移動(dòng)通信中繼器的原理

　　移動(dòng)通信發(fā)展日新月異，正向著全球化、綜合化
和個(gè)人化方向發(fā)展，必須是數(shù)字化寬帶系統(tǒng)、高

速率以適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)和多媒體通信的要求。然而無(wú)線電頻譜資源是有限的，在我國(guó)要貫徹落實(shí)
“調(diào)整優(yōu)

化模擬網(wǎng)，大力發(fā)展GSM900/1800數(shù)字網(wǎng)，根據(jù)條件適度擴(kuò)大CDMA商用試驗(yàn)網(wǎng)”戰(zhàn)略方針，
對(duì)已經(jīng)

開(kāi)發(fā)的頻段提高頻譜利用率是一個(gè)根本的關(guān)鍵措施。

　　提高頻譜利用率的方法很多，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的主要有：

　1、信道擴(kuò)容��

　2、多信道共用

　3、小區(qū)分裂

　4、MRP多重復(fù)用技術(shù)

　5、頻分多址(FDMA)向時(shí)分多址(TDMA)發(fā)展，并正向碼分多址(CDMA)發(fā)展。

　正在研究的新方法主要有：

　1、頻道窄帶化

　2、窄帶數(shù)字調(diào)制技術(shù)

　3、研制寬帶TDMA傳輸系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)

　4、頻率復(fù)用及插入頻道技術(shù)

　5、采用數(shù)據(jù)組的形式傳送信息以代替話音傳輸

　6、寬帶CDMA實(shí)用化

　各地區(qū)應(yīng)因地制宜，多種方法共用以提高頻譜利用率。目前，全國(guó)正在大力抓緊模擬網(wǎng)及
數(shù)字網(wǎng)

的擴(kuò)容工程，主要以數(shù)字網(wǎng)為重點(diǎn)。由于我國(guó)山多地廣，擴(kuò)容工程還是以建設(shè)新的基站為
主。對(duì)于經(jīng)

濟(jì)發(fā)達(dá)的城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)，用戶(hù)數(shù)量大，經(jīng)濟(jì)效益明顯，而對(duì)于經(jīng)濟(jì)不太發(fā)達(dá)的縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)，用
戶(hù)數(shù)量

小，建設(shè)基站投資大，不經(jīng)濟(jì)。另外，既便在現(xiàn)代化的城市中，隧道、地鐵、地下商場(chǎng)、停
車(chē)場(chǎng)和一

些封閉的大型建筑物，由于山脈、地面或建筑物的屏蔽作用，成為移動(dòng)通信的弱信號(hào)區(qū)或盲
區(qū)，如果

在這些很小的區(qū)域建設(shè)基站，將造成頻譜資源和人財(cái)力資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。為此，我們可以利
用一種投

資小，建站速度快，環(huán)境要求低，安裝維護(hù)簡(jiǎn)便，性能穩(wěn)定的設(shè)備棗同頻中繼器來(lái)解決。


�ァ∥覈�(guó)郵電部在1992年下達(dá)的《移動(dòng)電話網(wǎng)路技術(shù)體制》中規(guī)定“對(duì)于需要覆蓋，而增設(shè)
基站又不

經(jīng)濟(jì)或不方便的局部地區(qū)”可采用設(shè)置同頻中繼器的方法來(lái)擴(kuò)大覆蓋范圍。

　以下就介紹同頻中繼器的原理、特點(diǎn)及技術(shù)問(wèn)題：

　一、同頻中繼器的原理

　同頻中繼器屬于同頻放大設(shè)備，將上行(移動(dòng)臺(tái)到基站)、下行(基站到移動(dòng)臺(tái))兩路信號(hào)分
別放大，

擴(kuò)大覆蓋范圍。基本原理是利用前向天線接收基站下行信號(hào)，經(jīng)過(guò)低噪聲放大器將有用信號(hào)
放大，而

外界噪聲信號(hào)放大不明顯，提高載噪比，再經(jīng)窄帶濾波器多重濾波送功放放大，由后向天線
發(fā)射到移

動(dòng)臺(tái)；同時(shí)利用后向天線接收移動(dòng)臺(tái)上行信號(hào)，經(jīng)低噪聲放大器、窄帶濾波器、功放發(fā)射到
基站。

　　一般來(lái)說(shuō)，同頻中繼器的構(gòu)成包括前向天線、后向天線和主機(jī)。前向、后向天線工作頻
段都包含

上、下行頻段、同時(shí)傳輸上、下行信號(hào)；主機(jī)包含上、下行兩條放大鏈路，并且采用雙工器
工作，以

減少天線數(shù)量，功率放大器采用多信道共同放大以簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低成本。

　　二、同頻中繼器的特點(diǎn)

　1、優(yōu)點(diǎn)

　*　結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要進(jìn)行頻率變換、射頻信號(hào)調(diào)制解調(diào)和高精密度的濾波器和振蕩源，使
得制

造成本遠(yuǎn)小于基站。

　*　可以用寬帶濾波器實(shí)現(xiàn)數(shù)字、模擬系統(tǒng)兼容，減少投資。

　*　耗電量小，只需普通市電，對(duì)缺電地區(qū)可用太陽(yáng)能電源解決，無(wú)需專(zhuān)設(shè)供電機(jī)房。

　　*　安裝簡(jiǎn)便迅速，由于只架設(shè)前后向天線，通過(guò)電纜與主機(jī)連接，因此建站速度快(1～
2天)，特

別適用于要求緊急開(kāi)通的地方。

　*　環(huán)境要求低，可露天工作，耐寒冬酷暑。

　*　根據(jù)地形、傳輸線路可選擇采用無(wú)線或光纖傳輸同頻中繼器，充分利用各種現(xiàn)有資源。


　2、缺點(diǎn)

�ā⊥�頻放大，不產(chǎn)生新的信道，一旦基站話務(wù)量大或者信道擴(kuò)容后，若同頻中繼器采用一
塊功放全

頻段多信道放大，會(huì)使每個(gè)信道輸出功率減小，減小覆蓋范圍。

�ㄇ昂笙蛱炀�安裝不當(dāng)或調(diào)測(cè)不注意，會(huì)產(chǎn)生上、下行信號(hào)自環(huán)放大，產(chǎn)生自激現(xiàn)象，造成
基站控

制信道阻塞，導(dǎo)致基站癱瘓。

�üΨ艑�(duì)多信道放大會(huì)產(chǎn)生三階互調(diào)產(chǎn)物，導(dǎo)致通話質(zhì)量下降，應(yīng)嚴(yán)格降低。

　從同頻中繼器的優(yōu)缺點(diǎn)來(lái)看，只要我們?cè)谠O(shè)計(jì)、安裝時(shí)認(rèn)真細(xì)致，減少差錯(cuò)，還是具有很
強(qiáng)的適

用性，既簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)、性能價(jià)格比較優(yōu)，又提高了頻譜利用率，特別適用于前述地區(qū)，作為基
站的延

伸。

　三、同頻中繼器技術(shù)問(wèn)題

　同頻中繼器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但也有不少技術(shù)問(wèn)題值得我們研究解決。同頻中繼器根據(jù)信號(hào)傳輸
方式，

同頻中繼器可分為無(wú)線傳輸和有線(主要是光纖)傳輸同頻中繼器。以下分開(kāi)討論：

　1、無(wú)線傳輸同頻中繼器��無(wú)線傳輸同頻中繼器采用無(wú)線收發(fā)信號(hào)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括前向天
線，后

向天線和主機(jī)，安裝在同一位置，下行線路為通過(guò)前向天線接收基站下行信號(hào)，經(jīng)電纜連接
傳送到主

機(jī)放大后，送后向天線發(fā)射到移動(dòng)臺(tái)；上行線路為通過(guò)后向天線接收移動(dòng)臺(tái)上行信號(hào)，經(jīng)電
纜連接傳

送到主機(jī)放大后，送前向天線發(fā)射到基站，安裝地點(diǎn)大部分應(yīng)遠(yuǎn)離基站，靠近覆蓋區(qū)，以取
得良好覆

蓋效果。

�、侔惭b地點(diǎn)

　采用無(wú)線傳輸，同微波中繼設(shè)備一樣，要求前向天線與基站之間無(wú)阻擋，才能收到穩(wěn)定較
強(qiáng)的直

射波，這要求勘測(cè)設(shè)計(jì)選擇站址時(shí)，應(yīng)根據(jù)軍用地圖及實(shí)地勘測(cè)，選擇最佳位置，通常選擇
的安裝地

點(diǎn)地勢(shì)較高，如高山、鐵塔等，供電維護(hù)不太方便。

�、谇跋蛱炀�

　在選擇好安裝地點(diǎn)后，前向天線應(yīng)采用高增益、高前后比的定向天線，如拋物面網(wǎng)狀天
線，以提

高基站信號(hào)的選擇性，獲得較高的載噪比，同時(shí)增加隔離度。一般來(lái)說(shuō)，前向天線接收到的
信號(hào)強(qiáng)度

必須大于-60dbm(天線口測(cè))。

　�、酆笙蛱炀�

　為取得良好的覆蓋效果，后向天線應(yīng)架設(shè)在高處，以便垂直幅射，減少穿透損耗，采用柵
狀或板

狀定向天線，提高正向信號(hào)強(qiáng)度，同時(shí)也增加隔離度。

　④隔離度

　采用雙工器工作，前、后向天線安裝地點(diǎn)較近，不可避免發(fā)生后向天線發(fā)射的下行信號(hào)，
感應(yīng)到

前向天線，如果主機(jī)增益太大，自環(huán)放大會(huì)產(chǎn)生同頻自激現(xiàn)象，反向亦然，導(dǎo)致有用信號(hào)輸
出功率下

降。這就要求安裝前、后向天線時(shí)必須達(dá)到一定的隔離度，才能提高主機(jī)增益，獲得較大的
輸出功

率，采用的方法是將前、后向天線垂直拉開(kāi)15米或水平拉開(kāi)20米以上，盡量使前、后向天線
背靠背（

夾角180度)，且前、后天線正前方不能有高大阻擋物，或利用山體、水塔、建筑物等自然地
形阻隔。

此外，還可通過(guò)加裝隔離網(wǎng)增加隔離度。一般來(lái)說(shuō)，隔離度必須大于主機(jī)有源增益加15db。
也就是

說(shuō)，一旦隔離度不好，主機(jī)增益無(wú)法開(kāi)得太大，輸出功率就會(huì)降低。

�、莶煌瑥�(fù)用方式的影響

　我國(guó)TACS模擬系統(tǒng)采用頻分多址(FDMA)方式和多信道共用技術(shù)，每個(gè)移動(dòng)臺(tái)通話時(shí)隨機(jī)占
用一

個(gè)信道，使得無(wú)線傳輸同頻中繼器隨用戶(hù)數(shù)增加，每個(gè)信道輸出功率下降。傳輸距離很遠(yuǎn)
時(shí)，可以采

用多個(gè)無(wú)線傳輸同頻中繼器串聯(lián)使用，特別適用于公路、鐵路的覆蓋。

　我國(guó)GSM數(shù)字系統(tǒng)采用時(shí)分多址(TDMA)方式和數(shù)字化技術(shù)。每個(gè)移動(dòng)臺(tái)通話占用一個(gè)信道中
的

某個(gè)時(shí)隙，如果傳輸距離過(guò)長(zhǎng)，可能造成該移動(dòng)臺(tái)在規(guī)定的時(shí)隙內(nèi)發(fā)射的信號(hào)無(wú)法被基站接
收到，造

成接續(xù)不上。根據(jù)測(cè)算，工作在GSM系統(tǒng)方式下，經(jīng)基站到無(wú)線傳輸同頻中繼器發(fā)送到移動(dòng)臺(tái)
的直線

傳輸距離不應(yīng)超過(guò)35公里。另外，數(shù)字化技術(shù)要求載噪比較高。

　未來(lái)采用的碼分多址(CDMA)方式，每個(gè)移動(dòng)臺(tái)根據(jù)不同的擴(kuò)頻碼區(qū)分，同樣可以采用無(wú)線
傳輸

同頻中繼器。

　2、光纖傳輸同頻中繼器

　光纖傳輸同頻中繼器是近年開(kāi)發(fā)的一種新型同頻中繼器，其信號(hào)通過(guò)光纜傳輸，不受地理
條件限

制，特別適用于地形復(fù)雜的山區(qū)，同時(shí)由于前、后天線安裝不在同一位置，不存在同頻干
擾，可以實(shí)

現(xiàn)全向覆蓋。

　光纖傳輸同頻中繼器的構(gòu)成包括前、后向天線，主機(jī)A、B，安裝在基站、覆蓋區(qū)兩端、下
行線路

為通過(guò)前向天線接收基站下行信號(hào)，經(jīng)電纜傳送到主機(jī)A放大，將信號(hào)電平調(diào)整到光發(fā)送端機(jī)
規(guī)定的

接口電平，送到光發(fā)送端機(jī)進(jìn)行光調(diào)制，經(jīng)光纜傳輸?shù)街鳈C(jī)B的光接收端機(jī)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?br />電信

號(hào)，經(jīng)放大送后向天線發(fā)射，上行線路亦然。

　光纖傳輸同頻中繼器與無(wú)線傳輸同頻中繼器相比具有以下特點(diǎn)：

�、侔惭b地點(diǎn)

　由于基站和傳輸機(jī)房一般在郵電局同一座大樓里，所以通常是主機(jī)A安裝在郵電局基站機(jī)房
或傳

輸機(jī)房，主機(jī)B安裝在覆蓋區(qū)的郵電局機(jī)房。

�、谇跋蛱炀�

　前向天線安裝在基站端(主機(jī)A端)，為避免觸動(dòng)基站設(shè)備，一般采用無(wú)線接收，可選用定向
天線選

擇接收基站信號(hào)。

�、酆笙蛱炀�

　后向天線安裝在覆蓋區(qū)高處，由于不存在同頻干擾，可采用全向天線擴(kuò)大覆蓋范圍。

　④隔離度

　　由于前、后向天線安裝不在同一位置，不存在隔離度問(wèn)題。

�、莶煌瑥�(fù)用方式的影響

　TACS模擬系統(tǒng)的FDMA方式下，影響與無(wú)線傳輸同頻中繼器相同。傳輸距離很遠(yuǎn)時(shí)，可中途
增加

光纖放大器，提高光強(qiáng)度。��GSM數(shù)字系統(tǒng)的TDMA方式下，由于光信號(hào)在光纖中通過(guò)光全反射
進(jìn)行

傳輸?shù)模�光信�?hào)經(jīng)過(guò)的實(shí)際路程大于光纖長(zhǎng)度，根據(jù)測(cè)算，有線傳輸同頻中繼器要求連接主
機(jī)A、B之

間光纜傳輸距離不超過(guò)25公里。

　CDMA方式下，同樣可以采用光纖傳輸同頻中繼器。

�、薏ǚ謴�(fù)用

　由于同一光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)波長(zhǎng)相互獨(dú)立，因而可以完成各種信號(hào)的綜合和分離，對(duì)光
纖已用

于傳輸話路(通常為1.31um波長(zhǎng))時(shí)，可通過(guò)使用波分復(fù)用器實(shí)現(xiàn)基站下行信號(hào)、移動(dòng)臺(tái)上行
信號(hào)(采用

1．55um波長(zhǎng))共同傳輸，不需要另外鋪設(shè)光纜，充分利用光纖的巨大帶寬資源。

　此外，不管是無(wú)線還是有線同頻中繼器，在主機(jī)調(diào)試時(shí)，還要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

　1、上、下行增益平衡

　若下行增益遠(yuǎn)大于上行增益，會(huì)導(dǎo)致手機(jī)接收到場(chǎng)強(qiáng)很高，卻打不通電話，若上行增益遠(yuǎn)
大于下

行增益，導(dǎo)致覆蓋范圍縮小。較合理范圍是調(diào)整上、下行增益使其相差上于3db。

　2、三階互調(diào)產(chǎn)物

　由于大部分同頻中繼器產(chǎn)家采用一塊功放多信道共同放大，由于功放的工作非線性，會(huì)產(chǎn)
生互調(diào)

產(chǎn)物，尤其是三階互調(diào)產(chǎn)物較強(qiáng)，頻率又位于移動(dòng)通信頻段，對(duì)通話質(zhì)量有較大影響，應(yīng)通
過(guò)降低上

下行輸出功率，從而降低三階互調(diào)產(chǎn)物。根據(jù)CCITT建議，蜂窩移動(dòng)通信載噪比大于17db，我
們應(yīng)調(diào)

整下行輸出三階互調(diào)不大于-20dbc，(模擬系統(tǒng))或-15dbc(數(shù)字系統(tǒng))。

　四、總結(jié)

　經(jīng)過(guò)模擬、數(shù)字系統(tǒng)大擴(kuò)容以后，仍有部分山區(qū)、村鎮(zhèn)及城市部分地下建筑、酒樓、KTV包
箱等

地，存在著移動(dòng)通信盲區(qū)，不可能也不必要建設(shè)新的基站，因?yàn)榧词故俏⒎涓C、微微蜂窩基
站，對(duì)安

裝環(huán)境、電源、天線架設(shè)要求都很高，成本較高，而通過(guò)建設(shè)同頻中繼器進(jìn)行補(bǔ)充仍是一個(gè)
有效經(jīng)濟(jì)

的方法。但是，由于基站建設(shè)前已經(jīng)過(guò)頻率規(guī)劃設(shè)計(jì)，對(duì)基站的話務(wù)量、越區(qū)切換，接入半
徑、排隊(duì)

時(shí)間等技術(shù)參數(shù)作出統(tǒng)一部署。這就要求在安裝同頻中繼器之前，必須與郵電局通信部門(mén)相
互溝通，

了解被接入基站容量及參數(shù)設(shè)置情況，避免造成該基站工作異常。

　總之，在移動(dòng)通信發(fā)展初期，同頻中繼器曾經(jīng)發(fā)揮過(guò)較大作用，隨著移動(dòng)基站大規(guī)模擴(kuò)
容，其作

用逐步下降，但作為一種簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)的移動(dòng)基站延伸器，仍有其存在的合理性，我們應(yīng)充分利
用同頻中

繼器的優(yōu)點(diǎn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，因地制宜，促進(jìn)移動(dòng)通信系統(tǒng)不斷發(fā)展完善。