CN101959327A - 一种移频直放站近端机和远端机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线信号覆盖的数字移频压扩覆盖直放站系统近端机和远端机，包括200M功率放大器一、200M滤波器一、200M低噪放大器一、200M滤波器二和200M双工器一，由所述施主天线经过所述900M双工器一、所述步进衰减器、所述一进四出900M四选频器一、所述四进一出变频器一、所述200M功率放大器一、所述200M滤波器一、所述200M双工器一到达所述中继天线一形成无线信号在所述近端机的下行链路，本发明的技术方案增强了信号的绕射能力，在村庄、郊区低话务量地区、森林区域大草原、山丘等区域很好适应了环境特点，增强了系统的覆盖能力。

Description

一种移频直放站近端机和远端机

技术领域

本发明涉及无线移动通信技术领域，尤其涉及一种无线信号覆盖的数字移频压扩覆盖直放站近端机和远端机。

背景技术

在移动通信系统中使用的信号覆盖系统直放站或者叫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。直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强器。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、码头、车站、体育馆、娱乐厅、地铁、隧道、高速公路、海岛等各种场所，提高通信质量，解决掉话等问题。

电磁波在传播过程中发生的衍射或者叫绕射是指波在向前传播过程中遇到障碍物时波线发生弯曲并绕过障碍物边缘的现象。例如，两人隔着墙壁谈话，也能各自听到对方的声音，这就是由声波的衍射所引起的。惠更斯原理的内容是，当波到达障碍物的边缘时，这些地方将发出子波，许多子波所形成的包迹是新的波前。衍射现象是波在传播过程中所独具特征之一，任何一种波都会产生衍射现象，包括电磁波。

在现有的采用不同技术的直放系统类型中，有一种所谓的移频直放站。是由于现有网络在使用时，带内尚有空闲的频率，当没有光纤资源时，就有了用移频方式构成的无线直放站，即移频直放站。这种方法在移频传输的过程中，使用的频率与整个网络使用的频率无关，因此，不会增加对大网的干扰信号。最近有一种趋向：就是利用移频方式来解决城市内部室内分布的信号源。移频从基站引入的信号经变频后发射，其频率避开了移动通信网当前的使用频率，空间不会增加相同的频率成分，对保证网络的通信质量显然是有益的，这种方法，成本增加也不多，应是市区内室内无线信号源推荐采用的信号引入方法。

然而，移频直放站是将从基站引入的中频信号经变频到高频信号后发射传输，在一方面可以避开移动通信网当前的使用频率，但从另一方面来看，由于信号频率越高，则波长越短，根据波的衍射实验可知，波长越短，波的衍射越不明显，也就是说波的绕射能力越弱，越容易受环境空间的影响。

尤其在农村地区受地理、经济条件的制约，山区和农村的通信状况更差，如果采用原有的直放站方式或一般的移频方式进行农村地区的网络建设，存在着初期投资成本过高，造成投资收回时间较长，甚至无法收回的情况。并且由于偏远农村距离城镇较远根本接收不到来自城镇的基站信号，若采用原频率900M、1.5G或1.8G的信号，则存在信号受外界环境影响，无线传播路径损耗较大，并且在山区大山较多，信号容易被阻挡，因此急需一种受外界环境较小，绕射较好的系统进行覆盖，实现对农村的大区域覆盖。

该系统设备，可以灵活与基站配套使用，信道个数可随意选择，还具有热备份功能提高设备的可靠性。对于移频中继频率可随意选择，占用带宽小。抗干扰能力强。目前该系统设备在许多地方得到广泛的试用。

该系统同时必须符合《900/1800MHz TDMA数字蜂窝移动通信网直放站技术要求和测试方法》及企业标准，是专门设计用于900MHz TDMA数字蜂窝移动通信网的全双工、线性射频的放大设备。作为移动通信网的一个组成部分，可广泛应用于蜂窝移动通信村村通工程的网络优化中。

发明内容

本发明的目的是提供一种受外界环境较小，绕射较好的移频直放站系统的近端机和远端机。

一种移频直放站系统的近端机，包括中继天线一、施主天线、900M双工器一、步进衰减器、一进四出900M四选频器一、四进一出变频器一、900M推动器、四进一出900M四选频器一、一进四出变频器一和12.8MHz晶振一，其特征在于，还包括200M功率放大器一、200M滤波器一、200M低噪放大器一、200M滤波器二和200M双工器一，由所述施主天线经过所述900M双工器一、所述步进衰减器、所述一进四出900M四选频器一、所述四进一出变频器一、所述200M功率放大器一、所述200M滤波器一、所述200M双工器一到达所述中继天线一形成无线信号在所述近端机的下行链路，由所述中继天线一经过所述200M双工器一、所述200M滤波器二、所述200M低噪放大器一、所述一进四出变频器一、所述四进一出900M四选频器一、所述900M推动器、所述900M双工器一到达所述施主天线形成无线信号在所述近端机的上行链路。

一种移频直放站系统的远端机，包括中继天线二、重发业务天线、900M双工器二、897M低噪放大器、一进四出900M四选频器二、四进一出变频器二、942M功率放大器、四进一出900M四选频器二、一进四出变频器二和12.8MHz晶振二，其特征在于，还包括200M功率放大器二、200M滤波器三、200M低噪放大器二、200M滤波器四和200M双工器二，由所述重发业务天线经过所述900M双工器二、所述897M低噪放大器、所述一进四出900M四选频器二、所述四进一出变频器二、所述200M功率放大器二、所述200M滤波器三、所述200M双工器二到达所述中继天线二形成无线信号在所述远端机的上行链路，由所述中继天线二经过所述200M双工器二、所述200M滤波器四、所述200M低噪放大器二、所述一进四出变频器二、所述四进一出900M四选频器二、所述942M功率放大器、所述900M双工器二到达所述重发业务天线形成无线信号在所述远端机的下行链路。

本发明的有益效果是，在村庄、郊区低话务量地区、森林区域大草原、山丘等区域很好适应了环境特点，增强了系统的覆盖能力，降低了投资成本，获得了很好的技术与投资回报。

附图说明

图1是本发明一实施例近端机组成原理框图

图2是本发明一实施例远端机组成原理框图

图3是采用本发明技术方案的信号绕射能力计算示意图

具体实施方式

以下根据附图和实施例具体说明本发明的技术方案。

如图1和图2所示，系统组成可以是这样的：

1)近端机，直放站近端机工作的主要部分，提供对信号滤波、移频、放大、控制功能。

2)远端机，直放站远端机工作的主要部分，是提供对近端机放大的中继频率信号进行滤波、再移频到所需的频率信号进行放大、控制功能，实现对覆盖区域的信号覆盖。

3)中继天线，面向近端机(远端机)的定向天线，接收和发射移频信号功能。

4)施主天线，面向基站方向的定向天线，接收基站的下行信号，发射远端机对基站的上行信号功能。基站耦合型带内移频直放站无需施主天线，直接从基站耦合信号即可。

5)重发业务天线，面向覆盖盲区的定向天线，接收手机的上行信号，发射近端机的下行信号功能。

如图3所示，本压扩覆盖系统把占用带宽较大的GSM900Mhz信号压缩到4Mhz带宽的230M频段进行远距离传输的系统。它在近端把900Mhz频段信号压缩至4M带宽的230Mhz频段，在远端把信号解扩还原于900Mhz频段。

具体的工作过程可以是这样的：

对于近端机，基站的下行信号通过施主天线输入后在双工器里与上行信号分离后所需要的信号输入到系统。(空中接收型)双工器输出信号通过低噪音放大后，在接收单元里通过带内移频器进行放大、滤波、把工作信道移频为移频信道后，在衰减单元里调节为适合于系统的电平后在HPA里高功率放大。HPA输出的移频信号最终通过中继天线来发射。

近端机的上行信号是由远端机的中继天线发射过来的移频信号，通过近端机的中继天线输入在双工器里分离为上下行信号及输入所需信号。双工器输出信号低噪音放大后，在接收单元里通过带内移频器进行放大、滤波、再把移频信道移频为工作信道后，在衰减单元里调整为系统所需要的电平，再通过HPA里高功率放大。HPA输出信号最终通过施主天线输出。

对于远端机，近端机的下行移频信号通过中继天线输入，在双工器里与上行信号分离后所需要的信号输入到系统。双工器输出信号通过低噪音放大后，在接收单元里通过带内移频器进行放大、滤波、把移频信道移频为所需的工作信道后，在衰减单元里调节为适合于系统的电平后在HPA里高功率放大。HPA输出的工作信号最终通过重发业务天线来覆盖。

远端机的上行信号是由手机发射过来的信号，通过远端机的重发业务天线输入在双工器里分离为上下行信号及输入所需信号。双工器输出信号通过低噪音放大后，在接收单元里通过带内移频器进行放大、滤波、再把手机信号移频为移频信号后，在衰减单元里调整为系统所需要的电平，再通过HPA里高功率放大。HPA输出移频信号最终通过中继天线输出。

压扩直放站工作时，施主天线必须放置在基站信号优质覆盖区，施主天线接收到的基站下行信号必须足够强，信号质量必须达到要求。近端机与远端机的中继天线最好对准，远端机接收的下行移频信号才能足够强，覆盖面积才能足够大。

如图3，电磁波具有类似光波的特性。近距离传输时，由于功率的余量大，即使中间有阻挡也能够通过反射波或天线旁瓣进行通信。但远距离时，一定要求收发天线之间实现“视线无阻挡”，其实际含义是：在收发天线之间连一条线，以这条线为轴心，以R为半径的一个类似于管道的区域内，没有障碍物的完全阻挡。这个管道称为菲涅尔区，菲涅尔区是一个椭球体，收发天线位于椭球体的两个焦点上。

菲涅尔半径的计算公式如下：

$R=\frac{1}{2}\sqrt{\mathrm{\λD}}$

其中λ为波长，D为两天线的距离，

(米)

从公式可知：当频率f固定时，菲涅尔半径随着传输距离的增加而增大。同时，当距离固定时，菲涅尔半径随着频率的减小而增大。举例如下表：

所以从上表可以看出，230MHz电波比900MHz电波可以绕过更大的障碍物。

此外，为了更好说明技术方案的特点，本发明压扩覆盖系统与其他类型直放站的还可以有如下的分析比较：

1、与普通无线直放站的比较

普通无线直放站是直接接收基站的信号将其放大，输入要求也较高，按输入场强-65dBm算，-65＝43-(32.44+lg900+20lgd)

得出d＝6.6km；

压扩系统的输入场强按-75dBm算，而压扩系统的近端的输出功率为37dBm；-75＝37-(32.44+lg200+20lgd)

得出d＝47.53km；因有时延限制，传输距离最好不要超过25km.

同时普通无线直放站因要考虑隔离度问题，不能做全向覆盖，压扩系统不用考虑隔离度问题，可以做全向覆盖。

2、与普通移频直放站的比较

普通移频直放站的是将900M的信号转换成1500M或1800M的信号，其自由空间损耗相差：

L_bs＝32.45+20lgf+20lgd

20(lg230+lg1500)＝-16.37dB

3dBm可以增加一倍的距离，同时，230MHz比1500MHz自由空间损耗要少16.37dBm，所以在其他条件不变的情况下，230MHz可以传输更远的距离。

普通移频直放站因输入信号要求很高，一般的中继距离只有4km左右，而压扩系统因基站的时延的限制，中继距离能达到25km。

3、与普通光纤直放站的比较

普通光纤直放站是将射频信号转换为电信号经过光纤将电信号由A端传至B端；

而光信号在光纤的传输速度大概是空气中的2/3，加上基站时延和光路衰减限制，光纤直放站的传输距离一般不能超过15Km，而压扩系统在地理环境不是很恶劣的情况下，中继距离能达到25Km，同时相对来说光纤直放站的施工周期较长，成本也较高。

可见本发明的技术方案与其他类型的直放站具有较好的技术优势。

Claims (2)

1.一种移频直放站系统的近端机，包括中继天线一、施主天线、900M双工器一、步进衰减器、一进四出900M四选频器一、四进一出变频器一、900M推动器、四进一出900M四选频器一、一进四出变频器一和12.8MHz晶振一，其特征在于，还包括200M功率放大器一、200M滤波器一、200M低噪放大器一、200M滤波器二和200M双工器一，由所述施主天线经过所述900M双工器一、所述步进衰减器、所述一进四出900M四选频器一、所述四进一出变频器一、所述200M功率放大器一、所述200M滤波器一、所述200M双工器一到达所述中继天线一形成无线信号在所述近端机的下行链路，由所述中继天线一经过所述200M双工器一、所述200M滤波器二、所述200M低噪放大器一、所述一进四出变频器一、所述四进一出900M四选频器一、所述900M推动器、所述900M双工器一到达所述施主天线形成无线信号在所述近端机的上行链路。

2.一种移频直放站系统的远端机，包括中继天线二、重发业务天线、900M双工器二、897M低噪放大器、一进四出900M四选频器二、四进一出变频器二、942M功率放大器、四进一出900M四选频器二、一进四出变频器二和12.8MHz晶振二，其特征在于，还包括200M功率放大器二、200M滤波器三、200M低噪放大器二、200M滤波器四和200M双工器二，由所述重发业务天线经过所述900M双工器二、所述897M低噪放大器、所述一进四出900M四选频器二、所述四进一出变频器二、所述200M功率放大器二、所述200M滤波器三、所述200M双工器二到达所述中继天线二形成无线信号在所述远端机的上行链路，由所述中继天线二经过所述200M双工器二、所述200M滤波器四、所述200M低噪放大器二、所述一进四出变频器二、所述四进一出900M四选频器二、所述942M功率放大器、所述900M双工器二到达所述重发业务天线形成无线信号在所述远端机的下行链路。

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