直放站與室內分布工程設計規劃無線院黃偉程本文簡介直放站與室內分布工程概述直放站部分室內分布部分設備分類工程設計對網絡的干擾降低干擾的措施原理作用分類布放關鍵事項直放站與室內分布工程概述移動通信直放站與室內分布作為一種實現無線覆蓋的輔助技術手段，常用來解決基站難以覆蓋的盲區或將基站信號進行延伸。直放站由于投資少、見效快、易于實現的特點，被越來越多的移動網絡運營商所采用。 在無線網絡中，直放站適用于基站不能最大限度利用其有效容量且用戶密度較低的區域，常用來解決基站難以覆蓋且話務需求不大的覆蓋盲區，或將基站的無線信號進行延伸。對于諸如郊區、農村、偏遠的居民區、部分交通干線和鐵路等，或者由于某些自然及人為障礙物(如高山、大型建筑物、隧道等)的影響而形成的信號盲區、陰影區，要求一定的信號覆蓋但對容量要求不高，利用直放站來解決這些地方的網絡覆蓋是較為經濟合理的有效手段。直放站部分設備分類 按照基站與直放站鏈路的方式，可以分為三大類：射頻直放站微波直放站光纖直放站 按無線工作方式可分為兩類：選頻直放站寬帶直放站同頻直放站移頻直放站BTS直放站移動臺主服務區接收天線發送天線同頻直放站F1F1同頻直放站功能框圖雙工器后備電池HPA雙工器HPA控制器MobilePhoneMODEM供電系統PSTN前向RF/IF變換RS-232C反向RF/IF變換LNALNA同頻直放站接收射頻信號并放大后以同樣頻率發射。同頻直放站可按照其輸出功率大小等進行分類。同頻直放站將從基站接收到的RF信號轉換成IF信號，通過IF濾波器得到需要的頻率帶寬信號并將IF信號轉換成RF信號傳送到服務區域。頻率轉換及IF濾波過程是將信號放大而又不影響服務質量的有效方式。同頻直放站特點特性低成本的射頻信號盲區解決方案、可采用立柱或壁掛的簡便安裝方式；下行（到用戶手機）的輸出功率一般在+10dBm到+40dBm之間；上行（到基站）的輸出功率一般在+7dBm和+37dBm之間；可在本地通過RS232C接口對直放站進行編程和控制，也可通過撥號調制解調器控制；可實現多載頻；服務CH服務CH基站BTS近端單元移動臺主服務區鏈路天線F1F1遠端單元鏈路天線

服務天線F2移頻直放站移頻直放站站包括本地地系統和遠遠端系統。。運營中未使使用的頻率率通道作為為連接信道道。本地系統將將服務頻率率轉換為連連接頻率，，而遠端系統將將連接頻率轉轉換回服務頻頻率。移頻直放站特特點特性：高隔離度由于具有更高高的增益而實實現高功率天線容易安裝裝不受LOS（（視線連接））的限制可實現長距離離連接和服務務區域可實現多載頻頻與本地系統可可用有線或無無線連接需要額外的連連接信道移頻直放站服務:F1連接:F2/F3特性持久連續的蜂蜂窩覆蓋多至3個遠端端的層疊連接接需要2個額外外的連接頻率率分配BTSF1

層疊應用遠端1F1

F2F2本地

遠端2F1

F3

F3F1遠端3F2F2BTS近端單元移動臺主服務區微波鏈路天線業務頻率F1F1遠端單元服務天線微波鏈路微波鏈路天線微波直放站微波直放站特特性本地系統將基基站射頻信號號轉換成微波波傳輸到遠端端系統遠端系統將微微波連接信號號轉換射頻服服務信號特性射頻到微波的的連接轉換多信道傳輸需要LOS（（LineofSight）條條件比射頻連接的的距離短受天氣和環境境的影響微波(18GHz)服務CH服務CH基站主系統從系統BTS移動臺主服務區F1光纖直放站服務天線F1F1光纖直放站光纖直放站功能框圖WDM1.3mm1.5mmLD(1310nm)PD(1550nm)PD(1510nm)PD(1530nm)LDPDWDMRX0TXRX1RX2TXTXRX0TXRX1RX2MasterUnit光耦合器(2)光分離器(1550nm)(1310nm)LDPDWDMLDPDWDM(1510nm)(1310nm)(1530nm)(1310nm)Slave1Slave2Slave3光耦合器(1)光纜波長-前向:1310nm-后向1510/1530/1550nm主系統將基站站的射頻信號號轉換為光信信號通過光纖纖傳到從系統統。從系統將光信信號轉換成射射頻服務信號號。光纖直放站特特點光纜特性射頻到光的轉轉換及波分復復用技術不受LOS（（LineofSight）限限制穩定的系統運運行和簡便的的系統維護可實現多FA可實現分集和和層疊功能需要光纖設備備光纖連接的成成本較高服務CH服務CH基站主系統從系統光纖直放站基站從系統2光纖連接從系統1主系統層疊應用從系統3光纖直放站層層疊型的覆蓋蓋延伸直放站工程設設計直放站的應用用場合郊區、鄉鎮等等大范圍區域域距大陸不遠的的海島等不規規則分布區域域高速公路、地地鐵、鐵路等等鏈狀覆蓋區區域靠室外信號覆覆蓋不好的室室內區域將空閑基站的的信號引到繁繁忙基站的覆覆蓋區內，實實現疏忙適宜場合城區邊緣山地、丘陵地地帶有明顯阻擋的的陰影區域局限性收發隔離有些些站址難以達達到大范圍覆蓋有有角度和距離離限制同頻直放站應應用場合視線可達對于同頻直放放站，為了直直放站收到的的基站信號足足夠強，要求求直放站受主主天線與基站站天線間無障障礙物阻隔。。BTS直放站移動臺接收天線發送天線視線可達天線的隔離度度天線應選用前前后比較大的的天線。為了避免直放放站接收的信信號經放大后后被再次接收收放大，要求求天線的前后后比隔離度較較大。SBTS-SAMP>=10dBBTS直放站移動臺接收天線發送天線SBTSSAMP適宜場合城區邊緣山地、丘陵地地帶有明顯阻擋的的陰影區域由于隔離度不不能滿足難以以使用同頻直直放站的區域域局限性業務載頻受限限造價成本高異頻直放站應應用場合適宜場合湖泊、河流密密集區域海島、沙漠地地帶局限性易受天氣影響響需批準的頻點點微波直放站應應用場合適宜場合有現成光纖資資源的區域無線方式衰耗耗太大的區域域長距離鏈狀覆覆蓋區域高話務量需要要多載頻的區區域局限性需要機房及良良好的環境要求傳輸資源源造價成本及配配套成本較高高光纖直放站應應用場合直放站使用中中的網絡干擾擾問題由于直放站的的引入給基站站帶來約3dB的噪聲，，所以導致基基站的接收靈靈敏度降低，，基站的底噪噪升高，引起起上行鏈路覆覆蓋范圍的收收縮，從而導導致在功率控控制過程中，，手機需要不不斷加大發射射功率才能維維持必要的通通話質量(對對于光纖直放放站一般其上上行信號（單單路）最后是是引入基站饋饋線，屏蔽了了基站部分的的接收分集效效果，無線直直放站基站端端有一定分集集作用的)，，很容易產生生掉話現象。。覆蓋與增益直放站的覆蓋蓋范圍要與基基站的覆蓋范范圍一起考慮慮直放站功率過過小，將不能能滿足覆蓋要要求直放站功率過過大，又會帶帶來導頻污染染盡量做到：系統無盲區，，且導頻重迭迭覆蓋區域較較少直放站的增益益不能過大當直放站的上上行功率過大大時，基站無無法正確解調調來自其它移移動臺的信號號，系統無法法正常工作。。當直放站的上上行功率較大大時，基站要要求該信號降降低功率,直直放站將基站站的指令轉到到移動臺，移移動臺被迫降降低功率………一般?。褐狈耪镜脑鲆嬉鍳r-直放放站到基站的的路損Ls=-10dB功率過大，覆覆蓋范圍較大大，從而造成成CDMA的的導頻污染。。下行功率產生生的干擾直放站適當調整直放放站的下行功功率，使其覆覆蓋適當的區區域。盡量使使直放站與基基站重迭覆蓋蓋區域變小。。規劃軟件+工工程經驗下行功率產生生的干擾直放站CDMA直放放站從其上行行方向可看作作為一個移動動臺。CDMA系統統為了保證系系統容量，要要求系統中各各移動臺到基基站的功率盡盡量相同。上行功率產生生的干擾直放站當直放站的上上行功率過大大時，基站無無法正確解調調來自其它移移動臺的信號號，系統無法法正常工作。。當直放站的上上行功率較大大時，基站要要求該信號降低功率,直直放站將基站站的指令轉到到移動臺，移移動臺被迫降降低功率………為滿足系統容容量的要求，，直放站的上上行方向上到到達基站的功功率要與其它它移動臺到達達基站的功率率相仿。如直放站接收收到的移動臺臺功率與基站站側收到的直直放站功率相相同，則可解解決干擾問題題。如直放站接收收到的移動臺臺功率略大于于基站側收到到的直放站功功率，基站可可要求移動臺臺增加功率，，不會引起掉掉話，也可解解決干擾問題題。直放站的增益益Gr<=直直放站到基站站的路損Ls根據經驗，當當功率大于1W時，一般般取Ls-Gr=10dB當功率小于1W時，一般般取Ls-Gr=5dB上行功率產生生的干擾降低直放站使使用中的干擾擾直放站產生的的網絡干擾分分析及解決干擾分析：上下行鏈路不不平衡，下行行功率過強，，導致覆蓋過過大，對主覆覆蓋信號形成成干擾。同時時上行衰耗過過大導致手機機發射功率很很大。無線直放站接接收信號多于于一個，導致致人為導頻污污染。解決方法：根據直放站現現有的覆蓋，，進行相臨小小區的調整，，同時對相關關基站的搜索索窗進行相應應的優化。降低直放站下下行發射功率率并重新調整整測試。如形形成較大的干干擾源或者無無法調整，建建議直放站搬搬遷站址，或或采取其他方方式（如拉遠遠模塊等）解解決。舉例說明(一一)馬屯直放站覆覆蓋距離過遠遠，且周圍所所有臨小區未未加，在這種種情況下該直直放站信號完完全是噪音信信號，造成其其覆蓋區域FER高。------建議進行了了臨區的調整整，同時對它它們的搜索窗窗進行了相應應的優化。舉例說明(二二)孫莊直放站上上下行不平衡衡，下行覆蓋蓋過遠，在距距該直放站6Km外信號號很強，形成成干擾源，造造成較高的FER，且上上行性能很差差（TX很高高）。------建議降低該該直放站的發發射功率并重重新測試，同同時聯調周邊邊基站的搜索索窗尺寸。舉例說明(三三)舊州161所所帶直放站放放大了其兩個個扇區的信號號，導致該站站性能很差，，且無法調整整，以上圖示示可以說明這這一問題。------建議關閉該該直放站，或或將該直放站站更換為光纖纖直放站。應注意的問題題直放站站址盡盡量不要選在在基站覆蓋區區的交界處，，以避開相鄰鄰基站的干擾擾。無線直放站的的收發天線之之間要滿足隔隔離度要求，，以免自激、、導致掉話。。寬頻無線直放放站易產生交交調干擾。若若施主和重發發天線指向不不當或施主基基站選擇不佳佳，交調干擾擾將會嚴重影影響主用信號號，導致干擾擾上升。無線直放站的的施主天線應應選用水平方方向波瓣寬度度較窄的天線線，如選用拋拋物面天線，，以減少導頻頻污染產生的的可能性。直放站與施主主基站之間存存在著時延，，因此在設計計其覆蓋范圍圍時，若采用用無線直放站站，需考慮多多徑引起的時時延，若采用用光纖直放站站，需考慮傳傳輸線路的時時延；同時還還需考慮固有有時延。直放站增益應應根據直放站站的具體應用用合理進行設設置。直放站上行鏈鏈路的前端特特性的好壞十十分重要。采采用分集接收收技術，有助助于這一性能能的改善。室內分布系統統無源源室室內內分分布布的的原原理理耦合合器器功率率分分配配器器同頻頻帶帶合合路路器器、、雙雙頻頻帶帶合合路路器器環行行器器、、隔隔離離器器衰減減器器、、負負載載通過過無無源源器器件件和和天天饋饋線線，，將將信信號號傳傳送送和和分分配配到到室室內內所所需需環環境境，，以得得到到良良好好的的信信號號覆覆蓋蓋。。室內內分分布布系系統統的的作作用用室內內盲盲區區的的覆覆蓋蓋解決決大大型型室室內內場場所所信信道道擁擁擠擠問問題題改善善小小區區切切換換頻頻繁繁的的問問題題吸納納話話務務量量建筑筑物物內內場場強強的的均均勻勻分分布布室內內分分布布系系統統分分類類按信信號號源源的的不不同同：：蜂窩窩室室內內分分布布系系統統（（宏宏蜂蜂窩窩、、微微蜂蜂窩窩））直放放站站室室內內分分布布系系統統按采采用用設設備備的的不不同同：：無源源系系統統有源源系系統統按布布線線材材料料的的不不同同同軸軸電電纜纜系系統統光纖纖系系統統泄漏漏電電纜纜系系統統大類細分類優點缺點適用場所按信號源的不同蜂窩室內分布系統信號穩定、可靠，通信質量好，可以有效地吸收話務量工程一次性投資大，還要解決傳輸線路等問題，，且受宏蜂窩基站地理位置條件的限制大多應用于星級酒店、高級寫字樓等比較大型的室內建筑直放站室內分布系統投資省、安裝方便快捷，可以很快解決信號弱和盲區問題需要進行預先頻率規劃，且通過定向天線難以獲得單一純凈的信號，系統的話音質量相對蜂窩系統較差，易造成對其他基站的干擾，不利于網絡管理應用于小型酒店、小型娛樂場所等規模較小的室內建筑按采用設備的不同無源系統設備性能穩定、安全性高、維護簡單

解決盲點、熱點以及由于頻繁切換引起的掉話等問題有源系統信號經過各級衰耗后，到達末端時可以被放大器放大，達到理想的強度和覆蓋效果建設、維護復雜，近端和所有遠端設備都需要電源應用較少按布線材料的不同同軸電纜系統同軸電纜是最常用的材料，性能穩定、造價便宜線路損耗大，通常需要多個干線放大器作信號放大接力普遍應用光纖系統光纖線路損耗小，保證足夠的信號強度，性能穩定可靠近端和遠端都需要增加光電轉換設備，系統造價高適合質量要求高的大型場所泄漏電纜系統不需要室內天線，在電纜通過的地方，信號即可泄漏出來，完成覆蓋系統造價高，對電纜的性能要求高一般不采用這種方式信號號來來源源可可以以是是宏宏蜂蜂窩窩、、微微蜂蜂窩窩或或直直放放站站將信信源源合合路路后后用用同同軸軸電電纜纜分分別別傳傳到到室室內內各各樓樓層層在各各樓樓層層間間用用無無源源功功分分器器分分支支在每每層層樓樓用用同同軸軸電電纜纜傳傳輸輸，，用用無無源源功功分分器器分分支支，，將將射射頻頻信信號號均均勻勻分分布布給給各各發發射射點點無源源功功分分器器的的直直通通損損耗耗很很小小，，分分支支衰衰減減量量可可按按實實際際需需要要定定做做無源源分分布布系系統統技技術術特特點點無源源室室內內分分布布組組網網有源源室室內內分分布布的的特特點點集中中供供電電集中中告告警警，，故故障障顯顯示示模塊塊化化結結構構，，即即插插即即用用增益益自自動動校校驗驗(CAL)，，無無須須調調節節場強強均均勻勻分分布布設計計簡簡單單，，布布線線靈靈活活，，適適用用重重要要場場所所有源源室室內內分分布布系系統統主主要要器器件件有源源集集線線器器：：同同軸軸供供電電，，信信號號分分路路功率率分分配配器器(帶帶直直流流旁旁路路)：：信信號號分分配配在線線放放大大器器：：信信號號放放大大補補償償損損耗耗末端端放放大大器器：：信信號號放放大大，，阻阻斷斷直直流流有源源室室內內分分布布系系統統組組網網光纖纖室室內內分分布布的的特特點點傳輸輸距距離離遠遠可提提供供監監測測和和告告警警場強強均均勻勻布線線十十分分方方便便靈靈活活適合合于于大大型型或或分分散散型型室室內內環環境境光纖纖室室內內分分布布組組網網幾種種主主要要室室內內分分布布系系統統的的比比較較——選選用用基基本本原原則則無源源室室內內分分布布系系統統離信信號號源源較較近近成本本較較低低有源源室室內內分分布布系系統統離信信號號源源有有一一定定距距離離信號號較較弱弱需需要要多多級級放放大大光纖纖室室內內分分布布系系統統離信信號號源源較較遠遠施工難度度較大設置原則則目標選擇擇：建筑高度度九層以以上，建建筑面積積大于1萬平方方米多話話務量樓樓宇;實實測測信號強強度在-80dBm～～-90dBm以下，，信號覆覆蓋不均均勻，有有盲區、、弱區；；信號較較強，但但切換頻頻繁，通通話質量量差;流動人口口較多的的商場、、購物中中心、批批發市場場等;影響面大大的賓館館、飯店店、單位位;容易產生生信道擁擁塞的建建筑物。。設置原則則設計指標標：移動用戶戶忙時話話務量0.02er1/用戶；；無線信達達呼損2％％；控制信道道呼損耗耗1％％同頻干擾擾保護比比：C/I≥12dB（不開開跳頻））C/I≥≥9dB（開跳跳頻）鄰頻干擾擾保護比比：200KHz鄰鄰頻干擾擾保護比比：C/I≥-9dB400KHz鄰鄰頻干擾擾保護比比：C/I≥-41dB設置原則則目標指標標：根據現場場實測和和OMC統計，，室內通通話質量量良好，，無乒乓乓切換發發生。95％室室內覆蓋蓋，保證證在95％以上上所需要要室內覆覆蓋的地地區，不不論空閑閑和通話話狀態用用戶占用用室內信信道。95％室室內用戶戶占用，，保證95％以以上的信信道占用用由室內內用戶產產生。并并盡可能能達到100%。無信號泄泄漏，保保證室內內信號不不對室外外網絡產產生干擾擾，室內內信號在在覆蓋邊邊界（如如窗口））在保證證室內通通話基礎礎上不會會太強。。環保性，，保證室室內信號號在規定定的最高高電平以以內，一一般規定定在人員員經常停停留地區區最高信信號接收收電平不不超過一一25dBm。。通常情況況，窗口口電平應應保持在在-75～80dBm，如果果有干凈凈頻段，，此范圍圍應在-85～～75dBm。。類型選擇擇(１)在信號雜雜亂且不不穩定的的室內無無線環境境中，避避免使用用室內直直放站引引人基站站信號，，代之以以微蜂窩窩或宏蜂蜂窩基站站作為信信號源。。例如在在開放型型的高層層建筑中中，通常常選擇蜂蜂窩作為為室內分分布系統統的信號號源，來來達到抑抑制干擾擾，保證證通話質質量的目目的。在室內信信號較弱弱或為覆覆蓋盲區區的環境境中，如如果通過過定向天天線可以以取得較較純凈且且穩定的的基站信信號的條條件下，，可以考考慮采用用直放站站作為室室內分布布系統的的信號引引人設備備。例如如對于隧隧道、地地鐵車站站、地下下商場、、酒吧等等飲食娛娛樂場所所以及其其它信號號屏蔽嚴嚴重的場場所，可可以考慮慮用室內內直放站站引入基基站信號號，但必必須考慮慮基站的的容量和和直放站站對室外外覆蓋的的干擾問問題。類型選擇擇(２)在室內用用戶集中中，話務務擁塞的的條件下下，又不不便通過過增加室室外宏基基站的容容量和數數量的方方式來解解決，可可以考慮慮通過建建設蜂窩窩室內分分布系統統來分流流話務量量，改善善用戶通通信質量量。對于話務務需求量量不大、、面積較較小的場場所，宜宜采用直直放站作作信源引引入設備備，同軸軸電纜作作為信號號傳送媒媒介的無無源系統統方案，，既保證證覆蓋效效果，又又節約投投資。對于話務務需求量量大的大大型場所所，如商商場、機機場、碼碼頭、火火車站、、汽車站站、展覽覽中心、、會議中中心等場場所，宜宜直接選選用基站站（宏峰峰窩或微微峰窩））作室內內分布系系統的信信號源。。對于通信信質量要要求特別別高的高高檔酒店店、寫字字樓、政政府機構構等場所所，可以以考慮采采用蜂窩窩基站做做信號源源的光纖纖室內分分布系統統或是有有源電纜纜方案，，來保證證高質量量的覆蓋蓋效果。。傳輸確定定蜂窩信源源的傳輸輸方式該類型的的傳輸可可通過光光纜或微微波，將將BSC與蜂窩窩基站相相連，蜂蜂窩基站站信號輸輸出端接接到室內內覆蓋系系統的天天線輸入入端，該該方式可可使用一一個2M的傳輸輸容量。。直放站信信源的傳傳輸方式式空間耦合合：將將宏蜂窩窩基站某某一扇區區的信號號進行光光電轉換換，通過過光纖傳傳至需要要的建筑筑物內，，進行反反轉換后后通過直直放站進進入室內內分布系系統的輸輸人端。。直接耦合合：從從空中取取附近某某基站的的某一扇扇區信號號作信號號源，通通過直放放站進入入室內分分布系統統的輸入入端。。手機接收收電平＝＝Po+Gt-L其中Po是傳輸輸信號輸輸出功率率，Gt天線增增益，L是鏈路路損耗。。L－Ls十Lz＋LdLd為多多徑損耗耗，Lz為阻擋擋損耗，，Ls為為自由空空間損耗耗。自由空間間的電波波損耗為為：Ls（dBm）=201g（4πdf／c））＝201g（（4π／／C）＋＋201g（f）＋201ig（d）其中：d為傳輸輸距離，