直放站在移動(dòng)通信中應(yīng)用分析論文

時(shí)間:2022-03-04 03:14:00

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直放站在移動(dòng)通信中應(yīng)用分析論文

1直放站的定義

直放站(又叫中繼器)屬于同頻放大設(shè)備,是指在無(wú)線(xiàn)通信傳輸過(guò)程中起到信號(hào)增強(qiáng)的一種無(wú)線(xiàn)電發(fā)射中轉(zhuǎn)設(shè)備。無(wú)論是GSM直放站、CDMA直放站還是3G直放站,其原理是基本相同的。直放站的基本功能就是一個(gè)射頻信號(hào)功率增強(qiáng)器。

2直放站的分類(lèi)

2.1從傳輸信號(hào)分有GSM直放站、CDMA直放站和3G直放站

2.1.1GSM移動(dòng)通信直放站是為消除GSM900MHz/1800MHz頻段移動(dòng)通信網(wǎng)的小范圍信號(hào)盲區(qū)或弱信號(hào)區(qū)而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的通信設(shè)備。被廣泛應(yīng)用于地下商場(chǎng)、停車(chē)場(chǎng)、地鐵、隧道、高層建筑的辦公室等基站信號(hào)所無(wú)法到達(dá)的信號(hào)盲區(qū),同時(shí)對(duì)于消除城市因受高樓大廈影響而產(chǎn)生的室外局部信號(hào)陰影區(qū)或邊遠(yuǎn)郊區(qū)個(gè)別村鎮(zhèn)的弱信號(hào)區(qū)也具有相當(dāng)好的覆蓋效果。

2.1.2CDMA直放站可以擴(kuò)大CDMA基站的覆蓋范圍,大大節(jié)省CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資(一個(gè)CDMA直放站的投資約為一個(gè)CDMA基站的十分之一)。特別是在高層樓宇、地下(如地鐵)、以及盲區(qū)等特殊環(huán)境下,CDMA直放站將充分發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)。由于各種地理環(huán)境和用戶(hù)的要求不同,所需的CDMA直放站的類(lèi)型也不同。

2.1.3CDMA直放站是為了消除移動(dòng)通信網(wǎng)覆蓋盲區(qū)或弱信號(hào),延伸基站信號(hào)覆蓋的一種中繼設(shè)備,它能解決消除城市因受高樓大廈影響而產(chǎn)生的室外局部信號(hào)陰影區(qū),地下停車(chē)場(chǎng)、地下隧道、商場(chǎng)、電梯等基地?zé)o法到達(dá)信號(hào)的盲區(qū),提高了覆蓋范圍增強(qiáng)了信號(hào)覆蓋延伸。

2.1.4與傳統(tǒng)的2G無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)相比,由于3G無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)主要使用的頻段在2000MHz附近,根據(jù)電波傳播衰減規(guī)律,顯然3G的無(wú)線(xiàn)信號(hào)比2G的無(wú)線(xiàn)信號(hào)衰減得更快。這樣,在同等功率情況下的3G基站和直放站的覆蓋范圍都比2G的要小。所以在達(dá)到與2G網(wǎng)絡(luò)同等的覆蓋水平時(shí),需要更多的直放站來(lái)完成網(wǎng)絡(luò)覆蓋。由此我們可以預(yù)期,在即將到來(lái)的3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)高潮中,直放站也必然仍將扮演著重要的角色。

2.2從傳輸帶寬來(lái)分有寬帶直放站和選頻(選信道)直放站

2.2.1GSM移動(dòng)通信寬帶直放站的主要特點(diǎn):

高的系統(tǒng)增益且增益連續(xù)可調(diào);采用先進(jìn)的數(shù)字濾波技術(shù),帶外抑制特別好;全雙工工作,很高的上/下行隔離度;兩端口標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),安裝極為方便;內(nèi)置電源且設(shè)計(jì)有電源保護(hù)系統(tǒng)和免維護(hù)備用電源接口;采用ALC技術(shù),輸出電平連續(xù)可調(diào),穩(wěn)定可靠;可選智能監(jiān)控,故障自動(dòng)報(bào)警及遠(yuǎn)程維護(hù);高線(xiàn)性功放,性能穩(wěn)定等。

2.2.2GSM移動(dòng)通信頻帶選擇直放站的主要特點(diǎn):

高的系統(tǒng)增益且增益連續(xù)可調(diào);全雙工工作,很高的上/下行隔離度;中心頻率和帶寬任意可調(diào),滿(mǎn)足不同客戶(hù)要求,帶外抑制好,不同營(yíng)運(yùn)商之間的信號(hào)不會(huì)產(chǎn)生相互干擾;內(nèi)置電源且設(shè)計(jì)有電源保護(hù)系統(tǒng)和免維護(hù)備用電源接口;兩端口標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),安裝極為方便;采用PLL控制技術(shù)的選頻模塊,性能穩(wěn)定可靠,噪聲系數(shù)低等。

2.3從傳輸方式來(lái)分有無(wú)線(xiàn)直放站、光纖直放站和移頻傳輸直放站

2.3.1無(wú)線(xiàn)傳輸直放站

下行從基站接收信號(hào),經(jīng)放大后向用戶(hù)方向覆蓋;上行從用戶(hù)接收信號(hào),經(jīng)放大后發(fā)送給基站。為了限帶,加有帶通濾波器

2.3.2光纖傳輸直放站

將收到的信號(hào),經(jīng)光電變換變成光信號(hào),傳輸后又經(jīng)電光變換恢復(fù)電信號(hào)再發(fā)出。

2.3.3移頻傳輸直放站

將收到的頻率上變頻為微波,傳輸后再下變頻為原先收到的頻率,放大后發(fā)送出去。

3直放站的應(yīng)用

直放站可以擴(kuò)大服務(wù)范圍,消除覆蓋盲區(qū),如高山,建筑物,樹(shù)林等阻擋物而形成的信號(hào)盲區(qū);在郊區(qū)能夠增強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng),擴(kuò)大郊區(qū)站的覆蓋;沿高速公路架設(shè),增強(qiáng)覆蓋效率;還可以解決室內(nèi)覆蓋,如大型建筑物內(nèi)信號(hào)衰減信號(hào)盲區(qū)、地下商城、遂道等衰減信號(hào)盲區(qū);另外,將空閑基站的信號(hào)引到繁忙基站的覆蓋區(qū)內(nèi),實(shí)現(xiàn)疏忙等。

3.1公路、郊區(qū)重點(diǎn)農(nóng)村的覆蓋

隨著社會(huì)的發(fā)展,高速公路逐漸增多,公路的覆蓋成為一個(gè)很大難題,為了有效節(jié)約資源,直放站在這里得到了廣泛應(yīng)用。,某條高速公路如果全部利用宏基站覆蓋,共計(jì)需要15個(gè)宏基站,采用宏基站帶直放站方式,只需要8個(gè)宏基站,在很大程度上節(jié)約了成本。

3.2“L”型覆蓋

某一風(fēng)景區(qū)位于山谷中,距離基站不到4公里,但由于被山脈阻擋,根本無(wú)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。在山脈的盡頭安裝一直放站,由于直放站接收信號(hào)的方向和發(fā)射信號(hào)的方向成一定的角度,相當(dāng)于基站的電波在直放站處轉(zhuǎn)了一個(gè)彎。依靠山體的阻擋,直放站的施主天線(xiàn)和服務(wù)天線(xiàn)分別放在山體的兩側(cè),隔離度很大,直放站的性能可以充分發(fā)揮,很好地解決了該風(fēng)景區(qū)用戶(hù)的通信問(wèn)題,還使該基站的通信距離向山谷里延伸了6公里。

3.3開(kāi)闊地域的覆蓋

人口分布較少的開(kāi)闊地域是使用直放站進(jìn)行覆蓋的典型場(chǎng)合。當(dāng)直放站采用全向天線(xiàn)時(shí),只要有一定的鐵塔高度,在直放站工作正常的情況下,3公里內(nèi)可以明顯地感覺(jué)到直放站的增益作用。但距離超過(guò)5公里以后,直放站的增益作用就迅速消失,用手機(jī)進(jìn)行基站接收信號(hào)電平測(cè)試,無(wú)論直放站是否工作,接收電平都沒(méi)有明顯變化。這是因?yàn)樵谄皆_(kāi)闊地區(qū),房屋建筑和地形地貌造成的傳輸衰耗相對(duì)較小,而隨空間距離的增加,電波按32.45+20logf(MHz)+20logD(公里)的規(guī)律衰減;即距離每增加一倍,電波衰減6dB。

4直放站的優(yōu)點(diǎn)及不足

4.1直放站的優(yōu)點(diǎn)

4.1.1同等覆蓋面積時(shí),使用直放站投資較低。在平原地區(qū)室外一個(gè)全向基站可以有10km覆蓋半徑;一個(gè)全向直放站可以有4km覆蓋半徑;就覆蓋面積而言,六個(gè)直放站約相當(dāng)于一個(gè)基站。六個(gè)直放站的設(shè)備價(jià)約為一個(gè)基站的80%。但考慮到機(jī)房租用和裝修、交直流電源、空調(diào)、傳輸系統(tǒng)和電路租金等費(fèi)用,六個(gè)直放站的費(fèi)用只相當(dāng)于于一個(gè)基站的50%,甚至更低。

4.1.2覆蓋更為靈活。一個(gè)基站基本上是圓形覆蓋,多個(gè)直放站可以組織成多種覆蓋形式。如“一”字型排開(kāi),可以覆蓋十幾至幾十公里的路段。也可以組織成“L”型、“N”型和“M”型覆蓋,特別適合于山區(qū)組網(wǎng)。

4.1.3在組網(wǎng)初期,由于用戶(hù)較少,投資效益較差,可以用一部分直放站代替基站。用戶(hù)發(fā)展起來(lái)后現(xiàn)更換為基站,替換下來(lái)的直放站再進(jìn)一步放置在更邊緣的地區(qū),這樣一步步地滾動(dòng)發(fā)展。

4.1.4由于不需要土建和傳輸電路的施工,建網(wǎng)迅速。

4.2直放站的不足

不能增加系統(tǒng)容量。

4.2.1引入直放站后,會(huì)給基站增加約3dB以上的噪音,使原基站工作環(huán)境惡化,覆蓋半徑減少。所以一個(gè)基站的一個(gè)扇區(qū)最好帶兩個(gè)以下的直放站工作。

4.2.2直放站只能頻分不能碼分,一個(gè)直放站往往將多個(gè)基站或多個(gè)扇區(qū)的信號(hào)加以放大。引入過(guò)多的直放站后,導(dǎo)致基站短碼相位混亂導(dǎo)頻污染嚴(yán)重,優(yōu)化工作困難,同時(shí)加大了不必要的軟切換。

4.2.3直放站的網(wǎng)管功能和設(shè)備檢測(cè)功能遠(yuǎn)不如基站,當(dāng)直放站出現(xiàn)問(wèn)題后不易察覺(jué)。

4.2.4由于受隔離度的要求限制,直放站的某些安裝條件要比基站苛刻的多,使直放站的性能往往不能得到充分發(fā)揮。

4.2.5如果直放讓自激或直放站附近有干擾源,將對(duì)原網(wǎng)造成嚴(yán)重影響。由于直放站的工作天線(xiàn)較高,會(huì)將干擾的破壞作用大面積擴(kuò)大。

參考文獻(xiàn)

[1]CDMA擴(kuò)頻通信原理,A.J.維特比著、李世鶴等譯,人民郵電出版社,1997年1月,北京。

[2]蜂窩移動(dòng)通信--射頻工程,蘇華鴻等編著,人民郵電出版社,北京,2005年1月。

[3]WCDMA無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)工程,楊峰義等編著,人民郵電出版社,北京,2004年4月