2GHz WCDMA數(shù)字蜂窩移動網(wǎng)直放站介紹

摘要　

本文介紹了直放站的原理、組成以及使用場景等；對2GHz WCDMA數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)直放站的無線指標、操作維護、環(huán)境試驗等技術(shù)要求進行了說明；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增強的一種無線電發(fā)射中轉(zhuǎn)設(shè)備。直放站主要由接收機和發(fā)射機、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主要有智能化程度(如遠程監(jiān)控等)、互調(diào)產(chǎn)物、噪聲系數(shù)、整機的可靠性以及技術(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)的信號覆蓋，在郊區(qū)以及偏遠地區(qū)則主要用于擴大覆蓋范圍，增加基站的覆蓋距離。

圖1　直放站原理圖

2、標準進展

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

3、WCDMA直放站的無線指標要求

3.1　標稱最大輸出功率

標稱最大輸出功率是指直放站所能達到的最大輸出功率。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　自動電平控制(ALC)

自動電平控制是指當直放站工作于最大增益且輸出為最大功率時，增加輸入信號電平，直放站對輸出信號電平的控制能力。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)對輸入信號的最大放大能力。

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

(3)增益調(diào)節(jié)步長及誤差：是指直放站最小的增益調(diào)節(jié)量。增益調(diào)節(jié)步長誤差是指實際增益調(diào)節(jié)步長與標稱增益調(diào)節(jié)步長的差值。

3.4　帶內(nèi)波動

帶內(nèi)波動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。需要有此項指標要求。

頻率步進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　傳輸時延

傳輸時延是指直放站輸出信號對輸入信號的時間延遲。

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與反射信號的比值。用來衡量直放站對功率的有效傳輸能力，一般要求此項指標小于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。

3.9　帶外增益

帶外增益是指直放站在工作范圍外對輸入信號的放大能力。主要是對濾波器形狀的要求。為了不對別人形成干擾，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)制準確度

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

(2)峰值碼域誤差(PCDE)：是通過按特定擴頻因子將矢量誤差功率計算映射到碼域。每個碼字的碼域誤差是該碼字上的平均映射功率與基準復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)是指兩個帶外RF干擾信號的三階或更高階互調(diào)導致的帶內(nèi)干擾信號。用來衡量直放站對工作頻帶內(nèi)干擾信號的抑制能力。

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比期望信號電平低30dB的WCDMA調(diào)制信號時的互調(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)的載波信號信道增益與鄰近信道增益的比值。

4、WCDMA直放站的操作維護功能

各廠家直放站的結(jié)構(gòu)不同。模塊劃分方式不同，操作維護功能實施方式也有所不同。本測試側(cè)重于驗證操作維護系統(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

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

4.3　故障管理功能

直放站操作維護系統(tǒng)應(yīng)能對以下故障向操作維護中心提供告警信息：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)操作維護系統(tǒng)應(yīng)能對輸出功率告警門限、功放開關(guān)、信道頻率設(shè)置(除寬帶直放站)、增益(衰減值)等進行遠近程控制。

4.5　系統(tǒng)安全管理功能

直放站操作維護系統(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)的前臺監(jiān)控板或后臺數(shù)據(jù)庫中配置以下直放站相關(guān)信息(對于室內(nèi)直放站不做要求)：施主直放站或施主基站編號、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延等。

5、WCDMA直放站的環(huán)境試驗

環(huán)境試驗包括低溫試驗、高溫試驗和濕熱試驗。在每項試驗中，需要對直放站的最大增益、最大輸出功率、頻率誤差、噪聲系數(shù)和EVM指標進行測試。驗證直放站在極端測試環(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和電源電壓變低試驗，需要對直放站的最大增益，頻率誤差，噪聲系數(shù)和EVM等指標進行測試。

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)國家標準中的要求。

8、WCDMA直放站的發(fā)展前景

直放站作為解決盲區(qū)問題、增強網(wǎng)絡(luò)覆蓋的工程技術(shù)之一，在當前的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(直放站造價一般僅為基站的20%左右)的特點，必然會有大范圍的應(yīng)用。