室内覆盖理论基础知识介绍

1、1基础知识介绍基础知识介绍2目录基本物理量和基本概念介绍常用射频器件、模块介绍光器件介绍移动通信概念介绍电磁波传播损耗模型介绍31、基本物理量、基本物理量、基本概念的介绍基本概念的介绍4功率/电平 功率理论上定义为做功的速率。单位为 mW、W（瓦）、kW等。 电平功率的另一种表示。单位为dBm（取1mW为基准值，以分贝表示的绝对功率电平）。 换算公式：电平(dBm)=10lg(功率mW1mW) 。如 5W10lg5000=37dBm; 10W10lg10000=40dBm.（功率增倍，电平增加3dB） 输出功率指放大器的功率输出能力。常以功率或电平表示。5增益（dB） 增益指放大器或系统的功率

2、放大倍数，单位为分贝（dB）。 增益（dB）=系统输出电平（dBm）系统输入电平（dBm）系统输入电平输出电平6插损（dB） 插损插入损耗的简称，表示当电路中接入某一无源器件或部件后所引起的损耗（即衰减）。单位为分贝（dB）。 插损（dB）=器件输出电平（dBm）器件输入电平（dBm）器件输入电平输出电平7选择性、带宽 选择性衡量滤波器选择有用信号同时抑制无用信号 的能力。常用带宽BW、矩形系数K0.1来表示。 带宽BW滤波器对信号的衰减为-3dB时所决定的频率宽度。 矩形系数K0.1滤波器对信号的衰减为-20dB(或-40dB、-60dB）时的频宽与滤波器带宽BW的比值。其值越接近于1，滤波

3、器的选择性越好。3dBBW20dBBW0.1ffCK 0.1=BW 0.1/BW8阻抗匹配 阻抗匹配使系统反射系数为零，即无反射时称为匹配。 相应的传输线有三种状态：无反射状态（行波）、全反射状态（驻波）、行驻波。9驻波比、回波损耗 驻波比行驻波状态时，波腹电压与波节电压之比（VSWR）。 回波损耗RL（dB) =反射信号电平（dBm）入射信号电平（dBm）驻波比（SWR）回波损耗（dB）1.21.251.31.351.41.5-21-19-17.6-16.6-15.6-14.0驻波比回波损耗对照表：10三阶互调 三阶互调若存在两个正弦信号1和2，由于非线性作用将产生许多互调分量|p 1 q

4、2 |，p+q称为阶。其中的2 12和2 2 1两个频率分量称为三阶互调分量。 三阶互调系数M3三阶互调分量的功率P3和信号1或2的功率P 1（2）之比称为三阶互调系数M3，即M3=10lgP3/P1 (dBc)。M3越小，互调干扰就越小。f 1 22 122 21P1P311噪声系数（NF） 噪声系数（NF）衡量电路或系统的噪声性能好坏（噪声恶化程度）的参数。定义为输入信（载）噪比与输出信（载）噪比的比值。单位为分贝（dB）。 NF（dB）=输入载噪比（dB）输出载噪比（dB） NF（dB）越小，系统噪声性能越好。理想时，NF=0dB（1）。12耦合度 耦合度耦合端口与输入端口的功率比。单位

5、为dB。 耦合度（dB）=耦合端口功率（dBm）输入端口功率（dBm）耦合度为10dB损耗为1dB耦合器输入端口输出端口耦合端口20dBm10dBm19dBm13隔离度 隔离度衡量两天线之间信号隔离（不被接收）的程度的量，单位为dB。 隔离度（dB）=接收天线接收功率（dBm）发射天线发射功率（dBm） 例如：天线隔离度LC指天线1的输出功率与它进入天线2输出端（末级）的功率之比。（图中L1称为转换损耗指天线2上来自天线1的功率（即干扰）与天线2产生的互调产物功率之比。）12LCL114天线方向图（波瓣图） 天线方向图表示天线各辐射方向的场强的图（或者说是天线辐射的电磁波在空间存在的范围）。由

6、于方向图呈花瓣状，又称为波瓣图。 方向图宽度表示天线辐射能量集中的程度，又称半功率波瓣宽度。其定义为辐射功率下降到最大辐射方向的一半（或者说场强下降到最大方向的0.707倍）的两个方向的夹角（20.5）。一般是方向图越宽，增益越低；方向图越窄，增益越高，向前辐射能力强。 E面方向图指与电场平行的平面内辐射方向图。 H面方向图指与磁场平行的平面内辐射方向图。15天线波瓣图后瓣旁瓣主瓣Emax0.707Emax0.707Emax20.52016天线增益（dB）、天线前后比F/B 天线增益指天线将发射功率往某一指定方向集中辐射的能力。一般把天线的最大辐射方向上的场强Emax与理想多向同性天线均匀辐射

7、场强E0相比，以功率密度增加的倍数定义为增益，即Ga=（Emax / E0）2。 天线增益Ga（dB）=10lg Ga（dB） 天线前后比F/B指最大正向增益与最大反向增益之比，用分贝（dB）表示。其值越大天线的方向性越好。17天线型号、波瓣图ODP-085/V11-NGODP-085/V11-NG小区覆盖天线小区覆盖天线18单工、双工 单工有单频单工、双频单工之分。单频（同频）单工制，即收发使用同一频率，由于接收和发送使用同一个频率，所以收发不能同时进行，称为单工。适用于用户少、专业性强的移动通信系统中（如对讲机）。 双工异频双工制，即收发双方使用两个不同的频率，任何一方在发话的同时都能收到

8、对方的讲话。但这种工作方式的缺点是发射机总是工作的，故耗电大。 准双工MS的发射机仅在发话时才工作，而接收机总是工作的，这样MS可省电。准双工与双工制兼容，在移动通信中广泛应用。192、常用射频器件、常用射频器件、模块介绍模块介绍20放大器（Amplifier） 放大器（Amp.）用于实现信号放大的电路。有低噪声放大器（LNA）和功率放大器（PA）。 主要指标增益、饱和功率(ALC电平）。LNAPA21滤波器（Filter）、双工滤波器（Duplex） 滤波器通过有用频率信号而抑制无用频率信号的电路、器件或模块。有有源滤波器和无源滤波器之分。 主要指标选频宽度（带宽BW）、选择性、插损、带外衰

9、减。 双工滤波器简称双工器。可把两路不同频段的信号合成一路，或把一条传输线中两路不同频段的信号分成两路。 主要指标插损、隔离度。DUP22环行器、双工环行器 环行器使信号单方向传输的器件。 双工环行器即双工环行滤波器，是一种能使信号实现单方向传输的双工滤波器。根据信号走向来完成分路、合路的功能。DUP23衰减器（Attenuator） 衰减器在相当宽的频段范围内一种相移为零、其衰减和特性阻抗均为与频率无关的常数的、由电阻元件组成的四端网络。其主要用途是调整电路中信号大小、改善阻抗匹配。衰减的单位为dB。衰减器有功率容量的要求。 主要用途衰减器主要用于放大器输出功率测试，为测试配件（先衰减，再进

10、频谱仪）。可变衰减器用于主机输入信号的调整，多用于室内直放站。24例如LNAPAPALNAATTATT监控单元Note BookDTMT232接口无线直放站R-9110AC系统原理图25合路器GSM/CDMA双频合路单元 FD-U900D1850B200NNOO双频合路单元 RM-NKC1/RM-NKC2基站合路单元 26耦合器（Coupler） 耦合器实现从主干通道中提取出部分信号的器件。 分类按耦合度的大小分为5、10、15、20、dB不同规格；从基站提取信号时可用大功率耦合器（300W），其耦合度可从6065dB中选用。耦合器的接头多采用N头。耦合度为10dB损耗为0.7dB耦合器主干通

11、道耦合端20dBm10dBm19.3dBm27耦合器宽频带耦合器（8002500MHz）RC-5NK-06F 插损1.8dBRC-5NK-20F 插损0.7dB900MHz耦合器RC-5NK/NK/NK-05C插损2.2dBRC-5NK/NK/NK-30C插损0.4dB宽频带耦合器（8002300MHz）RC-5NK/NK/NK-06F1插损1.8dBRC-5NK/NK/NK-20F1插损0.7dB28功分器（Power splitter） 功分器进行功率分配的器件。有二功分器、三功分器、四功分器等；接头类型分N头（50）、SMA头（50 ）、和F头（75 ）三种，我们公司常用的是N头和SMA

12、头。 主要指标插损、隔离度10dBm6.5dBm6.5dBm损耗3.5dB29功分器900MHz功分器RD-52N/NP-C0插损3.5dBRD-53N/NP-C0插损5.2dBRD-54N/NP-C0插损6.5dB宽频带功分器（800 2400MHz）RD-52N/NP-F1插损3.5dBRD-53N/NP-F1插损5.2dBRD-54N/NP-F1插损6.5dB30负载、转接头 负载终端在某一电路（如放大器）或电器输出端口，接收电功率的元器件、部件、或装置，统称为负载。 对其要求阻抗匹配和所能承受的功率。 转接头把不同类型的线缆接头连接在一起的器件。 接头类型SMA/N/BNC/TNC/F

13、/DIN ，接头分公型（J）和母型（K）。31接头、转接头接头：N-J8C （针头） 配8D馈线 NJ-1/2C （针头） NK-1/2C （孔头）配1/2馈线 NJ-7/8C （针头） NK-7/8C （孔头）配7/8馈线转接头：N-50KK 用于N-J与N-J接头的连接 N-50JJ 用于N-K与N-K接头的连接 N/SMK-JK 用于N-K与SMK-J接头的连接32天线、馈线 天线（Antenna）是将高频电流或波导形式的能量变换成电磁波并向规定方向发射出去，或把来自一定方向的电磁波还原为高频电流的一种设备。 馈线是传输高频电流的传输线，通常是同轴电缆。指标为线损（dB）。33天线ODP

14、-030/V18-NG定向板状天线ODP-090/V14-NG定向板状天线34天线ORA-008-V21-NG抛物面天线（口径1.8米）ORA-010-V18-NG抛物面天线（口径1.2米）ORA-010-V25-NG抛物面天线（口径 2.4米）35天线 IXD-360/V03-NW室内吸顶天线室内吸顶天线 IWH-085/V09-NG室内壁挂天线室内壁挂天线 IWH-090/V08-NG室内壁挂天线室内壁挂天线 36馈线电缆馈线：电缆馈线：8D馈线(细)、1/2馈线(中)、7/8馈线(粗)损 耗：14dB/百米、 8dB/百米、 4.5dB/百米、37符号标识无源设备：天线 ANT n-mF

15、 功分器 PS n-mF耦合器 T n-mF 合路器 CB n-mF负载 LD n-mF 衰减器 AT n-mF有源设备：主机 HUB n-mF 干放 RP (小灵通为PA)n-mF编号楼层38符号标识光纤分布设备：主机单元 HS n-mF 远端单元 RS n-mF光功分器 OPS n-mF馈线：起始端 FROM设备编号 终止端 TO设备编号393、光器件介绍、光器件介绍40光功率、光端机 光功率衡量光信号大小的指标。可用光功率计直接测试，其单位是dBm。 光端机主要由光发送机和光接收机组成。光发送机的功能是把要传送的电信号转换成光信号，并输入光纤中进行传播。光接收机的功能是把接收到的光信号恢

16、复成原电信号。由于通信是双方的，所以光端机同时完成电/光（E/O）和光/电（O/E）转换。41激光器、光接收器 激光器由激光二极管产生光信号并同时完成光调制过程（即E/O转换）。激光器用在光发射机中，主要指标是发出的光功率。 光接收器完成光解调过程（即O/E转换）。用于光接收机中，主要指标是接收灵敏度。42光分路/合路器 光分路/合路器是一种能对光信号进行功率的分配或合成（光分路/合路）的器件。（相当于电信号的功率分配器和功率合成器）43波分复用器（WDMer） 波分复用器光合波器或光分波器统称为波分复用器。它能将多个光载波进行合波（波分复用器WDMer）或分波（解复用DeWDMer），使光纤

17、的通信容量成倍的提高。目前采用1310nm/1550nm波分复用器较多，它可将波长1310nm和1550nm的光信号进行合路或分路。 主要指标插损和隔离度。1.31m1.55m1.31m+1.55 m44光衰减器、光法兰头 光衰减器就是在光信息传输过程中对光功率进行预定量的光衰减的器件。按衰减值分3、5、10、15、20dB五种。 光法兰头即光纤连接器，实现两根光纤连接的器件。目前公司采用FC型和SC型两种活动连接器，既可以连接也可以分离。45光纤 光纤传输光信号的光导纤维，材料是玻璃纤芯和涂覆层。分为多模光纤和单模光纤两大类。 单模光纤传输频率单一的单色直线光，芯径在10m以下（如8.3 m

18、/125 m光纤），其标准工作波长为1.31 m/1.55 m。 多模光纤传输多频共存的多色波动光，芯径在50 m以上（如62.5 m/125 m光纤），其标准工作波长为0.85 m/1.31 m。衰减值波长单模光纤(A级)多模光纤850nm1310nm1550nm0.35dB/km0.25dB/km33.5dB/km0.62.0dB/km46光缆、尾纤 光缆由若干根光纤组成，加有护套、外护层和加强构件，具有较强的机械性能和防护性能。种类有室外光缆、室内光缆、软光缆、设备内光缆、海底光缆、特种光缆等。 尾纤带有光纤连接器的单芯光缆。规格有2、5、10、15、30m。474、移动通信概念介绍、移

19、动通信概念介绍48数字蜂窝 2G美DAMPS欧 GSM美高通CDMA（IS-95A/B）80中-20002001GPRS2.5G 北美cdma2000 1x/3x MC(多载波）IMT-2000 3G欧W-CDMA中TD-SCDMAEDGE模拟蜂窝 1G美国AMPS英国TACS70中-80末(瑞典NMT日本HCATS)Total Access Communication SystemAdvanced MobilePhone SystemCode Divided Multi Access 时分同步码分多址General Packet Radio Switch通用无线分组交换增强型数据速率系统*演

20、化过程图49PSTN汇接局汇接局长话局MSC1MSC2PLMNBSBSBSBSBSMSMSMSMSMS 业务区（国、省）MSC区MSC区位置区1位置区2基站区（1个小区）基站区位置区（两个基站区）*系统组成图 中继线50*我国的发展情况1987.11 广州900MHz模拟TACS系统开通1994-1995 GSM900系统开始建设并进入大规模建设,且实现全国联网（中国移动和中国联通两大运营商）1997 DCS1800系统陆续开通1996 CDMA（IS-95）美国Qualcomm在天津建试验网，1997 CDMA 北京、广州、上海、西安试点（133号）2001 中国移动GPRS“移动梦网”计划

21、2001 中国联通CDMA的全面铺开（CDMA归于名下）A、B、G、C、D“五网并存”：A网、B网TACS模拟网（设备不同，A网21省、B网15省）。G网GSM900MHz网，国际漫游，世界最大网。 C网CDMA800MHz网，原属中国电信、长城公司，现归属中国联通。D网DCS1800，与GSM兼容，自动切换，双频手机。 51*主要特点1、移动无线通信2、电波传播环境恶劣阴影效应（慢衰落） 分集接收技术多径效应（快衰落） 分集接收技术上下行均衡分集接收技术远近效应（相互干扰）自动功率控制技术多径时延均衡技术3、噪声和强干扰互调干扰选择性邻道干扰自动功率控制技术同频干扰组网时注意52*主要特点4

22、、多谱勒效应多谱勒频移锁相技术（PLL）5、用户经常移动跟踪交换技术位置登记、越区切换、漫游访问等6、频率资源有限各种提高频谱利用率的技术多址技术、调制技术、智能天线技术、话音编码技术等53*主要技术1、多址技术FDMA频分多址模拟系统；TDMA时分多址欧GSM、美DAMPS、日PDC系统；CDMA码分多址IMT-2000 3G标准；SDMA空分多址（智能天线技术）3G系统。2、调制技术线性调制技术QPSK正交移相键控、/4-QPSK（美日使用）；恒定包络调制技术MSK最小移频键控、GMSK高斯滤波MSK（欧GSM使用）。54*主要技术3、话音编码技术波形编码如PCM、M编码，16-64kbp

23、s话音质量好，16kbps以下质量下降；声源编码即参量编码，2-4.8 kbps。如线性预测编码LPC，话音质量只能中等；混合编码方向是高质量、低速率， 8-16kbps。如规则码激励长期预测编码RPE-LPT ，13bps， GSM使用，良好的话音质量，使用最多。码激励线性预测编码CELP ，8bps，美日使用。4、自适应均衡与分集接收技术克服码间串扰、衰落现象等。5、跟踪交换技术位置登记技术、一齐呼叫功能、信道切换技术、信道控制技术等。55*GSM900系统概况 是2G数字蜂窝系统。 工作频率900MHz（上行890915MHz，下行935 960 MHz，共25MHz宽），载波间隔200

24、 kHz，双工间隔45MHz。载波频率=890/935+0.2载频号（MHZ）。 中国移动：上行890909MHz，下行935954 MHz。（19MHZ宽） 中国联通：上行909915MHZ，下行954960 MHZ。（6MHZ宽） 采用GMSK调制技术，占有200kHz带宽，调制传输速率270.83 kbps。 采用RPE-LTP话音编码技术，话音速率为13 kbps。 多址技术：FDMA（载波间隔200kHz划分小区）和TDMA（每载波8个时分信道）混合多址技术。56*GSM系统的组成BSC基站控制器BTS基站收发信台BSS基站分系统MS移动台SP信号节点OMC运行管理中心HLR归属位置

25、寄存器VLR访问位置寄存器EIR设备识别码登记处MSC移动交换中心AC鉴权中心PLMN公众陆地移动通信网PSTN公众交换电话网ISDN综合业务数字网PDN公众数字网PLMNPSTNISDNPDNMSMSMSSPSPSPBTSBSCBSSBSSMSC公众信息网移动交换分系统MSS基地站分系统BSS移动台MSOMCVLRHLR EIRAC无线接口GSM网No.7SddpBTSPSTN57*GSM系统的移动交换分系统MSSMSS：MSC、HLR、VLR、EIR、OMC、AC、SP组成。MSC：负责移动交换站各种类型的呼叫，通过ITU No.7信令与HLR、VLR、EIR三种数据库连接。HLR：保存“

26、家区”移动用户的位置信息、用户识别码、访问状态、及可使用的业务等。VLR：进入新区用户向被访位置寄存器（VLR）报告原籍位置区及识别码。（并且VLR与本区HLR及相邻VLR之间保持联系，保证呼叫连接的建立）AC：存放检查移动用户是否能入网或建立呼叫的控制连接。EIR：保存所有移动用户的识别码，以便于MSC确认用户是否有权使用某业务。58*GSM系统的基站分系统BSSBSS基站分系统：一个BSC和若干受BSC控制的BTS组成。BSC基站控制器：负责无线信道的分配，传送系统信号和用户信息。支持连接到MSC、BTS的各种接口。BTS基站收发信台： 控制部分：对BTS的操作和维护管理及提供基准时间基带

27、部分：帧控制单元、帧构成单元、跳频单元载频单元：发信机、接收机、天线耦合单元、主频发生器、电源BTS无线基站的作用：是一套为一个全向无线小区或三个扇形无线小区服务的设备。主要作用是处理基站与移动台之间的话音和数据信号，在MSC和MS之间起中继作用。在通话期间，基站利用监测音（SAT）和测量接收信号强度(SR)的方法，监视无线传输质量。一般由BTS收发信台（一部或多部）、BSC控制器、电源和天线等组成。59*DCS1800系统概况 与GSM兼容，自动切换，使用双频手机，呼通率高，话质好。 工作频率比GSM高，电磁波空间损耗大， 室内穿透力强，基站覆盖范围小，故基站覆盖范围700m1200m。 工

28、作频率1800MHz（上行17101755MHz，下行18051850MHz，共45MHz宽），双工间隔 95 MHz。 中国移动：上行17101745MHz，下行 1805 1840MHz。（35MHz宽）。 中国联通：上行17451755MHz，下行 1840 1850MHz。（10MHz宽）。605、电磁波传播损耗模型介绍、电磁波传播损耗模型介绍61室外电磁波传播损耗模型室外电磁波传播损耗模型 自由空间损耗模型 Cost/Walfish/Ikegami可视路径损耗模型 Okumura-hata模型62A、自由空间损耗模型v公式模型： Lb=32.4+20log(d)+20log(f) (

29、dB)式中：d 距离，单位 km f 频率，单位MHz例如：900MHz时 Lb=91.5+20log(d) (dB)v适用场合：可视空旷的自由空间v结论：频率越高，衰减越大；距离越远， 衰减越大。63B、Cost-231/Walfish/Ikegami可视路径损耗模型v公式模型1： Lb=42.6+26log(d)+20log(f) (dB)式中：d 距离，单位 km（1km范围内准确性较高） f 频率，单位MHzv适用场合：f = 8002000MHz, d = 0.025km; 基站天线高度hb=450m; 移动天线高度hm=110m; 适用于城市微小区覆盖设计，视线通畅的情况。64Co

30、st-231/Walfish/Ikegami可视路径损耗模型v公式模型2： Lb=Lo+Lrts +Lmsd (dB)式中：Lo自由空间传输损耗 Lrts屋顶至街道的绕射及散射损耗 Lmsd多重屏障的绕射损耗v适用场合： 适用于城市微小区覆盖设计，视线不通畅的情况。65C、Okumura-hata模型（OM）v公式模型1：Lb（城区）=69.55+26.16log(f)-13.82log(hb) -a(hm)+44.9-6.55log(hb)log(d)式中：d 距离，单位 km（120km范围内准确性较高）; f 频率，单位MHz； a(hm)修正因子，中小城市取0。v公式模型2：Lb(农村

31、)= Lb（城区）-2log(f/28)2-5.466Okumura-hata模型（OM）v公式模型3：Lb(开阔地）= Lb（城区）-4.78(logf)2+18.33logf-40.94v适用条件：GSM900MHz, d=120km; 基站天线高度hb=30200m; 移动天线高度hm=110m; 适用于准平坦地形城区、郊区、开阔地、丘陵、山地、水域等。平均建筑高度不太高的城市大蜂窝覆盖设计；城镇、乡镇覆盖设计。67室外电磁波传播损耗类型 损耗与距离的关系：在120km以内，大致为40dB/dec；距离增大时，5060dB/dec。 自由空间损耗 绕射损耗 反射损耗 建筑物贯穿损耗 人体损耗：3dB左右 车内损耗：810dB左右 植被损耗：树林内部0.2dB/m（900MHz)、0.3dB/m(1800MHz)；部分穿过树林或绕射20dB/dec；接收机周围有树林10dB。 大气吸收、雨雾吸收损耗68室内电磁波传播损耗模型室内电磁波传播损耗模型室内路径损耗因子模型室内自由空间路径损耗附加因子模型室内路径损耗估算69A、室内路径损耗因子模型v公式模型： PL(d) = PL(do)+10nSFlog(d/