CDMA移动通信直放站工程设计和调测

[摘要] 本文通过对CDMA移动通信直放站工程设计、安装和调测全过程的分析和阐述，就如何最大限度发挥直放站作用进行了必要的工程和理论探讨，并结合工程实际情况阐明了相应的解决方案。

同时指出了CDMA直放站工程设计中的一些极需注意的事项。

1. 前期勘测及理论测算为了最大限度发挥CDMA直放站工作效果，在安装前均需进行实地测点，并按照测点的结果对覆盖效果及覆盖面积进行初步估算。

测点通常按照以下几个步骤进行：-根据覆盖要求确定设备具体安装站址，准备前期的基础工程，如铁塔、机房、供电、接地等。

-确定需要转发的基站载频号，并测试接收点信号场强值。

-根据场强值初步确定使用设备的类型，天线的使用类型，天线的安装高度及位置。

-通过计算预测设备的工作增益、最大输出功率值。

-根据设备的输出功率及重发天线的类型预测设备开通后的覆盖X围及覆盖效果。

在基本确定了设备的功率、重发天线的高度后，可对信号覆盖X围作一个初步的测算，利用陆地移动通信电波传播的衰耗特性，可通过Okumura模型进行计算，Okumura经验公式如下：Lm=69.55+26.16lgf-13.82log(hb)-a(hm)+[44.9-6.5log(hb)]log(d)取频率f=870MHz，上式可简化为：Lm=146.4-13.8log(hb)-a(hm)+[44.9-6.5log(hb)]log(d)a（hm）为修正因子其中:中小城市：a（hm）=2.53hm-3.8大城市：a（hm）=3.2[lg(11.75hm)]2-4.97hm 为移动用户天线高度取hm=1.5m 则a（hm）=0通过路径损耗Lm可以测出覆盖距离。

2 .站址选择及定位如果为了扩大基站覆盖X围，直放站应安装在基站覆盖区边界处，使用路测仪在地面测出的基站信号强度一般为-85dBm至-95dBm，在源天线处测得基站信号强度一般为-75d Bm至-85dBm。

直放站距离基站太近（源天线接收信号强），则直放站与基站形成重叠覆盖，移动台信号一路通过直放站延时后到达基站，一路直接到达基站，将会对基站形成多径干扰。

所以，尽量减少直放站与基站重叠覆盖的区域面积，以保证对CDMA系统的干扰尽可能最小。

直放站距离基站太远，源天线接收信号弱，则直放站前向输出功率较小，覆盖X 围较小，达不到增大覆盖面的目的。

由于重发天线是定向角度天线，直放站站址最好选在盲区外，靠近盲区边沿（根据现场条件确定，通常大约50～200米），如图1，如果选在盲区内（如图2），则不能达到最佳覆盖效果。

直放站覆盖城市边缘的密集住宅区时，应避免在楼群的正面选点（如图3），为信CD MA信号只能直接穿透靠前的楼房，才可覆盖到后面的区域，由于信号在穿透过程中衰减很大，信号强度将会很弱。

如果从高楼的侧面覆盖（如图4），信号可以从楼与楼之间的空隙穿过，并借助反射达到很好的覆盖效果。

3.确定施主天线及重发天线的安装位置因CDMA信号是宽带信号，受多径影响较大，天线位置的选择对直放站的覆盖X围影响很大，除考虑天线隔离度、输入信号电平大小因素之外，还需要考虑直放站输入信号的波形质量。

原天线位置不合适，直放站向覆盖区转发恶劣信号，手机用户不可能接入基站。

为增大隔离度，施主天线与重发天线采用背对背安装方式，当安装在铁塔上时，使用铁塔平台对天线进行隔离，当安装在楼房顶时，使用建筑物或增大天线水平距离进行隔离。

如果两天线之间有隔离物，如楼顶的水箱、电梯间等，安装时要应避免两天线在一侧。

如果建筑物为钢筋混凝土结构，施主天线在满足信号接收强度的基础上，应尽量靠近建筑物（通常重发天线可放在建筑物上面，施主天线靠近建筑物侧墙）；如果建筑物为一般砖墙结构，应考虑用建筑物隔离和拉长距离的方法来满足隔离度要求（见1.4）。

如塔上平台可做隔离物，天线可分别安装在平台上、下塔身处。

4. 测量收发隔离度收发隔离度，即CDMA信号从直放站前向输出端口至前向输入端口（或者从反向输出端口至反向输入端口）的空中路径衰减值，其大小直接影响着直放站的增益配置，在确定天线位置后，一定要测量隔离度。

直放站前向输出功率比反向输出功率大，主要考虑前向链路的收发隔离度。

收发隔离度分为水平隔离度和垂直隔离度。

水平隔离度Lh用分贝表示公式如下：Lh=22.0+20log10(d/λ)-(Gt+Gr)+(Xt+Xr) （4.1.1）22.0为传播常数d为收发天线水平间隔（单位：英尺）λ为天线工作波长（单位：英尺）Gt、Gr分别为发射和接收天线的增益（单位：dB）Xt、Xr分别为发射和接收天线的前后比（单位：dB）垂直隔离度Lv用分贝表示公式如下：Lv=28.0+40log10(d/λ) （4.1.2）28.0为传播常数d为收发天线水平间隔（单位：英尺）λ为天线工作波长（单位：英尺）按照工程设计要求，隔离度L（dB）应大于直放站最大工作增益Gmax 约10～15dB。

现取L-Gmax=12dB，考虑通常情况下直放站最大工作增益G=90dB，故L应不小于102d B，取f=850MHz，Gr=20dB，Gt=10dB，Xr=45dB,Xt=40dB,由上式4.1.1计算，天线间最小水平距离应为20米，由上式4.1.2计算，天线间最小垂直距离应为22米。

图5为收发隔离度与水平放置和垂直放置的两天线空间距离的关系曲线（f=850MHz, Gr=Gt=5dB）以上为收发天线隔离度的工程计算值，在实际施工中应视具体情况加以必要调整，以最大限度满足现场对隔离度的要求。

5.设备调整与调测天线馈线与直放站正确连接，加电开机，设置直放站增益，使最大工作增益低于收发隔离度约12dB。

以DX-1808型CDMA直放站调整为例，该直放站额定输出功率为+30dBm（1W），额定增益为90~95dB，若施主天线接收点接收的基站场强值为-80dBm，施主天线采用1.8米栅网抛物面天线，则天线增益GANT=21.6dB，若施主天线距主机30米，馈线则采用SYV-5 0-22型低耗馈线，该馈线850MHz时每米损耗约0.03dB,则馈线损耗L=0.9dB，若收发隔离度达到102dB，则Gmax为102dB-12dB=90dB。

直放站输出功率POUT= -80dBm+Gmax+GANT-L=30.5dBm已达到设备的额定输出功率要求，现场安装后用HP-8563E频谱分析仪实测输出功率P OUT为30.1dBm，通过实测得出结果与以上计算的结果基本吻合。

调整增益时，在动态X围内按照从小到大步进调整的方法进行，但不能超过最大增益Gmax，否则容易使直放站产生过压和自激现象。

天线的隔离度决定了直放站增益的大小，间接决定了直放站是否可达到最大的输出功率，影响着直放站的覆盖X围。

另外，直放站安装后，隔离度并非不再变化，它受到外界环境的影响，会产生波动。

CDMA直放站应具有隔离度自动控制和监测功能，以保持其在各种外界环境下正常工作。

6. 路测优化根据网络规划及覆盖要求，路测覆盖X围，调整转发天线的水平角度、俯仰角度和直放站增益，达到直放站理想覆盖。

在覆盖公路、隧道等带状区域时，可调整角反射器角度，通过控制波束宽度来满足对该区域的理想覆盖，路测时，应识别基站信号、经直放站放大后的信号、相邻基站信号，并作好相关记录。

7.工程设计确认通过仪器测试及实地通话测试，确认工程设计方案是否达到原设计要求，如与原要求有较大的出入，需对以下工作重新调整：-必要时重新确定直放站站址-重新调整设备及天馈，使收发隔离度达到预定值-重新调整直放站的各项工作参数（如增益等），使其达到最佳工作状态。

8.工程设计中需要注意的几个问题(1)、信号自激直放站安装不当，收发天线隔离度不够，整机增益偏大时，输出信号经延时后反馈到入端，致使直放站输出信号发生严重失真产生自激，CDMA信号自激的频谱如图6，发生自激后CDMA信号波形质量变差，严重影响通话质量，产生掉话现象。

克服自激现象的方法有两种，一是增大施主与重发天线的隔离度，二是降低直放站增益。

当要求直放站覆盖X围较小时，可采用降低增益的办法，当要求直放站的X围较大时，应增大隔离度，工程中主要采用以下几种方法：-增大收发天线的水平及垂直距离-增加遮挡物，如加装屏蔽网等-增加施主天线的方向性，如使用抛物面天线-选用方向更强的重发天线，如定向角度天线-调整施主与重发天线的角度和方向，使两者尽量背向(2).导频信号切换频繁（即"乒乓"现象）这种现象主要是指在直放站覆盖区内，手机用户在2个或多个基站导频间反复切换，经常同时接入多个基站。

其原因是直放站天线安装不当，施主天线安装在多个基站重叠覆盖区内，接收到多个基站的导频信号，而且强度相近，交替占优，经直放站中继后各导频信号强度仍很接近，造成覆盖区内移动台在多个基站间频繁切换，俗称"乒乓"现象。

当各导频信号强度之差小于3dB时，移动台同时接入2个或多个基站，给系统控制的负荷加重或引起过载，增加了中断通信的可能性，并降低基站系统容量。

这种情况多出现在地形复杂的山区、丘陵地带和楼群密集的城区，如图7所示。

为尽量避免"乒乓"现象，工程中主要采取以下措施：-改变施主天线安装位置，使施主天线对准一个基站，直到找出较强的导频信号且稳定；-改变直放站安装站址，尽量不要选址在基站覆盖区的交界处，以避开相邻基站的干扰。

-选用方向性更强的施主天线，如高增益大口径抛物面天线-采用分集接收技术一般在测点选址时，需要使用频谱分析仪或路测仪对基站信号强度进行监测，避免在基站覆盖交叉区域和基站导频切换频繁地区安装直放站。

(3).接收信号频率选择性衰落如图8所示，由于空XX号传输多径，会造成CDMA信号的频率选择性衰落。

当施主天线接收到这样的信号时，经直放站放大，发射到覆盖区，移动台接收此信号，通话质量较差，严重时手机用户将检测不到前向导频信号。

所以，在安装施主天线时，一定要检测施主天线接收到的前向信号的频谱，发现频率选择性衰落时，及时调整天线角度或位置，直至收到频谱比较理想且电平较高的前向CDMA 信号。

9.结束语随着中国联通CDMA网大规模建设，CDMA直放站将成为该网不可或缺的一个组成部分，有着诱人的广阔前景。

如何更好地发挥CDMA直放站在全网中的作用，将是摆在CD MA直放站工程技术人员面前的一个紧迫课题。

希望本文能在这方面为大家提供一些有益的经验和探索。