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[摘要] 本文通過對CDMA移動通信直放站工程設(shè)計、安裝和調(diào)測全過程的分析和闡述，就如何最大限度發(fā)揮直放站作用進(jìn)行了必要的工程和理論探討，并結(jié)合工程實際情況闡明了相應(yīng)的解決方案。同時指出了CDMA直放站工程設(shè)計中的一些極需注意的事項。
1. 前期勘測及理論測算
為了最大限度發(fā)揮CDMA直放站工作效果，在安裝前均需進(jìn)行實地測點，并按照測點的結(jié)果對覆蓋效果及覆蓋面積進(jìn)行初步估算。測點通常按照以下幾個步驟進(jìn)行：
-根據(jù)覆蓋要求確定設(shè)備具體安裝站址，準(zhǔn)備前期的基礎(chǔ)工程，如鐵塔、機房、供電、接地等。
-確定需要轉(zhuǎn)發(fā)的基站載頻號，并測試接收點信號場強值。
-根據(jù)場強值初步確定使用設(shè)備的類型，天線的使用類型，天線的安裝高度及位置。
-通過計算預(yù)測設(shè)備的工作增益、最大輸出功率值。
-根據(jù)設(shè)備的輸出功率及重發(fā)天線的類型預(yù)測設(shè)備開通后的覆蓋范圍及覆蓋效果。
在基本確定了設(shè)備的功率、重發(fā)天線的高度后，可對信號覆蓋范圍作一個初步的測算，利用陸地移動通信電波傳播的衰耗特性，可通過Okumura模型進(jìn)行計算，Okumura經(jīng)驗公式如下：
Lm=69.55+26.16lgf-13.82log(hb)-a(hm)+[44.9-6.5log(hb)]log(d)
取頻率f=870MHz，上式可簡化為：
Lm=146.4-13.8log(hb)-a(hm)+[44.9-6.5log(hb)]log(d)
a（hm）為修正因子 其中:中小城市：a（hm）=2.53hm-3.8
大城市：a（hm）=3.2[lg(11.75hm)]2-4.97
hm 為移動用戶天線高度 取hm=1.5m 則 a（hm）=0
通過路徑損耗Lm可以測出覆蓋距離。
2 .站址選擇及定位
如果為了擴大基站覆蓋范圍，直放站應(yīng)安裝在基站覆蓋區(qū)邊界處，使用路測儀在地面測出的基站信號強度一般為-85dBm至-95dBm，在源天線處測得基站信號強度一般為-75dBm至-85dBm。
直放站距離基站太近（源天線接收信號強），則直放站與基站形成重疊覆蓋，移動臺信號一路通過直放站延時后到達(dá)基站，一路直接到達(dá)基站，將會對基站形成多徑干擾。
所以，盡量減少直放站與基站重疊覆蓋的區(qū)域面積，以保證對CDMA系統(tǒng)的干擾盡可能最小。
直放站距離基站太遠(yuǎn)，源天線接收信號弱，則直放站前向輸出功率較小，覆蓋范圍較小，達(dá)不到增大覆蓋面的目的。
由于重發(fā)天線是定向角度天線，直放站站址最好選在盲區(qū)外，靠近盲區(qū)邊沿（根據(jù)現(xiàn)場條件確定，通常大約50～200米），如圖1，如果選在盲區(qū)內(nèi)（如圖2），則不能達(dá)到最佳覆蓋效果。
直放站覆蓋城市邊緣的密集住宅區(qū)時，應(yīng)避免在樓群的正面選點（如圖3），為信CDMA信號只能直接穿透靠前的樓房，才可覆蓋到后面的區(qū)域，由于信號在穿透過程中衰減很大，信號強度將會很弱。如果從高樓的側(cè)面覆蓋（如圖4），信號可以從樓與樓之間的空隙穿過，并借助反射達(dá)到很好的覆蓋效果。
3.確定施主天線及重發(fā)天線的安裝位置
因CDMA信號是寬帶信號，受多徑影響較大，天線位置的選擇對直放站的覆蓋范圍影響很大，除考慮天線隔離度、輸入信號電平大小因素之外，還需要考慮直放站輸入信號的波形質(zhì)量。原天線位置不合適，直放站向覆蓋區(qū)轉(zhuǎn)發(fā)惡劣信號，手機用戶不可能接入基站。
為增大隔離度，施主天線與重發(fā)天線采用背對背安裝方式，當(dāng)安裝在鐵塔上時，使用鐵塔平臺對天線進(jìn)行隔離，當(dāng)安裝在樓房頂時，使用建筑物或增大天線水平距離進(jìn)行隔離。
如果兩天線之間有隔離物，如樓頂?shù)乃�、電梯間等，安裝時要應(yīng)避免兩天線在一側(cè)。如果建筑物為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，施主天線在滿足信號接收強度的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量靠近建筑物（通常重發(fā)天線可放在建筑物上面，施主天線靠近建筑物側(cè)墻）；如果建筑物為一般磚墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮用建筑物隔離和拉長距離的方法來滿足隔離度要求（見1.4）。如塔上平臺可做隔離物，天線可分別安裝在平臺上、下塔身處。
4. 測量收發(fā)隔離度
收發(fā)隔離度，即CDMA信號從直放站前向輸出端口至前向輸入端口（或者從反向輸出端口至反向輸入端口）的空中路徑衰減值，其大小直接影響著直放站的增益配置，在確定天線位置后，一定要測量隔離度。直放站前向輸出功率比反向輸出功率大，主要考慮前向鏈路的收發(fā)隔離度。收發(fā)隔離度分為水平隔離度和垂直隔離度。
水平隔離度Lh用分貝表示公式如下：
Lh=22.0+20log10(d/λ)-(Gt+Gr)+(Xt+Xr) （4.1.1）
22.0為傳播常數(shù)
d為收發(fā)天線水平間隔（單位：英尺）
λ為天線工作波長（單位：英尺）
Gt、Gr分別為發(fā)射和接收天線的增益（單位：dB）
Xt、Xr分別為發(fā)射和接收天線的前后比（單位：dB）
垂直隔離度Lv用分貝表示公式如下：
Lv=28.0+40log10(d/λ) （4.1.2）
28.0為傳播常數(shù)
d為收發(fā)天線水平間隔（單位：英尺）
λ為天線工作波長（單位：英尺）
按照工程設(shè)計要求，隔離度L（dB）應(yīng)大于直放站最大工作增益Gmax 約10～15dB�，F(xiàn)取L-Gmax=12dB，考慮通常情況下直放站最大工作增益G=90dB，故L應(yīng)不小于102dB，取f=850MHz，Gr=20dB，Gt=10dB，Xr=45dB,Xt=40dB,由上式4.1.1計算，天線間最小水平距離應(yīng)為20米，由上式4.1.2計算，天線間最小垂直距離應(yīng)為22米。
圖5為收發(fā)隔離度與水平放置和垂直放置的兩天線空間距離的關(guān)系曲線（f=850MHz,Gr=Gt=5dB）
以上為收發(fā)天線隔離度的工程計算值，在實際施工中應(yīng)視具體情況加以必要調(diào)整，以最大限度滿足現(xiàn)場對隔離度的要求。
5.設(shè)備調(diào)整與調(diào)測
天線饋線與直放站正確連接，加電開機，設(shè)置直放站增益，使最大工作增益低于收發(fā)隔離度約12dB。
以我公司DX-1808型CDMA直放站調(diào)整為例，該直放站額定輸出功率為+30dBm（1W），額定增益為90~95dB，若施主天線接收點接收的基站場強值為-80dBm，施主天線采用1.8米柵網(wǎng)拋物面天線，則天線增益GANT=21.6dB，若施主天線距主機30米，饋線則采用SYV-50-22型低耗饋線，該饋線850MHz時每米損耗約0.03dB,則饋線損耗L=0.9dB，若收發(fā)隔離度達(dá)到102dB，則Gmax為102dB-12dB=90dB。
直放站輸出功率POUT= -80dBm+Gmax+GANT-L=30.5dBm
已達(dá)到設(shè)備的額定輸出功率要求，現(xiàn)場安裝后用HP-8563E頻譜分析儀實測輸出功率POUT為30.1dBm，通過實測得出結(jié)果與以上計算的結(jié)果基本吻合。
調(diào)整增益時，在動態(tài)范圍內(nèi)按照從小到大步進(jìn)調(diào)整的方法進(jìn)行，但不能超過最大增益Gmax，否則容易使直放站產(chǎn)生過壓和自激現(xiàn)象。
天線的隔離度決定了直放站增益的大小，間接決定了直放站是否可達(dá)到最大的輸出功率，影響著直放站的覆蓋范圍。另外，直放站安裝后，隔離度并非不再變化，它受到外界環(huán)境的影響，會產(chǎn)生波動。
CDMA直放站應(yīng)具有隔離度自動控制和監(jiān)測功能，以保持其在各種外界環(huán)境下正常工作。
6. 路測優(yōu)化
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及覆蓋要求，路測覆蓋范圍，調(diào)整轉(zhuǎn)發(fā)天線的水平角度、俯仰角度和直放站增益，達(dá)到直放站理想覆蓋。在覆蓋公路、隧道等帶狀區(qū)域時，可調(diào)整角反射器角度，通過控制波束寬度來滿足對該區(qū)域的理想覆蓋，路測時，應(yīng)識別基站信號、經(jīng)直放站放大后的信號、相鄰基站信號，并作好相關(guān)記錄。
7.工程設(shè)計確認(rèn)
通過儀器測試及實地通話測試，確認(rèn)工程設(shè)計方案是否達(dá)到原設(shè)計要求，如與原要求有較大的出入，需對以下工作重新調(diào)整：
-必要時重新確定直放站站址
-重新調(diào)整設(shè)備及天饋，使收發(fā)隔離度達(dá)到預(yù)定值
-重新調(diào)整直放站的各項工作參數(shù)（如增益等），使其達(dá)到最佳工作狀態(tài)。
8.工程設(shè)計中需要注意的幾個問題
(1)、信號自激
直放站安裝不當(dāng)，收發(fā)天線隔離度不夠，整機增益偏大時，輸出信號經(jīng)延時后反饋到入端，致使直放站輸出信號發(fā)生嚴(yán)重失真產(chǎn)生自激，CDMA信號自激的頻譜如圖6，發(fā)生自激后CDMA信號波形質(zhì)量變差，嚴(yán)重影響通話質(zhì)量，產(chǎn)生掉話現(xiàn)象。
克服自激現(xiàn)象的方法有兩種，一是增大施主與重發(fā)天線的隔離度，二是降低直放站增益。當(dāng)要求直放站覆蓋范圍較小時，可采用降低增益的辦法，當(dāng)要求直放站的范圍較大時，應(yīng)增大隔離度，工程中主要采用以下幾種方法：
-增大收發(fā)天線的水平及垂直距離
-增加遮擋物，如加裝屏蔽網(wǎng)等
-增加施主天線的方向性，如使用拋物面天線
-選用方向更強的重發(fā)天線，如定向角度天線
-調(diào)整施主與重發(fā)天線的角度和方向，使兩者盡量背向
(2).導(dǎo)頻信號切換頻繁（即"乒乓"現(xiàn)象）
這種現(xiàn)象主要是指在直放站覆蓋區(qū)內(nèi)，手機用戶在2個或多個基站導(dǎo)頻間反復(fù)切換，經(jīng)常同時接入多個基站。其原因是直放站天線安裝不當(dāng)，施主天線安裝在多個基站重疊覆蓋區(qū)內(nèi)，接收到多個基站的導(dǎo)頻信號，而且強度相近，交替占優(yōu)，經(jīng)直放站中繼后各導(dǎo)頻信號強度仍很接近，造成覆蓋區(qū)內(nèi)移動臺在多個基站間頻繁切換，俗稱"乒乓"現(xiàn)象。當(dāng)各導(dǎo)頻信號強度之差小于3dB時，移動臺同時接入2個或多個基站，給系統(tǒng)控制的負(fù)荷加重或引起過載，增加了中斷通信的可能性，并降低基站系統(tǒng)容量。這種情況多出現(xiàn)在地形復(fù)雜的山區(qū)、丘陵地帶和樓群密集的城區(qū)，如圖7所示。
為盡量避免"乒乓"現(xiàn)象，工程中主要采取以下措施：
-改變施主天線安裝位置，使施主天線對準(zhǔn)一個基站，直到找出較強的導(dǎo)頻信號且穩(wěn)定；
-改變直放站安裝站址，盡量不要選址在基站覆蓋區(qū)的交界處，以避開相鄰基站的干擾。
-選用方向性更強的施主天線，如高增益大口徑拋物面天線
-采用分集接收技術(shù)
一般在測點選址時，需要使用頻譜分析儀或路測儀對基站信號強度進(jìn)行監(jiān)測，避免在基站覆蓋交叉區(qū)域和基站導(dǎo)頻切換頻繁地區(qū)安裝直放站。
(3).接收信號頻率選擇性衰落
如圖8所示，由于空中信號傳輸多徑，會造成CDMA信號的頻率選擇性衰落。當(dāng)施主天線接收到這樣的信號時，經(jīng)直放站放大，發(fā)射到覆蓋區(qū)，移動臺接收此信號，通話質(zhì)量較差，嚴(yán)重時手機用戶將檢測不到前向?qū)ьl信號。
所以，在安裝施主天線時，一定要檢測施主天線接收到的前向信號的頻譜，發(fā)現(xiàn)頻率選擇性衰落時，及時調(diào)整天線角度或位置，直至收到頻譜比較理想且電平較高的前向CDMA信號。
9.結(jié)束語
隨著中國聯(lián)通CDMA網(wǎng)大規(guī)模建設(shè)，CDMA直放站將成為該網(wǎng)不可或缺的一個組成部分，有著誘人的廣闊前景。如何更好地發(fā)揮CDMA直放站在全網(wǎng)中的作用，將是擺在CDMA直放站工程技術(shù)人員面前的一個緊迫課題。希望本文能在這方面為大家提供一些有益的經(jīng)驗和探索。
摘自《移動通信》2002.11
