高铁通信直放站的工程设计与调测

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摘 要：直放站在高铁通信网络优化中的应用越来越广泛，该文从直放站实践教学的观点出发，重点介绍直放站的设计和调测流程，便于能更好的应用直放站解决信号盲区。

关键词：直放站 工程设计 调测

中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（a）-0083-01

在移动通信业务迅猛发展的如今，用户渴望接收到高质量通信。尤其像隧道、地铁等场所更应该避免掉话现象。因此，运营商开始利用设置直放站来解决无线电波难以覆盖到的盲区信号的问题，能使改善用户高铁通信中通话质量问题。

直放站（中继器）在无线通信传输过程中起到信号增强作用，它是一种无线电发射中转设备。它的基本功能就是一个射频信号功率增强器。直放站是解决通信网络中延伸覆盖范围的一种最佳方案，使用直放站后既可以完成网络覆盖又不需要增加基站数量。该文是针对直放站的工程设计进行研究，并通过实践教学的方式对直放站的调测做了深入分析，以便于能更好的应用直放站解决信号盲区。

1 直放站工程设计

1.1 前期勘测及站址定位

直放站在安装前应该对安装地点进行实地考察，并按测点结果对覆盖范围及效果得到初步的估算，测点一般按下面几步进行：

（1）为达到覆盖范围，选定直放站设备的安装位置，前期准备工作做好，如铁塔、供电系统、机房、设备接地等工作。

（2）确定基站的载频号，完成所需要的转发工作，并测试接收端信号场强值。

（3）根据场强值确定需用设备的类型。

（4）通过计算预测直放站设备的最大输出功率值、增益。

（5）根据设备类型、输出功率可预测设备开通后覆盖效果和覆盖范围情况。

1.2 施主天线和覆盖天线的安装

施主天线的安装尽量选用窄波束、高增益的定向天线。安装的位置应选在能接收到足够强度、主导明显的信源信号的位置为最优。

对室外安装的直放站，其覆盖天线位置是否合理直接影响到直放站的覆盖效果。依据工程经验，天线的机械下倾角度大于10 °时，容易引起天线水平方向图的枕形畸变。天线的旁瓣辐射太远，易造成越区覆盖，在基站密度较大的城区，容易引起同频干扰问题。

施主天线与重发天线采用背对背的方式安装可以增大隔离度。当安装选在铁塔上时，使用铁塔平台对两天线进行隔离；当安装在楼房顶部时，使用建筑物或增大天线间的水平距离来增大隔离度。

1.3 隔离度的测试

隔离度定义为直放站输入端口信号对输出端口信号的衰减度，是功率之比，单位是dB。直放站利用施主天线去接收基站信号，之后再通过重发天线发送给覆盖目标区。这样在基站侧信号与覆盖到目标区域的信号是一致的，若两个信号重叠在一起，就会产生自激，所以需要增大隔离度。

水平隔离度Lh 公式：

（1）

其中：22.0是传播常数

λ：是天线的工作波长（单位：英尺）

d：是收发天线的水平间隔（单位：英尺）

Gr、Gt：分别为接收和发射天线的增益（单位：dB）

Xr、Xt：分别为接收和发射天线的前后比（单位：dB）

垂直隔离度Lv 公式：

（2）

其中：28.0是传播常数

λ：是天线的工作波长（单位：英尺）

d：是收发天线间垂直间隔（单位：英尺）；

倾斜隔离度计算：

（dB）；为天线在垂直面的夹角。

按工程设计的一般要求，隔离度L应该大于直放站的最大工作增益Gmax约10～15 dB。现取dB，按一般情况下直放站最大工作增益G=90 dB处理，所以L应大于102 dB，如果取f=850 MHz，Gr=25 dB，Gt=15 dB，Xr=50 dB，Xt=45 dB，由式（1）可算出天线间最小水平距离应为20 m，由式（2）可算出天线间最小垂直距离应为22 m。

2 设备调整与测试

正确连接安装直放站与天线馈线，开机后设置直放站的增益，确定其最大工作增益低于收发隔离度约15 dB。

例如某CDMA直放站的调整过程，其输出功率额定值为+32 dBm（1W），额定增益在92～96 dB间，对其施主天线选用1.8 m的抛物面天线，其接收到的基站场强值是-82 dBm，那么天线的增益G=22dB。如果选择施主天线距离主机为32 m，采用SYV-50-22型的低损耗馈线，此馈线在850 MHz时损耗仅约每米为0.03 dBm，则馈线中的总损耗L=0.96 dB，若收发隔离度达110 dB，则最大增益Gmax为110 dB-15 dB=95 dB。

直放站的输出功率Pout=-82 dBm+Gmax+G-L=33.1 dB。在达到设备额定输出功率要求的条件下，实践安装后用HP-8563E型频谱分析仪实际测量输出功率32.5 dBm。可见实际测量得出结果与以上计算结果基本吻合。

3 案例展示实践教学

例如已经安装并且设置好了的一个选频直放站。该直放站相距几个基站很近，接收信源信号的能力也很强，此直放站接收场强也较强，约在72～82之间，利用测试手机选定一个小区进行测试，在该区域内可以正常使用，覆盖区域的地势较低并且需要覆盖的区域很小，在通电设备开通的情况下，手机测到的下行场强非常好，可是在设备运行几天后就有用户反映没信号，当工作人员抵达现场后把主机掉电后设备一切正常。但没过几天后又出现没有信号情况，经过现场检查分析后发现设备吊死。

针对上述情况，实践教学中以小组的形式就直放站出现的问题进行讨论分析。最终给出的分析：当设备系统启动后发现上下行衰耗大约为14 dB，在接收侧，接收天线下用测试手机锁频测试得该频点接收信源在72 dB左右，在覆盖目标区测试时信号大约为42～46 dB。在此情况下我们该把设备衰耗降到最低或把接收天线的方位做一次调整，这样则问题得到解决。

4 结语

直放站在移动通信网络中的作用，主要是解决信号覆盖中的盲区、覆盖范围小、信号弱等问题，所以在直放站工程设计与调测时，应根据项目要求调整天线的俯仰角度、水平角度和增益，达到直放站的理想覆盖。结合实践教学的方式，可以通过使用仪器测试以及实地通话测试，必要时重新做出相应的调整，如重新确定站址、重新调整工作参数（如增益等），使直放站在最佳状态工作，同时也使工程设计方案达到预定的设计要求。

参考文献

[1] 麻晓刚.移动通信直放站的工程设计[J].科技情报开发与经济，2007（20）.

[2] 胡明仁.直放站的设计与调测[J].科技广场，2009（1）.

[3] 高健，刘良华.移动通信技术[M].北京：机械工业出版社，2012.