無線移頻海域覆蓋技術(shù) 章榮燦

1、浙江理工大學成人高等教育畢業(yè)設(shè)計（論文）論文題目 無線移頻海域覆蓋技術(shù) 專業(yè)學院 專業(yè)班級 姓 名 章榮燦 指導老師 年 月 日成人高等教育畢業(yè)設(shè)計（論文）誠信承諾書學生姓名章榮燦學號學習形式專業(yè)指導老師題目無線移頻海域覆蓋技術(shù)誠 信 承 諾本人慎重承諾和聲明：1、本人在畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫過程中嚴格遵守有關(guān)規(guī)定，恪守學術(shù)規(guī)范，所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）是在指導教師的指導下獨立完成； 2、畢業(yè)設(shè)計（論文）所使用的相關(guān)資料、數(shù)據(jù)、觀點等均真實可靠，文中所有引用的他人觀點、材料、數(shù)據(jù)、圖表均已注釋說明來源； 3、畢業(yè)設(shè)計（論文）中無抄襲、剽竊或不正當引用他人學術(shù)觀點、思想和學術(shù)成果，偽造、篡改數(shù)據(jù)的

2、情況； 4、本人已被告知并清楚：學校對畢業(yè)設(shè)計（論文）中的抄襲、剽竊、弄虛作假等違反學術(shù)規(guī)范的行為將嚴肅處理，并可能導致畢業(yè)設(shè)計（論文）成績不合格，無法正常畢業(yè)、取消學士學位資格或注銷并追回已發(fā)放的畢業(yè)證書、學士學位證書等嚴重后果； 5、若在學校組織的畢業(yè)設(shè)計（論文）檢查、評比中，被發(fā)現(xiàn)有抄襲、剽竊、弄虛作假等違反學術(shù)規(guī)范的行為，本人愿意接受學院按有關(guān)規(guī)定給予的處理，并承擔相應責任。 學生（簽名）： (手填寫) (手填寫) 年 月 日浙江理工大學成人高等教育畢業(yè)設(shè)計（論文） PAGE i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

3、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、智能移頻中繼浙江大學碩士學位論文 Abstract浙江理工大學成人高等教育畢業(yè)設(shè)計（論文） Abstract PAGE ii PAGE iiAbstractMacroButton NoMacro Click here and input abstract in EnglishKeywordsMacroButton NoMacro Click here and input keywords in English 浙江理工大學成人高等教育畢業(yè)設(shè)計（論文） STYLEREF 章

4、標題(不加入目錄內(nèi)) * MERGEFORMAT 目錄 錯誤！文檔中沒有指定樣式的文字。浙江理工大學成人高等教育畢業(yè)設(shè)計（論文） PAGE 2 PAGE 11前言無線移頻海域覆蓋技術(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

5、生活中的貿(mào)易來往比如：遠洋貿(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

6、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)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。項目概況直放站監(jiān)控系統(tǒng)是對直放站設(shè)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(shè)備各模

7、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。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(jīng)工作人員整機調(diào)試，設(shè)備

8、開通，輸出功率為38dBm。設(shè)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(jù)對比。項目的基本原理與關(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)榱硗庑诺赖男盘枺俳?jīng)功放放大后向遠端發(fā)射；遠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

9、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(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)。技術(shù)創(chuàng)新點論述利用FRC頻率傳輸遠程調(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

10、率和輸出頻率在所規(guī)定的頻段內(nèi)可以任意選擇，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)物將使雜散指標劣化，最終影響整機指標。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)“遠程傳輸智能軟件控制變頻”，而

11、其它是“固定變頻”，輸入頻率多少，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基準頻率信號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?？刂芕CO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L0

12、1、L02在很寬范圍內(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-3570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(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)容下行近端下行遠端上行近端上行遠端智能變頻器1智能變

13、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：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航系統(tǒng)。在通信網(wǎng)

14、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(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(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(jié)合的方式便宜。本項目的技術(shù)優(yōu)勢是：頻率穩(wěn)定

15、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。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

16、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(復雜的可編程邏輯器件)內(nèi)部計數(shù)器在1PPS秒脈沖作用下對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(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

17、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(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。 從實踐證明,在GPS接收到4顆衛(wèi)星以上時,溫補晶體振蕩器輸出的頻率誤差在0.01PPM(110-6);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

18、差和年老化等問題,能夠很好地應用在本項目。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。設(shè)備技術(shù)指標移頻產(chǎn)品近端主要指標 指標項目下行上行工作頻率(MHZ)870880825835最大輸出功率(dbm)3733最大增益(db)953953自動電平控制ALC(db)22增益可調(diào)節(jié)范圍(db)3030增益可調(diào)節(jié)步長(db)11噪聲系數(shù)(db)55電壓駐波比1.41.4帶內(nèi)波動(峰峰值db)33傳輸時延(us)55波形質(zhì)量因數(shù)0.950.96載波頻率誤差(ppm)0.010.01雜散發(fā)射(dBm)806MHZ821MHZ-67881MHZ885MHZ

19、-36885MHZ915MHZ-67930MHZ960MHZ-479KHZ150KHZ-36150KHZ30MHZ-3630MHZ1GHZ-361GHZ12.75GHZ-301.8GHZ1.92GHZ-473.4GHZ3.53GHZ-47ACPR (dBc/30KHz)750KHZ-45-421.98MHZ-65-59 三階互調(diào)(dBm/30KHz)工作頻帶內(nèi)-15工作頻帶外(=1MHZ)9KHZ1GHZ -361GHZ12.75GHZ -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工作溫度()-50+65

20、工作濕度(%)595(無凝結(jié)）監(jiān)控報警RS-232本地或遠程監(jiān)控設(shè)備尺寸(mm)380*490*230設(shè)備重量(kg)27移頻產(chǎn)品遠端主要指標指標項目下行上行工作頻率(MHZ)870880825835最大輸出功率(dbm)4033最大增益(db)9090自動電平控制ALC(db)22增益可調(diào)節(jié)范圍(db)3030增益可調(diào)節(jié)步長(db)11噪聲系數(shù)(db)55電壓駐波比1.41.4帶內(nèi)波動(峰峰值db)33傳輸時延(us)55波形質(zhì)量因數(shù)0.950.96載波頻率誤差(ppm)0.010.01帶內(nèi)雜散(dBc/30KHz)-25-25雜散發(fā)射(dBm)806MHZ821MHZ-67881MHZ88

21、5MHZ-36885MHZ915MHZ-67930MHZ960MHZ-479KHZ150KHZ-36150KHZ30MHZ-3630MHZ1GHZ-361GHZ12.75GHZ-301.8GHZ1.92GHZ-473.4GHZ3.53GHZ-47ACPR (dBc/30KHz)750KHZ-45-421.98MHZ-65-59三階互調(diào)(dBm/30KHz)工作頻帶內(nèi)-15工作頻帶外(=1MHZ)9KHZ1GHZ -361GHZ12.75GHZ -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工作溫度()-50

22、+65工作濕度(%)595(無凝結(jié)）監(jiān)控報警RS-232本地或遠程監(jiān)控設(shè)備尺寸(mm)380*490*230設(shè)備重量(kg)27項目特點而本項目由于采用了先進的FRC傳輸頻率遠程調(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