第7章 3G室内分布工程移动增强覆盖方式介绍 7.1直放站设备工作原理7.2直放站的室内覆盖应用 7.3TD-SCDMA室内分布系统7.4【本章内容简介】 移动通信系统包括 3G，对大网覆盖较弱的地方如室内某些区 域，必需采用基站以外的一些方式来增强 信号覆盖。本章将描述移动通信系统增强覆盖的 常见方式，分析通常移动通信室内覆盖系 统的方法，并且讨论在3G网络下室内覆盖 系统的新特点。【本章重点难点】 重点掌握2G向3G的 演进、3G标准体制以及3G技术的发展。7.1 移动增强覆盖方式介绍覆盖是移动通信网络的首要目标，对 于3G建设来说，覆盖增强技术的作用是解 决投资与覆盖容量的矛盾。在激烈的市场竞争环境下，运营商需 要提高覆盖的广度和深度，而要改善覆盖 就要增加投资。覆盖增强技术在一定程度上缓解了广 覆盖与大量投资之间的矛盾，它不仅能够 扩大覆盖范围，还能加快网络的建设速度 ，降低运营商的投资。目前，所能利用的覆盖技术有OTSR技 术、射频拉远技术、塔放、电调下倾天线 、大功率基站、直放站技术、室内分布系 统等，它们各有特点，在不同的应用场景 发挥作用。1OTSR技术一个基站传统的覆盖方式通常有两种 ：全向和定向。传统的全向站（OMNI）采用一个功 率放大器，其天线为全向天线；而传统的 定向站（STSR）采用3个功率放大器，其 天线为定向天线。由于全向天线的增益要比定向天线低 7dB左右，所以OMNI的覆盖范围远小于 STSR（多达70%左右）。另一方面，STSR需要3个功率放大器 ，其成本要大大高于OMNI。所谓OTSR（Omni-directional Tx Sectorized Rx），即全向发射扇区接收。对于网络的最初部署来说，运营商可 以采用配置一个PA（功率放大器）的基站 ，并使用标准扇区定向天线子系统。接收机将使用其6个端口来依次接收每 条天线的接收信号，在传输端PA将通过分 离器由3个扇区中共享。OTSR相对于STSR来说，两者在下行 天线口的导频信道发射功率相同情况下， 无论导频测试还是业务测试，两者上、下 行覆盖基本相同，在保证相同覆盖情况下 ，OTSR相对STSR容量有40%50%的缩 减。它所适用的场合是有明确覆盖需求、 覆盖范围广、话务量低、话务量增长缓慢 的地方，比如位于经济发展水平相对较低 的农村或交通干道。OTSR升级为STSR时需要增加两个功 放，要考虑信道功率配比、切换门限、无 线下倾角等。2射频拉远技术射频拉远技术是将无线基站中的模拟 射频收发部分与无线基站的基带数字信号 处理部分在模拟中频处分开，从而形成远 端射频前端设备与室内单元。射频拉远技术主要有以下特点：主基 站射频远端模块，通过光纤与主基站连接 ，与主基站共享基带处理；在容量上如果 是3dB，10W的RRU和20W的STSR容量没 有区别；在功控方面相当，光纤时延对功 率控制没有明显影响，切换时延和STSR相 当。基于光纤的中频拉远技术，使得超级 基站，即基带处理能力足够大的公共室内 单元成为可能，它可以连接数个甚至数十 个位于远端的射频前端设备中的模拟射频 收发单元，用以连接一个天线或多个天线 ，同时支持数个至数十个宏小区、微小区 及微微小区。射频拉远技术可以适用于：采用 “RRU+室内分布系统”实现室内覆盖；在 话务量低、具有光纤资源、建网效率低的 地区，可以用RRU解决覆盖问题；可以通 过现状组网实现交通干线等线性区域的覆 盖。3塔放塔放（塔顶放大器）提高了基站接收 灵敏度，改善了基站上、下行不平衡问题 ，可以增加基站有效覆盖半径。塔放主要应用于郊区、农村等较为开 阔的地区，主要是广覆盖而且上行覆盖受 限的场景。上行链路增益随馈缆长度而变化，在 馈缆比较长的场景下，这一改善尤为明显 。4电调下倾天线其特点是通过改变共线阵天线振子的 相位，从而使天线的垂直方向性图下倾。由于天线各方向的场强强度同时增大 和减小，保证在改变倾角后天线方向性图 变化不大，使主瓣方向覆盖距离缩短，同 时又使整个方向性图在扇区内减小覆盖面 积但又不产生干扰。5大功率基站目前有很多基站产品下行链路采用大 功率功放，采用17dB的定向天线，覆盖范 围可达70km。对于地域辽阔、话务量很小的草原和 半沙漠地区，可以利用最少的站址实现无 缝覆盖。在海岸线，提供近海海面连续覆盖。可以对离陆地较远的海岛进行覆盖， 为当地生活的居民及游客提供廉价的通信 手段。6直放站技术直放站技术采用同频放大设备，将射 频信号功率增强，在2G系统里应用很多。 7室内分布系统室内分布系统要考虑多系统共用，通 过干放，让多个信号吸收室内的话务，较 大程度地提高室内覆盖的效果。目前，室内外、电梯口切换成功率较 高（97%以上），室内外异频硬切换成功 率相对较低。由于室内分布系统无接收分集，上、 下行对称业务表现为上行受限，上、下行 非对称业务表现为码资源受限。在上述常见的移动信号增强方式中，“ 直放站+室内分布”的室内信号增强方案应 用非常广泛。因为在密集城区范围内是移动话务集 中地，而城区内无线环境复杂加上信号穿 墙损耗，在很多建筑特别是大型建筑内信 号通常较弱。所以要解决建筑内信号覆盖 问题，就会用到“直放站+室内分布”系统。以下的内容将介绍直放站和室内覆盖 问题。7.2 直放站设备工作原理1直放站概述直放站（Repeater）属于同频放大设 备，是指在无线通信传输过程中起到信号 增强的一种无线电发射中转设备，基本功 能就是一个射频信号功率增强器。在FDD系统中（如GSM、CDMA2000 、WCDMA等），直放站在下行链路中， 将需要放大的信号通过带通滤波器与带外 信号进行隔离，将滤波的信号经功放放大 后再次发射到需覆盖区域。在上行链接中，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，从而达到基 地站与手机的双向信号传递。由于FDD系统的上、下行频段间隔较 大，所以直放站较容易通过双工器和滤波 器将上、下行信号分割开。在TDD系统中（如TD-SCDMA等）， 由于TD-SCDMA是上下同载波，所以直放 站也需要和系统同步。直放站工作时，根据TD-SCDMA系统 无线子帧结构，通过同步模块输出来控制 直放站内部射频开关，以实现系统的上、 下行链路的通断状态。图7-1 无线直放站使用示意图 图7-2 光纤直放站使用示意图2直放站原理图7-3 GSM宽带直放站系统方框图图7-4 TD-SCDMA 直放站系统方框图3直放站的主要性能指标（1）工作频段 （2）工作带宽 （3）主机额定增益 （4）上、下行增益可调范围（5）增益调整线性 （6）最大输出功率 （7）杂散辐射 （8）互调产物（9）互（交）调抑制比 （10）三阶交调截获点 （11）带外增益抑制度 （12）噪声系数 （13）驻波比（VSWR） （14）自动功率控制（ALC） （15）波形质量图7-5 1dB压缩点示意图 图7-6 互（交）调抑制比的计算图7-7 三阶交调截获点的计算 图7-8 带外增益抑制度的示意图4直放站的分类从传输信号来分有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 式来分有无线直放站和光纤传输直放站。直放站种类作 用特 点应用范围室外型无线宽 带直放站通过该设备对 所在地基站与 移动用户之间的射频信 号进行接收和转发 ，并 对工作频段内指定的基 站信号进行带通放大， 对其他无关的信号则滤 除抑制，增强上、下行 信号场强，扩大基站覆 盖范围A采用空间信号直接放大方式，为透明信 道 B工程选点需考虑收发天线的隔离 C设备 安装简单 D投资少、见效快，无须使用传输电 路 E工作带宽较宽 ，一般为2MHz19MHz F不受施主小区的载波数、跳频方式和基 站扩容的限制 G互调干扰和噪声电平较大 H主机增益大，但每载波输出功率小、覆 盖范围也较小适用于施主小 区的载 波数较 多，且 施主基 站采用 了高频 跳频技 术的边 远村镇 和公路室外型无线选 频直放站通过该设备对 施主基站与移 动用户之间的射频信号 进行接收和转发 ，并对 施主基站信号进行载波 选频 放大，对其他无关 的信号则滤 除抑制，增 强上、下行信号场强， 扩大基站覆盖范围AD点同上 E只对选 定的载波进行放大，一般可放大 14个载波信号，最多8个。载波数越多 ，价格越贵 F受施主小区的载波数、跳频方式和基站 扩容限制 G互调干扰和噪声电平较小 H主机增益大，每载波输出增益较大，覆 盖范围也较大适用于施主小 区的载 波数较 少，且 施主基 站没有 采用高 频跳频 技术的 边远 村 镇公路室外型光纤直 放站该设备对 基站与移动用 户之间的射频信号通过 光纤传输进 行接收和 转发 ，并对工作频段内 指定的基站信号进行放 大，对其他无关的信号 则滤 除抑制，增强上、 下行信号场强，扩大基 站覆盖范围 光纤直放站也分为宽带 和载波选频 两种A采用基站直接耦合方式，经光纤中继设 备将信号传输 到远端覆盖区。光纤中继 距离在20km以内 B输出信号频率与输入信号频率相同，透 明信道 C不存在直放站收发隔离问题 ，选点方便 D价格较高，需要租用或自行铺设 光纤 E主机增益较小 G互调干扰较 小，噪声电平较大 H一个光中继设备 可同时与多个覆盖端机 连接，覆盖范围较 大适用于无法安 装无线 直放站 的边远 村镇和 公路， 还可用 于将空 闲小区 的信号 引入高 话务 区 ，进行 话务 分 流表7-1各类直放站特点直放站种类作 用特 点应用范围室内型无线 宽带 直放站通过该设备 把室外基站信号 引入室内，并对工作频 段内指定的基站信号进 行带通放大，对其他无 关的信号则滤 除抑制， 增强上下行信号场强， 改善室内覆盖效果A采用空间信号直接放大方式，为透明信道 B输出端一般连接室内覆盖系统，工程选点 无须考虑收发天线的隔离 C设备 安装简单 D投资少、见效快，无须使用传输电 路 E工作带宽较宽 ，一般为2MHz19MHz F不受施主小区的载波数、跳频方式和基站扩 容限制 G互调干扰和噪声电平较大 H增益较小，输入功率不能过大，输出功率 也较小适用于话务 量不高 ，面积 不大的 小型室 内覆盖 系统室内型无线 选频 直放站通过该设备对 施主基站与 移动用户之间的射频 信号进行接收和转发 ，并对施主基站信号进 行载波选频 放大，对 其他无关的信号则滤 除 抑制，增强上、下行信 号场强，扩大基站覆盖 范围AD点同上 E只对选 定的载波进行放大，一般可放大1 4个载波信号，价格较高 F受施主小区的载波数、跳频方式和扩容限制 G互调干扰和噪声电平较小 H增益较小，输入功率不能过大，输出功率 也较小可于施主小 区载波 数较少 且不采 用跳频 技术， 话务 量 不高， 面积不 大的小 型室内 覆盖系 统续表5直放站应用的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，区别对待。（1）城市密集区 （2）城市边缘 （3）郊区、乡村6直放站的几种典型应用案例（1）公路的覆盖 （2）郊区重点村镇居民区的覆盖 （3）“L”形覆盖 （4）临时性会议地点的应急覆盖 （5）开阔地域的覆盖7直放站的引入带来的可能问题（1）引入直放站后，直放站本身会产生噪 声、互调干扰等问题，这些干扰使基站的 接收灵敏度下降、覆盖范围收缩，所以一 个基站的一个扇区能带的直放站数量很有 限。（2）一个直放站往往将多个基站或多个扇 区的信号加以放大，当引入过多的直放站 后，导致基站信号之间污染严重，引起切 换问题、掉话问题、通话质量等问题，加 大了网络优化工作的困难。（3）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 ，所以