移动通信直放站技术培训资料初级篇.docx
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移动通信直放站技术培训资料初级篇.docx
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移动通信直放站技术培训资料初级篇
移动通信直放站技术培训资料
中级
江西省先创通信技术有限公司
2005-3
一、移动通信网络基础知识
移动通信:
指利用无线信道进行移动体之间或移动体与固定体之间的相互通信。
通信网的三个基本要素是:
终端、传输系统和交换系统。
模拟通信网(频分制):
终端、传输和交换系统都是以模拟方式实现的通信网。
数字通信网(时分制):
终端、传输和交换系统都是以数字方式实现的通信网。
TDMA:
时分多址数字移动通信。
利用时间分割的方法实现多址通信。
CDMA:
码分多址数字移动通信。
利用不同编码的方法实现多址通信。
信道:
传输信号的通道。
基站(BS):
又称无线基地站/基地站。
是一套为无线小区(通常是一个全向或三个扇形小区)服务的设备。
基站在呼叫处理过程中处于主导地位,呼叫处理过程包括三个主要内容:
1、在控制信道中对移动台的控制,提供系统参数常用信息;2、对移动台入网提供支持;3、在话音信道中对移动台加以控制。
蜂窝:
用正六边形无线小区(又称蜂窝小区)邻接构成的整个通信面状服务区的形状很象蜂窝,故形象地称为蜂窝状网(CellularSystem),也称为蜂窝移动通信网。
盲区:
①无基站下行信号或下行信号微弱,小于-95dBm的区域.
②下行信号电平良好,上行信号微弱的地方.
③下行信号电平良好,但接收的下行信号中有多个基站信号,信号强度相差不大时,也可认定为盲区.
施主天线:
对着基站方向,接收基站下行信号的天线,也叫前向天线
重发天线:
对着移动台方向发射基站下行信号,对欲覆盖区进行信号覆盖的天线,也叫反向天线。
二、体制介绍
●GSM(GlobalSystemMobile)技术:
为1992年欧洲标准化委员会统一推出的标准,它采用数字通信技术,统一的网络标准,使通信质量得以保证,并可以开发出更多的新业务供用户使用。
GSM移动通信网的传输速度为9.6K/s。
目前,全球的GSM移动用户已经超过5亿,覆盖了1/12的人口,GSM技术在世界数字移动电话领域所占的比例已经超过70%。
由于GSM相对模拟移动通讯技术是第二代移动通信技术,所以简称2G。
a)工作频段
GSM900
GSM1800
Uplinkband(MHz)
890-915
1710-1785
Downlinkband(MHz)
935-960
1805-1880
Bandwith(2*WSimplex)
2*25MHz
2*75MHz
Duplexshift(△Wduplex)
45MHz
95MHz
Numberofcarriers
124
374
b)频道间隔
相邻两频道间隔为200KHz,每个频道采用时分多址接入TDMA方式。
每一频点(频道或叫载频TRX)上可分为8个时隙。
每一时隙为一个信道。
因此,一个TRX最多有8个移动用户同时使用。
●CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)技术:
是数字移动通信进程中出现的一种先进的无线扩频通信技术,它能够满足市场对移动通信容量和品质的高要求,具有频谱利用率高、话音质量好、保密性强、掉话率低、电磁辐射小、容量大、覆覆盖广等特点,可以大量减少投资和降低运营成本。
CDMA最早由美国高通公司推出,近几年由于技术和市场等多种因素作用得以迅速发展。
c)工作频段
UP:
825—835MHzDOWN:
870—880MHz
CDMA频道间隔为1.23MHz,283号频道为CDMA基本频道,逐步从高端向低端扩展使用的CDMA频道频点位置依次为242号、201号、160号、119号、78号和37号。
●PHS(PersonalHandphoneSystem)技术:
是个人便携电话系统的缩写。
无线市话PHS网络作为固定电话的延伸和补充,充分利用电信等运营商空闲的交换机和传输设备等资源,覆盖范围一般在一个本地网的一定区域内。
d)工作频段:
1900--1915MHz
e)载频宽度:
300KHz
f)接入方式:
TDMA/TDD
PHS系统的接入方式采用4信道时分多址复用(TDMA),传输方式采用时分双工(TDD)。
每个载波按5ms一帧分成8个时隙(每个时隙625us),下行信道(基站至手机)分配4个时隙,上行信道(手机至基站)也分配4个时隙,因而每个载频可容纳4个双工信道.
●GPRS
GPRS(通用无线分组业务:
GeneralPacketRadioService)是一种基于GSM系统的无线分组交换技术,提供端到端的,广域的无线IP连接。
简单的说,GPRS是一项高速数据处理的技术,其方法是以“分组”的形式传送数据。
网络容量只在所需时分配,不要时就释放,这种发送方式称为统计复用。
目前,GPRS移动通信网的传输速度可达115k/s。
GPRS是在GSM基础上发展起来的技术,是介于第二代数字通信和第三代分组型移动业务之间的一种技术,所以通常称为2.5G。
但是目前中国移动所部署的GPRS网络,根据有关部门测试,目前GPRS的下行平均速率大约是20Kbps,上行平均速率还不到5Kbps,远低于其理论值。
●EDGE
EDGE(全球增强型数据提升率:
EnhancedDataratesforGlobalEvolution)完全以目前的GSM标准为架构,不但能够将GPRS的功能发挥到极限,还可以透过目前的无线网络提供宽频多媒体的服务。
EDGE是一种基于GSM/GPRS网络的数据增强型移动通信技术,通常又被人们称为2.75代技术,GSM运营商可以在现有频谱范围内进一步的演进实现。
EDGE的理论上移动传输速度可以达到384kbps,静止传输速度可以达到2Mbps(实际速率在80~130kbps)。
可以应用在诸如无线多媒体、电子邮件、网络信息娱乐以及电视会议上。
●3G主流标准
W-CDMA:
即WidebandCDMA,也称为CDMADirectSpread,意为宽频分码多重存取,其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商,日本公司也或多或少参与其中,包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电,以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。
这套系统能够架设在现有的GSM网络上,对于系统提供商而言可以较轻易地过渡,而GSM系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。
因此W-CDMA具有先天的市场优势。
CDMA2000:
CDMA2000也称为CDMAMulti-Carrier,由美国高通北美公司为主导提出,摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与,韩国现在成为该标准的主导者。
这套系统是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的,可以从原有的CDMAOne结构直接升级到3G,建设成本低廉。
但目前使用CDMA的地区只有日、韩和北美,所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。
不过CDMA2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的,许多3G手机已经率先面世。
TD-SCDMA:
该标准是由中国大陆独自制定的3G标准,1999年6月29日,中国原邮电部电信科学技术研究院(大唐电信)向ITU提出。
该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中,在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。
另外,由于中国内的庞大的市场,该标准受到各大主要电信设备厂商的重视,全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD-SCDMA标准。
二、射频基础知识
功率/电平(dBm):
放大器的输出能力,一般单位为w、mw、dBm
(注:
dBm是取1mw作基准值,以分贝表示的绝对功率电平。
)
换算公式:
电平(dBm)=10lg mw
5W→ 10lg5000=37dBm
10W→ 10lg10000=40dBm
20W→ 10lg20000=43dBm
综述:
从上不难看出,功率每增加一倍,电平值增加3dBm。
增益(dB):
即放大倍数,单位可表示为分贝(dB)。
即:
dB=10lgA(A为功率放大倍数)
插损:
当某一器件或部件接入传输电路后所增加的衰减,单位用dB表示。
驻波比(回波损耗):
(VSWR)指设备输入端(或输出端)的输入信号(或输出信号)与反射信号的比值。
即回波损耗,输入一个信号然后测量其反射回来的功率比值。
附:
驻波比——回波损耗对照表:
VSWR
1.2
1.25
1.30
1.35
1.40
1.50
回波损耗(dB)
21
19
17.6
16.6
15.6
14.0
三阶交调:
若存在两个正弦信号ω1和ω2 由于非线性作用将产生许多互调分量,其中的2ω1-ω2和2ω2-ω1两个频率分量称为三阶交调分量,其功率P3和信号ω1或ω2的功率之比称三阶交调系数M3。
即M3 =10lgP3/P1(dBc)
噪声系数:
一般定义为输出信噪比与输入信噪比的比值,单位用dB。
耦合度:
耦合端口与输入端口的功率比,单位用dB。
隔离度:
本振或信号泄露到其他端口的功率与原有功率之比,单位dB。
天线增益(dB):
指天线将发射功率往某一指定方向集中辐射的能力。
天线方向图:
是天线辐射出的电磁波在自由空间存在的范围。
方向图宽度一般是指主瓣宽度即从最大值下降一半时两点所张的夹角。
一般是方向图越宽,增益越低;方向图越窄,增益越高。
天线前后比:
指最大正向增益与最大反向增益之比,用分贝表示。
单工:
亦称单频单工制,即收发使用同一频率,由于接收和发送使用同一个频率,所以收发不能同时进行,称为单工。
双工:
亦称异频双工制,即收发使用两个不同频率,任何一方在发话的同时都能收到对方的讲话。
1dB压缩点输出功率:
指设备在线性工作区内所能达到的最大功率。
1dB压缩点是指增益下降1dB时,设备输出给标准负载的载频功率。
自动电平控制(ALC):
指设备工作于最大增益且输出为最大功率时,增加输入信号电平,设备对输出信号电平的控制能力。
带内波动:
也叫带内平坦度指在有效工作频带内不同频率不同增益的差值,即最大电平和最小电平之间的差值。
带外抑制度:
该指标反映了设备对工作频带外信号的抑制能力。
传输时延:
指设备输出信号相对输入信号的时间延迟。
杂散发射:
指设备正常工作时,无用频率分量的功率辐射,它主是是热噪声通过放大器放大而形成,随着直放站增益的增大而增大。
三、射频器件知识
放大器:
(amplifier)用以实现信号放大的设备。
滤波器:
(filter)通过有用频率信号抑制无用频率信号的部件或设备
衰减器:
(attenuator)主要用途是调整电路中信号大小、改善阻抗匹配。
功分器:
是等功率分配器件。
有二、三、四….功分器;接头类型分N头(50Ω)、SMA头(50Ω)、和F头(75Ω)三种,我们公司常用的是N头和SMA头。
耦合器:
是从主干通道中提取出部分信号的器件,是一种非等功率分配的器件。
按耦合度大小分为5dB、6dB、7dB、10dB、15dB、20dB、30dB和40dB等多种耦合比的耦合器供选择。
耦合器的接头多采用N头。
负 载:
接在某一电路(如放大器)或电器输出端口,接收电功率的元/器件、部件或装置统称为负载。
对负载最基本的要求是阻抗匹配和所能承受的功率。
环形器:
使信号单方向传输的器件。
转接头:
把不同类型的传输线/器件/设备连接在一起的装置。
馈 线:
是传输高频电流的传输介质。
天 线:
(antenna)是将高频电流形式的能量变换成电磁波并向规定方向发射出去或把来自一定方向的电磁波还原为高频电流的一种设备。
合路器:
合路器有同频带合路器和双频带合路器两种;同频带合路器能将两个或以上的同频段信号合成一路信号输出;多频带合路器则能将多个频段的多个发射和接收信号合路于同一根馈线、双频天线或宽频泄漏同轴电缆;
Ø
注:
以上射频器件具体指标见附件1
四、光器件知识
光功率:
衡量光信号的大小,可用光功率计直接测试,常用dBm表示
光端机:
主要由光发射机和光接收机组成,功能是将要传送的电信号及时、准确的变成光信号并输入到光纤中进行传播(光发送机);在接收端再把光信号及时、准确的恢复再现成原来的电信号(光接收机)。
由于通信是双向的,所以光端机同时完成电/光(E/O)和光/电(O/E)转换。
激光器:
把电信号转换为光信号,用在光发射机中,主要指标是能够发出的光功率的大小。
光接收器:
把光信号转换为电信号,用在光接收机中,主要指标是接收灵敏度。
光耦合器:
光耦合是表示有源的或无源的或有源与无源光学器件之间的一种光的联接。
联接形式多种:
光的通道,光功率的积聚与分配,不同波长光的合波与分波,以及光的转换和转移等。
能实现光的这种联接的器件称为光耦合器。
波分复用器:
光分波器或光合波器统称光复用器,它能将多个载波进行分波或合波,使光纤通信的容量成倍的提高。
目前采用1310nm/1550nm波分复用器较多,它可将波长为1310nm和1550nm的光信号进行合路和分路。
光衰减器:
就是在光信息传输过程中对光功率进行预定量的光衰减的器件。
按衰减值分3、5、10、15、20dB五种,根据实际需要选用。
光法兰盘:
光法兰盘又称光纤连接器。
实现两根光纤连接的器件,目前公司采用的有FC型和SC型两种活动连接器,既可以连接也可以分离。
光 纤:
传输光信号的光导纤维,分多模光纤、单模光纤两大类。
光纤材料是玻璃芯/玻璃层,多模光纤的标准工作波长为850/1310nm,单模光纤的标准工作波长为1310/1550nm,衰减常数为:
工作波长
850nm
1310nm
1550nm
单模光纤(A级)
≤0.35dB/km
≤0.25dB/km
多模光纤
3~3.5dB/km
0.6~2.0dB/km
光 缆:
由若干根光纤组成,加有护套及外护层和加强构件,具有较强的机械性能和防护性能。
种类有室外光缆、室内光缆、软光缆、设备内光缆、海底光缆、特种光缆等。
尾 纤:
一端带有光纤连接器的单芯光缆。
光跳线:
两端都装有连接器的单芯光缆。
五、直放站概述
●定义
直放站(中继器)属于同频放大设备,是指在无线通信传输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。
直放站在下行链路中,由施主天线现有的覆盖区域中拾取信号,通过带通滤波器对带通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。
在上行链接路径中,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。
●特点
使用直放站作为实现“小容量、大覆盖”目标的必要手段之一,主要是由于使用直放站一是在不增加基站数量的前提下保证网络覆盖,二是其造价远远低于有同样效果的微蜂窝系统。
直放站是解决通信网络延伸覆盖能力的一种优选方案。
它与基站相比有结构简单、投资较少和安装方便等优点,可广泛用于难于覆盖的盲区和弱区,如商场、宾馆、机场、码头、车站、体育馆、娱乐厅、地铁、隧道、高速公路、海岛等各种场所,提高通信质量,解决掉话等问题。
●产品种类
(1)移动通信直放站的种类
---从传输信号分有GSM直放站、CDMA直放站、PHS直放站等;
---从安装场所来分有室外型直放站和室内型直放站;
---从传输带宽来分有宽带直放站(选段)和选频(选信道)直放站;
---从传输方式来分有无线直放站、光纤传输直放站和移频传输直放站。
●应用场所
根据直放站系列产品的特点和移动通信网络的需求,不同的地理环境及应用场合,系统的解决方案是不同的,这需要认真分析,区别对待。
针对各类地区及应用场所,由于基站的密集性、用户话务量等不同,建议采用如下直放站的应用原则:
Ø扩大服务范围,消除覆盖盲区,如高山,建筑物,树林等阻挡物而形成的信号盲区;
Ø在郊区增强场强,扩大郊区站的覆盖;
Ø沿高速公路架设,增强覆盖效率;
Ø解决室内覆盖,如大型建筑物内信号衰减信号盲区、地下商城、地铁、遂道等衰减信号盲区;
Ø将空闲基站的信号引到繁忙基站的覆盖区内,实现疏忙;
Ø临时性会议地点的应急覆盖
Ø其它因屏蔽不能使信号直接穿透之区域等。
●基本参数
直放站有很多技术参数,但主要应了解有工作频率范围、最大输出功率、增益范围等,为此应对这些技术参数进行着重讨论(详见上文)。
Ø工作频率范围
理解不同的网络有不同的工作频率,所针对的直放站也有不同工作频率(如GSM、CDMA、PHS等)
Ø最大输出功率
指直放站工作在线性区内的最大输出功率,掌握公司所有设备的实际输出功率(如室外无线直放站就有2W、5W、10W等机型),注意设备并非输出越大越好。
Ø增益范围
指设备的放大能力,区别同一设备有分上行增益和下行增益。
六、室内分布系统基本知识
●室内分布系统概念
室内分布系统是针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种成功的方案,近几年在全国各地的移动通信运营商中得到了广泛应用。
室内分布系统原理是利用室内天线分布系统将移动基站的信号均匀分布在室内每个角落,从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖。
室内分布系统的建设,可以较为全面地改善建筑物内的通话质量,提高移动电话接通率,开辟出高质量的室内移动通信区域;同时,使用微蜂窝系统可以分担室外宏蜂窝话务,扩大网络容量,从整体上提高移动网络的服务水平。
●室内分布系统的组成
●
通过无线直放站引入基站信号的室内分布系统。
●通过光纤直放站引入基站信号的室内分布系统。
●通过直接耦合基站(宏蜂窝或微蜂窝)信号(或直接耦合给直放站)的室内分布系统。
●
采用泄漏电缆的室内分布系统。
●室内分布系统应用场所
Ø室内盲区(如新建大型建筑、停车场、办公楼、宾馆和公寓等)。
Ø话务量高的大型室内场所(如会展中心、市民中心、车站、地铁、医院、机场商场、体育馆、购物中心等)。
Ø发生频繁切换的室内场所(如高层建筑的顶部,收到多个基站的功率近似的信号)。
七、室外覆盖系统基本知识
●室外覆盖的基本概念
在GSM无线网络中由于各种原因的影响不可能达到完全的无缝隙覆盖,在一些偏远的农村,处于盲区的厂矿企业采用室外直放站进行覆盖是一种快捷、经济的好办法。
●室外覆盖系统应用场所
Ø公路、铁路信号覆盖的意义随着我国交通运输竞争机制的引入,公路、铁路得到了飞速的发展,同时经济的发展和人民生活水平的提高导致出行的人越来越多,在移动着的交通工具里打电话已经成为现代人不可缺少的需求。
在交通工具上的通信真正体现出移动通信的本色,这是其他通信方式所无法达到的。
因此公路和铁路的移动信号覆盖就显得尤为重要。
Ø公路隧道、铁路隧道信号覆盖的意义随着国民经济的高速发展,我国的公路交通、铁路交通、地铁建设事业也得到前所未有的发展。
同时各移动运营商为了树立企业形象,提高服务质量,对公路、铁路、地铁网络覆盖也提出了更高的要求。
但在公路、铁路沿线,存在大量的隧道盲区,为了对整条公路、铁路进行连续不间断覆盖,公路、铁路、地铁隧道的覆盖将是各运营商提高基站信道利用率、提高投资回报率、建设精品网络的一个重要而有效的手段。
Ø风景区信号覆盖的意义和特点改革开放以来,我国风景园林事业取得长足发展。
风景名胜区现已形成了国家级、省级和县级风景名胜区现已形成了国家级、省级和县级风景名胜区相结合的体系。
目前,我国共拥有512处风景名胜区,面积约9.6万平方公里,占国土面积的1%。
风景区的特点是:
山多、水多、洞多、人多,这种特殊的情况就必须用特殊的方案来解决。
Ø乡村、镇信号覆盖的意义和特点农村的基站主要建在人口相对比较集中的乡镇政府所在地,很多村庄由于距离基站较远而收不到手机信号。
随着农村经济的发展和农民人均收入的不断提高,以及移动电话资费和手机价格的进一步下调,乡村、镇将成为今后移动用户新的增长点。
中国农民占总人口的70%,约9.1亿。
一旦手机在农村兴起势必会给中国的移动通信市场带来无限的发展。
我国乡村区域分散、地形种类复杂,用户少。
Ø近海和内河有大量的职业渔民从事捕捞和养殖等渔业活动,由于经济条件的限制,渔船上还没有达到安装卫星电话的程度,因此移动电话便成了近海、内河这一特殊环境中从事经济和贸易活动的理想的通讯工具。
中国海岸线长度为总计18401公里,海区面积总计355平方公里,渔场面积总计281平方公里。
内河航道里程达到11.65万公里。
建设一个覆盖近海海域和内河航道的移动通信网络,是提高移动通信行业企业形象,拓展新的市场新的着眼点。
八、城市住宅小区覆盖系统基本知识
●城市住宅小区覆盖系统的基本概念
随着国内人民生活水平的不断提高,高档次的住宅小区在大大小小的城市如雨后春笋一般层出无穷。
但住宅小区内建筑物的密度、高度、墙壁厚度和材料等因素对移动通信信号的影响很大。
受多径因素的影响,小区内覆盖通常都存在着某些盲点或盲区,尤其是目前,生活小区室外一般可以覆盖或勉强覆盖,低层特别是1、2层的覆盖效果更差,3、4层以上的室内覆盖通常可以满足通话要求。
实际上,对于高层室内环境而言,往往来自周围多个小区的信号都很强,反而引发了切换和掉话问题。
另外,周围宏蜂窝小区的富余容量有限,难以满足较大型住宅区的容量要求。
城市住宅小区覆盖系统综合解决方案是公司在结合多年室内外覆盖经验,针对当前运营商正在实施的网络优化战略所提出的一种利用直放站来解决生活小区网络信号深度覆盖的一种方案,其实质是实现特殊场合的点或面的覆盖。
生活小区的解决方案一方面可以解决室内环境的深度覆盖问题,另一方面还可以利用现有网络的容量充分吸收该类区域的话务,提高频率利用率。
●城市住宅小区覆盖系统应用场所
Ø密集型的老住宅小区
Ø高档次大型住宅小区
Ø别墅区
九、工程施工的基本常识
●主机安装
①在目标建筑物内选定的合适设备间安装主机;
②基站安装位置应便于调测、维护和散热需要;
③安装场所应干燥、灰尘小、且通风良好;
④基站安装时应用相应的安装件进行牢固固定,且应做好接地;
⑤对于室外安装的主机,必须做好防雷、防雨、防水处理,同时做好主设备的防晒、防破坏的措施;
⑥设备的电源供给原则上应从业主提供的电源开关箱中独立上引出,引伸至主机的电源插座,电源插座应同时具备两芯及三芯插孔各一个并具备良好的接触性能。
●室内天线安装
①室内天线的安装必须牢固、美观、并且不破坏室内整体环境;
②天线与吊顶内的射频馈线连接的良好,并用扎带固定。
③安装天线时应戴干净手套操作,保证天线的清洁干净;
④与其他室内覆盖系统天线的间距应不小于1米;
⑤室内天线布放时尽量注意金属结构和墙体结构对信号的影响,选择合适位置;
⑥天线依据业主方要求明装或暗装。
●室外天线安装
①室外天线,特别是架高的全向天线必须具有接地特性。
②馈线与天线连接好后必须固定于天线支架上,防止松动、脱落。
③为保证工作稳定、可靠,室外天线的安装应根据架设地点的最大风载及温差条件(或由使用方提出)对天线进行结构设计和加固。
因此天线产品说明书上应标有天线的抗风能力及工作温度范围。
④室外天线必须具有防水性能。
⑤室外天线的安装高度必须低于避雷针的高度。
⑥安装室外天线,馈线在接头处均需用密封胶带包扎,防止雨水渗漏。
●馈线及相关设施安装
Ø馈线布放
①馈线要
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