GSM室外直放站的設計

劉鴻旗

摘 要:本文從從直放站的工作原理、應用以及移動通信對直放站性能參數的一些基本要求和直放站在實際生活中的應用為主線進行了介紹。此外,本文還介紹了直放站在不同的地理環境及應用場合的系統解決方案以及直放站主要指標的測試。

關鍵詞:直放站GSM無線通信移動通信基站

中圖分類號:TN929 文獻標識碼:A 文章編號:1674-198X(2012)06(a)-0024-01

1 直放站的概念分析

直放站是一種同頻放大設備,無限通信在整個的傳輸過程當中,它具有增強信號的作用。它在下行鏈路中,從覆蓋的區域當中獲取信號,由帶通濾波器過濾掉一部分信號,然后用功放將過濾后的信號進行放大,再發射到待覆蓋的區域。它在上行鏈路中的覆蓋方式和區域是相同的手機信號區域,發射的區域為上行放大鏈路——相應基站,這樣的一個過程,實現了手機信號與基站信號的傳輸。我們選擇使用直放站的目的是:為了達到“小容量,大覆蓋”的目標,因為使用直放站他能夠以固有的基站數量來保障網絡的覆蓋,而且成本比微蜂窩技術要小的多。直放站是一個解決網絡延伸覆蓋能力的、簡單的、安全快捷的方式。

直放站與基站的優劣性比較。相較于基站,直放站有以下的優點:(1)覆蓋面積相同,使用直放站投資更低。(2)覆蓋更加靈活。(3)在用戶不多的組網初期,投資的效益不高,可以用一部分直放站代替基站。(4)無需土建和傳輸電路的施工,建網迅速。

2 直放站的原理

2.1 直放站的工作原理

為解決基站覆蓋存在的盲區,所以采取了使用GSM移動通信的方式。它能夠消除GSM900MHz/1800MHz頻段的移動通信網的小范圍信號盲區,不僅能偶改善覆蓋效果,還能極大的減少投資基站的成本。

施主天線將接收到的基站下行信號送到雙工器,雙工器對信號進行濾波后將上行信號送到低噪聲放大器進行第一級放大,放大后的信號含有雜散信號這時必需對信號再次進行濾波,為了不影響后級的工作效率及對其他信號有好的抑制度,必須選擇一個有好的波形矩數的濾波器才可以達到要求,在這么高的頻率一般普通的濾波器沒辦法達到要求,我們采用中頻頻段選擇器在中頻進行濾波才可以達到要求。通過調整濾波器的中心工作頻率可使整個工作頻段上移或下移,這樣可根據現場的實際情況及具體的操作方式來進行調整,方式方法比較靈活。大功率放大器有將濾波后的信號進行放大的作用,最后信號經雙工器再次濾波后從重發天線發射出去對欲覆蓋區進行信號覆蓋。移動臺的上行信號以同樣的工作原理反向進行放大工作。

2.2 直放站的應用原則

按照不同的地域,不同的地理環境,就有著不同的原則和方式,由以上的方式再結合自身特點和要求,我們去制定出不同的系統解決方案。無線直放站當中,信號的隔離是其中至關重要的組成部分。信號是從空間當中傳輸到無線直放站的,那么就存在著信號純凈度必須很高的問題,在一些基站密集的地方,把基站或扇區信號分離開來,難度比較大,對直放站的干擾較大。因此在基站密集的地方,采用有線信號的方式更好。在不具備使用光纖直放站條件的場所,只能采用無線直放站,但其施主天線必須具有足夠的方向選擇性。

3 GSM室外直放站的設計

3.1 直放站工程設計原理

直放站在設計覆蓋區域的時候,必須注意上行和下行信道的系統余量一樣,這樣能夠保障上、下行信道的通信距離、通話質量大體相同。還有三個相互制約:①覆蓋半徑,②話音質量,通信概率(可靠性)。

3.2 直放站的工程設計

通常有兩種情況需要建直放站,一種是網絡建設初期;另一種是網絡優化時期。在確定建站之后,工程建設者和設計者,第一步要做的就是進行現場勘測,然后結合理論計算設計方案。

3.3 收發天線隔離度的計算和測量

信號從直放站前向輸出端口到前向輸入端口的路徑衰減稱之為天線隔離度,它是由施主天線和重發天線安裝的位置,與垂直及水平的距離、相向的角度有關來決定的,跟直放站自身沒有關系,它的大小能夠影響直放站的增益配置,對直放站的穩定性有所影響。

直放站的覆蓋范圍有天線的位置決定,所以不僅要考慮天線隔離度、輸入信號電平大小等因素,還要注意輸入信號的波形質量。天線位置不好的話,直放站向覆蓋區域轉發的信號質量不好,手機用戶無法接入基站。施主天線與重發天線使用背對背安裝的方式就是為了增大隔離度。

3.4 天線的選擇和安裝

天線的好壞對覆蓋效果會有很大影響,基站信號是通過施主天線來進行接收的,所以對于天線的選擇上就有很高的要求,天線要具備使用方向性很強的特點,要求水平波束角小、方向性好、增益高、前后比大;用于覆蓋盲區的重發天線要使用定向天線,天線波束在水平面和垂直面上應具有較好的方向圖,要求增益高、前后比大,具有較強的旁瓣抑制能力和較好的零填充特性。

由于多徑效應的影響,天線的選址對覆蓋范圍影響很大,施主天線與重發天線采用背對背安裝方式,施主天線在重發天線下面,利用山體、建筑等的阻隔,拉開他們之間的距離。

3.5 直放站的網絡監控

監控中心又由PC機和短消息網關組成,運行在PC機上的應用軟件完成對各直放站站點的數據庫管理工作。ISMG是具有短消息轉發功能的短消息網關。該監控中心通過短信網關(ISMG)與短消息業務中心連接,短消息網關支持標準的SMPP3.3協議和SGI P1.2協議,與直放站通過短信進行控制信息的交互。

目前采用(SMS)方式來實現數據通信的方式有以下三種。

(1)短消息方式接入

(2)無線Modem直接連接直放站

(3)無線Modem通過前置設備接直放站

除了上述所說的,還有其他的部分,他們的特點是,在本地設有自己的監控終端,我們稱之為前置機。這類直放站通過其前置機提供上級網管接口,與省中心直放站集中監控系統的中心服務器通過無線Modem等方式連接,實現直放站的監控和管理。

3.6 結語

隨著社會經濟的發展,用戶對網絡質量的要求進一步提高,信號無縫覆蓋的要求急切,隨著中國3G網絡大規模建設,直放站將成為該網不可缺少的組成部分,有著誘人的廣闊前景。如何更好地發揮直放站在信號傳輸中的作用,將是擺在直放站工程技術人員面前的一個緊迫課題。

網絡優化一直是移動通信網建設不可分割的重要內容,移動網絡的通信質量,要靠網絡優化持續不斷的工作來保證。在網絡優化的多種手段中,直放站的應用是改善信號弱區盲區的有效方法。直放站是一種同頻放大設備,在無限通信的傳輸過程中,它具有增強信號的作用。

參考文獻

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[2] 章堅武.移動通信.西安電子科技大學出版社,2007,8.

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