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三,、CDMA移動(dòng)通信直放站 采用CDMA 直放站可以擴(kuò)大CDMA系統(tǒng)基站的覆蓋范圍,，大大節(jié)省CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)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),、盲區(qū)等特殊環(huán)境下,，CDMA 直放站將充分發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì),。 CDMA移動(dòng)通信直放站是為CDMA網(wǎng)而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，它的顯著特點(diǎn)是采用超線性功放,，保證多信道工作無雜波,。CDMA直放站應(yīng)用于CDMA移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，雙向中繼無線信號(hào)延伸無線覆蓋區(qū),，實(shí)現(xiàn)對(duì)特殊地形覆蓋消除覆蓋盲區(qū),，調(diào)配小區(qū)業(yè)務(wù)，平衡各小區(qū)的話務(wù)量,，在“導(dǎo)頻污染”地區(qū)強(qiáng)化主導(dǎo)頻等等,，以達(dá)到低成本擴(kuò)大無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍,、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的目的,。 由于各地環(huán)境和條件的要求不同，所需的CDMA直放站的類型也不同,。CDMA直放站的系列產(chǎn)品(射頻,、微波,、光纖,、移頻、樓宇、小型)會(huì)適應(yīng)和滿足各種不同需求,。 CDMA移動(dòng)通信直放站主要由施主天線,、重發(fā)天線、饋纜系統(tǒng),、直放主機(jī),、電源及保護(hù)系統(tǒng)以及防雷、避雷系統(tǒng)等部分組成,。如圖3-1所示了CDMA移動(dòng)通信直放站原理圖。
◆ 適用于CDMA系統(tǒng) ◆ 很寬的增益調(diào)節(jié)范圍,，并能連續(xù)可調(diào) ◆ 采用了高選擇性的信道選擇器,，可對(duì)單載頻進(jìn)行選擇處理 ◆ 采用高線性功率放大器,，低互調(diào),、低雜散,，增益線性優(yōu)良,，信號(hào)波動(dòng)小, 對(duì)基站無干擾 ◆ 采用多線高選擇性低插損的腔體濾波器,，消除上下行串?dāng)_保證系統(tǒng)高增益 ◆ 采用特殊方法設(shè)計(jì)，避免與G網(wǎng)的相互干擾 ◆ 采用PLL技術(shù)和數(shù)字濾波技術(shù)，帶外抑制良好，帶內(nèi)平坦度好 ◆ 設(shè)計(jì)防雷,，避雷保護(hù)系統(tǒng) 2. CDMA移動(dòng)通信直放站框圖
3. CDMA直放站主要技術(shù)指標(biāo)  工作電壓 AC220V 工作頻率：上行：825-840MHz 下行：870-885MHz 增 益：65-40dBm 帶內(nèi)波動(dòng)：<1.5dB 增益可調(diào)：30dB 阻 抗：50ohm 交 調(diào) ≥26dB 輸入駐波 ≤1.5(全頻段) 輸出駐波 ≤1.35(全頻段) 群時(shí)延 ≤2μs 工作溫度 -30-50℃ 絕對(duì)濕度 5-90%4. CDMA直放站應(yīng)用組網(wǎng) 如圖5-2所示了CDMA直放站應(yīng)用組網(wǎng)示意圖,。
圖5-2 CDMA直放站組網(wǎng)示意圖 5. CDMA直放站產(chǎn)品類型基于CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求,，可能采用以下各種類型的直放站,。 (1) 不同帶寬的直放站 目前聯(lián)通新時(shí)空開通使用的頻段帶寬為10MHz（下行頻率870-880MHz,，上行頻率825-835MHz），單載頻使用時(shí)帶寬需求為1.23MHz。因此，所需使用設(shè)備的工作帶寬要求應(yīng)符合這兩種帶寬的條件，一般情況下,，室外應(yīng)用的直放站多采用選頻設(shè)備，室內(nèi)分布多采用寬帶設(shè)備,。 (2) 不同功率的直放站 CDMA的直放站可有各種功率選擇：1Ｗ/5Ｗ/10Ｗ/20Ｗ,，不同的功率檔次適合不同的應(yīng)用場(chǎng)合,。如光纖直放站可采用大功率工作方式（10Ｗ/20Ｗ），室內(nèi)直放站則采用小功率工作方式（1Ｗ/2Ｗ/5Ｗ）,，室外應(yīng)用的直放站設(shè)備最大輸出功率不超過10Ｗ,。 (3) 不同接入方式的直放站 應(yīng)用的場(chǎng)合不同，接入方式也有差別，主要接入方式有直接耦合和空間耦合,，無線接入采取空間耦合方式,，光纖/電纜等接入采取直接耦合方式，直接耦合方式可取得純度較高的信號(hào)源,。 (4) 不同安裝的直放站 直放站一般分為室內(nèi)及室外安裝,，室內(nèi)安裝時(shí)要考慮良好的通風(fēng)，室外安裝要考慮密封環(huán)境下的防水,、防潮,、散熱情況,。 6. CDMA直放站采用的關(guān)鍵技術(shù) 用于CDMA系統(tǒng)中的直放站產(chǎn)品在設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，采用了一系列的關(guān)鍵技術(shù)以滿足CDMA系統(tǒng)的應(yīng)用特性： (1) 低噪聲電路設(shè)計(jì)技術(shù) 采用低噪聲設(shè)計(jì)技術(shù)包括低噪聲前級(jí)放大器和線性功放,，主要考慮在較高接收靈敏度的情況下,，使得信號(hào)具有更好的信噪比。 (2) 線性功放技術(shù) CDMA系統(tǒng)的調(diào)制方式以及頻譜的利用率,，對(duì)功放的線性度也提出了很高的要求,，如ＡＣＰＲ、ＩＭＤ3等指標(biāo)均與線性功放的性能有關(guān),。 (3) 增益,、功率控制技術(shù) 為了保證應(yīng)用的直放站不會(huì)影響CDMA系統(tǒng)環(huán)路控制的正常工作，直放站本身必須具備增益,、功率調(diào)整控制技術(shù),，這種調(diào)整可以是現(xiàn)場(chǎng)的，也可以是遠(yuǎn)端的,。 (4) 收發(fā)雙工技術(shù) 通過雙工器可以使直放站,、下行收發(fā)天線共用，便于工程施工,，減少工程造價(jià),，當(dāng)直放站采用分體機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)，使用雙工器可以更方便的使前后端匹配,。 (5) 濾波技術(shù) CDMA系統(tǒng)上下行頻率相隔45MHz,，為了避免直放站設(shè)備內(nèi)部形成環(huán)路自激，保證設(shè)備穩(wěn)定工作,，放大鏈路需有足夠的濾波電路,，對(duì)于需要嚴(yán)格控制帶寬的設(shè)備（如選頻型），還要采用變頻,、中頻ＳＡＷ濾波等技術(shù),。 (6) 光傳輸技術(shù) 光纖直放站利用光纖進(jìn)行信號(hào)的傳輸，需要ＲＦ信號(hào)與光信號(hào)轉(zhuǎn)換單元,，以及光波分復(fù)用,、光耦合及光功率分配等技術(shù)。 (7) 集中控制管理技術(shù) 為了便于設(shè)備的維護(hù)管理,，直放站內(nèi)部應(yīng)具有較為完善的智能管理單元,，以提供遠(yuǎn)程的遙測(cè)、遙控功能,，并可定時(shí)上傳狀態(tài)信息，故障自動(dòng)告警等,。 (8) 多頻合路,、多模兼容技術(shù) 在室內(nèi)分布應(yīng)用的情況下,，要考慮同已經(jīng)安裝的其它室內(nèi)分布系統(tǒng)（如ＧＳＭ）的兼容工作，這需要用到多頻,、多模兼容技術(shù),。 7. 使用CDMA直放站的幾個(gè)基本原則 （1）功放是直放站的核心部件，放大器的非線性將造成交調(diào)嚴(yán)重,，CDMA導(dǎo)頻信號(hào)混亂,，通信質(zhì)量惡化。直放站選型時(shí)應(yīng)注意選擇采用超線性功放的機(jī)型,。 （2）根據(jù)不同的覆蓋要求選擇不同輸出功率的CDMA直放站和配套天線,。 （3）根據(jù)不同的場(chǎng)合選擇不同信號(hào)中繼方式的直放站，如城市內(nèi)由于基站密度較大,，為防止同時(shí)接入幾個(gè)施主基站,，應(yīng)采用光纖傳輸直放站；在無光纖傳輸?shù)牡胤娇煽紤]采用微波傳輸直放站,；在基站較少的地方可采用直接放大式直放機(jī),，站址應(yīng)注意與施主基站視通，并在此方向上僅有一個(gè)基站,，避免放大第二導(dǎo)頻,，選用的施主天線增益應(yīng)盡可能滿足直放機(jī)輸入端電平，使直放機(jī)有較充裕的輸出功率,，充分發(fā)揮其作用,，增加覆蓋距離。 （4）城市內(nèi)大型建筑物,、商場(chǎng)等場(chǎng)合,，把直放站和室內(nèi)分布系統(tǒng)配合應(yīng)用，可取得較好效果,。 8. CDMA直放站對(duì)900MHz GSM系統(tǒng)的干擾問題 干擾是一個(gè)相互作用的問題,，由于CDMA系統(tǒng)是一個(gè)擴(kuò)頻系統(tǒng)，所以抗干擾能力很強(qiáng),，一般情況下GSM系統(tǒng)對(duì)其干擾很小,，所以問題主要集中在CDMA系統(tǒng)對(duì)GSM系統(tǒng)的干擾上。CDMA系統(tǒng)的880MHz與GSM 系統(tǒng)的890MHz頻點(diǎn)最為接近,，也最具有代表性,。 (1) 分析干擾情況 分析CDMA與GSM系統(tǒng)的干擾，產(chǎn)生干擾的原因就是同址站之間的隔離度不夠,。需根據(jù)兩者頻率的關(guān)系及發(fā)射/接收特性來具體研究,。這里講的天線隔離度指的是同置站天線終端間的路徑損失，即從干擾站發(fā)單元輸出端口到被干擾站收單元輸入端口的路徑損失,。它體現(xiàn)空間傳輸損耗和兩個(gè)站有效天線增益（例如天線增益減去電纜損失）的綜合作用,。 接收機(jī)靈敏度降低,、IMP干擾（即互調(diào)干擾）和接收機(jī)過載這3種性能損失是需要考慮的。從干擾源（直放站）接收的寄生輻射信號(hào)將導(dǎo)致接收機(jī)靈敏度降低,，而從同置站接收到的所有載頻的合成造成了IMP干擾,，接收機(jī)過載的原因是接收機(jī)所收到的總信號(hào)功率太大。為了將這些性能損失降到最小而不修改現(xiàn)有的發(fā)送和接受單元,，在同址站間需要保持適當(dāng)?shù)母綦x,。 三種主要的干擾為雜散干擾、阻塞干擾和互調(diào)干擾,。三種干擾中,，雜散干擾與CDMA直放站（或基站）目前在890MHz附近的帶外發(fā)射有關(guān)，這是接收方（GSM系統(tǒng)）自身無法克服的,，將導(dǎo)致GSM系統(tǒng)信噪比下降,，服務(wù)質(zhì)量惡化；阻塞干擾與GSM接收機(jī)的通帶外抑制能力有關(guān),，涉及到CDMA的載波發(fā)射功率,、接收機(jī)濾波器特性等，GSM系統(tǒng)的接收機(jī)將受影響因飽和而無法工作,；互調(diào)干擾與CDMA使用多載頻,、系統(tǒng)的非線性有關(guān)，結(jié)果主要表現(xiàn)為GSM系統(tǒng)信噪比下降和服務(wù)質(zhì)量惡化,。 根據(jù)GSM技術(shù)體制,，GSM接收機(jī)的靈敏度為-104dBm，信噪比9dB,。通常情況下,，GSM基站天線一般位于鐵塔的第一層平臺(tái)，由于物理空間的原因,，CDMA直放站的增益不會(huì)很大（在最大增益范圍內(nèi),，直放站的增益大小取決于施主天線與用戶天線的隔離要求，若增益為80dB,，則隔離要求為100dB左右,，兩天線間的垂直隔離距離約為15m，考慮到多個(gè)RF系統(tǒng)共用同一站址,，且直放站的施主天線的高度要求,，所以共址情況下的CDMA直放站的增益不會(huì)很大），一般輸出功率取37dBm較為合理(約5W,，遠(yuǎn)小于CDMA 基站的輸出功率),直放站的雙工濾波器的帶寬多為870MHz～880MHz,其濾波特性為60dB,。根據(jù)信息產(chǎn)業(yè)部《800MHz CDMA直放站870MHz～880MHz技術(shù)要求和測(cè)試方法》中關(guān)于工作帶外雜散的要求：每頻帶Δf>1.98MHz:≤-65dBc/30kHz，即在1.23MHz信道帶寬以外信號(hào)衰減65dB 。 另外需要注意的一點(diǎn),，原長(zhǎng)城公司133網(wǎng)的800MHz CDMA網(wǎng)絡(luò)的CDMA基站采用的是北美的標(biāo)準(zhǔn),，其基站的雙工濾波器的帶寬多為869MHz～894MHz,所以，CDMA的帶外信號(hào)將達(dá)到894MHz附近,，與中國(guó)移動(dòng)的頻點(diǎn)有4MHz的沖突，會(huì)對(duì)其造成一定的影響,。CDMA直放站的情況與其不同,，中國(guó)聯(lián)通的CDMA頻點(diǎn)為870MHz～880MHz，所以大多數(shù)直放站（在中國(guó)市場(chǎng)銷售的）的雙工濾波器的帶寬為870MHz～880MHz,其濾波特性為60dB,。所以,，直放站CDMA的帶外信號(hào)不會(huì)達(dá)到890MHz附近。 (2) 克服干擾的解決方案 為了克服干擾,，則需要遵守三條隔離準(zhǔn)： ◆ 被干擾基站從干擾基站接收到的寄生輻射信號(hào)強(qiáng)度應(yīng)比它的接收噪聲限低10dB,； ◆ 在被干擾基站生成的三階互調(diào)干擾（IMP3）電平應(yīng)比接收機(jī)噪聲限低10dB； ◆ 受干擾站從干擾站接收到的總載波功率應(yīng)比接收機(jī)的1dB壓縮點(diǎn)低5dB,。 根據(jù)以上條件,，計(jì)算隔離距離： * CDMA直放站的頻帶外雜散：37－65＝－28（dBm/30KHz） * GSM系統(tǒng)能允許的最大雜散干擾：－104－9－10＝－123（dBm） * CDMA直放站信號(hào)在890MHz處的電平強(qiáng)度（已經(jīng)過雙工濾波器）：－28－60＝－88（dBm） * 隔離余量：－88＋10lg(200/30)－(－123)＝43（dB） 根據(jù)垂直隔離公式：Iso＝28.0＋40lg10(d/λ)，則垂直隔離距離為d＝2.4m,。 根據(jù)水平隔離公式：Iso＝22＋20lg10(d/λ)＋(GREPEATER TX＋GGSM RX),，則水平隔離距離為：d＝11m。 實(shí)際工程中,，由于890MHz～909MHz頻段為中國(guó)移動(dòng)所有,，而CDMA系統(tǒng)為中國(guó)聯(lián)通所有，所以共址的機(jī)會(huì)不多,。中國(guó)聯(lián)通的GSM上行頻段為909MHz～915MHz,與CDMA相隔較遠(yuǎn),，隔離要求更小，應(yīng)更容易實(shí)現(xiàn),。 實(shí)際工程中,，利用鐵塔平臺(tái)的隔離和建筑物本身的隔離，CDMA直放站信號(hào)對(duì)GSM的干擾問題是可以解決的,，這需要工程人員大量地實(shí)踐與摸索,。 9. CDMA直放站對(duì)CDMA系統(tǒng)的干擾 在CDMA系統(tǒng)中直放站使用不僅可以消除盲區(qū)，而且還可以延伸基站的覆蓋范圍,。但是,，直放站的使用也會(huì)對(duì)CDMA系統(tǒng)產(chǎn)生下述的干擾問題?！?BR> (1) 干擾所引起的問題 ◆ 噪聲疊加 上行鏈路中直放站的使用使CDMA系統(tǒng)的噪聲疊加,，基站的接收靈敏度下降。 ◆ 使原基站覆蓋范圍縮小 CDMA直放站的使用所引入的噪聲，導(dǎo)致基站系統(tǒng)的接收靈敏度下降,，從而引起上行鏈路覆蓋范圍的收縮,。通常情況下，在郊區(qū),，當(dāng)上行鏈路中由于直放站使基站的噪聲電平提高2.1dB時(shí),，上行鏈路的覆蓋范圍將收縮13％。因而,，CDMA系統(tǒng)中,，直放站的架設(shè)位置不能處于原小區(qū)邊緣。 ◆ 下行鏈路的導(dǎo)頻時(shí)延 在CDMA系統(tǒng)中使用直放站會(huì)產(chǎn)生定時(shí)時(shí)延和信號(hào)延時(shí)擴(kuò)散,，如果時(shí)延較大,，將使CDMA系統(tǒng)導(dǎo)頻碼的相位發(fā)生變化，產(chǎn)生掉話等,。 在存在雙重覆蓋區(qū)域的情況下,，來自直放站和基站信號(hào)的多徑傳播導(dǎo)致接收端的延時(shí)擴(kuò)散。為了減少多徑干擾,，應(yīng)慎重選擇直放站的站址,，使雙重覆蓋所產(chǎn)生的時(shí)延在一個(gè)時(shí)間窗之內(nèi)；另外可以調(diào)整基站的時(shí)間窗,，使系統(tǒng)導(dǎo)頻信號(hào)不產(chǎn)生混亂,。 (2) 直放站對(duì)系統(tǒng)容量的影響 任何能夠改變基站接收端信號(hào)電平或干擾電平的因素，都對(duì)系統(tǒng)的容量產(chǎn)生影響,。下面分幾種不同的情況分析直放站引入對(duì)CDMA系統(tǒng)容量的影響： ◆ CDMA系統(tǒng)容量 比特能量與總的噪聲功能譜密度之比：Eb/No=PG/(V*(N-1)*(1+Iother/Iself)) 系統(tǒng)容量：N=1+PG/(V*Eb/No(1+Iother/Iself)) 其中：PG=21dB 為CDMA系統(tǒng)處理增益,，V為話音激活增益，通常取0.4,。 Iother來自于其它小區(qū)的干擾,，Iself自身小區(qū)的干擾假設(shè)系統(tǒng)要求Eb/No=10dB。 --- 對(duì)于單小區(qū)系統(tǒng),，來自于相鄰小區(qū)的干擾為零,，即Iother/Iself=0，代入得系統(tǒng)容量N=32.5,。 --- 對(duì)于多小區(qū)無直放站的系統(tǒng)容量取決于相鄰小區(qū)的干擾情況,。 ◆ 安裝CDMA直放站時(shí)的系統(tǒng)容量 --- 在單小區(qū)有直放站時(shí)，因?yàn)镮other/Iself=0,，系統(tǒng)容量不變,。 --- 在多小區(qū)有直放站，分以下兩種情況進(jìn)行討論： a. 移動(dòng)臺(tái)位于小區(qū)邊緣與直放站之間的情況下,，因?yàn)橹狈耪镜淖饔?，相鄰小區(qū)移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率減小,，因而來自相鄰小區(qū)的干擾減小，即公式中Iother/Iself減小,，因而系統(tǒng)容量增加,。 b. 移動(dòng)臺(tái)位于基站與直放站之間的情況下，當(dāng)直放站位于基站與直放站之間,，因?yàn)橹狈耪镜脑鲆?，使得?duì)相鄰小區(qū)的干擾增加，通過分析可以得到該項(xiàng)的影響較弱,。 多小區(qū)安裝直放站的情況下,，對(duì)于相鄰小區(qū)干擾主要來自本小區(qū)邊界的用戶，采用直放站后,，這些用戶發(fā)射功率減小，降低了相鄰小區(qū)的影響,，使系統(tǒng)容量得以增加,。統(tǒng)計(jì)表明，通常情況下,，Iother/Iself可降低12％-6％,，容量增加2-3個(gè)用戶。 綜上所述,，對(duì)于單蜂窩系統(tǒng),，直放站的使用可在保持原有容量的前提下，增加覆蓋范圍,；對(duì)多蜂窩系統(tǒng),，直放站的使用不僅可以增加覆蓋范圍，還可使系統(tǒng)容量略有增加,。 (3) 基站每扇區(qū)可帶直放站的數(shù)目 假設(shè)基站和直放站的噪聲系數(shù)均為5dB,，經(jīng)過有關(guān)計(jì)算，可得到以下結(jié)論： ◆ 對(duì)于直放站的輸出功率為100ｍＷ（20ｄＢｍ）時(shí),，加入60臺(tái)直放站后,，將引入2ｄＢ的附加噪聲。 ◆ 對(duì)于1Ｗ（30ｄＢｍ）的直放站,，加入10臺(tái),，將引入2ｄＢ的附加噪聲。 ◆ 對(duì)于10Ｗ（40ｄＢｍ）直放站,，加入1臺(tái)直放站后,，將引入1.5ｄＢ的附加噪聲，加入4臺(tái)直放站,，將引入4ｄＢ左右的附加噪聲,。 |
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