《無線移頻海域覆蓋技術(shù)分析研究 通信技術(shù)專業(yè)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《無線移頻海域覆蓋技術(shù)分析研究 通信技術(shù)專業(yè)（16頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

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(guān)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(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容： 2 2.3 技術(shù)創(chuàng)新點論述： 4 2.3.1 利用FRC頻率傳輸遠(yuǎn)程調(diào)整技術(shù)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(shù)的原理研制“基于GPS的智能頻率穩(wěn)定器” 5 2.4 設(shè)備技術(shù)指標(biāo) 7 2.5 項目特點 9 第3章 技術(shù)小結(jié) 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(shù)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(wǎng)絡(luò)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(nèi)覆蓋（包括高樓、賓館、大型購物商場、停車場等建筑物內(nèi)）、地鐵和隧道的室內(nèi)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(dǎo)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(mào)易來往比如：遠(yuǎn)洋貿(mào)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)信號，但對于目前網(wǎng)絡(luò)運行商考慮到資金、建設(shè)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(wǎng)絡(luò)運行商是可以考慮到一種流行在當(dāng)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(shè)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(jīng)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(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)的管理系統(tǒng)。為了方便對直放站設(shè)備各模塊的控制及管理，以及對直放站設(shè)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(wǎng)管中心實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)；調(diào)試

6、人員也可以通過對菜單的設(shè)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(shè)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(diào)整在+40dBm(10W)。近端設(shè)備調(diào)試開通后，并將對方近端現(xiàn)在所處位置的經(jīng)緯度和傳輸天線方位角，以便遠(yuǎn)端傳輸天線對準(zhǔn)近端傳輸天線。 遠(yuǎn)端傳輸天線對準(zhǔn)近端傳輸天線后，傳輸信號電平強度為-50dBm，經(jīng)工作人員整機調(diào)試，設(shè)備開通，輸出功率為38dBm。設(shè)備開通后，對覆蓋海域進(jìn)行了測試，具體的測試情況看測試前后數(shù)據(jù)對比。 2.2 項目的基本

7、原理與關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)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(guān)鍵技術(shù)：在近端，用無線接收基站下行信號，經(jīng)過雙工器到下行的LNA，通過LNA進(jìn)行低噪聲放大后，再通過智能變頻器將信號轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗庑诺赖男盘?，再?jīng)功放放大后向遠(yuǎn)端發(fā)射；遠(yuǎn)端天線接收下行傳輸信號，經(jīng)過雙工器的濾波后到下行的LNA，通過下行LNA放大，再經(jīng)過智能變頻器將其信道恢復(fù)至原來的業(yè)務(wù)信道，經(jīng)功放放大后由服務(wù)天線發(fā)射出去。上行同樣道理，遠(yuǎn)端先接收上行信號再由智能變頻器轉(zhuǎn)變成傳輸信道，經(jīng)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(wù)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(zhǔn)確時鐘同步和頻率同步，作為基準(zhǔn)源，保證本項目傳輸頻率的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。原理圖如下： 關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容就是“智能變頻器”的研制，即FRC（頻率傳輸遠(yuǎn)程調(diào)整技術(shù)）；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(shù)。 2.3 技術(shù)創(chuàng)新點論述 2.3.1 利用FRC頻率傳輸遠(yuǎn)程調(diào)整技術(shù)的原理研制“智能變頻器” FRC（Frequency Remote Control）是頻率傳輸遠(yuǎn)程調(diào)整技術(shù)。由于我我們所需要的移頻方式是帶內(nèi)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(nèi)可

9、以任意選擇，這時如果使用通常的一次變頻技術(shù)，實現(xiàn)起來將會非常困難，同時混頻時產(chǎn)生的鏡像產(chǎn)物將使雜散指標(biāo)劣化，最終影響整機指標(biāo)。因此，我們在設(shè)計中采用了固定中頻，兩次變頻的技術(shù)，很好的解決了這兩個難題。 本項目根據(jù)中國國情，自己研發(fā)了核心技術(shù)“FRC頻率傳輸遠(yuǎn)程調(diào)整技術(shù)”，使本項目產(chǎn)品具有強大的生命力和經(jīng)濟效益。國內(nèi)如西安大唐電信采用的是代理韓國的產(chǎn)品，并無能自主獨立進(jìn)行研發(fā)此技術(shù)。本項目的技術(shù)關(guān)鍵難點在于：在“移頻技術(shù)”上，本項目是“帶內(nèi)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(yuǎn)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(diào)整自身頻率繞過對方，必然的出現(xiàn)頻率沖突、干擾，嚴(yán)重時只好拆下已裝好的設(shè)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(zhì)量差。而本項目可以解決上述問題，原理如下： 首先由本振產(chǎn)生一個高度穩(wěn)定可靠的12MHZ基準(zhǔn)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(jīng)過鎖相，預(yù)分頻校正，濾波等一系列電路處理產(chǎn)生一個隨意可調(diào)的壓控電壓。控制VCO振蕩電路產(chǎn)生本振L01，另邊也經(jīng)過類似處理產(chǎn)生一個高度穩(wěn)定及隨意可調(diào)的本振L02，送入混頻器混頻。由于L01、L02在很

11、寬范圍內(nèi)是隨意可調(diào)的，且有極高的穩(wěn)定性，因此可實現(xiàn)帶內(nèi)移頻或帶處移頻，且在-35℃～70℃范圍內(nèi)，頻偏小于8HZ。本電路特點是頻帶寬（可用于C網(wǎng)、G網(wǎng)）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(yuǎn)程傳輸中，對電路分布參數(shù)的要求和精度相當(dāng)嚴(yán)格，而不是普通變頻器只考慮集中參數(shù)。本技術(shù)構(gòu)成的產(chǎn)品（如CDMA移頻直放站等）已通過中試，見附件的權(quán)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(lǐng)域的中試，不存在射頻微波研發(fā)的技術(shù)風(fēng)險。本項目要用到4個智能變頻器。分別如下： 內(nèi)容 下行近端 下行遠(yuǎn)端 上行近端 上行遠(yuǎn)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(shù)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(jīng)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(dǎo)航系統(tǒng)。在通信網(wǎng)中，常將GPS與銣鐘配合使用，利用GPS的長穩(wěn)定性，結(jié)合銣鐘的短穩(wěn)特性，得到準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度都很高的信號，該信號可以作基準(zhǔn)源使用。 對于一個移頻傳輸?shù)脑O(shè)備來說，一個最關(guān)鍵的技術(shù)是能夠?qū)⒆冾l之后的信號準(zhǔn)確的恢復(fù)到原有的頻率上，因此在近端和遠(yuǎn)端的兩個變頻器本振的基準(zhǔn)頻率，要求在高低溫條件下變化較小且頻率漂移方向應(yīng)一致，否則會嚴(yán)重影響本項目系統(tǒng)的性能。 本技術(shù)的關(guān)鍵是用利用GPS的長期穩(wěn)定性好的特點，結(jié)合TCXO和OCXO短期穩(wěn)定性好的特點，設(shè)計出高穩(wěn)定的頻率

14、基準(zhǔn)源。這樣的基準(zhǔn)源可以達(dá)到很好的頻率穩(wěn)定度指標(biāo)（0.01PPM以下），同時價格與使用銣鐘或銣鐘與GPS結(jié)合的方式便宜。 本項目的技術(shù)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(zhì)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(shù)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(yuǎn)端的兩個變頻器本振的基準(zhǔn)頻率，要求在高低溫條件下變化較小且頻率漂移方向應(yīng)一致，

15、否則會嚴(yán)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(dǎo)致無法達(dá)到預(yù)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(shù)創(chuàng)新,巧妙地將GPS技術(shù)﹑單片機技術(shù)和CPLD(復(fù)雜的可編程邏輯器件)技術(shù)結(jié)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(jìn)制數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸出,功耗小,體積小,可長時間工作等優(yōu)越的性能。 CPLD(復(fù)雜的可編程邏輯器件)內(nèi)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(jìn)行準(zhǔn)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(zhuǎn)換器,經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)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(diào)整溫補晶體振蕩器的頻率輸出誤差,經(jīng)多次比較、修正、調(diào)整, 溫補晶體振蕩器將輸出一個穩(wěn)定度高且準(zhǔn)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(zhǔn)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(dāng)前衛(wèi)星接收的個數(shù),輸出頻率值,時間日期,定位經(jīng)緯度,修改GPS設(shè)置值,方便了生產(chǎn)調(diào)試和工程安裝與維護(hù)。 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(jù)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(yīng)用在本項目。本技術(shù)構(gòu)成的產(chǎn)品（如CDMA移頻直放站等）已通過中試，見附件的權(quán)威檢測報告、實際中試和用戶報告。 2.4 設(shè)備技術(shù)指標(biāo) 移頻產(chǎn)品近端主要指標(biāo) 指標(biāo)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(diào)節(jié)范圍(db) 30 30 增益可調(diào)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(nèi)波動(峰峰值db) ≤3 ≤3 傳輸時延(us) ≤5 ≤5 波形質(zhì)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(diào) (dBm/30KHz) 工作頻帶內(nèi) ≤-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(jié)） 監(jiān)控報警 RS-232本地或遠(yuǎn)程監(jiān)控 設(shè)備尺寸(mm) 380*490*230 設(shè)備重量(kg) 27 移頻產(chǎn)品遠(yuǎn)端主要指標(biāo) 指標(biāo)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(diào)節(jié)范圍(db) 30 30 增益可調(diào)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(nèi)波動(峰峰值db) ≤3 ≤3 傳輸時延(us) ≤5 ≤5 波形質(zhì)量因數(shù) ≥0.95 ≥0.96 載波頻率誤差(ppm) ≤0.01 ≤0.01 帶內(nèi)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(diào) (dBm/30KHz) 工作頻帶內(nèi) ≤-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(jié)） 監(jiān)控報警 RS-232本地或遠(yuǎn)程監(jiān)控 設(shè)備尺寸(mm) 380*490*230 設(shè)備重量(kg) 27 2.5 項目特點 而本項目由于采用了先進(jìn)的FRC傳輸頻率遠(yuǎn)程調(diào)整技術(shù)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(shù)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(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的實際建設(shè)中邁出了創(chuàng)造性的一步，解決了一直困擾CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基本難題。本項目技術(shù)性能優(yōu)勢匯總?cè)缦拢ò‵RC創(chuàng)新點、GPS通信創(chuàng)新點）： ●FRC傳輸頻

24、率軟件可調(diào)，輕易改變傳輸頻率； ●采用GPS通信鎖相頻率穩(wěn)定技術(shù)，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(nèi)移頻技術(shù)，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(dá)20公里以上。 以上說明本項目在市場推廣、技術(shù)水平、性能指標(biāo)、移動通信網(wǎng)絡(luò)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(shù)小結(jié) 本項目是解決通信網(wǎng)絡(luò)延伸覆蓋能力的一種優(yōu)選方案。它與基站相比有結(jié)

25、構(gòu)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。可廣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(yīng)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(jīng)在西藏CDMA450上廣泛應(yīng)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(wǎng)絡(luò)優(yōu)化建設(shè)中發(fā)揮主導(dǎo)作用，為中國移動通信事業(yè)的發(fā)展和國民信息化進(jìn)程作出重要貢獻(xiàn)。 參考文獻(xiàn) [1]三元達(dá)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(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 第2版 [5]大話通信——通信基礎(chǔ)知識讀本