直放站在移動通信中的應用

牛保疆

摘要：目前，2G通信直放站已經在國內得到了重要的應用，現今國內外已有不少運營商已紛紛推出正式商用的3G移動通信直放站，相信在3G到來的時候，直放站會對無線網絡起到更重要的補充作用。

關鍵詞；網絡覆蓋；直放站

隨著網絡的發展，城市的室內覆蓋已不存在問題，覆蓋的重點也逐漸向山區、高速公路等高難度覆蓋區域轉移。直放站以其靈活簡易的特點成為解決簡單問題的重要方式。 本文通過對無線網絡覆蓋問題的分析，討論了直放站在移動通信中的重要作用及應用。

1 直放站的定義

直放站（又叫中繼器）屬于同頻放大設備，是指在無線通信傳輸過程中起到信號增強的一種無線電發射中轉設備。無論是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射頻信號功率增強器。

2 直放站的分類

2.1從傳輸信號分有GSM直放站、CDMA直放站和3G直放站

2.1.1 GSM移動通信直放站是為消除GSM900MHz/1800MHz頻段移動通信網的小范圍信號盲區或弱信號區而設計生產的通信設備。被廣泛應用于地下商場、停車場、地鐵、隧道、高層建筑的辦公室等基站信號所無法到達的信號盲區，同時對于消除城市因受高樓大廈影響而產生的室外局部信號陰影區或邊遠郊區個別村鎮的弱信號區也具有相當好的覆蓋效果。

2.1.2 CDMA直放站可以擴大CDMA基站的覆蓋范圍，大大節省CDMA網絡建設的投資(一個CDMA直放站的投資約為一個CDMA基站的十分之一)。特別是在高層樓宇、地下(如地鐵)、以及盲區等特殊環境下，CDMA 直放站將充分發揮它的優勢。由于各種地理環境和用戶的要求不同，所需的CDMA直放站的類型也不同。

2.1.3 CDMA直放站是為了消除移動通信網覆蓋盲區或弱信號，延伸基站信號覆蓋的一種中繼設備，它能解決消除城市因受高樓大廈影響而產生的室外局部信號陰影區，地下停車場、地下隧道、商場、電梯等基地無法到達信號的盲區，提高了覆蓋范圍增強了信號覆蓋延伸。

2.1.4 與傳統的2G無線通信系統相比，由于3G無線通信系統主要使用的頻段在2000MHz附近，根據電波傳播衰減規律，顯然3G的無線信號比2G的無線信號衰減得更快。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。所以在達到與2G網絡同等的覆蓋水平時，需要更多的直放站來完成網絡覆蓋。由此我們可以預期，在即將到來的3G無線網絡建設高潮中，直放站也必然仍將扮演著重要的角色。

2.2 從傳輸帶寬來分有寬帶直放站和選頻（選信道）直放站

2.2.1 GSM移動通信寬帶直放站的主要特點：

高的系統增益且增益連續可調；采用先進的數字濾波技術，帶外抑制特別好；全雙工工作，很高的上/下行隔離度；兩端口標準設計，安裝極為方便；內置電源且設計有電源保護系統和免維護備用電源接口；采用ALC技術，輸出電平連續可調，穩定可靠；可選智能監控，故障自動報警及遠程維護；高線性功放，性能穩定等。

2.2.2 GSM移動通信頻帶選擇直放站的主要特點：

高的系統增益且增益連續可調；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，滿足不同客戶要求，帶外抑制好，不同營運商之間的信號不會產生相互干擾；內置電源且設計有電源保護系統和免維護備用電源接口；兩端口標準設計，安裝極為方便；采用PLL控制技術的選頻模塊，性能穩定可靠，噪聲系數低等。

2.3 從傳輸方式來分有無線直放站、光纖直放站和移頻傳輸直放站

2.3.1 無線傳輸直放站

下行從基站接收信號，經放大后向用戶方向覆蓋；上行從用戶接收信號，經放大后發送給基站。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，經光電變換變成光信號，傳輸后又經電光變換恢復電信號再發出。

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，放大后發送出去。

3 直放站的應用

直放站可以擴大服務范圍，消除覆蓋盲區，如高山，建筑物，樹林等阻擋物而形成的信號盲區；在郊區能夠增強場強，擴大郊區站的覆蓋；沿高速公路架設，增強覆蓋效率；還可以解決室內覆蓋，如大型建筑物內信號衰減信號盲區、地下商城、遂道等衰減信號盲區；另外 ，將空閑基站的信號引到繁忙基站的覆蓋區內，實現疏忙等。

3.1 公路、郊區重點農村的覆蓋

隨著社會的發展，高速公路逐漸增多，公路的覆蓋成為一個很大難題，為了有效節約資源，直放站在這里得到了廣泛應用。，某條高速公路如果全部利用宏基站覆蓋，共計需要15個宏基站，采用宏基站帶直放站方式，只需要8個宏基站，在很大程度上節約了成本。

3.2 “L”型覆蓋

某一風景區位于山谷中，距離基站不到4公里，但由于被山脈阻擋，根本無網絡信號。在山脈的盡頭安裝一直放站，由于直放站接收信號的方向和發射信號的方向成一定的角度，相當于基站的電波在直放站處轉了一個彎。依靠山體的阻擋，直放站的施主天線和服務天線分別放在山體的兩側，隔離度很大，直放站的性能可以充分發揮，很好地解決了該風景區用戶的通信問題，還使該基站的通信距離向山谷里延伸了6公里。

3.3開闊地域的覆蓋

人口分布較少的開闊地域是使用直放站進行覆蓋的典型場合。當直放站采用全向天線時，只要有一定的鐵塔高度，在直放站工作正常的情況下，3公里內可以明顯地感覺到直放站的增益作用。但距離超過5公里以后，直放站的增益作用就迅速消失，用手機進行基站接收信號電平測試，無論直放站是否工作，接收電平都沒有明顯變化。這是因為在平原開闊地區，房屋建筑和地形地貌造成的傳輸衰耗相對較小，而隨空間距離的增加，電波按32.45+20logf(MHz)+20logD(公里)的規律衰減；即距離每增加一倍，電波衰減6dB。

4 直放站的優點及不足

4.1 直放站的優點

4.1.1 同等覆蓋面積時，使用直放站投資較低。在平原地區室外一個全向基站可以有10km覆蓋半徑；一個全向直放站可以有4km覆蓋半徑；就覆蓋面積而言，六個直放站約相當于一個基站。六個直放站的設備價約為一個基站的80%。但考慮到機房租用和裝修、交直流電源、空調、傳輸系統和電路租金等費用，六個直放站的費用只相當于于一個基站的50%，甚至更低。

4.1.2 覆蓋更為靈活。一個基站基本上是圓形覆蓋，多個直放站可以組織成多種覆蓋形式。如“一”字型排開，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，特別適合于山區組網。

4.1.3 在組網初期，由于用戶較少，投資效益較差，可以用一部分直放站代替基站。用戶發展起來后現更換為基站，替換下來的直放站再進一步放置在更邊緣的地區，這樣一步步地滾動發展。

4.1.4 由于不需要土建和傳輸電路的施工，建網迅速。

4.2 直放站的不足

不能增加系統容量。

4.2.1 引入直放站后，會給基站增加約3dB以上的噪音，使原基站工作環境惡化，覆蓋半徑減少。所以一個基站的一個扇區最好帶兩個以下的直放站工作。

4.2.2 直放站只能頻分不能碼分，一個直放站往往將多個基站或多個扇區的信號加以放大。引入過多的直放站后，導致基站短碼相位混亂導頻污染嚴重，優化工作困難，同時加大了不必要的軟切換。

4.2.3 直放站的網管功能和設備檢測功能遠不如基站，當直放站出現問題后不易察覺。

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揮。

4.2.5 如果直放讓自激或直放站附近有干擾源，將對原網造成嚴重影響。由于直放站的工作天線較高，會將干擾的破壞作用大面積擴大。

參考文獻

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[2]蜂窩移動通信--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無線網絡工程，楊峰義等編著，人民郵電出版社，北京，2004年4月