、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。,7,基本概念,中继器 Analog： Digital：,8,基本概念,直放站工作原理： 直放站在下行链路中，由施主天线从现有的覆盖区域中拾取信号，通过双工滤波器对通带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。在上行链路中，覆盖区域内的移动台手机的信号以同样的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。,9,基本概念应用形式,10,基本概念中国移动通信频率分配（800MHz2000MHz）,11,基本概念直放站产生的背景,基站覆盖区内，填补盲区

3、基站覆盖区外，延伸覆盖范围 在某些需要覆盖的地区，增设基站不经济或不方便 是一种方便、快捷、灵活、经济的网优手段,12,直放站原理框图和组成,双工器,双工器,下行PA,上行LNA,下行链路,上行链路,监控单元及电源模块,基站耦合RF信号,天馈系统,MODEM,蓄电池,干线放大器（VIB）原理框图,13,直放站原理框图和组成,光纤直放站（III/IV）原理框图,远端光传输一体化模块,近端光传输一体化模块,监控单元及电源模块,上行链路,下行链路,近端机IIIA,远端机IIIB,双工器,双工器,下行PA,上行LNA,下行链路,上行链路,监控单元及电源模块,基站耦合RF信号,天馈系统,MODEM,蓄电

4、池,14,直放站原理框图和组成,几种主要的模块 低噪放模块：LNA 功率放大模块：PA 腔体双工器：DLX 腔体滤波器：FLT 有源频段选择器：BCS 窄带选频滤波器：NCS 在以后的工作中会遇到更多的具体的功能模块，分为两大类：有源模块、无源模块。,15,直放站原理框图和组成,这些模块用到一些关键技术 1）低噪声放大技术 2）线性功放技术 3）线性光纤传输技术 4）ALC控制技术 控制范围大、控制精度高、跟踪特性好 5）谐振腔滤波器 选择性好、驻波比小、插损低、体积小,16,关键技术介绍非线性对整个系统的影响,占用话音信道,导致手机接通率降低 非线性 三阶互调产物 干扰话音信道,导致话音质量

5、下降 干扰信令信道,导致手机上线困难,f1,f2,2f1- f2,f1,f2,2f2- f1,功放,三阶互调产物,17,关键技术介绍改善线性的措施,选用A类放大器 器件难选 功耗大，效率低 改善有限 采用线性补偿技术 预失真补偿 前馈补偿 器件易选 效果好，改善幅度大 功耗低，功率高,一般采用线性补偿技术,18,直放站产品分类,室内直放站（干放） 光纤传输直放站 移频传输直放站 无线直放站 RAS微功率系统 数字光纤直放站,19,直放站组网方式及应用一,室外无线传输直放站应用方式,基站,无线传输直放站,20,直放站组网方式及应用二,室外光纤传输直放站组网方式,一般最大配置为1-8,光 分 （合

6、） 路 器,n,1,远端设备n,远端设备1,重发天线,重发天线,光纤远端机,BTS,光纤远端机,光纤 近端机,原有天馈,21,直放站组网方式及应用三,室内覆盖系统组网方式,耦合器,耦合器,耦合器,功分器,直放站,22,直放站组网方式及应用四,室内覆盖系统组网方式三微蜂窝信号+光纤有源放大方式,BS,耦合器,功分器,光远端机n GZF900-IVB,光纤,光近端机 GZF900-IVA,n：14,23,直放站组网方式及应用五,室内覆盖系统组网方式四无线接入覆盖方式,耦合器,干放,耦合器,无线直放站,24,直放站组网方式及应用六,室外无线传输移频直放站组网方式,远端机,重发天线,移频远端机 GZF

7、915-V/R,BS,移频近端机 GZF915-V,原有天馈,有线引入近端机,RAS系统应用（一）,RAS系统应用（二）,直放站入网需要考虑的几个关键因素,直放站的使用一定要慎重，尤其是无线直放站坚决不能再使用了，不能随意开通直放站，否则将会对网络造成严重影响。,塔放系统开发背景 塔放应用范围 塔放系统特点 塔放系统作用,塔放基本原理及应用,1 塔放系统开发背景,由于电磁波的空间损耗和地形等因素影响，造成基站边缘区域信号微弱或通话效果不好，甚至没有信号。如何提高基站性能，解决盲区覆盖问题，而不需要增加网络中基站的数量，同时又可保证维护并改善基站容量、信号覆盖范围及用户话音质量，使运营商在继续使

8、用原有的网络设备的基础上，对移动网进行优化，降低运营成本，基站覆盖延伸系统就是基于这种考虑而设计开发的。,2 应用范围,基站覆盖延伸系统由基站功率放大器和塔顶放大器组成。基站放大器主要用来增强基站的下行信号，提高信号对遮挡物的穿透性，扩大基站的覆盖区域；塔顶放大器用来提高上行接收灵敏度，解决基站上下行链路平衡问题。本系统适用于以下几种情况： 1、城郊或地广人稀的地区，低话务量的广覆盖 2、在开阔的平原地带，直放站无法解决天线隔离问题的地区（广覆盖） 3、对高速公路、铁路等呈带状覆盖面进行定向覆盖（定向远覆盖） 4、复杂地形、地貌、高山或高大建筑物造成的信号微弱区域或盲区（深度覆盖） 5、基站周

9、围话务量无明显增加，但用户活动半径增加的地区（广覆盖） 6、掉话率高，切换成功率低，覆盖效果差，接通率低和通话效果差的地区（改善通信质量）,3 系统特点,可直接安装在基站机房，安装维护方便，无需重新选址； 不需改变基站设置，系统出现故障时不改变基站原来的覆盖范围 ； 系统配置可根据基站配置的不同进行灵活的变动； 采用大功率管，独特的线路设计使其具有高效率、高可靠性； 兼具本地监控和远程监控功能，随时掌控系统运行状况； 具有大信号旁路及停电旁路工作的功能。,4 系统作用,扩大基站有效覆盖范围； 提高上行接收灵敏度，改善弱信号覆盖； 降低掉话率，提高通话质量； 降低手机输出功率，减少上行信号的干扰

10、； 节省费用，增加收益； 提高运营商的商业信誉和竞争力。,基站覆盖延伸系统组成,基站覆盖延伸系统由基站放大器、塔顶放大器等系列产品组成。 基站放大器又包含有单载频、双载频、多载频方式。 塔顶放大器有TMA-S单工塔放、TMA-D双工塔放、TMB双向塔放。 网络优化时可根据不同的环境组合应用。,通常有三种应用形式： 系统由基站、基站放大器、双工塔放、天线组成应用于宏蜂窝基站，基站信号输入10W左右，为基站覆盖延伸系统典型应用。 两载波系统框图如下：,系统由基站、双向塔放、天线组成，应用于微蜂窝基站。 两载波系统框图如下:,系统由基站、单工塔放、双工塔放、天线组成，仅用于改善基站上行接收性能。系统

11、框图如下:,由基站、基站放大器、双工塔放、天线的系统组成，为基站覆盖延伸系统典型应用。,工作原理,基站放大器串接在基站和天线之间，它将基站HPA高功放出来的信号做为前级放大信号，或者它做为基站射频子系统的末级放大设备，通过功率放大器，将下行信号根据网络覆盖要求进行放大（下行增益可调节），然后送到天线，或者塔顶单元。上行链路主要将来自移动台的上行小信号经塔顶放大器的低噪声放大后送往基站接收机，很好改善了基站接收系统的接收灵敏度。,工作原理,基站放大器,GZF900-VII一载频基站放大器原理图,工作原理： BTS基站机柜射频输出TX1口与基站放大器下行信号输入IN口相连，基站下行信号进入基站功率

12、放大器时，通过隔离器，经过可调衰减器，送入功放，功放将信号放大后经隔离器，通过双工滤波器滤除掉带外杂波后，由基站放大器机顶TX/RX1AN口经天馈送往天线发射；若功放模块故障或220V市电停电，BPA中功放模块旁路开关启动,将功放旁路，不影响BTS基站正常工作。来自塔顶单元LNA的上行信号RX1经过基站放大器内的双工滤波器后经基站放大器Rxout口接入BTS基站机柜RX1口。,分为单工塔放（TMA-S）、双工塔放（TMA-D）、双向塔放（TMB） TMA-S单工塔放,主要由低噪声放大器、滤波器等组成。TMA-S单工塔放从技术原理上是降低基站接收系统噪声系数，从而提高基站接收系统灵敏度，用于解决

13、基站上、下行不平衡的问题。,基站放大器,TMA-D双工塔放,TMA-D双工塔放用来改善上行链路，一般同下行放大设备(BOOSTER)配套使用，原理与单工塔放一样，区别在于大功率的下行信号要经过双工塔放，这样在网络优化中，可以做到收发共用一副天线，可以不用改变原基站的天线物理形态，也可以很好的利旧原天馈系统。,TMB双向塔放,TMB同时具有上下行放大的功能，一方面是利用紧靠接收天线下的低噪放来提高基站上行链路信号，降低基站接收系统噪声系数，从而提高基站接收系统灵敏度；另一方面基站下行信号经双向塔放功率放大单元放大后送到天线(若设备故障，会自动切换到旁路模式，不影响网络运行)，以提高基站发射功率，

14、扩大下行信号覆盖范围。其供电通过馈电提供。,三种网络优化手段的差异 新的网络容量与覆盖优化方案介绍,塔放在网络优化中作用,三种网络优化手段的差异,在移动通信网中，因输出功率的限制，基站信号只能覆盖一定范围。为实现无缝覆盖，运营商一般选择以下三种方式优化：,基站可以扩容，但建站成本大，建设周期长；直放站安装方便，但容 易出现自激，降低网络质量；加装基站放大器成本低、性能指标好、安装 快捷，在一定条件下是网络优化的最佳选择。,塔放系统对基站接收灵敏度的改善,系统的接收灵敏度与系统的噪声系数是一致的。NF越低，灵敏度高。,常规系统（无基站覆盖延伸系统）,NF=9.4dB,加装基站覆盖延伸系统后,NF

15、=2.1dB,系统噪声系数改善7.3dB，系统接收灵敏度提高7.3dB,基站覆盖延伸系统对基站覆盖范围的改善,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。 Lfs(dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz) 式中Lfs为自由空间电波传播损耗。 以基站原覆盖半径7km为例由以下计算可得： 安装前Lfs(dB)=32.44+20lg7(km)+20lg800(MHz)=108dB 覆盖面积S1=r=154km 安装基站覆盖延伸系统后（以100W基站放大器为例），下行信号若增加5dB,则相应的传播信道衰落储备增加5dB达到113dB由以上公式计算

16、可得d=11.85km；覆盖半径扩大了4.85km ；覆盖面积S2=r=441km ，覆盖面积增加了186%，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。,直推方式主要应用于解决小区覆盖效果不好，需扩大上下行链路的 覆盖范围，吸收话务量,塔放系统在移动网络优化中几种运用,室内覆盖简介,室内覆盖简介,室内覆盖简介,室内覆盖规划,室内覆盖规划,室内覆盖规划,室内覆盖规划,室内覆盖规划,室内覆盖规划,室内覆盖规划,室内覆盖规划,室内覆盖规划,室内覆盖规划,室内覆盖规划,室内覆盖信源设计要求,信源的确定：设计院根据建设需求、楼宇情况、网络状况进行施主基站和信源类型的确定。信源设计符合： 1、

17、信源设置符合重庆电信CDMA室内分布信源整体规划思路。 2、信源类型设置符合重庆电信室内分布建设指导意见。室内分布信源原则上不采用无线直放站。 3、信源相关信息详细准确，满足工程施工要求。 4、信源施主基站相关KPI指标符合接入要求、容量需求、未来发展需求。 5、信源接入网络注意事项与指标要求,室内覆盖方案设计要求,满足重庆电信相关验收标准。 便于扩容（话务容量）。 便于升级（信源类型升级、电信其它无线业务的接入）。 便于维护。 节省投资。,集成方案设计要点,室内分布系统方案审核关注点,方案审核注意事项 1,一般在集成商制定方案前，我们根据现场情况设计院做有初步信源设置方案。但是由于我们电信在

18、现实情况下多数是做室分不是对单一楼宇进行立项，而是对一个小区或者一片大型建筑进行立项，这就存在二次信源的设置问题。 在城区室分系统原则上不使用无线直放站，尽量使用微站和光纤直放站作为信源，干放使用尽量避免。 如果使用微站或拉远作为信源，原则上带有源设备（直放站远端和干放）的数量不能超过4台。,方案审核注意事项 2,在远端设备较多（4台），在光纤直放站的使用上不要使用一拖多的组网方式，尽量使用一拖一的方式来降低干扰。 在从室外宏站耦合信号作为室分信源的，要考虑原基站的话务负荷、覆盖区域、干扰情况、原有带直放站数量等情况。 天线口输出功率规定：+5-+15dBm，根据现场经验：电梯采用板状天线、功率在+10dBm左右；楼层覆盖一般采用全向吸顶天线、功率在+7dBm左右。,方案审核注意事项 3,天线布置是否合理，车库天线布放原则上覆盖半径在20-30米、商场在15-25米、写字楼在10-15米，