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摘 要本文主要概述了海上移动通信，使用移频直放站可以解决这些困扰同频直放站或光纤直放站的问题。移频直放站可以避免同频直放站的局限性，而且在没有光纤资源的地区，使用有线引入直放站可以获得光纤直放站的覆盖效果关键词海上移动、覆盖、信号、智能移频中继AbstractClick here and input abstract in EnglishKeywordsClick here and input keywords in English 目录摘 要iAbstractii第1章 前言11.1 无线通信背景1第2章 项目概况22.1 项目覆盖图陆地基站22.2 项目的基本原理与关键技术内容：22.3 技术创新点论述：42.3.1 利用FRC频率传输远程调整技术的原理研制“智能变频器”：42.3.2 利用基于GPS的智能化锁相频率控制稳定技术的原理研制“基于GPS的智能频率稳定器”52.4 设备技术指标72.5 项目特点9第3章 技术小结11主要研究成果13致谢14附录15第1章 前言1.1 无线移频海域覆盖技术背景随着我国移动通信的发展和信号覆盖的延伸，在目前网络运行商对无缝覆盖主要解决的是三种特殊区域的无缝覆盖：建筑物室内覆盖（包括高楼、宾馆、大型购物商场、停车场等建筑物内）、地铁和隧道的室内覆盖、高速公路和铁路沿线的覆盖，而到不久的将来，浩瀚海洋也需要无缝覆盖，因为受到地球曲径和导频污染的影响，有些海域、岛屿都还存在着信号盲区和有信号打不出去的现象，谈到这里，有人会问，海洋之中需要无缝覆盖吗？我们先不说需不需要，先举生活中的贸易来往比如：远洋贸易的海上货轮、载人的豪华游轮、紧急情况下的海上事故搜救和日后的非正常时期（如战争）、等等，都时不时需要通信与交流，特别是海上搜救活动，更需要有一个稳定网络信号，它将发挥着搜救活动的重要角色，说到底就是需要这样网络信号，但对于目前网络运行商考虑到资金、建设和规划等众多因素制约是不太可能实现海域大面积的覆盖，但网络运行商是可以考虑到一种流行在当今信号覆盖的延伸武器（直放站），直放站具有与基站同等覆盖面积，覆盖更为灵活，建设资金少，不需要土建和传输电路等优点，但不足的是不管哪种类型的直放站与基站对比都有以下的不足,不能增加系统容量。在目前的直放站中，常规的同频直放站存在以下几个问题：无线同频直放站常常能接收到多个基站的信号而形成干扰；增益较高的直放站，施主天线和重发天线之间的隔离度要求很高，往往难以实现；在许多情况下，由于在所需覆盖的盲区边缘无法找到有足够信号强度的站址，同频直放站无法安装；使用光纤直放站时，光纤资源无法获得或成本高。而移频直放站可以解决这些困扰同频直放站或光纤直放站的问题。移频直放站可以避免同频直放站的局限性，而且在没有光纤资源的地区，使用有线引入直放站可以获得光纤直放站的覆盖效果。经对于海域的综合覆盖环境和实际的安装环境考虑，无线移频站最能胜任此项覆盖。第2章 项目概况直放站监控系统是对直放站设备进行远程监控维护的管理系统。为了方便对直放站设备各模块的控制及管理，以及对直放站设备的“集中监控，统一管理”而开发了直放站监控系统。直放站监控系统可以通过短消息、拨号或直连的方式与网管中心实现数据互联；调试人员也可以通过对菜单的设置和接口说明实现对直放站各模块的监测。2.1 项目覆盖图陆地基站近端设备在终于在离海岸线4公里处，接收到信源站的Ec/Io值基本满足要求（-9-15dB），此时接收场强大约-45dBm输入给近端主机，输出功率调整在+40dBm(10W)。近端设备调试开通后，并将对方近端现在所处位置的经纬度和传输天线方位角，以便远端传输天线对准近端传输天线。远端传输天线对准近端传输天线后，传输信号电平强度为-50dBm，经工作人员整机调试，设备开通，输出功率为38dBm。设备开通后，对覆盖海域进行了测试，具体的测试情况看测试前后数据对比。2.2 项目的基本原理与关键技术内容基于FRC和GPS通信方式的智能移频中继系统基本原理和关键技术：在近端，用无线接收基站下行信号，经过双工器到下行的LNA，通过LNA进行低噪声放大后，再通过智能变频器将信号转变为另外信道的信号，再经功放放大后向远端发射；远端天线接收下行传输信号，经过双工器的滤波后到下行的LNA，通过下行LNA放大，再经过智能变频器将其信道恢复至原来的业务信道，经功放放大后由服务天线发射出去。上行同样道理，远端先接收上行信号再由智能变频器转变成传输信道，经功率放大由天线发射到近端，近端接收后将其变频返回业务信道给基站。从而实现整个工作过程。其中基于GPS的智能频率稳定器用于接收GPS（全球卫星定位系统）的准确时钟同步和频率同步，作为基准源，保证本项目传输频率的准确度和稳定度。原理图如下： 关键技术内容就是“智能变频器”的研制，即FRC（频率传输远程调整技术）；还有“基于GPS的智能频率稳定器”的研制，即基于GPS的智能化锁相频率控制稳定技术。2.3 技术创新点论述2.3.1 利用FRC频率传输远程调整技术的原理研制“智能变频器”FRC（Frequency Remote Control）是频率传输远程调整技术。由于我我们所需要的移频方式是带内移频，即输入频率和输出频率之间频率间隔很小，同时希望输入频率和输出频率在所规定的频段内可以任意选择，这时如果使用通常的一次变频技术，实现起来将会非常困难，同时混频时产生的镜像产物将使杂散指标劣化，最终影响整机指标。因此，我们在设计中采用了固定中频，两次变频的技术，很好的解决了这两个难题。本项目根据中国国情，自己研发了核心技术“FRC频率传输远程调整技术”，使本项目产品具有强大的生命力和经济效益。国内如西安大唐电信采用的是代理韩国的产品，并无能自主独立进行研发此技术。本项目的技术关键难点在于：在“移频技术”上，本项目是“带内移频”，而其它厂家是“带外移频”，必须重新申请频率且会出现干扰，而无法实现安装；另一方面本项目实现“远程传输智能软件控制变频”，而其它是“固定变频”，输入频率多少，输出频率固定多少，在传输中频率固定不变。一旦安装地区出现另一相同频率源时，也不懂得变化调整自身频率绕过对方，必然的出现频率冲突、干扰，严重时只好拆下已装好的设备；最后，本项目频率稳定度高，移动通信一旦出现频偏，必须掉话多，通信质量差。而本项目可以解决上述问题，原理如下： 首先由本振产生一个高度稳定可靠的12MHZ基准频率信号作为频率参考源送入“智能变频器中央处理器和PLL电路，经过锁相，预分频校正，滤波等一系列电路处理产生一个随意可调的压控电压。控制VCO振荡电路产生本振L01，另边也经过类似处理产生一个高度稳定及随意可调的本振L02，送入混频器混频。由于L01、L02在很宽范围内是随意可调的，且有极高的稳定性，因此可实现带内移频或带处移频，且在-3570范围内，频偏小于8HZ。本电路特点是频带宽（可用于C网、G网）可编程,频偏小，可靠性高，采用FRC软件编程控制，与众不同。另外，由于所有频率均工作在射频微波段，且在远程传输中，对电路分布参数的要求和精度相当严格，而不是普通变频器只考虑集中参数。本技术构成的产品（如CDMA移频直放站等）已通过中试，见附件的权威检测报告、实际中试和用户报告。报告表明，公司已通过射频微波领域的中试，不存在射频微波研发的技术风险。本项目要用到4个智能变频器。分别如下：内容下行近端下行远端上行近端上行远端智能变频器1智能变频器2智能变频器3智能变频器4输入878.49MHz（283信号）871.11MHz（37信号）826.11MHz（37信号）833.49 MHz（283信号）输出871.11MHz（37信号）878.49MHz（283信号）833.49 MHz（283信号）826.11MHz（37信号）原理图如下所示：2.3.2 利用基于GPS的智能化锁相频率控制稳定技术的原理研制“基于GPS的智能频率稳定器” GPS（Globe Positioning System）是全球定位系统，是美国国防部组织建立的卫星定位系统，它可以提供三维定位（经度、纬度、高度）、时间同步和频率同步，是一套覆盖全球的全方位导航系统。在通信网中，常将GPS与铷钟配合使用，利用GPS的长稳定性，结合铷钟的短稳特性，得到准确度和稳定度都很高的信号，该信号可以作基准源使用。对于一个移频传输的设备来说，一个最关键的技术是能够将变频之后的信号准确的恢复到原有的频率上，因此在近端和远端的两个变频器本振的基准频率，要求在高低温条件下变化较小且频率漂移方向应一致，否则会严重影响本项目系统的性能。本技术的关键是用利用GPS的长期稳定性好的特点，结合TCXO和OCXO短期稳定性好的特点，设计出高稳定的频率基准源。这样的基准源可以达到很好的频率稳定度指标（0.01PPM以下），同时价格与使用铷钟或铷钟与GPS结合的方式便宜。本项目的技术优势是：频率稳定度高，与众不同。因为移动通信一旦出现频偏，必须掉话多，通信质量差。采用本项目基于GPS的智能化锁相频率控制稳定技术的原理研制“基于GPS的智能频率稳定器”，可以使频率容限误差由原2.5PPM（2000Hz）降为现在的0.01PPM（8Hz），且原来每年频率会漂移2000Hz ，现在的漂移微乎其微，可以忽略不计。原理如下所示： 由于本项目系统的近端和远端的两个变频器本振的基准频率，要求在高低温条件下变化较小且频率漂移方向应一致，否则会严重影响本项目系统的性能。我们前期采用12.8MHZ恒温和12.8MHZ温补晶体振荡器,因温度频差、年老化率、相位噪声较大等因素,导致无法达到预期的项目要求.后来我们利用授时型GPS板高精度定时做了大胆的技术创新,巧妙地将GPS技术单片机技术和CPLD(复杂的可编程逻辑器件)技术结合在一起.我们选用的MOTOLORA GT/UT型ONCORE GPS接收器,具有并行8通道,可同时跟踪8颗卫星, 1PPS秒脉冲输出,精度70ns,捕获时间短,Motolora二进制数据数据输出,功耗小,体积小,可长时间工作等优越的性能。CPLD(复杂的可编程逻辑器件)内部计数器在1PPS秒脉冲作用下对12.8MHZ温补晶体振荡器进行准确计数,然后将计数值送入CPU,通过软件比较、修正后输出12位数字信号给DA转换器,经数模转换后输出一个压控电压给温补晶体振荡器的VCO(电压控制型振荡器),来调整温补晶体振荡器的频率输出误差,经多次比较、修正、调整, 温补晶体振荡器将输出一个稳定度高且准确率高的频率,通过高速宽带运放放大后,通过SMA输出给变频器做基准频率.本项目附加了GPS与单片机、PC机通讯功能,还有数码管显示,键盘菜单等功能可以很容易地了解当前卫星接收的个数,输出频率值,时间日期,定位经纬度,修改GPS设置值,方便了生产调试和工程安装与维护。 从实践证明,在GPS接收到4颗卫星以上时,温补晶体振荡器输出的频率误差在0.01PPM(110-6);高温(+70)低温(-30)实验也数据表明,输出的频率误差在0.01PPM,根本无需考虑到温补晶体振荡器存在的温度频差和年老化等问题,能够很好地应用在本项目。本技术构成的产品（如CDMA移频直放站等）已通过中试，见附件的权威检测报告、实际中试和用户报告。2.4 设备技术指标移频产品近端主要指标 指标项目下行上行工作频率(MHZ)870880825835最大输出功率(dbm)3733最大增益(db)953953自动电平控制ALC(db)22增益可调节范围(db)3030增益可调节步长(db)11噪声系数(db)55电压驻波比1.41.4带内波动(峰峰值db)33传输时延(us)55波形质量因数0.950.96载波频率误差(ppm)0.010.01杂散发射(dBm)806MHZ821MHZ-67881MHZ885MHZ-36885MHZ915MHZ-67930MHZ960MHZ-479KHZ150KHZ-36150KHZ30MHZ-3630MHZ1GHZ-361GHZ12.75GHZ-301.8GHZ1.92GHZ-473.4GHZ3.53GHZ-47ACPR (dBc/30KHz)750KHZ-45-421.98MHZ-65-59 三阶互调(dBm/30KHz)工作频带内-15工作频带外(=1MHZ)9KHZ1GHZ -361GHZ12.75GHZ -30带外抑制(dBc/30KHz)每信道1.98MHZ-44-38射频接头N-K输入阻抗(欧）50工作电源(V)AC220/DC24工作温度()-50+65工作湿度(%)595(无凝结）监控报警RS-232本地或远程监控设备尺寸(mm)380*490*230设备重量(kg)27移频产品远端主要指标指标项目下行上行工作频率(MHZ)870880825835最大输出功率(dbm)4033最大增益(db)9090自动电平控制ALC(db)22增益可调节范围(db)3030增益可调节步长(db)11噪声系数(db)55电压驻波比1.41.4带内波动(峰峰值db)33传输时延(us)55波形质量因数0.950.96载波频率误差(ppm)0.010.01带内杂散(dBc/30KHz)-25-25杂散发射(dBm)806MHZ821MHZ-67881MHZ885MHZ-36885MHZ915MHZ-67930MHZ960MHZ-479KHZ150KHZ-36150KHZ30MHZ-3630MHZ1GHZ-361GHZ12.75GHZ-301.8GHZ1.92GHZ-473.4GHZ3.53GHZ-47ACPR (dBc/30KHz)750KHZ-45-421.98MHZ-65-59三阶互调(dBm/30KHz)工作频带内-15工作频带外(=1MHZ)9KHZ1GHZ -361GHZ12.75GHZ -30带外抑制(dBc/30KHz)每信道1.98MHZ-44-38射频接头N-K输入阻抗(欧）50工作电源(V)AC220/DC24工作温度()-50+65工作湿度(%)595(无凝结）监控报警RS-232本地或远程监控设备尺寸(mm)380*490*230设备重量(kg)272.5 项目特点而本项目由于采用了先进的FRC传输频率远程调整技术的原理研制“智能变频器”和利用基于GPS的智能化锁相频率控制稳定技术的原理研制“基于GPS的智能频率稳定器”，较好地替代了光纤资源匮乏、解决了自激、解决了频漂问题，在CDMA网络优化的实际建设中迈出了创造性的一步，解决了一直困扰CDMA网络建设的基本难题。本项目技术性能优势汇总如下（包括FRC创新点、GPS通信创新点）：FRC传输频率软件可调，轻易改变传输频率； 采用GPS通信锁相频率稳定技术，克服频率漂移和掉话率多问题； 可使用全向天线，满足不同覆盖要求；高隔离度，选址容易，安装简单；采用基站耦合有效克服了同频直放站的同频干扰问题；与光纤直放站相比有更小的时延；带内移频技术，无须申请另外的频点；满足基站扩容，增加载波容易；传输距离可达20公里以上。 以上说明本项目在市场推广、技术水平、性能指标、移动通信网络优化方面具备了良好的潜力和竞争力，具备了不可比拟的优越性。 第3章 技术小结本项目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，与普通直放机相比也有不可比拟的优越性。可广泛用于难于覆盖的海域盲区和弱区，同时也可以做为海上应急通信保障系统，或者特殊通信系统要求，可以解决海上船只的正常通信要求。本项目不仅在CDMA800上可大力推广，同时也已经在西藏CDMA450上广泛应用了，像这种人口密度低，地域范围广的地方使用，可以大大提高覆盖效果。还可在即将到来的3G网络优化建设中发挥主导作用，为中国移动通信事业的发展和国民信息化进程作出重要贡献。参考文献1三元达中移监控使用说明书2中国移动直放站监控系统功能规范手册3 通信原理（第3版）4GSM 原理及其网络优化 第2版5大话通信通信基础知识读本
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