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1、 摘 要 本文主要概述了海上移動通信，使用移頻直放站可以解決這些困擾同頻直放站或光纖直放站的問題。移頻直放站可以避免同頻直放站的局限性，而且在沒有光纖資源的地區(qū)，使用有線引入直放站可以獲得光纖直放站的覆蓋效果 關鍵詞　海上移動、覆蓋、信號、智能移頻中繼 Abstract [Click here and input abstract in English] Keywords　[Click here and input keywords in English]

2、 目錄 摘 要 i Abstract ii 第1章 前言 1 1.1 無線通信背景 1 第2章 項目概況 2 2.1 項目覆蓋圖—陸地基站 2 2.2 項目的基本原理與關鍵技術內容： 2 2.3 技術創(chuàng)新點論述： 4 2.3.1 利用FRC頻率傳輸遠程調整技術的原理研制“智能變頻器”： 4 2.3.2 利用基于GPS的智能化鎖相頻率控制穩(wěn)定技術的原理研制“基于GPS的智能頻率穩(wěn)定器” 5 2.4 設備技術指標 7 2.5 項目特點 9 第3章 技術小結 11 主要研究成果 13 致謝 14 附錄 15 第1章 前言 1.1 無線移頻海域覆蓋

3、技術背景 隨著我國移動通信的發(fā)展和信號覆蓋的延伸，在目前網絡運行商對無縫覆蓋主要解決的是三種特殊區(qū)域的無縫覆蓋：建筑物室內覆蓋（包括高樓、賓館、大型購物商場、停車場等建筑物內）、地鐵和隧道的室內覆蓋、高速公路和鐵路沿線的覆蓋，而到不久的將來，浩瀚海洋也需要無縫覆蓋，因為受到地球曲徑和導頻污染的影響，有些海域、島嶼都還存在著信號盲區(qū)和有信號打不出去的現(xiàn)象，談到這里，有人會問，海洋之中需要無縫覆蓋嗎？我們先不說需不需要，先舉生活中的貿易來往比如：遠洋貿易的海上貨輪、載人的豪華游輪、緊急情況下的海上事故搜救和日后的非正常時期（如戰(zhàn)爭）、等等，都時不時需要通信與交流，特別是海上搜救活動，更需要有一個

4、穩(wěn)定網絡信號，它將發(fā)揮著搜救活動的重要角色，說到底就是需要這樣網絡信號，但對于目前網絡運行商考慮到資金、建設和規(guī)劃等眾多因素制約是不太可能實現(xiàn)海域大面積的覆蓋，但網絡運行商是可以考慮到一種流行在當今信號覆蓋的延伸武器（直放站），直放站具有與基站同等覆蓋面積，覆蓋更為靈活，建設資金少，不需要土建和傳輸電路等優(yōu)點，但不足的是不管哪種類型的直放站與基站對比都有以下的不足,不能增加系統(tǒng)容量。 在目前的直放站中，常規(guī)的同頻直放站存在以下幾個問題：無線同頻直放站常常能接收到多個基站的信號而形成干擾；增益較高的直放站，施主天線和重發(fā)天線之間的隔離度要求很高，往往難以實現(xiàn)；在許多情況下，由于在所需覆蓋的盲區(qū)

5、邊緣無法找到有足夠信號強度的站址，同頻直放站無法安裝；使用光纖直放站時，光纖資源無法獲得或成本高。而移頻直放站可以解決這些困擾同頻直放站或光纖直放站的問題。移頻直放站可以避免同頻直放站的局限性，而且在沒有光纖資源的地區(qū)，使用有線引入直放站可以獲得光纖直放站的覆蓋效果。經對于海域的綜合覆蓋環(huán)境和實際的安裝環(huán)境考慮，無線移頻站最能勝任此項覆蓋。 第2章 項目概況 直放站監(jiān)控系統(tǒng)是對直放站設備進行遠程監(jiān)控維護的管理系統(tǒng)。為了方便對直放站設備各模塊的控制及管理，以及對直放站設備的“集中監(jiān)控，統(tǒng)一管理”而開發(fā)了直放站監(jiān)控系統(tǒng)。直放站監(jiān)控系統(tǒng)可以通過短消息、撥號或直連的方式與網管中心實現(xiàn)數(shù)據互聯(lián)；調試

6、人員也可以通過對菜單的設置和接口說明實現(xiàn)對直放站各模塊的監(jiān)測。 2.1 項目覆蓋圖—陸地基站 近端設備在終于在離海岸線4公里處，接收到信源站的Ec/Io值基本滿足要求（-9~-15dB），此時接收場強大約-45dBm輸入給近端主機，輸出功率調整在+40dBm(10W)。近端設備調試開通后，并將對方近端現(xiàn)在所處位置的經緯度和傳輸天線方位角，以便遠端傳輸天線對準近端傳輸天線。 遠端傳輸天線對準近端傳輸天線后，傳輸信號電平強度為-50dBm，經工作人員整機調試，設備開通，輸出功率為38dBm。設備開通后，對覆蓋海域進行了測試，具體的測試情況看測試前后數(shù)據對比。 2.2 項目的基本

7、原理與關鍵技術內容 基于FRC和GPS通信方式的智能移頻中繼系統(tǒng)基本原理和關鍵技術：在近端，用無線接收基站下行信號，經過雙工器到下行的LNA，通過LNA進行低噪聲放大后，再通過智能變頻器將信號轉變?yōu)榱硗庑诺赖男盘?，再經功放放大后向遠端發(fā)射；遠端天線接收下行傳輸信號，經過雙工器的濾波后到下行的LNA，通過下行LNA放大，再經過智能變頻器將其信道恢復至原來的業(yè)務信道，經功放放大后由服務天線發(fā)射出去。上行同樣道理，遠端先接收上行信號再由智能變頻器轉變成傳輸信道，經功率放大由天線發(fā)射到近端，近端接收后將其變頻返回業(yè)務信道給基站。從而實現(xiàn)整個工作過程。其中基于GPS的智能頻率穩(wěn)定器用于接收GPS（全球

8、衛(wèi)星定位系統(tǒng)）的準確時鐘同步和頻率同步，作為基準源，保證本項目傳輸頻率的準確度和穩(wěn)定度。原理圖如下： 關鍵技術內容就是“智能變頻器”的研制，即FRC（頻率傳輸遠程調整技術）；還有“基于GPS的智能頻率穩(wěn)定器”的研制，即基于GPS的智能化鎖相頻率控制穩(wěn)定技術。 2.3 技術創(chuàng)新點論述 2.3.1 利用FRC頻率傳輸遠程調整技術的原理研制“智能變頻器” FRC（Frequency Remote Control）是頻率傳輸遠程調整技術。由于我我們所需要的移頻方式是帶內移頻，即輸入頻率和輸出頻率之間頻率間隔很小，同時希望輸入頻率和輸出頻率在所規(guī)定的頻段內可

9、以任意選擇，這時如果使用通常的一次變頻技術，實現(xiàn)起來將會非常困難，同時混頻時產生的鏡像產物將使雜散指標劣化，最終影響整機指標。因此，我們在設計中采用了固定中頻，兩次變頻的技術，很好的解決了這兩個難題。 本項目根據中國國情，自己研發(fā)了核心技術“FRC頻率傳輸遠程調整技術”，使本項目產品具有強大的生命力和經濟效益。國內如西安大唐電信采用的是代理韓國的產品，并無能自主獨立進行研發(fā)此技術。本項目的技術關鍵難點在于：在“移頻技術”上，本項目是“帶內移頻”，而其它廠家是“帶外移頻”，必須重新申請頻率且會出現(xiàn)干擾，而無法實現(xiàn)安裝；另一方面本項目實現(xiàn)“遠程傳輸智能軟件控制變頻”，而其它是“固定變頻”，輸入頻

10、率多少，輸出頻率固定多少，在傳輸中頻率固定不變。一旦安裝地區(qū)出現(xiàn)另一相同頻率源時，也不懂得變化調整自身頻率繞過對方，必然的出現(xiàn)頻率沖突、干擾，嚴重時只好拆下已裝好的設備；最后，本項目頻率穩(wěn)定度高，移動通信一旦出現(xiàn)頻偏，必須掉話多，通信質量差。而本項目可以解決上述問題，原理如下： 首先由本振產生一個高度穩(wěn)定可靠的12MHZ基準頻率信號Φ作為頻率參考源送入“智能變頻器中央處理器和PLL電路，經過鎖相，預分頻校正，濾波等一系列電路處理產生一個隨意可調的壓控電壓。控制VCO振蕩電路產生本振L01，另邊也經過類似處理產生一個高度穩(wěn)定及隨意可調的本振L02，送入混頻器混頻。由于L01、L02在很

11、寬范圍內是隨意可調的，且有極高的穩(wěn)定性，因此可實現(xiàn)帶內移頻或帶處移頻，且在-35℃～70℃范圍內，頻偏小于8HZ。本電路特點是頻帶寬（可用于C網、G網）可編程,頻偏小，可靠性高，采用FRC軟件編程控制，與眾不同。 另外，由于所有頻率均工作在射頻微波段，且在遠程傳輸中，對電路分布參數(shù)的要求和精度相當嚴格，而不是普通變頻器只考慮集中參數(shù)。本技術構成的產品（如CDMA移頻直放站等）已通過中試，見附件的權威檢測報告、實際中試和用戶報告。報告表明，公司已通過射頻微波領域的中試，不存在射頻微波研發(fā)的技術風險。本項目要用到4個智能變頻器。分別如下： 內容 下行近端 下行遠端 上行近端 上行遠端

12、 智能變頻器1 智能變頻器2 智能變頻器3 智能變頻器4 輸入 878.49MHz （283信號） 871.11MHz （37信號） 826.11MHz（37信號） 833.49 MHz （283信號） 輸出 871.11MHz （37信號） 878.49MHz （283信號） 833.49 MHz （283信號） 826.11MHz （37信號） 原理圖如下所示： 2.3.2 利用基于GPS的智能化鎖相頻率控制穩(wěn)定技術的原理研制“基于GPS的智能頻率穩(wěn)定器” GPS（Globe Positioning System）是全球定位系

13、統(tǒng)，是美國國防部組織建立的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，它可以提供三維定位（經度、緯度、高度）、時間同步和頻率同步，是一套覆蓋全球的全方位導航系統(tǒng)。在通信網中，常將GPS與銣鐘配合使用，利用GPS的長穩(wěn)定性，結合銣鐘的短穩(wěn)特性，得到準確度和穩(wěn)定度都很高的信號，該信號可以作基準源使用。 對于一個移頻傳輸?shù)脑O備來說，一個最關鍵的技術是能夠將變頻之后的信號準確的恢復到原有的頻率上，因此在近端和遠端的兩個變頻器本振的基準頻率，要求在高低溫條件下變化較小且頻率漂移方向應一致，否則會嚴重影響本項目系統(tǒng)的性能。 本技術的關鍵是用利用GPS的長期穩(wěn)定性好的特點，結合TCXO和OCXO短期穩(wěn)定性好的特點，設計出高穩(wěn)定的頻率

14、基準源。這樣的基準源可以達到很好的頻率穩(wěn)定度指標（0.01PPM以下），同時價格與使用銣鐘或銣鐘與GPS結合的方式便宜。 本項目的技術優(yōu)勢是：頻率穩(wěn)定度高，與眾不同。因為移動通信一旦出現(xiàn)頻偏，必須掉話多，通信質量差。采用本項目基于GPS的智能化鎖相頻率控制穩(wěn)定技術的原理研制“基于GPS的智能頻率穩(wěn)定器”，可以使頻率容限誤差由原2.5PPM?（±2000Hz）降為現(xiàn)在的0.01PPM（±8Hz），且原來每年頻率會漂移±2000Hz ，現(xiàn)在的漂移微乎其微，可以忽略不計。原理如下所示： 由于本項目系統(tǒng)的近端和遠端的兩個變頻器本振的基準頻率，要求在高低溫條件下變化較小且頻率漂移方向應一致，

15、否則會嚴重影響本項目系統(tǒng)的性能。我們前期采用12.8MHZ恒溫和12.8MHZ溫補晶體振蕩器,因溫度頻差、年老化率、相位噪聲較大等因素,導致無法達到預期的項目要求.后來我們利用授時型GPS板高精度定時做了大膽的技術創(chuàng)新,巧妙地將GPS技術﹑單片機技術和CPLD(復雜的可編程邏輯器件)技術結合在一起.我們選用的MOTOLORA GT/UT型ONCORE GPS接收器,具有并行8通道,可同時跟蹤8顆衛(wèi)星, 1PPS秒脈沖輸出,精度±70ns,捕獲時間短,Motolora二進制數(shù)據數(shù)據輸出,功耗小,體積小,可長時間工作等優(yōu)越的性能。 CPLD(復雜的可編程邏輯器件)內部計數(shù)器在1PPS秒脈沖作用下

16、對12.8MHZ溫補晶體振蕩器進行準確計數(shù),然后將計數(shù)值送入CPU,通過軟件比較、修正后輸出12位數(shù)字信號給DA轉換器,經數(shù)模轉換后輸出一個壓控電壓給溫補晶體振蕩器的VCO(電壓控制型振蕩器),來調整溫補晶體振蕩器的頻率輸出誤差,經多次比較、修正、調整, 溫補晶體振蕩器將輸出一個穩(wěn)定度高且準確率高的頻率,通過高速寬帶運放放大后,通過SMA輸出給變頻器做基準頻率.本項目附加了GPS與單片機、PC機通訊功能,還有數(shù)碼管顯示,鍵盤菜單等功能可以很容易地了解當前衛(wèi)星接收的個數(shù),輸出頻率值,時間日期,定位經緯度,修改GPS設置值,方便了生產調試和工程安裝與維護。 從實踐證明,在GPS接收到4顆

17、衛(wèi)星以上時,溫補晶體振蕩器輸出的頻率誤差在±0.01PPM(1×10-6);高溫(+70℃)低溫(-30℃)實驗也數(shù)據表明,輸出的頻率誤差在±0.01PPM,根本無需考慮到溫補晶體振蕩器存在的溫度頻差和年老化等問題,能夠很好地應用在本項目。本技術構成的產品（如CDMA移頻直放站等）已通過中試，見附件的權威檢測報告、實際中試和用戶報告。 2.4 設備技術指標 移頻產品近端主要指標 指標項目 下行 上行 工作頻率(MHZ) 870~880 825~835 最大輸出功率(dbm) 37 33 最大增益(db) 95±3 95±3 自動電平控制ALC(db) ≤2

18、 ≤2 增益可調節(jié)范圍(db) 30 30 增益可調節(jié)步長(db) 1 1 噪聲系數(shù)(db) ≤5 ≤5 電壓駐波比 ≤1.4 ≤1.4 帶內波動(峰峰值db) ≤3 ≤3 傳輸時延(us) ≤5 ≤5 波形質量因數(shù) ≥0.95 ≥0.96 載波頻率誤差(ppm) ≤0.01 ≤0.01 雜散發(fā)射(dBm) 806MHZ~821MHZ ≤-67 881MHZ~885MHZ ≤-36 885MHZ~915MHZ ≤-67 930MHZ~960MHZ ≤-47 9KHZ~150KHZ ≤-36 150KHZ~30MHZ ≤

19、-36 30MHZ~1GHZ ≤-36 1GHZ~12.75GHZ ≤-30 1.8GHZ~1.92GHZ ≤-47 3.4GHZ~3.53GHZ ≤-47 ACPR (dBc/30KHz) ≥750KHZ ≤-45 ≤-42 ≥1.98MHZ ≤-65 ≤-59 三階互調 (dBm/30KHz) 工作頻帶內 ≤-15 工作頻帶外(>=1MHZ) 9KHZ~1GHZ ≤-36 1GHZ~12.75GHZ ≤-30 帶外抑制(dBc/30KHz) 每信道≥1.98MHZ ≤-44 ≤-38 射頻接頭 N-K 輸入阻抗

20、(歐） 50 工作電源(V) AC220/DC24 工作溫度(℃) -50~+65 工作濕度(%) 5~95(無凝結） 監(jiān)控報警 RS-232本地或遠程監(jiān)控 設備尺寸(mm) 380*490*230 設備重量(kg) 27 移頻產品遠端主要指標 指標項目 下行 上行 工作頻率(MHZ) 870~880 825~835 最大輸出功率(dbm) 40 33 最大增益(db) ≤90 ≤90 自動電平控制ALC(db) ≤2 ≤2 增益可調節(jié)范圍(db) 30 30 增益可調節(jié)步長(db) 1 1 噪聲系數(shù)(db) ≤5

21、 ≤5 電壓駐波比 ≤1.4 ≤1.4 帶內波動(峰峰值db) ≤3 ≤3 傳輸時延(us) ≤5 ≤5 波形質量因數(shù) ≥0.95 ≥0.96 載波頻率誤差(ppm) ≤0.01 ≤0.01 帶內雜散(dBc/30KHz) ≤-25 ≤-25 雜散發(fā)射(dBm) 806MHZ~821MHZ ≤-67 881MHZ~885MHZ ≤-36 885MHZ~915MHZ ≤-67 930MHZ~960MHZ ≤-47 9KHZ~150KHZ ≤-36 150KHZ~30MHZ ≤-36 30MHZ~1GHZ ≤-36 1GHZ~12

22、.75GHZ ≤-30 1.8GHZ~1.92GHZ ≤-47 3.4GHZ~3.53GHZ ≤-47 ACPR (dBc/30KHz) ≥750KHZ ≤-45 ≤-42 ≥1.98MHZ ≤-65 ≤-59 三階互調 (dBm/30KHz) 工作頻帶內 ≤-15 工作頻帶外(>=1MHZ) 9KHZ~1GHZ ≤-36 1GHZ~12.75GHZ ≤-30 帶外抑制 (dBc/30KHz) 每信道≥1.98MHZ ≤-44 ≤-38 射頻接頭 N-K 輸入阻抗(歐） 50 工作電源(V) AC220/DC24 工作溫

23、度(℃) -50~+65 工作濕度(%) 5~95(無凝結） 監(jiān)控報警 RS-232本地或遠程監(jiān)控 設備尺寸(mm) 380*490*230 設備重量(kg) 27 2.5 項目特點 而本項目由于采用了先進的FRC傳輸頻率遠程調整技術的原理研制“智能變頻器”和利用基于GPS的智能化鎖相頻率控制穩(wěn)定技術的原理研制“基于GPS的智能頻率穩(wěn)定器”，較好地替代了光纖資源匱乏、解決了自激、解決了頻漂問題，在CDMA網絡優(yōu)化的實際建設中邁出了創(chuàng)造性的一步，解決了一直困擾CDMA網絡建設的基本難題。本項目技術性能優(yōu)勢匯總如下（包括FRC創(chuàng)新點、GPS通信創(chuàng)新點）： ●FRC傳輸頻

24、率軟件可調，輕易改變傳輸頻率； ●采用GPS通信鎖相頻率穩(wěn)定技術，克服頻率漂移和掉話率多問題； ●可使用全向天線，滿足不同覆蓋要求； ●高隔離度，選址容易，安裝簡單； ●采用基站耦合有效克服了同頻直放站的同頻干擾問題； ●與光纖直放站相比有更小的時延； ●帶內移頻技術，無須申請另外的頻點； ●滿足基站擴容，增加載波容易； ●傳輸距離可達20公里以上。 以上說明本項目在市場推廣、技術水平、性能指標、移動通信網絡優(yōu)化方面具備了良好的潛力和競爭力，具備了不可比擬的優(yōu)越性。 第3章 技術小結 本項目是解決通信網絡延伸覆蓋能力的一種優(yōu)選方案。它與基站相比有結

25、構簡單、投資較少和安裝方便等優(yōu)點，與普通直放機相比也有不可比擬的優(yōu)越性?？蓮V泛用于難于覆蓋的海域盲區(qū)和弱區(qū)，同時也可以做為海上應急通信保障系統(tǒng)，或者特殊通信系統(tǒng)要求，可以解決海上船只的正常通信要求。本項目不僅在CDMA800上可大力推廣，同時也已經在西藏CDMA450上廣泛應用了，像這種人口密度低，地域范圍廣的地方使用，可以大大提高覆蓋效果。還可在即將到來的3G網絡優(yōu)化建設中發(fā)揮主導作用，為中國移動通信事業(yè)的發(fā)展和國民信息化進程作出重要貢獻。 參考文獻 [1]三元達中移監(jiān)控使用說明書 [2]中國移動直放站監(jiān)控系統(tǒng)功能規(guī)范手冊 [3] 通信原理（第3版） [4]GSM 原理及其網絡優(yōu)化 第2版 [5]大話通信——通信基礎知識讀本