GSM无线直放站培训教材

发布于:2021-09-24 01:38:46

GSM 无 线 直 放 站 培训教材

浙江美伦科技集团有限公司

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一、系统概述
1、工作原理 1.1 系统组成
施主天线
滤波器 放大器 步进

下行链路

重发天线
滤波器 功放 滤波器

下行选频器

可选件
滤波器 功放 滤波器 上行选频器 步进 放大器 滤波器

上行链路

1.2 主机结构及指标要求 放大器:即功放、用以实现信号放大的模块,比如一-25 dbm 大小的信号进入一增 益既放大系数为 55dbm 的放大器输入端,根据计算那么放大器的输出端信号应为: -25dbm + 55dbm = 30dbm。 滤波器:通过有用频率信号抑制无用频率信号的部件或设备。 低噪声放大器:位于接收机的最前端,要求噪声越小越好,并有一定的增益抑制 后面各级噪声对系统的影响,但为了不使后面的混频器过载,它的增益又不宜过 大。输入端必须与天馈滤波器有很好的匹配,以达到功率输出最大。 衰减器: 其主要用途是调整整机的增益,既通过其可有效调节整机的输出功率。 功分器:进行功率*均分配的器件。比如一台无线站要安装两面发射天线,可以 用一个二功分和主机的输出相接, 然后二功分的两个输出端分别和两面天线相连, 即可,且其两面天线的输出功率一样。 耦合器: 从主干通道中提取出部分信号的器件。 按耦合度大小分为 5、 10、 15、 20…. dB 不同规格;从基站提取信号可用大功率耦合器(300W)。 馈线:是传输高频电流的传输线。 天线:是将高频电流或波导形式的能量变换成电磁波并向规定方向发射出去或把 来自一定方向的电磁波还原为高频电流的一种设备。 噪声系数:噪声系数是指被测直放站在工作频带范围内,正常工作时输入信噪比 与输出信噪比的比,用 dB 表示。 室外覆盖用直放站 噪声系数 NF≤4dB 室内覆盖用直放站 噪声系数 NF≤6dB 对于和基站以耦合方式工作的直放站前向噪声系数不作要求。 传输时延:传输时延是指被测直放站输出信号对输入信号的时间延迟。 宽带直放站≤1.5μ s;(应用声表面滤波器的宽带直放站≤5μ s) 选频直放站≤5.0μ s; 互调产物:当工作频带内有两个及以上信号输入直放站后,由于直放站的非线性 而在其输出端口产生的与两个或多个输入信号有特定关系的产物为互调产物。 同杂散发射要求,但工作频带内互调应≤-36dBm 或≤-66dBc。

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二、 勘测设计
2.1 建站基本要求 为保证室外工程勘测设计的规范性和可实施性,特制定室外工程勘测设计规 范。该规范适用于公司所有室外转发系统的勘测与设计。 1.确认用户所要求的覆盖区域 工程勘测首先必须确定用户所要求的覆盖区域大小,根据实际工程经验及相 应的工程计算对用户所提出的要求能否达到做出相应的解释,并在方案设计中对 覆盖区域做出尽可能详细的说明,以避免将来工程验收时与局方产生不必要的分 歧。 2.了解用户覆盖要求,覆盖区原始覆盖状况以及确定覆盖区最低覆盖电* 一般室外覆盖时只需要求手机接收信号电*能够满足用户清晰通话要求即可 (一般接收电*高于 90dBm 以上即可满足) , 但若用户有特殊要求则必须执行用户 标准。 4.乒乓效应区:覆盖区内存在两个或两个以上的基站小区信号,且信号接收 电*相当,因此手机在该覆盖区内产生频繁的小区切换,使得手机通话质量严重 下降,掉话率上升。 一般情况下,在地*衔*坦的区域较容易产生乒乓效应区,这类区域覆盖 时必须使得直放站覆盖最低电*高于原始最高覆盖电* 9dB 以上,且对信源及设 备选取有较高的要求。 5.邻频/同频干扰区:覆盖区内存在频点相邻,或相同的信号导致用户无法通 话或通话质量差,掉话率极高。 这类区域覆盖不能使用覆盖区内同频或邻频的小区频点,且必须使得直放站 覆盖电*高于原始覆盖电* 12dB 以上,且对设备选择性有很高的要求。 2.2 勘测流程图 站址选择 ↓ 数据记录 ↓ 设备配置设计 ↓ 基础工程设计 ↓ 物业协调 2.3 站址选择及数据记录 站址勘察分为以下几个步骤: 一. 首先选择接收信号良好得高点(如山坡、屋顶) ,一般用测试手机测得 电*大于-70dbm 为佳,在现场拨打测试信号稳定程度,通话质量,与拟用基站的 距离,同一小区的话路频点序号及个数,相邻小区个数及场强,是否跳频等参数, 详细记录备用。在业务地区边界建站还要考虑漫游切换问题,常用到锁频测试。

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选择高点建站可以俯瞰覆盖区,保证覆盖区远处没有太多的穿透衰耗,然后 在这些高点中选择靠*施主基站方向的一个,这样可以保证收发天线主瓣有较大 的夹角(要求大于 90 度) ,如图 2.1,通常选择 B 山头建站。

图 2.1 二.为了防止发生放大系统自激现象,还需要认真计算本站的隔离度要求,从 而最终确定收发天线的位置。

图 2.2 如图 2.2 所示, 一个简单放大系统存在反馈链路, 前向增益为 A,反馈系数为 F(0<F<1), 则 y=A(x+Fy), y=Ax/(1-AF), 如果采用垂直间距构造隔离度,依据工程经验,要求收发天线垂直距离大于 15m。 如果采用垂直间距构造隔离度,依据工程经验,要求收发天线垂直距离大于 25m。 如果接收电*更弱,或者收发天线侧向相对时,由于天线侧瓣增益大于后向 增益,由以上分析可知,收发天线要求拉开更大间距。

图 2.3 提高隔离度方法如下: 1. 尽可能拉开收发天线的水*距离 2. 尽可能拉开收发天线的垂直距离(由于一般板状天线垂直波瓣角要远小于 水*波瓣角因此在同等距离条件下,垂直方式隔离其隔离度要高于水*方式隔

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离) 3. 尽可能使收发天线为背对背方式工作 4. 改变收发天线俯仰角差异(如:施主天线采用仰角,用户天线采用俯角) 5. 收发天线采用不同极化方式工作(该方法仅可用于移频直放站) 6. 使收发天线间存在遮挡物 信号源的选择: A.源基站话务量是否有足够的余量,否则直放站加入后造成系统拥塞 B. 源基站小区与直放站覆盖区的周边小区是否存在切换关系,否则直放站加 入后形成孤岛小区 C.源基站的工作频点是否与周边基站工作频点存在邻频或同频问题 D.直放站覆盖区与源基站覆盖区是否存在重叠覆盖区(对于光纤直放站和移 频直放站必须特别注意该问题,如有重叠区可能造成严重的同频干扰) 。 E. 信源是否为接收点的主导小区信号(对于无线频段选频直放站必须做充分 考虑,否则可能在覆盖区内引入乒乓效应) F. 信源小区信号是否为覆盖区本地信号而非相邻地区的漫游信号 记录信源小区无线参数 GSM 无线参数包括: Rx:接收电*以 dBm 为单位 RQ:通话质量(分 0~7 八级,用于表征手机接收误码率) CH:手机工作信道号包括 BCCH 各 TCH,可通过手机多次拨号通话记录或直接从 OMC 查询获得,并统计小区工作信道数 TA :通信距离,以 Km 为位,其值为上下行往返总的大致距离,其 值除 2 可估算信源基站的大致距离。 CID:小区识别码,该代码为基站小区的唯一代码 LAC:地区代码,该值可以看出是否为本地基站信号 信源小区是否跳频及跳频方式:基站跳频分为基带跳频和合成跳频两种,一般 爱立信、诺基亚基站采用的是基带跳频,摩托罗拉基站采用的是合成跳频。 三.确定建站位置后,根据覆盖区地形确定重发天线主瓣张角,通常采用 60 度和 120 度天线,覆盖范围如图 2.4。

图 2.4 还有一些特殊的情况, 如在高压电线路, 变电站及无线通信发射机附*建站, 一定要做好安全隔离和干扰隔离,最好另择站址。 关于天线的选择和使用范围 1. 全向天线:天线增益相对较低,可做为光纤站、移频站的用户天线。由 于全向天线无法对覆盖方向进行控制, 因此选取该类天线时必须注意是否可能与基 站产生重叠覆盖区或对相邻基站小区造成干扰。另外,由于大部分全向天线下倾角

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不可调,因此对其安装高度应适中。 2. 定向板状天线:天线增益较高,方向性好,前后比大,可用做各类直放站 的施主、用户天线。在选用该类天线时须注意其半功率角大小,当其用做施天线时 应选取增益较高方向角较小的天线, 当其用作用户天线时则需根据实际情况选取角 度合适的天线, 如单个天线覆盖角度不够大, 可将设备输出信号功率进行合理分配, 并采用多波束方式进行覆盖。 3. 抛物面天线/短背射天线:天线增益高,半功率角很小,前后比好,该天 线可做于无线直放站的施主天线,以及移频直放站的传输天线,在公路覆盖系统中 还可做为用户天线使用。 4. 八木天线:天线增益适中,方向性较好,垂直波瓣相对较大,前后比较差。 该天线可用在公路遂道覆盖工程中,做为用户天线使用。 5. 泄漏电缆:该电缆可用做用户天线使用,较一般天线而言其信号分布更为 均匀,受多径衰落影响小。该电缆可用于铁路遂道或地铁道遂道覆盖工程 6.小板定向天线:方向性较好,增益相对较高 7.鞭状天线:全向天线,增益较低,覆盖面较大 四.覆盖效果预测 在重发天线主瓣夹角范围内,距离为 d 公里的某点位置,预测场强为 p,p=天线 口输出功率-重发馈线衰耗+重发天线增益-自由空间传播衰耗-附加衰耗 p=36-1+15-92.5-20lgd-附加衰耗 d=3km 处,取多径附加衰耗为 15db 则 p=-67dbm (穿透附加衰耗未计算在内) 。 可见,要求覆盖距离远时,可配置大功率功放来提高输出功率,选择高增益的 定向天线,减少重发馈线衰耗,尤其在收发天线拉开距离很长时,应该使主机靠* 发射天线,控制重发馈线的长度。 2.4 设备配置设计 根据接收电*强弱选择施主天线,一般上手机测试-65dbm 以下,选用 1.8m 抛 物面天线,-65dbm 以上可用 1.2m 抛物面天线,-45dbm 以上且隔离度条件很好时可 以考虑便于安装的其他定向天线,如八木天线等; 接收端馈线一般较长以保证收发天线间距,多数采用 1/2 寸波纹电缆 30m,当 接收电*很强时也可以选用 1/2 寸编织软电缆,接收电*弱且长度大于 50m 时,最 好选用 7/8 寸大电缆; 重发天线一般为 60 度或 120 度定向天线,覆盖狭长地形时也可考虑抛物面和 八木天线,覆盖区分块时可用功分器加双天线来解决, 需要全向覆盖,如果隔离度能 达到要求,可以考虑使用全向天线; 重发馈线不能太长,避免不必要的衰耗,小于 5 米可用 1/2 寸编织软电缆,大 于 5 米用 1/2 寸波纹电缆,大于 30 米用 7/8 寸大电缆; 室外主机功放瓦数等级根据输出功率要求而定,一般室外机为 15w 或 25w,极 小区域覆盖也可用 5w,10w,特大区域可选择 40w; 由接收电*与接收信号的复杂程度选择使用频段选择滤波或频点选择滤波, 接 收信号复杂时最好用选频型(2,4,6),最多可做到八选频,接收信号源单一或者无 用的信号弱于拟用信号 20db 以上时(要考虑接收天线的方向性) ,可用选段型。跳 频信号的放大也一样,记录下跳频序列所有的频点,根据频点个数和相邻小区信号 情况来确定选频还是选段。 2.5 基础工程设计包括土建和图纸工程预算 确定了建站位置后,要给出直放站的基础设施的设计方案。方案包括:收发天

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线抱杆设计,主机安放固定铁架设计,馈线布线设计,电源设计,地线与避雷系统 设计等。

图 2.5

山坡上建站一般采用立水泥杆的方式,如图 2.5,主机和重发天线安装在靠* 覆盖区的电杆上, 背靠一侧水泥杆, *台大小一般为 0.8*0.8m2, 高度视安全而定, 接收天线杆沿施主基站方向远离装重发天线杆, 具体定位要结合接收情况与隔离度 要求。天线抱杆材料用标准外径 60mm 镀锌管,长度 2m,用抱箍安装在水泥杆顶 部。接收馈线较长,在装重发天线杆与接收杆间拉一条钢绞线,用电缆挂钩将馈线 悬挂在钢绞线上, 通常每根杆应打拉线两根与装重发天线杆与接收杆间的钢绞线成 60 度夹角。避雷针要高于天线 1m,保证把天线置于 45 度锥角保护之下,避雷针单 独与地线相接, 地线地阻要求小于 8Ω 。 主机电源保护地要引入地下后与地线相接, 严禁将主机保护地与避雷针相接后一起入地。暴露在外的地线接头同样要做防水、 防锈处理。交流电源引入通常使用两根有绝缘外皮,线径大于 2.5mm2 的铜线或铝 线,前端安装闸刀开关和电度表。交流电源不具备条件的山头,可以选用太阳能电 源,水泥杆运输困难的地方,可另外用镀锌铁管设计设备安装架和天线抱杆。屋面 建站较为方便,收发天线抱杆采用标准外径 60mm 镀锌钢管,高度大于 4m 时要用 拉线或角撑加以稳固(每加高 3m 需要加三根拉线) ,具体的定位与安装一定要与 房屋业主协商,征得业主同意。馈线沿墙角布放,主机靠墙或靠杆放置,电源可用 复导线引入,必要的地方加 PVC 套管保护。避雷设计可利用房屋已有防雷系统, 但要给地网降阻使其达到地阻值 8Ω 的要求。工作地同样要求独入地。 2.6 直放站串联的考虑 每个直放站都直接与施主基站建立链路连接,确保中继有良好的无线信号,这是 我们最希望的使用方式。但是在某些特殊场合,如公路应用,使用直放站串联的方式 有利于实现覆盖。串联应用直放站仍然需要从噪声分析着手,这里的瓶颈还是基站热 噪声升高和串联噪声系数。 二级直放站串联应用, 经过良好的规划和精确的工程优化, 在特殊应用场合还是可以接受的。 二级以上的直放站应用应慎重规划。 (二级以上直放 站如果设计不当会造成干扰基站,掉话的现象)

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三、系统调试
本章主要讲述无线直放站的测试项目、测试方法和原理。 (通电前检查测试项 目:电源线路、电源电压、天馈线、接收电*、驻波比等;通电后测试项目:直 流输出电压、上下行增益设置、频点设置、输出功率、上下行链路增益*衡、三 阶互调、上行底噪、监控系统调试等) 3.1 调试流程图

开始 调整施主天线

施主信号强度是否满足要求 Yes 根据隔离度估算直放站可用的增益

No

查明原因

检查交流电压是否满足要求 Yes 设备加电 设置上下行增益 设置频点 测下行输出功率

No

查明原因

设备是否自激

Yes

增加隔离度

No 上下行链路增益*衡 测三阶互调、上行底噪 呼叫测试

完成

图4-1 调试流程图

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3.2 施主天线的调整 由于施主天线的半功率辐射角较小,其方向性很强,因此安装完成后应对其 仔细调整,使接收信号最强。调节步骤如下: 1.按图 3-2 连接好频谱分析仪,将扫描中心频率设置到施主基站相应扇区的 频点上,扫频带宽设置为 5MHz。 2、初步固定天线俯仰角,不固定调整套筒水*方向的 3 个螺杆。 3、将天线在水*方向大范围慢慢扫描,观看频谱分析仪上的信号幅度变化, 记下读数最大时天线的水*位置。然后把天线转到该位置并固定调整套筒水*方 向的 3 个螺杆。 4.微调天线俯仰角,使频谱分析仪上信号值读数最大。 5.将天线所有的螺母固定死。 3.3 测量施主信号的强度 施主天线调整完后, 连接频谱分析仪如图 3-1 所示, 测量施主信号的接收电*。

频谱分析仪

图 3-1 施主天线调测连线图

3.4 测量天馈系统的驻波比 1.测试施主天馈的驻波比 (1)断开设备和馈线的连接。 (2)将驻波比测试仪连到施主馈线下端。 (3)将驻波比测试仪频率范围设置为 890MHz~960MHz。 (4)显示的曲线即为施主天馈的驻波比曲线。 2.测试重发天馈的驻波比 测试方法与施主天馈的驻波比测试相同。 测得施主天馈系统和转发天馈系统的驻波比曲线的最大值若小于 1.5, 则满足 要求。否则,检查天馈系统各接头的连接情况,直至达到要求。

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3.5 测量交流输入电压 用万用表测交流输入电压,测量值应在 175V~265V 之间。 3.6 设置上下链路的增益 1.下行链路增益的设置 下行链路的增益主要影响直放站的下行输出功率和系统覆盖范围。下行链路 工作增益的设定主要受制于设计要求的覆盖范围、隔离度及下行功放最大输出功 率等。通常情况要求直放站覆盖越大越好,即下行增益越大越好,但要注意避免 系统自激和下行功放饱和。 2.上行链路增益的设置 上行链路工作增益初步设定和下行链路工作增益相等,它主要影响施主基站 的接收灵敏度,因此在直放站系统网络优化时还要对其进行调整。 3.7 频点设置 根据设计报告所提供的频点设置下行频率, 非监控设备对照拨码表设置频点, 监控设备对照频率设置表用短信进行频点设置。 3.8 下行输出功率测试 下行输出功率的测试连接如图 3-2 所示,其测试步骤如下: 1.将频谱分析仪接入下行功放耦合口,下行链路增益设置为最大时读下行功 放耦合口输出功率数值。 2.若显示的读数为 P(dBm) ,耦合系数为 T,则下行输出功率为(P+T)dBm。

转发天线

施主天线

直放站

下行功放耦合口

频谱分析仪

图 3-2 下行输出功率测试连接图

下行输出功率调整为最大值后,将上下行链路增益设置*衡,测量三阶互调

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值和上行底噪。三阶互调值应小于等于-26dBc,上行底噪应小于等于-30dBm。 3.9 呼叫测试 1.一般通话测试 (1)在直放站的主覆盖区域的不同位置,用测试手机进行通话呼叫,检查通话 情况。 (2)每个位置进行 5 次以上通话。 2.双向越区切换测试 (1)在直放站和相邻基站交界区进行呼叫,检查双向越区切换状况。 (2)进行 5 次以上呼叫测试。

四 、系统维护
4.1 维护流程图

4.2 常见故障及解决方法 4.2.1 覆盖区无直放站信号,即覆盖区场强与建站之前相同,信号盲区或弱区。 1.首先考虑施主基站是否频点调整。如果信令*蹈模哺乔匀晃拗狈耪 信号;如果仅更改个别话音*祷蚶┤荩哺乔藕耪#遣Υ虻缁笆被岱⑾ 信号有时很弱,难以接通(通常用户反映信号不稳) 。 2.电源故障:停电、机外保险丝熔断、电源线路人为破坏、机内电源故障。其 中机内电源故障有:交流变 24v 模块损坏、24V 变 12V 模块损坏、保险丝熔断、开 关故障等。 交流电源的安全工作电压范围是 180V-260V,由于农村电网电压欠稳定,夜间 高压或者感应雷击高压都可能造成内部模块损坏。 如果负载发生短路,电源输出电压可能为零,因此检测电源好坏要切断输出电 路。确认电源模块故障后再更换相应模块。 过充保护电路故障,浮充电压过高可能使电池过量充电,电池内析出过量的氧 气,安全气阀打开,造成水分损失,电池容量下降。

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3.设备有源器件故障:下行功放、下行低噪放、选频器(或选段器) 。 手摸下行功放散热片,毫无热感可以判定为损坏。 用频谱仪按下行链路顺序测量各个器件,对照器件标称增益和标称输出功率值 判断其好坏,确定故障器件后更换即可。 4.无线站下行链路自激,信号严重失真,手机无法登录网络。当设备处在临界 自激状态时,覆盖区信号时有时无。 5.风力或人为因素导致接收天线大角度偏转,馈线接头损坏。 6.天馈线严重进水。 7.馈线内外芯短路。 8.下行滤波器故障。 4.2.2 覆盖区信号变弱。 1.风力或人为因素导致接收天线偏转。 2.有源器件增益下降,用频谱仪逐级检查定位故障。通过减少衰耗值来增大 下行增益临时解决问题,最终需要更换故障器件。 3.天线进水,将水倒出晾干后可使用;馈线接头进水,截去进水部分,重新 制作电缆头;跳线进水,功分器进水,直接更换。 4.软跳线电缆头内芯虚焊,电缆头连接中芯接触不良。 5.滤波器等无源器件故障。应检查滤波器接头内是否有铜屑。 6.基站天线方位调整。 7.半干电缆损坏导致信号泄漏。 4.2.3 覆盖区有很强信号,但是拨打和通话困难。 1.上行链路增益不够,用频谱仪扫频输出为信号源,逐级检测有源器件。 2.上行链路处于自激状态,调小上行增益,设置 2-3db 临界自激保护。 3.选频器只选了部分频点,有时难以接通。 4.部分早期直放站滤波器为 15M 带宽,基站调整频点后可能落在带外。 5.半干电缆损坏导致信号泄漏。 4.2.4 对基站的干扰,覆盖区的干扰,切换 1.用户机房观察到基站的干扰等级很高。通常是上行底噪太高。 2.如果发现干扰了施主基站以外的基站,可能该基站位于直放站上行发射天 线主瓣方向,且距离直放站较*(设计时由于话务量原因没有选作施主基站,或 者是其它移动网的基站,新建的基站) ,解决办法可以上行增加选频器或另选施主 基站。 3.覆盖区出现干扰,可能新建的基站频率与直放站同频(或邻频)。 4.无线站位于城区周边且地*细撸耸苯邮招藕沤衔丛樱菀滓鹜 频或邻频干扰。


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