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文檔簡介

天饋系統和直放站第一頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二選擇基站天線時,需要考慮其電氣和機械性能。電氣性能主要包括:工作頻段、增益、極化方式、波瓣寬度、預置傾角、下傾方式、下傾角調整范圍、前后抑制比、副瓣抑制、零點填充、回波損耗、功率容量、阻抗、三階互調等。機械性能主要包括:尺寸、重量、天線輸入接口、風載荷等。天線性能工作頻段無論是發射天線還是接收天線,它們總是在一定的頻率范圍內工作的,通常,工作在中心頻率時天線所能輸送的功率最大,偏離中心頻率時它所輸送的功率都將減小,據此可定義天線的頻率帶寬。有幾種不同的定義:一種是指天線增益下降三分貝時的頻帶寬度;一種是指在規定的駐波比下天線的工作頻帶寬度。在移動通信系統中是按后一種定義的,具體的說,就是當天線的輸入駐波比≤1.5時,天線的工作帶寬。對各類基站而言,所選天線的工作頻段應包含要求的頻段。GSM900系統,工作頻段為890-960MHz、870-960MHz、807-960MHz和890-1880MHz的雙頻天線均為可選。CDMA800系統,選用824-896MHZ的天線。CDMA1900系統,選用1850-1990MHZ的天線。第二頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線電氣性能2.天線的增益。增益是指在輸入功率相等的條件下,實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產生的場強的平方之比,即功率之比。增益一般與天線方向圖有關,方向圖主瓣越窄,后瓣、副瓣越小,增益越高。天線作為一種無源器件,其增益的概念與一般功率放大器增益的概念不同。功率放大器具有能量放大作用,但天線本身并沒有增加所輻射信號的能量,它只是通過天線振子的組合并改變其饋電方式把能量集中到某一方向。增益是天線的重要指標之一,它表示天線在某一方向能量集中的能力。表示天線增益的單位通常有兩個:dBi、dBd。兩者之間的關系為:dBi=dBd+2.17dBi定義為實際的方向性天線(包括全向天線)相對于各向同性天線能量集中的相對能力,“i”即表示各向同性——Isotropic。dBd定義為實際的方向性天線(包括全向天線)相對于半波振子天線能量集中的相對能力,“d”即表示偶極子——Dipole。一個單一對稱振子具有面包圈形的方向圖輻射

一個各向同性的輻射器在所有方向具有相同的輻射對稱振子的增益為2.17dB第三頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線電氣性能3.極化方式無線電波在空間傳播時,其電場方向是按一定的規律而變化的,這種現象稱為無線電波的極化。無線電波的電場方向稱為電波的極化方向。如果電波的電場方向垂直于地面,我們就稱它為垂直極化波。如果電波的電場方向與地面平行,則稱它為水平極化波。天線輻射的電磁場的電場方向就是天線的極化方向垂直極化水平極化+45度傾斜的極化-45度傾斜的極化單極化天線第四頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線電氣性能3.極化方式:雙極化天線V/H(垂直/水平)傾斜(+/-45°)

兩個天線為一個整體,傳輸兩個獨立的波如果電波在傳播過程中電場的方向是旋轉的,就叫作橢圓極化波。旋轉過程中,如果電場的幅度,即大小保持不變,我們就叫它為圓極化波。向傳播方向看去順時針方向旋轉的叫右旋圓極化波,反時針方向旋轉的叫做左旋圓極化波。

垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線來接收;水平極化波要用具有水平極化特性的天線來接收;右旋圓極化波要用具有右旋圓極化特性的天線來接收;而左旋圓極化波要用具有左旋圓極化特性的天線來接收。當來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時,在接收過程中通常都要產生極化損失,例如:當用圓極化天線接收任一線極化波,或用線極化天線接收任一圓極化波時,都要產生3分貝的極化損失,即只能接收到來波的一半能量。

第五頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線電氣性能3.極化方式:極化損失和極化隔離

來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時,在接收過程中通常都要產生極化損失,例如:當用圓極化天線接收任一線極化波,或用線極化天線接收任一圓極化波時,都要產生3分貝的極化損失,即只能接收到來波的一半能量;當接收天線的極化方向(例如水平或右旋圓極化)與來波的極化方向(相應為垂直或左旋圓極化)完全正交時,接收天線也就完全接收不到來波的能量,這時稱來波與接收天線極化是隔離的。

隔離代表饋送到一種極化的信號在另外一種極化中出現的比例

1000mW(即1W)1mW在這種情況下的隔離為10log(1000mW/1mW)=30dB第六頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線電氣性能4.輻射方向圖天線的方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。對于接收天線而言,方向性表示天線對不同方向傳來的電波所具有的接收能力。天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來表示.

方向圖可用來說明天線在空間各個方向上所具有的發射或接收電磁波的能力。基站天線輻射方向圖可分為全向輻射方向圖和定向輻射方向圖兩大類,分別被稱為全向天線和定向天線。如圖所示,左邊所示分別為全向天線的水平截面圖和立體輻射方向圖;右邊所示分別為定向天線的水平截面圖和立體輻射方向圖。全向天線在同一水平面內各方向的輻射強度理論上是相等的,它適用于全向小區;圖中紅色所示為定向天線罩中的金屬反射板,它使天線在水平面的輻射具備了方向性,適用于扇形小區。空間輻射方向圖(全向天線和定向天線)第七頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線電氣性能5.波束寬度

在方向圖中通常都有兩個瓣或多個瓣,其中最大的瓣稱為主瓣,其余的瓣稱為副瓣。主瓣兩半功率點間的夾角定義為天線方向圖的波束寬度。稱為半功率(角)瓣寬。主瓣瓣寬越窄,則方向性越好,抗干擾能力越強。第八頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線電氣性能5.波束寬度:水平波束寬度

/垂直波束寬度水平波束寬度:全向天線的水平波瓣寬度均為360,而定向天線的常見水平波瓣3dB寬度有20、30、65、90、105、120、180多種基站天線水平波瓣3dB寬度示意圖20、30的品種一般增益較高,多用于狹長地帶或高速公路的覆蓋;65品種多用于密集城市地區典型基站三扇區配置的覆蓋,90品種多用于城鎮郊區地區典型基站三扇區配置的覆蓋,105品種多用于地廣人稀地區典型基站三扇區配置的覆蓋,如圖2.25所示。120、180品種多用于角度極寬的特殊形狀扇區的覆蓋。垂直波束寬度:基站天線的垂直波瓣3dB寬度多在10左右。一般來說,水平波瓣越寬,垂直波瓣3dB越窄。基站天線垂直波瓣3dB寬度的選取示意圖較窄的垂直波瓣3dB寬度將會產生較多的覆蓋死區(盲區),如圖2.26所示,同樣掛高的二副無下傾天線中,紅色較寬的垂直波瓣產生的覆蓋死區范圍長度為OX″,小于蘭色較窄的垂直波瓣死區范圍長度為OX。第九頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線電氣性能6.下傾方式(Downtilt)

天線下傾有多種方式:機械下傾、固定電調下傾、可調電調下傾、遙控可調電調下傾等。其中機械下傾只是在架設時傾斜天線,多用于角度小于10的下傾,當再進一步加大天線下傾的角度時,天線方向圖會發生畸變,引起天線正前方覆蓋不足同時對兩邊基站的干擾加劇。機械下傾的另一個缺陷是天線后瓣會上翹,對相臨扇區造成干擾,引起近區高層用戶手機掉話。電調下傾天線的下傾角度范圍較大(可大于10),天線方向圖無明顯畸變,天線后瓣也將同時下傾,不會造成對近端高樓用戶的干擾。第十頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線電氣性能7.前后比

方向圖中,前后瓣最大電平之比稱為前后比。它大,天線定向接收性能就好。基本半波振子天線的前后比為1,所以對來自振子前后的相同信號電波具有相同的接收能力。前向功率后向功率以dB表示的前后比=10log 典型值為25dB左右目的是有一個盡可能小的反向功率(前向功率)(反向功率)天線的前后比指標與天線反射板的電尺寸有關,較大的電尺寸將提供較好的前后比指標。室外基站天線前后比一般應大于25dB較好,微蜂窩天線由于尺寸相對較小的緣故,天線的前后比指標應適當放寬。第十一頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線電氣性能8.旁瓣抑制與零點填充天線一般要架設在鐵塔或樓頂高處來覆蓋服務區,所以對垂直面向上的旁瓣應盡量抑制,尤其是較大的第一副瓣。以減少不必要的能量浪費;同時要加強對垂直面向下旁瓣零點的補償,使這一區域的方向圖零深較淺,以改善對基站近區的覆蓋,減少近區覆蓋死區和盲點,下圖是基站天線有無零點填充效果的對比,其中橫坐標為離開基站的距離,縱坐標為地面信號強度值。

基站天線有無零點填充效果對比示意為確保對服務區的良好覆蓋,嚴格地說,不具備旁瓣抑制與零點填充特性的天線是不能使用的。第十二頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二9.回波損耗當饋線和天線匹配時,高頻能量全部被負載吸收,饋線上只有入射波,沒有反射波。而當天線和饋線不匹配時,也就是天線阻抗不等于饋線特性阻抗時,負載就不能全部將饋線上傳輸的高頻能量吸收,而只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回來形成反射波。

回波損耗是反射系數的倒數,以分貝表示。RL的值在0dB到無窮大之間,回波損耗越小表示匹配越差,反之則匹配越好。0dB表示全反射,無窮大表示完全匹配。在移動通信中,一般要求回波損耗大于14dB(對應VSWR=1.5)。RL=10lg(入射功率/反射功率)天線電氣性能9.5W80

ohms50ohms朝前:10W返回:0.5W這里的反射損耗為10log(10/0.5)=13dBVSWR是反射損耗的另一種計量第十三頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線電氣性能10.反射系數、駐波比

在不匹配的情況下,饋線上同時存在入射波和反射波。兩者疊加,在入射波和反射波相位相同的地方振幅相加最大,形成波腹;而在入射波和反射波相位相反的地方振幅相減為最小,形成波節。其它各點的振幅則介于波幅與波節之間。這種合成波稱為駐波。反射波和入射波幅度之比叫作反射系數。反射波幅度(Z-Z。)反射系數Γ=─────=───────入射波幅度(Z+Z。)駐波波腹電壓與波節電壓幅度之比稱為駐波系數,也叫電壓駐波比(VSWR)

駐波波腹電壓幅度最大值Vmax(1+Γ)駐波比S=──────────────=────駐波波節電壓輻度最小值Vmin(1-Γ)終端負載阻抗和特性阻抗越接近,反射系數越小,駐波系數越接近于1,匹配也就越好。第十四頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線電氣性能11.功率容量

指平均功率容量,天線包括匹配、平衡、移相等其它耦合裝置,其所承受的功率是有限的,考慮到基站天線的實際最大輸入功率(單載波功率為20W),若天線的一個端口最多輸入六個載波,則天線的輸入功率為120W,因此天線的單端口功率容量應大于200W(環境溫度為65℃時)。12.三階互調

互調是指非線性射頻線路中,兩個或多個頻率混合后所產生的噪音信號。互調產生的本來并不存在“錯誤”信號,此信號會被系統誤認為是真實的信號。具有兩個載波信號的互調失真頻率實例頻率A及B上的載波,產生如下互調信號:1階:A,B2階:(A+B),(A-B)3階:(2A±B),(2B±A)4階:(3A±B),(3B±A),(2A±2B)互調失真如何影響系統的性能?較高功率的發射信號通常會混合產生互調信號,最后進入接收波段。互調信號視為真實的接收信號的情況下,將帶來如下問題:信號丟失、虛假信道繁忙、語音質量下降、系統容量受限第十五頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線的安裝目前的天線主要分為全向型天線與定向天線。全向天線為圓柱形,一般為垂直安裝,接收天線向上,而發射天線向下。做發射天線時,排水口向上,應封住;做接收天線時,排水口向下,不封住。因接收天線向上,天線頂上會進水,故在下面饋線口邊有一個排水孔,安裝時應將此孔留出,不能封住,否則長期使用后會引起積水。全向天線的安裝第十六頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線的安裝定向天線為板狀形,有兩個數據:方位角與下傾角。方位角為正北順時針轉與天線指向的夾角,下傾角為天線與垂直方向的夾角。定向天線的安裝如圖所示.定向天線的安裝第十七頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線的安裝硬饋線彎角不應大于90度,軟饋線可以盤起,但半徑應大于20厘米。室內與室外的接地是分開的,室內采用市電引入的地線,室外采用大樓地網,接地點應在盡量接近地網處,而且應在下鐵塔轉彎之前1米處接地,或者是在下天臺(樓頂)轉彎之前1米處接地,一個接地點不應超過兩條饋線的接地,接硬饋線的接地點采用生膠密封,而接地網的接地點應用銀油涂上。室內外接地示意圖所示.室內外接地示意圖注意事項:1、室外地線與室內地線不可匯接后再下地,這樣會把雷電引入機房內,有可能會燒壞機架。正確的方法是:室外與室內地線在下地之前分開。2、每一條饋線的兩頭都要有明顯的標志。以防安裝天線時出錯。另外也有利于以后的維護工作。3、室外的饋口一定要加生膠。即是內層為電工膠(左旋)、中間一層為生膠(右旋)、外層為電工膠(左旋)4、拖拉饋線時不能交叉,否則會扭傷饋線.第十八頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天饋線常見故障處理天饋線安裝問題天饋線在安裝過程中,由于安裝人員疏忽,造成天饋線短路和饋線接頭有灰塵、污垢,以及天饋線接頭密封處老化斷裂等天饋線故障,往往比較難于查找。有些天饋線安裝完畢后,雖然測試指標達到要求,但由于饋線尾巴綁扎不牢,久經風吹雨打,造成密封處斷裂,致使基站出現故障。天饋線進水問題饋線進水造成饋線系統出現駐波比告警,基站經常退出服務,影響該地區覆蓋。天饋線進水問題的出現,既有人為的因素,也有自然的因素。自然的因素是由于饋線本身進水。由于饋線長期受雨水侵蝕,造成饋線外皮老化,雨水滲透導饋線內。如果天線安裝好以后,沒有按照要求進行駐波比測試,以致晴天時沒有駐波比告警,下雨時天饋線系統就有駐波比告警。人為造成天饋線進水的情況就更多。主要包括饋線接地處沒有密封好,安裝時劃傷饋線,饋線和軟跳線接頭沒有密封好。第十九頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線高度的調整天線高度直接和基站的覆蓋范圍有關。一般來說,用儀器測得的信號覆蓋范圍受兩方面影響:一是天線所發直射波所能達到的最遠距離;二是到達該地點的信號強度足以為儀器所捕捉。900MHZ移動通信是近地表面視距通信,天線所發直射波所能達到的最遠距離S直接與收發天線的高度有關,其關系有如下公式:S=2R(H+h)其中:R-地球半徑,約為6370km;H-基站天線的中心點高度;h-手機或測試儀表的天線高度。由此可見,無線信號所能到達的最遠距離(即基站的覆蓋范圍)是由天線高度決定的。天線架設過高,會帶來話務不均衡、系統內干擾、孤島效應的問題。隨著基站站點增多,必須降低天線高度。天線俯仰角的調整理論上,俯仰角的大小可以由以下公式推算:=arctg(t/R)其中為天線的俯仰角,h為天線的高度,R為小區的覆蓋半徑。上式是將天線的主瓣方向對準小區邊緣時得出的。在實際工作中,調整的角度在理論值的基礎上加1-2度。天線方位角的調整方位角的調整可以解決:實際覆蓋范圍和理想模型之間的出入。有時候用于均衡話務。解決盲區和弱信號覆蓋。天饋線常見故障處理第二十頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線選型原則在移動通信網絡中,天線的選擇是一個很重要的部分,應根據網絡的覆蓋要求、話務量、干擾和網絡服務質量等實際情況來選擇天線。天線選擇得當,可以改善覆蓋效果,減少干擾,改善服務質量。根據地形或話務量的分布可以把天線使用的環境分為8種類型:市區(高樓多,話務大)、郊區(樓房較矮,開闊)、農村(話務少)、公路(帶狀覆蓋)、山區(或丘陵,用戶稀疏)、近海(覆蓋極遠,用戶少)、隧道、大樓室內。應用環境特點:基站分布較密,要求單基站覆蓋范圍小,希望盡量減少越區覆蓋的現象,減少基站之間的干擾,提高頻率復用率。天線選用原則:(1)極化方式選擇:由于市區基站站址選擇困難,天線安裝空間受限,建議選用雙極化天線。(2)方向圖的選擇:在市區主要考慮提高頻率復用度,因此一般選用定向天線。市區基站天線選擇第二十一頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二(3)半功率波束寬度的選擇:為了能更好地控制小區的覆蓋范圍來抑制干擾,市區天線水平半功率波束寬度選60~65°。(4)天線增益的選擇:由于市區基站一般不要求大范圍的覆蓋距離,因此建議選用中等增益的天線。(5)下傾方式選擇:由于市區的天線傾角調整相對頻繁,且有的天線需要設置較大的傾角,而機械下傾不利于干擾控制,所以在可能的情況下建議選用預置下傾天線。條件成熟時可以選擇電調天線。推薦:半功率波束寬度65°/中等增益/帶固定電下傾角或可調電下傾+機械下傾的雙極化天線。天線選型原則第二十二頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線選型原則郊區基站天線選擇應用環境特點:郊區的應用環境介于城區環境與農村環境之間,這時覆蓋與干擾控制在天線選型時都要考慮。因此在天線選型方面可以視實際情況參考城區及農村的天線選型原則。天線選用原則:(1)根據情況選擇水平面半功率波束寬度為65°的天線或選擇半功率波束寬度為90°的天線。當周圍的基站比較少時,應該優先采用水平面半功率波束寬度為90°的天線。若周圍基站分布很密,則其天線選擇原則參考城區基站的天線選擇。(2)考慮到將來的平滑升級,所以一般不建議采用全向站型。(3)是否采用預置下傾角應根據具體情況來定。即使采用下傾角,一般下傾角也比較小。推薦:半功率波束寬度90°/中、高增益的天線,可以用電調下傾角,也可以是機械下傾角。第二十三頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線選型原則農村基站天線選擇應用環境特點:基站分布稀疏,話務量較小,覆蓋要求廣。覆蓋成為最為關注的對象,這時應結合基站周圍需覆蓋的區域來考慮天線的選型。一般情況下是希望在需要覆蓋的地方能通過天線選型來得到更好的覆蓋。天線選用原則:(1)極化方式選擇:建議在農村建議選用垂直單極化天線。(2)方向圖選擇:如果要求基站覆蓋周圍的區域,且沒有明顯的方向性,建議采用全向基站覆蓋。需要注意的是:這里的廣覆蓋并不是指覆蓋距離遠,而是指覆蓋的面積大而且沒有明顯的方向性。(3)天線增益的選擇:視覆蓋要求選擇天線增益,建議在農村地區選擇較高增益(16~18dBi)的定向天線或11dBi的全向天線。(4)下傾方式的選擇:在農村地區對天線的下傾調整不多,其下傾角的調整范圍及特性要求不高,建議只采用機械下傾方式。第二十四頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線選型原則(5)對于定向站型推薦選擇:半功率波束寬度90°/中、高增益/單極化空間分集,或90°雙極化天線,主要采用機械下傾角/零點填充大于15%。(5)對于全向站型推薦:零點填充的天線;若覆蓋距離不要求很遠且天線很高,可以采用電下傾(3°或5°)。天線相對主要覆蓋區掛高不大于50m時,可以使用普通天線。另外,對全向站還可以考慮雙發天線配置以減小塔體對覆蓋的影響。此時需要通過功分器把發射信號分配到兩個天線上。公路覆蓋基站天線選擇應用環境特點:該應用環境下話務量低、用戶高速移動、此時重點解決的是覆蓋問題。而公路覆蓋與大中城市或平原農村的覆蓋有著較大區別,一般來說它要實現的是帶狀覆蓋,故公路的覆蓋多采用雙向小區;再就是強調廣覆蓋,要結合站址及站型的選擇來決定采用的天線類型。不同的公路環境差別很大,對其無線網絡的規劃及天線選型時一定要在充分勘查的基礎上具體對待各段公路,靈活規劃。第二十五頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線選型原則天線選型原則:(1)方向圖的選擇:在以覆蓋鐵路、公路沿線為目標的基站,可以采用窄波束高增益的定向天線。如果覆蓋目標為公路及周圍零星分布的村莊,可以考慮采用全向天線或變形全向天線。(2)前后比:由于公路覆蓋大多數用戶都是快速移動用戶,所以為保證切換的正常進行,定向天線的前后比不宜太高,否則可能會由于兩定向小區交疊深度太小而導致切換不及時造成掉話的情況。(3)公路覆蓋極化方式選擇、天線增益選擇、下傾方式選擇可以參考農村覆蓋的選擇。對于高速公路和鐵路覆蓋,建議優先選擇“8”字形天線或S0.5/0.5配置,以減少高速移動用戶接近/離開基站附近時的切換。第二十六頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線選型原則山區覆蓋基站天線選擇應用環境特點:在偏遠的丘陵山區,山體阻擋嚴重,電波的傳播衰落較大,覆蓋難度大。通常為小話務量、廣覆蓋。基站或建在山頂上、山腰間、山腳下、或山區里的合適位置。需要區分不同的用戶分布、地形特點來進行基站選址、選型、選擇天線。天線選擇原則:(1)方向圖的選擇:視基站的位置、站型及周邊覆蓋需求來決定方向圖的選擇,。對于建在山上的基站,若需要覆蓋的地方位置相對較低,則應選擇垂直半功率角較大的方向圖,更好地滿足垂直方向的覆蓋要求。(2)天線增益選擇:視需覆蓋的區域的遠近選擇中等天線增益,全向天線(9~11dBi),定向天線(15~18dBi)。(3)預置下傾與零點填充選擇:在山上建站,需覆蓋的地方在山下時,要選用具有零點填充或預置下傾角的天線。對于預置下傾角的大小視基站與需覆蓋地方的相對高度作出選擇,相對高度越大預置下傾角也就應選擇更大一些的天線。第二十七頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線選型原則近海覆蓋基站天線選擇應用環境特點:話務量較少,覆蓋面廣,無線傳播環境好。對近海的海面進行覆蓋時,覆蓋距離將主要受三個方面的限制,即地球球面曲率、無線傳播衰減、TA值的限制。考慮到地球球面曲率的影響。因此對海面進行覆蓋的基站天線一般架設得很高,超過100米。天線選擇原則:(1)方向圖的選擇:由于在近海覆蓋中,面向海平面與背向海平面的應用環境完全不同,因此在進行近海覆蓋時不選擇全向天線,而是根據周邊的覆蓋需求選擇定向天線。一般垂直半功率角可選擇小一些的。(2)天線增益的選擇,由于覆蓋距離很大,在選擇天線增益時一般選擇高增益(16dBi以上)的天線。(3)在進行近海覆蓋時選用垂直單極化天線。(4)預置下傾與零點填充選擇,在進行海面覆蓋時,所以一般天線架設得很高,會超過100米,因此在近端容易形成盲區。考慮到覆蓋距離要優先選用具有零點填充的天線。第二十八頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線選型原則隧道覆蓋基站天線選擇應用環境特點:由于隧道的特殊地理環境,必須針對具體的隧道規劃站址及選擇天線。這種應用環境下主要是天線的選擇及安裝問題,在很多種情況下大天線可能會由于安裝受限而不能采用。對不同長度的隧道,基站及天線的選擇有很大的差別。另外還要注意到隧道內的天線安裝調整維護十分困難。天線選擇原則:(1)方向圖選擇:隧道覆蓋方向性明顯,所以一般選擇定向天線,并且可以采用窄波束天線進行覆蓋。(2)極化方式選擇:考慮到天線的安裝及隧道內壁對信號的反射作用,建議選擇雙極化天線。(3)天線增益選擇:對于公路隧道長度不超過2km的,可以選擇低增益的天線。對于更長一些隧道,可采用很高增益(22dBi)的窄波束天線進行覆蓋,不過此時要充分考慮大天線的可安裝性。第二十九頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線選型原則(4)天線尺寸大小的選擇:這在隧道覆蓋中很關鍵,針對每個隧道設計專門的覆蓋方案,充分考慮天線的可安裝性,盡量選用尺寸較小便于安裝的天線。(5)除了采用常用的平板天線、八木天線進行隧道覆蓋外,也可常用分布式天線系統對隧道進行覆蓋,如采用泄漏電纜、同軸電纜、光纖分布式系統等;特別是針對鐵路隧道,安裝天線分布式系統將會受到很大的限制。這時可考慮采用泄漏電纜等其他方式進行隧道覆蓋。(6)前后比:由于隧道覆蓋大多數用戶都是快速移動用戶,所以為保證切換的正常進行,定向天線的前后比不宜太高,否則可能會由于兩定向小區交疊深度太小而導致切換不及時造成掉話的情況。(7)適合于隧道覆蓋的最新天線是環形天線,該種天線對鐵路隧道可以提供性價比更好的覆蓋方案。該天線的原理、技術指標仍有待研究。推薦:選擇10~12dB的八木/對數周期/平板天線安裝在隧道口內側對2km以下的公路隧道進行覆蓋。第三十頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線選型原則室內覆蓋基站天線選擇應用環境特點:現代建筑多以鋼筋混凝土為骨架,再加上全封閉式的外裝修,對無線電信號的屏蔽和衰減特別厲害。在一些高層建筑物的低層覆蓋很差甚至存在部分盲區;在建筑物的高層,信號雜亂,嚴重影響通話質量。在大中城市的中心區,基站密度都比較大,通常進入室內的信號通常比較雜亂、不穩定。為解決室內覆蓋問題,通常是建設室內分布系統,將基站的信號通過有線方式直接引入到室內的每一個區域,再通過小型天線將基站信號發送出去,從而達到消除室內覆蓋盲區,抑制干擾。天線選型原則:根據分布式系統的設計,考察天線的可安裝性來決定采用哪種類型的天線,泄漏電纜不需要天線。室內分布式系統常用到的天線單元有:(1)室內吸頂天線單元(2)室內壁掛天線單元(3)杯狀吸頂單元:超小尺寸,適用于小電梯內部、小包間內嵌入式的吸頂小燈泡內部等多種安裝受限的應用場合。第三十一頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二天線選型原則(4)板狀天線單元:有不同的大小尺寸,可用于電梯行道內、隧道、地鐵、走廊等不同場合的應用。這些天線的尺寸很小,便于安裝與美觀。增益一般也很低,可依據覆蓋要求選擇全向及定向天線。如推薦室內使用的全向天線:2dBi/垂直極化/全向天線。定向天線:7dBi/垂直極化/90度的定向天線。由于室內布線施工費用高,因此包括天線在內的室內分布天線系統要盡量采用寬頻段或多頻段設備。

總結:

天線的選擇和設置,作為天饋優化的重要環節,不僅決定了網絡覆蓋性能,還關系到網絡的質量指標。第三十二頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二直放站的定義和分類直放站(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。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的定義第三十三頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二直放站的定義和分類直放站的分類(1)直放式直放機下行從基站接收信號,經放大后向用戶方向覆蓋;上行從用戶接收信號,經放大后發送給基站。為了限帶,加有帶通濾波器。(2)選頻式直放站為了選頻,將上、下行頻率下變頻為中頻,進行選頻限帶處理后,再上變頻恢復上、下行頻率。(3)光纖傳輸直放站將收到的信號,經光電變換變成光信號,傳輸后又經電光變換恢復電信號再發出。(4)移頻傳輸直放站將收到的頻率上變頻為微波,傳輸后再下變頻為原先收到的頻率,放大后發送出去。(5)室內直放站室內直放站是一種簡易型的設備,其要求與室外型機是不一樣的。第三十四頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二CDMA直放站采用CDMA直放站可以擴大CDMA系統基站的覆蓋范圍,大大節省CDMA網絡建設的投資。特別是在高層樓宇、地下(如地鐵)、盲區等特殊環境下,CDMA直放站將充分發揮它的優勢。CDMA移動通信直放站是為CDMA網而設計的產品,它的顯著特點是采用超線性功放,保證多信道工作無雜波。CDMA直放站應用于CDMA移動通信網絡中,雙向中繼無線信號延伸無線覆蓋區,實現對特殊地形覆蓋消除覆蓋盲區,調配小區業務,平衡各小區的話務量,在“導頻污染”地區強化主導頻等等,以達到低成本擴大無線網絡覆蓋范圍、優化網絡的目的。CDMA直放站原理如下圖所示。CDMA移動通信直放站原理圖第三十五頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二CDMA直放站CDMA直放站的特點◆適用于CDMA系統

◆很寬的增益調節范圍,并能連續可調

◆采用了高選擇性的信道選擇器,可對單載頻進行選擇處理

◆采用高線性功率放大器,低互調、低雜散,增益線性優良,信號波動小,對基站無干擾

◆采用多線高選擇性低插損的腔體濾波器,消除上下行串擾保證系統高增益

◆采用特殊方法設計,避免與G網的相互干擾

◆采用PLL技術和數字濾波技術,帶外抑制良好,帶內平坦度好

◆設計防雷,避雷保護系統第三十六頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二CDMA直放站CDMA直放站主要技術指標

第三十七頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二CDMA直放站CDMA直放站產品類型(1)不同帶寬的直放站

目前開通使用的頻段帶寬為10MHz(下行頻率870-880MHz,上行頻率825-835MHz),單載頻使用時帶寬需求為1.23MHz。因此,所需使用設備的工作帶寬要求應符合這兩種帶寬的條件,一般情況下,室外應用的直放站多采用選頻設備,室內分布多采用寬帶設備。(2)不同功率的直放站

CDMA的直放站可有各種功率選擇:1W/5W/10W/20W,不同的功率檔次適合不同的應用場合。如光纖直放站可采用大功率工作方式(10W/20W),室內直放站則采用小功率工作方式(1W/2W/5W),室外應用的直放站設備最大輸出功率不超過10W。(3)不同接入方式的直放站

應用的場合不同,接入方式也有差別,主要接入方式有直接耦合和空間耦合,無線接入采取空間耦合方式,光纖/電纜等接入采取直接耦合方式,直接耦合方式可取得純度較高的信號源。

(4)不同安裝的直放站

直放站一般分為室內及室外安裝,室內安裝時要考慮良好的通風,室外安裝要考慮密封環境下的防水、防潮、散熱情況。第三十八頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二CDMA直放站CDMA直放站采用的關鍵技術用于CDMA系統中的直放站產品在設計開發過程中,采用了一系列的關鍵技術以滿足CDMA系統的應用特性:

(1)低噪聲電路設計技術

采用低噪聲設計技術包括低噪聲前級放大器和線性功放,主要考慮在較高接收靈敏度的情況下,使得信號具有更好的信噪比。(2)線性功放技術

CDMA系統的調制方式以及頻譜的利用率,對功放的線性度也提出了很高的要求,如ACPR、IMD3等指標均與線性功放的性能有關。(3)增益、功率控制技術

為了保證應用的直放站不會影響CDMA系統環路控制的正常工作,直放站本身必須具備增益、功率調整控制技術,這種調整可以是現場的,也可以是遠端的。(4)收發雙工技術

通過雙工器可以使直放站、下行收發天線共用,便于工程施工,減少工程造價,當直放站采用分體機結構時,使用雙工器可以更方便的使前后端匹配。第三十九頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二CDMA直放站(5)濾波技術

CDMA系統上下行頻率相隔45MHz,為了避免直放站設備內部形成環路自激,保證設備穩定工作,放大鏈路需有足夠的濾波電路,對于需要嚴格控制帶寬的設備(如選頻型),還要采用變頻、中頻SAW濾波等技術。(6)光傳輸技術

光纖直放站利用光纖進行信號的傳輸,需要RF信號與光信號轉換單元,以及光波分復用、光耦合及光功率分配等技術。(7)集中控制管理技術

為了便于設備的維護管理,直放站內部應具有較為完善的智能管理單元,以提供遠程的遙測、遙控功能,并可定時上傳狀態信息,故障自動告警等。(8)多頻合路、多模兼容技術

在室內分布應用的情況下,要考慮同已經安裝的其它室內分布系統(如GSM)的兼容工作,這需要用到多頻、多模兼容技術。第四十頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二CDMA直放站CDMA直放站的幾個基本原則(1)功放是直放站的核心部件,放大器的非線性將造成交調嚴重,CDMA導頻信號混亂,通信質量惡化。直放站選型時應注意選擇采用超線性功放的機型。(2)根據不同的覆蓋要求選擇不同輸出功率的CDMA直放站和配套天線。(3)根據不同的場合選擇不同信號中繼方式的直放站,如城市內由于基站密度較大,為防止同時接入幾個施主基站,應采用光纖傳輸直放站;在無光纖傳輸的地方可考慮采用微波傳輸直放站;在基站較少的地方可采用直接放大式直放機,站址應注意與施主基站視通,并在此方向上僅有一個基站,避免放大第二導頻,選用的施主天線增益應盡可能滿足直放機輸入端電平,使直放機有較充裕的輸出功率,充分發揮其作用,增加覆蓋距離。(4)城市內大型建筑物、商場等場合,把直放站和室內分布系統配合應用,可取得較好效果。第四十一頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二CDMA直放站優化與維護CDMA直放站常見問題作為一種實現無線覆蓋的輔助技術手段,直放站可以利用較少的投資、較短的周期,迅速擴大無線覆蓋范圍,解決盲區覆蓋問題,因此在移動通信網中得到廣泛應用。直放站的設計、維護和優化工作直接關系到直放站的覆蓋區域以及相鄰區域的網絡性能和用戶感知。由于直放站設備本身的局限性及無線環境的復雜性,直放站在應用中出現了很多問題,尤其是無線直放站反映的問題更多。直放站在網絡中出現的問題主要包括干擾、接入和切換問題,導致接入成功率低,切換成功率低,掉話現象嚴重第四十二頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二CDMA直放站優化與維護干擾問題直放站在應用中主要面臨的是干擾問題。由于直放站是對網絡中一個扇區信號的放大,必然對網絡結構造成影響,從而影響信號和干擾的分布,因此直放站的規劃應該納入整網中考慮

對于光纖直放站,由于直接從基站耦合信號,不會引入其他無用信號,所以在規劃中主要考慮目標覆蓋區同周圍基站的信號配合與交疊,避免干擾問題。對于無線直放站,由于空中信號的多樣性,會不可避免地引入干擾信號,因此,在城市中盡量不采用無線直放站,在必須采用無線直放站的地方,盡量采用移頻直放站。只有在施主信號比較純凈的區域才能采用無線直放站。在采用無線直放站的時候,需要充分考慮施主天線和重發天線的隔離要求,保證信號的正常發射和接收。第四十三頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二CDMA直放站優化與維護接入問題在直放站覆蓋區,經常會碰到接入方面的問題,如接入成功率低、接入時間長或接入不成功等現象。接入問題主要是由3方面因素引起的。

●干擾問題:在直放站周圍可能存在信號干擾,需要對施主信號或直放站及周邊基站信號進行調整,從而減少干擾信號。

●直放站增益設置問題:直放站增益設置不當,使得覆蓋或基站靈敏度不能達到要求,需要根據現場測試結果進行增益設置調整。

●系統參數設置問題:在直放站的應用場景中,需要根據具體條件對系統參數尤其是搜索窗等參數進行調整;在接入過程中,直放站主要受反向接入搜索窗的影響。第四十四頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二CDMA直放站優化與維護切換問題切換不成功或切換遲緩也是在直放站應用中經常遇到的問題。切換問題的主要影響因素有兩個。

●鄰區搜索窗設置問題:如果搜索窗設置得太小,那么可能無法搜索到鄰區;如果搜索窗設置得太大,那么搜索時間變長,可能導致切換過程過緩或無法切換。

●Pilot_inc設置問題:根據各廠家實現方式的不同,Pilot_inc的設置可能會影響到PN的判決,從而影響切換。第四十五頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二室分系統概述現代都市中建筑物越來越高、越來越多、越來越密集,移動通信的無線電信號在其間受到阻擋而衰減,另外現代建筑多以鋼筋混凝土為骨架,再加上全封閉式的外裝修,對無線電信號的屏蔽和衰減特別厲害,很難進行正常的通信。在一些高層建筑物的低層,基站信號通常較弱,存在部分盲區;在某些超高建筑物的高層,又沒有覆蓋。在大多數的地下建筑,如地下停車場、地下商場、地鐵、隧道等場所,通常都是盲區。在大中城市的中心區,基站密度都比較大,信號忽強忽弱不穩定,同頻、鄰頻干擾嚴重。在城市的邊緣區,基站密度小,站距大,在距基站較遠的建筑物內,因建筑材料對電磁波的損耗,移動通信用戶在室內的通信也受到了很大的影響和限制。第四十六頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二室內分布組網分類室內覆蓋系統組網如圖中所示,室內分布系統主要由信號源設備(宏蜂窩基站、微蜂窩、光端機、光纜);室內有源放大設備(直放站、干線放大器)及其相關器件(同軸電纜、泄漏電纜、功分器、耦合器、合路單元、室內重發天線)等組成。第四十七頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二室內分布組網分類室內分布的組網分類室內分布系統的組網按照信號源有以下幾種接入方式:(1)宏蜂窩作信源接入信號分布系統;(2)微蜂窩作信源接入信號分布系統;(3)直放站作信源接入信號分布系統。分別論述如下:(1)宏蜂窩作信源接入信號分布系統是以宏蜂窩基站作為信號分布系統的信號源。宏蜂窩作信號源容量大、覆蓋范圍廣、信號質量好、容易實現無源分布、網絡優化簡單,是室內分布系統最好的接入方式。但宏蜂窩成本較為昂貴,且需有傳輸通路,建設周期長。宏蜂窩耦合器功分器天線第四十八頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期二室內分布組網分類(2)微蜂窩作信源接入信號分布系統是以微蜂窩基站作為信號分布系統的信號源。由于微蜂窩本身功率較小,只適用于較小面積的室內覆蓋,若要實現較大區域的覆蓋,就必須增加微蜂窩功放。與宏蜂窩相比微蜂窩成本較低、對環境要求不高、施工方便等,所以微蜂窩作信號源使用也較為廣泛。微蜂窩+功放接入信號分布系統(3)直放站作信源接入信號分布系統是利用施主天線空間耦合(無線直放站)或利用耦合器件直接耦合存在富余容量的基站信號(光纖移頻),再利用直放站設備對接收到的信號進行放大為信號分布系統提供信號源。直放站以其靈活簡易的特點成為解決小容量室內分布系統的重要方式。安裝簡便靈活,設備型號也豐富多樣

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