移动通信射频优化院校合作实训课程

1、移动通信网络优化射频工程（邯郸学院室内分部）实训课程名称：移动通信网络优化射频工程课时数： 理论课 64课时 实验 24课时学期：第二学年第二学期配套理论课程名称、课时安排移动通信网络优化射频工程 64 课时理论课程与实训课程的教学安排： （先理论后实训）每个实验的实验名称、实验目的、使用仪器、实验项目移动通信网络优化射频工程 是河北网讯职业技能培训学校校企合作中学生第二学年第二学期的一门重要专业课程。本课程理论课时共 64 课时，实验课程共 24 课时。学习完本课程学员应该具备室内分布系统工程勘测方案设计的能力，因此通过本课程的理论学习，学生应该重点掌握以下内容：1、巩固回顾第一学期专业课移

2、动通信技术基础 无线通信技术基础两门通信类相关课程。重点掌握理解通信行业所用到的专业名词术语。2、掌握无线电磁波室内传输环境的复杂性， 掌握无线电磁波室内传输的特点。进而为本学期的教学目的设计室内分布系统工程方案打下坚实基础。3、掌握室内分布系统的基本原理，包括室内分布系统的结构，室内分布工程所用到元器件（耦合器，功分器，合路器，干放，天线）的相关性能指标，和测试方法。4、 掌握室内分布系统信号源（基站，射频拉远，直放站）的选取原则和室内分布系统的信源特点（覆盖范围，系统容量）5、 掌握室内分布工程的设计方法， 包括室分工程设计所需要把握的基本原则，室内分布工程的设计流程及相关指标。6、 掌握

3、室内分布系统方案的设计方法和步骤，包括室内分布候选点的选取，现场勘测，简单的业务预测， 覆盖点覆盖方式的选取， 信源的选取，室内外系统的协调，切换区域的设置，确定边缘场强，天线口功率输出范围控制，天线的布放及链路预算， 还有室分工程上行注入噪声的控制。通过本课程的实训学习学员应该掌握：1、 信号源，频谱仪，示波器等相关通信电磁环境测试的相关测试工具使用2、 能通过上述测试工具，测量室内分布工程所用到元器件（耦合器，功分器，合路器，干放，天线）的相关性能指标，能判定某元器件性能指标好坏。验证这些元器件理论课程中所涉及的信号传输功率变化情况。3、掌握室内分布工程中无源系统的特性及相关测量方法。4、

4、掌握室内分布工程中无源系统的特性及相关测量方法。5、掌握室内分布系统的工程勘测。 本实训课程中要求学生掌握目前国内交主流的鼎力测试软件的相关使用，勘测过程中熟悉勘测流程，掌握测试流程步骤，熟知目前各个运营商各个网络（GSM,CDMA,TD-SCDMA,WCDMA的相关性能指标。6、相关测试完成后可以独立整理相关的测试报告，进而完善整个勘测报告。7、根据相关测试报告，勘测报告情况，学员需要掌握相关的室内无源分布系统的设计，室内有源分布系统的设计方法。在这一过程中学生通过上机课程，学习CAD VISIO等相关画图软件的使用。最终能完成室内分布系统整套方案的设计。移动通信射频优化基础知识点总结通信系

5、统的总体概念C通信系统的基本模型MSC :移动交换中心 HLR :归属位置寄存器EIR :设备识别寄存器 OMC :操作维护中心BSCVLRSMC :短消息中心MS :移动台:基站控制器:拜访位置寄存器BTS :基站收发信台AUC :鉴权中心VM :语音邮箱GSM移动通信系统的基本结构GSM基站的基本组成移动通信系统的三大要素: 在射频/微波系统工程中，频率、功率和阻抗 这三个重要参数是表征 射频/微波系统工程及电路的全部特性。这三个参数特性与所有的射 频/微波电路类型、原理及特性密切相关。三大要素之间的相互关系：频率、功率和阻抗三方面既有独立特性,又是相互影响。振荡器、频率合成器、分 频、倍

6、频、混频以及滤波 等电路的频率参数阻抗变换、阻抗匹配、放大器、衰减器、耦天线等阻抗参数（反射合器、功分器等功率系数等）参数频率的概念是理解无线通信的关键,因为无线通信所涉及到的内容几乎都是与频率相关的，可以完全依据信号的不同频率将不同信号区别开。移动通信使用的频率范围一般用：800 - 2500MHz。带宽是描述频率范围的方法，它等于器件或应用中最高频率和最低频 率的差值，所以需要两个频率值来定义带宽。在射频/微波电路里，直接与信号频率有关的电路及仪器有信号发生器、频率变换器、频率选择电路 等。功率用来描述射频信号的能量大小，单位是瓦特（ W）。功率在射频/微波电路或系统设计中是一个重要的参数

7、，电路或系统 设计的主要指标是实现 射频/微波能量的最佳传输。室内分布系统：实际上就是一个功率分布系统，利用微波器件和设备, 将射频信号的功率分配到需要的区域。如果输出的信号小于输入的信号，表明该器件有“损耗”有很多具 有损耗的器件都是 无源器件。当一个大的射频信号进去，变成一个小的射频信号出来，剩下的那部分没有出来的信号转变成了热能，表现 出损耗现象的器件将变热，损耗越大就越热，甚至熔化。这一点是特 别注意！在实际工程中使用无源器件时要特别注意无源器件的功率容 量。如果输出的信号大于输入的信号，表明该器件有“增益”这样的器件一般叫做放大器，所有放大器都是 有源器件。释放热量Af输入信号表现损

8、耗的 无源器件表现增益的有源器件IB电源提供输出信号输出信号输入信号室内分布系统的基本组成衰减器：衰减器是指控制射频/微波信号功率的大小的器件，通 常根据衰减量分为固定衰减器和可变衰减器两种。功率分配器/合路器：功率分配器是将一路射频/微波信号分成若干路的器件，一般是等分的。例如二功分器、三功分器。功分 器也可以作为合路器使用，在各个支路口接不同频率的信号， 在主路合路输出。定向耦合器：定向耦合器是一种有方向性的无源射频和微波功 率分配器件。定向耦合器通常是耦合主路的一小部分功率到耦 合端，用以检测主路信号的工作状态是否正常；在移动通信天 线覆盖系统里，传输信号耦合一部分信号至天线，实现信号覆

9、 盖。耦合度通常可分为： 5dB、6dB、7dB、10dB、15dB、20dB、 30dB、50dB 等。放大器：射频 /微波放大器是提高射频 /微波信号电平的有源电路。阻抗匹配 在高频电路设计中是一个常用的重要概念， 阻抗匹配是 微波电子学里的一部分， 主要用于传输线上， 来达到所有高频的微波 信号皆能传至负载点的目的， 不会(或很少)有信号反射回到来源点， 从而提升传输效率，阻抗匹配则传输效率高。通信射频用50 Q和电视射频用75 Q 。电压反射系数：是用电压反射对匹配情况进行分析：r = Vr / Vi。电压驻波比：定义是电压最大值|V| max与电压最小值|V| min之比值:VSWR

10、 = |V|max / |V|min = (1+| D / (1-|r)回波损耗： 是用功率反射对匹配进行分析： Lr = 10Lg(Pin/Pr)Lr = 20Lg(1/| D = -20Lg|r工程中可直接测量的是回波损耗，实际最关心的也是回波损耗。在通信技术中需要理解一个很重要的单位是“ dBm和dB'。对于功率： PdBm = 10lg（ PmW）。对于衰减或增益： GdB = 10lg(PoutmW/PinmW) = PoutdBm -PindBm 。正值为增益，负值为衰减。工程中进行链路分析都是使用dBm和dB进行计算。? dBm 和 dB 之间只有加减，没有乘除。? dB

11、m - dBm 实际上是表示两个功率相除， 单位为dB，就是增益（正值）或衰减（负值）。信号电平-噪声电平就是信噪比（S/N）。比如：30dBm - OdBm = 30dB表示 1000mW/1mW = 1000倍)。? dBm±dB 表示信号经过放大（ +）或衰减（ -），单位为 dB。? dB±dB 表示放大或衰减级联，单位为 dB。? dBm 加 dBm 实际上是两个功率相乘，没有实际的物理意义。对于某种元器件的测量:信号发生器输入激励*室分系统中的元器件:4被测设备（器件）测试仪器7MP I叩旧上丄£4占n IIAPI帥“Ml上引说獻 T EHHII -*

12、t-ri i?LJJIL A 卜 口 仁 I F* .!=-叼T F " LJ 弋心.叮汕 I 十上.Ij ! " -：'r "厶 *5 2EBIAIVW i-J -J?! > . >41*t-亍！oWelMinhI光汗故站2机光纤直股站B端机OWviriinh4111 I* .rf I* 岐败X 屉: 出气-3赴川冷 W毋常喇/ 臥益関1 U Tc y ir* I功分器主要技术指标：使用频率范围最大承受功率插入损耗（对应频率范围）（分配损耗） 平衡度 隔离度 回波损耗/驻波比耦合器主要技术指标:使用频率范围最大承受功率耦合度（对应频率范围）插

13、入损耗（对应频率范围）（耦合损耗） 隔离度 回波损耗/驻波比滤波器主要技术指标:最大承受功率 通带频率范围（中心频率、3dB带宽）通带插入损耗带内波动 裙带范围（矩形系数、阻带） 带外抑制度回波损耗/驻波比移动通信射频工程包括两个不同的方向:室外覆盖和室内覆盖。室内区域的分类：按照建筑物功能分类。重要机关、 办公楼 宾馆、酒店 餐饮、娱乐场所 交通枢纽和 大型场馆 住宅区和综合楼宇 隧道。按照无线环境特点分类:裙楼 标准层 地下层 电梯。室内电磁波的传播机制：反射：电磁波遇到尺寸远远大于波长的光滑表面时会发生反射，反射主要取决于反射物的材质。散射： 电磁波遇到尺寸远远大于波长的粗糙表面时会发生

14、散射，散射主要取决于电磁波的波长（频率）和反射表面的粗糙程度的关系。透射： 电磁波遇到非金属材质时会发生透射，透射主要取决于电磁波的频率和穿透物的材质。绕射： 电磁波遇到散射体的边缘、拐角、尖顶时会发生绕射，绕射主要取决于电磁波的频率和绕射体的特性。室内信号的分布特点接收质量的参数。接收电平（Rx Level）:接收信号的功率。接收质量（ Rx Quality） ：接收信号的 C / I 。同一楼层的室内信号覆盖。靠近外墙的区域（有窗户的外侧房间） :接收电平高、干扰严重。建筑物纵深区域（电梯、走廊、楼梯） ：接收电平低。不同楼层的室内信号覆盖。地下层：接收电平低。15层以下：信号较好，但可能

15、处在阴影区， 10 15 层干扰严重。15 30层：接收电平低。30层以上：接收信号微弱。室内环境的传播主要受以下因素影响。室内墙体、楼板等物体的反射和绕射。墙体、楼板和其他障碍物的穿透损耗。能量的隧道效应。人员或物体的移动。建筑物内部的信号覆盖存在以下问题，需要采取室内分布工程解决：建筑物的底层、 地下层、超高层、电梯：信号很弱或盲区。建筑物中层：信号杂乱、多径干扰严重、通信质量差。高业务量建筑物：拥塞严重。室内分布系统的组成。信源：微蜂窝、射频拉远模块、直放站（射频、光纤等）同轴电缆。无源器件：功分器、定向耦合器、多频合路器、天线等。有源设备：直放站 干线放大器。同轴电缆的分布系统:远端机

16、1工阖rL近端机光纤直放站远端机n1 >同轴电缆分布系统基站综合分布系统示意图:室内分布系统信源的种类:宏蜂窝基站（不包括天馈系统）：用于大容量的室内覆盖。微蜂窝基站（不包括天馈系统）：用于中小容量的室内覆盖。射频拉远：用于中小容量的室内覆盖（是指直接将基站的射频单元延伸到室内分布的信源位置，这是3G系统的新功能，在系统设计时已经考虑到室内分布系统的信源）。直放站：用于小容量的室内覆盖（占用施主基站的容量）室内分布系统信号的接入方式。直接接入：基站信号直接接入室内分布系统（基站直接做信源）。性能最好，新增容量，成本高。耦合接入：从附近基站的射频收发端用定向耦合器耦合一定比例 的信号功率，

17、用光纤直放站引入到室内分布系统。性能好，占用施主基站容量，成本较低。空间耦合： 利用射频直放站直接选择空间的信号，作为室内分布系统的信源。性能差、占用施主基站的容量、成本低。硬阻塞： FDMA 和 TDMA 系统的容量是固定的，一旦需要接入 的用户数量超过系统容量，就会出现阻塞。软阻塞： CDMA 系统的容量是“软容量”的概念，容量的大小 主要取决于正交的 PN 码数量和 C/I ，接入系统的用户数量增加只是 在一定程度上恶化 C/I ，是否发生阻塞取决于 C/I 的恶化程度。不同信源的容量比较。宏蜂窝： 新增大容量（不占用室外基站的容量） 。微蜂窝： 新增小容量（不占用室外基站的容量） 。射

18、频拉远： 不增加容量（占用施主基站的容量） 。直放站： 不增加容量（占用施主基站的容量） 一套好的室内分布系统应该把握的原则：市场导向原则 ：首先建设业务量大的建筑，如：星级宾馆、写字 楼、商场、超市、机场、车站、地铁等。 （从商业和竞争的角度出发， 运营商迫切希望这些区域有良好的信号覆盖）统一性原则 ：与室外的网络优化统一考虑， 实现网络整体性能的 最优化。同时要特别注意对室外系统的影响。 （网优和网覆统一规划）质量原则 ：设备、器件满足规范要求，接口标准化。 （关键设备般由运营商统一采购）经济型原则 ：注重投资效益，控制项目成本。 （运行商是希望通 过改善室内覆盖来得到更大的收益）实施性原

19、则 ：结构简单，工程容易实施，不影响建筑物结构和装修。兼容性和可扩容性 。GSM 室内分布系统的指标要求标准楼层： 95%以上区域大于 -80dBm。地下层、电梯： 95%以上区域大于 -90dBm。载干比：大于 12dB 。呼损率。TCH （业务信道）：低于 2.0%。SDCCH （独立专用控制信道）：低于0.1% 。忙时掉话率：小于 1.5%。切换成功率：大于 95%。通话质量： MOS 优于 3. 0的区域大于 95%。上行注入噪声：基站接收端小于 -120dBm/200KHz。CDMA IS-95 （CDMA2000 ）室内分布系统的指标要求标准楼层： 95%以上区域大于 -85dBm

20、 。地下层、电梯： 95%以上区域大于 -90dBm 。呼损率：低于 2.0%。忙时掉话率：小于 1.5%。切换成功率：大于 98%。上行注入噪声：基站接收端小于 -113dBm/1.23MHz。信号外泄：室内基站外泄到室外10 米处的信号强度低于-90dBm。TD-SCDMA 室内分布系统的指标要求接收信号场强： 95%以上区域于大于 -85dBm。呼损率：低于 2.0%。忙时掉话率：小于 1.5%。切换成功率：大于 98%。上行注入噪声：基站接收位置的噪声电平上升小于3dB。信号外泄：室内基站外泄到室外10 米处的信号强度低于-90dBm。WCDMA 室内分布系统的指标要求标准楼层： 95%以上区域大于 -85dBm。地下层、电梯： 95%以上区域大于 -90dBm。呼损率：低于 2.0%。忙时掉话率：小于 1.5%。切换成功率：大于 98%。上行注入噪声：基站接收位置的噪声电平上升小于3dB。信号外泄：室内基站外泄到室外10米处的信号强度低于-90dBm。室内分布系统的设计流程:站点勘测步骤及用到的仪器:? 覆盖要求确认了解覆盖区当前覆盖现状及客户要求，确认覆盖区域及覆盖需解决的问题盲区覆盖、乒乓效应或孤岛效应。尽可能用TEMS对现场进行当前覆 盖现状测试并征得客户确认。?覆盖信源确认