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淺談直放站在移動通信中的應用
論文 關鍵詞： 網絡 覆蓋；直放站
論文摘要：目前，2G通信直放站已經在國內得到了重要的應用，現今國內外已有不少運營商已紛紛推出正式商用的3G移動通信直放站，相信在3G到來的時候，直放站會對無線網絡起到更重要的補充作用。
隨著網絡的 發(fā)展 ，城市的室內覆蓋已不存在問題，覆蓋的重點也逐漸向山區(qū)、高速公路等高難度覆蓋區(qū)域轉移。直放站以其靈活簡易的特點成為解決簡單問題的重要方式。 本文通過對無線網絡覆蓋問題的分析，討論了直放站在移動通信中的重要作用及應用。
1 直放站的定義
直放站（又叫中繼器）屬于同頻放大設備，是指在無線通信傳輸過程中起到信號增強的一種無線電發(fā)射中轉設備。無論是GSM直放站、CDMA直放站還是3G直放站，其原理是基本相同的。直放站的基本功能就是一個射頻信號功率增強器。
2 直放站的分類
2.1從傳輸信號分有GSM直放站、CDMA直放站和3G直放站
2.1.1 GSM移動通信直放站是為消除GSM900MHz/1800MHz頻段移動通信網的小范圍信號盲區(qū)或弱信號區(qū)而設計生產的通信設備。被廣泛應用于地下商場、停車場、地鐵、隧道、高層建筑的辦公室等基站信號所無法到達的信號盲區(qū)，同時對于消除城市因受高樓大廈影響而產生的室外局部信號陰影區(qū)或邊遠郊區(qū)個別村鎮(zhèn)的弱信號區(qū)也具有相當好的覆蓋效果。
2.1.2 CDMA直放站可以擴大CDMA基站的覆蓋范圍，大大節(jié)省CDMA網絡建設的投資(一個CDMA直放站的投資約為一個CDMA基站的十分之一)。特別是在高層樓宇、地下(如地鐵)、以及盲區(qū)等特殊環(huán)境下，CDMA 直放站將充分發(fā)揮它的優(yōu)勢。由于各種地理環(huán)境和用戶的要求不同，所需的CDMA直放站的類型也不同。
2.1.3 CDMA直放站是為了消除移動通信網覆蓋盲區(qū)或弱信號，延伸基站信號覆蓋的一種中繼設備，它能解決消除城市因受高樓大廈影響而產生的室外局部信號陰影區(qū)，地下停車場、地下隧道、商場、電梯等基地無法到達信號的盲區(qū)，提高了覆蓋范圍增強了信號覆蓋延伸。
2.1.4 與傳統的2G無線通信系統相比，由于3G無線通信系統主要使用的頻段在2000MHz附近，根據電波傳播衰減 規(guī)律 ，顯然3G的無線信號比2G的無線信號衰減得更快。這樣，在同等功率情況下的3G基站和直放站的覆蓋范圍都比2G的要小。所以在達到與2G網絡同等的覆蓋水平時，需要更多的直放站來完成網絡覆蓋。由此我們可以預期，在即將到來的3G無線網絡建設高潮中，直放站也必然仍將扮演著重要的角色。
2.2 從傳輸帶寬來分有寬帶直放站和選頻（選信道）直放站
2.2.1 GSM移動通信寬帶直放站的主要特點：
高的系統增益且增益連續(xù)可調；采用先進的數字濾波技術，帶外抑制特別好；全雙工工作，很高的上/下行隔離度；兩端口標準設計，安裝極為方便；內置電源且設計有電源保護系統和免維護備用電源接口；采用ALC技術，輸出電平連續(xù)可調，穩(wěn)定可靠；可選智能監(jiān)控，故障自動報警及遠程維護；高線性功放，性能穩(wěn)定等。
2.2.2 GSM移動通信頻帶選擇直放站的主要特點：
高的系統增益且增益連續(xù)可調；全雙工工作，很高的上/下行隔離度；中心頻率和帶寬任意可調，滿足不同客戶要求，帶外抑制好，不同營運商之間的信號不會產生相互干擾；內置電源且設計有電源保護系統和免維護備用電源接口；兩端口標準設計，安裝極為方便；采用PLL控制技術的選頻模塊，性能穩(wěn)定可靠，噪聲系數低等。
2.3 從傳輸方式來分有無線直放站、光纖直放站和移頻傳輸直放站
2.3.1 無線傳輸直放站
下行從基站接收信號，經放大后向用戶方向覆蓋；上行從用戶接收信號，經放大后發(fā)送給基站。為了限帶，加有帶通濾波器
2.3.2 光纖傳輸直放站
將收到的信號，經光電變換變成光信號，傳輸后又經電光變換恢復電信號再發(fā)出。
2.3.3 移頻傳輸直放站
將收到的頻率上變頻為微波，傳輸后再下變頻為原先收到的頻率，放大后發(fā)送出去。
3 直放站的應用
直放站可以擴大服務范圍，消除覆蓋盲區(qū)，如高山，建筑物，樹林等阻擋物而形成的信號盲區(qū)；在郊區(qū)能夠增強場強，擴大郊區(qū)站的覆蓋；沿高速公路架設，增強覆蓋效率；還可以解決室內覆蓋，如大型建筑物內信號衰減信號盲區(qū)、地下商城、遂道等衰減信號盲區(qū)；另外 ，將空閑基站的信號引到繁忙基站的覆蓋區(qū)內，實現疏忙等。
3.1 公路、郊區(qū)重點 農村 的覆蓋
隨著社會的發(fā)展，高速公路逐漸增多，公路的覆蓋成為一個很大難題，為了有效節(jié)約資源，直放站在這里得到了廣泛應用。，某條高速公路如果全部利用宏基站覆蓋，共計需要15個宏基站，采用宏基站帶直放站方式，只需要8個宏基站，在很大程度上節(jié)約了成本。
3.2 “L”型覆蓋
某一風景區(qū)位于山谷中，距離基站不到4公里，但由于被山脈阻擋，根本無網絡信號。在山脈的盡頭安裝一直放站，由于直放站接收信號的方向和發(fā)射信號的方向成一定的角度，相當于基站的電波在直放站處轉了一個彎。依靠山體的阻擋，直放站的施主天線和服務天線分別放在山體的兩側，隔離度很大，直放站的性能可以充分發(fā)揮，很好地解決了該風景區(qū)用戶的通信問題，還使該基站的通信距離向山谷里延伸了6公里。
3.3開闊地域的覆蓋
人口分布較少的開闊地域是使用直放站進行覆蓋的典型場合。當直放站采用全向天線時，只要有一定的鐵塔高度，在直放站工作正常的情況下，3公里內可以明顯地感覺到直放站的增益作用。但距離超過5公里以后，直放站的增益作用就迅速消失，用手機進行基站接收信號電平測試，無論直放站是否工作，接收電平都沒有明顯變化。這是因為在平原開闊地區(qū)，房屋建筑和地形地貌造成的傳輸衰耗相對較小，而隨空間距離的增加，電波按32.45+20logf(MHz)+20logD(公里)的 規(guī)律 衰減；即距離每增加一倍，電波衰減6dB。
4 直放站的優(yōu)點及不足
4.1 直放站的優(yōu)點
4.1.1 同等覆蓋面積時，使用直放站投資較低。在平原地區(qū)室外一個全向基站可以有10km覆蓋半徑；一個全向直放站可以有4km覆蓋半徑；就覆蓋面積而言，六個直放站約相當于一個基站。六個直放站的設備價約為一個基站的80%。但考慮到機房租用和裝修、交直流電源、空調、傳輸系統和電路租金等費用，六個直放站的費用只相當于于一個基站的50%，甚至更低。
4.1.2 覆蓋更為靈活。一個基站基本上是圓形覆蓋，多個直放站可以組織成多種覆蓋形式。如“一”字型排開，可以覆蓋十幾至幾十公里的路段。也可以組織成“L”型、“N”型和“M”型覆蓋，特別適合于山區(qū)組網。
4.1.3 在組網初期，由于用戶較少，投資效益較差，可以用一部分直放站代替基站。用戶 發(fā)展 起來后現更換為基站，替換下來的直放站再進一步放置在更邊緣的地區(qū)，這樣一步步地滾動發(fā)展。
4.1.4 由于不需要土建和傳輸電路的施工，建網迅速。
4.2 直放站的不足
不能增加系統容量。
4.2.1 引入直放站后，會給基站增加約3dB以上的噪音，使原基站工作環(huán)境惡化，覆蓋半徑減少。所以一個基站的一個扇區(qū)最好帶兩個以下的直放站工作。
4.2.2 直放站只能頻分不能碼分，一個直放站往往將多個基站或多個扇區(qū)的信號加以放大。引入過多的直放站后，導致基站短碼相位混亂導頻污染嚴重，優(yōu)化工作困難，同時加大了不必要的軟切換。
4.2.3 直放站的網管功能和設備檢測功能遠不如基站，當直放站出現問題后不易察覺。
4.2.4 由于受隔離度的要求限制，直放站的某些安裝條件要比基站苛刻的多，使直放站的性能往往不能得到充分發(fā)揮。
4.2.5 如果直放讓自激或直放站附近有干擾源，將對原網造成嚴重影響。由于直放站的工作天線較高，會將干擾的破壞作用大面積擴大。
參考 文獻
[1] CDMA擴頻通信原理，A.J.維特比著、李世鶴等譯，人民郵電出版社，1997年1月，北京。
[2]蜂窩移動通信--射頻工程，蘇華鴻等編著，人民郵電出版社，北京，2005年1月。
[3]WCDMA無線 網絡 工程，楊峰義等編著，人民郵電出版社，北京，2004年4月
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