某高架路移动信号优化方案设计毕业设计

毕业设计
题目：某高架路移动信号
优化方案设计系别：电气工程系
山东职业学院
毕业设计任务书
班级电气1133 学生姓名指导教师设计（论文）题目某高架路移动信号优化方案设计
主要研究内容
高架立交桥的无线网络问题主要还在信号覆盖上，最集中的表现为市区部分高架路段因无主覆盖小区，引起信号杂乱，切换频繁，话音质量差、掉话率偏高等问题。

所以，增加高架信号强度，减少切换次数是目前改善高架道路覆盖问题的出发点。

主要技术指标或研究目标（1）意对话务量的分析并及时作适当调整。

（2）提高系统接通率。

（3）优化移动网络。

基本要求（1）根据功能要求编制设计方案。

（2）设计控制原理图。

（3）编制程序。

（4）系统调试。

（5）撰写报告。

主要参
考资料
及文献
移动通信技术 GSM原理及网络优化
山东职业学院
毕业设计评审表一
（指导教师用）
班级：姓名：学号：
评价内容具体要求分值评分
调查论证
能独立查阅文献和调研；能提出并较好地论述课
题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知
识的能力。

10
实验方案设计与实验技能能正确设计实验方案，独立进行实验工作。

20
分析与解决问题
的能力
能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；
能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得
出有价值的结论。

20
工作量、工作态度
按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较
大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。

20
质量
综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，
结构严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通
顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工
整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用
价值。

20
创新
工作中有创新意识；对前人工作有改进或突破，或
有独特见解。

10
成绩100 指导教师评语：
指导教师签名：
年月日
毕业设计评审表二
（评阅人用）
班级：姓名：学号：
评价内容具体要求分值评分
资料利用查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能
力和自己的见解。

15
论文质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，
结果严谨合理；实验正确，分析处理科学；文
字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，
书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文
结果有应用价值。

50
工作量、难度工作量饱满，难度较大。

25 创新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。

10
成绩100 评阅人评语：
评阅人签名：
年月日
毕业设计答辩情况记录
（答辩委员会或答辩小组用）
班级： 姓名： 学号：
答 辩 题 目
对学生回答问题的评语
正确
基本正确
经提示回答
不正确 未回答
答辩委员会（或小组）评语：
成绩： 答辩负责人签名：
年 月 日
山东职业学院
毕业设计总成绩评定表
班级姓名学号
设计（论文）题目某高架路移动信号优化方案设计
指导教师评分评阅人评分答辩评分总成绩
成
绩
系毕业设计（论文）领导小组审核意见：
小组组长签名：
年月日
注：毕业设计（论文）总成绩中，指导教师评分占40%，评阅人评分占20%，答辩评分占40%。

目录
摘要 (1)
引言 (2)
第一章 (4)
1.1网络优化的概念 (4)
1.2网络优化工作主要内容 (4)
1.3 网络优化流程 (5)
1.4 网络优化的方法 (6)
第二章 (10)
2.1直放站的概念 (10)
2.2直放站的种类与特性 (11)
2.3 直放站的选型 (12)
第三章 (14)
3.1 直放站的覆盖距离 (14)
3.2直放站的选点及接收信号的要求 (15)
3.3直放站增益的计算 (20)
（1）基站接收端的噪声 (21)
（2）引入直放站后基站接收端噪声的变化 (21)
（3）直放站上下行平衡的计算 (23)
3.4 光纤直放站设计中需考虑的问题 (23)
1.光纤直放站的传输方式及传输距离 (24)
2. 光纤直放站的工作原理 (25)
3.光纤直放站增益的计算 (28)
4. 光纤直放站应用及组网图 (29)
摘要
移动通信的网络覆盖、容量、质量是运营商获取竞争优势的关键因素。

网络覆盖、网络容量、网络质量从根本上体现了移动网络的服务水平，是所有移动网络优化的主题。

本文通过分析某高架路移动网络出现的问题，提出解决问题的方案，实现对某高架路移动网络信号的优化。

关键词GSM 网络优化干扰直放站
引言
移动信号网络优化与传统的互联网网络优化是有本质区别的！移动信号网络优化又称为无线通信网络优化，我们通常简称为无线网优或网优。

主要是对大家所熟悉的移动、联通、电信等提供的移动业务进行维护和性能改善，包含核心网、传输网、无线网三部分的优化，但由于核心网、传输网网元相对较少，性能相对稳定，一般需求量和人员较少；相反的无线网网元数目繁多，无线环境复杂多变，加上用户的移动性，维护人员需求和性能提升压力较大，因此一般意义上的移动通信网络优化主要是指无线网络部分的优化，又简称为无线网络优化，从事该工作的工程师通常称为无线网优工程师。

无线通信网络优化主要是指改善空中接口的信号性能变化，比如我们用手机打电话碰到的通话中断（掉话）、听不清对方声音（杂音干扰）、回音、接不通、单通、双不通等网络故障就属于无线网络优化人员要从事的改善范畴。

空中接口专业称为UM接口或UU接口，其中UM为2G网络叫法，UU为3G网络叫法，简单可以认为是手机和基站之间的接口。

因此可以说，无线网络优化就是手机和基站之间的信号性能改善或提升。

目前无线网络优化可以分为2G无线网络优化和3G无线网络优化，2G主要包括GSM和CDMA两种制式，3G包括TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000三种制式。

目前中国移动运营GSM和TD-SCDMA；中国联通运营GSM和WCDMA；中国电信运营CDMA和CDMA2000。

2G和3G的区别主要在于无线网部分，传输和核心网可以通过升级等手段完成，因此严格意义上只有无线网可以说是“3G网络”。

前面说过，无线网络优化实质上是对手机和基站之间的空中信号的性能改善，换言之就是通过数据采集、性能评估、优化方案制定和优化方案实施几个步骤来完成的。

其中数据采集包括路测和拨打测试（DT和CQT）以及话务统计(NMO)等，路测和拨打测试是最基础的工作（刚刚入行网优的新人首先要从事的），主要是坐在小轿车里面打开笔记本电脑和相关测试软件，连接上路测设备和GPS、扫频仪等进行道路类测试或者在大楼等高档商务区测试采集数据。

完成测试数据采集后对相关数据进行统计，找出影响网络问题的区域和原
因，通过分析定位故障并提出解决方案，最后进行实施和调整效果验证。

另外话务统计分析属于中高级无线网优工程师的工作范畴，但路测和路测数据分析必须结合话务统计分析。

网络优化的目的就是对投入运行的无线网络进行参数采集、数据分析，找出影响网络质量的原因，通过技术手段或参数调整使网络达到最佳运行状态的方法，使网络资源获得最佳效益，同时了解、研判网络的发展趋势，为进一步的发展扩容等提供技术依据和计划建议.
第一章
1.1网络优化的概念
移动通信是至少有一方处于移动状态下进行通信的方式，所以移动通信网络的维护与优化和固定电话网络的维护与优化之间的差别是很大的。

最大的区别是移动通信网的条件是会不断发生变化，如周围环境、话务量分布等。

网络优化，就是对整个网络的资源根据需求和发展的情况进行匹配，达到合理的运用，移动网络优化是指对正式投入运行的网络进行数据采集、数据分析，找出影响网络运行质量的原因，并且通过对系统参数的调整和对系统设备配置的调整等技术手段，使网络达到最佳运行状态，使现有的网络资源获得最佳效益，提高网络的平均服务质量，即最佳的覆盖，满意的信号强度以及最佳的童话音质和最低的掉话率等，同时也对网络今后的维护及规划建设提出合理建议。

网络优化的基本目标是提高或保持网络的质量，而网络质量是各种因素相互作用的结果，随着优化工作的深入开展和优化技术的提高，优化的范围也在不断扩大。

从不同的角度来看，优化的目的则有所不同。

从网络角度来看，主要是提高网络的服务质量和极可能减少运营成本；从企业角度来看，主要是创造竞争优势和降低成本。

归根结底，网络优化是为市场服务的，因此网络优化的最终目的是提高用户的满意度，使企业利益最大化。

1.2网络优化工作主要内容
网络优化的主要内容包括以下方面：
1、设备排障：发现并排除一些影响网络性能的设备故障。

2、提高网络运行指标：无限接通率、阻塞率、掉话率、切换成功率、语音
接通率等。

3、提高语音服务质量。

4、话务均衡：G网和D网之间、G网内各小区之间、D网内各小区之间的话
务均衡。

5、网络负荷均衡：信令负荷均衡、设备负荷均衡、链路负荷均衡等。

6、合理调整网络资源，疏通网络中的一些瓶颈，增加网络容量（包括对突
发性大话务量的支持）。

7、提高设备利用率：提高频谱利用率、每信道话务量等。

8、减少线路投资：合理安排有线链路，路由调整等。

9、建立和维护长期的网络优化工作平台，建立和维护网络优化档案。

1.3 网络优化流程
网络优化是一个闭环的处理流程，循环往复，不断提高。

随着近两年优化工作的不断深入，各分公司的优化工作实际上已经进入一个较深层次话的分析优化阶段。

即在保证充分利用现有网络资源的基础上，采取种种措施，解决网络存在的局部缺陷，最终达到网线覆盖全面无缝隙、接通率高、通话持续、语音清晰且不失真，保证网络容量满足用户高度发展无线网络优化策略。

1.4 网络优化的方法 网络优化的方法很多，在网络优化的初期，常通过对OMC-R 数据的分析和路测的结果，制定网络调整的方案。

在采用图1
的流程经过几个循环后，网络质量有了大幅度的提高。

但仅采用上述方法较难发现和解决问题，这时通常会结合用户投诉和CQT 测试办法来发现问题，结合信令跟
踪分析法、话务统计分析法及路测分析法，分析查找问题的根源。

在实
际优化中，尤其以分析OMC-R
话务统计报告，并辅以七号信令仪表进行
A 性能数据
收集
运行质量 分析 无线参数分
析
问题定位
优化方案 定义性
能指标方
法 明确
优化目标 网络调整
实施
接口或Abis借口跟踪分析，作为网络优化最常用的手段。

网络优化最重要的一步是如何发现问题，下面就是几种常用的方法：
1．话务统计分析法：OMC话务统计是了解网络性能指标的一个重要途径，它反映了无线网络的实际运行状态。

它是我们大多数网络优化基础数据的主要根据。

通过对采集到的参数分类处理，形成便于分析网络质量的报告。

通过话务统计报告中的各项指标(呼叫成功率、掉话率、切换成功率、每时隙话务量、无线信道可用率、话音信道阻塞率和信令信道的可用率、掉话率及阻塞率等)，可以了解到无线基站的话务分布及变化情况，从而发现异常，并结合其它手段，可分析出网络逻辑或物理参数设置的不合理、网络结构的不合理、话务量不均、频率干扰及硬件故障等问题。

同时还可以针对不同地区，制定统一的参数模板，以便更快地发现问题，并且通过调整特定小区或整个网络的参数等措施，使系统各小区的各项指标得到提高，从而提高全网的系统指标。

2．DT （驱车测试）：在汽车以一定速度行驶的过程中,借助测试仪表、测试手机，对车内信号强度是否满足正常通话要求，是否存在拥塞、干扰、掉话等现象进行测试。

通常在DT中根据需要设定每次呼叫的时长，分为长呼（时长不限,直到掉话为止）和短呼（一般取60秒左右,根据平均用户呼叫时长定）两种（可视情况调节时长），为保证测试的真实性，一般车速不应超过40公里/小时。

路测分析法主要是分析空中接口的数据及测量覆盖，通过DT测试，可以了解：基站分布、覆盖情况，是否存在盲区；切换关系、切换次数、切换电平是否正常；下行链路是否有同频、邻频干扰；是否有孤岛效应；是否有乒乓效应；是否有远近效应；扇区是
否错位；天线下倾角、方位角及天线高度是否合理；分析呼叫接通情况，找出呼叫不通及掉话的原因，为制定网络优化方案和实施网络优化提供依据。

3．CQT （呼叫质量测试或定点网络质量测试）：在服务区中选取多个测试点，进行一定数量的拨打呼叫，以用户的角度反映网络质量。

测试点一般选择在通信比较集中的场合，如酒店、机场、车站、重要部门、写字楼、集会场所等。

它是DT测试的重要补充手段。

通常还可完成DT所无法测试的深度室内覆盖及高楼等无线信号较复杂地区的测试，是场强测试方法的一种简单形式。

4．用户投诉：通过用户投诉了解网络质量。

尤其在网络优化进行到一定阶段时，通过路测或数据分析已较难发现网络中的个别问题，此时通过可能无处不在的用户通话所发现的问题，使我们进一步了解网络服务状况。

结合场强测试或简单的CQT测试，我们就可以发现问题的根源。

该方法具有发现问题及时，针对性强等特点。

5．信令分析法：信令分析主要是对有疑问的站点的A接口、Abis接口的数据进行跟踪分析。

通过对A接口采集数据分析，可以发现切换局数据不全(遗漏切换关系)、信令负荷、硬件故障(找出有问题的中继或时隙)及话务量不均(部分数据定义错误、链路不畅等原因)等问题。

通过对Abis接口数据进行收集分析，主要是对测量仪表记录的LAY3信令进行分析，同时根据信号质量分布图、频率干扰检测图、接收电平分布图，结合对信令信道或话音信道占用时长等的分析，可以找出上、下行链路路
径损耗过大的问题，还可以发现小区覆盖情况、一些无线干扰及隐性硬件故障等问题。

6．自动路测系统分析：采用安装于移动车辆上的自动路测终端，可以全程监测道路覆盖及通信质量。

由于该终端能够将大量的信令消息和测量报告自动传回监控中心，可以及时发现问题，并对出现问题的地点进行分析，具有很强的时效性。

所采用的方法同5。

在实际工作中，这几种方法都是相辅相成、互为印证的关系。

GSM无线网络优化就是利用上述几种方法，围绕接通率、掉话率、拥塞率、话音质量和切换成功率及超闲小区、最坏小区等指标，通过性能统计测试→数据分析→制定实施优化方案→系统调整→重新制定优化目标→性能统计测试的螺旋式循环上升，达到网络质量明显改善的目的。

第二章
2.1直放站的概念
由于移动运营市场竞争的日益激烈和用户规模的扩大，把解决网络覆盖规模作为建设重点，网络的覆盖质量和覆盖的完善性成为各运营商迫切需要解决的问题。

原来对移动需求为运营商所忽视的GSM网络边缘县乡移动用户发展迅速。

运营商需要部署网络以满足这些用户快速增长的需求。

在不同县地域交界处由于人口密度的关系话务量小，在丘陵地带很多乡镇多处于盆地，有覆盖盲区。

因此，建设直放站是迅速解决这些地区覆盖的快捷方案。

高速公路和铁路在山区经常穿越隧道和涵洞形成信号盲区，直放站可用于解决信号的连续覆盖。

城市密集区，基站数量较多，一般不存在大范围的信号盲区，小功率（1W以下）直放站可用于解决小范围区域的补盲以及建筑物内、地下商城、地下停车场及因屏蔽不能使信号直接穿透区域的信号覆盖问题。

直放站（中继器）属于同频放大设备，是指在无线通信传输过程中起到信号增强的一种无线电发射中转设备。

直放站在下行链路中，由施主天线现有的覆盖区域中拾取信号，通过带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离，将滤波的信号经功放放大后再次发射到待覆盖区域。

在上行链接路径中，覆盖区域内的移动台手机的信号以同样的工作方式由上行放大链路处理后发射到相应基站，从而达到基地站与手机的信号传递。

使用直放站作为实现“小容量、大覆盖”目标的必要手段之一，主要是由于使用直放站一是在不增加基站数量的前提下保证网络覆盖，二是其造价远远低于有同样效果的微蜂窝系统。

直放站是解决通信网络延伸覆盖、填补盲区、容量再分配能力的一种优选方案。

它与基站相比有结构简单、投
资较少和安装方便等优点，可广泛用于难于覆盖的盲区和弱区，如商场、宾馆、机场、车站、体育馆、娱乐厅、地铁、隧道、高速公路、等各种场所，提高通信质量，解决掉话等问题。

2.2直放站的种类与特性
从传输信号分有GSM直放站和CDMA直放站; GSM及CDMA的直放站工作频带不同。

从安装场所来分有室外型机和室内型机。

室外型直放站有输出功率大噪声系数低等优点，室内直放站是简易型的，因此要求应比室外型低，尤其是输出功率、增益、噪声系数、传输时延和电压驻波比等。

从传输带宽来分有宽带直放站和选频（选信道）直放站。

宽带直放站的中心频率和带宽任意可调，满足不同客户要求，带外抑制好，不同营运商之间的信号不会产生相互干扰。

信道选择直放站能工作在两信道或四信道，可扩展。

每信道单独功放，不会相互干扰，性能稳定
从传输方式来分有直放式直放站、光纤传输直放站。

直放式直放站下行从基站接收信号，经放大后向用户方向覆盖；上行从用户接收信号，经放大后发送给基站。

为了限带，加有带通滤波器。

光纤传输直放站将收到的信号，经光电变换变成光信号，传输后又经电光变换恢复电信号再发出。

由靠近基站侧的近端机及覆盖区侧的远端机两部分组成，适用于在基站拟建直放站区有高山阻挡或两者相距甚远，同时基站和覆盖区之间具备光缆情况下建站。

在市区和通话密度较高的地区直放式室外直放站往往将多个基站或多个扇区的信号加以放大，引入过多的直放站后会降低通话质量，优化工作困难，所以在市区和通话密度较高的地区不应过多使用直放式室外直放站。

光纤直放站由近端机直接耦合基站的射频信
号，引入干扰少，兼备宽带、选带、选频等功能。

传输距离可达20Km，由于空间隔离度好，不产生同频干扰，重发方向可采用全向天线覆盖，以提高覆盖效果。

应用波分复用式分光、分路技术、光纤直放站还可组成其它使用系统（如光纤室内分布系统）。

2.3 直放站的选型
以前，使用宽带选择式的直放站应用于模拟网。

但在数字GSM网系统中，使用宽带选择式的直放站，会对所有频段内接收到的所有信号进行放大，这样就会出现同频小区干扰、切换时掉话、降低基站的灵敏度、语音质量差、直放站覆盖范围明显缩小等现象，严重影响到整个网络的正常运行。

而信道选择式直放站作为一种网络优化工具，能实现良好的盲区覆盖，同时对原有的整个基站网络不会造成干扰。

采用信道选择式直放站，应使该直放站具有以下的性能：
1、噪声系数低。

直放站的噪声系数小于5dB，从而保证了手机在收到-100dBm的信号电平时仍能保持正常的通话质量。

否则在手机收到-90多甚至-80多dBm的信号时就无法通话。

2、滤波器性能好。

直放站使用的滤波器矩形系数、带内平坦度等指标好，保证对环境干扰的抑制最好，必免造成的三阶互调及杂散等干扰信号太强，即使直放站的输出功率很大或者是手机的接受信号电平很强但仍然无法正常通话。

3、每时隙自动输入电平控制。

直放站对于不同时隙话务信道具有自适应增益控制功能，当某时隙的信号强度放大输出后将要超出最大输出功率时，直放站就
会提前把这个时隙的输出电平降下来，以保证这个话音信道的最佳输出信噪比，也不会影响其他时隙的输出信号质量。

4、选择性能好的天线。

天线选择的好坏，往往会直接影响到最终的覆盖效果。

其中施主天线用于接收基站信号，要求水平波束角小、方向性好、增益高、前后比大，重发天线用于覆盖盲区，通常要求采用定向天线，增益高、前后比大，较强的上波瓣抑制、较好的零填充特性，天线下倾角机械可调，另外还有互调、驻波比等参数值得考虑，同时要求天线的体积小、重量轻、安装简单，所选的馈线及接头符合国际标准、电气性能好。

第三章
3.1 直放站的覆盖距离
直放站的覆盖距离由输出信号功率、输出信号信噪比、重发天线增益、重发天线安装高度、地形地貌五个因素决定。

在前三项都是一定的情况下，决定覆盖距离的就是后两项。

如果选点合适。

在保证通话质量的前提下，直放站在市区可以覆盖2—3公里，在郊区覆盖5公里左右，在开阔地可到10公里以上。

下面是一个路径损耗的参考公式：
直放站信号输出为33dBm，重发天线增益17dBi,手机在收到-100dBm时仍能正常通话，考虑到车体、一般低层建筑的穿透损耗20dB，允许的路径损耗为：130dB,把它带入Hanta公式就可得出不同环境和天线安装高度下的最远覆盖距离。

Hanta公式：
市区：
Lm=69.55+26.16lgf-13.82log(hb) +[449.9-6.51log(hb)]log(d)
郊区：
Lm=L(市区)-（2（Lg(f/28)）²+5.4）
其中:
取频率f=900MHz，hb为业务天线高度。

利用郊区公式，假设业务天线高度hb=50m,
通过路径损耗Lm可以测出覆盖距离 d=6公里。

如果安装高度较高（如半山坡上）达到100米。

算出距离：d=10公里。

另外，直放站的覆盖距离还受直放站自身带来的时延影响，一般直放站自身有5µs 时延，GSM定时提前量决定了基站覆盖距离为35公里。

加一台直放站缩短1.5公里。

从基站经直放站到手机的最大传播距离为33.5公里。

3.2直放站的选点及接收信号的要求
直放站属于同频放大设备，接收基站的下行信号，然后重发给盲区内的移动台；也接收移动台的上行信号，重发给基站，因此上下行链路存在着重发信号被另一天线接收到的问题，这就是直放站天线隔离度的概念。

换句话说，天线隔离度是指从直放站某一端口发出的信号到另一端口的空间衰减值，其中包括了连接两天线的增益。

在无线直放站的使用中，合适的隔离度不是一个固定值，它是与直放站的增益相关联的。

如果天线隔离度大于直放站增益，则天线接收到的另一天线的重发信号会越来越小，经过直放站放大后的输出信号也越来越弱，就不会对基站造成影响；反之，如果隔离度小于直放站增益，重发信号会不断增强，引起自激，从而影响基站。

由此可见，天线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，影响直放站的覆盖范围。

然而，是什么影响着天线隔离度的大小呢？直观的说是直放站安装地点的地形，因此直放站的选点是直放站工程中及其重要的一环。

下面着重介绍直放站的选点问题。