GSM室外直放站的设计

刘鸿旗

摘 要:本文从从直放站的工作原理、应用以及移动通信对直放站性能参数的一些基本要求和直放站在实际生活中的应用为主线进行了介绍。此外,本文还介绍了直放站在不同的地理环境及应用场合的系统解决方案以及直放站主要指标的测试。

关键词:直放站GSM无线通信移动通信基站

中图分类号:TN929 文献标识码:A 文章编号:1674-198X(2012)06(a)-0024-01

1 直放站的概念分析

直放站是一种同频放大设备,无限通信在整个的传输过程当中,它具有增强信号的作用。它在下行链路中,从覆盖的区域当中获取信号,由带通滤波器过滤掉一部分信号,然后用功放将过滤后的信号进行放大,再发射到待覆盖的区域。它在上行链路中的覆盖方式和区域是相同的手机信号区域,发射的区域为上行放大链路——相应基站,这样的一个过程,实现了手机信号与基站信号的传输。我们选择使用直放站的目的是:为了达到“小容量,大覆盖”的目标,因为使用直放站他能够以固有的基站数量来保障网络的覆盖,而且成本比微蜂窝技术要小的多。直放站是一个解决网络延伸覆盖能力的、简单的、安全快捷的方式。

直放站与基站的优劣性比较。相较于基站,直放站有以下的优点:(1)覆盖面积相同,使用直放站投资更低。(2)覆盖更加灵活。(3)在用户不多的组网初期,投资的效益不高,可以用一部分直放站代替基站。(4)无需土建和传输电路的施工,建网迅速。

2 直放站的原理

2.1 直放站的工作原理

为解决基站覆盖存在的盲区,所以采取了使用GSM移动通信的方式。它能够消除GSM900MHz/1800MHz频段的移动通信网的小范围信号盲区,不仅能偶改善覆盖效果,还能极大的减少投资基站的成本。

施主天线将接收到的基站下行信号送到双工器,双工器对信号进行滤波后将上行信号送到低噪声放大器进行第一级放大,放大后的信号含有杂散信号这时必需对信号再次进行滤波,为了不影响后级的工作效率及对其他信号有好的抑制度,必须选择一个有好的波形矩数的滤波器才可以达到要求,在这么高的频率一般普通的滤波器没办法达到要求,我们采用中频频段选择器在中频进行滤波才可以达到要求。通过调整滤波器的中心工作频率可使整个工作频段上移或下移,这样可根据现场的实际情况及具体的操作方式来进行调整,方式方法比较灵活。大功率放大器有将滤波后的信号进行放大的作用,最后信号经双工器再次滤波后从重发天线发射出去对欲覆盖区进行信号覆盖。移动台的上行信号以同样的工作原理反向进行放大工作。

2.2 直放站的应用原则

按照不同的地域,不同的地理环境,就有着不同的原则和方式,由以上的方式再结合自身特点和要求,我们去制定出不同的系统解决方案。无线直放站当中,信号的隔离是其中至关重要的组成部分。信号是从空间当中传输到无线直放站的,那么就存在着信号纯净度必须很高的问题,在一些基站密集的地方,把基站或扇区信号分离开来,难度比较大,对直放站的干扰较大。因此在基站密集的地方,采用有线信号的方式更好。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,但其施主天线必须具有足够的方向选择性。

3 GSM室外直放站的设计

3.1 直放站工程设计原理

直放站在设计覆盖区域的时候,必须注意上行和下行信道的系统余量一样,这样能够保障上、下行信道的通信距离、通话质量大体相同。还有三个相互制约:①覆盖半径,②话音质量,通信概率(可靠性)。

3.2 直放站的工程设计

通常有两种情况需要建直放站,一种是网络建设初期;另一种是网络优化时期。在确定建站之后,工程建设者和设计者,第一步要做的就是进行现场勘测,然后结合理论计算设计方案。

3.3 收发天线隔离度的计算和测量

信号从直放站前向输出端口到前向输入端口的路径衰减称之为天线隔离度,它是由施主天线和重发天线安装的位置,与垂直及水平的距离、相向的角度有关来决定的,跟直放站自身没有关系,它的大小能够影响直放站的增益配置,对直放站的稳定性有所影响。

直放站的覆盖范围有天线的位置决定,所以不仅要考虑天线隔离度、输入信号电平大小等因素,还要注意输入信号的波形质量。天线位置不好的话,直放站向覆盖区域转发的信号质量不好,手机用户无法接入基站。施主天线与重发天线使用背对背安装的方式就是为了增大隔离度。

3.4 天线的选择和安装

天线的好坏对覆盖效果会有很大影响,基站信号是通过施主天线来进行接收的,所以对于天线的选择上就有很高的要求,天线要具备使用方向性很强的特点,要求水平波束角小、方向性好、增益高、前后比大;用于覆盖盲区的重发天线要使用定向天线,天线波束在水平面和垂直面上应具有较好的方向图,要求增益高、前后比大,具有较强的旁瓣抑制能力和较好的零填充特性。

由于多径效应的影响,天线的选址对覆盖范围影响很大,施主天线与重发天线采用背对背安装方式,施主天线在重发天线下面,利用山体、建筑等的阻隔,拉开他们之间的距离。

3.5 直放站的网络监控

监控中心又由PC机和短消息网关组成,运行在PC机上的应用软件完成对各直放站站点的数据库管理工作。ISMG是具有短消息转发功能的短消息网关。该监控中心通过短信网关(ISMG)与短消息业务中心连接,短消息网关支持标准的SMPP3.3协议和SGI P1.2协议,与直放站通过短信进行控制信息的交互。

目前采用(SMS)方式来实现数据通信的方式有以下三种。

(1)短消息方式接入

(2)无线Modem直接连接直放站

(3)无线Modem通過前置设备接直放站

除了上述所说的,还有其他的部分,他们的特点是,在本地设有自己的监控终端,我们称之为前置机。这类直放站通过其前置机提供上级网管接口,与省中心直放站集中监控系统的中心服务器通过无线Modem等方式连接,实现直放站的监控和管理。

3.6 结语

随着社会经济的发展,用户对网络质量的要求进一步提高,信号无缝覆盖的要求急切,随着中国3G网络大规模建设,直放站将成为该网不可缺少的组成部分,有着诱人的广阔前景。如何更好地发挥直放站在信号传输中的作用,将是摆在直放站工程技术人员面前的一个紧迫课题。

网络优化一直是移动通信网建设不可分割的重要内容,移动网络的通信质量,要靠网络优化持续不断的工作来保证。在网络优化的多种手段中,直放站的应用是改善信号弱区盲区的有效方法。直放站是一种同频放大设备,在无限通信的传输过程中,它具有增强信号的作用。

参考文献

[1] 韩斌杰著.GSM原理及其网络优化.机械工业出版社,2002,01(1).

[2] 章坚武.移动通信.西安电子科技大学出版社,2007,8.

[3] 张重阳.数字移动通信技术.西安电子科技大学出版社,2006,04.