CN103795454A

CN103795454A - 3g信号无源转发系统

Info

Publication number: CN103795454A
Application number: CN201410024572.3A
Authority: CN
Inventors: 周庆国; 陈春林; 严凤龙; 张金生
Original assignee: Lanzhou University
Current assignee: Lanzhou University
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2014-05-14

Abstract

本发明公开了一种3G信号无源转发系统，其特征是两通信点之间有天然障碍物，无法保证3G基站信号有效覆盖通信点，选择与基站和通信点都在直视距离的中继点，设置信号无源转发系统，本系统包括高增益抛物面天线、组合式立杆、馈线、3G监控摄像头等部件，可以实现增强通信信号、使沟道中的3G监控摄像头有效通信、从而实现泥石流监控的目的。本发明相比增设基站、有源直放站，可以大幅度降低成本，同时避免了信号干扰，提高了上下行数据传输的可靠度，中继点无需供电、机房和人值守，非常适合地理偏远，信号无法全面覆盖的山区地形。

Description

3G信号无源转发系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种对3G移动通信上下行信号改变传输方向，进行放大的无源中继站。

背景技术

移动通信带给人们前所未有的方便，各类科研观测信号也可以通过移动通信来实现传输，移动通信覆盖了人们主要的生活居住区，由于移动通信的信号覆盖属地面蜂窝无线覆盖，在边远地区和山区存在许多信号盲区，3G通信频段属微波波段，信号传输主要靠直射信号和反射信号，信号绕射能力极其微弱，在移动通信领域，当两通信点之间在视距范围之内有天然的障碍物，将导致信号急剧衰减，为加强信号覆盖可以增加基站数目，另一种普遍采用的技术是加设有源直放站解决微波阻挡、实现信号的放大转发。然而在实际应用中，偏远地区基站数目有限，有源直放站存在诸多弊端，它属于同频自干扰系统，收发使用同一频率。同频无线直放站由于前、后向天线安装地点较近，不可避免地发生耦合，如果系统增益太大，直放站前、后天线之间的隔离度较小时，直放站就会发生自激振荡，造成基站控制信道阻塞。另外，有源直放站的建设和维护成本是一笔不小的开支。因此本发明采用无源技术实现信号转发。具有如下优点。

1、本发明无需建设昂贵的直放站，大大节省通信成本。

2、本发明采用无电源工作，不需要太阳能供电系统，因此安装维护简单，甚至可无故障免维修运行，无需电路、机房和人值守，非常适合地理偏远，信号无法覆盖的山沟等地。

3、本发明无源中继，避免了有源直放站中的信号自激干扰问题，采用成熟电路部件，结构简单，生产容易，便于推广应用。

4、本发明采用组合立杆搭建,携带方便,组装简单，非常适合于交通不便,人工搬运上山安装困难的场合。

发明内容

本发明提出了一种成本低廉的无源3G信号转发覆盖系统，具有结构简单、性能稳定、便于安装维护等特点。

包括：1）高增益抛物面天线对准移动通信基站，与基站进行上下行信号通信。2）信号分配系统，应用功率分配器实现多个方向覆盖点的移动通信信号覆盖。3）一个或多个高增益抛物面天线对准需要进行移动通信的区域。4）立杆和馈线连接系统。5）3G监控摄像系统。

工作原理如下：当两通信点之间有高山阻隔时，在高山上同时和两个通信点可视的位置，安装无源信号中继系统；当固定通信基站信号与对准基站的高增益天线通信，之后信号经由馈线、功率分配器，传输给对准覆盖点的高增益天线，高增益天线负责把信号发送给对应要通信覆盖的地点，使覆盖点的3G监控摄像头有效通信。信号上行时，分析方式反向，高增益天线接收3G摄像头信号，再通过功率分配器，高增益天线发送给固定通信基站。

附图说明

图1是本发明实施原理图。图2是组合立杆原理和在立杆上架设天线的构造示意图。

图2中1为避雷针、2为高增益天线1、3为高增益天线2、4为用来固定组合立杆的螺丝、5为拉紧平衡用的钢丝。

图3是本发明A基站、B通信点、C监控点的地形剖析图。

具体实施方式

参照图1、图2，本发明包括1为避雷针、2为高增益天线1、3为高增益天线2、4为用来固定组合立杆的螺丝、5为拉近平衡用的钢丝、1个3G视频监控设备。实施例本发明按图1连接线路。

由图3可见，图中A为固定通信基站、B为通信点、C为监测点；d1为A到B的距离；d2为B到C的距离；

图3中的参数均为不固定的变值。其值的大小根据地理位置的距离和地形的不同而不同。为了进一步描述本方法达到的性能，现以具体参数带入图3。代入的具体参数如下：d1=3.25km;d2=0.436km;

假设基站发信功率为20W（43dbm）,发射频率为2GHz,计算如下：

高增益天线增益为G1=G2=24dBi

基站发射天线的增益Gt=16dBi;

Pt为发射功率电平(dBm),Pt=43dbm;

Pr为接收功率电平(dBm);Pr=Pt-L0;

Lt为发射机至发射天线之间的馈线损耗(dB);

Lt=3.64dB；

L1为基站到高增益板式定向天线之间的自由空间损耗;

自由空间损耗由下式求出：

L=92.4+20lgF+20lgd；

式中，L为自由空间损耗（dB）;F为工作频率（GHz）;d为路径距离（km）；

L1=92.4+20lg2+20lg3.25=108.62dB;

L2 为高增益天线到监控点的自由空间损耗；

L2=92.4+20lg2+20lg0.436=91.22dB;

Gt,G1,G2四微波无线增益（dB）；

L0=Lt+L1+L2-G1-G2-Gt;

Pr0=Pt-L0=43+24+24+16-3.64-108.62-91.22=-96.48dB

但是实际中,用场强仪在监控点测得电平比理论计算电平低5-6dB左右,所以说监测点的场强为-91dB左右,能够满足正常通信。

本发明安装结构如下：固定基站利用已有的设备，直接调整高增益天线对准基站。高增益天线如图2所示架设在组合立杆上，馈线、高增益天线的连接处采用黑胶泥以防下雨进水，长期太阳光下，造成损耗增大，阻碍信号传输等。视频监控采用3G无线视频录像机，太阳能系统进行供电，分别架设在沟道里组合立杆上。按照图1，图2连接成本发明3G信号无源转发系统。

Claims

1.一种3G信号无源转发系统，它包括高增益抛物面天线、馈线、组合式立杆、3G监控摄像头等部件组成。

2.根据权利要求1所述的3G信号无源转发系统，其特征在于通过天馈线系统改变原来基站3G信号传播方向，实现增强山沟信号强度，达到3G监控摄像头顺利通信的目的。

3.高增益天线可选用栅网式抛物面天线，具有结构简单、方向性强、工作频带宽、增益高、工作距离远、结构轻巧、架设方便、风阻小等优点，它能有效的提高传输距离，增加信号的强度和通信的可靠性，采用高增益定向天线和基站进行通信可以有效提高通信点上信号强度，保证通信质量，增强天线的方向性，可以有效改变3G信号传输路径，克服障碍物对3G信号的遮挡。