2GHz WCDMA数字蜂窝移动网直放站介绍

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摘要 

本文介绍了直放站的原理、组成以及使用场景等;对2GHz WCDMA数字蜂窝移动通信网直放站的无线指标、操作维护、环境试验等技术要求进行了说明;最后展望了WCDMA直放站的应用前景。

1、引言

直放站(又叫中继器)属于同频放大设备,是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。直放站主要由接收机和发射机、天馈线系统、电源等构成(见图1)。无论是GSM直放站、CDMA直放站还是WCDMA直放站,其原理是基本相同的,也都可以分为射频、光纤直放站以及宽带、窄带、移频直放站等几类。衡量直放站好坏的指标主要有智能化程度(如远程监控等)、互调产物、噪声系数、整机的可靠性以及技术服务等。直放站在密集城区应用于解决小范围区域的盲区覆盖以及建筑物内的信号覆盖,在郊区以及偏远地区则主要用于扩大覆盖范围,增加基站的覆盖距离。

                   

                                                          图1 直放站原理图

2、标准进展

在3GPP TS 25.143,25.106,25.113中对WCDMA直放站的相关技术要求和测试方法进行了规定。另外,中国通信标准化协会CCSA的技术工作委员会TC5的第一工作组已经完成了《2GHz WCDMA数字蜂窝移动通信网直放站技术要求和测试方法》的报批稿,即将对外正式公布。本文将对马上颁布的行业标准的内容进行介绍。

3、WCDMA直放站的无线指标要求

3.1 标称最大输出功率

标称最大输出功率是指直放站所能达到的最大输出功率。在直放站系统中,下行链路主要考虑最大输出功率应当满足覆盖的要求,上行链路则需要满足基站最低接收灵敏度的要求。

3.2 自动电平控制(ALC)

自动电平控制是指当直放站工作于最大增益且输出为最大功率时,增加输入信号电平,直放站对输出信号电平的控制能力。它用来保证功率的稳定输出,并避免放大器工作在非线性区。

3.3 增益

(1)最大增益:是指直放站在线性工作范围内对输入信号的最大放大能力。

(2)增益调节范围:是指当直放站具有可调增益时其最大增益与最小增益的差值。

(3)增益调节步长及误差:是指直放站最小的增益调节量。增益调节步长误差是指实际增益调节步长与标称增益调节步长的差值。

3.4 带内波动

带内波动是指直放站有效工作频带内最大和最小电平的差值,用来衡量带内的不平坦度。

3.5 频率误差及频率步进值

频率误差是指直放站在工作频带范围内输出频率与输入频率的偏差。直放站为透明传输,一般不会产生附加频率误差,但移频直放站有频率变换。需要有此项指标要求。

频率步进值指直放站在工作频带范围内中心频率改变的频率间隔(不含宽带直放站)。

3.6 传输时延

传输时延是指直放站输出信号对输入信号的时间延迟。

3.7 输入/输出电压驻波比

输入/输出电压驻波比是指直放站输入端和输出端的输入信号与反射信号的比值。用来衡量直放站对功率的有效传输能力,一般要求此项指标小于1.5。

3.8 噪声系数

噪声系数是指直放站在工作频带范围内,正常工作时输入信噪比与输出信噪比的差值。它是衡量直放站灵敏度的指标。

3.9 带外增益

带外增益是指直放站在工作范围外对输入信号的放大能力。主要是对滤波器形状的要求。为了不对别人形成干扰,希望滤波器形状尽量接近矩形。

3.10 杂散

(1)频谱发射模板:是指在规定的频带范围内的功率小于限值。

(2)杂散辐射:是指除带外杂散以外由谐波辐射、寄生辐射、互调产物及频率转移产物等产生的非期望辐射。

3.11 调制准确度

(1)矢量幅度误差(EVM):是指测量波形与理想调制波形之间的矢量差。用平均误差矢量信号功率和平均参考信号功率之比的均方根(%)表示。

(2)峰值码域误差(PCDE):是通过按特定扩频因子将矢量误差功率计算映射到码域。每个码字的码域误差是该码字上的平均映射功率与基准复平面波形平均功率之比,并以dB表示。峰值码域误差是所有码字的码域误差中的最大值。

3.12 输入互调

输入互调是指两个带外RF干扰信号的三阶或更高阶互调导致的带内干扰信号。用来衡量直放站对工作频带内干扰信号的抑制能力。

3.13 输出互调

输出互调是指在直放站输出端口输入一个比期望信号电平低30dB的WCDMA调制信号时的互调产物。

3.14 邻道抑制比(ACRR)

邻道抑制比是指直放站工作频率范围内的载波信号信道增益与邻近信道增益的比值。

4、WCDMA直放站的操作维护功能

各厂家直放站的结构不同。模块划分方式不同,操作维护功能实施方式也有所不同。本测试侧重于验证操作维护系统必须支持的一些功能。

4.1 基本功能

包括电源指示、输出功率指示和故障告警指示功能。对于用于室内覆盖、且输出功率小于300mW(含300mW)的直放站,如果厂家申明无网管功能,则必须具备上述基本功能。

4.2 查询功能

直放站操作维护系统应能对输出功率、增益、控制参数和记录等参数进行查询。

4.3 故障管理功能

直放站操作维护系统应能对以下故障向操作维护中心提供告警信息:开门告警、温度告警、电源告警、功放故障告警、功放过温告警、低噪放故障告警、本振失锁告警、驻波告警和自激告警(可选)等。

4.4 控制功能

直放站(室内型除外)操作维护系统应能对输出功率告警门限、功放开关、信道频率设置(除宽带直放站)、增益(衰减值)等进行远近程控制。

4.5 系统安全管理功能

直放站操作维护系统应有操作权限管理、操作记录管理和故障记录管理功能以保证管理系统安全。

4.6 定位支持功能

在直放站监控系统的前台监控板或后台数据库中配置以下直放站相关信息(对于室内直放站不做要求):施主直放站或施主基站编号、直放站位置(经纬度、高度)、覆盖范围、转发方向角、天线俯仰角和传输时延等。

5、WCDMA直放站的环境试验

环境试验包括低温试验、高温试验和湿热试验。在每项试验中,需要对直放站的最大增益、最大输出功率、频率误差、噪声系数和EVM指标进行测试。验证直放站在极端测试环境下保证正常工作的能力。

6、WCDMA直放站的电源适应性要求

包括电源电压变高试验和电源电压变低试验,需要对直放站的最大增益,频率误差,噪声系数和EVM等指标进行测试。

7、其他要求

包括安全要求、电磁兼容要求和工作环境要求。具体要求和试验方法参见GB 4943-2001《信息技术设备的安全》、3GPP TS25.113《Base Station(BS)and repeater Electromagnetic Compatibility(EMC)》及其他相关国家标准中的要求。

8、WCDMA直放站的发展前景

直放站作为解决盲区问题、增强网络覆盖的工程技术之一,在当前的GSM和CDMA商用网中发挥着重要的作用。随着WCDMA牌照的发放和WCDMA网络建设的大规模开展,直放站(尤其是无线直放站)凭借其架设方便,成本低廉(直放站造价一般仅为基站的20%左右)的特点,必然会有大范围的应用。