直放站原理及应用-课件

Hubsun Training Center直放站工程技术原理直放站工程技术原理n直放站的分类u室外型直放站l室外型无线宽带射频式直放站l室外型无线载波选频式直放站l室外型光纤直放站u室内型直放站l室内型无线宽带直放站l室内型无线选频直放站 Hubsun Training Center各类直放站的特点各类直放站的特点 Hubsun Training Center各类直放站的特点各类直放站的特点 Hubsun Training Center各类直放站的图例各类直放站的图例n无线直放站（含宽带和载波选频）BSF outF in无线直 放站 Hubsun Training Center各类直放站图例各类直放站图例n室外光纤直放站中继端机中继端机乡乡 镇镇覆盖端机覆盖端机光光 纤纤BS Hubsun Training Center各类直放站图例各类直放站图例n室内直放站(含宽带和载波选频)BS室内直放站平面天线壁挂天线吸顶天线吸顶天线二功分器二功分器 Hubsun Training Center直放站的基本结构直放站的基本结构电源模块电源模块稳压电源稳压电源AC220VDCAC220VBSMS935954MHzUP LINKDOWN LINK选频单元PP选频单元避雷器避雷器890909MHz双工滤波单元施主天线低噪放高功放双工滤波单元低噪放高功放覆盖天线Note BookP C 接 口监 控 单 元 Hubsun Training Center直放站的基本结构直放站的基本结构n无线载波选频直放站直放站的基本结构直放站的基本结构MT低噪放低噪放Note BookP C 接 口DOWN LINK 功分器功分器DUP2 功分器功分器DUP1DTRC1UP LINK监 控 单 元Card Phone选频模块选频模块选频模块选频模块选频模块选频模块选频模块选频模块功放功放合路单元合路单元低噪放低噪放 Hubsun Training Centern光纤直放站直放站的基本结构直放站的基本结构电源单元电源单元DC-48V（AC220V）DC电源单元电源单元DCDC-48V（AC220V）光纤光纤PDCDCDC光发送机光接收机光模块电源DC光接收机光发送机光模块电源DC光衰减器DCPDCDC光衰减器BS Hubsun Training Center直放站的主要性能指标直放站的主要性能指标n工作频段u定义 直放站发挥中继和放大作用所使用的频段，只有在此频段内的信号才可通过直放站无失真地放大转发，其他频段的信号则被抑制滤除。由于直放站分上下行链路，所以分别有上下行的工作频段。u标准值 移动GSM网使用的频段为:上行:890MHz-909MHz 下行:935MHz-954MHz 所以我们所使用的直放站的工作频段也在此范围内。Hubsun Training Centern工作带宽u定义 即直放站的系统增益比峰值下降3dB时所对应的频率范围。u标准l 宽带直放站 一般要求在2-19MHz之间，中心频率 可在工作频带内变动，但带宽的上下限不能超出工作频带的范围。现在一些厂家可做到中心频率和带宽均可根据实际需要变动。l 载波选频直放站 每选频信道带宽即GSM载波信号的带宽，为200KHz；中心频率即所需放大的载波信号的载频。直放站的主要性能指标直放站的主要性能指标 Hubsun Training Centern主机额定增益u定义 直放站在线性状态下最大输入电平时的放大能力。设主机额定增益为Gmax，输入功率为Fin，输出功率为Fout，则Fout=Fin+Gmax 称为满增益输出。另外，直放站的上行增益和下行增益是分开调节的，但为了达到上下行平衡，一般设为一致。u标准值l室外无线直放站 一般要求在80-95dB之间，太低则输出功率无法满足覆盖要求，太高又很难满足隔离度的要求。l室外光纤直放站 一般比室外无线直放站低一些，在45-65dB之间，主要是因为光纤传输损耗小，容易得到较高的输出功率，另外还要防止上行噪声电平过高影响施主基站。l室内直放站 一般比室外无线直放站低一些，在50-70dB之间，主要原因是防止噪声电平和干扰过高影响施主基站和覆盖效果。直放站的主要性能指标直放站的主要性能指标 Hubsun Training Centern上下行增益可调范围u定义 直放站上行增益和下行增益在最大增益的基础上可以连续调整的范围。u标准值 一般要求有20-40dB的连续可调范围，调节步长为1dB或2dB。直放站的主要性能指标直放站的主要性能指标 Hubsun Training Centern增益调整线性u定义 标称的直放站增益调整量与实际增益调整量间的误差波动范围。u标准值 一般调整误差在10%左右，即 若增益衰减16dB，则调整误差波动范围为 1.6dBm 若增益衰减22dB，则调整误差波动范围为2.2dBm 若增益衰减30dB，则调整误差波动范围为3.0dBm直放站的主要性能指标直放站的主要性能指标 Hubsun Training Center直放站的主要性能指标直放站的主要性能指标n最大输出功率u定义 保证直放站正常工作下所能得到的最大有效输出功率，一般是指直放站1dB压缩点的输出功率。如下图所示：1dB压缩点输出功率即指当输出功率达到进入饱和状态的临界点时，回退1dB所对应的输出功率，是直放站工作在线性工作区内的最大输出功率。PoutPin1dB Hubsun Training Center直放站的主要性能指标直放站的主要性能指标n最大输出功率u标准值l室外无线宽带直放站 Fmax 一般在33dBm（2W）以上，但为所有通过直放站信号的功率总和，若通过的信号越多，每信号的功率越小，所以宽带直放站的覆盖范围较小。l室外无线载波选频直放站 直放站有两个选频信道时，每载波信号的输出功率一般在30-33dBm；4个选频信道，每载波信号的输出功率衰减3dB；8个选频信道，每载波信号的输出功率衰减6dB。l室内无线宽带直放站 我国无委和信息产业部的要求为不大于17dBm（50mW）。Hubsun Training Center直放站的主要性能指标直放站的主要性能指标n杂散辐射u定义 在除工作带宽内和由于正常调制和切换瞬态引起的边带以及离散频率上的辐射，一般分为由天线连接处、电源引线引起的传导型杂散辐射和由机箱以及设备的结构引起的辐射型杂散辐射两种。杂散辐射主要是指带外的杂散辐射，带内的杂散很小可忽略不计。u标准值 根据GSM 11.26标准和国家无委的要求，当增益调到最大时，在900MHz频段，杂散辐射小于负36dBm（带外）。在1800MHz频段，杂散辐射小于负30dBm（带外）。Hubsun Training Center直放站的主要性能指标直放站的主要性能指标n互调产物u定义 与载波信号频率有某一特定频率关系的两个或多个带内信号，由于直放站内部器件的非线性而相互调制产生的互（交）调干扰信号，是衡量直放站抑制各种干扰的能力的指标。对于直放站，我们主要考虑的是可能落在工作带宽内的三阶互（交）调产物IM3。u标准值 根据GSM 11.26标准和国家无委的要求，当增益调到最大时，在900MHz频段，互调产物小于负36dBm（带内）。在1800MHz频段，互调产物小于负30dBm（带内）。u测试方法 Hubsun Training Center直放站的主要性能指标直放站的主要性能指标n互（交）调抑制比u定义 载波信号的功率电平与最高互调干扰信号的功率电平之比IMD，也是衡量直放站抑制各种干扰的能力的指标。从下图可见IMD与IM3的关系为：IMD=P0-IM3u标准值 根据GSM 11.26标准的要求，当增益调到最大时，在900MHz频段，IMD大于70dBc（带内）。在1800MHz频段，IMD大于50dBc（带内）。根据我国900MHz直放站技术要求及测试方法标准中要求，在直放站1dB压缩点输出功率回退6dB时，在900MHz频段，IMD大于30dBc（带内）。P0IMD（dBc）IM3（dBm）Hubsun Training Center直放站的主要性能指标直放站的主要性能指标n三阶交调截获点u定义 如下图：可见,三阶交调截获点并非实际存在的值,主要用于计算三阶互调产物和互调抑制比,也是衡量直放站抑制各种干扰的能力的指标。这个指标只适用于线性放大器。三阶互调输出特性曲线线性放大器理想输出特性曲线线性放大器实际输出特性曲线IP3P0IM3三阶互调截获点,IP3值为该点对应输出功率线性工作点三阶互调产物值PoutPin Hubsun Training Center直放站的主要性能指标直放站的主要性能指标n带外增益抑制度u定义 直放站对在工作带宽外所获得的信号增益的抑制程度。如图所示：在工作带宽外f处的带外增益抑制度=G-Gf0f1f2BW GGf1-ff2+f Hubsun Training Center直放站的主要性能指标直放站的主要性能指标n带外增益抑制度u标准值 根据GSM 11.26关于直放站的规范要求，带外增益抑制度的标准为：设f1、f0、f2分别为滤波器带宽的下限、中心频率和上限，直放站增益为85dB，则 频率 增益衰减f1-5MHz -60dB f2 -3dB f1-1MHz -50dB f2+400KHz-35dBf1-600KHz-45dB f2+600KHz-45dBf1-400KHz-35dB f2+1MHz-50dBf1 -3dB f2+5MHz-60dBf0 0dB Hubsun Training Center直放站的主要性能指标直放站的主要性能指标n噪声系数u定义 直放站输入端的信噪比(S/N)i与输出端信噪比(S/N)o的比值，即 用dB表示的NF为：噪声系数是衡量信号通过直放站，叠加了直放站本身产生的噪声后信号信噪比变坏程度的指标。理想情况下NF（dB）为0，但由于直放站本身会产生噪声，所以一般大于0。u标准值 我国900MHz直放站技术要求及测试方法标准中要求小于4dB。Hubsun Training Center直放站的主要性能指标直放站的主要性能指标n驻波比(VSWR)u定义 在直放站输出端测得的电压极大值与极小值之比，是衡量直放站产生的信号反射波对原入射信号影响程度的指标，公式表示为：其中为反射系数，即反射波与入射波强度之比。一些厂家还会用回波损耗值r来表示这个指标：r=-20log dBu标准值 一般为1.5(对应回波损耗值为14dB)。Hubsun Training Center直放站的主要性能指标直放站的主要性能指标n自动功率控制(ALC)u定义 自动功率控制功能就是对直放站输出功率设定一个门限，若输出功率超出此门限，该功能就会启动，利用负反馈电路把输出功率降到门限以下，保证直放站工作在线性工作区内。一旦ALC功能启动，输出信号会出现削波失真，严重畸变，所以一般设置ALC门限值为最大输出功率。u标准值 与最大输出功率值一样。Hubsun Training Center各类直放站简介各类直放站简介n室外型无线宽带射频式直放站室外型无线宽带射频式直放站的结构、特点等在前面已做了介绍，现仅就室外型无线宽带射频式直放站的技术指标要求做简介如下：l频率范围_ 上行：890MHZ-909MHZ_ 下行：935MHZ-954MHZl 2.2、工作带宽 219MHZ间，并且可以根据实际需要变化中心频率和带宽范围。l 额定增益：大于85dB。l 上下行增益可调范围：大于30dB（连续可调）。Hubsun Training Centerl增益调整线性 -16dB 1.6dB -22dB 2.2dB -30dB 3.0dBl 互调产物：小于负36dBm。l杂散发射_900MHz频段，小于负36dBm。_1800MHz频段，小于负30dBm。l 主机输出端最大功率：大于33dBm。l 噪声系数：小于6dB。各类直放站简介各类直放站简介 Hubsun Training Centerl滤波器特性设f1、f0、f2分别为滤波器带宽的下限、中心频率和上限，直放站增益为85dB，则 频率 增益衰减f1-5MHz -60dBf1-1MHz -50dBf1-600KHz-45dBf1-400KHz-35dBf1 -3dBf0 0dBf2 -3dBf2+400KHz-35dBf2+600KHz-45dBf2+1MHz -50dBf2+5MHz-60dB各类直放站简介各类直放站简介 Hubsun Training Centerl上下行信号抑制：大于90dB。l 具有ALC功能l 带内平坦度：峰-峰值小于2dB。l 电源_必须提供220V/50Hz交流电源，可波动范围大于+20%-15%之间，浪涌电压大于1000V。_若只提供直流电源，则必须提供220V AC/DC的电源转换器。l 应具备自动告警和监控功能。各类直放站简介各类直放站简介 Hubsun Training Centern室外型无线载波选频式直放站室外型无线载波选频式直放站的结构、特点等在前面已做了介绍，现仅就室外型无线载波选频式直放站的技术指标要求做简介如下l频率范围 上行：890MHZ-909MHZ 下行：935MHZ-954MHZl转发载波数：转发基站载波数从一个到8个载波可任意调整设置。l主机增益：大于85dB。l上下行增益可调范围：大于30dB（连续可调）。l 增益调整线性 -16dB 1.6dB -22dB 2.2dB -30dB 3.0dB 各类直放站简介各类直放站简介 Hubsun Training Centerl滤波器特性 设f0为滤波器中心频率，直放站增益为85dB，则 频率增益衰减f0-1MHz-50dBf0-600KHz-45dBf0-400KHz-3dBf00dBf0+100KHz -3dBf0+400KHz-35dBf0+600KHz-45dBf0+1MHz-50dBf0+5MHz-60dB各类直放站简介各类直放站简介 Hubsun Training Centerl互调产物：小于负36dBm。l 杂散发射 900MHz频段，小于负36dBm。1800MHz频段，小于负30dBm。l主机输出端最大功率：大于30dBm/每载波(四载波)。l 噪声系数：小于6dB。l 上下行信号抑制：直放站本机对上下行信号的抑制度大于90dB。l 具有ALC功能l 带内平坦度：峰-峰值小于2dB。l电源_必须提供220V/50Hz交流电源，可波动范围大于+20%-15%之间，浪 涌电压大于1000V。_若只提供直流电源，则必须提供220V AC/DC的电源转换器。l应具备自动告警和监控功能。各类直放站简介各类直放站简介 Hubsun Training Centern室外光纤直放站由于光纤直放站与无线直放站在传输方式等方面有较大差别，将就以下几点作较详细的介绍。u光纤直放站的技术指标要求u光纤直放站的几种传输方式u光纤直放站的应用分类u传输时延对光纤直放站的影响各类直放站简介各类直放站简介 Hubsun Training Centeru光纤直放站的技术指标要求l频率范围 上行：890MHZ-909MHZ 下行：935MHZ-954MHZl 主机增益：大于45dB。l 上下行增益可调范围：大于20dB（连续可调）。l 上行最大输出功率：-5dBm3dBl 传输时延：6usl 其余指标与室外型GSM无线射频式直放站一致。各类直放站简介各类直放站简介 Hubsun Training Center10公里20公里30公里同步桢信息时隙1时隙2时隙8时隙保护间 隔5公里基站最大传输距离35公里各类直放站简介各类直放站简介u传输时延对光纤直放站的限制因为信号在光纤中的传播速度=C空间/1.5,所以光纤直放站中继端与覆盖端间的最大传输距离=35/1.5=20km。Hubsun Training Center室内信号分布系统室内信号分布系统n室内信号分布系统综述n天馈分布系统n天馈分布系统的延伸n光纤信号分布系统n室内信号分布系统的无线接入方式n中继站对基站的影响 Hubsun Training Center室内覆盖需考虑的因素室内覆盖需考虑的因素n隔墙的阻挡（520dB）n楼层的阻挡（20dB以上）n家具等其它障碍物的阻挡（215dB）n多路径衰落n高层建筑（20层以上）u“孤岛效应”无信号覆盖u“乒乓效应”信号强度理想，而通话困难 Hubsun Training Center解决室内覆盖的基本方法解决室内覆盖的基本方法n通过天馈系统的分布，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。n信源基站的接入方式：u微蜂窝基站接入u基站直接接入u无线接入选取周围基站小区的信号 Hubsun Training Center室内信号分布系统的作用室内信号分布系统的作用n克服建筑屏蔽n填补建筑物内的盲区n解决大型建筑物内信号场强分布不均的问题n吸纳话务量，增加话费收入 Hubsun Training Center基站接入方式基站接入方式微蜂窝基站（Microcell）特点：u发射功率小（一般最大2W/载波）u安装简便（室内或室外壁挂式安装）u易于频率规划，微小区不易产生频率干扰。u最大发射功率：33dBm/载波u接收灵敏度：-107dBm 微蜂窝是解决移动通信在高话务量区的最佳选择。5-5 Hubsun Training Center天馈分布系统天馈分布系统BTS Hubsun Training Center天馈分布系统方案天馈分布系统方案n无源天馈分布系统n有源天馈分布系统n光纤分布系统n漏缆分布系统 Hubsun Training Center无源天馈分布系统无源天馈分布系统n选取不同耦合比的耦合器、功分器，经由馈线将信号送达建筑物内的各个区域。n通过天馈系统的分布，使信号得到均匀的覆盖。n适合于覆盖8,00015,000m2左右的建筑。Hubsun Training Center相关材料技术指标相关材料技术指标微带电路n二功分器损耗 3.5dB 三功分器损耗 5dB 四功分器损耗 7dBn1530dB耦合器损耗 0.3dB 10dB耦合器损耗 0.7dB 5dB耦合器损耗 2.2dB 腔体式n二功分器损耗 3.5dB 三功分器损耗 5dB 四功分器损耗 7dBn7dB耦合器损耗 1dB 15dB耦合器损耗 0.3dB n壁挂式和吸顶式天线增益 24dB Hubsun Training Center天馈分布系统的能量估算天馈分布系统的能量估算 15dB20dB耦合器损耗 0.3dB 10 dB耦合器损耗 0.7dB 5 dB耦合器损耗 3km，多模光纤1km）n使用非金属软光缆，布线方便。Hubsun Training Center光纤信号分布系统光纤信号分布系统（系统图）（系统图）电源接口单元D接口单元C接口单元B接口单元A主单元Comba Comba Comba Comba 主机主机BTS远端单元远端单元远端单元远端单元远端单元远端单元远端单元远端单元光纤 Hubsun Training Center光纤信号分布系统光纤信号分布系统（原理图）（原理图）接口单元A接口单元B接口单元C接口单元D匹配器匹配器分配器分配器监控单元电源单元接口单元射频匹配单元射频匹配单元各单元远端单元远端单元光纤光纤E/OE/O14 Hubsun Training Center光纤信号分布系统光纤信号分布系统基基 站站主主 单单 元元接口单元接口单元A接口单元接口单元B接口单元接口单元C接口单元接口单元D远端单元远端单元远端单元远端单元远端单元远端单元远端单元远端单元35层34层33层32层31层30层3层2层1层-1层-2层-3层光纤光纤光纤光纤 Hubsun Training CenterBTS主机主机563421光纤光纤信号分布系统光纤信号分布系统（隧道的覆盖）（隧道的覆盖）Hubsun Training Center光纤信号分布系统光纤信号分布系统（隧道覆盖的系（隧道覆盖的系统框图）统框图）BTS接接口口单单元元远端机远端机1远端机远端机2远端机远端机3远端机远端机4远端机远端机5远端机远端机6主主单单元元光纤光纤光纤光纤光纤光纤 Hubsun Training Center室内信号分布系统的无线接入室内信号分布系统的无线接入方式方式n小型室内信号中继器用于解决小范围的室内覆盖，如餐厅、商场、地下室、别墅等。n外围基站空闲。n客流量不大，仅考虑室内信号覆盖。Hubsun Training Center室内信号分布系统的无线接入室内信号分布系统的无线接入方式方式BS中继放大机平面天线壁挂天线吸顶天线吸顶天线二功分器二功分器RS-2110