直放站概述

3.1　直放站概述

1.直放站的定义

直放站（中继器）属于同频放大设备，是指在无线通信传输过程中起到信号增强作用的一种无线电发射中转设备。直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强器。直放站在下行链路中，由施主天线在现有的覆盖区域中拾取信号，通过带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离，将滤波的信号经功放放大后再次发射到待覆盖区域。在上行链接路径中，覆盖区域内的移动台手机的信号以同样的工作方式由上行放大链路处理后发射到相应基站，从而实现基地站与手机的信号传递。

直放站是实现“小容量、大覆盖”目标的必要手段之一，其理由是使用直放站可在不增加基站数量的前提下保证网络覆盖，且其造价远远低于有同样效果的微蜂窝系统。直放站是解决通信网络延伸覆盖能力的一种优选方案。它与基站相比有结构简单、投资较少和安装方便等优点，可广泛用于难于覆盖的盲区和弱区，如商场、宾馆、机场、码头、车站、体育馆、娱乐厅、地铁、隧道、高速公路、海岛等各种场所，提高通信质量，解决掉话等问题。

2.直放站的种类与类型

·从传输信号分有GSM直放站和CDMA直放站；

·从安装场所来分有室外型机和室内型机；

·从传输带宽来分有宽带直放站和选频（选信道）直放站；

·从传输方式来分有光纤传输直放站和移频传输直放站。

3.直放站的应用

（1）直放站的应用原则

根据直放站系列产品的特点和移动通信网络的需求，不同的地理环境及应用场合，系统的解决方案是不同的，这需要认真分析。对于无线直放站来说，信号的隔离显得尤为重要。无线直放站是从空间接收信号，势必要求空间信号尽可能纯净；而在基站较为密集区域，分离不同基站或扇区信号的难度将大大增加，容易使直放站增加对基站干扰。所以在基站较为密集区域，建议尽量采用有线信号的引入方式，比如光纤直放站。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。

（2）直放站的应用场合

GSM、CDMA和光纤直放站和室内覆盖系统可为各种信号盲区提供不同的解决方案，其适应范围如下：

·扩大服务范围，消除覆盖盲区，如高山、建筑物、树林等阻挡物而形成的信号盲区；

·在郊区增强场强，扩大郊区站的覆盖；

·沿高速公路架设，增强覆盖效率；

·解决室内覆盖，如大型建筑物内信号衰减信号盲区、地下商城、地铁、遂道等衰减信号盲区；

·将空闲基站的信号引到繁忙基站的覆盖区内，实现疏忙；

·其他因屏蔽不能使信号直接穿透之区域等。

4.对移动通信直放站的要求

通常，对移动通信直放站的要求主要以基站的技术要求为依据。

（1）工作频带

与GSM和CDMA的工作频带一致。直放站系透明传输，一般不会产生附加频率误差，但移频直放站例外（允许工作的移频频率应获得无线电管理局的批准），因它有频率变换，应要求输出频率变化不超过±5×10^－8。

（2）额定（最大）输出功率、额定（最大）增益、增益调节范围、自动增益控制范围及输入电平

这是一组互相关联的指标，应综合考虑。通常最大输出功率在不超过工业和信息化部无线电管理局（国家无线电办公室）规定的最大限值的情况下，应分成若干等级供用户选用，下行主要考虑覆盖，上行保证基站满意接收。因此，下行一般大于上行。增益是将接收到的信号放大到额定输出功率。考虑到直放站安装地点信号强度的差异，增益应是可调的。最大增益可以考虑将直放站接收到的信号电平（据施工及运营单位报告约－60～－80dBm）放大到最大输出功率来计算。为了保证输出功率稳定和避免输出非线性，带有小于或者等于10dB的自动增益控制（AGC）看来是必要的。关于容差、额定输出功率和额定增益，只要规定一个就可以了。一般规定增益容差比较合适。因为测试时是将增益调到最大，改变输入电平使输出达到额定值。既然是这样，额定功率当然就不必规定容差了，而这时，输入电平也因增益不同而不同。

（3）带宽、带内波动和带外抑制

这是一组互相有关系的指标，尤其是带宽和带内波动。通常，带宽是指－3dB带宽，而带内波动是指带内的不平坦度。如果要求带内波动比3dB小，则－3dB带宽必然要比分配给它的带宽要宽，这样，势必侵占别的信道。因此，带内波动最大只能是3dB。带外抑制主要是对滤波器形状的要求。为了不对别人形成干扰，希望滤波器形状尽量接近矩形。通常以－60dB（或－40dB）带宽对－3dB带宽的比（有人称之为滤波器的形状系数）来衡量。对宽带直放站来讲，这一形状系数做到小于1.6是不成问题的，但对选频直放站而言，形状系数可能要达到6。

（4）交调和杂散发射

谐波、交调和杂散都是不希望有的无用信号，可以提出一样的要求。对GSM直放站，按YD/T 883—1999和ETS 300 609要求是合适的，对CDMA直放站，只有按YD/T 1047—2000来要求了。

（5）波形质量

CDMA基站有对波形质量（Rho）的要求，直放站传输CDMA信号后，这项指标可能会恶化，应规定一个允许的恶化量。

（6）传输时延

信号通过直放站后，可能产生传输时延。宽带直放站的传输时延比较小，一般在1μs左右；选频直放站和移频直放站传输时延比较大，可能分别达到5μs和10μs。

（7）噪声系数

这是直放站灵敏度的表征，按现在技术水平，做到4～6dB应是不成问题的。

（8）电压驻波比

为保证有效功率传输，提出电压驻波比的要求是需要的。根据功率被反射的量和实际水平，要求做到小于1.4～1.5是可行的。

（9）操作维护管理

为了操作维护和管理，做一些信号指示（如输出功率指示，电源状态指示等），设置电源开关，增益调节钮是必要的。至于需不需要提出远程监控或网管之类的要求，应视情况而定。可以作为选项，有也不必过分复杂，因为直放站毕竟不是基站，复杂了成本必然增加。

（10）安全要求

应有接地装置、耐压和绝缘等要求。

总之，直放站有很多技术参数，如上所述。但对一个直放站来说，主要有工作频率范围、最大输出功率、增益范围等，为此应对这些技术参数进行着重讨论。

①直放站的工作带宽

很多直放站是由AMPS和TACS模拟移动通信系统产品演变而来，进入CDMA体制后，只作了少量改动，为适应CDMA有多个载频的需要（我国800MHz CDMA系统有10MHz带宽），一些直放站生产厂家，其宽带的直放站均不如为CDMA专门设计的窄带直放站性能好。因为CDMA系统信号的信噪比远低于其他系统，前端低噪声放大器的性能十分重要，宽带滤波器不利于低噪声放大器的制造。实际上直放站满足多功波是没有必要的，直放站都工作在话务量低的边缘地区，能保证CDMA首载波283信道工作即可。直放站是基站滚动发展的，过渡性产品，当需要第二载波时，直放站已被基站取代。

②直放站的最大输出功率

一些厂家为了获得较大覆盖，生产的直放站最大输出功率高达43dBm，这是没有必要的。输出功率33～38dBm较为合适。第一覆盖主要取决于直放站反向信道低噪声放大器的性能，而不取决于直放站的最大输出功率。第二在实际安装中，直放站输出功率很难达到30dBm以上。在空旷地带，当地面接收基站的信号电平低于－95dBm时，可考虑安装直放站。假设施主天线架高30m，由于高度的提高，空中接收信号电平在－65～－70dBm左右，加上施主天线增益，直放站输入端口可望接收－50～－55dBm的信号，如果直放站增益为80dB，直放站输出功率只能达到25～30dBm。但是在实际安装中，由于铁塔高度的原因，隔离度受到限制，直放站的增益很难达到80dB以上，所以直放站的最大输出功率指标定得过高实际意义不大。

③反向信道接收端的分集接收作用

CDMA系统有严格的功率控制，处于极低的信噪比情况下工作。由于手机发射的功率要远低于基站，直放站反向信道低噪声放大器的性能好坏显得十分重要。采用分集接收有利于改善反向信道的性能。正常情况（无直放站）手机发射电平很少超过15dBm。在加入直放站后，手机的发射功率比正常时要大很多，接收电平在－95～－100dBm时，手机输出高达23dBm。这主要是加入直放站后，反向路径信噪比恶化的原因。由于手机最大输出是23dBm，所以直放站的覆盖主要取决于低噪声放大器的性能。

④直放站的重量和体积

⑤软件操作界面的方便性

⑥直放站的遥测遥控功能

直放站由于安装在较为偏僻的地区，可采用无线调制解调器监控。

⑦直放站的故障和告警记录功能

对直放站出现的断电、功放过载、是否出现自激等应有记录。

5.直放站的不足

（1）不能增加系统容量。

（2）引入直放站后，会给基站增加约3dB以上的噪声，使原基站工作环境恶化，覆盖半径减少。所以一个基站的一个扇区只能带两个以下的直放站工作。

（3）直放站只能频分不能码分，一个直放站往往将多个基站或多个扇区的信号加以放大。引入过多的直放站会导致基站短码相位混乱，导频污染严重，优化工作困难，同时加大了不必要的软切换。

（4）直放站的网管功能和设备检测功能远不如基站，当直放站出现问题后不易察觉。

（5）由于受隔离度的要求限制，直放站的某些安装条件要比基站苛刻得多，使直放站的性能往往不能得到充分发挥。

（6）如果直放站自激或直放站附近有干扰源，将对原网造成严重影响。由于直放站的工作天线较高，会将干扰的破坏作用大面积扩大。CDMA是一个同频系统，周边的基站均有可能受到堵塞而瘫痪。