2GHz WCDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)網(wǎng)直放站介紹

摘要　

本文介紹了直放站的原理、組成以及使用場(chǎng)景等；對(duì)2GHz WCDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)直放站的無線指標(biāo)、操作維護(hù)、環(huán)境試驗(yàn)等技術(shù)要求進(jìn)行了說明；最后展望了WCDMA直放站的應(yīng)用前景。

1、引言

直放站(又叫中繼器)屬于同頻放大設(shè)備，是在無線通信傳輸過程中起到信號(hào)增強(qiáng)的一種無線電發(fā)射中轉(zhuǎn)設(shè)備。直放站主要由接收機(jī)和發(fā)射機(jī)、天饋線系統(tǒng)、電源等構(gòu)成(見圖1)。無論是GSM直放站、CDMA直放站還是WCDMA直放站，其原理是基本相同的，也都可以分為射頻、光纖直放站以及寬帶、窄帶、移頻直放站等幾類。衡量直放站好壞的指標(biāo)主要有智能化程度(如遠(yuǎn)程監(jiān)控等)、互調(diào)產(chǎn)物、噪聲系數(shù)、整機(jī)的可靠性以及技術(shù)服務(wù)等。直放站在密集城區(qū)應(yīng)用于解決小范圍區(qū)域的盲區(qū)覆蓋以及建筑物內(nèi)的信號(hào)覆蓋，在郊區(qū)以及偏遠(yuǎn)地區(qū)則主要用于擴(kuò)大覆蓋范圍，增加基站的覆蓋距離。

圖1　直放站原理圖

2、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

在3GPP TS 25.143，25.106，25.113中對(duì)WCDMA直放站的相關(guān)技術(shù)要求和測(cè)試方法進(jìn)行了規(guī)定。另外，中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)CCSA的技術(shù)工作委員會(huì)TC5的第一工作組已經(jīng)完成了《2GHz WCDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)直放站技術(shù)要求和測(cè)試方法》的報(bào)批稿，即將對(duì)外正式公布。本文將對(duì)馬上頒布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容進(jìn)行介紹。

3、WCDMA直放站的無線指標(biāo)要求

3.1　標(biāo)稱最大輸出功率

標(biāo)稱最大輸出功率是指直放站所能達(dá)到的最大輸出功率。在直放站系統(tǒng)中，下行鏈路主要考慮最大輸出功率應(yīng)當(dāng)滿足覆蓋的要求，上行鏈路則需要滿足基站最低接收靈敏度的要求。

3.2　自動(dòng)電平控制(ALC)

自動(dòng)電平控制是指當(dāng)直放站工作于最大增益且輸出為最大功率時(shí)，增加輸入信號(hào)電平，直放站對(duì)輸出信號(hào)電平的控制能力。它用來保證功率的穩(wěn)定輸出，并避免放大器工作在非線性區(qū)。

3.3　增益

(1)最大增益：是指直放站在線性工作范圍內(nèi)對(duì)輸入信號(hào)的最大放大能力。

(2)增益調(diào)節(jié)范圍：是指當(dāng)直放站具有可調(diào)增益時(shí)其最大增益與最小增益的差值。

(3)增益調(diào)節(jié)步長(zhǎng)及誤差：是指直放站最小的增益調(diào)節(jié)量。增益調(diào)節(jié)步長(zhǎng)誤差是指實(shí)際增益調(diào)節(jié)步長(zhǎng)與標(biāo)稱增益調(diào)節(jié)步長(zhǎng)的差值。

3.4　帶內(nèi)波動(dòng)

帶內(nèi)波動(dòng)是指直放站有效工作頻帶內(nèi)最大和最小電平的差值，用來衡量帶內(nèi)的不平坦度。

3.5　頻率誤差及頻率步進(jìn)值

頻率誤差是指直放站在工作頻帶范圍內(nèi)輸出頻率與輸入頻率的偏差。直放站為透明傳輸，一般不會(huì)產(chǎn)生附加頻率誤差，但移頻直放站有頻率變換。需要有此項(xiàng)指標(biāo)要求。

頻率步進(jìn)值指直放站在工作頻帶范圍內(nèi)中心頻率改變的頻率間隔(不含寬帶直放站)。

3.6　傳輸時(shí)延

傳輸時(shí)延是指直放站輸出信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)的時(shí)間延遲。

3.7　輸入/輸出電壓駐波比

輸入/輸出電壓駐波比是指直放站輸入端和輸出端的輸入信號(hào)與反射信號(hào)的比值。用來衡量直放站對(duì)功率的有效傳輸能力，一般要求此項(xiàng)指標(biāo)小于1.5。

3.8　噪聲系數(shù)

噪聲系數(shù)是指直放站在工作頻帶范圍內(nèi)，正常工作時(shí)輸入信噪比與輸出信噪比的差值。它是衡量直放站靈敏度的指標(biāo)。

3.9　帶外增益

帶外增益是指直放站在工作范圍外對(duì)輸入信號(hào)的放大能力。主要是對(duì)濾波器形狀的要求。為了不對(duì)別人形成干擾，希望濾波器形狀盡量接近矩形。

3.10　雜散

(1)頻譜發(fā)射模板：是指在規(guī)定的頻帶范圍內(nèi)的功率小于限值。

(2)雜散輻射：是指除帶外雜散以外由諧波輻射、寄生輻射、互調(diào)產(chǎn)物及頻率轉(zhuǎn)移產(chǎn)物等產(chǎn)生的非期望輻射。

3.11　調(diào)制準(zhǔn)確度

(1)矢量幅度誤差(EVM)：是指測(cè)量波形與理想調(diào)制波形之間的矢量差。用平均誤差矢量信號(hào)功率和平均參考信號(hào)功率之比的均方根(%)表示。

(2)峰值碼域誤差(PCDE)：是通過按特定擴(kuò)頻因子將矢量誤差功率計(jì)算映射到碼域。每個(gè)碼字的碼域誤差是該碼字上的平均映射功率與基準(zhǔn)復(fù)平面波形平均功率之比，并以dB表示。峰值碼域誤差是所有碼字的碼域誤差中的最大值。

3.12　輸入互調(diào)

輸入互調(diào)是指兩個(gè)帶外RF干擾信號(hào)的三階或更高階互調(diào)導(dǎo)致的帶內(nèi)干擾信號(hào)。用來衡量直放站對(duì)工作頻帶內(nèi)干擾信號(hào)的抑制能力。

3.13　輸出互調(diào)

輸出互調(diào)是指在直放站輸出端口輸入一個(gè)比期望信號(hào)電平低30dB的WCDMA調(diào)制信號(hào)時(shí)的互調(diào)產(chǎn)物。

3.14　鄰道抑制比(ACRR)

鄰道抑制比是指直放站工作頻率范圍內(nèi)的載波信號(hào)信道增益與鄰近信道增益的比值。

4、WCDMA直放站的操作維護(hù)功能

各廠家直放站的結(jié)構(gòu)不同。模塊劃分方式不同，操作維護(hù)功能實(shí)施方式也有所不同。本測(cè)試側(cè)重于驗(yàn)證操作維護(hù)系統(tǒng)必須支持的一些功能。

4.1　基本功能

包括電源指示、輸出功率指示和故障告警指示功能。對(duì)于用于室內(nèi)覆蓋、且輸出功率小于300mW(含300mW)的直放站，如果廠家申明無網(wǎng)管功能，則必須具備上述基本功能。

4.2　查詢功能

直放站操作維護(hù)系統(tǒng)應(yīng)能對(duì)輸出功率、增益、控制參數(shù)和記錄等參數(shù)進(jìn)行查詢。

4.3　故障管理功能

直放站操作維護(hù)系統(tǒng)應(yīng)能對(duì)以下故障向操作維護(hù)中心提供告警信息：開門告警、溫度告警、電源告警、功放故障告警、功放過溫告警、低噪放故障告警、本振失鎖告警、駐波告警和自激告警(可選)等。

4.4　控制功能

直放站(室內(nèi)型除外)操作維護(hù)系統(tǒng)應(yīng)能對(duì)輸出功率告警門限、功放開關(guān)、信道頻率設(shè)置(除寬帶直放站)、增益(衰減值)等進(jìn)行遠(yuǎn)近程控制。

4.5　系統(tǒng)安全管理功能

直放站操作維護(hù)系統(tǒng)應(yīng)有操作權(quán)限管理、操作記錄管理和故障記錄管理功能以保證管理系統(tǒng)安全。

4.6　定位支持功能

在直放站監(jiān)控系統(tǒng)的前臺(tái)監(jiān)控板或后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中配置以下直放站相關(guān)信息(對(duì)于室內(nèi)直放站不做要求)：施主直放站或施主基站編號(hào)、直放站位置(經(jīng)緯度、高度)、覆蓋范圍、轉(zhuǎn)發(fā)方向角、天線俯仰角和傳輸時(shí)延等。

5、WCDMA直放站的環(huán)境試驗(yàn)

環(huán)境試驗(yàn)包括低溫試驗(yàn)、高溫試驗(yàn)和濕熱試驗(yàn)。在每項(xiàng)試驗(yàn)中，需要對(duì)直放站的最大增益、最大輸出功率、頻率誤差、噪聲系數(shù)和EVM指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。驗(yàn)證直放站在極端測(cè)試環(huán)境下保證正常工作的能力。

6、WCDMA直放站的電源適應(yīng)性要求

包括電源電壓變高試驗(yàn)和電源電壓變低試驗(yàn)，需要對(duì)直放站的最大增益，頻率誤差，噪聲系數(shù)和EVM等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。

7、其他要求

包括安全要求、電磁兼容要求和工作環(huán)境要求。具體要求和試驗(yàn)方法參見GB 4943-2001《信息技術(shù)設(shè)備的安全》、3GPP TS25.113《Base Station(BS)and repeater Electromagnetic Compatibility(EMC)》及其他相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的要求。

8、WCDMA直放站的發(fā)展前景

直放站作為解決盲區(qū)問題、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的工程技術(shù)之一，在當(dāng)前的GSM和CDMA商用網(wǎng)中發(fā)揮著重要的作用。隨著WCDMA牌照的發(fā)放和WCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的大規(guī)模開展，直放站(尤其是無線直放站)憑借其架設(shè)方便，成本低廉(直放站造價(jià)一般僅為基站的20%左右)的特點(diǎn)，必然會(huì)有大范圍的應(yīng)用。