淺談直放站在移動(dòng)通信中的應用

　　 論文 關(guān)鍵詞： 網(wǎng)絡(luò ) 覆蓋；直放站

　　論文摘要：目前，2G通信直放站已經(jīng)在國內得到了重要的應用，現今國內外已有不少運營(yíng)商已紛紛推出正式商用的3G移動(dòng)通信直放站，相信在3G到來(lái)的時(shí)候，直放站會(huì )對無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )起到更重要的補充作用。 
　　 
　　 
　　隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的 發(fā)展 ，城市的室內覆蓋已不存在問(wèn)題，覆蓋的重點(diǎn)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(jiǎn)易的特點(diǎn)成為解決簡(jiǎn)單問(wèn)題的重要方式。 本文通過(guò)對無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )覆蓋問(wèn)題的分析，討論了直放站在移動(dòng)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(wú)線(xiàn)通信傳輸過(guò)程中起到信號增強的一種無(wú)線(xiàn)電發(fā)射中轉設備。無(wú)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(gè)射頻信號功率增強器。 
　　 
　　2 直放站的分類(lèi) 
　　 
　　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(dòng)通信直放站是為消除GSM900MHz/1800MHz頻段移動(dòng)通信網(wǎng)的小范圍信號盲區或弱信號區而設計生產(chǎn)的通信設備。被廣泛應用于地下商場(chǎng)、停車(chē)場(chǎng)、地鐵、隧道、高層建筑的辦公室等基站信號所無(wú)法到達的信號盲區，同時(shí)對于消除城市因受高樓大廈影響而產(chǎn)生的室外局部信號陰影區或邊遠郊區個(gè)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(wǎng)絡(luò )建設的投資(一個(gè)CDMA直放站的投資約為一個(gè)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(huán)境下，CDMA 直放站將充分發(fā)揮它的優(yōu)勢。由于各種地理環(huán)境和用戶(hù)的要求不同，所需的CDMA直放站的類(lèi)型也不同。 
　　2.1.3 CDMA直放站是為了消除移動(dòng)通信網(wǎng)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(chǎn)生的室外局部信號陰影區，地下停車(chē)場(chǎng)、地下隧道、商場(chǎng)、電梯等基地無(wú)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(wú)線(xiàn)通信系統相比，由于3G無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)信號比2G的無(wú)線(xiàn)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(wǎng)絡(luò )同等的覆蓋水平時(shí)，需要更多的直放站來(lái)完成網(wǎng)絡(luò )覆蓋。由此我們可以預期，在即將到來(lái)的3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )建設高潮中，直放站也必然仍將扮演著(zhù)重要的角色。 
　　2.2 從傳輸帶寬來(lái)分有寬帶直放站和選頻（選信道）直放站 
　　2.2.1 GSM移動(dòng)通信寬帶直放站的主要特點(diǎn)： 
　　高的系統增益且增益連續可調；采用先進(jìn)的數字濾波技術(shù)，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(shù)，輸出電平連續可調，穩定可靠；可選智能監控，故障自動(dòng)報警及遠程維護；高線(xiàn)性功放，性能穩定等。 
　　2.2.2 GSM移動(dòng)通信頻帶選擇直放站的主要特點(diǎn)： 
　　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(mǎn)足不同客戶(hù)要求，帶外抑制好，不同營(yíng)運商之間的信號不會(huì )產(chǎn)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(shù)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(lái)分有無(wú)線(xiàn)直放站、光纖直放站和移頻傳輸直放站 
　　2.3.1 無(wú)線(xiàn)傳輸直放站 
　　下行從基站接收信號，經(jīng)放大后向用戶(hù)方向覆蓋；上行從用戶(hù)接收信號，經(jīng)放大后發(fā)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(jīng)光電變換變成光信號，傳輸后又經(jīng)電光變換恢復電信號再發(fā)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(fā)送出去。
　　3 直放站的應用 
　　 
　　直放站可以擴大服務(wù)范圍，消除覆蓋盲區，如高山，建筑物，樹(shù)林等阻擋物而形成的信號盲區；在郊區能夠增強場(chǎng)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(shí)現疏忙等。 
　　3.1 公路、郊區重點(diǎn) 農村 的覆蓋 
　　隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，高速公路逐漸增多，公路的覆蓋成為一個(gè)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(gè)宏基站，采用宏基站帶直放站方式，只需要8個(gè)宏基站，在很大程度上節約了成本。 
　　3.2 “L”型覆蓋 
　　某一風(fēng)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(wú)網(wǎng)絡(luò )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(fā)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(gè)彎。依靠山體的阻擋，直放站的施主天線(xiàn)和服務(wù)天線(xiàn)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(fā)揮，很好地解決了該風(fēng)景區用戶(hù)的通信問(wèn)題，還使該基站的通信距離向山谷里延伸了6公里。

　　3.3開(kāi)闊地域的覆蓋 
　　人口分布較少的開(kāi)闊地域是使用直放站進(jìn)行覆蓋的典型場(chǎng)合。當直放站采用全向天線(xiàn)時(shí)，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(jué)到直放站的增益作用。但距離超過(guò)5公里以后，直放站的增益作用就迅速消失，用手機進(jìn)行基站接收信號電平測試，無(wú)論直放站是否工作，接收電平都沒(méi)有明顯變化。這是因為在平原開(kāi)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(yōu)點(diǎn)及不足 
　　 
　　4.1 直放站的優(yōu)點(diǎn) 
　　4.1.1 同等覆蓋面積時(shí)，使用直放站投資較低。在平原地區室外一個(gè)全向基站可以有10km覆蓋半徑；一個(gè)全向直放站可以有4km覆蓋半徑；就覆蓋面積而言，六個(gè)直放站約相當于一個(gè)基站。六個(gè)直放站的設備價(jià)約為一個(gè)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(gè)直放站的費用只相當于于一個(gè)基站的50%，甚至更低。 
　　4.1.2 覆蓋更為靈活。一個(gè)基站基本上是圓形覆蓋，多個(gè)直放站可以組織成多種覆蓋形式。如“一”字型排開(kāi)，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(wǎng)。 
　　4.1.3 在組網(wǎng)初期，由于用戶(hù)較少，投資效益較差，可以用一部分直放站代替基站。用戶(hù) 發(fā)展 起來(lái)后現更換為基站，替換下來(lái)的直放站再進(jìn)一步放置在更邊緣的地區，這樣一步步地滾動(dòng)發(fā)展。 
　　4.1.4 由于不需要土建和傳輸電路的施工，建網(wǎng)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(huì )給基站增加約3dB以上的噪音，使原基站工作環(huán)境惡化，覆蓋半徑減少。所以一個(gè)基站的一個(gè)扇區最好帶兩個(gè)以下的直放站工作。 
　　4.2.2 直放站只能頻分不能碼分，一個(gè)直放站往往將多個(gè)基站或多個(gè)扇區的信號加以放大。引入過(guò)多的直放站后，導致基站短碼相位混亂導頻污染嚴重，優(yōu)化工作困難，同時(shí)加大了不必要的軟切換。 
　　4.2.3 直放站的網(wǎng)管功能和設備檢測功能遠不如基站，當直放站出現問(wèn)題后不易察覺(jué)。 
　　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(fā)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(wǎng)造成嚴重影響。由于直放站的工作天線(xiàn)較高，會(huì )將干擾的破壞作用大面積擴大。 
　　 
　　 參考 文獻  
　　[1] CDMA擴頻通信原理，A.J.維特比著(zhù)、李世鶴等譯，人民郵電出版社，1997年1月，北京。 
　　[2]蜂窩移動(dòng)通信--射頻工程，蘇華鴻等編著(zhù)，人民郵電出版社，北京，2005年1月。 
　　[3]WCDMA無(wú)線(xiàn) 網(wǎng)絡(luò ) 工程，楊峰義等編著(zhù)，人民郵電出版社，北京，2004年4月 

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