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99在四川联通CDMA网络中的应用设计与实现

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四川大学 硕士学位论文 直放站在四川联通CDMA网络中的应用设计与实现 姓名:郑晓辉 申请学位级别:硕士 专业:电子与通信工程 指导教师:方勇;龚迅 20030415

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直放站在四川联通CDMA网中的应用设计与实现
工程领域:电子与通信工程

研究生郑晓辉

指导老师

方勇龚迅





本文是以作者承担的四川联通公司网络优化项目的设计实旖而总结 出来的。本文是在深入理解CDMA系统及直放站系统的基础上,根据 CDMA直放站产品的特点,提出的解决CDMA网络延伸和覆盖问题的系
统解决方案。该方案充分考虑到采用直放站提高CDMA网络性能时方案

的合理性、完备性,在保证系统性能前提下的工程造价问题、工程施工问 题、以及直放站的引入对现有的基站系统及原有GSM网络的影响问题。 为了最大限度发挥CDMA直放站工作效果,在工程实施安装前均进行了 实地测点,并按照测点的结果对覆盖效果及覆盖面积进行初步估算。结合
本项目的工程需要和今后的管理维护,基于C”语言设计开发了直放站操

作管理软件及网管系统。该系统具有了充分的远端监控和网络管理功能, 为网络维护和管理者使用直放站进行网络优化奠定了坚实基础。
关键词: 直放站,CDMA,网络优化,基站,天线



四川大学工程硕士论文

直放站在四川联通CDMA网络中的应用设计与实现

Design and Implementation of Repeater used in CDMA Network of Sichuan Unicom

Field:Electronics and communication engineering
Graduate student:Zheng Xiaohui

Supervisor:Fang Yjng,Gong Xun

Abstract
After deeply understood CDMA system and repeater system,this paper
presents


project

to solve problems of the extension and coverage of

CDMA

network according to the features of repeater products.The reasonableness soundness of the

and

project

is fully considered when using repeaters to improve

CDMA network performance.What’S more,under the condition ofguaranteeing
the system function,problems including cost,construction and impaction of new repeaters
to
on

base stations and

GSM network,which exit already.In order

develop mostly effects of repeaters,all
on

project

executions have

been

measured

fields before installation,and then,effect and area of coverage is

evaluated according to the results of the measuring.An operation and network

management system to meet the need of the current

project and management

and maintain in future is developed by c++language.The system has powerful
remote monitor and control

and

network management functions,which benefit

greatly to network maintain through repeaters.

and network optimization executed by managers

Key

words:repeater,CDMA,network optimization,base

smfion,antenna



直放站在四川联通CDMA网络中的应用设计与实现

第1章概述
随着移动通信市场的迅猛发展,用户越来越希望能够提供可随时随地通话 的高质量通话。为此,移动通信服务商们开始在基地之外的建筑物内部及地下
等电波盲区设置直放站,以最大限度地满足用户对于通话服务的要求。

1.1国外的CDMA技术应用
CDMA技术的出现源自于人类对更高质量无线通信的需求。第二次世界

大战期间因战争的需要而研究开发出CDMA技术,其思想初衷是防止敌方对
己方通讯的干扰,在战争期间广泛应用于军事抗干扰通信,后来由美国高通公

司更新成为商用蜂窝电信技术。自1993年TIA批准CDMA为扩频率数字蜂窝 系统标准以来,CDMA技术在国外得到迅速发展,已呈后来居上之势。1995 年9月,世界上第一个商用CDMA移动网在香港地区开通运行之后,CDMA 技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验,从而在北美、南美和亚洲等地得
到了迅速推广和应用。全球许多国家和地区,包括中国香港、韩国、日本、美 国都己建有CDMA商用网络。在美国和日本,CDMA成为国内的主要移动通

信技术。在美国,10个移动通信运营公司中有7家选用CDMA。到今年4月,
韩国有60%的人口成为CDMA用户。在澳大利亚主办的第28届奥运会中, CDMA技术更是发挥了重要作用。

1。2我国的CDMA技术应用
随着人们对移动通信需求的日益增长,全数字式蜂窝移动通信正在迅猛发 展。我国目前引入的数字蜂窝技术体制主要有GSM和CDMA。这两种体制各 有优缺点:GSM采用窄带的FDMA和TDMA组合的方式,其体制标准比较
完善,技术比较成熟,目前已得到了广泛的应用,但由于受频率资源限制,其 容量有限,无法适应迅猛增长的通信容量需求;而CDMA是用于数字蜂窝移

动通信的一种先进的无线扩频通信技术,它能满足网络运营商对高容量、廉价、
高效的通信网络的需要,但其技术不如GSM成熟,部分标准还不够完善。在


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这两个系统中,GSM以其完整、严格的技术体系享誉全球,而CDMA以其新 颖、独到的技术显示了巨大的发展潜力。
随着移动通信网络的迅猛发展,网络规模不断扩大、用户数量急速上升, 国内移动电信业务的两大运营商:中国移动和中国联通的网络已经具有了相当

的规模。人们对网络的*均服务质量要求越来越高,运营商对网络的管理也从 对信号覆盖的定性要求转交为对网络性能指标的定量管理。在这种情况下,实 现网络资源的合理配置,提高网络的服务质量,提高企业的核心竞争力,越来
越受到运营商的关注。 中国联通CDMA移动通信系统的建设给中国移动通信业带来新的魅力,

移动通信的投资主体正向多元化方向发展,各大系统设备厂商契机不断。 CDMA边缘网络建设给中小移动设备供应商带来新的投资机会,CDMA 直放站市场竞争激烈。 中国联通削减了2002年度CDMA网络建设计划投资,但边缘网络的发展 将进一步加强,CDMA直放站在2002年的投入有望增大。
联通在CDMA上投入巨大。据了解,四川CDMA网采取了大覆盖的建设

策略,一期工程总投资12亿元,网络规模达75万门;新建7个交换机,910 多个基站,400多个直放站;新建智能网、短信息等增值业务网以及计费、综 合营账、客户服务等支撑系统。网络覆盖全省各地,在人口密集区覆盖率达
100%,在其它地区达90%,全程覆盖省内高速公路、国道、省道沿线,有效

覆盖省内各风景旅游区。四川联通在CDMA网开通当日,即面向市场放号, 100万个以133开头的2.5代手机号在全省同时推出。

1.3直放站的使用情况
国内直放站(Repeater)市场形成之初,主要是使用消防用无线设备和调 频(FM)广播接收直放站。进入90年代后半期以来,在IS95.A,B移动通信
手机迅速普及的带动下,直放站市场经过了从无到有的发展过程,并得到了持 续的发展。目前面向IMT.2000服务,正在提供的是IS95.C服务。如果今后真

正实现IMT-2000服务,在中国移动通信系统中直放站的使用将会迎来迅猛发

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直放站在匹q J Jl联通CDMA网络中的应用设计与实现

展的又~次高潮。

韩国先于中国开发CDMA移动通信市场,韩国有十家具有突出产品开发

能力和生产能力的企业直放站开发商,获得了中国国内通信规格入网证。中国 联通移动通信于2001年12月启动CDMA通信服务,因此韩国国内企业开始 向中国提供国内直放站产品。
可以断定,中国的移动通信市场具有数倍于韩国国内市场的潜力。目前,

韩国己与中国签订了高达数千万美元的直放站供应合同,说明童放站将在中国
移动通信系统中大量使用。
随着中国联通CDMA网络在全国大规模放号工作的进行,用户容量不断

增加,话务量目益升高,中国联通须增加基站和直放站以满足要求。其中直放 站的应用策略至关重要,因为直放站的覆盖范围动态性强,使用非常灵活,是 填补盲区覆盖的最佳解决方案。但是如果直放站应用不当,非但不会带来网络 增益,反而会使网络质量下降,因此,为实现建设CDMA精品网络的目标,
应特别重视直放站的应用,会理配置直放站。

当前网络发展的重点是边际地区的网络建设,现有系统继续扩容成本过 高。直放站产品在一定程度上缓解了投入产出间的矛盾。但也存在引入干扰、 维护困难等问题。 持续的高投入使移动通信网络发展到了一个前所未有的新阶段。与此同 时,投资的边际效应日趋明显,运营商之间的竞争则进一步加剧投入与产出间 的矛盾。因此,运营商必须寻求有效的成本控制手段来提高投资效益。 国内系统设备供应商(华为、中兴、东信等)相继推出了边际网产品以求 更好地满足边际地区网络建设的需要。现有边际网产品由廉价基站子系统构 成。但系统的引入过程中可能会产生的问题往往被设备供应商的宣传所掩盖。 边际网建设中,必须采用综合了宏蜂窝基站、廉价基站子系统和直放站产 品的完整系统解决方案。

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第2章移动通信网络的系统构成
2.1移动通信网络的基本要素
移动通信网络的三个基本要素是:

系统容量,是运营商对通信网络的根本需求。
覆盖,是用户对移动通信网络的基本要求。 通话质量,是系统容量和覆盖的综合体现,也是网络运营商之间竞争的主 要手段。

三者之间的有效*衡构成了移动通信网络运营商的核心竞争力。如图2-l
所示。
通话质量
Call

Quality

容量
capacity

覆盏
Coverage

图2-I三者的关系

2.1.1基于设备的系统构成

正在应用的2G移动通信系统一般包括: ①交换子系统(NSS) ②基站子系统(BSS) ③操作与维护子系统(oss) 即将投入应用的3G移动通信系统把网络重新划分为两个部分


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①核心网络(CoreNetwork) ②接入网络(Access Network) 以上划分方式主要体现了网络中的设备的功能分布。3G的划分方式更接
*于运营商对网络的基本需求。 2.1.2基于网络要素的系统构成

为更好地体现移动通信网络的基本要素可以把网络资源划分为容量子系 统和覆盖子系统。而通话质量是两个子系统性能的整体表现。 基于网络要素的划分方式可以使网络的运营者更清楚地了解各类系统设 备的真正贡献,从而有效*胶馔缱试磁浔龋谠纪缤蹲剩岣咦试吹挠
效性。 容量子系统包括核心网络,移动交换机,基站控制器和接入网络中的基站 收发信机(BTS)以上部分。主要提供通信业务的承载能力。是使网络产生收
益的根本来源。

覆盖子系统包括网络中基站从包括功放开始的以下部分,如合路器,滤波 器和天馈线部分。主要提供网络的接入能力,也决定了网络能够提供无线信号 范围和质量,是网络能够产生和吸引用户的来源。基站设备可以看作是容量子
系统与覆盖子系统的组合。

直放站设备是组成覆盖子系统的有源射频设备之~,其不可替代的优点
是:

信号界面最直接:由于设备不触及容量问题,因此设备增加后,对容量子 系统可以不做任何调整; 无线信号的再生和处理最简单:只对射频的载波信号进行处理: 无线信号质量改善最有效:安装站址确定后,接收基站信号的信噪比是一 定的,直放站的功能是最大限度地改善信号的信干比; 设备的总体设计成本最低:设备仅涉及到系统的无线部分,与容量子系统
无关。

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2.2

CDMA网技术
CDMA(码分多址)技术的原理是基于扩频技术,即将需传送的具有一定

信号带宽信息数据,用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制,使 原数据信号的带宽被扩展,再经载波调制并发送出去。接收端由使用完全相同 的伪随机码,与接收的带宽信号作相关处理,把宽带信号换成原信息数据的窄 带信号即解扩,以实现信息通信。
2.2.1

COMA技术与现代蜂窝移动通信

目前的数字移动通信网的主要多址方式是FDMA、TDMA系统(GSM, DAMPS)在频谱效率上约是模拟系统的3倍,容量有限;在话音质量上13kbit/s 编码也很难达到有线电话水*;TDMA系统的业务综合能力较高,能进行数据

和话音的综合,但终端接入速率有限(最高9.6kbit/s);TDMA系统无软切换功 能,因而容易掉话,影响服务质量:TDMA系统的国际漫游协议还有待进一步 的完善和开发。因而TDMA并不是现代蜂窝移动通信的最佳无线接人,而 CDMA多址技术完全适合现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业 务、软切换、国际漫游等。
CDMA这种多址方式是给每一个用户分配一个唯一的伪随机二进制序列

(扩频码),并用它对承载信息的信号进行编码。在接收机里,信号用相* 加以分离,这种相*髦唤邮昭《ǖ亩菩蛄胁⒀顾跗灯祝膊环细糜没 二进制序列的信号就不被压缩带宽,结果只有有用的信息才被识别和提取出 来。在移动通信、个人通信及宽带无线接入领域,CDMA是最有竞争力的多
址技术。从码域、频域和时域三维利用频谱,是CDMA扩频通信系统的独特

优点。它不仅能满足第二代移动通信系统对用户容量及窄带业务的需求,而且 可确保至第三代移动通信系统的*滑过渡。
2.2.2

CDMA蜂窝移动通信网的特点

CDMA是由多个码分信道共享*敌诺赖亩嘀妨臃绞健T谝贫ㄐ拧

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直放站在四川联通CDMA网缮中的应川醋计与实现

个人通信及宽带无线接入领域,CDMA是最有竞争力的多址连接技术。与
GSM/DCS 1800相比,CDMA系统有其技术上的优势。对运营者来讲,CDMA

系统频带利用率高,在相同带宽下提供相同容量所需基站数少,大大降低网络 建设成本。CDMA基站的覆盖特性也很好,基本与模拟基站覆盖范围相当。 由于相邻小区可以使用相同的频率,因而频率规划变得很简单。对用户来说,
CDMA系统具有话音质量好、发信功率小、保密性强等优点。

与FDMA和TDMA相比,CDMA具有许多独特的优点,其中一部分是扩 频通信系统所固有的,另一部分则是由软切换和功率控制等技术所带来的。

CDMA移动通信网是由扩频、多址接入、蜂窝组网和频率复用等几种技术结
合而成,含有频域、时域和码域三维信号处理的一种协作,因此它具有抗干扰 性好,抗多径衰落,保密安全性高,同频率可在多个小区内重复使用,所要求
的载干比(c/Dd,于1,容量和质量之间可做权衡取舍等属性。这些属性使 CDMA比其它系统有非常重要的优势。

1,系统容量大 理论上CDMA移动网比模拟网大20倍。
2.系统容量的灵活配置

在CDMA系统中,用户数的增加相当于背景噪声的增加,造成话音质量 的下降。但对用户数并无限制,操作者可在容量和话音质量之间折衷考虑。另 外,多小区之间可根据话务量和干扰情况自动均衡。 3.系统性能质量更佳 这里指的是CDMA系统具有较高的话音质量,声码器可以动态地调整数
据传输速率,并根据适当的门限值选择不同的电*级发射。同时门限值根据背

景噪声的改变而变,这样即使在背景噪声较大的情况下,也可以得到较好的通 话质量。CDMA系统采用软切换技术,这样完全克服了硬切换容易掉话的缺
点。

4.频率规划简单 用户按不同的序列码区分,所以不相同CDMA载波可在相邻的小区内使

用,网络规划灵活,扩展简单。
5.延长手机电池寿命

直放站在四川联通CDMA网络中的应用设计与实现

采用功率控制和可变速率声码器,手机电池使用寿命延长。
6.建网成本下降。
2.2.3

CDMA移动通信网的关键技术

CDMA系统有其技术上的先进性,其主要关键技术为如下:
1.功率控制技术

功率控制技术是CDMA系统的核心技术。CDMA系统是一个自扰系统, 所有移动用户都占用相同带宽和频率,互相干扰问题特别突出。CDMA功率
控制的目的就是克服干扰,使系统既能维护高质量通信,又不对其他用户产生

干扰。功率控制分为前向功率控制和反向功率控制,反向功率控制又可分为仅
由移动台参与的开环功率控制和移动台、基站同时参与的闭环功率控制。(1)

反向开环功率控制。它是移动台根据在小区中接受功率的变化,调节移动台发 射功率以达到所有移动台发出的信号在基站时都有相同的功率。它主要是为了 补偿阴影、拐弯等效应,所以它有一个很大的动态范围,根据IS.95标准,它 至少应该达到正负32dB的动态范围。(2)反向闭环功率控制。闭环功率控制的
设计目标是使基站对移动台的开环功率估计迅速做出纠正,以使移动台保持最 理想的发射功率。(3)前向功率控制。在前向功率控制中,基站根据测量结果调

整每个移动台的发射功率,其目的是对路径衰落小的移动台分派较小的前向链 路功率,而对那些远离基站的和误码率高的移动台分派较大的前向链路功率。
2.PN码技术

PN码的选择直接影响到CDMA系统的容量、抗干扰能力、接入和切换速 度等性能。CDMA信道的区分是靠PN码来进行的,因两要求PN码自相关性 要好,互相关性要弱,实现和编码方案简单等。目前的CDMA系统就是采用 ~种基本的PN序列~m序列作为地址码,利用它的不同相位来区分不同用户。
3.RAKE接收技术

移动通信信道是一种多径衰落信道,RAKE接收技术就是分别接收每一路 的信号进行解调,然后叠加输出达到增强接收效果的目的,这里多径信号不仅 不是一个不利因素,而且在CDMA系统变成一个可供利用的有利因素。
4.软切换技术
14

直放站在四川峨通CDMA网络中的应刚设计与实现

先连接,再断开称之为软切换。CDMA系统工作在相同的频率和带宽上, 因而软切换技术实现起来比TDMA系统要方便容易得多。
5.话音编码技术

目前CDMA系统的话音编码主要有两种,即码激励线性预测编码
fCELP)Skbit/s和13bit/s。8kbit/s的话音编码达到GSM系统的13bit/s的话音水 *甚至更好。1 3bit/s的话音编码已达到有线长途话音水*。CELP采用与脉冲

激励线性预测编码相同的原理,只是将脉冲位置和幅度用一个矢量码表代替。

2.3联通移动CDMA网络的构成

成都郊县成都市区

绵阳、广元、阿坝德阳

眉山、自贡宜宾、甘孜雅安

图2-2:四川联通CDm二期话路网络结构图

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2.3.1联通四川CDMA网现有的话路网结构 作为中国联通CDMA网西南大区中心,成都设置了一对独立的CDMA汇 接中心TMSCl/TMSC2,与四川所有端局MSC、短消息中心均设置直达中继 电路,同时与贵州、云南、重庆、西藏四省的TMSC2设置直达中继电路以疏

通省际话务。四川联通各移动端局MSC/VLR之间,除成都交换区的两个MSC 之间设置直达中继外,其余MSC间均不设直达中继,话务通过TMSC2转接。 同时各CDMA端局MSC均与联通成都长途局、各相应交换区的联通GSM网 关口局、国信寻呼、联通IP以及互联互通的电信关口局、移动关口局等建立
直达中继。

联通四川CDMA网一期工程话务网网路组织示意图如图2—2所示。

2.3.2联通四川CDMA网现有的信令网网结构 四川省设置了一对独立的HSTP/LSTP,所有的MSC、独立的HLR均与该 对HSTP/LSTP设置直联信令链路。成都MSCI、成都MSC2、乐山MSC、内 江MSC与成都HLRl设置直联信令链路。绵阳MSC、德阳MSC与成都HLR2
设置直联信令链路。成都MSCI与成都MSC2、设置直联信令链路。 联通四川CDMA网一期工程信令网网路结构图如图2-2所示。 2.3.3交换子系统建设情况

联通四川CDMA网一期工程覆盖全省21个地区,设6个交换区,7套 MSC和3套独立的HLR,均采用ERICSSON公司的设备,其中在绵阳建有一 个交换机MSC。另外,中国联通CDMA一级汇接网工程在成都设有一对独立
的TMSCl/TMSC2汇接局和一对独立的HSTP/LSTP。具体情况见下表2.1: 表2一l
局名 局址

业务范围

交换
容量
(万 门)

成都MSCl

茶店子附楼二层

成都市区(三环内)

12.2

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成都MSC2

科华二层

成都三环外及郊区 雅安、甘孜、阿坝、眉山
绵阳、r兀、雨冗、达川I、厂委、
巴中

11.1

绵阳MSC
德阳MSC 乐山MSC

联通机楼 联通机楼

18.1

德阳、遂宁 乐山、自贡

6.2 6.6 12.6 5.7 72.5

联通机楼 联通机楼 联通机楼
茶店子附楼二层 科华二层

内江MSC
西昌MSC 小计

内江、资阳、宜宾、泸州 西昌、攀枝花
成都、乐山、内江 绵阳、德阳

归属位置寄寸器
HLRl

64

归属位置寄寸器
HLR2

36

归属位置寄寸器
HLR3

西昌联通机楼

西昌、攀枝花



小计 信令转接点H/LSTP 信令转接点H/LSTP 茶店子附楼一层 科华二层

109

一级虻接中心
TMSCl/2

茶店子附楼一层 科华二层

一级汇接中心
TMSCl/2

2.3.3绵阳CDMA网基站子系统现状
联通CDMA网一期工程完成后,绵阳业务区共设置2个BSC,BSCI负 责绵阳业务区和广元业务区基站;BSC2负责达川、巴中、南充和广安4个业

务区基站。其中绵阳地区共有73个IS.95A基站,无线话音容量为1241ERL, 按0.02ERL/用户计算,约可满足6.2万户的需求。 一期工程完成后,通过对绵阳全市的路测和对市区主要街道、高级酒店、 大型写字楼、大型商场、机场、车站等建筑物内的拨打测试,对本业务区在一
期工程完工后的无线网络覆盖现状有了较为深入的了解,详见以下表2—2分析。

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表2-2 CDMA网络现有站点分布及覆盖水*一览表
地区 市区集中商务


市区基
站 涪城区
18

郊区基站

覆盖水*
室外基本连续覆盖,在人型建筑物里 存在信号不稳定区域

与高新
区之间



室外基本部分地域未连续覆盖,在建 筑物内存在信号不稳定区域,电梯内
无覆盖
10

市区、*郊区

市区以 外

室外基本连续覆盖,在居民小区等建 筑物较密地区,存在信号较弱区域 郊区县城室外基本覆盖,个别县城室 内覆盖率较低;绵阳地区的主要交通 干线基本覆盖,县县间公路覆盖情况
较差。

郊县

江油市 三台县 *武县 盐亭县 梓潼县 安县 北川县

5 2


7 12



2 2 2 l 35

3 5 l 39



合计

含1.1期1个站

主要交通干线覆盖情况: 绵广高速(开通段)一基本接*无缝覆盖,覆盖率99.5%; 108国道一信号覆盖率72.9%,其中梓潼以北山区等路段存在信号盲区; 212国道一信号覆盖率62%,自强镇、白云镇附*路段的信号覆盖较差;

绵阳一三台高等级公路一信号覆盖86.8%; 绵阳一盐亭高等级公路一信号覆盖89,8%;
通过以上分析,一期绵阳c网基本覆盖全市范围,总体覆盖水*(全市室 外覆盖率、人口覆盖率、市区室内覆盖率)低于G网,尚有园艺、高水尚高、 滨江休闲村和太极制药等城郊结合部,室外室内覆盖较差,市区室外覆盖指标
接*G网指标。C网市区室内覆盖信号场强较差,电*不稳定,网络接通率略 低于*均水*;郊区等级公路的覆盖需要加强。

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2.4边际网的应用分析
2.4.1边际网概念及其形成背景

边际地区的网络建设从概念上应当以经济学上的边际效能理论作为建设 的指导原则,即控制网络建设成本,提升网络的经济指标。
系统设备制造商为抓住当前运营商目前建设边际地区网络的总体指导原

则的要求心理,提出了边际网的概念,以期通过这种概念的炒作影响和引导运
营商修改计划之中的网络建设策略。 目前边际网概念的以低成本的投入和快速的工程建设迅速改善网络无线

信号的覆盖为主要目的,将容量的增加作为在适当成本的提高下与直放站等单 纯改善覆盖设备竞争的一个优势条件,而容量增加的原因是系统主要设备由廉 价基站等设备构成,在宣传上强调由于廉价基站的设备成本很低,较直放站设
备相差不大,因此可以同时满足边际地区网络建设中容量和覆盖的需要。

2.4.2边际网的系统组成优势及应用分析
实际的边际网设备应当是一套完整的移动通信系统,而不单纯是目前厂家

宣传中强调的廉价基站设备,这是概念炒作当中的一个主要导向误区。
边际网系统必须包括移动系统的主要网元,至少包括基站子系统即:

基站控制器(BSC厂nHU)
基站(BTS)

操作维护中心(OMC)

系统厂家为体现边际网特点,将一些主要网元进一步集成到基站设备当 中,并最大限度地降低基站设备对环境的要求,主要特点有: 进一步减小基站设备的体积: 将室内安装设备变为室外型安装设备降低造价; 进一步提高基站的发射功率;
采用标准的网管子系统,方便对基站设备的监控和维护; 不需要备用电源等,以减少运营商对系统设备成本和建设成本的投资。因
19

凹,Il大学工程硕士i卺文

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此边际网的应用领域应当是运营商在边际地区的建设中通过边际网基站取代 传统型基站,以降低网络的建设成本,使网络扩展的整体投资规模更加降低。
但是,边际网是完整的容量子系统,对于一个已有的移动系统,根据已有

网络的资源配置情况,新容量的增加必然或多或少地对影响到容量的网元以及
起网元管理和配置作用的设备进行调整和系统添加,如(MSC/HLR/VLR, BSC/TRAU’OMC等);

上述调整对系统供应商来讲必将是有代价的,而且在一定边际网基站的使 用数量内,所投入成本与因边际网基站设备与传统基站设备节省的成本相比,
这部分投资数目是巨大的;

因此,边际网的建设一般会有两种方式:系统衍生方式和系统叠加方式。
系统衍生方式

即是在原建系统的基础上只增加边际网基站设备及其管理设备即可.这正
是边际网宣传对运营商进行误导的地方。

实际情况时,移动系统容量增加时并非是廉价基站设备与原有网络的简单 融合,只要在原系统的基础上派生了一套新的附加设备就可以达到目的,不仅 需要对现有网络的网管、计费系统等应作修改,还必须对原有系统进行扩容调 整,以适应新引入设备带来的频率规划、端口配置等问题。
不仅如此,若运营商以上述方式进行覆盖扩张,最致命的问题是不同设备商产 品的非兼容性。

由于目前各系统设备制造商虽然在系统外部遵循统一的接口规范标准,但 系统内部管理和资源配置信息各不相同,如内部信令格式,传送方式等,因此 能够在任何厂家的原有系统上衍生新系统,以目前供应商的设备状态和实力来
说基本不现实。

相信运营商在过去甚至目前的网络扩容工作中,对此问题的感触已经很 深。由于诸多系统设备供应商的原有系统内设备互不兼容,很大程度上影响了 运营商对新的设备供应商的选择,导致网络建设成本的高居不下。
系统叠加方式

实际上是在原有系统的基础上引入新的系统供应商的全新子系统的过程。 因物理条件、投资规模和投资回报等方面的限制,运营商在边际地区进行

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网络扩展时,采用的边际网络系统取代传统系统网络扩展的是~种必然方式。 应当指出的是这种应用的真正概念是针对运营商的系统扩网工程。
2.4.3分析结论

1.从概念上讲 边际网应当是一个移动系统与而不是一个设备,包含容量子系统和覆盖子
系统两个部分,完全不同于直放站的概念。

直放站是单纯用以扩展无线信号覆盖的设备,是用以组成覆盖子系统的主 要补充设备之一,其他设备还有诸如干线放大器和塔顶放大器等。 2.在实际应用中 边际网系统的基站设备与直放站设备并不构成应用竞争。所有应当使用边
际网基站提供无线信号覆盖的区域都不应当是直放站设备的应用区域,而所有 应当使用直放站提供无线信号覆盖的区域,也不应当是使用任何形式的基站设

备的区域,因为两者的成本代价总时有差别的,这不仅反映在对容量子系统的 投入增加,也体现到基站与直放站的直接设备价值差别上。由于设备的构成复 杂性不同,任何形式的基站设备都比直放站设备复杂得多,最终会反殃到设备
成本上。

3.从信息论的基本理论上分析: 对~个传输方式一定的通信系统,在传送的信息量(熵)不发生变化的情 况下,信息的传输距离只与信道设备的变化有关,而与系统的其它部分无关;
在传送的信息量(熵)发生变化时,必然会引起整个通信系统的变化,导致一

个通信系统所有部分资源能力的重新调整,某些情况下还会涉及到传输方式的 改变。 上述第一个结论是用于直放站设备,第二个结论适用于边际网系统。上述
某些情况下对系统所指的最好例证就是移动通信系统自TACS系统向

GsM/cDMA系统的演进以及随着人们对系统信息容量要求的进一步提高正在
走向的3G系统。

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2.4.4建设过程中可能存在的问题 ①对系统设计认识不足,低估了对现有网络的影响。边际网的优势在于容
量,主要体现在对道路和郊区的覆盖,但在这些地区移动性不容低估。真正的 边际地区传输成本必然增加。 ②任意加大设备输出功率对设备使用寿命不利,且需大型铁塔等配合才能

实现大区覆盖。除增加网络建设成本外,还会使覆盖区内盲点增加,降低覆盖 效果,增加掉话率。 ③新的基站子系统和交换子系统引入后,必然增加跨BSC甚至跨MSC切
换。其潜在的问题是增加切换失败率和掉话率,降低通话质量的同时还增加了 原有网络的系统负荷、降低现有的HLIvvL刚MSC/BSc等网元的容量。

④新的基站子系统和交换子系统引入后,必然要求对原有网络端口设备 (包括中继电路、信令电路等)进行扩容,存在潜在成本。 ⑤鉴于主要地区已经被覆盖,如不进行较大规模的基站搬迁,将造成,不 同厂商设备的深度交叉,极大地降低网络的整体性能,对网络的维护和进一步
扩充极为不利。

⑥个别试点边际网基站的建设与实际应用情况相去甚远,必须根据现有基
站系统的实际呼叫模型估计对网络的影响。 ⑦边际网基站对覆盖的改善是基站的基本功能,直放站方案更直接有效。

⑧因为仍需要解决传输问题、不同供应商设备共存困难等限制。难以取代
直放站成为唯一的边际地区网络设备。

⑨对直放站设备盲目排斥,不能很好地降低网络成本。
2.4.5边际网应用总结

①边际网是移动通信网络在边际地区扩展的一种特殊形式,主要体现了运
营商对建设成本的进一步关注,应该是一种成本敏感的整体解决方案,是系统

设计的进一步延伸,而不仅仅是一个特殊的产品类型。 ②仅靠引入个别产品,并不能完全解决边际地区网络建设的实际问题。 ③强调产品/弱化设*韵低吃斐煞浅I钤兜牟焕跋臁

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④必须提高直放站系统的整体技术含量,加强设计施工管理,直放站设计 /优化与基站同等重要,且必须同步进行。

⑤建立统一的直放站系统网管标准,并统一要求提供网管功能。 ⑥边际地区网络建设必须是结合大网基站、廉价基站子系统等新设备,提 供包括直放站产品在内的完整的系统解决方案。

2.5直放站在网络中的实际作用
在CDMA网络建设过程中,尤其是运营的初期,受投资成本的限制,运

营商不可能一次性建设较多的基站。而基站数量不足将造成信号覆盖不尽如人
意,又会严重影响网络质量,进一步影响用户的发展。为适应企业运营初期投 资大、用户相对较少的状况,运营商必须采用低容量、大覆盖的无线格局。由

于直放站具有利用较低投资成本迅速扩大覆盖区域的特点,因此采用直放站配 合基站建设,可使资金达到最大利用,使网络运行能迅速打开市场,更快地走
向盈利。由此可见,在CDMA网络建设初期采用基站和直放站混合布放的方 式是最佳的解决方案。 2.5.1直放站在CDMA网络中的作用 在CDMA网络的优化过程中,直放站同样有着广阔的应用天地。某些边

远地区,例如大城市的卫星城、偏远的居民区、农村的乡镇,或者由于某些自 然及人为*铮ㄈ绺呱健⒋笮徒ㄖ铩⑺淼篮偷叵律坛〉龋┑挠跋於纬傻
信号盲区、阴影区,要求一定的覆盖范围但对容量要求不高,利用直放站来解 决这些地方的网络覆盖是最经济合理的手段。 直放站为单纯的覆盖子系统设备,主要解决覆盖问题,不会引入更深层的 容量问题。对现有网络的影响可以被限制在较小的范围内。直放站产品的大量 应用是网络建设的一个重要标志。直放站价格低廉,安装灵活方便,因此用直

放站扩展网络,不但可以减少设备的投资,运行费用也可大大降低。直放站和 基站之间无需建设传输链路或租用线。室外型的机箱设计可保证设备具备恶劣

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环境下的野外工作能力,无需建立机房、空调、大型电源等,可节省大笔运营
费用。

2.5.2直放站使用中存在的问题
直放站建设过程中反映出的主要问题包括以下几个方面: (1)对网络产生干扰
(2)监控/维护困难 (3)投资较大

产生问题的原因主要为: (1)部分直放站厂商设计能力欠缺,工程经验严重不足 (2)部分厂商生产直放站产品质量较差
(3)没有包括直放站的完整设计方案,直放站设计滞后于建设,设计方 面的投入无法与基站建设相匹敌

(4)没有包括直放站的覆盖质量的模拟仿真结果,覆盖质量失控
(5)基站系统供应商对直放站、微蜂窝等产品恶意排斥

(6)招标中未对监控系统提出明确要求,也没有统一的监控系统标准
(7)部分进口直放站产品定价过高

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第3章CDMA网的优化方法
3.1网络优化概述
1.网络优化的概念 网络优化主要指对正式投入运营的网络进行参数采集、数据分析,找出影 响网络运行质量的原因并通过参数调整和采取某些技术手段,使网络达到最佳
运行状态,使现有网络资源获得最佳效益,同时也对网络今后的维护和规划建 设提出合理建议。

网络优化主要包括无线网络优化和交换网络优化两个方面。网络优化是一 个长期的过程,贯穿于网络发展的全过程。
2.网络优化的必要性

经过长期的网络建设和扩容,许多运行中的设备已经进入老化期,各种显
性和隐性的问题目益突出。

网络容量持续增长,时频谱利用的有限性和业务的膨胀之间的矛盾日益突
出。

城市的发展引起无线传播环境的变化导致原有的网络规划设计不再符合 网络的要求。

竞争的加剧,不仅要求资费优势,还要求服务质量的优势保证。 每用户的话费收入成下降趋势,必须“优化现有网络,开发网络潜力”,从
而达到投入和收益的*衡。

3.提高网络的运行质量
接通率 通话正常结束率 通话建立时长 话务量吸收

软件故障
硬件故障 传输的稳定性

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运行维护成本 4.提高网络的服务质量 网络覆盖 通话质量 呼叫接通率 掉话率 方便的增值业务服务 5.提高投资收益比 网络建设与用户发展匹配,提高设备利用率 充分发挥网络服务能力,适应话务均衡要求 满足用户需求、减少投诉 为推出新业务做好基础工作 改善信道配置 优化网络结构

3.2优化流程
1.优化流程

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2.明确优化目标

3.原始数据收集

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4.性能分析报告

5。参数核查

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6。优化方案确定

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3.3.优化内容
3.3.1.优化的内容

网络优化的内容主要是: ①网络结构的调整(LAC、MSC、BSC) ②基站覆盖调整 ③频率调整 ④参数管理 ⑤参数优化 ⑥话务流向控制 3.3.2.网络结构的调整
网络结构调整主要是调整:

①设计中的不合理(LAC、MSC、BSC) ②容量的需要一MSC、BSS的分裂 ③话务发展的不均衡

3.3.3.基站覆盖调整 基站覆盖调整注意以下四个方面的问题

①传输模型的准确性 ②环境的变化 ③新站的加入

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④话务分布的变化 3.3.4.参数管理方面的问题 对于不成熟的网络,配置参数管理的水*往往是制约网络质量的重要因
素。参数管理方面的问题主要表现为:

①数据录入中的失误 ②参数调整缺少必要的协调 ③网上数据与规划数据的不一致 ④网上数据的不一致 ⑤数据核查耗费大量人力和时间 ⑥数据核查工具不足
3.3.5.参数管理

参数管理主要针对以下参数进行管理

①无线资源管理参数
空闲模式:小区选择与小区重选 标识参数

业务信道选择
排队 跳频 直接重试 掉话控制

②移动性管理
选择PLMN

空闲模式小区选择

IlJSI一附着/分离
位置区管理 多层网

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③测量参数
基站信号(由手机测量) 手机信号(由BTS测量) 邻区测量(由手机测量)

④测量控制参数
BTS预处理
BSC处理 切换判决

目标小区选择 切换的实旅 ⑤切换类型 信号质量、电*、距离超过门限 功率预算 伞状切换 定向重试(Directed Retrv) 话务原因切换(Traffic
reason

HO,MSC控制)

⑥切换判决
测量数据

*均和抽样
判决门限比较

⑦切换目标小区选择
备选小区数目 备选小区的选择

邻区切换优先级一控制话务流向
切换门限

伞状切换 邻区数目
重复覆盖 允许的PLMN(PLMN Permitted)

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⑧MSC中的无线参数
小区参数
BSC参数 位置区参数

网络位置区参数 3.3.6.天线的优化 天线的优化主要解决以下问题:

①常用的天线类型
电调下倾角天线 双极化天线 双频段天线 双频双极化天线

②天线安装
本系统不同扇区天线

GSM与CDMA系统③天线与覆盖控制
方位角、下倾角、主瓣宽度

发射功率
常见的天线故障 电缆接头松动

不同扇区*档牧哟砦
天线安装位置

方位角与下倾角
3.3.7.拥塞(热点地区)

拥塞解决以下问题: ①拥塞(热点地区)
信令捕塞 话音信道拥塞

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②缓解拥塞的办法
覆盖调整:小区选择与重选 最小接入电* 接入距离限制 3,3.8.通过切换控制话务流向主要解决以下问题的优化。

①话务原因的切换 ②定向重试 ③单向邻区 ④切换门限与切换优先级的设置
3.3.9.干扰与话音质量干扰与话音质量主要解决

①空闲信道测量 ②C/N比的设置
3.3.10.切换滞后切换滞后主要解决:

@Power

budget

Ho的时间

②窗口长度 ⑨LEV、QUALITY、干扰切换的窗长、采样数、判决门限
3.3.11.跳频跳频主要解决:

①跳频增益 ②跳频的使用:对维护的要求更高,BBH单个*档男阅芟陆悼稍斐扇
站的瘫痪;

③跳频后话音质量的评估

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第4章直放站技术与产品
CDMA运营企业在建网初期,由于受投资成本的限制,不可能大规模地 建设基站。而基站数量不足往往会造成无线信号覆盖不好,导致网络质量不尽 如人意,进而又影响用户的发展,造成投入成本难以快速回收。CDMA的运
营企业在运营初期必须采用低容量、大覆盖的无线网络布局的观点已成共识。

由于直放站具有投资成本较低,安装灵活简便,可以迅速扩大无线覆盖的特点,
在CDMA网络建设中,适当地引入直放站,采取以基站为主、直放站做适当 补充的混合组网式是有意义的。

4.1直放站的基本工作原理及发挥作用的必要条件
直放站系统使用的目的是将通信信号的直接放大,解决延伸和覆盖问题
的。它能将很弱的接收信号线性放大,因此,可以扩大信号的覆盖区域,改善

通信质量;同时还可对不同基站的话务量进行有效的调配。应用直放站的优点
是见效快、周期短、安装方便、不容易造成资源浪费。

4.1.1直放站的基本工作原理
直放站是指用于CDMA移动通信网的全双工、线性射频放大设备。其工 作位置在BTS和MS之间,为BTS和MS提供一个透明的射频通道,其作用

相当于将基站的射频单元提放到直放站处,从而使射频信号越过遮挡,链路重 新畅通。直放站实际上是一个双向的线性射频放大器,整个电路由上行射频放 大支路、下行射频放大支路、双工器和电源四大部分组成。下面以射频直放站 为例,介绍直放站的基本工作原理,如图4.1所示。 前向放大器放大基站至移动台的下行信号,反向放大器放大移动台至基站 的上行信号。由于上下行信号频率相差45MHz,可以用双工器和前端滤波器方
便地将两路信号分开。朝向基站的天线我们称施主天线或源天线,其作用是沟 通基站和直放站间的链路,故一般采用方向性很强的定向天线。直放站的重发

天线或称工作天线采用方向性板状天线。根据基站和直放站间的链路关系,直

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放站可分为微波耦合型、光纤耦合型和射频耦合型。根据直放站的应用场合, 又可分为室内型和室外型。室内型直放站输出功率很小。主要用于地下停车场、 大型商场、大型宾馆和大型会议场所等。

*上行射频信号

图4—1两*瞪淦抵狈耪驹砑靶藕帕鞒
4.1.2直放站发挥作用的必要条件 直放站要充分发挥其性能是离不开下面三个条件的。

1.要有好的天线 讲到天线,~殷讲其重要参数不外乎是:天线增益、水*半功率角和垂直 半功率角。对直放站来讲上述参数固然重要,但最重要的参数是天线的旁瓣抑
制能力。而这一点往往得不到重视。有些天线厂的天线性能指标仅是泛泛地指 出旁瓣抑制15~20dB,并不详细准确地给出旁瓣波形。直放站安装时准确地利

用天线旁瓣的凹陷位置对提高施主天线与服务天线的隔离度有着十分重要的
意义。在正常安装时,服务天线位置较高,施主天线放置的服务天线下部。故

对于服务天线而言重点要考察主瓣上部的抑制和后部抑制并要求天线有高增 益抛物面天线却不如16dBi的一般板状所获得的隔离度好的情况。究其原因在 于抛物面天线主瓣虽然尖锐,但馈源顶部无屏蔽遮挡,造成旁瓣抑制不好,隔
离度反而偏小。从某种意义而言,施主天线比服务天线更为重要,对直放站的

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直放站在V4)ll联通CDMA网络中的应Ⅲ耻bl与蛮观

性能会起举足轻重的作用。

2.要有高的铁塔或有较大的地形高度差。 直放站的安装必须要有一定的高度,在山区可以依靠山顶或高坡来实现, 而在*原地区只能依靠铁塔。有了较高的铁塔,首先输出功率有限的直放站可
以有较大的覆盖,其次可以提高施主天线和服务天线间的隔离,第三有利于获 得较大的输入信号。以前向信号为例,在*原地区地面接收信号功率电*为 .95dBm时,在距地面30m高处强度可达到.60-~70dBm。直放站与基站不同,

它只是一个放大器,输入信号需要一定的强度。在理想情况下,假如旋主天线

安装在30m高,施主天线与服务天线因隔离需要垂直要相隔15—20m,这样
铁塔高度就至少需要50m。而一般基站天线高度有30m就可以。可见直放站 对铁塔高度的依赖远比基站要大。 3.要最大限度地提高施主天线和服务天线间的隔离。
应允许利用地形、地物等将上述两天线隔开。当直放站服务区只需要定向 覆盖时,可以将施主天线放在山坡的一侧,服务天线放在另一侧,这样可以获 得很大的隔离度。在能用定向天线覆盖时就不要使用全向天线。若服务区为两 个方向,可怜采用二分之一功率分配器和两付定向天线来覆盖。基采用全向天

线,要巧妙利用天线旁瓣的凹陷位置来提高施主天线与服务天线的隔离度。利 用山体的两侧可以获得相当好的隔离。利用建筑物作遮挡,也可以获得~定的 效果,比如在楼的-N安装施主天线,在楼的另一侧安装工作天线,两天线背

靠背虽然只相隔十几米,却可以获得衰减60一80dB。 在利用地形、地物将旌主天线和服务天线隔开时,天线的方向图会有所改
变。利用天线旁瓣的凹陷位置加大天线隔离度的方法只能用实际测试找出。隔 离度可以用频谱仪和高频信号发生器来测量,在现场用HP8921给施主天线送 入信号,用HP8594在服务天线接收信号,发送电*与接收电*之差即为隔离
度。反过来也可以获得同样效果,只是电*略有差异。

4.2

CDMA网直放站产品类型
根据基站和直放站间的链路关系,直放站可分为微波耦合型、光纤耦合型

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和射频耦合型。根据直放站的应用场合,又可分为室内型和室外型。室内型直
放站输出功率很小,主要用于地下停车场、商场和大型会议场所等。 微波耦合型、光纤耦合型直放站几乎不存在信号隔离问题,基站和直放站

之间可以相隔较远,直放站性能得到充分发挥。作用十分明显。射频耦合型直 放站情况要复杂的多,不仅要直接接收来自基站的下行信号放大后并以相同频
率发往移动台,而且上行信号也以同样方式送往基站。所以基站和直放站相距 不能太远,一般相距5~20km。这样难以避免地会出现基站覆盖区和直放站覆

盖区重叠,在这个覆盖重叠区,既有基站的微弱信号,又有直放站放大后的信 号,这两个信号频率是完全相同的。由于直放站自身有严格的屏蔽,且在安装 施工时又最大限度地提高了施主天线与服务天线的隔离度。这样就不会自激振
荡。

基于CDMA网络建设需求,可能采用以下各种类型的直放站。
1.不同带宽的直放站 目前联通新时空开通使用的频段带宽为10MHz(下行频率870.880MHz, 上行频率825—835 MHz),单*凳褂檬贝硇枨笪保玻 MHz。因此,所需使

用设备的工作带宽要求应符合这两种带宽的条件,一般情况下,室外应用的直
放站多采用选频设备,室内分布多采用宽带设备。

2.不同功率的直放站 CDMA的直放站可有各种功率选择:1W15WIIOW/20W,不同的功率档次
适合不同的应用场合。如光纤直放站可采用大功率工作方式(10W/20W),室

内直放站则采用小功率工作方式(1w/2w/5w),室外应用的直放站设备最大 输出功率不超过10W。 3.不同接入方式的直放站
应用的场合不同,接入方式也有差别,主要接入方式有直接耦合和空间耦

合,无线接入采取空间耦合方式,光纤/电缆等接入采取直接耦合方式,直接 耦合方式可取得纯度较高的信号源。 4.不同安装的直放站 直放站一般分为室内及室外安装,室内安装时要考虑良好的通风,室外安 装要考虑密封环境下的防水、防潮、散热情况。

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直放站在叫川联通CDMA吲络r"的心H1世lI b实现

4.3直放站产品中所采用的关键技术
用于CDMA系统中的直放站产品在设计开发过程中,采用了一系列的关键
技术以满足CDMA系统的应用特性: 1.低噪声电路设计技术 采用低噪声设计技术包括低噪声前级放大器和线性功放,主要考虑在较高

接收灵敏度的情况下,使得信号具有更好的信噪比。
2.线性功放技术 CDMA系统的调制方式以及频谱的利用率,对功放的线性度也提出了很高的

要求,如ACPR、IMD3等指标均与线性功放的性能有关。 3.增益、功率控制技术
为了保证应用的直放站不会影响CDMA系统环路控制的正常工作,直放
站本身必须具备增益、功率调整控制技术,这种调整可以是现场的,也可以是 远端的。

4.收发双工技术 通过双工器可以使直放站、下行收发天线共用,便于工程施工,减少工程 造价,当直放站采用分体机结构时,使用双工器可以更方便的使前后端匹配。 5.滤波技术
CDMA系统上下行频率相隔45MHz,为了避免直放站设备内部形成环路

自激,保证设备稳定工作,放大链路需有足够的滤波电路,对于需要严格控制 带宽的设备(如选频型),还要采用变频、中频S
6.光传输技术 光纤直放站利用光纤进行信号的传输,需要R F信号与光信号转换单元,


W滤波等技术。

以及光波分复用、光耦合及光功率分配等技术。 7.集中控制管理技术
为了便于设备的维护管理,直放站内部应具有较为完善的智能管理单元,
以提供远程的遥测、遥控功能,并可定时上传状态信息,故障自动告警等。

8.多频合路、多模兼容技术 在室内分布应用的情况下,要考虑同已经安装的其它室内分布系统(如

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GSM)的兼容工作,这需要用到多频、多模兼容技术。

4.4直放站与基站的优劣性比较
4.4.1优势 直放站与基站相比较,其优点主要体现在如下同个方面:

(1)同等覆盖面积时,使用直放站投资较低。 在*原地区室外一个全向基站可以有10Krn覆盖半径;一个全向直放站可以
有4Km覆盖半径;就覆盖面积而言,六个直放站约相当于一个基站。六个直

放站的设备价约为一个基站的80%。但考虑到机房租用和装修、交直流电源、 空调、传输系统和电路租金等费用,六个直放站的费用只相当于于一个基站的
50%,甚至更低。
(2)覆盖更为灵活。

一个基站基本上是圆形覆盖,多个直放站可以组织成多种覆盖形式。如
“一”字型排开,可以覆盖十几至几十公里的路段。也可以组织成“L”型、‘‘N”

型和“M”型覆盖,特别适合于山区组网。
(3)在组网初期,由于用户较少,投资效益较差,可以用一部分直放站 代替基站。用户发展起来后现更换为基站,替换下来的直放站再进一步放置在

更边缘的地区,这样一步步地滚动发展。
(4)由于不需要土建和传输电路的施工,建网迅速。
4.4.2不足

直放站与基站相比也有明显的不足,主要表现在: (1)不能增加系统容量。 (2)引入直放站后,会给基站增加约3dB以上的噪音,使原基站工作环

境恶化,覆盖半径减少。所以一个基站的一个扇区只能带两个以下的直放站工
作。

(3)直放站只能频分不能码分,一个直放站往往将多个基站或多个扇区

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的信号加以放大。引入过多的直放站后,导致基站短码相位混乱导频污染严重, 优化工作困难,同时加大了不必要的软切换。

(4)直放站的网管功能和设备检测功能远不如基站,当直放站出现问题
后不易察觉。

(5)由于受隔离度的要求限制,直放站的某些安装条件要比基站苛刻的 多,使直敖站的性能往往不能得到充分发挥。 (6)如果直放站自激或直放站附*有干扰源,将对原网造成严重影响。

由于直放站的工作天线较高,会将干扰的破坏作用大面积扩大。cDMA是一
个同频系统,周边的基站均有可能受到堵塞而瘫痪。

由于我国的人口密度很大,直放站和基站的安装比例不应过大,如果没有
光纤直放站,只对射频耦合型室外直放站而言,这一比值应不大于1。在规划

时,直放站作为滚动发展的过渡设备,一次性安装直放站的比率应进…步减少。 在大中城市的市区和通话密度较高的地区应不使用射频耦合型室外直放站。
4.4.3直放站应用的原因

根据用户的分布和服务范围,其业务的阴影区f不可服务)是不可避免的。 采取适当的方法加以解决,并且应该按同样的覆盖具有最好的性能价格比解决
的方法来实现。直放站就是其中的一种解决方式。 直放站作为一个成熟的产品,它是有存在的充分理由。

①采用直放站可以以较低的成本来扩大无线覆盖的区域,避免为顾及覆盖
而在一些低话务地区上基站,节省投资;

②提高现有基站的设备利用率。通过直放站,将个别信道利用率不离的基 站小区的富余通信能力转给其他需要的地方,显然是可以提高设备的利用率。 ⑧通过采用直放站,一些原来信号微弱或信号杂乱、强信号不明显的区域, 其覆盖质量可以得到改善,当然,前提条件是直放站的硬件质量过关且要安装 调试得好,否则,只有越来越糟糕; ④直放站安装条件简单,能迅速扩大覆盖区域。直放站不需安装于专门的
通信机房,占地面积小且耗电小。

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4.5直放站的主要技术参数
直放站有很多技术参数,如工作频率范围、增益范围、频率稳定度、谐波 抑制等,这里不做详细论述,而仅通过*三年来对多家直放站生产厂商的产品

进行试验,谈些的体会,并对某些技术参数进行讨论。 (1)直放站的工作带宽。 很多直放站是由AMPS和TACS模拟移动通信系统产品演变而来,进入
CDMA体制后,只做了少量改动,为适应CDMA有多个*档男枰ㄎ夜
800MHz CDMA系统有10MHZ带宽),一些直放站生产厂家,其宽带的直放

站均不如为CDMA专门设计的窄带直放站性能好。因为CDMA系统信号的信 噪比远低于其他系统,前端低噪音放大器的性能十分重要,宽带滤波器不利于 低噪音放大器的制造。实际上直放站满足多功波是没有必要的,直放站都工作 在话务量低的边缘地区,能保证CDMA首载波283信道工作即可。直放站是 基站滚动发展的,过渡性产品,当需要第二载波时,直放站已被基站取代。
(2)直放站的最大输出功率。

一些厂家为了获得较大覆盖,生产的直放站最大输出功率高达+43dBm, 我们认为没有必要。取大输出功率+33~38dBm较为合适。第一覆盖主要取决
于直放站反向信道低噪音放大器的性能,而不取决于直放站的最大输出功率。 第二在实际安装中,直放站输出功率很难达至U+30dBm以上。在空旷地带,当

地面接收基站的信号电*低于.95dBm时,可考虑安装直放站。假设施主天线
架高30m,由于高度的提高,空中接收信号电*在.65 ̄-70dBm左右,加上施 主天线增益,直放站输入端口可望接收一50一-55dBm的信号,如果直放站增益 为80dB,直放站输出功率只能达至O+25~30dBm。但是在实际安装中,由于铁

塔高度的原因,隔离度受到限制,直放站的增益很难达到80dB以上,所以赢
放站的最大输出功率指标定的过高实际意义不大。 (3)反向信道接收端应具有分集接收作用。

CDMA系统有严格的功率控制,处于极低的信噪比情况下工作。由于手 机发射的功率要远低于基站,直放站反向信道低噪音放大器的性能好坏显得十
分重要。采用分集接收有利于改善反向信道的性能。在我们对直放站的多次试

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验中,具有分集接收直放站的覆盖距离都大于不具有分集接收的直放站。我们 还发现,正常情况(无直放站)手机发射电*很少超过+15dBm。在加入地重 新测试后,手机的发射功率比正常时要大很多,有时接收电*在.95 ̄-100dBm

时,手机输出就高达+23dBm。这主要是加入直放站后,反向路径信噪比恶化 的原因。由于手机最大输出是+23dBm,所以直放站的覆盖主要取决于低噪音
放大器的性能。 (4)直放站的重量和体积。

直放站不同于基站,安装条件一般都很苛刻,大部分在高塔上作业。有些 生产厂商对这一点缺乏切身的体会,对重量和体积未给予重视,对这些物理参 数没有“精打细算”。一个小巧的直放站会给工程实施带来方便,安装过直放站
的人都有切身的体会,将一个重量超过25kg、体积庞大的直放站搬上50m高 的铁塔是十分困难的。 (5)软件的操作界面要方便。

直放站安装条件困难,在高塔上作业,一手攀住铁塔,另一手拿住笔记本
电脑操作,其难度是可想而知。如果人机对话采用DOS方式,逐~敲进字符, 则是太困难了。有的生产厂家的产品,软件设置从直放站的初步设计到直放站 的现场安装高度采用流程图的形式,开始要求输入直放站和基站的经纬度,随

着流程图再输入天线和基站参数,一步一步地向下进行,最后给出直放站的大
致增益数值,非常方便。所有的输入参数均由下拉式菜单用鼠标进行选择,很 利于现场操作。 (6)下放站应具有遥测遥控功能。

直放站由于安装在较为偏僻的地区,用电话线采用MODEM遥控的方式 就比较理想。有的厂家给直放站配置一个手机,利用手机号码组成直放站自身
的网管系统,但价格较高,当直放站数量不大时没有必要购买网管系统。最简

单有效的方法是采用电缆从RS232口将遥控功能引至地面,这样每次对直放站
进行检查就不用再爬塔。

(7)直放站应具有故障和告警记录功能。
对直放站出现的断电,功放过载,是否出现自激等应有记录。每次故障和

告警出现的时间和次数应有所统计,以便于日后维护,分析原因。

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4.6直放站部分产品工作原理
4,6.1

CDMA无线传输直放站

直放站通过施主天线接收基站信号,经环形滤波器将信号送入下行链路。 下行信号经过下行滤波器滤波后,由低噪声放大器进行第一级放大,然后再经 过一次滤波进入功率放大器完成第二级放大。放大后的信号经过第三级滤波 后,最后通过环形滤波器送至重发天线,向覆盖区辐射。同样,重发天线接收 到移动终端的上行信号以后,将该信号由环形滤波器送入上行链路,其RF信 号的处理方式与下行链路基本相同,只是工作频带不同而已。图4—2是CDMA 无线传输直放站的工作框图。

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直放站在四川联通CDMA网络中的应用世计与实现

图4—2

CDMA无线传输直放站

图4.3
4.6.2

CDMA光纤传输的几种组网方式

CDMA光纤直放站 考虑到基站输出功率一般比较大(一般>30dBm),因此从BS中输出的功

率要利用耦合器将其分成两部分,主干线上通过天线直接覆盖,其副路部分通 过*端机GZF800一IIIA,将基站RF信号通过分路器分离出几路信号后,分别 在各个光,电转换模块中转换成光信号,利用光纤传送至各个远端机

1111川大学T程硕|_.论文

直放站在四川联通CDMA网络中的应用设汁与实现

GZF800.IIIB,然后再转换成RF信号加以放大来覆盖相应的区域。 远端机GZF800一IIIB接收移动终端的上行信号,将其放大后转换成光信号 传送给*端机GZF800.IIIA,再转换成RF信号;通过合路器将各远端的RF信 号合成一路,传送到基站。 CDMA光纤传输直放站的工作框图示于图4.3。 4.6.3三种主流直放站的比较 三种主流直放站是宽带直放站、选频直放站、光纤直放站,它们应用情况 的对比示于表4.1。 表4一l三种主流直放站应用情况对比表

下图是几种直放站系统的结构图

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直放站在匹t Jll联通CDMA网络中的应用设计与实现

无线直放站系统示意



兰一



Uplink

母—=三._一
——=2:》
Down 1ink

无 线直放站系统示意

害一

壬—=Z,_
——Z》
Down Iink

Up.1ink

厂臼广自
空间耦合方式光纤直放站系统示意图

无线直放站系统示意图

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第5章直放站在cDMA网中的应用设计
2001年1月133网全网划归中国联通后,联通公司提出将在全国范围内 建设一个1330万用户的CDMA移动电话网络。但是,窄带CDMA移动通信 系统在中国的发展受到到了GSM系统的强有力的挑战,因为GSM系统经过

多年的快速发展,在全国已有良好的覆盖,而CDMA系统是一个新网络和新
业务。

5.1

CDMA网络中直放站应用总原则
CDMA运营企业在建网初期,由于受投资成本的限制,不可能大规模地

建设基站。而基站数量不足往往会造成无线信号覆盖不好,导致网络质量不尽
如人意,进而又影响用户的发展,造成投入成本难以快速回收。CDMA的运

营企业在运营初期必须采用低容量、大覆盖的无线网络布局的观点已成共识。
由于直放站具有投资成本较低,安装灵活简便,可以迅速扩大无线覆盖的特点,

在cDMA网络建设中,适当地引入直放站,采取以基站为主、直放站做适当
补充的混合组网式是有意义的。

5.2蛊放站系统设计需考虑的问题
随着中国联通CDMA网络在全国大规模放号工作的进行,用户容量不断
增加,话务量日益升高,中国联通须增加基站和直放站以满足要求。其中直放

站的应用策略至关重要,因为直放站的覆盖范围动态性强,使用非常灵活,是
填补盲区覆盖的最佳解决方案。但是如果直放站应用不当,非但不会带来网络

增益,反面会使网络质量下降,因此,为实现建设CDMA精品网络的目标,
应特别重视直放站的应用,合理配置直放站。

首先,选择设备供应商时应当优先考虑能够提供整网服务的供应商,即供
应商能够同时提供基站和直放站设备。 这种做法有很大的优越性。直放站能否最大限度地发挥作用,关键在于它 能否同基站配合默契。我们可以看看从直放站工程开始到结束,需要基站供应
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商参与的工作:

直放站选址阶段。目前一期基站已经开通,究竟网络中哪里还有盲区,哪 里需要加强覆盖,最好的方法是根据基站供应商提供的路测优化报告来确定。 所以,直放站的站址选择最准确的方法是由基站供应商提出意见,交由运营商
和直放站厂家选择。 直放站调试阶段。直放站在开通时,须知道基站的很多参数,比如说相邻

基站的PN号、基站发射功率、天线方向等等。最主要的是加入直放站以后, 基站须修改许多参数,如激活集搜索窗、相邻集搜索窗、小区邻区列表、小区 半径等等,否则直放站有可能无法正常工作。特别是邻区列表,因为引入了直
放站以后,小区的邻区关系可能发生很大改变,如果不能正确设置,直放站和 周围基站的切换则无法成功,将导致掉话率的升高。

直放站优化阶段。在调测完成以后,直放站供应商要对直放站进行优化, 如果直放站供应商仅仅考虑直放站的覆盖,一味地将其直放站覆盖范围设大, 而不考虑对基站的影响,则很有可能降低基站的接收机灵敏度,大大地降低了 基站的服务质量。如果基站和直放站由~家厂商供应,则可以将直放站和基站 通盘考虑,完全避免了这个问题。
从以上过程分析可以看出,在实施直放站工程过程中,需要基站和直放站 供应商紧密配合。但是从目前国内外各个基站厂商来看,能够提供直放站设备 的很少,只有上海贝尔等少数几家。其中上海贝尔可以提供从移动交换机、基

站控制器、基站、直放站等一系列设备,可以将整网服务一体化结合起来。如 果各个厂商都可以提供这样的一体化服务,那么直放站工程建设的质量将可以
达到较高水*。

其次,直放站工程建设要同网络优化相结合。 网络优化是一项长期的工作,运营商根据网络优化的结果,可以发现网络
中存在的各种问题以及盲区的位置。目前中国联通CDMA网络覆盖还有待改 善,且用户不断增加以后,小区半径会有所缩小,网络状况同试运营期间又有

所变化,联通和基站厂商仍然要继续进行路测和分析工作。只有在分析网络现 状以后,才能确定哪些盲区可以用直放站来覆盖、哪些盲区需要重新架设基站、 哪些盲区在调整天线角度和发射功率以后就可以覆盖。所以说,现阶段的直放

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直放站在四川联堪CDMA网络中的应用蹬计与实现

站工程建设,必须紧密地同网络优化相结合。

第三,根据覆盖区的特点,灵活选用直放站类型。 直放站可分为射频和光纤两大类,又可根据功率不同分为大中小型,还可 分为选频、宽带、移频等等。各种类型都有各自的特点,适合在不同的场合使 用。所以在直放站工程实施过程中,要针对不同的覆盖区域选择同地形环境相

匹配的直放站类型。比如说,在高密度市区,就不宜设置室外型直放站,可用 直放站进行室内分布;而在一些丘陵山区,则要根据地形,判断采用射频还是 光纤直放站:在交通沿线,可以较多地使用射频直放站等等。
直放站的应用可以为运营商节省大量的资金,既然要使用它,就要最大限

度地发挥其作用,才能真正达到精品网络的要求。 采用CDMA直放站可以扩大CDMA系统基站的覆盖范围,大大节省 CDMA网络建设的投资(一个CDMA直放站的投资约为一个CDMA基站的十
分之一)。特别是在高层楼宇、地下(如地铁)、盲区等特殊环境下,CDMA直
放站将充分发挥它的优势。

由于各地环境和条件的要求不同,所需的CDMA直放站的类型也不同。

CDMA直放站的系列产品(射频、微波、光纤、移频、楼宇、小型)将会适应和
满足各种不同需求。

5.3直放站产品的系统解决方案
5.3.1直放站应用设计原则

根据直放站系列产品的特点和CDMA系统的需求,不同的地理环境及应 用场合,系统的解决方案是不同的,这需要认真分析,区别对待。 对于无线直放站来说,信号的隔离显得尤为重要。无线直放站是从空间接 收信号,势必要求空间信号尽可能纯净;而在基站较为密集区域,分离不同基
站或扇区信号的难度将大大增加,容易使直放站增加对基站干扰。所以在基站

较为密集区域,建议尽量采用有线信号的引入方式,比如光纤直放站。在不具
备使用光纤直放站条件的场所,只能采用无线直放站,但其旋主天线必须具有 足够的方向选择性。

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直放站在四川跌通CDMA网络中的应用设计与实现

针对各类地区及应用场所,由于基站的密集性、用户话务量等不同,建议采用
如下直放站的应用原则: 1.城市密集区 由于用户量大,基站数量较多,一般不存在大范围的信号盲区,直放站只 是用于解决小范围区域的补盲以及建筑物内的信号覆盖。 在光纤到楼尚未普及的情况下,需采用无线直放站:随着建筑物的增多,

所需的直放站数量也会随之增加,就会出现一个基站配置多台直放站的情况。 直放站的引入必然对基站产生干扰,干扰会随着直放站数量的增多而加大,特 别是大功率直放站的引入,会使系统干扰明显加剧。因此,在城市密集区应当
采用小功率(1w以下)直放站。

2.城市边缘

在CDMA网络建设初期,由于基站数量较少,可以采用大功率的无线或
光纤直放站。

城市边缘地区,主要是解决信号覆盖问题。在已印铺设光纤的地区最好采
用输出功率为10W的光纤直放站。 无光纤资源时,可利用无线直放站进行延伸覆盖。采用方向性好的施主天 线提取较为纯净的源信号,输出功率为5W/10W,等同于基站的输出,达到较 好的覆盖效果率。

3.郊区、乡村
郊区、乡村主要是解决覆盖问题。在铺设光纤的地区最好采用大功率光纤 直放站(10W/20W)扩大覆盖范围。

对于无光纤资源但又能收到基站信号的地区,可采用无线直放站解决覆盖
问题。特殊情况下,还可采用移频直放站来增加覆盖距离。 5.3.2直放站应用设计模型

为了使直放站在CDMA系统中的应用更加合理化,本文提出了以下三种
应用模型作为直放站应用设计的参照。

①无线直放站的应用模型 ②光纤直放站的应用模型

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直放站在叫川畦通CDMA网络中的应川啦汁与宜现

③室内分布系统的应用模型
5.3.3干扰及解决方法 1.直放站对CDMA系统的干扰

在CDMA系统中直放站使用不仅可以消除盲区,而且还可以延伸基站的
覆盖范围。但是,直放站的使用也会对CDMA系统产生下述的干扰问题:
(1)噪声叠加

上行链路中直放站的使用使CDMA系统的噪声叠加,基站的接收灵敏度
下降。

(2)使原基站覆盖范围缩小

CDMA直放站的使用所引入的噪声,导致基站系统的接收灵敏度下降, 从而引起上行链路覆盖范围的收缩。通常情况下,在郊区,当上行链路中由于
直放站使基站的噪声电*提高2.1dB时,上行链路的覆盖范围将收缩13%。因

而,CDMA系统中,直放站的架设位置不能处于原小区边缘。 (3)下行链路的导频时延

在CDMA系统中使用直放站会产生定时时延和信号延时扩散,如果时延
较大,将使CDMA系统导频码的相位发生变化,产生掉话等。

在存在双重覆盖区域的情况下,来自直放站和基站信号的多径传播导致接
收端的延时扩散。为了减少多径干扰,应慎重选择直放站的站址,使双重覆盖 所产生的时延在一个时间窗之内;另外可以调整基站的时间窗,使系统导频信 号不产生混乱。

2.璐系统容量的影响
任何能够改变基站接收端信号电*或干扰电*的因素,都对系统的容量产
生影响。

下面分几种不同的情况分析直放站引入对CDMA系统容量的影响:
(1)CDMA系统容量 比特能量与总的噪声功能谱密度之比:

Eb/No=PG/(v40r-1)’(1+Iother/Ise场)

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直放站在四川联通CDMA网络中的应用设计与实现

系统容量:

N=I+PG/(V*Eb/No(I+Iother/Ise劬
其中:PG=21dB为CDMA系统处理增益,V为话音激活增益,通常取0.4。

[other来自于其它小区的干扰,矗P矿自身小区的干扰假设系统要求Eb/No
=10dB。

单小区系统:

对于单小区系统,来自于相邻小区的干扰为零,即Iother/lse垆0,代入得
系统容量N=32
5。

多小区系统: 多小区无直放站的系统容量取决于相邻小区的干扰情况。 (2)安装CDMA直放站时的系统容量 单小区有直放站: 单小区有直放站时,因为lother/Iself=O,系统容量不变。

多小区有直放站: 多小区有直放站,分以下两种情况进行讨论:
移动台位于小区边缘与直放站之间的情况下,因为直放站的作用,相邻小 区移动台的发射功率减小,因而来自相邻小区的干扰减小,即公式中lother/lse?tf 减小,因而系统容量增加。

移动台位于基站与直放站之间的情况下,当直放站位于基站与直放站之
间,因为直放站的增益,使得对相邻小区的干扰增加,通过分析可以得到该项 的影响较弱。

多小区安装直放站的情况下,对于相邻小区干扰主要来自本小区边界的用 户,采用直放站后,这些用户发射功率减小,降低了相邻小区的影响,使系统
容量得以增加。统计表明,通常情况下,lother/Iself可降低12%一6%,容量增 加2。3个用户。

综上所述,对于单蜂窝系统,直放站的使用可在保持原有容量的前提下, 增加覆盖范围;对多蜂窝系统,直放站的使用不仅可以增加覆盖范围,还可使
系统容量略有增加。

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直放站在四川联通CDMA网络中的应用靛汁-b实现

5.3.4基站每扇区可带直放站的数目 假设基站和直放站的噪声系数均为5dB,经过有关计算,可得到以下结论:

对于直放站的输出功率为100mW(20dBm)时,加入60台直放站后,将引入
2dB的附加噪声。 对于1W(30dBm)的直放站,加入10台,将引入2dB的附加噪声。
对于10W(40 dBm)直放站,加入1台直放站后,将引入1.5dB的附加

噪声,加入4台直放站,将引入4dB左右的附加噪声。

5.3.5直放站设计中的其它因素考虑
CDMA网络中应用的直放站不仅要保证良好的线性、较高的抗干扰能力, 也要兼顾在安全性、可靠性、可扩展性及可行性方面的考虑。 在设计/安装直放站系列产品时,安全性方面的措施包括:设备安装时的防盗、

防撬、防破坏,室外设备的防水、防湿、防高温、防严寒能力:在软件操作方
面,多层分级授权密码管理也保证了网管系统不易受到外部侵扰和破坏。

5.4标准应用方案设计
标准应用的信号路径如下: 1.从主单元到光纤直放站:

射频信号从主单元的Tx端,l,到光发射器,图中标识为FOTX.。该器件 将射频信号转换为光信号。光信号通过光纤送到光纤直放站,2。光接收器, 图中标识为FORX,将光信号转换为射频信号。并将该信号放大发送出去。
2.从光纤直放站到主单元: 光纤直放站接收到射频信号,由FOTX放大并转换成光信号。该光信号通

过光纤送至主单元1,主单元的FORX将光信号转换为射频信号。
本设计系统的部分性能指标:

①系统上行的噪声系数大约为6dB ②上行输入信号的动态范围大约是60dB。

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③建议最大的光衰减<1 ldB或20公里
本系统之所以有如此大的信号输入范围,是因为系统的上下行都是载波选

择式的。在直放站内部,每个载波和时隙都是单独处理和放大的。这意味着阿
尔贡直放站系统可以同时处理弱的和强的信号。直放站具有自动增益功能以抑 制无用信号。

减器

在标准应用方案中,系统包

括主单元UAl08 02/1.一个
标准阿尔贡直放站和一个阿

尔贡光纤组件UAl08

04/1.

图5.4.1标准应用方案

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直放站在四川联通CDMA网络中的应用没计与实现

5.5直放站应用方案设计

CDMA直放站组网方式的应用示意图:

应用设计有如下几种方案 1.光纤直放站的应用设计:

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2.微波直放站的应用设计

3.楼宇直放站的应用设计

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4.频率变换直放站的应用设计

5.6室内覆盖解决方案
随着网络的发展,在中等以上城市的室外覆盖早已不存在问题,而且随着
各地规划优化力度的增强,室外易于测试发现的问题也都已基本解决,工作的

重点也逐渐向室内方向转移,而室内覆盖的问题越来越突出。实现室内覆盖的
方法主要有三种:

(1)由室外宏蜂窝同时提供覆盖区域内的室内覆盖。这种方法仍然是当
前国内最主要的方式。 (2)在室外站存在富余容量的情况下,通过直放站将室外信号引入室内 的覆盖盲区:

(3)在话务量集中的地方,设置室内微蜂窝,同时解决覆盖和容量问题。 由于中国的城市存在很多的高层建筑,由室外站提供室内覆盖存在很大的 局限性e如果要保证室内覆盖的质量,室外的干扰将变得难以控制,影响网络 的整体规划与容量。另外,对于纵深较大的商场与娱乐中心,靠室外站进行覆
盖是不可能的。 利用微蜂窝解决室内问题也存在很大的局限性。建设微蜂窝的设备投入与

工程周期都较大,只适合在话务量集中的高档会议厅或商场使用。在这种情况 下,直放站以其灵活简易的特点成为解决简单问题的重要方式。直放站不需要 基站设备和传输设备,安装简便灵活,设备型号也丰富多样,在移动通信中正
扮演越来越重要的角色。

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直放站在四川联通CDMA网络中的应用设计与实现

安装直放站时,天馈线系统的选择非常重要。应该注意的问题有以下几点:
(1)天线的增益。

根据具体的信号情况,以及覆盖的需要,选择合适的增益:
(2)天线的方向性。

由于直放站属于同频中继系统,所以不能采用全向天线,否则可能引起系 统自激。施主天线的主瓣宽度应该尽可能窄,以减少躁声的引入;重发天线的
发射方向应该严格控制,以保证重发信号不会馈入施主天线;
(3)信号源基站的选择

应该选择信号质量好的基站作为馈入源,并且保证基站容量有足够的富
余,否则将引入拥塞;

直放站分为宽带放大和多通道选通放大两种。一般来说,多通道选通放大
直放站具有更好的性能,能够提高信号的质量。但在使用时也存在一些问题,
如:

选通的通道*凳欢ú荒苌儆谠椿九渲玫脑*担裨蚩赡芪薹ㄕ加眯
道;许多直放站的通道数限制为4,就不能将*凳笥冢吹幕咀魑藕旁矗

对于采用射频跳频的基站,如果跳频图案包含的频率数多于直放站选通的通道 数,通话也无法维持。 从以上的分析看,直放站的建设必须有运营部门参与,否则质量将很难保

证。厂家本着对用户负责的态度,也应该与电信部门共同做好直放站的设计与
安装工作。

直放站不能增加系统容量,却可以弥补CDMA系统基站的覆盖不足,由
于价格低、安装方便、在CDMA系统中采用直放站不失为网络优化的一种较 好的解决方案。 因为CDMA系统的频率复用率为1,直放站在CDMA系统和GSM系统

中的使用存在着差异。直放站的使用将与整个系统的性能相关,而在GSM系
统中直放站的使用仅与几个相关的通道性能有关。因而,合理的规划直放站网 络,严格的工程勘测及施工对提高CDMA网络的性能是十分必要的。

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第6章直放站在CDMA网中的应用实现

6.1

CDMA直放站应用实施方案
采用CDMA直放站可以扩大CDMA基站的覆盖范围,大大节省CDMA

网络建设的投资(一个CDMA直放站的投资约为一个CDMA基站的十分之 一)。特别是在高层楼字、地下、以及盲区等特殊环境下,让CDMA直放站 充分发挥它的优势。 由于各种地理环境和用户的要求不同,所需的CDMA直放站的类型也不 同。采用不同的CDMA直放站系列产品(射频、光纤、移频、干放)实现和 满足各种不同需求。
6.1.1

CDMA光纤传输直放站的组网方式

1.单个小区与多个直放站的组网 通过光传输网络,将一个小区的信号传输到多个远端迸行覆盖,可迅速扩 大覆盖范围。此种组网方式可用于低话务量区域的覆盖,如村庄,道路等。其 组网方式如图6一l所示。

图6-1

单个小区与多个直放站的组网
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2.单个基站与多个直放站的组网 通过光传输网络,将一个基站的l到2个小区信号传输到多个远端进行覆 盖,可提高基站设备的利用率。此种组网方式可用于有一定话务量区域的覆盖, 如乡镇、厂矿、旅游区等。其组网方式如图6-2所示。

图6—2单个基站与多个直放站的组网

6.1.2

CDMA无线传输选频直放站的组网方式

1.单个小区与多个直放站的组网

当某个小区覆盖边缘有多个低话务量离散区域需要覆盖时,可在各离散区
域架设室外无线选频直放站放大该小区信号,以对这些区域进行覆盖。考虑到 直放站引入后对基站的影响,直放站的数量主要取决于基站和直放站覆盖区域 的大小。其组网方式如图6.3所示。

图6—3单个小区与多个直放站的组网
6l

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2.单个基站与多个直放站的组网 当某个基站覆盖边缘有多个有一定话务量的离散区域需要覆盖时,可在各 离散区域架设室外无线选频直放站,分别放大各小区信号,以对这些区域进行 覆盖。由于信源小区的增加,相应的直放站配置数量也将会增加。其组网方式 如图6-4所示。

图6-4单个基站与多个直放站的组网 3.直放站的级联应用 当一个直放站无法完成对某~区域的覆盖时,可采用级联的方式:即后级 直放站接收并放大前级直放站的前向输出信号,前级直放站接收并放大后级直 放站的反向输出信号,从而完成信号的延伸覆盖。由于系统级联会导致整个系 统的噪声叠加,使得系统总噪声系数增大,一般建议级联不超过两级。其组网 方式如图6.5所示。

图6-5直放站的级联应用

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6.2直放站操作维护管理软件及网管系统0MS设计实现
当直放站数量较多时,就需要一个操作维护管理系统(OMS)对其进行支 持。如何实现直放站的管理工作,结合本项目的工程需要和今后的管理维护, 基于c”语言设计开发了直放站操作管理软件及网管系统。该系统具有了充分 的远端监控和网络管理功能,为网络维护和管理者使用直放站进行网络优化奠 定了坚实基础。 本软件包通过基于Windows环境下的OMS操作软件,很容易对直放站进 行参数的修改设置,设备开通十分简单。可完成本地或远程监控。本地监控采 用RS一232标准串形接口,与PC机相连:远程监控信号的传输分有线和无线 传输两种方式。维护人员在机房内就可登录目标直放站,根据整个移动系统的 需要,随时修改直放站参数,更新软件,监测直放站的工作情况。出现故障时, 呼叫维护人员BP机或手机,CDMA系统主单元设备和中心机房监控终端即产 生声光告警。 OMS操作维护软件基于Windows NT的工作*台,通过多路调*獾髌 可并行处理多路的输入输出信息,确保全网内所有类型直放站的高效可靠运 转,从根本上解决了使用大量直放站后的网络维护及优化管理问题,极大程度 地减少了网络运行维护人员的工作量。 OMS最多可以支持128个串行I/0口和Modem,有的设置成输入方式, 有的设置成输出方式,所有的Modem可以并行同时工作。
6.2.1

0MS主要功能

1.远程登录查询 直接或在预定时间自动连接到单台或选定的多台直放站,获取下述信息: 数据链路: 载波信息: 上/下行输入功率; 上/下行输出功率; 上/下行增益:

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功放温度: 隔离度;
工作记录;

告警信息; 工作频谱; 天线VSWR; CU软件版本; 话务量统计等等信息; 2.直放站远程控制 直接或在预定时间里自动连接到单台或选定的多台直放站,完成如下参数
设置:

载波号或滤波器带宽; 上/下行增益; 功放开关; *舳 CU软件下载; 直放站设置模板下载等: 3.故障管理功能 直接或在预定时间里自动连接到单台或选定的多台直放站,获取告警信 息,同时直放站发生告警时自动回叫OMS监控中心并传送告警信息,可选定 显示告警信息的颜色及声音,新的告警和过去的告警信息在单独的窗口中显 示: 开门告警; 电源告警; 功放故障告警; PLL失锁; 电压不稳; 隔离度恶化; 软件不正常;

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直放站在四川联通CDMA网络中的应用鞋汁与蛮现

功放温度过高: 无话务量等等; 6.2.2系统安全管理功能 OMS通过参数设置,具备以下功能来确保管理系统的安全: ①操作权限管理,通过设置三种级别的远程登录密码,分别为只读权限、 参数修改权限、密码修改权限,限定操作人员的管理权限并保证系统安全; ②操作记录管理,通过登录并查询直放站操作记录,了解直放站在一段时 间内所发生的各种操作维护工作记录,并且上述信息均可保存在与该直放站相 对应的数据文件中; ③故障记录管理,通过登录并查询童放站发生告警的历史记录,了解直放 站在一段时间内所发生的各种告警信息,并且上述信息均可保存在与该直放站 相对应的数据文件中;

图6-6 OSM部分界面

6.2.3全网所有直放站的归属区域管理 将大量直放站分级划分到不同的区域以便于管理。在OMS的管理窗口可

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以显示出所有直放站的位置、名称、类型、本机号码、告警状态等信息。 其系统部分界面如图6-6所示。
6.3

CDMA移动通信直放站实施和调测
工程前期勘测及理论测算

6.3.1

为了最大限度发挥CDMA直放站工作效果,在安装前均需进行实地测点, 并按照测点的结果对覆盖效果及覆盖面积进行初步估算。测点通常按照以下几
个步骤进行:

(1)根据覆盖要求确定设备具体安装站址,准备前期的基础工程,如铁 塔、机房、供电、接地等。 (2)确定需要转发的基站*岛牛⒉馐越邮盏阈藕懦∏恐怠 (3)根据场强值初步确定使用设备的类型,天线的使用类型,天线的安
装高度及位置。 (3)通过计算预测设备的工作增益、最大输出功率值。 (4)根据设备的输出功率及重发天线的类型预测设备开通后的覆盖范围
及覆盖效果。

在基本确定了设备的功率、重发天线的高度后,可对信号覆盖范围作一个 初步的测算,利用陆地移动通信电波传播的衰耗特性,可通过Okumura模型
进行计算,Okumura经验公式如下:

Lm=69.55+26.1619f-13.82109(h缈一口伪叫+[44.9-6.5109(hb)ltog(d)
取频率厂_870MHz,上式可简化为:
Lm=146.4-13.8109(h缈-口伪彬J+[44.9-6.5109(hb)liog(d)


mm)为修正因子。

其中:中小城市:a m卅)=2.53hm-3.8

大城市:a mⅢ)=3.2119(11.75hm)12-4.97

hm为移动用户天线高度。
取hm=1.5m贝0


m,栉)=口

通过路径损耗Lm可以测出覆盖距离。

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6.3.2站址选择及定位 如果为了扩大基站覆盖范围,直放站应安装在基站覆盖区边界处,使用路

测仪在地面测出的基站信号强度一般为.85dBm至.95dBm,在源天线处测得基
站信号强度一般为.70dBm。 直放站距离基站太*(源天线接收信号强),则直放站与基站形成重叠覆 盖,移动台信号一路通过直放站延时后到达基站,一路直接到达基站,将会对 基站形成多径干扰。

所以,尽量减少直放站与基站重叠覆盖的区域面积,以保证对CDMA系
统的干扰尽可能最小。直放站距离基站太远,源天线接收信号弱,则直放站前 向输出功率较小,覆盖范围较小,达不到增大覆盖面的目的。

由于重发天线是定向角度天线,直放站站址最好选在盲区外,靠*盲区边沿(根
据现场条件确定,通常大约50~200米),如图6—7,如果选在盲区内(如图
6—8),则不能达到最佳覆盖效果。



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图6—9 图6-10

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直放站覆盖城市边缘的密集住宅区时,应避免在楼群的正面选点(如图 6-9),为信CDMA信号只能直接穿透靠前的楼房,才可覆盖到后面的区域, 由于信号在穿透过程中衰减很大,信号强度将会很弱。如果从高楼的侧面覆盖
(如图6—10),信号可以从楼与楼之间的空隙穿过,并借助反射达到很好的
覆盖效果。

6.3.3确定施主天线及重发天线的安装位置

因CDMA信号是宽带信号,受多径影响较大,天线位置的选择对直放站 的覆盖范围影响很大,除考虑天线隔离度、输入信号电*大小因素之外,还需 要考虑直放站输入信号的波形质量。原天线位置不合适,直放站向覆盖区转发
恶劣信号,手机用户不可能接入基站。 为增大隔离度,旋主天线与重发天线采用背对背安装方式,当安装在铁塔

上时,使用铁塔*台对天线进行隔离,当安装在楼房顶时,使用建筑物或增大
天线水*距离进行隔离。

如果两天线之间有隔离物,如楼顶的水箱、电梯间等,安装时要应避免两 天线在一侧。如果建筑物为钢筋混凝土结构,麓主天线在满足信号接收强度的 基础上,应尽量靠*建筑物(通常重发天线可放在建筑物上面,施主天线靠* 建筑物侧墙);如果建筑物为一般砖墙结构,应考虑用建筑物隔离和拉长距离
的方法来满足隔离度要求。如塔上*台可做隔离物,天线可分别安装在*台上、 下塔身处。 6,3.4测量收发隔离度

收发隔离度,即CDMA信号从直放站前向输出端口至前向输入端口(或 者从反向输出端口至反向输入端口)的空中路径衰减值,其大小直接影响着直 放站的增益配置,在确定天线位置后,一定要测量隔离度。直放站前向输出功 率比反向输出功率大,主要考虑前向链路的收发隔离度。收发隔离度分为水* 隔离度和垂直隔离度。 水*隔离度Lh用分贝表示公式如下:
Lh222.O+20109lO(dY2)-(Gt+Gr)+(Xt+Xr)(6.3—1)

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其中:22.0为传播常数 d为收发天线水*间隔(单位:英尺)

i为天线工作波长(单位:英尺) Gt、Gr分别为发射和接收天线的增益(单位:dB)

Ⅺ、船分别为发射和接收天线的前后比(单位:dB)
垂直隔离度Lv用分贝表示公式如下:
Lv=28.O+40109lO(d/2)(6.3-2) 其中:28.0为传播常数

d为收发天线水*间隔(单位:英尺) l为天线工作波长(单位:英尺) 按照工程设计要求,隔离度工(dB)应大于直放站最大工作增益Gmax约

10~15dB。现取L—Gma铲12dB,考虑通常情况下直放站最大工作增益G=90dB,
故上应不小于102dB,取产850MHz,Gr=20dB,Gt=lOdB,Xr--45dB,Xt---40dB,
由式6.3-1计算,天线间最小水*距离应为20米,由式6.3-2计算,天线间
最小垂直距离应为22米。

如图6-11为收发隔离度与水*放置和垂直放景的两天线空间距离的关系 曲线(f=850MHz,Gr=Gt=5dB)

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图6-11

以上为收发天线隔离度的工程计算值,在实际施工中应视具体情况加以必
要调整,以最大限度满足现场对隔离度的要求。

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6.3.5设备调整与调测

天线馈线与直放站正确连接,加电开机,设置直放站增益,使最大工作增
益低于收发隔离度约1 2dB。 以DX.1808型CDMA直放站调整为例,该直放站额定输出功率为+30dBm

(1W),额定增益为90~95dB,若施主天线接收点接收的基站场强值为.80dBm, 施主天线采用1.8米栅网抛物面天线,则天线增益GANT=21.6dB,若施主天线

距主机30米,馈线则采用sw.50.22型低耗馈线,该馈线850MHz时每米损
耗约O.03dB,则馈线损耗L=0.9dB,若收发隔离度达到102dB,则Gmax为
102dB一12dB=90dB。

直放站输出功率POUT=--80dBm+Gmax+GANT-L=30.5dBm 己达到设备的额定输出功率要求,现场安装后用HP.8563E频谱分析仪实

测输出功率POUT为30.1dBm,通过实测得出结果与以上计算的结果基本吻合。 调整增益时,在动态范围内按照从小到大步进调整的方法进行,但不能超过最 大增益Gmax,否则容易使直放站产生过压和自激现象。 天线的隔离度决定了直放站增益的大小,间接决定了直放站是否可达到最 大的输出功率,影响着直放站的覆盖范围。另外,直放站安装后,隔离度并非 不再变化,它受到外界环境的影响,会产生波动。
CDMA直放站应具有隔离度自动控制和监测功能,以保持其在各种外界

环境下正常工作。
6.3.6路测优化

根据网络规划及覆盖要求,路测覆盖范围,调整转发天线的水*角度、俯 仰角度和直放站增益,达到直放站理想覆盖。在覆盖公路、隧道等带状区域时, 可调整角反射器角度,通过控制波束宽度来满足对该区域的理想覆盖,路测时,
应识别基站信号、经直放站放大后的信号、相邻基站信号,并作好相关记录。
6.3.7工程实施确认

通过仪器测试及实地通话测试,确认工程实施方案是否达到原设计要求,

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如与原要求有较大的出入,需对以下工作重新调整: (1)必要时重新确定直放站站址 (2)重新调整设备及天馈,使收发隔离度达到预定值 (3)重新调整直放站的各项工作参数(如增益等),使其达到最佳工作 状态。

6.4工程实施中需要注意的问题及解决办法
在实施直放站在cDMA网络应用的工程是必须注意以下问题是 6.4.1信号自激 直放站安装不当,收发天线隔离度不够,整机增益偏大时,输出信号经延 时后反馈到入端,致使直放站输出信号发生严重失真产生自激,CDMA信号 自激的频谱如图6一12,发生自激后CDMA信号波形质量变差,严重影响通话 质量,产生掉话现象。

图6-12

解决自激现象的方法有两种,一是增大施主与重发天线的隔离度,二是降 低直放站增益。当要求直放站覆盖范围较小时,可采用降低增益的办法,当要 求直放站的范围较大时,应增大隔离度,工程中主要采用以下几种方法:

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(1)增大收发天线的水*及垂直距离 (2)增加遮挡物,如加装屏蔽网等 (3)增加施主天线的方向性,如使用抛物面天线 (4)选用方向更强的重发天线,如定向角度天线 (5)调整施主与重发天线的角度和方向,使两者尽量背向 6.4.2.导频信号切换频繁(即”乒乓”现象) 这种现象主要是指在直放站覆盖区内,手机用户在2个或多个基站导频间 反复切换,经常同时接入多个基站。其原因是直放站天线安装不当,施主天线 安装在多个基站重叠覆盖区内,接收到多个基站的导频信号,而且强度相*, 交替占优,经直放站中继后各导频信号强度仍很接*,造成覆盖区内移动台在 多个基站间频繁切换,俗称”乒乓”现象。当各导频信号强度之差小于3dB时, 移动台同时接入2个或多个基站,给系统控制的负荷加重或引起过载,增加了 中断通信的可能性,并降低基站系统容量。这种情况多出现在地形复杂的山区、 丘陵地带和楼群密集的城区,如图6—13所示。

图6—13

为尽量避免”乒乓”现象,工程中主要采取以下措旌: (1)改变施主天线安装位置,使施主天线对准一个基站,直到找出较强 的导频信号且稳定; (2)改变直放站安装站址,尽量不要选址在基站覆盖区的交界处,以避

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开相邻基站的干扰。

(3)选用方向性更强的施主天线,如高增益大El径抛物面天线
(4)采用分集接收技术 一般在测点选址时,需要使用频谱分析仪或路测仪对基站信号强度进行监 测,避免在基站覆盖交叉区域和基站导频切换频繁地区安装直放站。 6.4.3.接收信号频率选择性衰落 如图6一14所示,由于空中信号传输多径,会造成CDMA信号的频率选择 性衰落。当施主天线接收到这样的信号时,经直放站放大,发射到覆盖区,移

动台接收此信号,通话质量较差,严重时手机用户将检测不到前向导频信号。 所以,在安装施主天线时,一定要检测施主天线接收到的前向信号的频谱,发 现频率选择性衰落时,及时调整天线角度或位置,直至收到频谱比较理想且电 *较高的前向CDMA信号。

图6-14

6.5避免CDMA直放站对GSM900系统的干扰及干扰解决措施
CDMA网络从开始建设到开通运营,前后不到一年时间。在运营初期,
联通公司采用了低容量、大覆盖的无线网络布局,即用基站和直放站混合组网

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直放站占有相当大的比例。因此,在目前联通CDMA系统中直放站与基站就 RF信号而言,是同等重要的网元。在CDMA直放站实际安装过程中,为了节约
经费,联通公司往往要求将CDMA直放站与GSM基站或GSM直放站共址, 就需要考虑如何避免直放站对同址或邻*的GSM系统产生干扰以及对干

扰的解决措施。
6.5.1产生干扰的原因

GSM900系统和联通新时空CDMA系统频率范围如图6.15所示。

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图6—15频率范围

从图6.15中可以看出,CDMA系统的下行880MHz与GSM系统的上行
890MHz频点最为接*,相差仅10MHz。这样,从CDMA直放站业务天线发

出的下行信号,就可能被GsM900系统的上行接收机收到,形成较大的干扰, 产生干扰的直接原因就是同站址的CDMA直放站施主天线与GSM基站天线隔
离度不够。

天线隔离度指的是同站址两系统天线终端间的路径损失,即从干扰站发单 元输出端口到被干扰站收单元输入端口的路径损失。它体现空间传输损耗和两 个站有效天线增益的综合作用。对GSM系统主要考虑三种性能损失:即
接收机灵敏度降低、IMP干扰(即互调干扰)和接收机过载。从干扰源(CDMA 直放站)接收的寄生辐射信号将导致接收机灵敏度降低,而从同位置站接收

到的所有*档暮铣稍斐闪耍桑停懈扇牛邮栈氐脑蚴墙邮栈盏
的总信号功率太大。为了将这些性能损失降到最小而不修改现有的发送和接受

单元,在同址站间需要保持适当的隔离。
三种主要的干扰为杂散干扰、阻塞干扰和互调干扰。三种干扰中,杂散干
74

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扰与CDMA直放站目前在890MHz附*的带外发射有关,这是接收方(GSM 系统)自身无法克服的,将导致GSM系统信噪比下降,服务质量恶化:阻 塞干扰与GSM接收机的通带外抑制能力有关,涉及到CDMA的载波发射功率、 接收机滤波器特性等,GSM系统的接收机将受影响因饱和而无法工作;互 调干扰与CDMA使用多*怠⑾低车姆窍咝杂泄兀峁饕硐治牵樱 系统信噪比下降和服务质量恶化。

根据GSM技术体制,GSM接收机的灵敏度为一104dBm,信噪比9dB。 在最大增益范围内,直放站的增益大小取决于施主天线与业务天线的隔离要 求,若增益为90dB,按照直放站增益要比天线隔离度低13dB的原则,隔离要
求为103dB左右,两天线问的垂直隔离距离约为15m。通常情况下,GSM 基站天线一般位于铁塔的第一层*台,由于物理空间的原因,同时考虑到多个

RF系统共用同一站址,且直放站的施主天线的高度要求,共站址CDMA直放
站的增益不会很大。一般输出功率取37dBm较为合理(约5W,远小于GSM 基站的输出功率,约40瓦),CDMA直放站的双工滤波器的带宽多为

870MHz~880MHz,其滤波特性为60dB。根据信息产业部((800MHz CDMA 直放站870MHz~880MHz技术要求和测试方法》中关于工作带外杂散的要求,
在1.23MHz信道带宽以外信号衰减65dB。 在三种不同的干扰中,杂散干扰是最主要的,影响也最大。 6.5.2克服干扰的解决措施 为了克服干扰需要遵守三条隔离准则:

①被干扰基站从干扰站接收到的寄生辐射信号强度应比它的接收噪声限
低10dB:

②在被干扰基站生成的三阶互调干扰(IMP3)电*应比接收机噪声限低
10dB;

③被干扰站从干扰站接收到的总载波功率应比接收机的ldB压缩点低5dB。 根据以上条件,计算隔离距离:


CDMA直放站的频带外杂散:—船(dBm/3口删z J

●GSM系统能允许的最大杂散干扰:--123(dBmJ

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CDMA直放站信号在890MHz处的电*强度(经过双工滤波器>--88(dBm)
隔离余量:--88手10!g(200/30)一r—J2鳓----43 f矗8)



根据垂直隔离公式:Iso=2&0-/-4019lO(d/2),则垂直隔离距离为d=2.4m 根据水*隔离公式:lso=224-2019lO(d/2)-/-(GREPEATER TX-/-GGSM Rx),则水*隔离距离为:d----llm。 6.5.3实际工程中解决问题的方法

实际工程中,890MHz~909MHz频段为中国移动使用,而CDMA系统为 联通使用,联通的GSM上行痧瑕为909MHz~915MHz,与CDMA相隔较远,
隔离要求更小,应更容易实现。因此,在实际工作中,根据不同情况,采用如 下方式实现隔离。

①cDMA直放站使用全向天线时,应采用垂直隔离,直雠天线应趔截锣谶
的上方,至少相距2米。

②铁塔共址:当CDMA直放站安装在GSM基站铁塔上时,首先考德垂直隔

如果徽有一层,可以用侧伸臂固定在铁塔上,两系统天线间垂直间距至
少2米,也可以用水*隔离,两系统天线在同一个*面上,间距至少5米。

离,即CDMA直放站磁安装在与GSM基站天线不同的*台上(最好是上层*台);

③报杆共址:此尉联通公司—般要求采用垂直隔离,CDMA直放站天线用侧伸 臂固定在GSM基站报杆上,位于GSM天线的上方至少2米处。 ④与GSM直放站共址,如果都是定向天线,应采用垂直隔离,间距至少2米;如果
CDMA直放站为全向天线(目前联通GSM直放站很少有全向天线),施主天

线可以共用一根报杆,业务天线一般应单独立报杆,与GSM直放站业务天线相 距10米,且在GSM直放站施主天线的背面。 另外,在实际工作中,有时不幸与中国移动的直放站共站址,这时要特别
注意。当CDMA直放站与中国移动直放站共址时,水*间距至少要15米,才 能保证双方设备均正常工作。

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6.6

r程实施中的几个典型应用
在进行无线蜂窝系统设计时,由于基站的发射功率远大于手机,计算基站

的覆盖距离时,往往是计算反向电路的传播衰耗。但在直放站的实际安装调测 中,为方便起见,我们仍以手机接收到的基站的信号强度加以估算。在下面的 几个工程实施的例子中,所涉及的电*值均为手机接收信号功率值。
(1)公路的覆盖。

绵阳郊区一基站东侧,有一主要交通干道,在基站东侧14kin处安装一
直放站,服务天线高度约55m。直放站服务天线的输出口按一个3比1的功率 分配器,分别接两个16dBi的板状天线,信号小的天线向西辐射(指向基站), 信号大的天线向东辐射。未装直放站时,直放站所在地信号在.100dBm左右,

通信时通时断,效果非常不好。直放站开通后,直放站西侧一段约3-5Km公 路信号明显改善;直放站东侧使通信距离又延伸8~10Km。
(2)郊区重点村镇居民区的覆盖。 一村镇离基站5~6Km,由于该镇经济条件较好,手机用户较多。无直放

站时,地面信号在.90~95dBm左右,室外通信正常但无法保证室内通信。安 装直放站后,服务天线在30m高左右,采用全向天线,地面接收的基站信号 电*提高约20dB,可以解决半径在500~800m内的室内覆盖(指一般居民楼)。
(3)“L,’型覆盖。 某一风景区位于山谷中,距离基站不到4Km,但由于被山脉阻挡,手机 根本无法工作。我们在山脉的尽头安装~直放站,由于直放站接收信号的方向

和发射信号的方向成一定的角度,相当于基站的电波在直放站处转了一个弯。 依靠山体的阻挡,直放站的施主天线和服务天线分别放在山体的两侧,隔离度
很大,直放站的性能可以充分发挥,

不但很好地解决了该风景区用户的通信

问题,还使该基站的通信距离向山谷里延伸了6Km。 (4)临时性会议地点的应急覆盖。

绵阳郊区某宾馆组织生要会议,由于信号较弱,在会议室和宾馆底层房间
均不能通信。由于时间紧迫,在该宾馆安装闭路分布系统己不可能。经现场考 察,在宾馆顶层信号较强,且信号单一,安装直放站不会引起导频混乱。服务

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天线放楼群中间,利用楼体的隔离可以有效地控制直放站的覆盖,因宾馆面积 不大,直放站的增益设置较小,使直放站工作很稳定。直放站半天即安装完毕, 马上收到效果,不但会议室内信号明显增加,而且地下室也可以正常通信。
(5)开阔地域的覆盖。 人口分布较少的开阔地域是使用直放站进行覆盖的典型场合。当直放站采 用全向天线时,只要有一定的铁塔高度,在直放站工作正常的情况下,3Km内 可以明显地感觉到直放站的增益作用。但距离超过5Km以后,直放站的增益

作用就迅速消失,用手机进行基站接收信号电*测试,无论直放站是否工作,
接收电*都没有明显变化。这是因为在*原开阔地区,房屋建筑和地形地貌造

成的传输衰耗相对较小,而随空间距离的增加,电波按32.45+20109f
(MHz)+20109D(km)的规律衰减:即距离每增加一倍,电波衰减6dB。比如在离 基站12kmA点处用手机测得基站的接收信号电*下降为约一95dBm,在离基站 17Km的B点测得接收信号电*下降为约一97Km(由于距离增加不足三分之一,

自由空间衰耗和地貌衰耗增加值都不很大)。在A点安装一直放站,可以这样 估算一下直放站电波的衰减曲线。直放站正常工作后,在距直放站水*距离 300m的地面用手机进行接收信号电*测量(离直放站过*,将离开天线的主
瓣,计算误差较大),假如测得导频电*为.70dBm,就可估算出直放站在A 点附*有25dB的增益作用。由于距离每增加一倍,电波衰减6dB。在离A点 600m处衰减6dB,1200m处衰减12dB依次类推,4.8Km衰减将达24dB。如

果考虑地貌衰耗,直放站放大的信号到达B点时,信号电*约在.95 ̄-100dBm 左右,此时直放站的增益作用几乎为零。通过基站的信号和直放站放大的信号 衰减曲线,可以看出A点至B点,基站信号衰减很慢,而且直放站信号衰减 可以看出A点到B点,基站信号衰减很慢,而直放站信号衰减很快。
需要指出的是,如果直放站所在地300m处,通过开头直放站的方法,若 能检查出直放站有25dB以上的增益,则说明直放站的工作状态已经是比较好

的。由此可见,要想利用直放站组成大面积的覆盖是不现实的。当然要想在 局部方向获得较大的覆盖,如公路沿线则必须有更高的铁塔和高增益的定向天
线,这样可以在单一方向延伸覆盖10Km左右。

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结论语
随着四川联通CDMA网大规模建设,CDMA直放站将成为该网不可或缺 的一个组成部分,有着诱人的广阔前景。如何更好地发挥CDMA直放站在全
网中的作用,将是摆在CDMA直放站工程技术人员面前的一个紧迫课题。 四川联通CDMA网络第一期工程建设后,根据四川l联通CDMA网络第一 期工程开通运行的效果和性能,提出了对CDMA网络第一期的网络优化的工 程研究和实施课题。本文就是基于此课题的的研究和实施后而完成的。在所完 成的课题中我们制定了四川I联通CDMA网络优化的原则、过程和实旋方案。 通过周密调研和分析,形成了使用直放站来补充和完善CDMA网络第一期的

网络优化工程的解决实施方案。该方案充分考虑到采用直放站提高CDMA网
络性能时方案的合理性、完备性,在保证系统性能前提下的工程造价问题、工

程施工问题、以及直放站的引入对现有的基站系统及原有GSM网络的影响问
题。为了最大限度发挥CDMA直放站工作效果,在工程实施安装前均进行了 实地测点,并按照测点的结果对覆盖效果及覆盖面积进行初步估算。结合本项

目的工程需要和今后的管理维护,基于C”语言设计开发了直放站操作管理软

件及网管系统。该系统具有了充分的远端监控和网络管理功能,为网络维护和
管理者使用直放站进行网络优化奠定了坚实基础。 本项目实施工程已经完成,网络运行正常。

希望本文能在这方面为大家提供一些有益的经验和探索。

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致谢
非常感谢四川大学电子信息学院方勇副教授、三博通信工程公司的龚 讯高级工程师的悉心指导和大力支持。在本课题方案的制定、可行性评估、 论文撰写及修改中无不渗透着两位导师的心血。一年来,在论文研究过程

中方勇导师以他渊博的专业知识和严谨的治学态度深深影响着我,特别是
在论文选题、研究方法、研究思路方面给予了丰富的启迪。在此,谨向两
位导师致以崇高的敬意和诚挚的感谢。

同时,对在校三年中在各方面给予我极大帮助与指导的老师们深表敬 意和感谢! 还有,对于一直关注和支持我学业的我的家人、共同参与本项目研究
和实施的同事,在此一并表示感谢1

80

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参考文献
…张亦明,移动通信,黑龙江科技出版社,2001.3
[2]叶敏编,程控数字交换与现代通信网,北京邮电大学出版社,1999.3

[3]杨万全熊淑华卫武迪韩运浦编,现代通信技术,四川大学出版社,2000.4 『41A.麦罗拉著,蜂窝移动通信工程设计,人民邮电出版社,1998.8 [5]吴伟陵编著,移动通信中的关键技术,北京邮电大学出版社,1997.6
[6】中国邮电电信总局主编,摩托罗拉移动通信设备维护手册,(内部资料)

[7】邮电部设计院编著,电信工程设计手册市内传输线路,人民邮电出版社, [8]王钦笙编,数字通信,人民邮电出版社
[9】周宝信崔纪*等编,电信新业务,人民邮电出版社,2001.2 【10】马蒂克,数字与通讯网络中的传输线,科学出版社

【Ill沈持衡编,数字通信电路原理概念。福建科学出版社 [12]张煦,无线移动通信技术快速发展历程和趋向,移动通信,
http:/1www.c l 14.net/

[13]李智泉,中国联通综合智能网建设初探,http://www.chinamobile.corn/ (14】韦乐*,电信网的发展和演进趋势,http://www.chinamobile.corn/

【15]北京中和威软件公司,综合网管系统离电信究竟有多远,
http://www.chinamobile.corn/

【16]张震,关于移动无线网优化的基本问题,http://thesis.139.com.cn/ 【17]孙增军周崧雯,21世纪的网络管理技术,http://thesis.139.com.cn/ [18]马峰,CDMA移动通信直放站工程设计和调测,移动通信,2001.11
http://www.mc21

st.com/magazine/2001-1I/06.htm一,发布时间:2002.3。

【19]丁天文,CDMA系统中直放站设备的应用,移动通信,2002.10 f20]阜*、曹华俊,CDMA网络中直放站的选择应用,光纤通信技术,2001.10 1211张红宾,蜂窝移动通信工程设计,人民邮电出版社,2001 f22】李明,CDMA数字蜂窝网,西安电子科技大学出版社,2001
[23]竺南直、肖辉等编著,码分多址(CDMA)移动通信系统,电子工业出版
社。2001

{24]http://www.tele.com.cn

四川大学工程硕士论文

直放站在四川联通cDMA网络中的应用设计与实现

[25]Allen Telecom

Announces Successful Field Test of

Wifeless

Locadon System for

CDMA,http://www.allentele.com [25]CDMA repeater from Repeater Technologies deployed in next.generation
network,http://www.39newsroom.com/39 [26]CDMA Protective Oscillation Repeater,

news/ian一02/news一1—736.s—html

http://www.mobitech.co.kr/pdf/MAIR800 20W.pdf

[27]CDMA Wireless

RF Amplifier Order Awarded in China

http://www.39.co.uk/PR/1624.ht.—m—

[28]JDTECK-Cellular Repeaters for Indoor&Outdoor Applications http://www.idteck.com/accessories/repeater.htm [29]Dominant Pilot Recovery in IS一95 CDMA Systems Using Repeaters, Francesco Sapienza,IEICE TRANS.COMMUN.,VOL.E84.B,N0.1,
JANIJARY 200】

直放站在四川联通CDMA网络中的应用设计与实现
作者: 学位授予单位: 郑晓辉 四川大学

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