移动通信中继器的原理

发布: 2010-10-20 00:51 | 作者: | 来源: | 字体: 小中大

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移动通信中继器的原理

　　移动通信发展日新月异，正向着全球化、综合化
和个人化方向发展，必须是数字化宽带系统、高

速率以适应互联网和多媒体通信的要求。然而无线电频谱资源是有限的，在我国要贯彻落实
“调整优

化模拟网，大力发展GSM900/1800数字网，根据条件适度扩大CDMA商用试验网”战略方针，
对已经

开发的频段提高频谱利用率是一个根本的关键措施。

　　提高频谱利用率的方法很多，已经实现的主要有：

　1、信道扩容

　2、多信道共用

　3、小区分裂

　4、MRP多重复用技术

　5、频分多址(FDMA)向时分多址(TDMA)发展，并正向码分多址(CDMA)发展。

　正在研究的新方法主要有：

　1、频道窄带化

　2、窄带数字调制技术

　3、研制宽带TDMA传输系统和标准

　4、频率复用及插入频道技术

　5、采用数据组的形式传送信息以代替话音传输

　6、宽带CDMA实用化

　各地区应因地制宜，多种方法共用以提高频谱利用率。目前，全国正在大力抓紧模拟网及
数字网

的扩容工程，主要以数字网为重点。由于我国山多地广，扩容工程还是以建设新的基站为
主。对于经

济发达的城市、乡镇，用户数量大，经济效益明显，而对于经济不太发达的县城、乡镇，用
户数量

小，建设基站投资大，不经济。另外，既便在现代化的城市中，隧道、地铁、地下商场、停
车场和一

些封闭的大型建筑物，由于山脉、地面或建筑物的屏蔽作用，成为移动通信的弱信号区或盲
区，如果

在这些很小的区域建设基站，将造成频谱资源和人财力资源的严重浪费。为此，我们可以利
用一种投

资小，建站速度快，环境要求低，安装维护简便，性能稳定的设备棗同频中继器来解决。

　我国邮电部在1992年下达的《移动电话网路技术体制》中规定“对于需要覆盖，而增设
基站又不

经济或不方便的局部地区”可采用设置同频中继器的方法来扩大覆盖范围。

　以下就介绍同频中继器的原理、特点及技术问题：

　一、同频中继器的原理

　同频中继器属于同频放大设备，将上行(移动台到基站)、下行(基站到移动台)两路信号分
别放大，

扩大覆盖范围。基本原理是利用前向天线接收基站下行信号，经过低噪声放大器将有用信号
放大，而

外界噪声信号放大不明显，提高载噪比，再经窄带滤波器多重滤波送功放放大，由后向天线
发射到移

动台；同时利用后向天线接收移动台上行信号，经低噪声放大器、窄带滤波器、功放发射到
基站。

　　一般来说，同频中继器的构成包括前向天线、后向天线和主机。前向、后向天线工作频
段都包含

上、下行频段、同时传输上、下行信号；主机包含上、下行两条放大链路，并且采用双工器
工作，以

减少天线数量，功率放大器采用多信道共同放大以简化系统结构，降低成本。

　　二、同频中继器的特点

　1、优点

　*　结构简单，不需要进行频率变换、射频信号调制解调和高精密度的滤波器和振荡源，使
得制

造成本远小于基站。

　*　可以用宽带滤波器实现数字、模拟系统兼容，减少投资。

　*　耗电量小，只需普通市电，对缺电地区可用太阳能电源解决，无需专设供电机房。

　　*　安装简便迅速，由于只架设前后向天线，通过电缆与主机连接，因此建站速度快(1～
2天)，特

别适用于要求紧急开通的地方。

　*　环境要求低，可露天工作，耐寒冬酷暑。

　*　根据地形、传输线路可选择采用无线或光纤传输同频中继器，充分利用各种现有资源。

　2、缺点

　同频放大，不产生新的信道，一旦基站话务量大或者信道扩容后，若同频中继器采用一
块功放全

频段多信道放大，会使每个信道输出功率减小，减小覆盖范围。

前后向天线安装不当或调测不注意，会产生上、下行信号自环放大，产生自激现象，造成
基站控

制信道阻塞，导致基站瘫痪。

功放对多信道放大会产生三阶互调产物，导致通话质量下降，应严格降低。

　从同频中继器的优缺点来看，只要我们在设计、安装时认真细致，减少差错，还是具有很
强的适

用性，既简便经济、性能价格比较优，又提高了频谱利用率，特别适用于前述地区，作为基
站的延

伸。

　三、同频中继器技术问题

　同频中继器结构简单，但也有不少技术问题值得我们研究解决。同频中继器根据信号传输
方式，

同频中继器可分为无线传输和有线(主要是光纤)传输同频中继器。以下分开讨论：

　1、无线传输同频中继器无线传输同频中继器采用无线收发信号，系统结构包括前向天
线，后

向天线和主机，安装在同一位置，下行线路为通过前向天线接收基站下行信号，经电缆连接
传送到主

机放大后，送后向天线发射到移动台；上行线路为通过后向天线接收移动台上行信号，经电
缆连接传

送到主机放大后，送前向天线发射到基站，安装地点大部分应远离基站，靠近覆盖区，以取
得良好覆

盖效果。

　①安装地点

　采用无线传输，同微波中继设备一样，要求前向天线与基站之间无阻挡，才能收到稳定较
强的直

射波，这要求勘测设计选择站址时，应根据军用地图及实地勘测，选择最佳位置，通常选择
的安装地

点地势较高，如高山、铁塔等，供电维护不太方便。

　②前向天线

　在选择好安装地点后，前向天线应采用高增益、高前后比的定向天线，如抛物面网状天
线，以提

高基站信号的选择性，获得较高的载噪比，同时增加隔离度。一般来说，前向天线接收到的
信号强度

必须大于-60dbm(天线口测)。

　　③后向天线

　为取得良好的覆盖效果，后向天线应架设在高处，以便垂直幅射，减少穿透损耗，采用栅
状或板

状定向天线，提高正向信号强度，同时也增加隔离度。

　④隔离度

　采用双工器工作，前、后向天线安装地点较近，不可避免发生后向天线发射的下行信号，
感应到

前向天线，如果主机增益太大，自环放大会产生同频自激现象，反向亦然，导致有用信号输
出功率下

降。这就要求安装前、后向天线时必须达到一定的隔离度，才能提高主机增益，获得较大的
输出功

率，采用的方法是将前、后向天线垂直拉开15米或水平拉开20米以上，尽量使前、后向天线
背靠背（

夹角180度)，且前、后天线正前方不能有高大阻挡物，或利用山体、水塔、建筑物等自然地
形阻隔。

此外，还可通过加装隔离网增加隔离度。一般来说，隔离度必须大于主机有源增益加15db。
也就是

说，一旦隔离度不好，主机增益无法开得太大，输出功率就会降低。

　⑤不同复用方式的影响

　我国TACS模拟系统采用频分多址(FDMA)方式和多信道共用技术，每个移动台通话时随机占
用一

个信道，使得无线传输同频中继器随用户数增加，每个信道输出功率下降。传输距离很远
时，可以采

用多个无线传输同频中继器串联使用，特别适用于公路、铁路的覆盖。

　我国GSM数字系统采用时分多址(TDMA)方式和数字化技术。每个移动台通话占用一个信道中
的

某个时隙，如果传输距离过长，可能造成该移动台在规定的时隙内发射的信号无法被基站接
收到，造

成接续不上。根据测算，工作在GSM系统方式下，经基站到无线传输同频中继器发送到移动台
的直线

传输距离不应超过35公里。另外，数字化技术要求载噪比较高。

　未来采用的码分多址(CDMA)方式，每个移动台根据不同的扩频码区分，同样可以采用无线
传输

同频中继器。

　2、光纤传输同频中继器

　光纤传输同频中继器是近年开发的一种新型同频中继器，其信号通过光缆传输，不受地理
条件限

制，特别适用于地形复杂的山区，同时由于前、后天线安装不在同一位置，不存在同频干
扰，可以实

现全向覆盖。

　光纤传输同频中继器的构成包括前、后向天线，主机A、B，安装在基站、覆盖区两端、下
行线路

为通过前向天线接收基站下行信号，经电缆传送到主机A放大，将信号电平调整到光发送端机
规定的

接口电平，送到光发送端机进行光调制，经光缆传输到主机B的光接收端机，将光信号转变为
电信

号，经放大送后向天线发射，上行线路亦然。

　光纤传输同频中继器与无线传输同频中继器相比具有以下特点：

　①安装地点

　由于基站和传输机房一般在邮电局同一座大楼里，所以通常是主机A安装在邮电局基站机房
或传

输机房，主机B安装在覆盖区的邮电局机房。

　②前向天线

　前向天线安装在基站端(主机A端)，为避免触动基站设备，一般采用无线接收，可选用定向
天线选

择接收基站信号。

　③后向天线

　后向天线安装在覆盖区高处，由于不存在同频干扰，可采用全向天线扩大覆盖范围。

　④隔离度

　　由于前、后向天线安装不在同一位置，不存在隔离度问题。

　⑤不同复用方式的影响

　TACS模拟系统的FDMA方式下，影响与无线传输同频中继器相同。传输距离很远时，可中途
增加

光纤放大器，提高光强度。GSM数字系统的TDMA方式下，由于光信号在光纤中通过光全反射
进行

传输的，光信号经过的实际路程大于光纤长度，根据测算，有线传输同频中继器要求连接主
机A、B之

间光缆传输距离不超过25公里。

　CDMA方式下，同样可以采用光纤传输同频中继器。

　⑥波分复用

　由于同一光纤中传输的光信号波长相互独立，因而可以完成各种信号的综合和分离，对光
纤已用

于传输话路(通常为1.31um波长)时，可通过使用波分复用器实现基站下行信号、移动台上行
信号(采用

1．55um波长)共同传输，不需要另外铺设光缆，充分利用光纤的巨大带宽资源。

　此外，不管是无线还是有线同频中继器，在主机调试时，还要注意以下几个问题：

　1、上、下行增益平衡

　若下行增益远大于上行增益，会导致手机接收到场强很高，却打不通电话，若上行增益远
大于下

行增益，导致覆盖范围缩小。较合理范围是调整上、下行增益使其相差上于3db。

　2、三阶互调产物

　由于大部分同频中继器产家采用一块功放多信道共同放大，由于功放的工作非线性，会产
生互调

产物，尤其是三阶互调产物较强，频率又位于移动通信频段，对通话质量有较大影响，应通
过降低上

下行输出功率，从而降低三阶互调产物。根据CCITT建议，蜂窝移动通信载噪比大于17db，我
们应调

整下行输出三阶互调不大于-20dbc，(模拟系统)或-15dbc(数字系统)。

　四、总结

　经过模拟、数字系统大扩容以后，仍有部分山区、村镇及城市部分地下建筑、酒楼、KTV包
箱等

地，存在着移动通信盲区，不可能也不必要建设新的基站，因为即使是微蜂窝、微微蜂窝基
站，对安

装环境、电源、天线架设要求都很高，成本较高，而通过建设同频中继器进行补充仍是一个
有效经济

的方法。但是，由于基站建设前已经过频率规划设计，对基站的话务量、越区切换，接入半
径、排队

时间等技术参数作出统一部署。这就要求在安装同频中继器之前，必须与邮电局通信部门相
互沟通，

了解被接入基站容量及参数设置情况，避免造成该基站工作异常。

　总之，在移动通信发展初期，同频中继器曾经发挥过较大作用，随着移动基站大规模扩
容，其作

用逐步下降，但作为一种简便经济的移动基站延伸器，仍有其存在的合理性，我们应充分利
用同频中

继器的优点，扬长避短，因地制宜，促进移动通信系统不断发展完善。