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通信电子类毕业设计一

2009-12-11 48页 doc 999KB 37阅读

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通信电子类毕业设计一武汉信息学院毕业设计 摘 要 直放站作为移动通信中继设备已经在国内外移动通信系统中广泛应用,无论是在解决网络延伸,还是在扩大网络覆盖区域,它都是最佳的选择。在增强信号,改善通信质量方面,它实现了“小容量、大覆盖”的目标。在现代的建筑物里特别是复杂的室内结构里,移动电话信号弱,手机无法正常使用,形成了移动通信的盲区。室内光纤直放机(直放站)系统将移动电话信号变成光信号后,通过光纤和光无源分配器件将光信号分配到建筑物内各个盲区,光纤与电缆相比,具有频带宽、损耗低、体积小、重量轻、抗电磁干扰等优点,是解决高大建筑物内移动通信问...
通信电子类毕业设计一
武汉信息学院毕业设计 摘 要 直放站作为移动通信中继设备已经在国内外移动通信系统中广泛应用,无论是在解决网络延伸,还是在扩大网络覆盖区域,它都是最佳的选择。在增强信号,改善通信质量方面,它实现了“小容量、大覆盖”的目标。在现代的建筑物里特别是复杂的室内结构里,移动电话信号弱,手机无法正常使用,形成了移动通信的盲区。室内光纤直放机(直放站)系统将移动电话信号变成光信号后,通过光纤和光无源分配器件将光信号分配到建筑物内各个盲区,光纤与电缆相比,具有频带宽、损耗低、体积小、重量轻、抗电磁干扰等优点,是解决高大建筑物内移动通信问题的最佳方案. 本课题以武汉邮科院虹信通信技术有限责任公司为背景 ,对移动通信系统及光纤通信系统的特点、组成进行了简要介绍。主要分析了GZF900M-IV型直放机的工作原理、主要技术性能和技术条件以及一些重要参数的测试。基于GSM网络优化在实际运用中的重要性,最后介绍了网络优化中的干扰问题及其解决的方法。 关键字:移动通信,直放机,光纤,三阶互调,增益 Abstract As the repeater equipment in mobile communication, the repeaters have been used widely abroad. It is the best choice not only in the aspect of extending network, but also in the aspect of enlarging network's cover. To strengthen signal and improve the quality of communication, the mobile communications repeaters have realized the aim of “little space, large cover”. In the modern building, especially the building with complex structure, signal is very weak, and mobile phone cannot work normally. These areas are the blind area in mobile communication. Indoor optical fiber mobile communications repeater system turns the signal of mobile phone into optical signal, distribute the optical signal to every blind area in the building by optical fiber and solely passive alloter. Compared with cable, optical fiber has many advantages such as wider frequency band, less loss, lighter, better ability of fighting electromagnetism disturb. It is the best way of solving problem of mobile communication in large building. This program is backed up by Wu Han mail technique group HONGXING communication technique Company. It will give a simple introduction of the characteristic and formality of mobile communication system and optical fiber communication system. We will mainly discuss the principle, main technique performance, technical conditions and some important test of parameter of the mobile communications repeater GZF900M-IV. We will introduce disturb problems in the GSM network' Optimization and how to settle the problems based on the importance of GSM network' Optimization in actual application. Keyword: mobile communication, the repeater, optical fiber, third-orderintermodulation distortion , gain 前 言 我国的移动通信事业近年来得到了蓬勃的发展,数字网和模拟网正日趋完善。但在现代的建筑物里特别是复杂的室内结构里,移动电话信号弱,手机无法正常使用,形成了移动通信的盲区。我设计的课题是GZF900—IV型移动通信室内光纤直放机(直放站)的原理、组成及其调测。它是武汉邮科院虹信通信技术有限责任公司为了解决这些盲区的通信问题而开发出来的产品之一。光纤与电缆相比,具有频带宽、损耗低、体积小、重量轻、抗电磁干扰等优点。将移动电话信号变成光信号后,通过光纤和光无源分配器件将光信号分配到建筑物内各个盲区,是解决高大建筑物内移动通信问题的最佳方案。先进的技术与高性能的器件保证了系统优异的线性动态范围,完善的监控系统,友好的监控界面,对复杂或多层的建筑结构也能达到既经济又满意的覆盖效果。 该机型适合于会议中心、酒店。餐厅、写字楼、银行、购物中心、火车站候客厅、机场候客厅、高级住宅楼等。 900MHz移动通信频段划分: · 移动GSM通信系统: 935~954MHz(下行) 890~909MHz(上行) · 联通GSM通信系统: 954~960MHz(下行) 909~915MHz(上行) 第1章 移动通信系统概述 1.1 概述 当代世界通信主要有微波中级通信、光纤通信、卫星通信和移动通信等四种方式,其中,移动通信系统是现代通信中发展最为迅速的一种通信手段。移动通信系统是在移动体之间、移动体和固定用户之间以及固定用户与移动体之间建立许多信息传输通道的通信系统。 近年来移动通信技术发展很快,由于大规模集成电路、计算机和微处理器等技术的应用,使移动通信设备日趋小型化和自动化,系统的特性也逐渐向大容量和多功能的方向发展。移动通信是先进的电子技术、计算机和通信技术的综合体现。 1.2 移动通信系统的组成 移动通信系统一般由移动台(MS)、基站(BS)、移动业务交换中心(MSC)及与公共电话交换网(PSTN)连接的中继线组成。 基站(BS)和移动台(如车载台,MS)设有收、发信机和天线馈线等设备。每个基站都有一个可靠的通信服务范围,称为无线小区(覆盖区)。无线小区的大小主要由发射功率和基站天线的高度等因素决定。 移动业务交换中心(MSC)主要用来处理信息的交换和整个系统的集中控制管理。从移动业务交换中心到市话网和各基站之间可采用有线或无线方式连接。 大容量移动通信系统可以由多个基站构成一个移动通信网,如图1.1所示。从图中可以看出,移动业务交换中心通过基站可以实现整个服务区内任意两个移动用户之间的通信,也可以经过中继线与市话局连接,实现移动用户和市话网用户之间的通信,从而构成一个有线、无线相结合的移动通信系统。 移动台(MS)是移动通信系统不可缺少的一部分,它有车载式、手持式及携带式等类型。在数字蜂窝移动通信系统中,移动台除最基本的电话业务外,还可为用户提供非话业务。当移动用户与市话用户建立呼叫时,移动台与最靠近的基站之间确立一个无线通道,并通过MSC与市话用户通话。同样,任何两个移动用户之间的通信,其话音通道也是通过MSC建立的。 如图1.1所示。 图1.1 移动通信网的组成 1.3 移动通信系统的网络结构 根据移动通信电波传播特点,无线电频谱的有效利用以及通信用户量的不断增长,有必要将移动通信服务区域划分成若干个无线小区,构成各种规格的网络形式。 1) 服务区类型 服务区(由所有无线小区组成的区域)的形状可根据服务区内的地形特点及其它因素分成为带状服务区和面状服务区。陆地移动通信系统大部分采用面状服务区的形式。面状服务区内根据用户的不同又可分为大区式和小区式两种。 大区式基站的覆盖区半径在10km以上。这种方式的组成单一、设备经济、网络简单。一个服务区内只有一个基站,并由它负责移动通信的联络和控制。在大区制中没有重复使用频率,为了增大基站覆盖区,只有增加天线高度和增大发射机的功率。 小区制方式是由若干个半径为数百米~数公里的小覆盖区组成一个小区群,再由几个这样的小区群构成所需的大服务区。通过适当安排,各个小区群中对应的小覆盖区所使用的频率可以重复使用,这样在不增加总频率数的情况下,用户容量可大大增加,从而提高了频谱利用率。 2) 入网方式 公用陆地移动通信网(PLMN)与公共电话交换网(PSTN)的连接方式因用户容量而异,但必须自动进行双向接续,常用的入网方式有: · 用户集中器方式 这种入网方式适用于移动用户较少的小容量系统。完成这种接续的交换机终端设备是一个用户集中器,用它可实现M对用户线和N对无线频道之间的接续。 · 中继线方式 当移动电话网采用中继线方式进入公用电话网时,移动通信系统本身能够独立完成各种交换功能,即包括出局接续、入局接续和本局各无线中继线间的接续。 3) 信令 信令也称为信号。这里所说的信令是指为建立通话所必须的控制信号,它必须保证各用户能够实现正确的接续。根据信令功能的不同,信令可分为状态标志信令、操作指令信令、选择性呼叫信令和拨号信令。 目前公用陆地移动通信系统大致可分为无线寻呼系统、模拟蜂窝移动通信系统、无绳电话系统、集群通信调度系统、限定空间的移动通信系统和数字移动通信系统等。下面对数字移动通信系统(GSM)进行简要介绍。 第2章 数字移动通信(GSM)系统概述 2.1 数字移动通信(GSM)系统概述 GSM系统是一种数字蜂窝移动通信系统。其多址方式采用FDMA-TDMA混合技术。上行频率为890~915MHz,下行频率为935~960MHz。在25MHz的频段内分配了125个载频(实际使用为124个,最后一个频段不用)(载频间隔200kHz),每一个载频又被8个信道时分复用。所以GSM系统实际最大可用信道数为8×125=1000个(实际为992个,最后一个频道不用)。 图2.11所示为GSM的频道配置情况。 图2.1 GSM的频道配置 2.2 GSM系统的主要组成 GSM的网络结构比较灵活,不仅适应于地面网的发展,也可以将其运用到现有的No.7信令网中。GSM网络由网络子系统(NSS)、基站子系统(BSS)、运行和管理系统(OMS)组成。 其结构如图2.2所示。 图2.2 GSM网络结构示意图 网络子系统(NSS):主要功能单元包括移动交换中心(MSC)、归属位置寄存器(HLR)、鉴权(认证)中心(AUC)、访问位置寄存器(VLR)和设备识别器(EIR)。 基站子系统(BSS)包括基站控制器(BSC)、基站收发信机(BTS)和本地控制终端。 运行和管理系统(OMS)包括操作维护中心(OMC)和操作维护终端(OMT)。 移动台(MS)即便携台(手机)或车载台。也可以配有终端设备(TE)和终端适配器(TA)。 移动台是物理设备,它还必须包括用户识别模块(SIM),SIM卡和硬件设备一起组成移动台,没有SIM卡,MS是不能进入GSM网络的,基站收发台(BTS)包括无线传输所需要的各种硬件和软件,如发射机、接收机、支持各种上小区结构(如全向、扇区、星状和链路)所需要的天线,连接基站控制台的接口电路的建立以及收发台本身所需的检测和控制装置等。 基站控制器(BSC)是基站收发台和移动交换中心之间的连接点,也为基站收发台和操作维护中心之间交换信息提供接口。一个基站控制器通常控制几个基站收发台,其主要功能是进行无线信道管理、实施呼叫和通信链路的建立和拆除,并为本控制区移动台的过区切换进行控制等。 移动交换中心(MSC)是蜂窝通信网络的核心,其主要功能是对位于本MSC控制区域内的移动用户进行通信控制和管理。例如: 1)信道的管理和分配; 2)呼叫的处理和控制; 3)过去切换和漫游的控制; 4)用户位置信息的登记和管理; 5)用户号码和移动设备号码的登记和管理; 6)服务区域的控制; 7)对用户实现鉴权; 8)为系统中连接别的MSC及为其他公用通信网络,如公用交换电信网(PSTN)、综合业务数字网(ISDN)和公用数据网(PDN)提供链路接口,保证用户在转移或漫游的过程中实现无间隙的服务。 原地位置寄存器(HLR)是一种用于存储本地用户位置信息的数据库。在蜂窝通信中,通常设置若干HLR,每个用户都必须在某个HLR(相当于该用户的原籍)中登记。 访问位置寄存器(VLR)是一种用于存储来访用户位置信息的数据库,一个HLR通常为一个MSC控制区服务,也可以为几个相邻小区MSC控制区服务。当移动用户漫游到新的MSC控制区时,它必须向该地的VLR申请登记。VLR要从该用户的HLR查询有关的参数,要给该用户分配一个新的漫游号码(MSRN),并通知其HLR修改用户的位置信息,准备为其他用户呼叫此移动用户时提供路由信息。 鉴权中心(AUC)的作用是可靠的识别用户的身份,只允许有权用户接入网络并获取服务。 设备标志寄存器(ELR)是存储移动台设备参数的数据库,用于对移动设备的鉴别和监视,并拒绝非移动台入网。 操作和维修中心(OMC)的任务是对全网进行监控和操作,例如系统的自检、报警与备用设备的激活、系统的故障诊断和处理、话务量的统计和计费数据的记录和传递,以及各种参数的收集,分析与显示等。 以上概括的介绍了数字蜂窝系统各个部分的主要功能。在实际的通信网络中,由于网络规划、运营环境、设备生产厂家的不同,以上各个部分可以有不同的配置方法。 GSM900M和DCS1800M是双频网络,它们都是GSM。两个系统功能相同,主要是频率不同,GSM900M工作在900M,DCS1800M工作在1800M。我国最早使用的是GSM900,随着通信网络规划和用户数量的迅速发展,原有的GSM900网络频率变得日益紧张,为更好的满足用户增长的需求,我国近来引进了DCS1800,并采用以GSM900网络为依托,DCS1800网络为补充的组网形式,构成GSM900/DCS1800双频网,以缓和高话务密集区无线信道日益紧张的状况。只要用户使用的是双频手机,就可在GSM900/DCS1800两者之间自由切换,自动选择最佳信道进行通话,即使在通话中手机也可以在两个网络之间自动切换而用户毫无察觉,而且手机选择了最佳信道,接通率得到了提高。 第3章 光纤通信系统 3.1 光纤通信系统概述 光纤是光导纤维的简称,光纤通信是以光波为载波,以光纤为传输介质的一种通信方式。 目前使用的二氧化硅光纤,在光波波长(=1550nm时,其损耗值在0.2dB/km以下,由于损耗低,因此中继距离可达50km以上,而传输同样速率的同轴电缆,其中继距离只能达到约1.5km左右。 光纤通信具有以下特点: 1. 不受电磁干扰; 2. 光纤线径细、重量轻,便于施工和运输; 光纤制成光缆后,与电缆相比,体积较小,而且重量也较轻,这即便于制造多芯光纤,也便于施工和运输; 3. 资源丰富、成本低; 以一万公里的四管中同轴电缆计算,需耗铜5千吨,如采用光纤只用几十公斤的石英就够了,且石英资源丰富。 4. 损耗低、中继距离长; 因为光纤完全可以由非金属的介质制成,因此它既不受电磁干扰,也无串音干扰,并且保密性强。但一般的光纤采用的是金属材料为强化元件,故要受电磁干扰的影响。 3.2 光纤的分类 目前通信光纤常用的分类方式有两种:一种是按光纤折射率的分布分类,另一种是按传输总模数来分类。 1) 按光纤折射率的分布分类 通常分为阶跃光纤(也称均匀光纤)和渐变光纤(非均匀光纤) 2) 按照传输总模数分类 所谓模式是光纤纤芯中电磁场的一种分布形式。根据光纤所能传输总模式数量,可将光纤分成单模光纤和多模光纤。 a) 单模光纤(SM) 当光纤中只有一种电磁场分布形式或只能传输一种模式时,称此光纤为单模光纤。 单模光纤的纤芯直径很小,约为4~10(m。当光纤特征频率Vc满足条件: 0< Vc≤2.40483时,理论上只传送一个模,称为主模(即HE11或LP01模)。 由于单模光纤只传输主模,故无模式色散,使得这种光纤的传输频带很宽,传输容量很大,适用于大容量、长距离的光纤通信。目前,在国内外各级通信网中,使用最多的就是单模光纤。单模光纤的折射率分布一般都采用阶跃型光纤。 b) 多模光纤(MM) 在一定的工作波长下,当有多个模式在光纤中传输时,称这种光纤为多模光纤。 多模光纤的纤芯直径约为50~75(m,其折射率分布可为渐变型和阶跃型,这种光纤在光纤通信的初期用得较多,目前这种光纤使用的场合较少。 3.3 光纤的传输特性 光纤的传输特性主要包括传输损耗和色散。 3.3.1 传输损耗 在光纤内传输的光,由于光纤的散射、吸收和辐射等原因而受到衰减,光功率随距离增加按指数规律减小,这就是光纤的传输损耗。光纤的每单位长度上的传输损耗直接关系到光纤通信系统传输距离的长短。 在最一般的条件下, 在光纤内传输的光功率P随距离Z的变化,可用下式示: dP∕dZ= -kP 式中,k是损耗系数 设长度为L(km)的光纤,输入光功率为Pi, 根据上式,输出光功率应为Po=Pi exp(-kL)。 3.3.2 色散特性 由于光纤材料中色散的存在,使输入的光脉冲波形随着传输距离的增加而增宽、变形,产生码间干扰,增加了误码率,使光纤通信的通信容量和传输距离受到影响。每公里光纤的带宽与长度为L公里光纤带宽的关系为: 式中:BL为长度L公里光纤的带宽,BO为每公里光纤的带宽,L为光纤长度,q为光纤品质因素,取值在0.5~1之间。对于单模光纤取q=1;多模光纤通常取q=0.7。 光纤的色散包括模式色散、材料色散和光波导色散。其中模式色散的影响最大。对于多模光纤主要考虑模式色散的影响,而在单模光纤中只有材料色散和光波导色散,而不存在模式色散。所以说,单模光纤的色散较小。 理论研究指出,一般的二氧化硅光纤的零色散波长在1310nm左右,而损耗最小点在1550nm波长附近。 通常把零色散波长为1310nm的单模光纤称为G.652光纤;把零色散波长移位至1550nm波长的色散移位单模光纤称之为G.653型光纤。 3.4 光纤通信系统的组成 目前使用的光纤通信系统普遍采用的是数字编码和强度调制—直接检测(IM-DD)通信系统。其结构原理如图3.2所示。电端机和光端机均包括发送和接收两部分。其中发送光端机是将电信号变换成光信号,接收光端机则是将光信号转换成电信号。 图3.1 光纤通信系统的基本结构图 3.4.1 光纤通信系统的信号传递过程 若系统为数字光纤通信系统,则电端机为一个PCM端机。该端机把时分复用的群路数字信号送到光端机,直接对光源进行强度调制变成光信号,然后送入光纤,经光纤传输,再经光中继器再生处理后,送入下一段光纤,传送到接收端,在接收端的光端机对收到的光信号进行逆处理(对发送端而言)完成光电转换。光端机输出电信号后再送至电端机,由电端机进行分接,把群路信号分接成单路信号,再经过译码和数/模转换等,形成模拟信号送至用户。在当今的光纤通信设备中,光、电端机是合在一个架上的,故称为光电合一机架。 3.4.2 光纤通信设备的组成 光纤通信设备是由发送光端机、接收光端机和光中继器三部分组成。 1. 发送光端机 发送光端机主要功能是实现电光转换和把光信号送入光纤。 其基本原理如图3.5所示。 图3.2 发送光端机原理 发送光端机由输入部分和发送部分组成。输入部分包括均衡器、码型变换器、扰码器、编码和时钟电路;发送部分包括驱动电路(也称为调制电路)、光源、自动光功率控制电路(APC)和自动温度控制电路。其中光源是发送光端机的核心。 目前所采用的光源有半导体激光器(LD)和半导体发光二极管(LED)。其中LD发出的是激光,LED发出的是萤光(非激光)。LD输出的光功率较大,谱线窄,一般适合长距离、大容量的通信系统,但其寿命较短,价格高,需采用APC和ATC电路;LED光源发出的光功率较小,光谱线较宽,调制速率较低,输出线性好,寿命长,成本低,适用于短距离和中小容量的系统。 发送光端机的主要指标有: ( 输出光功率 输出光功率即入纤光功率。光端机输出的光功率越大,通信距离越长。通常光功率可从0.1mw到5mw。若要求光功率保持恒定,通常稳定度取5%~10%。 ( 消光比EXT 式中:P0为全“0”码时的平均光功率;P1为发全“1”码时的平均光功率。一般要求EXT<10%。 ( 调制性能 要求调制性能好,即调制频率高,以满足大容量、高速率统的要求。目前LD可以实现的最高调制频率约10GHz,调制速率可达20Gbit/s。 2. 接收光端机 接收光端机的原理如图3.6所示。它由输出部分和接收部分组成。输出部分包括解码、解扰和码型反变换电路;接收部分包括光电检测器、放大器、均衡器、判决器、自动增益控制电路(AGC)和时钟电路。其中光电检测器是接收光端机的核心。 图3.3 接收光端机原理图 目前所采用的光电检测器有光电二极管(PIN)和雪崩光电二极管(APD)两种。由它们从光信号中检测出电信号,然后经放大、均衡和判决等处理还原出电信号后,再送至接收电端机。 PIN管偏压电路简单,价格较低;而APD需外加高反偏压使其内部产生雪崩增益效应,因此它不仅有光电转换作用,而且还有放大作用,另外其灵敏度也较高。 接收光端机指标主要有: ( 灵敏度 灵敏度是指在满足给定误码率的条件下,接收光端机所能接收的最低平均光功率Pmin。若用分贝表示则: 光接收机在满足给定的误码条件下,所需的平均光功率越低,则表明这部光接收机在微弱的输入光功率下仍能正常工作,显然这部光接收机的灵敏度是比较高的。 目前对于PDH四次群的光接收机的灵敏度指标,我国为-36dB~-40dB。 ( 动态范围 动态范围是指在满足给定误码率的条件下,接收机允许输入的最大平均光功率Pmax与最小平均光功率(Pmin)之比。单位用分贝表示即为: 第4章 移动通信直放站的概述 4.1 直放站的定义 直放站(中继器)属于同频放大设备,是指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。直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强器。直放站在下行链路中,由施主天线现有的覆盖区域中拾取信号,通过带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离,将滤波的信号经功放放大后再次发射到待覆盖区域。在上行链接路径中,覆盖区域内的移动台手机的信号以同样的工作方式由上行放大链路处理后发射到相应基站,从而达到基地站与手机的信号传递。 4.2 移动通信直放站的构成 1) 直放式直放机 下行从基站接收信号,经放大后向用户方向覆盖;上行从用户接收信号,经放大后发送给基站。为了限带,加有带通滤波器。 2) 选频式直放站 为了选频,将上、下行频率下变频为中频,进行选频限带处理后,再上变频恢复上、下行频率。 3) 光纤传输直放站 将收到的信号,经光电变换变成光信号,传输后又经电光变换恢复电信号再发出 4) 移频传输直放站 将收到的频率上变频为微波,传输后再下变频为原先收到的频率,放大后发送出 5) 室内直放站(直放机) 室内直放站是一种简易型的设备,其要求与室外型机是不一样的。要求应比室外型低,尤其是输出功率、增益、噪声系数、传输时延和电压驻波比等。 第5章 GSM900M室内分布光纤直放机—GZF900-IV 主要特点和主要技术性能 5.1 设备的主要特点 1.适用于GSM和TACS系统,可数模混传; 2.可采用有线或无线方式与基站联系; 3.采用高选择性、低插损的腔体滤波器,多极滤波、消除上下行串扰; 4.系统的噪声低、线性好、功率大,通话效果理想,对基站及他无线设备无干扰; 5.光电混传,充分体现了光传输抗干扰、无距离限制的优越性和电分配的经济性; 6.一个近端可以带动4个远端,再通过远端向下进行电分配; 7.有完善的监控、报警功能; 8.适合于盲点多、覆盖地区广的建筑。 5.2 设备的主要技术性能 1. 工作频带: 上行:890∽915MHz 下行:935∽960MHz 2. 光纤:G.652单模光纤 3. 电缆:10DFB电缆 4. 噪声系数:≤5dB 5. 光信号波长:1310nm 6. 光复用模式:光分路器(一分四、一分二) 7. 选频3dB带宽:10MHz 8. 功率要求:远端机小于20W 9. 最大输出功率(功放):+30dBm/2CH 10. 输出载噪比:20dB以上 11. 下行输入电平:-20~+10dBm 12. 上行输入电平:-70~-50dBm 13. 下行增益:40~45dB (Step=1dB) 14. 上行增益:35~40dB 15. 增益控制步进:1dB/Step 16. 增益控制精度: <±0.5dB/1dB 17. 带内波动:在有效工作频带内≤2dB(Pk-Pk) 18. 杂散发射: 带内: ≤-13dBm 带外:9KHz∽1GHz:≤-36dBm 1GHz∽12.75GHz:≤-30dBm 19. 三阶互调:〈-13dBm 20. 输入、输出阻抗: 50Ω,N型连接器 21. 电压驻波比(VSWR):≤1.4 22. 技术安全要求:符合标准中的有关规定。 23. 电磁兼容要求:符合标准中的有关规定。 24. 环境条件:温度:-30℃∽50℃(室内型),湿度:≤85%(一个大气压) 25. 气压:70~106kPa 26. 供电电压:近端DC24V/远端AC220V 27. 外形尺寸:GZF900—IVA近端设备:335mm×480mm×800mm GZF900—IVB远端设备:335mm×480mm×800mm 5.3 通用技术条件 5.3.1 环境条件 1.环境温度:室内单元-10~55℃。 2.相对湿度:95%非冷凝。 5.3.2 供电条件 采用交流供电方式。 标称供电电压:220VAC,45~65Hz; 容许工作范围187(253V)。 第6章 室内光纤直放机系统工作框图、原理及组成 6.1 GZF900-IV型基本工作框图: 室内光纤直放机系统的主要设备有近端机GZF900/1800—IVA及光远端机GZF900/1800—IVB。其原理结构图如下:(以系统配置为一拖四为例) 光发:-6dBm∽-9dB 0~-5dBm 下行 -30dBm~ -20dBm 上行 GZF900/1800-IVA原理图 光缆 光收:-13dbm~-17dbm 30dBm~ 33dBm -13dBm~ -17dBm 下行光入 -45dBm~ - 65dBm 上行光出 -10dBm~ -13dBm 6.2 设备工作原理 近端机GZF900/1800—IVA标准配制由一个环形双工器、一个上行滤波器、一个下行滤波器、三个一分二电合路器、一个光发盘、两个光收盘及电源单元组成。具体组成将根据实际情况有所变化。如实际系统为一拖二配制,则光分路器的型号由1:4改为1:2,近端光收盘只要一个,电合路器也要相应地减去一个。 远端机GZF900/1800—IVB由远端光盘、两个上行滤波器和两个下行滤波器、下行功放、上行低噪放、环形双工器及电源单元组成。 · 下信号处理过程: 下行信号以有线方式从微蜂窝引入,经环形双工器、滤波器进入近端光发盘,近端光发盘将电信号转变为光信号,光信号被光分路器分成多路光信号,然后通过光缆分别送至各远端机,远端机的光盘将近端机传来的下行光信号转变为电信号,电信号经功放放大后由重发天线发射至目标覆盖区域供移动终端接收。 · 上行信号处理过程: 天线接收移动终端的电信号,经双工器、滤波器传至上行低噪放,信号经上行低噪放放大后到达远端光盘,转变为光信号,经光缆传至近端光收盘,再转变为电信号,经合路器、滤波器双工器传至微蜂窝。 GZF900-IV型机的接口电平为+5dBm—-5dBm,而微蜂窝的输出电平为+33dBm,所以微蜂窝输出后接定向耦合器,直通端接天线覆盖,-30dBm耦合端接分路器后接GZF900-IVA型近端机,经过光电转换后由光分路器将光功率均匀的分配给四个远端,远端机GZF900-IVB再经过光电转换通过功率放大后再接高频天线覆盖。 而上行刚刚相反,手机信号被天线接收,经过低噪放放大,通过远端光盘的调制,经光纤传送给近端机GZF900-IVA,由近端光收盘解调,将信号送给微蜂窝。在上、下行回路中,各使用了多级滤波器,是为了滤除带外噪声和杂散噪声,提高上、下行信道之间的隔离度。 具体的设备的数量由方案和现场的实际情况而定。 第7章 室内光纤直放机系统的整机调测 7.1 整机调测步骤 1.先如上图将系统联结,进行监控信号的检测: 开启计算机的监控程序,先和近端机联机,然后对系统进行各种监控数据的采集,检测近端和远端机的数据有没有回传显示在电脑上。若数据传送正确,远端的数据会显示通信正常,若数据没有正确回传,则数据显示无数据响应。若没有正确回传,则应检查各数据线和串口线的连接是否良好,然后再用示波器检测监控信号的调制解调是否正常。 2. 下行两频三阶互调及输出功率测试 测试条件:每台GZF900-IVB直放机光收功率为-17dBm左右,同时接上四台GZF900-IVB直放机,远端地址号分别拨成1、2、3、4,对应远端1、远端2、远端3、远端4。信号源输出:f1=940MHZ,电平:+5dBm,f2=945MHZ,电平:+5dBm 要 求:在近端机天线口输入电平为0dBm左右时,通过PC机对远端机功放模块的ATT、ALC电平控制,使远端机天线口的电平输出为+33dBm以上,三阶互调满足在-30dBC以下。 3. 上行信号的测试: 系统连接: 测试条件:近端GZF900-IVA光收功率为-11dBm左右,同时接上四台光远端GZF900-IVB,远端地址号分别拨成1、2、3、4。信号源输出:f1=940MHZ,电平:+5dBm,f2=945MHZ,电平:+5dBm. 要 求: 在远端机天线口输入电平为-45dBm时,通过PC机对远端机低噪放模块的ATT、ALC电平控制,使近端机天线口的电平输出为-30dBm左右,三阶互调满足在-35dBC以下,远端天线口输入一大(-45dBm)一小(-85dBm)信号时(相差至少40dB),载噪比满足在20dB以上。 指标满足下图所示: 设备编号 上 行 下 行 峰值功率 (dBm) 载噪比 (dB) 峰值功率 (dBm) 三阶交调 (dBc) 远端1 -30 ≥20 ≥+33 ≤-30 远端2 -30 ≥20 ≥+33 ≤-30 远端3 -30 ≥20 ≥+33 ≤-30 远端4 -30 ≥20 ≥+33 ≤-30 4. 测试的纪录和备用手动调节可变电阻的调节 整个调测过程必须忠实的纪录设备的各项性能指标,具体表格可参见IVA直放机的测试纪录表格,每台远端IVB测试三组状态值,标上最佳调整值,然后将盘上的拨号开关拨到手调状态,调可变电阻器R2、R3、R4、R5,直到与之相对应的ATT、ALC电平都与测试的纪录最佳值相同。再将拨号开关拨回由PC机控制的状态。以后若有任何的变动,手动调节亦应有相应的改变。这样有利于工程人员在外的工程开通。 7.2 简单的故障判断及维修 1.输出功率不够,首先检测近端光盘的输入是否正常,若不正常,则应一级级查双工、滤波器,看看有没有接错或接反的,连线有没有损耗过大的等;若输入正常,则应检测远端光盘的输出是否正常,功放的工作是否正常,射频连接线有没有问题。 2. 上行的峰值功率不够,亦应同上一级级查。若载噪比不够,则应检测是否有某台的远端底噪过高导致载噪比不够,看看是否可以通过对低噪放的调节使载噪比达到要求。 7.3 主要技术指标的测试 1. 输入电压正常工作范围:220V交流供电 2. 两频三阶互调及输出功率: A、下行 测试条件: 光接收功率:pr= -17dBm 信号源输出:f1=945MHZ,电平:+5dBm f2=950MHZ,电平:+5dBm 测试结果: B、上行 测试条件: 光接收功率:pr= -16dBm 信号源输出:f1=900MHZ,电平:-45dBm ; f2=905MHZ,电平:-45dBm 测试结果: 3.载噪比测试 上行: 测试条件: 光接收功率:pr= -16dBm 信号源输出:f1=900MHZ,电平:-45dBm;f1=905MHZ,电平:-85dBm 限带:200KHZ。 测试结果: 4.发送光功率测试 A、下行: B、上行 5.光源波长的测试 7.4 相关技术指标的测试 7.4.1 标称最大输出功率 1.定义 标称(最大)输出功率应满足以下条件: (a)输入信号为GSM信号; (b)增益为最大增益; (c)满足本标准中所有指标要求; (d)在网络应用中不应超过此功率。 2.指标要求 标称输出功率由厂家声明,室内机≯1W(30dBm);前向和反向输出可以不同,具体由厂家规定;标称(最大)输出功率容差应在 范围内。 3.测量方法 a.按图7.1所示连接测试系统; 图7.1:标称(最大)输出功率测试 b.将功率衰减器及连接电缆总损耗值作为偏置输入GSM分析仪或功率计; c.关闭反向链路(测量前向输出功率)或关闭前向链路(测量反向输出功率);将GSM信号发生器设置为该直放站工作频率范围内的中心频率或指配信道的中心频率; d.被测直放站增益调到最大; e.调节GSM信号发生器的输出电平直至GSM分析仪或功率计上显示的功率达到被测直放站厂商声明的最大输出功率的容差范围内; f.记录被测直放站的输出功率电平Lout(dBm)及输入电平(GSM信号发生器输出电平减去连接电缆的损耗值)Lin(dBm)。 7.4.2 增益 1. 最大误差 (1) 最大误差定义 最大增益误差是指最大增益的实测值与厂家声明值之差值。 (2)指标要求 最大增益≤113dB,具体增益值由厂家规定;最大增益误差不超过±3dB。 (3)测量方法 a.测试系统及测试步骤同上; b.最大增益为Gmax= Lout-Lin(dB)增益误差为△= Gmax-G厂声明(dB)。 2. 增益调节 (1) 增益调节范围定义 增益调节范围是指当直放站增益可调时,其最大增益和最小增益的差值。 (2) 指标要求 室内机由厂家规定。 (3) 测量方法 a.测试系统及测试步骤同上; b.调被测直放站增益为最小,从GSM分析仪或功率计读出被测直放站的输出功率 Loutmin; c.调被测直放站增益为最大,从GSM分析仪或功率计读出被测直放站的输出功率 Loutmax; d.增益调节范围为△G= Loutmax - Loutmin(dB)。 3. 增益调节步长及步长误差 (1)增益调节步长及步长误差定义 增益调节步长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步长与标称增益步长的差值。 (2)指标要求 增益调节步长≤2dB;增益调节步长误差不超过±1dB/步长,±1dB/(1-10dB),±1dB/(10-20dB),±1.5dB/(20-30dB)。 (3)测量方法 a.测试系统及测试步骤同上; b.以增益调节步长降低被测直放站增益,从GSM分析仪或功率计读被测直放站实际增益下降每一步长时的功率,直至增益为最小; c. 增益调节步长为每相邻功率读数之差; e. 步长误差 △=声明的增益调节步长-实际的增益调节步长; f.计算0-10dB、10-20dB、20-30dB内的累积误差。 7.4.3 最大输入电平 1. 最大允许输入电平定义 最大允许输入电平是指被测直放站应承受而不致引起损伤的输入电平。 2. 指标要求 ≥-10dBm时,直放站无损伤。 3. 测量方法 a.测试系统为图7.1所示; b.GSM信号发生器频率调到被测直放站中心频率,电平调到-10dBm,持续1min; c.将直放站输入电平调到3中的第6条中记录的Lin ,直放站各项指标全部在指标范围内。 7.4.4 前后比 1. 前后比定义 前后比是指直放站前向(或反向)发射功率与漏到反向(或前向)去的功率的比,用dB表示。 2. 指标要求 对双工端口的直放站不作要求。 3. 测量方法 a.测试系统为图7.2所示; b.GSM信号发生器频率调到被测直放站下行(或上行)中心频率,电平调到3中的第6条中记录的Lin ; c.频谱分析仪中心频率调到GSM信号输出频率,功率衰减器及连接电缆总损耗作为偏置输入频谱分析仪,从频谱分析仪上读下行(或上行)输出功率电平L1(dBm); d.频谱分析仪和上行(或下行)输出负载对调; e.退去频谱分析仪上的功率偏置,读下行(或上行)从上行(或下行)输出端口漏出的功率电平L2(dBm); f.前后比为R= L1-L2(dB)。 7.4.5 带内波动 1. 带内波动定义 带内波动是被测直放站在厂家声明的工作频率范围内最大电平和最小电平的差值。 2. 指标要求 带内波动≤3dB(峰值)。 3. 测量方法 a.按图7.3所示连接测试系统; b.扫频信号发生器起、止频率设置成比被测直放站工作频带宽2MHz,电平调到比3中的第6条中记录的Lin低5dB; c.被测直放站增益调到最大; 4. 标网分析仪调到通道A,功率测量,从上读被测直放站有效工作频带内最大、最小电平之间的差值,即为带内波动。 7.4.5 噪声系数 1. 噪声系数定义 噪声系数是指被测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比,用dB表示。 2. 指标要求 室内覆盖用直放站 噪声系数NF≤6dB, 对于和基站以耦合方式工作的直放站前向噪声系数不作要求。 3. 测量方法 a.按图7.4虚线所示连接校准噪声系数测试仪; b.按图7.4实线所示连接测试系统; c.将被测直放站增益调节为最大增益; d.用噪声系数测量仪测试直放站噪声系数。 7.4.6 传输时延 1. 传输时延定义 传输时延是指被测直放站输出信号对输入信号的时间延迟。 2. 指标要求 光纤及移频宽带直放站≤5.0μs 室内分布系统≤8.0μs。 3. 测量方法 a.按图7.4所示连接测试系统; b.按被测直放站要求设置矢量网络分析仪的起、止频率,并调矢量网络分析仪为传输测量、时延方式,按虚线连接进行直通校准; c.被测直放站增益调到最大; d.在矢量网络分析仪上读被测直放站的传输时延。 7.4.7 杂散发射 1. 杂散发射定义 杂散发射是指除去工作载频以及与正常调制相关的边带以外的频率上的发射。 2. 指标要求 9kHz-1GHz带内≯-36dBm 1GHz-12.75GHz带内≯-30dBm。 3. 测量方法 图7.5:杂散发射测量 a.测量系统如图7.5; b.GSM信号发生器频率调到被测直放站中心频率,电平调到3中的6中记录的Lin输出GSM信号; c.被测直放站增益调到最大; d.功率衰减器及连接电缆总损耗值作为偏置输入频谱分析仪; e.按表调频谱分析仪测量带宽及检波方式; f.在不同的偏移频率上,读杂散发射的功率电平。 7.4.8 互调产物 1.互调产物定义 当工作频带内有两个及以上信号输入直放站后,由于直放站的非线性而在其输出端口产生的与两个或多个输入信号有特定关系的产物为互调产物。 2.指标要求 同杂散发射要求,但工作频带内互调应≤-36dBm或≤-66dBc。 3.测量方法 图7.6:互调衰减测量 a.测量系统如图7.6所示; b.被测直放站增益调到最大; c.对宽带直放站,两信号发生器的频率在被测直放站工作频带内至少相隔600kHz;对选频直放站,一个信号发生器频率调到信道中心频率,另一个信号发生器频率调在高于或低于第一个信号频率400kHz上; d.切断信号发生器2,调信号发生器1的电平到被测直放站输出达到厂家声明的最大功率;调信号发生器2的电平和信号发生器1一样; e.两信号发生器都接通,并将可变衰减器减低7dB; f.接通被测直放站ALC功能; g.频谱分析仪中心频率调到被测直放站中心频率,扫频宽度调到能看到两边的互调产物,并将功率衰减器和连接电缆的总损耗作为偏置输入频谱分析仪; h.在频谱分析仪上读出互调产物,看其是否满足绝对值要求,如否,看其想对值是否满足要求。 第8章 GZF900-IV型监控盘调测 8.1 GZF900-IV型监控盘的原理 8.1图为下行链路中900MIVA光收发盘监控盘的原理图 LM324放大和反相器接受到光信号,对其进行电压比较,监控收、发光的情况,出现异常情况进行告警。光信号进入光接收组件,光信号转变成电信号,并通过A08信号进行放大。二路滤波器的高端通过RF射频单元输入直放机,低端经过S3LP307低通滤波器到NE592中再一次放大。放大后的信号由NE564调制,把模拟信号转化为数字信号输入W77E58单片机。单片机对数据进行采样、处理等,并有5045进行数据存储。TLC1543、TLC7226分别是一对A/D,D/A转换器,把单片机输出、输入的数据进行转换。转换后的数据由DB15接口与电脑相连,并通过电脑中的监控软件对单片机进行控制。74HC86正反向处理器对单片机输出的信号进行抗干扰的差分调制。再通过NE564调制把数字信号调制为模拟信号,通过S3LP307低通滤波器送入同轴激光器。同轴激光器把电信号转化为光信号输出。同样还是通过LM324进行放大和反向比较,同时实现激光器自动发光功率控制和激光器发光告警。 900MIVA光收盘监控盘的原理图与此类似,这里不再重复说明。 8.2 单盘调测步骤 1)通电前的准备: a.目视检查监控盘元器件是否焊接正确,是否存在虚、漏、错焊。 b.用万用表检查单盘的+12V和-5V电源对地是否有短路现象以及是否相互短路。 c.上单片机之前先通电,用万用表检查各有源器件的工作电压,具体步骤如下:检测电源的供电电压应为+12V, -5V; 检查PIN,LD供电电压。激光器插脚的第1脚为RF输入脚,第2脚接激光器发光探测电路,第3脚接-5V,第4脚接地; NE564集成块第1脚、第10脚应为+5V,第8脚接地。 7805集成块的工作电压为输入+9V左右,输出+5V。 对地址拨号开关进行拨码。 2)装激光器和PIN 电源检测合格后,方可将激光器和PIN装到光盘上。 3)烧录安装单片机 a.用编程器将最新版的单片机程序烧录到W77E58单片机中。 烧录时注意应先将芯片插到插座中,再打开编程器的开关。对于使用过的芯片,应先擦除,再烧写,最后校验。 b.以上正常,方可将单片机装到监控盘的插座中,注意方向。 8.3 调测步骤 8.3.1 900M-IVA光发盘调测步骤 1.调整发光告警 (1)按下图连接测试系统 (2)调节待测IVA盘的激光器偏置电流调节电位器R310(R305),用光功率计测量光发功率,使光收功率降到-20dBm左右时,调节电位器使IVA光发告警灯变亮,再将电位器稍稍往回微调,直到光发告警灯刚刚熄灭为止。 要求:IVA激光器发光功率≤-20dBm时,其光发告警灯应该变亮。IVA激光器发光功率>-20dBm时,其光发告警灯应该熄灭。 2.射频指标测试 (1)按下图连接测试系统 (2)测试步骤 将开关U403拨为手动调节,用光功率计测量IVA盘光发功率,调节电位器R305(或R310),使IVB的光收功率控制在-15dBm左右(-13~-15.5dBm)。信号源送出两路-5dBm下行信号(945Mhz,950MHz),观察频谱仪输出。用小起子微调电位器,使激光器工作在线性区内,使互调最低,底噪最小。观察峰值应≥-22dBm,互调≤-36dBc。 测试峰值数值和互调数值,将数据记录在标签上并贴到光盘指定位置。 3.监控测试 按上图连接测试系统。用监控软件与待测IVA光发盘联机。设置ID和时间。用近端采集远端数据。如能正确返回远端信息,则监控连通。 写入电压数据,再读出电压数据,看读出的数据是否正确。 要求:被测监控盘能与监控程序正常联机,能正确设置ID和时间,能被近端盘采集数据,能正确读写电压表,能成功设置远端参数。 8.3.2 900M-IVA光收盘调测步骤 1.调整收光告警 (1)按下图连接测试系统 (2)先将标准IVB光收发盘的发光功率调到-20dBm左右。连接系统。调节待测IVA光收盘的收光告警调节电位器R1(R2),这时收光告警灯亮。再将电位器稍稍往回微调,直到标准收发盘的收光告警灯刚刚熄灭为止。 要求:IVA PIN收光功率≤-20dBm时,其收光警灯应该变亮。 2.射频指标测试 (1)按下图连接测试系统 (2)测试步骤 用光功率计测量IVA盘收光功率,IVA的光收功率应控制在-15dBm左右(-13~-15.5dBm)。信号源送出两路-5dBm上行信号(900Mhz,905MHz),观察频谱仪输出。峰值应≥-22dBm,底噪≤-70dBm。 测试峰值数值和底噪数值
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