前言

移动通信已经成为20世纪末通信发展史上的重要篇章。在陆地蜂窝移动通信中，由于地面几何形状的高低不平，使得在基站无线电波覆盖范围之内，往往存在许多阴影区或无线电波覆盖盲区，这种情况在城市中显得更加突出。这就使得那些处于基站无线电波覆盖阴影区内的移动用户无法进行正常通信。为了解决阴影区内移动用户的通信问题和提高基站无线电波的覆盖率，采用无线信号的中继转发覆盖方式对阴影区进行补充覆盖，使处于基站无线电波覆盖阴影区内的移动用户也能够获得正常的通信服务，不失为一种既简单方便又经济实用的好办法。而且在移动通信中引入中继覆盖系统后，还使得移动基站实现100%的地域无缝全覆盖成为可能，也使实现公众移动通信的最终目标——任何人在任何地方与任何人实现通信联络成为可能。因此，移动通信中继覆盖系统成为当今陆地蜂窝移动通信系统中一个不可缺少的组成部分。

然而任何事物都有它的两面性，移动通信中继覆盖系统也不例外。在移动通信系统中引入中继覆盖系统后也给移动通信系统带来了一些负面影响，主要来自两个方面。首先是在基站覆盖地域内新增了许多中继覆盖无线电波辐射干扰源。这些干扰源会对移动通信本系统和其他电子设备系统造成新的干扰。其次是移动通信中继覆盖系统设备自身的不理想会给通过本系统传输的移动通信信号造成新的传输损伤或干扰影响。这些新造成的信号传输损伤主要有：中继覆盖系统设备的非线性失真影响、中继设备热噪声干扰影响以及中继覆盖系统反馈耦合造成的失真和不稳定性影响等。

对于中继覆盖系统的无线电波辐射干扰影响，只有采用尽量减小中继覆盖系统无线电波辐射干扰能量的办法来解决。主要措施有：在保证正常通信要求的条件下，尽量减小无线电波辐射信号能量；采用适当的天线极化配置减小相互间的耦合干扰影响；采用定向或赋形天线设计来减小不必要的信号能量辐射。

对于中继覆盖系统设备自身不理想对传输信号造成的新传输损伤或干扰影响，一方面需要通过改进设备设计来提高中继覆盖系统的设备性能；另一方面要提出和建立适当的引入干扰噪声容差规范标准，并采用适应移动通信中继覆盖传输系统工作环境的工程设计方法，将中继覆盖系统引入移动通信系统的干扰或对传输信号的损伤影响控制在移动通信系统业务正常通信所能接受的范围之内。这样既不会对中继设备提出过高的要求而导致设备制造成本过高，又能保证通信业务的正常进行。使包含有中继覆盖的整个基站覆盖范围内的移动通信系统工程设计和工程建设建立在可靠的理论基础之上，这就是笔者尝试编写本书的目的。

本书是笔者在近十年从事无线接入和数字蜂窝移动通信中继直放站系统工程设计、直放站产品开发与生产过程中所编写的培训讲课教材、专题讨论资料文件、结合工程实践经验综合整理而成。笔者在近年来和同事们共事的过程中，发现在工程设计中，进行传输链路设计时，工程设计技术人员都仍然习惯性地使用传统的对称通信信道传输电路设计计算方法。传统的对称通信信道传输电路设计计算方法是建立在以接收机内部热噪声（视为白噪声）为干扰背景的接收检测技术基础上的一套估算通信信道传输性能的方法。对于在基站覆盖范围内引入了中继覆盖的移动通信系统传输信道来说，上述基于对称信道传输的传统计算方法是不适用的，至少是不完善的。因此在实际工程设计建设中难免出现盲目性。这是因为在移动通信基站覆盖区内引入中继覆盖以后，各个中继直放站必然会引入一定的干扰噪声（有源设备固有的内热噪声）。这种干扰噪声会叠加在传输信号上，和信号一同传输到下游的基站和移动站接收机中，改变了基站和移动站接收机接收检测干扰背景噪声成分。对移动通信下行传输链路来说，各个中继直放站引入的干扰噪声将分别进入各自覆盖范围内移动站接收机中；然而对移动通信上行传输链路来说，各个中继直放站引入的干扰噪声将全部累积汇集到基站接收机中。有时又称这种上行“累积”干扰噪声为漏斗式引入干扰噪声效应。这就造成了移动中继覆盖系统上、下行传输链路背景干扰噪声的严重不平衡。这种上、下行传输链路背景干扰噪声的不平衡，还将随着中继覆盖系统数量增加而扩大。而且这种上、下行传输链路背景干扰噪声的严重不平衡性，还将扩散影响到原有的基站直接波覆盖区内工作的移动站上行信号的接收检测性能。显然符合实际的正确设计和计算方法必须同时考虑链路信号电平传输和链路引入干扰噪声造成的不平衡性带来的影响。本书正是根据移动中继覆盖系统不可避免地会引入系统附加干扰噪声，并且由这种引入干扰噪声所造成的上、下行传输链路接收机背景干扰噪声的严重不平衡性的实际情况，提出了建立移动通信系统“中继覆盖引入干扰噪声容差标准规范”建议；并且具体推荐了移动通信系统“中继覆盖引入噪声控制规范标准”参数指标。在此基础上结合移动通信系统上、下行链路信号传输方程，在给定的“引入噪声控制规范标准”参数指标条件下，讨论和计算了基站—中继覆盖—移动站接收机输入端的链路有用信号和引入噪声传输要求（结果）与中继直放站净增益及基站、移动站发信功率和接收机灵敏度要求之间的关系；讨论了中继覆盖系统的增益可选范围；定义了一个基站中继覆盖系统容量“ΔK”（增益可选范围）；确定了基站-移动站设备能力（基站发信电平、移动站接收灵敏度电平）与中继覆盖系统性能——系统容量、覆盖面积和噪声容限之间的关系；指出了中继覆盖系统容量、覆盖面积、噪声容限三者之间存在的相互转换关系；完整地给出了一套移动通信中继覆盖系统传输链路的工程设计计算新方法。新的移动通信中继覆盖链路工程设计计算方法是在原有常用传输链路工程设计计算方法的基础上发展而来的，该设计计算方法既能保证基站-移动站空间传输链路信号的接收电平不低于额定的接收机灵敏度电平要求，又能保证中继覆盖系统引入基站接收机的干扰噪声不会超过规定的噪声容限指标，所以它是一个覆盖了移动通信基站直射波传输链路和基站-中继传输链路的移动通信系统基站全覆盖空间传输链路的工程设计计算新方法。

新设计方法的提出和建立，为中继覆盖系统在移动通信系统中的生存和发展建立了可靠的理论基础。现在将它一并奉献给广大读者，希望能对移动通信系统的工程规划和中继覆盖工程设计建设起到有益的指导作用。

另外一个问题就是中继直放站设备产品的质量可靠性问题。在国内市场上，国产中继直放站产品及其相关部件几乎都没有给出质量可靠性指标要求，这是一个不应有的缺失。本书第5章专门介绍了山东国联公司在开发中继直放站产品过程中，对直放站产品的质量可靠性问题的考虑。并且最终验证了平均无故障工作时间（MTBF）为5万小时的中继直放站产品是可以实现的，实践了质量就是产品生命的理念。

本书是一本专门讨论移动通信中继覆盖问题的专业书籍，但是它所涉及的通信知识面却很广。它包含了除信源（语音）编码处理、交换控制以外的全部通信系统信道传输系统部分方面的内容，即信道编码、调制与检测知识、发信机与接收机知识，以及天线与无线电波转播知识等。有关这方面的基本知识将在第2章中做简要介绍。

第3章介绍了近年来移动通信中的无线电波传播最新研究成果，并推荐了几种较简单实用的室外和室内移动通信无线电波传播信道的路径损耗预测算公式。

第4章介绍了中继直放站设备的组成及其主要技术指标要求，然后介绍了几种新型中继直放站设备的设计考虑。

第5章简要介绍了一般电子产品的质量可靠性设计基本知识。结合中继直放站设备的具体情况，讨论了中继直放站设备设计、生产和使用维修的质量可靠性设计考虑和要求。实际记录和统计了所开发中继直放站设备与主要部件的实际使用反馈故障信息。并依照可靠性指标（MTBF）的检验方法，对实际反馈故障信息进行了统计分析计算，验证了中继直放站设备与主要部件可靠性指标（MTBF）要求。实践了产品质量就是生命的理念。

第6章重点讨论了中继覆盖系统的工程设计技术，是本书的核心。在讨论了室内覆盖和一般室外中继覆盖系统共性的基础上，深入讨论了由单个直放站设备构成的中继覆盖系统和由多个直放站设备并/串联后与并联网络构成的中继覆盖系统引入基站接收机附加干扰噪声，多个中继覆盖系统引入基站接收机的附加干扰噪声累积效应，以及附加干扰噪声对移动通信系统信号的传输损伤（干扰影响）。进而提出了规范中继覆盖系统引入干扰噪声容限指标要求的建议。根据推荐的引入噪声容限规范指标要求，结合空间链路传输方程组，讨论了基站-移动站之间的中继覆盖系统容量、覆盖面积、噪声容限及其与基站-移动站设备能力之间的关系。进一步指出了中继覆盖系统性能指标容量、覆盖、噪声容限之间是可以互相转换的。最后利用上述讨论结果，以GSM移动通信系统为例，给出了一个一般的中继直放站系统的设计计算规范流程。

第7章则是将上述讨论结果用来解决一个TD-SCDMA移动通信——WFDS（宽带光纤接入网络）室内覆盖试验网工程的设备综合配置设计实例。该室内覆盖工程要求使用宽带分布式光纤分配网络接入系统（WFDS），建立一个TD-SCDMA移动通信系统室内覆盖工程试验网络。并实际测量引入噪声与覆盖容量和移动通信系统性能之间的关系。

第8章中简要总结了几种类型的移动通信中继覆盖效果，同时比较了现有几种中继覆盖设备系统的传输性能及其特点。

编著者