高鐵通信直放站的工程設計與調測

賈霞霞

摘 要：直放站在高鐵通信網絡優化中的應用越來越廣泛，該文從直放站實踐教學的觀點出發，重點介紹直放站的設計和調測流程，便于能更好的應用直放站解決信號盲區。

關鍵詞：直放站 工程設計 調測

中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（a）-0083-01

在移動通信業務迅猛發展的如今，用戶渴望接收到高質量通信。尤其像隧道、地鐵等場所更應該避免掉話現象。因此，運營商開始利用設置直放站來解決無線電波難以覆蓋到的盲區信號的問題，能使改善用戶高鐵通信中通話質量問題。

直放站（中繼器）在無線通信傳輸過程中起到信號增強作用，它是一種無線電發射中轉設備。它的基本功能就是一個射頻信號功率增強器。直放站是解決通信網絡中延伸覆蓋范圍的一種最佳方案，使用直放站后既可以完成網絡覆蓋又不需要增加基站數量。該文是針對直放站的工程設計進行研究，并通過實踐教學的方式對直放站的調測做了深入分析，以便于能更好的應用直放站解決信號盲區。

1 直放站工程設計

1.1 前期勘測及站址定位

直放站在安裝前應該對安裝地點進行實地考察，并按測點結果對覆蓋范圍及效果得到初步的估算，測點一般按下面幾步進行：

（1）為達到覆蓋范圍，選定直放站設備的安裝位置，前期準備工作做好，如鐵塔、供電系統、機房、設備接地等工作。

（2）確定基站的載頻號，完成所需要的轉發工作，并測試接收端信號場強值。

（3）根據場強值確定需用設備的類型。

（4）通過計算預測直放站設備的最大輸出功率值、增益。

（5）根據設備類型、輸出功率可預測設備開通后覆蓋效果和覆蓋范圍情況。

1.2 施主天線和覆蓋天線的安裝

施主天線的安裝盡量選用窄波束、高增益的定向天線。安裝的位置應選在能接收到足夠強度、主導明顯的信源信號的位置為最優。

對室外安裝的直放站，其覆蓋天線位置是否合理直接影響到直放站的覆蓋效果。依據工程經驗，天線的機械下傾角度大于10 °時，容易引起天線水平方向圖的枕形畸變。天線的旁瓣輻射太遠，易造成越區覆蓋，在基站密度較大的城區，容易引起同頻干擾問題。

施主天線與重發天線采用背對背的方式安裝可以增大隔離度。當安裝選在鐵塔上時，使用鐵塔平臺對兩天線進行隔離；當安裝在樓房頂部時，使用建筑物或增大天線間的水平距離來增大隔離度。

1.3 隔離度的測試

隔離度定義為直放站輸入端口信號對輸出端口信號的衰減度，是功率之比，單位是dB。直放站利用施主天線去接收基站信號，之后再通過重發天線發送給覆蓋目標區。這樣在基站側信號與覆蓋到目標區域的信號是一致的，若兩個信號重疊在一起，就會產生自激，所以需要增大隔離度。

水平隔離度Lh 公式：

（1）

其中：22.0是傳播常數

λ：是天線的工作波長（單位：英尺）

d：是收發天線的水平間隔（單位：英尺）

Gr、Gt：分別為接收和發射天線的增益（單位：dB）

Xr、Xt：分別為接收和發射天線的前后比（單位：dB）

垂直隔離度Lv 公式：

（2）

其中：28.0是傳播常數

λ：是天線的工作波長（單位：英尺）

d：是收發天線間垂直間隔（單位：英尺）；

傾斜隔離度計算：

（dB）；為天線在垂直面的夾角。

按工程設計的一般要求，隔離度L應該大于直放站的最大工作增益Gmax約10～15 dB。現取dB，按一般情況下直放站最大工作增益G=90 dB處理，所以L應大于102 dB，如果取f=850 MHz，Gr=25 dB，Gt=15 dB，Xr=50 dB，Xt=45 dB，由式（1）可算出天線間最小水平距離應為20 m，由式（2）可算出天線間最小垂直距離應為22 m。

2 設備調整與測試

正確連接安裝直放站與天線饋線，開機后設置直放站的增益，確定其最大工作增益低于收發隔離度約15 dB。

例如某CDMA直放站的調整過程，其輸出功率額定值為+32 dBm（1W），額定增益在92～96 dB間，對其施主天線選用1.8 m的拋物面天線，其接收到的基站場強值是-82 dBm，那么天線的增益G=22dB。如果選擇施主天線距離主機為32 m，采用SYV-50-22型的低損耗饋線，此饋線在850 MHz時損耗僅約每米為0.03 dBm，則饋線中的總損耗L=0.96 dB，若收發隔離度達110 dB，則最大增益Gmax為110 dB-15 dB=95 dB。

直放站的輸出功率Pout=-82 dBm+Gmax+G-L=33.1 dB。在達到設備額定輸出功率要求的條件下，實踐安裝后用HP-8563E型頻譜分析儀實際測量輸出功率32.5 dBm。可見實際測量得出結果與以上計算結果基本吻合。

3 案例展示實踐教學

例如已經安裝并且設置好了的一個選頻直放站。該直放站相距幾個基站很近，接收信源信號的能力也很強，此直放站接收場強也較強，約在72～82之間，利用測試手機選定一個小區進行測試，在該區域內可以正常使用，覆蓋區域的地勢較低并且需要覆蓋的區域很小，在通電設備開通的情況下，手機測到的下行場強非常好，可是在設備運行幾天后就有用戶反映沒信號，當工作人員抵達現場后把主機掉電后設備一切正常。但沒過幾天后又出現沒有信號情況，經過現場檢查分析后發現設備吊死。

針對上述情況，實踐教學中以小組的形式就直放站出現的問題進行討論分析。最終給出的分析：當設備系統啟動后發現上下行衰耗大約為14 dB，在接收側，接收天線下用測試手機鎖頻測試得該頻點接收信源在72 dB左右，在覆蓋目標區測試時信號大約為42～46 dB。在此情況下我們該把設備衰耗降到最低或把接收天線的方位做一次調整，這樣則問題得到解決。

4 結語

直放站在移動通信網絡中的作用，主要是解決信號覆蓋中的盲區、覆蓋范圍小、信號弱等問題，所以在直放站工程設計與調測時，應根據項目要求調整天線的俯仰角度、水平角度和增益，達到直放站的理想覆蓋。結合實踐教學的方式，可以通過使用儀器測試以及實地通話測試，必要時重新做出相應的調整，如重新確定站址、重新調整工作參數（如增益等），使直放站在最佳狀態工作，同時也使工程設計方案達到預定的設計要求。

參考文獻

[1] 麻曉剛.移動通信直放站的工程設計[J].科技情報開發與經濟，2007（20）.

[2] 胡明仁.直放站的設計與調測[J].科技廣場，2009（1）.

[3] 高健，劉良華.移動通信技術[M].北京：機械工業出版社，2012.endprint

摘 要：直放站在高鐵通信網絡優化中的應用越來越廣泛，該文從直放站實踐教學的觀點出發，重點介紹直放站的設計和調測流程，便于能更好的應用直放站解決信號盲區。

關鍵詞：直放站 工程設計 調測

中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（a）-0083-01

在移動通信業務迅猛發展的如今，用戶渴望接收到高質量通信。尤其像隧道、地鐵等場所更應該避免掉話現象。因此，運營商開始利用設置直放站來解決無線電波難以覆蓋到的盲區信號的問題，能使改善用戶高鐵通信中通話質量問題。

直放站（中繼器）在無線通信傳輸過程中起到信號增強作用，它是一種無線電發射中轉設備。它的基本功能就是一個射頻信號功率增強器。直放站是解決通信網絡中延伸覆蓋范圍的一種最佳方案，使用直放站后既可以完成網絡覆蓋又不需要增加基站數量。該文是針對直放站的工程設計進行研究，并通過實踐教學的方式對直放站的調測做了深入分析，以便于能更好的應用直放站解決信號盲區。

1 直放站工程設計

1.1 前期勘測及站址定位

直放站在安裝前應該對安裝地點進行實地考察，并按測點結果對覆蓋范圍及效果得到初步的估算，測點一般按下面幾步進行：

（1）為達到覆蓋范圍，選定直放站設備的安裝位置，前期準備工作做好，如鐵塔、供電系統、機房、設備接地等工作。

（2）確定基站的載頻號，完成所需要的轉發工作，并測試接收端信號場強值。

（3）根據場強值確定需用設備的類型。

（4）通過計算預測直放站設備的最大輸出功率值、增益。

（5）根據設備類型、輸出功率可預測設備開通后覆蓋效果和覆蓋范圍情況。

1.2 施主天線和覆蓋天線的安裝

施主天線的安裝盡量選用窄波束、高增益的定向天線。安裝的位置應選在能接收到足夠強度、主導明顯的信源信號的位置為最優。

對室外安裝的直放站，其覆蓋天線位置是否合理直接影響到直放站的覆蓋效果。依據工程經驗，天線的機械下傾角度大于10 °時，容易引起天線水平方向圖的枕形畸變。天線的旁瓣輻射太遠，易造成越區覆蓋，在基站密度較大的城區，容易引起同頻干擾問題。

施主天線與重發天線采用背對背的方式安裝可以增大隔離度。當安裝選在鐵塔上時，使用鐵塔平臺對兩天線進行隔離；當安裝在樓房頂部時，使用建筑物或增大天線間的水平距離來增大隔離度。

1.3 隔離度的測試

隔離度定義為直放站輸入端口信號對輸出端口信號的衰減度，是功率之比，單位是dB。直放站利用施主天線去接收基站信號，之后再通過重發天線發送給覆蓋目標區。這樣在基站側信號與覆蓋到目標區域的信號是一致的，若兩個信號重疊在一起，就會產生自激，所以需要增大隔離度。

水平隔離度Lh 公式：

（1）

其中：22.0是傳播常數

λ：是天線的工作波長（單位：英尺）

d：是收發天線的水平間隔（單位：英尺）

Gr、Gt：分別為接收和發射天線的增益（單位：dB）

Xr、Xt：分別為接收和發射天線的前后比（單位：dB）

垂直隔離度Lv 公式：

（2）

其中：28.0是傳播常數

λ：是天線的工作波長（單位：英尺）

d：是收發天線間垂直間隔（單位：英尺）；

傾斜隔離度計算：

（dB）；為天線在垂直面的夾角。

按工程設計的一般要求，隔離度L應該大于直放站的最大工作增益Gmax約10～15 dB。現取dB，按一般情況下直放站最大工作增益G=90 dB處理，所以L應大于102 dB，如果取f=850 MHz，Gr=25 dB，Gt=15 dB，Xr=50 dB，Xt=45 dB，由式（1）可算出天線間最小水平距離應為20 m，由式（2）可算出天線間最小垂直距離應為22 m。

2 設備調整與測試

正確連接安裝直放站與天線饋線，開機后設置直放站的增益，確定其最大工作增益低于收發隔離度約15 dB。

例如某CDMA直放站的調整過程，其輸出功率額定值為+32 dBm（1W），額定增益在92～96 dB間，對其施主天線選用1.8 m的拋物面天線，其接收到的基站場強值是-82 dBm，那么天線的增益G=22dB。如果選擇施主天線距離主機為32 m，采用SYV-50-22型的低損耗饋線，此饋線在850 MHz時損耗僅約每米為0.03 dBm，則饋線中的總損耗L=0.96 dB，若收發隔離度達110 dB，則最大增益Gmax為110 dB-15 dB=95 dB。

直放站的輸出功率Pout=-82 dBm+Gmax+G-L=33.1 dB。在達到設備額定輸出功率要求的條件下，實踐安裝后用HP-8563E型頻譜分析儀實際測量輸出功率32.5 dBm。可見實際測量得出結果與以上計算結果基本吻合。

3 案例展示實踐教學

例如已經安裝并且設置好了的一個選頻直放站。該直放站相距幾個基站很近，接收信源信號的能力也很強，此直放站接收場強也較強，約在72～82之間，利用測試手機選定一個小區進行測試，在該區域內可以正常使用，覆蓋區域的地勢較低并且需要覆蓋的區域很小，在通電設備開通的情況下，手機測到的下行場強非常好，可是在設備運行幾天后就有用戶反映沒信號，當工作人員抵達現場后把主機掉電后設備一切正常。但沒過幾天后又出現沒有信號情況，經過現場檢查分析后發現設備吊死。

針對上述情況，實踐教學中以小組的形式就直放站出現的問題進行討論分析。最終給出的分析：當設備系統啟動后發現上下行衰耗大約為14 dB，在接收側，接收天線下用測試手機鎖頻測試得該頻點接收信源在72 dB左右，在覆蓋目標區測試時信號大約為42～46 dB。在此情況下我們該把設備衰耗降到最低或把接收天線的方位做一次調整，這樣則問題得到解決。

4 結語

直放站在移動通信網絡中的作用，主要是解決信號覆蓋中的盲區、覆蓋范圍小、信號弱等問題，所以在直放站工程設計與調測時，應根據項目要求調整天線的俯仰角度、水平角度和增益，達到直放站的理想覆蓋。結合實踐教學的方式，可以通過使用儀器測試以及實地通話測試，必要時重新做出相應的調整，如重新確定站址、重新調整工作參數（如增益等），使直放站在最佳狀態工作，同時也使工程設計方案達到預定的設計要求。

參考文獻

[1] 麻曉剛.移動通信直放站的工程設計[J].科技情報開發與經濟，2007（20）.

[2] 胡明仁.直放站的設計與調測[J].科技廣場，2009（1）.

[3] 高健，劉良華.移動通信技術[M].北京：機械工業出版社，2012.endprint

摘 要：直放站在高鐵通信網絡優化中的應用越來越廣泛，該文從直放站實踐教學的觀點出發，重點介紹直放站的設計和調測流程，便于能更好的應用直放站解決信號盲區。

關鍵詞：直放站 工程設計 調測

中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（a）-0083-01

在移動通信業務迅猛發展的如今，用戶渴望接收到高質量通信。尤其像隧道、地鐵等場所更應該避免掉話現象。因此，運營商開始利用設置直放站來解決無線電波難以覆蓋到的盲區信號的問題，能使改善用戶高鐵通信中通話質量問題。

直放站（中繼器）在無線通信傳輸過程中起到信號增強作用，它是一種無線電發射中轉設備。它的基本功能就是一個射頻信號功率增強器。直放站是解決通信網絡中延伸覆蓋范圍的一種最佳方案，使用直放站后既可以完成網絡覆蓋又不需要增加基站數量。該文是針對直放站的工程設計進行研究，并通過實踐教學的方式對直放站的調測做了深入分析，以便于能更好的應用直放站解決信號盲區。

1 直放站工程設計

1.1 前期勘測及站址定位

直放站在安裝前應該對安裝地點進行實地考察，并按測點結果對覆蓋范圍及效果得到初步的估算，測點一般按下面幾步進行：

（1）為達到覆蓋范圍，選定直放站設備的安裝位置，前期準備工作做好，如鐵塔、供電系統、機房、設備接地等工作。

（2）確定基站的載頻號，完成所需要的轉發工作，并測試接收端信號場強值。

（3）根據場強值確定需用設備的類型。

（4）通過計算預測直放站設備的最大輸出功率值、增益。

（5）根據設備類型、輸出功率可預測設備開通后覆蓋效果和覆蓋范圍情況。

1.2 施主天線和覆蓋天線的安裝

施主天線的安裝盡量選用窄波束、高增益的定向天線。安裝的位置應選在能接收到足夠強度、主導明顯的信源信號的位置為最優。

對室外安裝的直放站，其覆蓋天線位置是否合理直接影響到直放站的覆蓋效果。依據工程經驗，天線的機械下傾角度大于10 °時，容易引起天線水平方向圖的枕形畸變。天線的旁瓣輻射太遠，易造成越區覆蓋，在基站密度較大的城區，容易引起同頻干擾問題。

施主天線與重發天線采用背對背的方式安裝可以增大隔離度。當安裝選在鐵塔上時，使用鐵塔平臺對兩天線進行隔離；當安裝在樓房頂部時，使用建筑物或增大天線間的水平距離來增大隔離度。

1.3 隔離度的測試

隔離度定義為直放站輸入端口信號對輸出端口信號的衰減度，是功率之比，單位是dB。直放站利用施主天線去接收基站信號，之后再通過重發天線發送給覆蓋目標區。這樣在基站側信號與覆蓋到目標區域的信號是一致的，若兩個信號重疊在一起，就會產生自激，所以需要增大隔離度。

水平隔離度Lh 公式：

（1）

其中：22.0是傳播常數

λ：是天線的工作波長（單位：英尺）

d：是收發天線的水平間隔（單位：英尺）

Gr、Gt：分別為接收和發射天線的增益（單位：dB）

Xr、Xt：分別為接收和發射天線的前后比（單位：dB）

垂直隔離度Lv 公式：

（2）

其中：28.0是傳播常數

λ：是天線的工作波長（單位：英尺）

d：是收發天線間垂直間隔（單位：英尺）；

傾斜隔離度計算：

（dB）；為天線在垂直面的夾角。

按工程設計的一般要求，隔離度L應該大于直放站的最大工作增益Gmax約10～15 dB。現取dB，按一般情況下直放站最大工作增益G=90 dB處理，所以L應大于102 dB，如果取f=850 MHz，Gr=25 dB，Gt=15 dB，Xr=50 dB，Xt=45 dB，由式（1）可算出天線間最小水平距離應為20 m，由式（2）可算出天線間最小垂直距離應為22 m。

2 設備調整與測試

正確連接安裝直放站與天線饋線，開機后設置直放站的增益，確定其最大工作增益低于收發隔離度約15 dB。

例如某CDMA直放站的調整過程，其輸出功率額定值為+32 dBm（1W），額定增益在92～96 dB間，對其施主天線選用1.8 m的拋物面天線，其接收到的基站場強值是-82 dBm，那么天線的增益G=22dB。如果選擇施主天線距離主機為32 m，采用SYV-50-22型的低損耗饋線，此饋線在850 MHz時損耗僅約每米為0.03 dBm，則饋線中的總損耗L=0.96 dB，若收發隔離度達110 dB，則最大增益Gmax為110 dB-15 dB=95 dB。

直放站的輸出功率Pout=-82 dBm+Gmax+G-L=33.1 dB。在達到設備額定輸出功率要求的條件下，實踐安裝后用HP-8563E型頻譜分析儀實際測量輸出功率32.5 dBm。可見實際測量得出結果與以上計算結果基本吻合。

3 案例展示實踐教學

例如已經安裝并且設置好了的一個選頻直放站。該直放站相距幾個基站很近，接收信源信號的能力也很強，此直放站接收場強也較強，約在72～82之間，利用測試手機選定一個小區進行測試，在該區域內可以正常使用，覆蓋區域的地勢較低并且需要覆蓋的區域很小，在通電設備開通的情況下，手機測到的下行場強非常好，可是在設備運行幾天后就有用戶反映沒信號，當工作人員抵達現場后把主機掉電后設備一切正常。但沒過幾天后又出現沒有信號情況，經過現場檢查分析后發現設備吊死。

針對上述情況，實踐教學中以小組的形式就直放站出現的問題進行討論分析。最終給出的分析：當設備系統啟動后發現上下行衰耗大約為14 dB，在接收側，接收天線下用測試手機鎖頻測試得該頻點接收信源在72 dB左右，在覆蓋目標區測試時信號大約為42～46 dB。在此情況下我們該把設備衰耗降到最低或把接收天線的方位做一次調整，這樣則問題得到解決。

4 結語

直放站在移動通信網絡中的作用，主要是解決信號覆蓋中的盲區、覆蓋范圍小、信號弱等問題，所以在直放站工程設計與調測時，應根據項目要求調整天線的俯仰角度、水平角度和增益，達到直放站的理想覆蓋。結合實踐教學的方式，可以通過使用儀器測試以及實地通話測試，必要時重新做出相應的調整，如重新確定站址、重新調整工作參數（如增益等），使直放站在最佳狀態工作，同時也使工程設計方案達到預定的設計要求。

參考文獻

[1] 麻曉剛.移動通信直放站的工程設計[J].科技情報開發與經濟，2007（20）.

[2] 胡明仁.直放站的設計與調測[J].科技廣場，2009（1）.

[3] 高健，劉良華.移動通信技術[M].北京：機械工業出版社，2012.endprint