某高架路移动信号优化方案设计

山东职业学院

毕业设计

题 目： 系 别：专 业：班 级：学生姓名：指导教师：完成日期：某高架路移动信号优化 方案设计 电气工程系 电气自动化 电气1133

曹 庆 超 寇 迎 辉 2013年12月

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山东职业学院 毕业设计任务书

班 级 电气1133 学生姓名 曹庆超 指导教师 寇迎辉 某高架路移动信号优化方案设计 设计（论文）题目 对正式投入运行的网络进行参数采集、数据分析，找出影响网络运行质主要 研究 内容 量的原因，并且通过参数调整和采取某些技术手段，使网络达到最佳运行状态，使现有网络资源获得最佳效益，同时也对网络今后的维护及规划建设提出合理建议。 提高网络运行指标：无线接通率、阻塞率、掉话率、切换成功率、话音接通率等。提高话音服务质量。 主要技 术指标 或研究 目标 网络负荷均衡：信令负荷均衡、设备负荷均衡、传输链路负荷均衡等。合理调整网络资源：通过对现有网络资源的利用率进行分析， 合理调配网络资源以达到最佳的配置情况。 提高设备利用率：提高频谱利用率、每信道话务量等。 减少线路投资：合理安排有线链路，路由调整等。 建立和维护长期的网络优化工作平台，建立和维护网络优化档案。 （1）根据功能要求编制设计方案。 （2）设计控制原理图。 基本 要求 （3）编制程序。 （4）系统调试。 （5）撰写报告 主要参 考资料 及文献 移动通信技术 GSM原理及网络优化 山东职业学院 毕业设计

山东职业学院 毕业设计评审表一

（指导教师用）

班级： 姓名： 学号： 评价内容 具 体 要 求 能独立查阅文献和调研；能提出并较好地论述课调查论证 题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。 实验方案设计与实验技能 分析与解决问题的能力 工作量、 工作态度 能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。 按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。 综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结构严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通质 量 顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。 创 新 工作中有创新意识；对前人工作有改进或突破，或有独特见解。 成 绩 指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日 100 10 20 20 20 能正确设计实验方案，独立进行实验工作。 20 10 分值 评分 山东职业学院 毕业设计

山东职业学院 毕业设计评审表二

（评阅人用）

班级： 姓名： 学号： 评价内容 具体要求 查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能资料利用 力和自己的见解。 15 分值 评分 综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结果严谨合理；实验正确，分析处理科学；文论文质量 字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。 50 工作量、难度 工作量饱满，难度较大。 25 创 新 对前人工作有改进或突破，或有独特见解。 成 绩 10 100 评阅人评语： 评阅人签名： 年 月 日 山东职业学院 毕业设计

山东职业学院 毕业设计答辩情况记录

（答辩委员会或答辩小组用）

班级： 姓名： 学号：

对学生回答问题的评语 答 辩 题 目 正确 基本正确 经提示回答 不正确 未回答 答辩委员会（或小组）评语： 成绩： 答辩负责人签名： 年 月 日

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山东职业学院 毕业设计总成绩评定表

班级 姓名 评阅人评分 答辩评分 总成绩 学号 设计（论文）题目 指导教师评分 成绩 系毕业设计（论文）领导小组审核意见： 小组组长签名： 年 月 日 注：毕业设计（论文）总成绩中，指导教师评分占40%，评阅人评分占20%，答辩评分占40%。

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摘 要 .............................................................. 1 前 言 ............................................................................................................................. 2 第一章 网络优化的概述 ................................................................................................. 4

1.1 网络优化的意义 ................................................................................................ 4 1.2网络优化工作主要内容 ..................................................................................... 4 1.3网络优化流程 ..................................................................................................... 5 1.4网络优化的方法 ................................................................................................. 5 第二章 直放站整体规划 ................................................................................................. 9

2.1 直放站的概念 .................................................................................................... 9 2.2 直放站的种类与特性 ........................................................................................ 9 2.3 直放站的选型 ................................................................................................... 10 第三章 直放站整体要求 ............................................................................................... 12

3.1 直放站的覆盖距离 .......................................................................................... 12 3.2 直放站的选点及接收信号的要求 .................................................................. 13 3.3 直放站增益的计算 .......................................................................................... 17

3.3.1基站接收端的噪声 .................................................................................. 17 3.3.2引入直放站后基站接收端噪声的变化 .................................................. 18 3.3.3直放站上下行平衡的计算 ...................................................................... 19 3.4 光纤直放站设计中需考虑的问题 .................................................................. 19

3.4.1光纤直放站的传输方式及传输距离 ...................................................... 20 3.4.2 光纤直放站的工作原理 ....................................................................... 21 3.4.3光纤直放站增益的计算 ........................................................................ 23 3.3.4 光纤直放站应用及组网图 ................................................................... 24

总 结 ........................................................................................................................... 25 致 谢 ........................................................................................................................... 26

目 录

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摘 要

移动通信的网络覆盖、容量、质量是运营商获取竞争优势的关键因素。网络覆盖、网络容量、网络质量从根本上体现了移动网络的服务水平，是所有移动网络优化的主题。本文通过分析某高架路移动网络出现的问题，提出解决问题的方案，实现对某高架路移动网络信号的优化。

关键词： GSM 网络优化 干扰 直放站

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前 言

移动信号网络优化与传统的互联网网络优化是有本质区别的！移动信号网络优化又称为无线通信网络优化，我们通常简称为无线网优或网优。主要是对大家所熟悉的移动、联通、电信等提供的移动业务进行维护和性能改善，包含核心网、传输网、无线网三部分的优化，但由于核心网、传输网网元相对较少，性能相对稳定，一般需求量和人员较少；相反的无线网网元数目繁多，无线环境复杂多变，加上用户的移动性，维护人员需求和性能提升压力较大，因此一般意义上的移动通信网络优化主要是指无线网络部分的优化，又简称为无线网络优化，从事该工作的工程师通常称为无线网优工程师。

无线通信网络优化主要是指改善空中接口的信号性能变化，比如我们用手机打电话碰到的通话中断（掉话）、听不清对方声音（杂音干扰）、回音、接不通、单通、双不通等网络故障就属于无线网络优化人员要从事的改善范畴。空中接口专业称为UM接口或UU接口，其中UM为2G网络叫法，UU为3G网络叫法，简单可以认为是手机和基站之间的接口。因此可以说，无线网络优化就是手机和基站之间的信号性能改善或提升。

目前无线网络优化可以分为2G无线网络优化和3G无线网络优化，2G主要包括GSM和CDMA两种制式，3G包括TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000三种制式。目前中国移动运营GSM和TD-SCDMA；中国联通运营GSM和WCDMA；中国电信运营CDMA和CDMA2000。2G和3G的区别主要在于无线网部分，传输和核心网可以通过升级等手段完成，因此严格意义上只有无线网可以说是“3G网络”。

前面说过，无线网络优化实质上是对手机和基站之间的空中信号的性能改善，换言之就是通过数据采集、性能评估、优化方案制定和优化方案实施几个步骤来完成的。其中数据采集包括路测和拨打测试（DT和CQT）以及话务统计(NMO)等，路测和拨打测试是最基础的工作（刚刚入行网优的新人首先要从事的），主要是坐在小轿车里面打开笔记本电脑和相关测试软件，连接上路测设备和GPS、扫频仪等进行道路类测试或者在大楼等高档商务区测试采集数据。

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完成测试数据采集后对相关数据进行统计，找出影响网络问题的区域和原因，通过分析定位故障并提出解决方案，最后进行实施和调整效果验证。另外话务统计分析属于中高级无线网优工程师的工作范畴，但路测和路测数据分析必须结合话务统计分析。

网络优化的目的就是对投入运行的无线网络进行参数采集、数据分析，找出影响网络质量的原因，通过技术手段或参数调整使网络达到最佳运行状态的方法，使网络资源获得最佳效益，同时了解、研判网络的发展趋势，为进一步的发展扩容等提供技术依据和计划建议.

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第一章 网络优化的概述

1.1 网络优化的意义

移动通信是至少有一方处于移动状态下进行通信的方式，所以移动通信网络的维护与优化和固定电话网络的维护与优化之间的差别是很大的。最大的区别是移动通信网的条件是会不断发生变化，如周围环境、话务量分布等。

网络优化，就是对整个网络的资源根据需求和发展的情况进行匹配，达到合理的运用，移动网络优化是指对正式投入运行的网络进行数据采集、数据分析，找出影响网络运行质量的原因，并且通过对系统参数的调整和对系统设备配置的调整等技术手段，使网络达到最佳运行状态，使现有的网络资源获得最佳效益，提高网络的平均服务质量，即最佳的覆盖，满意的信号强度以及最佳的童话音质和最低的掉话率等，同时也对网络今后的维护及规划建设提出合理建议。

网络优化的基本目标是提高或保持网络的质量，而网络质量是各种因素相互作用的结果，随着优化工作的深入开展和优化技术的提高，优化的范围也在不断扩大。从不同的角度来看，优化的目的则有所不同。从网络角度来看，主要是提高网络的服务质量和极可能减少运营成本；从企业角度来看，主要是创造竞争优势和降低成本。归根结底，网络优化是为市场服务的，因此网络优化的最终目的是提高用户的满意度，使企业利益最大化。

1.2网络优化工作主要内容

网络优化的主要内容包括以下方面：

1、设备排障：发现并排除一些影响网络性能的设备故障。

2、提高网络运行指标：无限接通率、阻塞率、掉话率、切换成功率、语音接通率等。

3、提高语音服务质量。

4、话务均衡：G网和D网之间、G网内各小区之间、D网内各小区之间的话务均衡。

5、网络负荷均衡：信令负荷均衡、设备负荷均衡、链路负荷均衡等。 6、合理调整网络资源，疏通网络中的一些瓶颈，增加网络容量（包括对突发性大话务量的支持）。

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7、提高设备利用率：提高频谱利用率、每信道话务量等。 8、减少线路投资：合理安排有线链路，路由调整等。

9、建立和维护长期的网络优化工作平台，建立和维护网络优化档案。

1.3网络优化流程

网络优化是一个闭环的处理流程，循环往复，不断提高。随着近两年优化工作的不断深入，各分公司的优化工作实际上已经进入一个较深层次话的分析优化阶段。即在保证充分利用现有网络资源的基础上，采取种种措施，解决网络存在的局部缺陷，最终达到网线覆盖全面无缝隙、接通率高、通话持续、语音清晰且不失真，保证网络容量满足用户高度发展无线网络优化策略。

明确 优化目标

性能数据 收集

定义性 能指标方法 运行质量 分析 网络调整 实施

无线参数分

析

优化方案 问题定位

1.4网络优化的方法

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网络优化的方法很多，在网络优化的初期，常通过对OMC-R数据的分析和路测的结果，制定网络调整的方案。在采用图1的流程经过几个循环后，网络质量有了大幅度的提高。但仅采用上述方法较难发现和解决问题，这时通常会结合用户投诉和CQT测试办法来发现问题，结合信令跟踪分析法、话务统计分析法及路测分析法，分析查找问题的根源。在实际优化中，尤其以分析OMC-R话务统计报告，并辅以七号信令仪表进行A接口或Abis借口跟踪分析，作为网络优化最常用的手段。网络优化最重要的一步是如何发现问题，下面就是几种常用的方法：

1．话务统计分析法：OMC话务统计是了解网络性能指标的一个重要途径，它反映了无线网络的实际运行状态。它是我们大多数网络优化基础数据的主要根据。通过对采集到的参数分类处理，形成便于分析网络质量的报告。通过话务统计报告中的各项指标(呼叫成功率、掉话率、切换成功率、每时隙话务量、无线信道可用率、话音信道阻塞率和信令信道的可用率、掉话率及阻塞率等)，可以了解到无线基站的话务分布及变化情况，从而发现异常，并结合其它手段，可分析出网络逻辑或物理参数设置的不合理、网络结构的不合理、话务量不均、频率干扰及硬件故障等问题。同时还可以针对不同地区，制定统一的参数模板，以便更快地发现问题，并且通过调整特定小区或整个网络的参数等措施，使系统各小区的各项指标得到提高，从而提高全网的系统指标。

2．DT （驱车测试）：在汽车以一定速度行驶的过程中,借助测试仪表、测试手机，对车内信号强度是否满足正常通话要求，是否存在拥塞、干扰、掉话等现象进行测试。通常在DT中根据需要设定每次呼叫的时长，分为长呼（时长不限,直到掉话为止）和短呼（一般取60秒左右,根据平均用户呼叫时长定）两种（可视情况调节时长），为保证测试的真实性，一般车速不应超过40公里/小时。路测分析法主要是分析空中接口的数据及测量覆盖，通过DT测试，可以了解：基站分布、覆盖情况，是否存在盲区；切换关系、切换次数、切换电平是否正常；下行链路是否有同频、邻频干扰；是否有孤岛效应；是否有乒乓效应；是否有远近效应；扇区是否错位；天

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线下倾角、方位角及天线高度是否合理；分析呼叫接通情况，找出呼叫不通及掉话的原因，为制定网络优化方案和实施网络优化提供依据。 3．CQT （呼叫质量测试或定点网络质量测试）：在服务区中选取多个测试点，进行一定数量的拨打呼叫，以用户的角度反映网络质量。测试点一般选择在通信比较集中的场合，如酒店、机场、车站、重要部门、写字楼、集会场所等。它是DT测试的重要补充手段。通常还可完成DT所无法测试的深度室内覆盖及高楼等无线信号较复杂地区的测试，是场强测试方法的一种简单形式。

4．用户投诉：通过用户投诉了解网络质量。尤其在网络优化进行到一定阶段时，通过路测或数据分析已较难发现网络中的个别问题，此时通过可能无处不在的用户通话所发现的问题，使我们进一步了解网络服务状况。结合场强测试或简单的CQT测试，我们就可以发现问题的根源。该方法具有发现问题及时，针对性强等特点。

5．信令分析法：信令分析主要是对有疑问的站点的A接口、Abis接口的数据进行跟踪分析。通过对A接口采集数据分析，可以发现切换局数据

不全(遗漏切换关系)、信令负荷、硬件故障(找出有问题的中继或时隙)及 话务量不均(部分数据定义错误、链路不畅等原因)等问题。通过对Abis接口数据进行收集分析，主要是对测量仪表记录的LAY3信令进行分析，同时根据信号质量分布图、频率干扰检测图、接收电平分布图，结合对信令信道或话音信道占用时长等的分析，可以找出上、下行链路路径损耗过大的问题，还可以发现小区覆盖情况、一些无线干扰及隐性硬件故障等问题。 6．自动路测系统分析：采用安装于移动车辆上的自动路测终端，可以全程监测道路覆盖及通信质量。由于该终端能够将大量的信令消息和测量报告自动传回监控中心，可以及时发现问题，并对出现问题的地点进行分析，具有很强的时效性。所采用的方法同5。

在实际工作中，这几种方法都是相辅相成、互为印证的关系。GSM无线网络优化就是利用上述几种方法，围绕接通率、掉话率、拥塞率、话音质量和切换成功率及超闲小区、最坏小区等指标，通过性能统计测试→数据

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分析→制定实施优化方案→系统调整→重新制定优化目标→性能统计测试的螺旋式循环上升，达到网络质量明显改善的目的。

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第二章 直放站整体规划

2.1 直放站的概念

由于移动运营市场竞争的日益激烈和用户规模的扩大，把解决网络覆盖规模作为建设重点，网络的覆盖质量和覆盖的完善性成为各运营商迫切需要解决的问题。

原来对移动需求为运营商所忽视的GSM网络边缘县乡移动用户发展迅速。运营商需要部署网络以满足这些用户快速增长的需求。在不同县地域交界处由于人口密度的关系话务量小，在丘陵地带很多乡镇多处于盆地，有覆盖盲区。因此，建设直放站是迅速解决这些地区覆盖的快捷方案。高速公路和铁路在山区经常穿越隧道和涵洞形成信号盲区，直放站可用于解决信号的连续覆盖。城市密集区，基站数量较多，一般不存在大范围的信号盲区，小功率（1W以下）直放站可用于解决小范围区域的补盲以及建筑物内、地下商城、地下停车场及因屏蔽不能使信号直接穿透区域的信号覆盖问题。

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的一种无线电发射中转设备。直放站在下行链路中，由施主天线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，从而达到基地站与手机的信号传递。使用直放站作为实现“小容量、大覆盖”目标的必要手段之一，主要是由于使用直放站一是在不增加基站数量的前提下保证网络覆盖，二是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、填补盲区、容量再分配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、车站、体育馆、娱乐厅、地铁、隧道、高速公路、等各种场所，提高通信质量，解决掉话等问题。

2.2 直放站的种类与特性

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从传输信号分有GSM直放站和CDMA直放站; GSM及CDMA的直放站工

作频带不同。

从安装场所来分有室外型机和室内型机。 室外型直放站有输出功率大噪声系数低等优点，室内直放站是简易型的，因此要求应比室外型低，尤其是输出功率、增益、噪声系数、传输时延和电压驻波比等。

从传输带宽来分有宽带直放站和选频（选信道）直放站。 宽带直放站的中心频率和带宽任意可调，满足不同客户要求，带外抑制好，不同营运商之间的信号不会产生相互干扰。信道选择直放站能工作在两信道或四信道，可扩展。每信道单独功放，不会相互干扰，性能稳定

从传输方式来分有直放式直放站、光纤传输直放站。直放式直放站下行从基站接收信号，经放大后向用户方向覆盖；上行从用户接收信号，经放大后发送给基站。为了限带，加有带通滤波器。光纤传输直放站将收到的信号，经光电变换变成光信号，传输后又经电光变换恢复电信号再发出。由靠近基站侧的近端机及覆盖区侧的远端机两部分组成，适用于在基站拟建直放站区有高山阻挡或两者相距甚远，同时基站和覆盖区之间具备光缆情况下建站。在市区和通话密度较高的地区直放式室外直放站往往将多个基站或多个扇区的信号加以放大，引入过多的直放站后会降低通话质量，优化工作困难，所以在市区和通话密度较高的地区不应过多使用直放式室外直放站。光纤直放站由近端机直接耦合基站的射频信号，引入干扰少，兼备宽带、选带、选频等功能。传输距离可达20Km，由于空间隔离度好，不产生同频干扰，重发方向可采用全向天线覆盖，以提高覆盖效果。应用波分复用式分光、分路技术、光纤直放站还可组成其它使用系统（如光纤室内分布系统）。

2.3 直放站的选型

以前，使用宽带选择式的直放站应用于模拟网。但在数字GSM网系统中，使用宽带选择式的直放站，会对所有频段内接收到的所有信号进行放大，这样就会出现同频小区干扰、切换时掉话、降低基站的灵敏度、语音质量差、直放站覆盖范围明显缩小等现象，严重影响到整个网络的正常运行。

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而信道选择式直放站作为一种网络优化工具，能实现良好的盲区覆盖，同时对原有的整个基站网络不会造成干扰。

采用信道选择式直放站，应使该直放站具有以下的性能：

1、噪声系数低。直放站的噪声系数小于5dB，从而保证了手机在收到-100dBm的信号电平时仍能保持正常的通话质量。否则在手机收到-90多甚至-80多dBm的信号时就无法通话。

2、滤波器性能好。直放站使用的滤波器矩形系数、带内平坦度等指标好，保证对环境干扰的抑制最好，必免造成的三阶互调及杂散等干扰信号太强，即使直放站的输出功率很大或者是手机的接受信号电平很强但仍然无法正常通话。 3、每时隙自动输入电平控制。直放站对于不同时隙话务信道具有自适应增益控制功能，当某时隙的信号强度放大输出后将要超出最大输出功率时，直放站就会提前把这个时隙的输出电平降下来，以保证这个话音信道的最佳输出信噪比，也不会影响其他时隙的输出信号质量。

4、选择性能好的天线。天线选择的好坏，往往会直接影响到最终的覆盖效果。其中施主天线用于接收基站信号，要求水平波束角小、方向性好、增益高、前后比大，重发天线用于覆盖盲区，通常要求采用定向天线，增益高、前后比大，较强的上波瓣抑制、较好的零填充特性，天线下倾角机械可调，另外还有互调、驻波比等参数值得考虑，同时要求天线的体积小、重量轻、安装简单，所选的馈线及接头符合国际标准、电气性能好。

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第三章 直放站整体要求

3.1 直放站的覆盖距离

直放站的覆盖距离由输出信号功率、输出信号信噪比、重发天线增益、重发天线安装高度、地形地貌五个因素决定。在前三项 都是一定的情况下，决定覆盖距离的就是后两项。如果选点合适。在保证通话质量的前提下，直放站在市区可以覆盖2—3公里，在郊区覆盖5公里左右，在开阔地可到10公里以上。下面是一个路径损耗的参考公式：

直放站信号输出为33dBm，重发天线增益17dBi,手机在收到-100dBm时仍能正常通话，考虑到车体、一般低层建筑的穿透损耗20dB，允许的路径损耗为：130dB,把它带入Hanta公式就可得出不同环境和天线安装高度下的最远覆盖距离。Hanta公式：

市区：

Lm=69.55+26.16lgf-13.82log(hb) +[449.9-6.51log(hb)]log(d) 郊区：

Lm=L(市区)-（2（Lg(f/28)）²+5.4） 其中:

取频率f=900MHz，hb为业务天线高度。

利用郊区公式，假设业务天线高度hb=50m, 通过路径损耗Lm可以测出覆盖距离 d=6公里。

如果安装高度较高（如半山坡上）达到100米。算出距离：d=10公里。 另外，直放站的覆盖距离还受直放站自身带来的时延影响，一般直放站自身有5µs时延，GSM定时提前量决定了基站覆盖距离为35公里。加一台直放站缩短1.5公里。从基站经直放站到手机的最大传播距离为33.5公里。

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3.2 直放站的选点及接收信号的要求

直放站属于同频放大设备，接收基站的下行信号，然后重发给盲区内的移动台；也接收移动台的上行信号，重发给基站，因此上下行链路存在着重发信号被另一天线接收到的问题，这就是直放站天线隔离度的概念。换句话说，天线隔离度是指从直放站某一端口发出的信号到另一端口的空间衰减值，其中包括了连接两天线的增益。在无线直放站的使用中，合适的隔离度不是一个固定值，它是与直放站的增益相关联的。如果天线隔离度大于直放站增益，则天线接收到的另一天线的重发信号会越来越小，经过直放站放大后的输出信号也越来越弱，就不会对基站造成影响；反之，如果隔离度小于直放站增益，重发信号会不断增强，引起自激，从而影响基站。由此可见，天线隔离度决定了直放站增益的大小，间接决定了直放站是否可达到最大的输出功率，影响直放站的覆盖范围。

然而，是什么影响着天线隔离度的大小呢？直观的说是直放站安装地点的地形，因此直放站的选点是直放站工程中及其重要的一环。下面着重介绍直放站的选点问题。

直放站安装地点的施主基站BCCH信号场强（测试手机） Rxmin=Pmax-Gmax-Gant

Rxmin:直放站安装地点施主基站BCCH信号最小场强。 假设：

Pmax:直放站最大输出功率，+33dBm。 Gmax:直放站最大增益，90db。 Gant:施主天线增益，16dBi.

则：Rxmin=+33dBm-90dB-16dB=-73dBm

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只有在直放站点测得的信号大于-73dBm, 直放站才有可能满功率输出。

若信号小于-73dBm,则直放站不能满功率输出，会影响到直放站的覆盖范围。 直放站站址应选在施主基站与盲区之间（如图一），避免施主天线与重发天线方向夹角小于90度的情况，尤其是两天线方向相同的情况（如图二）。首先，两天线的辐射场图重叠，隔离度很难达到要求：其次，如果地形条件非常好，隔离度问题能够解决，由于GSM系统技术的限制，和同频干扰的影响，直放站也仅能覆盖1-1.5公里，且通话质量较差。

基站 直放站

基站 直放站

图二 图一 由于重发天线是定向天线，直放站站址最好选在盲区外，靠近盲区边沿，（大约200-500米）如图三。如果选在盲区内（如图四），则不能达到最佳覆盖效果。

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图三 图四

直放站除用于覆盖城乡结合处和偏远地区的盲区外，也经常用于覆盖城市边上的密集住宅区。此时避免在楼群的正面选点（如图五），因为信号只能直接穿透靠前的楼房，才可覆盖到后面的区域，但此时信号由于穿透时衰减很大，后面区域的信号强度会很弱。如果从楼群侧面覆盖（如图六），信号可从楼房间较大的空隙穿过，并借助反射达到很好的覆盖效果。

图五 图六

影响施主天线及重发天线的位置关系主要是收发隔离度，及信号从直放站前向输出端口至前向输入端口（或者从反向输出端口至反向输入端口）的空中路径衰减值，其大小直接影响着直放站的增益配置，在确定天线位置后，一定要测量

图三 图四

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隔离度。直放站前向输出功率比反向输出功率大，主要考虑前向链路的收发隔离度。收发隔离度分为水平隔离度和垂直隔离度。

直放站施主天线与重发天线完全背靠背最小水平距离通常为20米左右。此距离是指安装地点信号场强仅达到要求的最小强度，施主和重发天线方向相反且两天线连线与基站到盲区连线平行（如图七），两天线间没有建筑物或物品隔离情况下的距离。

注意：避免选择两天线发射方向相反，或两天线连线与基站到盲区连线垂直的站址（如图八），因为实践证明在此情况下仅依靠增加两天线间的距离，直放站增益很难满足小于隔离度10~15dB的要求。

直放站施主天线与重发天线完全背靠背最小垂直距离通常为10米左右。此距离是指安装地点信号场强仅达到要求的最小距离，施主天线与重发天线方向相反，且两天线间没有建筑物或物品隔离情况下的距离。通常天线垂直安装在铁塔上。

图八

图七

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如果两天线之间有隔离物，如楼顶的水箱、小屋等，安装时要做到两天线相互看不见。如果建筑物为钢筋混凝土结构，施主天线在满足信号接收强度的基础上，应尽量靠近建筑物（通常重发天线可放在建筑物上面，施主天线靠近建筑物侧墙）；如果建筑物为一般砖结构，应考虑用建筑物隔离和拉长距离的方法来满足隔离度要求。如塔上平台可做隔离物，天线可分别安装再平台上、下塔身处。

直放站安装地点要高于盲区内建筑物，如果相对高度很大，可调节业务天线的下倾角。如果相对高度较小，一定要考虑盲区内建筑物对重发信号的发射，往往近距离的反射信号远远强于业务天线后向辐射信号，即使施主天线完全背向重发天线，隔离度也很难满足。

直放站所在施主小区的载波数必须小于或等于直放站的信道数。 因为如果直放站不能放大施主小区内的所有信道，则在广播控制信道随机分配通话时隙时，如果分配给覆盖区内用户的是没有放大的载波时隙，则用户电话无法接通。如果基站系统有跳频功能，则在覆盖区内用户的通话时隙跳到没有放大的载波，很有可能产生掉话。一般直放站的标准配置是2载波，因此选择施主基站时，应选择2载波以下施主小区，或扩充直放站配置达到施主小区的信道数。

3.3 直放站增益的计算

引入直放站设备，给手机和基站之间的信号增加了热噪声，增加热噪声的直接后果是降低了基站的接收灵敏度。下面看一下应如何正确设置直放站的增益，减小引入直放站对GSM网络的影响。

3.3.1基站接收端的噪声

在没有引入直放站的情况下，基站接收端的噪声为热噪声和基站噪声系数之和，称为基站底噪声。热噪声的计算公式为：N＝10Lg[KTB]，其中K为波次曼常数，T为绝对温度，B为信号带宽；基站噪声系数Nfbts一般为2dB。因此，基站接收端的底噪声电平Npbts为： Npbts=10Lg[KTB]＋Nfbts =-121dBm/Hz＋2dB ＝－119dBm 当引入直放站，该基站成为直放站的施主基站后，其接收端的噪声为基站底噪声加上直放站的噪声增量。

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3.3.2引入直放站后基站接收端噪声的变化

基站接收端接收到直放站的噪声电平与直放站的上行增益有关，下面看一看直放站上行增益对基站输入端噪声的影响。先从无线直放站引出相关的计算，如下：

直放站输出的噪声功率Np'rep为直放站的热噪声N加上直放站的噪声系数Nfrep再加上直放站的增益Grep,即： Np'rep=10Lg[KTB]＋Nfrep＋Grep。把从基站发射机至直放站的所有损耗计为路径损耗Lp，则直放站产生，在基站接收端的噪声电平Nprep为：

Nprep = Np'rep -Lp =10Lg[KTB]＋Nfrep＋Grep -Lp =-121＋Nfrep＋Grep-Lp (1)

引入直放站后，基站接收端的总噪声(NP)total为基站底噪声Nbts和直放站在基站接收端产生的噪声Nrep的叠加，即： (NP)total=10Lg[10Npbts+10Nprep] =NPbts+10Lg[1+10Nfrep-Nfbts+Grep-Lp] 令10Lg[1+10Nfrep-Nfbts+Grep-Lp]= ΔNbts (2) 则： (NP)total =Npbts+ΔNbts

从以上推算可以看到，引入直放站以后，基站接收端的噪声电平比无直放站时增加了ΔNbts，这个值为噪声增量。噪声增量与基站、直放站的噪声系数、直放站的增益、基站发射机至直放站的路径损耗有关。根据公式（2）计算： 当Nfrep-Nfbts+Grep-Lp＝0时，基站接收端的噪声增量ΔNbts为3dB； 当Nfrep-Nfbts+Grep-Lp＝－６时，基站接收端的噪声增量为ΔNbts降为0.97 dB，也就是说基站的灵敏度下降了0.97 dB。这时，可以认为直放站引入基本上对基站的无影响。一般，基站噪声系数Nfbts为2dB，那么，按公式(1)计算直放站在基站接收端产生的噪声电平Nprep为－125dBm。

在工程实际中，基站和直放站的噪声系数一定，噪声增量主要受直放站增益和基站发射机至直放站的路径损耗的影响。基站噪声系数Nfbts为2dB，直放站

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噪声系数Nfrep为4dB，那么，直放站的增益Grep应比基站发射机至直放站的路径损耗Lp小8dB，才能把基站接收端的噪声增量控制在1dB以内。

在网络设计中，如果目标覆盖的范围较大，需要到多个光纤直放站并联才能完成覆盖，这种情况下，基站接收端的噪声为基站底噪声与基站接收到各直放站噪声的叠加，即， NPtotal=10lg[10NPBTS+?0(Nprep)]（Nprep）i为每一个直放站在基站接收端产生的噪声，n为直放站的数量。为了控制直放站总的噪声水平，即总的ΔNbts保持小于１dB，需要减小每一个直放站的增益。假设每一个直放站对基站产生的噪声增量ΔNbts相等，那么，n个直放站时每一个直放站在基站接收端产生的噪声Ｎp'rep与一个直放站时产生的噪声－125dBm相比，需满足以下公式：Ｎp'rep<-125-10Lgn 如果每一个直放站的路径损耗相等，那么，n个直放站时，每一个直放站的增益G'rep，比一个直放站时的增益Grep小10Lgn，即 G'rep。这样，n个直放站在基站接收端产生的总噪声增量将控制在1dB以内。 3.3.3直放站上下行平衡的计算

设置直放站的下行增益，也就是控制直放站的输出功率，需要考虑的是直放站与手机之间上下行平衡的问题。为保证上下行平衡，直放站的发射功率需满足以下公式： 直放站发射功率PRP＋直放站噪声系数NRPF+基站噪声增量 ΔNbts＝手机发射功率PMS＋手机噪声系数NMSF

其中：手机最大发射功率PMS＝33dBm手机噪声系数NMSF＝6dB直放站噪声系数NRPF＝4dB因此直放站的发射功率PRP最大为：PRP=33+6-4-1=34 dBm，上下行是平衡的。如果直放站下行输出功率大于34dBm，则上下行将不平衡，如果上下行出现不平衡，将会:

--- 扰乱手机的自动功率控制；

--- 由于上下行不平衡，在覆盖区内会产生掉话，影响话务统计中的接通率和掉话率。这是设置直放站下行功率要注意的问题。

3.4 光纤直放站设计中需考虑的问题

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光纤直放站与无线直放站的最大区别在于施主基站信号的传输方式上，光纤直放站是通过光纤进行传输，而无线直放站通过空间传播，因此，光纤直放站有以下几个优点：

（1）工作稳定，覆盖效果好。

光纤直放站通过光纤传输信号，不受地理环境、天气变化或施主基站覆盖范围调整的影响，因此工作稳定，覆盖效果好。

（2）设计和施工更为灵活。

根据无线直放站的工作原理，无线直放站需把施主天线安装在可以接收到GSM信号的地方，而且接收信号强度不能小于－80dBm，所以无线直放站一般只能安装在基站覆盖范围的边缘，并向顺着基站覆盖的方向延伸覆盖。同时，为了防止直放站自激，还需保证施主天线和覆盖天线有足够的隔离度。因此，无线直放站的安装位置和方式受到一定限制，而且一般采用定向天线进行覆盖，覆盖范围较小。光纤直放站在设计时无需考虑安装地点能否接收到信号；不需考虑收发隔离问题，选址方便；覆盖天线可根据需要采用全向或定向天线，因此，设计和施工的灵活性大。

3.4.1光纤直放站的传输方式及传输距离

光纤直放站的最大特点是通过光纤进行信号传输，光纤传输可以单独敷设，也可以利用现有的传输网络，主要有3种方式：普通双光纤方式、波分复用方式和同纤传输方式，其中波分复用和同纤方式都需要使用波分复用器。一般来说，如果能够从基站敷设光纤至光远端机或现成的光纤网络中有富余的纤芯，都采用普通双光纤的方式解决光纤传输的问题。采用波分复用器可以提高光纤的利用率，但由于波分复用器投资较大，一般较少使用。

光纤直放站采用光纤进行传输，光信号在光纤中传输的损耗非常小，光纤直放站信号传输的距离主要是受信号时延的限制。 GSM信号在每载频8个时隙时，空间传播距离是35km。当引入光纤直放站延伸信号传播距离时，信号的传播时延包括了在光纤直放站上的时延和在空中传播的时延。光信号在光纤的介质中传播时，速度是无线信号在空气中传播的2/3，加上直放站的时延（大约1.5μS）和无线信号在空中传播时延，因此，光纤直放站距离基站最远不应该大于20km。

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光纤直放站的核心部分是光端机，它的好坏影响直放站的传输质量及可靠性，现在国内光端机质量已相当好，因此，光纤直放站的可靠性是不成问题的，下面对传输距离进行计算。对1.55μm波长的光端机，其已知条件是：

光功率输出为0dBm;光接收灵敏度优于-26dBm;光端机内射频信号具有自动增益控制(AGC)20dB；光端机内电／光及光／电转换时电信号将损耗10dB；光缆损耗≤0.35dB／km；活动连接器衰耗≤0.1dB；波分复用器的损耗≤0.3dB，系统光功率储备7dB(为保证电信号的载噪比而设)。则对于20km远的光缆，就能计算光信号在传输系统中的衰耗为:

L=光缆损耗 + 连接器损耗 + 波分复用器的损耗=0.35×20+0.1×2+0.3×2＝7.8db。

系统光功率余量=光功率-系统衰耗-光接收门限＝OdB-7.8dB-(-26)dB＝18.2dB， 该值大于系统功率储备7dB，由此可知光纤直放站的光信号可以传输20km远的距离，光／电转换后的电信号还能满足直放站所需电信号载噪比的要求。

3.4.2 光纤直放站的工作原理

光纤直放站的原理图如图4-1所示，主要有光近端机、光纤、光远端机（覆

盖单元）几个部分组成。光近端机和光远端机都包括射频单元(RF单元)和光单元。无线信号从基站中耦合出来后，进入光近端机，通过电光转换，电信号转变为光信号，从光近端机输入至光纤，经过光纤传输到光远端机，光远端机把光信号转为电信号，进入RF单元进行放大，信号经过放大后送入发射天线，覆盖目标区域。上行链路的工作原理一样，手机发射的信号通过接收天线至光远端机，再到近端机，回到基站。

图4-1 光纤直放站的原理图

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光纤直放站的原理结构框图如图4-2所示。

图4-2 光纤直放站原理结构框图

光纤直放站近端机的定向天线收到基站的下行信号(935MHz-960MHz)送至近端主机，放大后送到光端机内进行电／光转换，发射1.55&1.31μm波长的光信号，再送到光波复用器，同原传输链路的光信号(波长1.31μm)合在一起经光缆传到远端；远端光波波分器将1.31μm和1.55μm波长的光信号分开后，让1.55μm波长的光信号输入光端机进行光／电转换，还原成下行信号(935MHz-960MHz)，再经

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远端主机内部功放放大，由全向天线发射出去送给移动台。移动台的上行信号(890MHz-915MHz)逆向送到基站，这样就完成了基站与移动台的信号联系，建立通话。

3.4.3光纤直放站增益的计算

光纤直放站一般从基站直接耦合信号，光纤直放站的路径损耗Lp为耦合器的耦合损耗，与直放式直放站同样的原理，光纤直放站的上行增益需比耦合损耗小8dB左右。在工程实际中，我们一般选择高耦合比的耦合器，使输入光纤直放站的信号在0dBm，这样，基站至光纤直放站的路径损耗为40dB左右，而光纤直放站的上行增益设置为30dB，保证了光纤直放站引入后，原基站灵敏度基本不受影响。

四、直放站优化

直放站在开通时，须知道基站的很多参数，比如说基站的频点数及频点号、基站发射功率、天线方向等等。最主要的是加入直放站以后，基站须修改许多参数，如相邻小区的变化、相邻小区的切换参数等等，否则直放站有可能无法正常工作。特别是邻区列表，因为引入了直放站以后，小区的邻区关系可能发生很大改变，如果不能正确设置，直放站和周围基站的切换则无法成功，将导致掉话率的升高。

直放站优化阶段。在调测完成以后，直放站供应商要对直放站进行优化，如果直放站供应商仅仅考虑直放站的覆盖，一味地将其直放站覆盖范围设大，而不考虑对基站的影响，则很有可能降低基站的接收机灵敏度，大大地降低了基站的服务质量。

根据网络规划及覆盖要求，路测覆盖范围，调整转发天线的水平角度、俯仰角度和直放站增益，达到直放站理想覆盖。在覆盖公路、隧道等带状区域时，可调整角反射器角度，通过控制波束宽度来满足对该区域的理想覆盖，路测时，应识别基站信号、经直放站放大后的信号、相邻基站信号，并作好相关记录。

直放站是解决移动通信网络延伸覆盖、填补盲区、容量再分配的一种优选方案。在网络优化规划工作中，能对直放站有计划的灵活运用是对网络建设与优

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化的有益补充。 3.3.4 光纤直放站应用及组网图

由于光纤直放站传输距离长，避免了同频干扰可全向覆盖因而选址方便，且信号传输不受地理条件限制，特别适于郊区、乡村边远城镇和地形复杂的山区以及乡镇、丘陵地带的通信盲区等。如图4-3所示了光纤直放站组网示意图。

图4-3 光纤直放站组网示意图

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总结

毕业设计心得体会 随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。

在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。

我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值!有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。

在此要感谢我的指导老师寇老师对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。

大学三年就会在这最后的毕业设计总结划上一个圆满的句号.我曾经以为时间是一个不快不慢的东西,但现在我感到时间过的是多么的飞快,三年了,感觉就在一眨眼之间结束了我的大学生涯.毕业,最重要的一个过程,最能把理论知识运

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用到实践当中的过程就数毕业设计了.这也是我们从一个学生走向社会的一个转折.另一个生命历程的开始

致谢

本毕业设计是在寇迎辉老师精心指导和大力支持下完成的。寇老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。同时，在此次毕业设计过程中我也学到了许多了关于高架路信号方面的知识，实验技能有了很大的提高。

另外，我还要特别感谢师长们对我实验以及论文写作的指导，他们为我完成这篇论文提供了巨大的帮助。还要感谢同学对我的无私帮助，使我得顺利完成论文。

不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。正是有了他们的悉心帮助和支持，才使我的毕业论文工作顺利完成，在此向山东职业学院电气工程系的全体老师表示由衷的谢意。感谢他们对我的辛勤栽培。

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