网络优化设备介绍

5.3 塔顶放大器
塔顶放大器主要包括：单向塔顶放大器和双向塔顶放大器。

单向(双工)塔顶放大器TMA：指由带通滤波器、低噪声放大器等器件组成的高性能射频放大设备。

通常紧靠接收天线下方安装，用于补偿上行馈线、双工滤波器等造成的损耗，改善上行接收系统的噪声系数，提高基站接收灵敏度。

通常TMA可以带来上行接收灵敏度3dB的提高。

双向塔顶放大器TMB：是指由带通滤波器、低噪声放大器以及高功率放大器等器件组成的高性能射频放大设备。

在单向塔顶放大器功能的基础上，增加下行高功率放大器，放大下行信号功率，扩大下行信号覆盖范围。

缩略语
TMA（Tower Mounted Amplifier）塔顶放大器TMB(Tower Mounted Booster) 双向塔顶放大器LNA（Low Noise Amplifier）低噪声放大器HPA（High Power Amplifier）高功率放大器ALC（Automatic Level Control）自动电平控制塔顶放大器的使用有利于降低基站接收系统的噪声，提高基站接收系统灵敏度。

它对移动基站的覆盖能带来多方面的好处，下列几方面是使用塔放的益处。

1〉扩大基站有效覆盖范围，这是由于塔放提高了基站接收灵敏度，改善了基站上下行不平衡问题。

可以增加基站有效覆盖半径
20-40%。

2〉提高上行接收电平，改善弱信号覆盖。

安装塔放后，基站接
收系统增加了12db的增益，上行接收电平的提高，也就改善了弱信号地区的覆盖问题。

3〉降低掉话率，提高通话质量。

塔放最根本的技术原理是降低基站接收系统的噪声系数。

这就是说提高了基站信噪比，也就是提高了通话质量。

4〉降低手机输出功率，减少上行信号的干扰。

干扰是困扰移动通信的一大问题。

加装塔放的基站，由于其上行接收电平得到加强。

因此，所需的手机发射功率可以降低，这不仅为手机用户带来节省电池和减少辐射的好处，更重要的是它有效降低了上行链路的同频和邻频干扰，尤其在移动用户数高速增长、手机干扰越来越突出的今天，降低手机输出功率的意义是多方面的。

5〉增加经济效益。

加装塔放的基站由于有效覆盖范围扩大，因此，可节省移动网建设资金。

另一方面，由于塔放对上行链路电平和质量改善，不仅可以提高业务信道的通话质量，还可以提高信令信道的传输质量，从而提高接入、寻呼、位置更新、越区切换等控制消息的成功率。

换句话说，这可以提高无线资源的有效利用率，容纳更大的话务量，从而提高经济效益。

塔放在使用过程中,也出现一些不利的因素.安装塔放后测量天馈的驻波比经常会发现驻波比过高.在使用一段时间后,出现故障不能够及时的发现.需要我们及时的优化和处理。

5.4 基站功率放大器
基站放大器是指由高功率放大器、双工器等器件组成的大功率超线性射频放大设备，用于增强基站发射功率，扩大下行覆盖范围。

基站放大器应在满足GSM规范的前提下，通过对现有基站功率放大，有效延伸其覆盖范围，方便、快捷、可靠、低成本的解决铁路、隧道、山区公路、边远区域等的信号无缝覆盖问题和城区信号深度覆盖问题。

基站放大器分为单载波功放（SCPA）基站放大器和多载波功放（MCPA）基站放大器。

单载波功放基站放大器：每个载波用一个独立功放放大的基站放大器。

对于多个载波应用情况，一般是每个载波使用一个功放，然后再进行合路输出。

多载波功放基站放大器：多个载波由同一功放放大的基站放大器。

即多个载波由基站出来后先进行合路，然后使用一个功放进行放大输出。

基站放大器的使用必须配合塔顶放大器TMA共同使用，以确保上下行链路的平衡。

第六节 GSM直放站优化
6.1 直放站的定义
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。

直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强器。

在下行链路中，直放站输入信号通过带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离，将滤波后的信号经功放放大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经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。

下图为移动直放站的原理图
图32 GSM移动通信直放站原理图
直放站是一种中继产品，衡量直放站好坏的指标主要有，智能化程度（如远程监控等）、低噪声系数(NF)、整机可靠性、良好的技术服务等。

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、码头、车站、体育馆、娱乐厅、地铁、隧道、高速公路、海岛等各种场所，提高通信质量，解决掉话等问题。

6.2 直放站的种类与类型
6.2.1 移动通信直放站的种类
--- 从传输信号分有GSM直放站和CDMA直放站;
--- 从安装场所来分有室外型机和室内型机;
--- 从传输带宽来分有宽带直放站和选频（选信道）直放站;
--- 从传输方式来分有无线直放站、光纤传输直放站和移频传输直放站。

6.3各类直放站的简要介绍
(1)无线直放站
下行从空中通过天线接收基站信号，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。

无线直放站必须做好收发天线的隔离，以避免信号循环放大的设备自激现象。

(2)选频式直放站
为了选频，将上、下行频率下变频为中频，进行选频限带处理后，再上变频恢复上、下行频率。

如下图所示:
图33 选频式直放站
(3) 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。

（4）移频传输直放站
将收到的上下行频率信号通过上变频搬移到微波频段(通常选择 1.5G和1.8G频段)进行传输，后再经下变频还原为原先的频率信号，放大后发送出去。

6.4 直放站的应用
根据直放站系列产品的特点和移动通信网络的需求，不同的地理环境及应用场合，系统的解决方案是不同的，这需要认真分析，区别对待。

对于无线直放站来说，信号的隔离显得尤为重要。

无线直放站是从空间接收信号，势必要求空间信号尽可能纯净；而在基站较为密集区域，分离不同基站或扇区信号的难度将大大增加，容易使直放站增加对基站干扰。

所以在基站较为密集区域，建议尽量采用有线信号的引入方式，比如光纤直放站。

在不具备使用光纤直放站条件的场所，只能采用无线直放站，但其施主天线必须具有足够的方向选择性。

应用场合有一下几种:
扩大服务范围，消除覆盖盲区，如高山，建筑物，树林等阻挡物而形成的信号盲区；
在郊区增强场强，扩大郊区站的覆盖；
沿高速公路架设，增强覆盖效率；
解决室内覆盖，如大型建筑物内信号衰减信号盲区、地下商城、地铁、遂道等衰减信号盲区；
将空闲基站的信号引到繁忙基站的覆盖区内，实现疏忙；
其它因屏蔽不能使信号直接穿透之区域等。

6.5直放站工程建设
1.前期勘测及理论测算
为了最大限度发挥直放站工作效果，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范围
及覆盖效果。

2. 站址选择及定位
如果为了扩大基站覆盖范围，直放站应安装在基站覆盖区边界处。

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，以保证对移动通信网的干扰尽可能最小。

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，覆盖范围较小，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）
3. 确定施主天线及重发天线的安装
天线位置的选择对直放站的覆盖范围影响很大，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。

4.测量收发隔离度
收发隔离度，即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。

按照工程设计要求，天线隔离度L（dB）应大于直放站最大工作增益Gmax 约10 dB～15 dB，通常取12dB。

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。

调试直放站时，不可将直放站的增益调得过大，应在动态范围内由小到大地调整，且不可超过最大增益Gmax。

增益和输出功率要留有一定的余量,增益余量不足会引发直放站自激;功率余量不足易使直放站过载，造成话音质量明显下降甚至系统瘫痪。

直放站具有上下两个链路，有各自独立的增益控制和功率放大能力，调试时应保持其链路平衡。

保持链路平衡不能简单地理解为直放站的上下行增益设置的平衡，而是对应于施主基站的链路平衡。

直放站加入移动通信网络，不能破坏施主基站覆盖区已经建立的上下通道的平衡，直放站调整增益平衡的前提条件是:上行增益的调整要保证底部噪声不对基站造成干扰，下行增益的调整不影响输出信号的线性特性。

若下行增益远大于上行增益，会导致手机接收场强很高，却打不出电话；若上行增益远大于下行增益，会导致覆盖范围缩小。

较合理的范围是上下行增益相差小于3 dB。

6. 路测优化
根据网络规划、覆盖要求、路测覆盖范围，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，确认工程方案是否达到原设计要求，如与原来有较大的出入，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。

6.6 GSM室内覆盖系统
一、室内分布系统建设的必要性
随着移动公司GSM网络规模的扩大，宏基站密度的进一步增大，在城市里，室外覆盖已基本做到了无缝连接，话音质量也进一步得到改善和提高。

但室内覆盖还比较差，没有显著的提高，室内覆盖问题的重要性逐渐突出起来。

因此，提高网络的室内覆盖质量，也就成为工程建设和网络优化工作的一项重要内容。

现代都市中建筑物越来越高、越来越多、越来越密集，移动通信的无线电信号在其间受到阻挡而衰减，另外现代建筑多以钢筋混凝土为骨架，再加上全封闭式的外装修，对无线电信号的屏蔽和衰减特别厉害，基站和手机发出的信号或被屏蔽掉，或被衰耗到很微弱，很难进行正常的通信。

在一些高层建筑物的低层，基站信号通常较弱，存在部分盲区；在某些超高建筑物的高层，又没有覆盖。

在大多数的地下建筑，如地下停车场、地下商场、地铁、隧道等场所，通常都是盲区。

在大中城市的中心区，基站密度都比较大，平均站距小于1公里，所以通常进入室内的信号通常比较杂乱、不稳定。

特别是在一些没有完
全封闭的高层建筑的中、高层，进入室内的信号非常杂乱，近处基站的信号、远处基站的信号通过直射、折射、反射、绕射等方式进入室内，信号忽强忽弱不稳定，同频、邻频干扰严重。

手机在这种环境下使用，未通话时，小区重选频繁，通话过程中频繁切换，话音质量差，掉话现象严重。

在城市的边缘区，基站密度小，站距大，在距基站较远的建筑物内，因建筑材料对电磁波的损耗，移动通信用户在室内的通信也受到了很大的影响和限制。

为解决以上室内覆盖问题，目前最有效的方法就是建设室内分布系统，将基站的信号通过有线方式直接引入到室内的每一个区域，再通过小型天线将基站信号发送出去，从而达到消除室内覆盖盲区，抑制干扰，为室内的移动通信用户提供一稳定、可靠的信号供其使用，使用户在室内也能享受高质量的个人通信服务。

室内分布系统主要由三部分组成：（1）信号源设备（微蜂窝、宏蜂窝基站或室内直放站）。

（2）室内布线及其相关设备（同轴电缆、光缆、泄漏电缆、电端机、光端机等）。

（3）干线放大器、功分器、耦合器、室内天线等设备。

二、室内分布系统的类型及其特点：
按信号源的不同，室内分布系统可分为蜂窝室内分布系统和直放站室内分布系统。

蜂窝系统的优点是信号稳定、可靠，通信质量好。

缺点是建设周期较长，一次性投资大，还有传输线路租赁费用。

直放站系统的优点是投资省、安装方便快捷，可以很快解决信号弱和盲区问题。

缺点是通过定向天线难以取得单一纯净的信号，系统的话音质量相对蜂窝系统为差，且易造成对其他基站的干扰。

按所采用设备的不同，可以分为无源系统和有源系统。

无源系统主要由无源器件组成，设备性能稳定、安全性高、维护简单，信号经过功分器、耦合器和线路衰耗后，到达各个天线处的强度不同，覆盖效果也不尽相同。

而有源系统的信号经过各级衰耗后，到达末端时可以被放大器放大，达到理想的强度，保证覆盖效果；但是建设、维护复杂，近端和所有远端设备都需要电源，有源设备易损坏，系统的安全性和稳定性不如无源系统。

按照布线材料的不同，分为同轴电缆系统、光纤系统和泄漏电缆系统。

同轴电缆是最常用的材料，性能稳定、造价便宜但线路损耗大。

大型同轴电缆室内分布系统通常需要多个干线放大器作信号放大接力。

光纤线路损耗小，不加干线放大器也可将信号送到多个区域，保证足够的信号强度，性能稳定可靠，但在近端和远端都需要增加光电转换设备，系统造价高，适合质量要求高的大型场所。

泄漏电缆系统不需要室内天线，在电缆通过的地方，信号即可泄漏出来，完成覆盖。

泄漏电缆室内分布系统安装方便，但造价高，对电缆的性能要求高，使用较少。

三、室内分布系统的场强分析与计算：
对移动通信而言，当电波传输距离很小且为直射波，例
如在室内环境下，其传输损耗非常接近自由空间的损耗
情况，其计算公式为：
Ls = (4πd/λ)2
=(4πdf/c) 2
式中，d为传输距离，f为电波频率，c为光速。

用对数表示为：
Ls (dBm) = 10lg(4πdf/c) 2
= 20lg(4π/c) + 20lg f (Hz) + 20lg d (m)
f：890~960MHz（取为1GHz）
c：3×108 m/s
代入上式可得：
Ls (dBm) = 32.44 + 20lg d (m)
=32.44 dBm (d=1m)
=46.42 dBm (d=5m)
=58.46 dBm (d=20m)
=60.40 dBm (d=25m)
普通大楼建材和结构的平均信号损耗：
假设天线端口的下行输出功率为10dBm/ch。

则距每个远端天线口1m 处(近处)所对应的场强为:
P1m = 10dBm －32.44dB
=－22.44dBm
若天线在石膏或木质天花板内，考虑dB衰耗为5dB，在天线下实际场强约为-27dBm。

天花板上面空间基本上为净空，电磁波受阻较小，传播到较远处，衰减较小；各个方向传播途中，电磁波可以反射、绕射和穿透，则距
每个天线20m处，综合考虑电波传播中建筑结构的衰减，这里取最大值13 dBm计算，再考虑5dBm的信号波动值，则对应的场强为：P20m= 10－58.46－13－5
= －66.46dBm
四、室内分布系统项目建设立项时必须考虑的几个问题：
1．计划建设室内分布系统的场所的移动通信需求量。

2．对室内移动通信质量要求的高低。

政府机关、高档酒店和写字楼等场所对通信质量的要求较高。

3．当前室内覆盖情况：覆盖盲区、信号微弱区、信号强杂（小区重选和切换频繁）区、覆盖良好区。

4．当前室内通话质量：不能通话、通话困难、通话质量差、通话质量好。

五、室内分布系统建设方案的选择：
1．在信号杂乱且不稳定的室内无线环境中，避免使用室内直放站引入基站信号，代之以微蜂窝或宏蜂窝基站作为信号源。

例如在开放型的高层建筑中，通常选择蜂窝作为室内分布系
统的信号源，来达到抑制干扰，保证通话质量的目的。

2．在室内信号较弱或为覆盖盲区的环境中，如果通过定向天线可以取得较纯净且稳定的基站信号的条件下，可以考虑采用直
放站作为室内分布系统的信号引入设备。

例如对于隧道、地
铁车站、地下商场、酒吧等饮食娱乐场所以及其它信号屏蔽
严重的场所，可以考虑用室内直放站引入基站信号，但必须
考虑基站的容量和直放站对室外覆盖的干扰问题。

3．在室内用户集中，话务拥塞的条件下，又不便通过增加室外宏基站的容量和数量的方式来解决，可以考虑通过建设蜂窝室
内分布系统来分流话务量，改善用户通信质量。

4．对于话务需求量不大、面积较小的场所，宜采用直放站作信源引入设备，同轴电缆作为信号传送媒介的无源系统方案，既
保证里覆盖效果，又节约投资。

5．对于话务需求量大的大型场所，如商场、机场、码头、火车站、汽车站、展览中心、会议中心等场所，宜直接选用基站
（宏蜂窝或微蜂窝）作室内分布系统的信号源。

6．对于通信质量要求特别高的高档酒店、写字楼、政府机构等场所，可以考虑采用蜂窝基站做信号源的光纤室内分布系统
或是有源电缆方案，来保证高质量的覆盖效果。

六、蜂窝室内分布系统基站参数的设置：
因为室内分布系统通常是专为楼宇内的用户服务，不要求也无需覆盖到室外，因此室内信号和室外信号之间的小区重选和切换需求是很少的，只有当用户走出室内，进入室外的过程中，才有必要进行小区重选和切换。

在建有室内分布系统的高层建筑中，虽然提供了一强且稳定的信号供用户使用，但有时会出现干扰信号的强度超过分布系统的信号的情况，小区重选和切换仍然会发生，引起通话质量变坏。

为更好地解决此问题，可以调整信源基站的小区重选和切换参数设置，具体如下：将小区重选和切换参数设置成单边。

假设作为室内分布系统信号源
的小区为CELL A，所有与CELL A有相邻关系的小区都将CELL A设置为其相邻重选小区和相邻切换小区。

而CELL A则不设置任何相邻重选小区和相邻切换小区。

当手机占用室内分布信号工作时，不允许其进行小区重选和切换，保证良好通信质量；当手机选择非室内分布系统信号作为服务小区时，允许其重选或切换到室内分布系统信号，一旦进入，就不可能再出去，从而保证通信质量。

实际应用中，为保证用户在走出高层建筑出口时的连续通信，可将出口外的主要信号设置为室内分布系统信号的相邻重选小区和相邻切换小区。

这样做可能会造成在建筑中高层内外信号之间小区重选和切换增加，对通信质量造成一定影响。

为削弱这种影响，可抬高室内基站切出时的切换门限。

具体调整adjacentCellHandOver object中的以下三个参数：hoMargin、hoMarginRxlevel、hoMarginRxQual，参考值：10。