三、CDMA移動(dòng)通信直放站
采用CDMA 直放站可以擴大CDMA系統基站的覆蓋范圍，大大節省CDMA網(wǎng)絡(luò )建設的投資(一個(gè)
CDMA直放站的投資約為一個(gè)CDMA基站的十分之一)。特別是在高層樓宇、地下(如地鐵)、盲區等特殊環(huán)境下，CDMA 直放站將充分發(fā)揮它的優(yōu)勢。
CDMA移動(dòng)通信直放站是為CDMA網(wǎng)而設計的產(chǎn)品，它的顯著(zhù)特點(diǎn)是采用超線(xiàn)性功放，保證多信道工作無(wú)雜波。CDMA直放站應用于CDMA移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )中，雙向中繼無(wú)線(xiàn)信號延伸無(wú)線(xiàn)覆蓋區，實(shí)現對特殊地形覆蓋消除覆蓋盲區，調配小區業(yè)務(wù)，平衡各小區的話(huà)務(wù)量，在“導頻污染”地區強化主導頻等等，以達到低成本擴大無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )的目的。
由于各地環(huán)境和條件的要求不同，所需的CDMA直放站的類(lèi)型也不同。CDMA直放站的系列產(chǎn)品(射頻、微波、光纖、移頻、樓宇、小型)會(huì )適應和滿(mǎn)足各種不同需求。
CDMA移動(dòng)通信直放站主要由施主天線(xiàn)、重發(fā)天線(xiàn)、饋纜系統、直放主機、電源及保護系統以及防雷、避雷系統等部分組成。如圖3-1所示了CDMA移動(dòng)通信直放站原理圖。圖3-1 CDMA移動(dòng)通信直放站原理圖1. CDMA直放站的特點(diǎn)
◆ 適用于CDMA系統
◆ 很寬的增益調節范圍，并能連續可調
◆ 采用了高選擇性的信道選擇器，可對單載頻進(jìn)行選擇處理
◆ 采用高線(xiàn)性功率放大器，低互調、低雜散，增益線(xiàn)性?xún)?yōu)良，信號波動(dòng)小, 對基站無(wú)干擾
◆ 采用多線(xiàn)高選擇性低插損的腔體濾波器，消除上下行串擾保證系統高增益
◆ 采用特殊方法設計，避免與G網(wǎng)的相互干擾
◆ 采用PLL技術(shù)和數字濾波技術(shù)，帶外抑制良好，帶內平坦度好
◆ 設計防雷，避雷保護系統
2. CDMA移動(dòng)通信直放站框圖3. CDMA直放站主要技術(shù)指標 工作電壓 AC220V
工作頻率：上行：825-840MHz 下行：870-885MHz
增 益：65-40dBm
帶內波動(dòng)：<1.5dB
增益可調：30dB
阻 抗：50ohm
交 調 ≥26dB
輸入駐波 ≤1.5(全頻段)
輸出駐波 ≤1.35(全頻段)
群時(shí)延 ≤2μs
工作溫度 -30-50℃
絕對濕度 5-90%
4. CDMA直放站應用組網(wǎng)如圖5-2所示了CDMA直放站應用組網(wǎng)示意圖。
圖5-2 CDMA直放站組網(wǎng)示意圖
5. CDMA直放站產(chǎn)品類(lèi)型
基于CDMA網(wǎng)絡(luò )建設需求，可能采用以下各種類(lèi)型的直放站。
(1) 不同帶寬的直放站
目前聯(lián)通新時(shí)空開(kāi)通使用的頻段帶寬為10MHz（下行頻率870-880MHz，上行頻率825-835MHz），單載頻使用時(shí)帶寬需求為1.23MHz。因此，所需使用設備的工作帶寬要求應符合這兩種帶寬的條件，一般情況下，室外應用的直放站多采用選頻設備，室內分布多采用寬帶設備。
(2) 不同功率的直放站
CDMA的直放站可有各種功率選擇：1Ｗ/5Ｗ/10Ｗ/20Ｗ，不同的功率檔次適合不同的應用場(chǎng)合。如光纖直放站可采用大功率工作方式（10Ｗ/20Ｗ），室內直放站則采用小功率工作方式（1Ｗ/2Ｗ/5Ｗ），室外應用的直放站設備最大輸出功率不超過(guò)10Ｗ。
(3) 不同接入方式的直放站
應用的場(chǎng)合不同，接入方式也有差別，主要接入方式有直接耦合和空間耦合，無(wú)線(xiàn)接入采取空間耦合方式，光纖/電纜等接入采取直接耦合方式，直接耦合方式可取得純度較高的信號源。
(4) 不同安裝的直放站
直放站一般分為室內及室外安裝，室內安裝時(shí)要考慮良好的通風(fēng)，室外安裝要考慮密封環(huán)境下的防水、防潮、散熱情況。
6. CDMA直放站采用的關(guān)鍵技術(shù)
用于CDMA系統中的直放站產(chǎn)品在設計開(kāi)發(fā)過(guò)程中，采用了一系列的關(guān)鍵技術(shù)以滿(mǎn)足CDMA系統的應用特性：
(1) 低噪聲電路設計技術(shù) 采用低噪聲設計技術(shù)包括低噪聲前級放大器和線(xiàn)性功放，主要考慮在較高接收靈敏度的情況下，使得信號具有更好的信噪比。
(2) 線(xiàn)性功放技術(shù) CDMA系統的調制方式以及頻譜的利用率，對功放的線(xiàn)性度也提出了很高的要求，如ＡＣＰＲ、ＩＭＤ3等指標均與線(xiàn)性功放的性能有關(guān)。
(3) 增益、功率控制技術(shù) 為了保證應用的直放站不會(huì )影響CDMA系統環(huán)路控制的正常工作，直放站本身必須具備增益、功率調整控制技術(shù)，這種調整可以是現場(chǎng)的，也可以是遠端的。
(4) 收發(fā)雙工技術(shù) 通過(guò)雙工器可以使直放站、下行收發(fā)天線(xiàn)共用，便于工程施工，減少工程造價(jià)，當直放站采用分體機結構時(shí)，使用雙工器可以更方便的使前后端匹配。
(5) 濾波技術(shù) CDMA系統上下行頻率相隔45MHz，為了避免直放站設備內部形成環(huán)路自激，保證設備穩定工作，放大鏈路需有足夠的濾波電路，對于需要嚴格控制帶寬的設備（如選頻型），還要采用變頻、中頻ＳＡＷ濾波等技術(shù)。
(6) 光傳輸技術(shù) 光纖直放站利用光纖進(jìn)行信號的傳輸，需要ＲＦ信號與光信號轉換單元，以及光波分復用、光耦合及光功率分配等技術(shù)。
(7) 集中控制管理技術(shù) 為了便于設備的維護管理，直放站內部應具有較為完善的智能管理單元，以提供遠程的遙測、遙控功能，并可定時(shí)上傳狀態(tài)信息，故障自動(dòng)告警等。
(8) 多頻合路、多模兼容技術(shù) 在室內分布應用的情況下，要考慮同已經(jīng)安裝的其它室內分布系統（如ＧＳＭ）的兼容工作，這需要用到多頻、多模兼容技術(shù)。
7. 使用CDMA直放站的幾個(gè)基本原則（1）功放是直放站的核心部件，放大器的非線(xiàn)性將造成交調嚴重，CDMA導頻信號混亂，通信質(zhì)量惡化。直放站選型時(shí)應注意選擇采用超線(xiàn)性功放的機型。
（2）根據不同的覆蓋要求選擇不同輸出功率的CDMA直放站和配套天線(xiàn)。
（3）根據不同的場(chǎng)合選擇不同信號中繼方式的直放站，如城市內由于基站密度較大，為防止同時(shí)接入幾個(gè)施主基站，應采用光纖傳輸直放站；在無(wú)光纖傳輸的地方可考慮采用微波傳輸直放站；在基站較少的地方可采用直接放大式直放機，站址應注意與施主基站視通，并在此方向上僅有一個(gè)基站，避免放大第二導頻，選用的施主天線(xiàn)增益應盡可能滿(mǎn)足直放機輸入端電平，使直放機有較充裕的輸出功率，充分發(fā)揮其作用，增加覆蓋距離。
（4）城市內大型建筑物、商場(chǎng)等場(chǎng)合，把直放站和室內分布系統配合應用，可取得較好效果。
8. CDMA直放站對900MHz GSM系統的干擾問(wèn)題干擾是一個(gè)相互作用的問(wèn)題，由于CDMA系統是一個(gè)擴頻系統，所以抗干擾能力很強，一般情況下GSM系統對其干擾很小，所以問(wèn)題主要集中在CDMA系統對GSM系統的干擾上。CDMA系統的880MHz與GSM 系統的890MHz頻點(diǎn)最為接近，也最具有代表性。
(1) 分析干擾情況分析CDMA與GSM系統的干擾，產(chǎn)生干擾的原因就是同址站之間的隔離度不夠。需根據兩者頻率的關(guān)系及發(fā)射/接收特性來(lái)具體研究。這里講的天線(xiàn)隔離度指的是同置站天線(xiàn)終端間的路徑損失，即從干擾站發(fā)單元輸出端口到被干擾站收單元輸入端口的路徑損失。它體現空間傳輸損耗和兩個(gè)站有效天線(xiàn)增益（例如天線(xiàn)增益減去電纜損失）的綜合作用。
接收機靈敏度降低、IMP干擾（即互調干擾）和接收機過(guò)載這3種性能損失是需要考慮的。從干擾源（直放站）接收的寄生輻射信號將導致接收機靈敏度降低，而從同置站接收到的所有載頻的合成造成了IMP干擾，接收機過(guò)載的原因是接收機所收到的總信號功率太大。為了將這些性能損失降到最小而不修改現有的發(fā)送和接受單元，在同址站間需要保持適當的隔離。
三種主要的干擾為雜散干擾、阻塞干擾和互調干擾。三種干擾中，雜散干擾與CDMA直放站（或基站）目前在890MHz附近的帶外發(fā)射有關(guān)，這是接收方（GSM系統）自身無(wú)法克服的，將導致GSM系統信噪比下降，服務(wù)質(zhì)量惡化；阻塞干擾與GSM接收機的通帶外抑制能力有關(guān)，涉及到CDMA的載波發(fā)射功率、接收機濾波器特性等，GSM系統的接收機將受影響因飽和而無(wú)法工作；互調干擾與CDMA使用多載頻、系統的非線(xiàn)性有關(guān)，結果主要表現為GSM系統信噪比下降和服務(wù)質(zhì)量惡化。
根據GSM技術(shù)體制，GSM接收機的靈敏度為-104dBm，信噪比9dB。通常情況下，GSM基站天線(xiàn)一般位于鐵塔的第一層平臺，由于物理空間的原因，CDMA直放站的增益不會(huì )很大（在最大增益范圍內，直放站的增益大小取決于施主天線(xiàn)與用戶(hù)天線(xiàn)的隔離要求，若增益為80dB，則隔離要求為100dB左右，兩天線(xiàn)間的垂直隔離距離約為15m，考慮到多個(gè)RF系統共用同一站址，且直放站的施主天線(xiàn)的高度要求，所以共址情況下的CDMA直放站的增益不會(huì )很大），一般輸出功率取37dBm較為合理(約5W，遠小于CDMA 基站的輸出功率),直放站的雙工濾波器的帶寬多為870MHz～880MHz,其濾波特性為60dB。根據信息產(chǎn)業(yè)部《800MHz CDMA直放站870MHz～880MHz技術(shù)要求和測試方法》中關(guān)于工作帶外雜散的要求：每頻帶Δf>1.98MHz:≤-65dBc/30kHz，即在1.23MHz信道帶寬以外信號衰減65dB 。
另外需要注意的一點(diǎn)，原長(cháng)城公司133網(wǎng)的800MHz CDMA網(wǎng)絡(luò )的CDMA基站采用的是北美的標準，其基站的雙工濾波器的帶寬多為869MHz～894MHz,所以，CDMA的帶外信號將達到894MHz附近，與中國移動(dòng)的頻點(diǎn)有4MHz的沖突，會(huì )對其造成一定的影響。CDMA直放站的情況與其不同，中國聯(lián)通的CDMA頻點(diǎn)為870MHz～880MHz，所以大多數直放站（在中國市場(chǎng)銷(xiāo)售的）的雙工濾波器的帶寬為870MHz～880MHz,其濾波特性為60dB。所以，直放站CDMA的帶外信號不會(huì )達到890MHz附近。
(2) 克服干擾的解決方案為了克服干擾，則需要遵守三條隔離準：
◆ 被干擾基站從干擾基站接收到的寄生輻射信號強度應比它的接收噪聲限低10dB；
◆ 在被干擾基站生成的三階互調干擾（IMP3）電平應比接收機噪聲限低10dB；
◆ 受干擾站從干擾站接收到的總載波功率應比接收機的1dB壓縮點(diǎn)低5dB。
根據以上條件，計算隔離距離：
* CDMA直放站的頻帶外雜散：37－65＝－28（dBm/30KHz）
* GSM系統能允許的最大雜散干擾：－104－9－10＝－123（dBm）
* CDMA直放站信號在890MHz處的電平強度（已經(jīng)過(guò)雙工濾波器）：－28－60＝－88（dBm）
* 隔離余量：－88＋10lg(200/30)－(－123)＝43（dB）
根據垂直隔離公式：Iso＝28.0＋40lg10(d/λ)，則垂直隔離距離為d＝2.4m。
根據水平隔離公式：Iso＝22＋20lg10(d/λ)＋(GREPEATER TX＋GGSM RX)，則水平隔離距離為：d＝11m。
實(shí)際工程中，由于890MHz～909MHz頻段為中國移動(dòng)所有，而CDMA系統為中國聯(lián)通所有，所以共址的機會(huì )不多。中國聯(lián)通的GSM上行頻段為909MHz～915MHz,與CDMA相隔較遠，隔離要求更小，應更容易實(shí)現。
實(shí)際工程中，利用鐵塔平臺的隔離和建筑物本身的隔離，CDMA直放站信號對GSM的干擾問(wèn)題是可以解決的，這需要工程人員大量地實(shí)踐與摸索。
9. CDMA直放站對CDMA系統的干擾 在CDMA系統中直放站使用不僅可以消除盲區，而且還可以延伸基站的覆蓋范圍。但是，直放站的使用也會(huì )對CDMA系統產(chǎn)生下述的干擾問(wèn)題?！?br>
(1) 干擾所引起的問(wèn)題 ◆ 噪聲疊加
上行鏈路中直放站的使用使CDMA系統的噪聲疊加，基站的接收靈敏度下降。
◆ 使原基站覆蓋范圍縮小
CDMA直放站的使用所引入的噪聲，導致基站系統的接收靈敏度下降，從而引起上行鏈路覆蓋范圍的收縮。通常情況下，在郊區，當上行鏈路中由于直放站使基站的噪聲電平提高2.1dB時(shí)，上行鏈路的覆蓋范圍將收縮13％。因而，CDMA系統中，直放站的架設位置不能處于原小區邊緣。 ◆ 下行鏈路的導頻時(shí)延
在CDMA系統中使用直放站會(huì )產(chǎn)生定時(shí)時(shí)延和信號延時(shí)擴散，如果時(shí)延較大，將使CDMA系統導頻碼的相位發(fā)生變化，產(chǎn)生掉話(huà)等。
在存在雙重覆蓋區域的情況下，來(lái)自直放站和基站信號的多徑傳播導致接收端的延時(shí)擴散。為了減少多徑干擾，應慎重選擇直放站的站址，使雙重覆蓋所產(chǎn)生的時(shí)延在一個(gè)時(shí)間窗之內；另外可以調整基站的時(shí)間窗，使系統導頻信號不產(chǎn)生混亂。
(2) 直放站對系統容量的影響任何能夠改變基站接收端信號電平或干擾電平的因素，都對系統的容量產(chǎn)生影響。下面分幾種不同的情況分析直放站引入對CDMA系統容量的影響：
◆ CDMA系統容量
比特能量與總的噪聲功能譜密度之比：Eb/No=PG/(V*(N-1)*(1+Iother/Iself))
系統容量：N=1+PG/(V*Eb/No(1+Iother/Iself))
其中：PG=21dB 為CDMA系統處理增益，V為話(huà)音激活增益，通常取0.4。
Iother來(lái)自于其它小區的干擾，Iself自身小區的干擾假設系統要求Eb/No=10dB。
--- 對于單小區系統，來(lái)自于相鄰小區的干擾為零，即Iother/Iself=0，代入得系統容量N=32.5。
--- 對于多小區無(wú)直放站的系統容量取決于相鄰小區的干擾情況。
◆ 安裝CDMA直放站時(shí)的系統容量
--- 在單小區有直放站時(shí)，因為Iother/Iself=0，系統容量不變。
--- 在多小區有直放站，分以下兩種情況進(jìn)行討論：
a. 移動(dòng)臺位于小區邊緣與直放站之間的情況下，因為直放站的作用，相鄰小區移動(dòng)臺的發(fā)射功率減小，因而來(lái)自相鄰小區的干擾減小，即公式中Iother/Iself減小，因而系統容量增加。
b. 移動(dòng)臺位于基站與直放站之間的情況下，當直放站位于基站與直放站之間，因為直放站的增益，使得對相鄰小區的干擾增加，通過(guò)分析可以得到該項的影響較弱。
多小區安裝直放站的情況下，對于相鄰小區干擾主要來(lái)自本小區邊界的用戶(hù)，采用直放站后，這些用戶(hù)發(fā)射功率減小，降低了相鄰小區的影響，使系統容量得以增加。統計表明，通常情況下，Iother/Iself可降低12％-6％，容量增加2-3個(gè)用戶(hù)。
綜上所述，對于單蜂窩系統，直放站的使用可在保持原有容量的前提下，增加覆蓋范圍；對多蜂窩系統，直放站的使用不僅可以增加覆蓋范圍，還可使系統容量略有增加。
(3) 基站每扇區可帶直放站的數目 假設基站和直放站的噪聲系數均為5dB，經(jīng)過(guò)有關(guān)計算，可得到以下結論：
◆ 對于直放站的輸出功率為100ｍＷ（20ｄＢｍ）時(shí)，加入60臺直放站后，將引入2ｄＢ的附加噪聲。
◆ 對于1Ｗ（30ｄＢｍ）的直放站，加入10臺，將引入2ｄＢ的附加噪聲。
◆ 對于10Ｗ（40ｄＢｍ）直放站，加入1臺直放站后，將引入1.5ｄＢ的附加噪聲，加入4臺直放站，將引入4ｄＢ左右的附加噪聲。
