移动通信工程GPS信号功分及安装规范

移动通信工程GPS信号功分及安装规范1概述无线通信系统属于基站同步系统，基站间无线信道的帧同步以及基站间切换、漫游等都需要精确的时间控制，因此GPS信号质量在无线通信网络中特别重要，它将直接影响基站的正常运行和网络质量。但随着无线通信网络不断发展壮大，在同一个机房内安装多个BBU的情况时有发生，迫于物业协调等原因需对GPS进行功分或级联，以实现多个BBU共享GPS时钟，但由于个别设计人员对GPS及GPS天馈系统不了解，盲目对GPS进行功分以满足多个BBU时钟需求，导致网络运行后出现收星异常等问题，对此，特编制本规范书，旨在规范无线通信网络建设中对GPS的功分和安装细节。2GPS分类根据目前无线通信网络使用实际情况，将GPS分为了普通GPS和拉远GPS两种。Ø普通GPS的天线没有解析功能，仅完成信号接收和发生的功能；ØRGPS（也称拉远GPS）是将GPS接收机与GPS天线放置在同一个模块（即蘑菇头天线）中，在天线就完成了射频到数字的信号转换，以数字信号传输，不受射频信号衰减影响，因此可支持更长距离的拉远，且在长距离拉远场景中不影响信号接收性能。3普通GPS天馈系统3.1普通GPS天馈线系统组成GPS系统包括GPS天线、馈线、避雷器、接收机等。其中GPS馈线根据拉远长度不同选择对应的1/4馈线、1/2馈线及7/8馈线；此外，一个完整的工程配置还应包含防雷、接地、安装固定组件等；当采用1/4、1/2主馈线时，选择对应的接头两端不需要用跳线过渡连接；但当使用7/8主馈线时，需要在主馈线的两端，用1/2线缆作为跳线过渡，分别连接GPS天线和设备侧的避雷器；3.2增益计算基站接收机对输入的GPS时钟信号有强度要求，信号太弱无法满足接收灵敏度要求，造成其无法正常工作，计算公式为：R接收＝R天线接收信号＋G天线增益－G馈线－G分路器－G其他由以上得知，GPS信号质量与下面几个因素相关：Ø地面的GPS信号强度：开阔地的信号强度为-130dBm~-123dBm；ØGPS天线：具体来说，与介质天线增益、前端LNA的增益与噪声指数有关；Ø线路总损耗：包括馈线、跳线、无源功分器、连接器等所有损耗。馈线损耗可以根据工程场景选择对应的1/4馈线、1/2馈线及7/8馈线等来降低一般情况下，确定GPS天线及其安装位置后，则可以用线路总损耗来衡量GPS信号质量；虽然不同的接收机对GPS信号质量的需求不同，但综合来说，当到达接收机的GPS信号的载噪比大于35dB·Hz时，接收机能稳定授时，折算到对GPS信号链路总损耗的要求为小于25dB，即全链路衰减需满足小于25dB要求：G链路总衰减＝G馈线＋G功分器＋G连接器＋G跳线＋G其它≤25dB相关GPS组件的增益、衰耗：类型数值备注GPS天线增益38dB1/4馈线损耗≤20dB/100m@1575MHz配置N型1/4直式接头可直接接GPS天线和功分器1/2馈线损耗≤11dB/100m@1575MHz配置N型1/2直式接头可直接接GPS天线和功分器7/8馈线损耗≤5.5dB/100m@1575MHzGPS天线和功分器两端需要经过1/2跳线进行转接功分器到CC单板射频跳线≤1.2dB/m@1575MHz功分器到接收机的射频跳线GPS避雷功分器插损≦4dB避雷器或带功分的避雷器，根据场景选择配置GPS天馈避雷器插损≦0.2dBGPS一分四无源功率分配器插损6.5dBGPS一分三无源功率分配器插损5.5dBGPS一分二无源功率分配器插损3.5dBN型1/4直式电缆插头(针)插损≤0.12dB@1575.42MHz配置2个N型1/2直式电缆插头(针)插损≤0.06dB@1575.42MHz配置2个7/16电缆插头（孔）插损≤0.08dB配置2个3.3工程应用工程配置基本原则：GPS信号链路（从GPS天线的输出，一直到基站接收机，）总损耗要求小于25dB。①普通GPS天线；②xN型连接器插头（针）；(注：X为馈线型号)③x主馈线；(注：X为馈线型号)④两分频同轴电缆保护器；⑤SMA-J/RG402/SMA-J跳线，长度小于3米L=[（25－G避雷器功分损耗－Gsma射频跳线损耗－G功分损耗－G连接器损耗－G衰减冗余）/GX馈线百米损耗]*100M避雷功分器的插损≤4dB，3m长度的RG-402材质的SMA跳线的损耗约为3.6dB，功分器损耗G功分损耗（二功分为3.5dB、三功分为5.5dB、四功分6.5dB），连接器的插损约为0.15dB，另外考虑增加5dB衰减冗余则按照不同的馈线类型和进行功分的数量进行计算结果如下：馈线类型GPS四功分GPS三功分GPS二功分GPS不功分1/4馈线26m34m44m61m1/2馈线48m61m80m111m7/8馈线95m123m159m223m4RGPS天馈系统4.1RGPS系统简介RGPS（也称拉远GPS）是将GPS接收机与GPS天线放置在同一个模块中，即蘑菇头天线中，接收机解析出的1PPS和TOD通过传输线缆到达BBU。CDMARGPS，即电口RGPS解决方案特点如下：（1）GPS天线和GPS接收机集成在蘑菇头内；（2）传输线缆为一分二双绞线，一端与RGPS相连，另一端一分为二，分别传输电信号和给RGPS供电；（3）供电电源为-48V；（4）到室内需要做防雷处理，信号防雷处理用LPU实现，电源防雷使用室内直流防雷箱。电口RGPS可用于一驱多的环境，即LPU的SCSI50接口输出多路HDMI接口，给多个BBU提供参考，根据厂家提供的数据显示，目前最多支持同时驱动8个BBU。图2-1为电口RGPS一驱五的连接方案。图2-1RGPS解决方案4.2工程应用虽然RGPS能同时满足8个BBU的接入，且不受馈线损耗的影响，但考虑到设备的安全性，建议如下：1、馈线长于100m是使用RGPS，但馈线最长不超过300m；2、每套RGPS最大同时连接5套BBU。5工程安装规范5.1安装要求ØGPS天线的支架应竖直安装，数值误差应小于±2°；ØGPS天线安装位置仰角大于120°，天空视野开阔，在相同位置用手持GPS至少可以锁定4颗以上GPS卫星；ØGPS天线安装位置在满足工程要求的情况下，应尽可能靠近机房，缩短馈线距离。GPS天线安装在建筑物顶部时，可以安装在女儿墙抱杆上、水平走线架上或水平走线架旁边的抱杆上，当安装在水平走线架旁边的抱杆上时，抱杆距离走线架不大于20cm；不应安装在高塔塔顶，必须在铁塔侧部安装时，安装高度不应超过5m，可采用伸出式抱杆支架，抱杆离塔身1m以上；ØGPS天线应在避雷针的45°保护范围之内；Ø室外接GPS天线的引下馈线应沿抱杆可靠固定，防止风吹引起跳线过度或反复弯折；5.2接地要求Ø当GPS天线未安装在铁塔上且在避雷针保护范围之内，同时GPS馈线室外部分比较短（小于5m）时，GPS馈线可以不做接地处理；Ø其它情况下，GPS馈线在进入机房馈线窗或室外机柜进线口之前必须做一处接地；ØGPS天线处不需要做接地处理。5.3馈线布放要求Ø馈线不得缠绕和扭绞，要求绑扎整齐、平直，弯曲度一致；Ø馈线拐弯应圆滑均匀，硬质馈线最小弯曲半径应不小于馈线外径的20倍。软馈线最小弯曲半径不小于馈线外径的10倍，不得重复弯曲；Ø馈线无明显的折、拧、破损现象；Ø馈线在走线架上布放时应绑扎牢固，水平布放时绑扎间距不超过1m，垂直布放时绑扎间距不超过0.8m，拐弯两侧须绑扎固定；Ø室外馈线接头，接地卡必须做防水处理，按照“1层电气绝缘胶带-3层防水绝缘胶带-3层电气绝缘胶带”方式进行密封，缠绕完成后在电气绝缘胶带两端用黑色线扣扎紧。