1、2,主題,?,關于無線傳播原理,?,天線的作用,?,天線的常見參數,?,天線的類型,?,天線的隔離,?,天線的參數調整,?,無線傳播的鏈路預算,?,關于直放站天線,3,關于無線傳播原理,無線電波在空中傳輸方式,電場,電場,電場,振,子,電波傳輸方向,磁場,磁場,4,關于無線傳播原理,1,、快衰落,-,即瑞利衰落，由多徑傳播造成，衰落速率最快為每秒,2V,次。,2,、慢衰落,-,也稱地形衰落，由于地形起伏和沿途建筑物的不,一，,中值場強會在大范圍內產生慢,衰落，亦稱陰影效應，服從對數正態分布。,3,、遠近效應,-,由移動站位置不同引起。,4,、噪聲干擾,-,由人為產生。,5,、方向性,-,由天線

2、的輻射方向性和電磁波反射、折射產生。,5,關于無線傳播原理,多徑傳輸,電波遇到障礙物如山丘、森林、地面或樓房等高大建筑物，會產生,反射。因此，到達接收天線的超短波不僅有直射波，還有反射波，,這種現象就叫多徑傳輸。,6,天線的作用,?,基站天線是移動通信網絡與用戶手機終端進行空中無線聯結的設備。,?,天線是能量置換設備，是無源器件。,?,天線輻射時將高頻電流轉換為電磁波，將電能轉換電磁能。,?,天線接收時將電磁波轉換為高頻電流，將磁能轉換為電能。,?,天線的性能質量直接影響移動通信網絡的覆蓋和服務質量,?,不同的地理環境和不同服務要求需要選用不同類型、不同規格的天線。,上行鏈路,下行鏈路,7,天

3、線的作用,在地平面上，為了把信號集中到所需要的地方，要求把,“,面包圈”,壓成扁平的。,天線的功能,:,控制輻射能量的去向,一個單一的對稱振子具有,“,面包圈”,形的方向圖,頂視,側視,8,天線常見參數,?,輸入阻抗（天線饋電端輸入電壓和輸入電流的比值，一般是,50,歐）,最佳情形：等于純電阻，且等于饋線的特性阻抗，,Z,隨,f,變化比較平緩,匹配的優劣：,行波系數,反射系數,駐波比,回波損耗,Z=X+jY ?= X,9,天線常見參數,?,駐波比,VSWR,(,行波系數的倒數,0,到無窮之間,一般要求小于,1.5,實際應用應該小于,1.2),1,：表示完全匹配,反射功率,=0,無窮：表示完全反

4、射（完全失配）,反射功率,=,發射功率,駐波比過大的影響：,電壓駐波比過大，將縮短通信距離，而且反射功率將返回發射機功放部分，容易燒壞功放管。,影響通信系統正常工作，減小基站的覆蓋并且造成系統內干擾加大,10,天線常見參數,?,回波損耗,（反射系數絕對值的倒數，,0dB,到無窮，一般要求大雨,14dB,）,0,：表示完全反射（完全失配）,無窮：表示完全匹配,11,天線常見參數,?,極化方式,A,（線極化、圓極化、橢圓極化）,（天線輻射時的電場強度方向）,垂直極化波,水平極化波,貼近地面時產生極化電流,受大地阻抗影響，產生熱能使電信號急劇衰減,不易產生極化電流,避免能量大幅衰減，保證信號有效傳播

5、,移動通信系統一般采用垂直極化的傳播方式,12,天線常見參數,?,極化方式,B,（雙極化天線）,組合了兩副,+/-45,度極化方向正交的天線，同時工作在收發雙工模式,節省同一扇區的天線數量，有效保證分集接收的效果，極化分集增益約,5dB,比單極化方式增加,2dB,垂直極化,水平極化,+/-45,度極化,13,天線常見參數,?,增益,衡量天線朝一個特定方向收發信號的能力，決定蜂窩邊緣的信號。,電平天線本身并沒有增加所輻射信號的能量，它只是通過天線陣子的組合并改變其饋電方式把能量集中到某一方向。,天線增益不但與陣子單元數量有關，還與水平半功率角和垂直半功率角有關。,提高天線增益的主要措施：,減小垂

6、直波瓣寬度，在水平方向上保持全向輻射性能,提高天線增益的直接后果：,增大網絡覆蓋范圍,確定的覆蓋區內提高增益余量,dBi=dBd+2.15,對應點源,對應對稱陣子天線,dBm,表征的是功率絕對值，計算公式為：,10lgP,（功率值,/1mw,）,dB,是一個表征相對值的值，當考慮甲的功率相比于乙功率大或小多少,個,dB,時，按下面計算公式：,10lg,（甲功率,/,乙功率）,dBc,也是一個表示功率相對值的單位，與,dB,的計算方法完全一樣。一般,來說，,dBc,是相對于載波（,Carrier,）功率而言，在許多情況下，用來度,量與載波功率的相對值，如用來度量干擾（同頻干擾、互調干擾、交,調干

7、擾、帶外干擾等）以及耦合、雜散等的相對量值。在采用,dBc,的地,方，原則上也可以使用,dB,替代。,14,天線常見參數,?,方向圖,水平波瓣圖,垂直波瓣圖,最大,主瓣,第一旁瓣,零點,15,天線常見參數,?,波瓣寬度,（天線的輻射圖中低于峰值,3dB,處所成夾角的寬度,-,半功率角）,垂直波瓣,影響小區對應方向的覆蓋半徑,水平波瓣,影響小區交界處的覆蓋,增大有利于扇區交界覆蓋。,當俯仰角增大時，大,H,波瓣角容易發,生波束畸變，形成越區,市區基站間距小，宜采用水平波瓣小，垂直波瓣小的天線,減小有利于控制扇區覆蓋。,當俯仰角增大時，不容易發,生波束畸變，偏移主波束能量急劇衰減,16,天線常見參

8、數（波瓣寬度）,17,天線常見參數,?,前后比（天線對后瓣抑制的好壞，一般在,18dB,到,45dB,之間,優先考慮,30dB,以上）,前后比差的直接后果：,后瓣產生越區覆蓋,?,切換關系紊亂,?,產生掉話,前后比,=10lg(,前向功率密度,/,反向功率密度）,18,天線常見參數,?,零點填充（天線對后瓣抑制的好壞，一般在,18dB,到,45dB,之間,優先考慮,30dB,以上）,零點填充性能差的直接后果：,覆蓋電平不夠均勻，靠近天線位置信號弱,天線的其它參數：抗風速、端口隔離度、饋線連接端口,基站天線垂直面內采用賦形波束設計時，為了使業務區內的輻射電平更均勻，下副瓣第一零點需要填充，不能有

9、明顯的零深。,高增益天線由于其垂直半功率角較窄，尤其需要采用零點填充技術來有效改善近處覆蓋。,通常零深相對于主波束大于,-26dB,即表示天線有零點填充。,零點填充,19,天線的類型,?,全向天線,（,H=360,度，,V-,通常越小增益越大）,?,定向天線,（,H360,度，,V-,通常越小增益越大）,?,機械天線,（,H360,度，,V-,通常越小增益越大）,?,電調天線,（,H360,度，,V-,通常越小增益越大）,郊縣低密度覆蓋，增益一般在,911dBi,郊縣覆蓋,城區高密度覆蓋,增益一般在,14dBi,以上,機械調整下傾角，調整步進,1,度。,但是容易導致方向圖變形,改變共線陣天線振

10、子的相位，改變垂直分量和水平分量的大小，改變合成電場強度，使天線各方向場強,強度同時增大或減小，保證天線方向圖不會發生大的變化，步進,0.1,度，允許待機調整。,?,當機械傾角大于,15,度的時候，方向圖變形。,?,雙極化天線,（,H360,度，,V-,通常越小增益越大）,20,天線的類型,?,全向天線,（,H=360,度，,V-,通常越小增益越大）,?,定向天線,（,H360,度，,V-,通常越小增益越大）,?,機械天線,（,H360,度，,V-,通常越小增益越大）,?,電調天線,（,H360,度，,V-,通常越小增益越大）,郊縣低密度覆蓋,郊縣覆蓋,城區高密度覆蓋,機械調整下傾角，調整步進

11、,1,度。,但是容易導致方向圖變形,改變共線陣天線振子的相位，改變垂直分量和水平分量的大小，改變合成電場強度，使天線各方向場強,強度同時增大或減小，保證天線方向圖不會發生大的變化，步進,0.1,度，允許待機調整。,?,當機械傾角大于,15,度的時候，方向圖變形。,?,雙極化天線,（,H360,度，,V-,通常越小增益越大）,21,天線的隔離,?,隔離度即天線間的耦合損耗，是指一發射機發射信號功率與該信號到達另一可能產生,互調產物的發射機輸出級（接收機輸入級）的功率比值（單位,dB,）。,?,收發天線間足夠的隔離度，還要保證接收機的去敏感要求，即防止強信道外信號導致,接收機低噪聲放大器增益降低；

12、它一般由位于同一基站或附近基站等的發射機產生的,帶外信號，將使接收機帶內噪聲增加。,?,CDMA,網絡建設采取與,GSM,網絡共站址的建設方案，絕大部分,CDMA,基站與,GSM,基站共站址,建設，此時不同系統站點之間的互干擾必然存在，使接收機靈敏度降低、過載或出現,互調干擾，并最終導致系統性能的下降。因此，我們必須考慮兩種基站之間的天線隔,離度。,?,從收發天線共址情況下，空間的水平距離應明顯遠于垂直距離。,?,通常無線系統間一般應有,5060dB,的隔離度。,?,系統間無干擾的最小隔離度指標是,40dB,。,?,為保證滿足天線隔離度，要求發射機間距,Ac,有,50dB,的指標，兩發射機垂直

13、間距需,3,?,左,右，水平間距需,40,?,左右。這意味著在,885,915MHz,（,?,=0.339-0.328,米）至少需要,1,米,的垂直間距和,13.6,米左右的水平間距。,?,兩個不同運行商的基站天線，有了,40dB,的隔離度，僅滿足了“天線間的耦合損耗”的,要求，它不能解決兩基站天線相鄰的引起的“雷電反擊”和“鐵塔阻擋損耗”等問題。,22,天線安裝規范,隔離度滿足,30dB,?,天線離開鐵塔距離大于,1,米,?,同一小區分集接收天線距離大于,3,米,?,全向天線水平間距大于,4,米,?,定向天線水平間距大于,2.5,米,?,不同平臺天線垂直間距大于,1,米,?,天線的垂直度不大

14、于,2,度,?,處在避雷針的保護范圍內,23,天線的選擇,?,天線是輻射及接收空間電磁波的重要設備，是發信系統的末級、收信系統的初級設備。,?,1dB,天線性能的改善等于,2dB,系統性能的改善。,?,3dB,天線的改善等于,1,倍系統發射功率的改善及,1,倍系統接收功率的改善。,天線是能量集中的裝置，某向上輻射的增強就意味著在其它方向輻射的減弱,天線增益一定的情況下，水平波瓣與垂直波瓣成反比,縮小水平波瓣寬度可以提高某方向的輻射強度，提高增益。增益小時，垂直波瓣和水平波瓣角都比較大。,天線陣子的數量越多，天線的增益越高，天線的孔徑（有效接收面）越大，天線越長,低增益天線,(16dBi,以下）

15、,較好地控制覆蓋和干擾，配合微蜂窩微基站，用于室內覆蓋和室外補點（盲區）,*,尺寸小，便于安裝，價格便宜,中等增益天線（,1618dBi),在小覆蓋半徑內的垂直波瓣大可使信號更加均勻，相鄰扇區信號強度更加合理,*,尺寸中等，覆蓋強度好，支持大容量區域,高增益天線（,18dBi,以上,),波瓣寬度小，零點深，適合高速公路、隧道、狹長地形的覆蓋（一般都帶預傾角）,*,尺寸大，成本高，支持廣覆蓋，要求抗風速強,對于,CDMA,三扇區站點的應用，水平波瓣,=85,度適合郊區交疊覆蓋，水平波瓣,=65,度適合城區減少軟切換,狹長的高速公路、隧道推薦使用水平波瓣寬,=33,度的天線,垂直波瓣寬的天線適合建

16、立在山上的基站覆蓋山下的村莊（零縱深效應弱）,選擇前后比性能好的天線有助于切換性能的改善,24,天線參數的調整,?,天線掛高的調整,控制越區（引起,FER,升高和掉話）、控制容量（話務均衡）、避免孤島效應（無法切換）,?,天線俯仰角的調整,=arctg(h/R)+A/2,h,為天線掛高，,R,為覆蓋半徑，,A,為選用天線的垂直波瓣角,?,天線布局的調整,天線布局的不合理（障礙物影響），基站的搬遷，有效利用無線資源,25,天線參數的調整,26,天線參數的調整,同扇區的分集天線之間距離大于,10,10,?,?,?,=c/f =,（,3*10,8,）,/,（,800*10,6,）,=0.375,米,

17、接收,接收天線,發射,T,R,雙工模式,27,天線參數的調整,天線的發射方向不應當有,阻擋，避開強反射體,覆蓋空洞,28,天線參數的調整,天線的下傾角調整要注意保持方向圖不變,注意壓低天線也會導致后瓣對后方高層建筑物內信號的干擾,29,無線傳播的鏈路預算,上行和下行鏈路都有自己的發射功率損耗和路徑衰落。在移動通信中，為了確,定基站的有效覆蓋范圍，必須確定最大路徑衰落、或其他設備的限制因素（比如基,站的接收靈敏度、基站的發射功率。通過優化上下行之間的平衡關系，能夠使小區,在預定的覆蓋半徑內，有較好的通信質量。,下行鏈路（用,dB,值表示）：,PinMS = PoutBTS - LduplBTS

18、- LpBTS + GaBTS + Cori + GaMS + GdMS - LslantBTS - LPdown,PinMS,為移動臺接收到的功率；,PoutBTS,為,BTS,的輸出功率；,LduplBTS,為合路器、雙工器等的損耗；,LpBTS,為,BTS,的天線的饋纜、跳線、接頭等損耗；,GaBTS,為基站發射天線的增益；,Cori,為基站天線的方向系數；,GaMS,為移動臺接收天線的增益；,GdMS,為移動臺接收天線的分集增益；,LslantBTS,為雙極化天線的極化損耗；,LPdown,為下行路徑損耗；,上行鏈路（用,dB,值表示）：,PinBTS = PoutMS - Ldupl

19、BTS - LpBTS + GaBTS + Cori + GaMS + GdBTS -LPup +Gta,PinBTS,為基站接收到的功率；,PoutMS,為移動臺的輸出功率；,LduplBTS,為合路器、雙工器等的損耗；,LpBTS,為,BTS,的天線的饋纜、跳線、接頭等損耗；,GaBTS,為基站接收天線的增益；,Cori,為基站天線的方向系數；,GaMS,為移動臺發射天線的增益；,GdBTS,為基站接收天線的分集增益；,Gta,為使用塔放的情況下，由此帶來的增益；,LPup,為上行路徑損耗。,30,無線傳播的鏈路預算,?,根據上下行平衡的原則，上行路損等于下行路損，即：,LPdown =

20、LPup,?,設系統余量為,DL,，移動臺的惡化量儲備為,DNMS,，基站的惡化量儲備為,DNBTS,，移動臺的接收,機靈敏度為,MSsense,，基站的接收機靈敏度為,BTSsense,，,Lother,為其它損耗，如建筑物貫穿損,耗、車內損耗、人體損耗等。對于覆蓋區內任一點，應滿足：,PinMS - DL - DNMS - Lother = MSsense,PinBTS - DL - DNMS - Lother = BTSsense,?,上下行鏈路平衡的目的是調整基站的發射功率，使得覆蓋區邊界上的點（離基站最遠,的點）滿足：,PinMS - DL - DNMS - Lother = MSs

21、ense,?,從而基站的最大發射功率的計算公式：,PoutBTS = MSsense - BTSsense + PoutMS + GdBTS - GdMS + LslantBTS - Gta +,DNMS - DNBTS,31,無線傳播的鏈路預算,貫穿損耗（大致在,527dB,）,人體損耗（大致在,17dB,）,車輛損耗（大致在,810dB,）,饋線損耗（大致在,4.3dB/100m-900MHz,）,Worst case,雙工器,1 dB,耦合器,3 dB,雙輸入合路器,4 dB,三輸入合路器,7.5 dB,帶通濾波器,1 dB,器件衰耗,32,無線傳播的鏈路預算,移動通信信號的傳播從總體上

22、說平均值隨距離減弱，但信號電平經歷快慢衰落的影響。,慢衰落是由接受點周圍地形地物對信號反射，使得信號電平在幾十米范圍內有大幅度的變,化，若移動臺在沒有任何障礙物的環境下移動，則信號電平只與發射機的距離有關。所以通常某,點信號電平是指幾十米范圍內的平均信號電平。這個信號的變化呈正態分布。標準偏差對不同地,形地物是不一樣的，通常在,6,8dB,左右。,快衰落是疊加在慢衰落信號上的。這個衰落的速度很快，每秒可達幾十次。除與地形地物,有關，還與移動臺的速度和信號的波長有關，并且幅度很大，可以達到幾十個,dB,，信號的變化呈,瑞利分布。快衰落往往會降低話音質量，所以要留快衰落的儲備。,無線電波的自由空間

23、損耗為：,Ls,32.45+20lgf+20lgd,僅跟頻率,f,和距離,d,有關。,在兩徑情況下，,Lp=20lg(d2/(h1*h2),實際情況上是多徑損耗。,Okumura,電波傳播衰減計算模式,Cost-231-Walfish-Ikegami,電波傳播衰減計算模式,33,關于直放站天線,?,直放站（中繼器）屬于同頻放大設備，是指在無線通信傳輸過程中,起到信號增強的一種無線電發射,中轉設備,。,?,直放站的基本功能就是一個,射頻信號功率增強器,。,?,直放站在下行鏈路中，由施主天線現有的覆蓋區域中,拾取信號,，通,過帶通濾波器對帶通外的信號進行極好的隔離，將濾波的信號經功,放放大后再次發射到待覆蓋區域。,?,直放站在上行鏈接路徑中，覆蓋區域內的移動臺手機的信號以同樣,的工作方式由上行,放大鏈路,處理后發射到相應基站，從而達到基地,站與手機的信號傳遞,。,?,直放站具備,80dB,左右的增益。,直放站位置,34,關于直放站天線,覆蓋天線選定在與施主天線相反的方向。理由是,:,*,為了確保收發信天線之間的