无线覆盖技术

1、山西省网通公司山西省网通公司移动业务筹备部移动业务筹备部 刘卫东刘卫东2008年年10月月主要内容主要内容F移动通信蜂窝技术移动通信蜂窝技术移动通信电波传播移动通信电波传播移动通信天线技术移动通信天线技术射频拉远（射频拉远（RRURRU）技术）技术 直放站技术直放站技术 室内覆盖系统室内覆盖系统 其他无线覆盖扩展技术其他无线覆盖扩展技术 各种应用场景无线覆盖解决方案各种应用场景无线覆盖解决方案中国蜂窝移动通信频率分配中国蜂窝移动通信频率分配大区制与小区制大区制与小区制频率复用技术频率复用技术移动通信蜂窝技术移动通信蜂窝技术中国蜂窝移动通信频率分配中国蜂窝移动通信频率分配nGSMGSM频率配置频

2、率配置 相邻两频道间隔为200kHz，每个频道采用时分多址接入（TDMA）方式，分为8 个时隙，即8 个信道（全速率）。每信道占用带宽200kHz8=25kHz。 GSM 可采用半速率话音编码，每个频道可容纳16 个半速率信道。 GSM采用等间隔频道配置方法， 900MHz 频段上有124个频率载频，频道序号为1124； 1800MHz 频段上有374个频率载频，频道序号为512885。 频道序号和频点标称中心频率的关系为： GSM900： fl(n)= 890.200MHz （n-1） 0.200MHz 移动台发，基站收 f (n)= fl(n) 45MHz 基站发，移动台收 n= 1124

3、 频道 DSC1800： fl(n)= 1710.2MHz （n-512） 0.200MHz 移动台发，基站收 f (n)= fl(n) 95MHz 基站发，移动台收 n= 512885 频道 其中，GSM900频段中，中移动占用890-909M，935-954M，即1-94频道（通常95频道保留不用）；中联通占用909-915M，954-960M，即96-124频道。DSC1800频段中，中移动占用1710-1725M，1805-1820；中联通占用1725-1735，1820-1830M。中国蜂窝移动通信频率分配中国蜂窝移动通信频率分配u移动通信系统将整个服务区划分成许多小的区域，这样的区

4、域就叫做蜂窝小区，每个小区用一个移动基站为本小区的用户提供通信服务.u采用大功率的基站主要是为了提供比较大的服务范围，但它的频率利用率较低，也就是说基站提供给用户的通信通道比较少，我们也称之为大区制.u采用小功率的基站主要是为了提供大容量的服务范围，同时它采用频率复用技术来提高频率利用率，有限的频率得到多次使用，所以系统的容量比较大，这种方式称之为小区制或微小区制.u蜂窝结构的形成规则蜂窝结构的形成规则 大区制与小区制大区制与小区制无线小区有正三角形、正方形和正六边形三种结构。但实际中常常用正六边形组网。原因：1、正六边形的覆盖需要较少的小区，较少的发射基站。2、正六边形小区的覆盖相对于四边形

5、和三角形费用小。3、正六边形小区间重叠区域小。u 小区分类 微微小区：小区半径小于微微小区：小区半径小于100100米，用于室内。米，用于室内。 微小区：小区半径小于微小区：小区半径小于1 1公里，适用于户外高密度区，最大时速公里，适用于户外高密度区，最大时速100100公里的移动速度，最公里的移动速度，最大时延大时延5 5微秒微秒 宏小区：小区半径小于宏小区：小区半径小于35KM35KM，适用于低密度区，最大时速适用于低密度区，最大时速399399公里的移动速度，最大时公里的移动速度，最大时延延2020微秒。微秒。fi,fj.fkfi,fj.fkfi,fj.fkfi,fj.fk.大区制小区制

6、d频率复用技术频率复用技术u频率复用技术的引入频率复用技术的引入n频率资源有限，假设有6MHz频率资源，则6MHz = 30 chs * 8 ts = 240ts = max. 240 个用户同时通话!为什么要频率复用？为什么要频率复用？频率复用技术频率复用技术p频率复用指处在不同地理位置（不同的小区）频率复用指处在不同地理位置（不同的小区）上的用户可以同时使用相同频率的信道上的用户可以同时使用相同频率的信道. .p 频率复用也称频率再用，这是频率复用也称频率再用，这是GSM GSM 网络普网络普遍采用的一技术，使用同一频率覆盖不同的遍采用的一技术，使用同一频率覆盖不同的地区。地区。p频率复用

7、系统可以极大地频率复用系统可以极大地提高频谱效率提高频谱效率. .p这些使用同一频率的区域彼此之间需要相隔这些使用同一频率的区域彼此之间需要相隔一定的距离，这个距离称为同频复用距离。一定的距离，这个距离称为同频复用距离。p如果系统设计得不好，将产生严重的干扰如果系统设计得不好，将产生严重的干扰u频率复用的概念频率复用的概念u无线区簇无线区簇 无线区簇是一个频率复用的基本单元，在一个无线区簇内将全部可用频道平均分配给每个基站区或扇形小区。两个同样的无线区簇可以彼此邻接并保证各基站区或扇形小区的一一对应关系。 无线区簇必须满足：1) 无线区簇应能够彼此相邻接；2) 相邻无线区簇内任意两个同频复用区

8、中心距离应该相等。两个同频复用区的距离为：遵循此分布的无线区簇含有的基站数目K 为：设相邻两个基站区的中心距离为1，基站区半径为R，则有：定义q = D/ R 为同频复用距离保护系数，或称为同信道干扰衰减因子：22Kiijj3DqKR 频率复用技术频率复用技术注意：从理论上来说，K应该大些，但分配的信道总数是固定的.如果K太大，则K个小区中分配给每个小区的信道数将减少，中继效率就会降低.u 频率复用方案：频率复用方案： 在系统的作用区域内重复使用相同的频率这种频率复用方案使整个频谱分配被划分为K个频率复用的模式.如K可取3、4、7等值. 公式：公式： (D/R)2=3K D：频率复用距离 R：

9、小区半径 K：频率复用模式频率复用技术频率复用技术GSM GSM 规范中规定：规范中规定：同频道干扰保护比：同频道干扰保护比： C/I 9dBC/I 9dB邻频道干扰保护比：邻频道干扰保护比： C/I - 9dBC/I - 9dB载波偏离载波偏离400kHz 400kHz 时的干扰保护比：时的干扰保护比： C/I - 41dBC/I - 41dB工程余量工程余量:3dB:3dB衰落损耗余量衰落损耗余量: 6dB: 6dBu4 43 3 频率复用技术频率复用技术在GSM 系统中常采用“43”，“ 43”复用方式是把频率分成12 组，并轮流分配到4 个站点，即每个站点可用到3 个频率组，这种频率复

10、用方式由于复用距离大，能够比较可靠的满足GSM 体制对同频干扰保护比和邻频干扰保护比指标的要求，使GSM 网络的运行质量好，安全性好。同频道干扰保护比：同频道干扰保护比：频率复用技术频率复用技术u3 33 3 频率复用技术频率复用技术同频道干扰保护比：同频道干扰保护比：工程中3X3 的频率分组和复用模式讨论：3X3 复用一般采用基带跳频，也有不跳频采用的，但效果不佳。3X3 复用将可用频率分为9 组，分别标志为：A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3。频率复用技术频率复用技术u1 13 3 频率复用技术频率复用技术同频道干扰保护比：同频道干扰保护比：工程中1X3 的频率分组和复用

11、模式讨论：1X3 是频率复用最为紧密的一种方式，一般采用在合成器跳频系统中，同时还需采用DTX、功率控制、天线分集等抗干扰技术，以弥补由于复用距离减小而带来的干扰恶化。它是将所有non_bcch 频率分成A1、A2、A3 三组，将这三组分别作为每个基站3 个扇区的MA。频率复用技术频率复用技术u多重频率复用多重频率复用MRPMRPMRP 技术( Multiple Reuse Pattern )将整段频率划分为相互正交的BCCH 频段和若干TCH 频段，每一段载频作为独立的一层。不同层的频率采用不同的复用方式，频率复用逐层紧密。这种方法将整段频率划分为相互正交的BCCH 和TCH 两个频段，分别

12、使用不同的复用方式进行规划。提高系统容量的途径之一是使用更紧密的复用方式。由于BCCH 信道在移动台接入、切换等过程中具有举足轻重的作用，为了保证BCCH 信道质量，使用与TCH 频段正交的频率。6MHz 6MHz 频段频段MRP MRP 分段：分段：BCCH 可以使用43 或更高的复用系数，以保证信道质量；TCH 使用相对紧密的复用方式；简化邻近小区表的配置；真正发挥功率控制和DTX 等抗干扰技术的作用；结构化频率规划（ A structured way of frequency planning ），可以分层规划；可以分出一段频率保留给微蜂窝；由于BCCH、TCH 各层相对较独立，便于分层

13、维护和扩充；适合于TRX 数目分布不均匀的情况。频率复用技术频率复用技术u分组复用与分组复用与MRP MRP 技术的系统容量比较技术的系统容量比较频率复用技术频率复用技术主要内容主要内容移动通信蜂窝技术F移动通信电波传播移动通信天线技术射频拉远（RRU）技术 直放站技术 室内覆盖系统 其他无线覆盖扩展技术 各种应用场景无线覆盖解决方案 移动通信电波传播移动通信电波传播u自由空间电波传播自由空间电波传播 u电磁波传播的主要方式电磁波传播的主要方式 u电磁波的传播损耗电磁波的传播损耗u移动通信信道的基本特性移动通信信道的基本特性u移动通信的多径环境移动通信的多径环境u噪声与干扰噪声与干扰u无线信道

14、抗衰落技术无线信道抗衰落技术 u自由空间电波传播自由空间电波传播自由空间概念：自由空间概念： 所谓自由空间传播，严格讲应该是指真空中的传播，但通常把满足一定条件的理所谓自由空间传播，严格讲应该是指真空中的传播，但通常把满足一定条件的理想空间视为自由空间。在实际环境中，并不能找到这种自由空间。想空间视为自由空间。在实际环境中，并不能找到这种自由空间。 自由空间是满足下述条件的理想空间：自由空间是满足下述条件的理想空间：l 相对介电常数和相对磁导率恒为1，即介电常数和磁导率分别等于真空介电常数0及真空磁导率0；l 该空间具有各向同性、电导率为零；l 为无损耗的无限大空间。 在这种自由空间中，不存在

15、电波的吸收、反射、折射、绕射、色散和磁离子分裂等在这种自由空间中，不存在电波的吸收、反射、折射、绕射、色散和磁离子分裂等现象，而且电波传播速度等于真空中的光速现象，而且电波传播速度等于真空中的光速c c。因此，自由空间是某些实际空间的一种科。因此，自由空间是某些实际空间的一种科学的抽象。学的抽象。n直射波：是指在视距覆盖区内无遮挡的传播，是视距路径，沿直线传播不被吸收,也不发生反射、折射、绕射和散射，信号最强。n反射波：是指从不同建筑物或其他物体反射后到达接收点的传播信号，其信号强度次之。当电波传播中遇到两种不同介质的光滑界面，且界面尺寸比电波波长大的多时，就会发生反射。n散射波：是指由空气中

16、离子受激后二次发射所引起的漫反射后到达接收点的传播信号，其信号强度最弱。在电磁波传播的介质中，如果充满了大小与波长相比很小的障碍物，电磁波就会发生散射。无线信道中不光滑的物体表面、植物的叶面、街头的各种标志、电线杆等都会发生散射。n绕射波：是指从较大的山丘或建筑物绕射后到达接收点的传播信号。其强度与反射波相当。引起的附加损耗称为绕射损耗。发射天线发射天线 接收天线接收天线直射波直射波地面散射波地面散射波绕射波绕射波u电磁波传播的主要方式电磁波传播的主要方式 反射波反射波u电磁波的传播损耗电磁波的传播损耗n自由空间的传播损耗L(dB)=32.4+20lg(fMHz)+20lg(Dkm)n散射损耗

17、n障碍物引起的绕射损耗n反射损耗n传播介质损耗n穿透损耗u移动通信信道的基本特性移动通信信道的基本特性u电波传播的开放性电波传播的开放性-传播介质为空间传播介质为空间-外部接入和接受无法控制外部接入和接受无法控制-频率资源有限，需要频率复用频率资源有限，需要频率复用-干扰噪声大干扰噪声大-保密性差保密性差u接收点地理环境的复杂性和多样性接收点地理环境的复杂性和多样性-高楼林立的都市繁华区高楼林立的都市繁华区-般性建筑物为主的城郊般性建筑物为主的城郊-山丘山丘 湖泊湖泊 平原为主的农村及远郊区平原为主的农村及远郊区u通信用户的随机移动性通信用户的随机移动性-慢速步行时的通信慢速步行时的通信-高速

18、移动的车载通信高速移动的车载通信时间接收信号强度发射信号u移动通信的多径环境移动通信的多径环境n电磁传播直射、反射、散射和绕射电磁传播直射、反射、散射和绕射n无线环境中的信号衰减分成三部分：无线环境中的信号衰减分成三部分：幅度衰减较大的路径损耗伴随中等幅度衰减的具有对数正态分布特性的慢变化成分，叫慢衰落衰减幅度较小的快变化成分，叫快衰落n移动通信环境下场强变化剧烈移动通信环境下场强变化剧烈n场强变化的平均值随距离增加而衰减场强变化的平均值随距离增加而衰减n场强特性曲线的中值呈慢速变化（慢衰落）场强特性曲线的中值呈慢速变化（慢衰落） 接收信号强度随距离增加而下降； 衰落随季节变化明显； 衰落与传

19、播距离相关、与时间无关； 衰落可以预测。n场强特性曲线的瞬时值呈快速变化（快衰落）场强特性曲线的瞬时值呈快速变化（快衰落） 随机驻波； 场强幅度随位置的改变而急剧变化； 衰落与传播距离无关、与时间相关； 衰落不可预测。p移动信道的多径特征移动信道的多径特征u移动通信的多径环境移动通信的多径环境 p移动环境中无线电波的场强特性移动环境中无线电波的场强特性u移动通信的多径环境移动通信的多径环境p移动环境中的三种效应移动环境中的三种效应n阴影效应：移动台在运动中，由于物体对电波的传输路径的阻挡而在传播接收区域上形成半盲区，从而形成电磁场阴影，这种随移动台位置的不断变化而引起的接收点信号场强中值的起伏

20、变化叫做阴影效应。阴影效应是产生慢衰落的主要原因。n远近效应：由于移动用户的随机移动性，所以与基站间的距离也是随机变化的，若各移动用户发射功率一样，那么到达基站的信号强弱会不同，离基站近信号强，离基站远信号弱。通信系统的非线性则进一步加重，出现强者更强，弱者更弱和以强压弱的现象，通常称这类现象为远近效应。n多普勒效应：是由于接收的移动信号高速运动而引起传播频率扩散而引起的，其扩散程度与用户运动速度成正比。多普勒效应产生快衰落。u移动通信的多径环境移动通信的多径环境p无线信号的快衰落介绍无线信号的快衰落介绍 快衰落又可分为以下三类：空间选择性衰落、频率选择性衰落、时间选择性衰落。所快衰落又可分为

21、以下三类：空间选择性衰落、频率选择性衰落、时间选择性衰落。所谓选择性是指在不同的空间、不同的频率和不同的时间其衰落特性是不一样的。谓选择性是指在不同的空间、不同的频率和不同的时间其衰落特性是不一样的。 空间选择性衰落用相干距离R描述 ：其中为波长；为天线扩散角。 （1 1）空间选择性衰落）空间选择性衰落 不同的地点，不同的传输路径衰落特性不一样。多径信号到达天线阵列的角度的展宽称为角度扩展。角度扩展给出信号的主要能量的角度范围，产生空间选择性衰落。 （2 2）频率选择性衰落）频率选择性衰落 由于信道时延引起的信号波形的展宽称为时延扩展。时延扩展产生频率选择性衰落。 频率选择性衰落用相干带宽f描

22、述 mT1f 其中mT为最大时延扩展 u移动通信的多径环境移动通信的多径环境p无线信号的快衰落分析无线信号的快衰落分析 其中v为移动台的运动速度；为无线电波长；为电波和移动台运动的夹角。 （3 3）时间选择性衰落）时间选择性衰落 用户的快速移动在频域上产生多普勒效应而引起频率扩散。频率扩散引起时间选择性衰落。 多普勒频移公式为：时间选择性衰落用相干时间T描述， 其中B为最大多普勒扩展。 在实际的移动通信中，三类选择性衰落都存在，它们的形成原因均是由多径传播所引起的，根据其产生条件大致可划分为以下三类： 第一类多径干扰：是由于快速移动用户附近物体的反射而形成的干扰条件，其特点是在信号频域上产生多

23、普勒扩散而引起的时间选择性衰落。 第二类多径干扰：是由于远处山丘与高大建筑物的反射而形成的干扰条件，其特点是信号在时域和空间角度上产生了扩散，从而引起相对应的频率选择性衰落和空间选择性衰落。 第三类多径干扰：是基站附近的建筑物和其它物体的反射而形成的干扰条件，其特点是严重影响到达天线的信号入射角分布，从而引起空间选择性衰落。 （4 4）总结：）总结：u移动通信的多径环境移动通信的多径环境u 噪声与干扰噪声与干扰 按干扰和噪声的性质可将其分为如下两类：按干扰和噪声的性质可将其分为如下两类：p周期性干扰，如电台干扰；p非周期性干扰，如脉冲干扰和起伏性干扰。干扰和噪声的来源有以下几种：干扰和噪声的来

24、源有以下几种：p接收机内部噪声；p天电噪声；p宇宙噪声；p人为噪声；p无线电台干扰。干扰主要包括如下几种：干扰主要包括如下几种：p同频干扰；p邻频干扰；p发射机互调和接收机互调；p阻塞和混频；p组合频率干扰和副波道干扰；p发射机寄生辐射和接收机寄生响应。在移动通信系统中，通信链路主要受到同频和邻频两类干扰的影响。CDMA宽带扩频技术有效地利用无线信道的频率选择性衰落，发挥频率分集作用宽带扩频技术有效地利用无线信道的频率选择性衰落，发挥频率分集作用扩频码扩频码扩频码扩频码信号合并信号合并窄带信号窄带信号fP(f)宽带信号宽带信号P(f)f噪声噪声P(f)f噪声噪声+宽带信号宽带信号P(f)f信号

25、与噪声分离信号与噪声分离P(f)fu无线信道抗衰落技术无线信道抗衰落技术 1.扩频窄带系统大衰落发射信号接收到的衰落信号频率频率强度强度大衰落发射信号接收到的衰落信号频率频率强度强度宽带系统仙农公式：CB（1S/N），C为信道容量，B为信号带宽，S/N为信噪比。 1.扩频u无线信道抗衰落技术无线信道抗衰落技术 RAKE 接收技术有效地克服多径干扰，提高接收性能接收技术有效地克服多径干扰，提高接收性能接收机单径接收电路单径接收电路单径接收电路搜索器计算信号强度与时延合 并合并后的信号tts(t)s(t)RAKE接收机：通过多个相关检测器接收多径信号中的各路信号，并把它们合并在一起。 2.RAKE

26、接收机u无线信道抗衰落技术无线信道抗衰落技术 3.3.绞织技术绞织技术p交织可以在不附加任何开销的情况下，使系统获得时间分集，对抗时间选择性衰落。重要特点是将突发性误码连续错误变成了随机性的独立差错，它的缺点是造成系统延时。交织的区间越大，其抗误码性能越好，但带来的延时也越大，需要平衡两者之间的关系。p 补偿时分信道中由于多径效应而产生的码间干扰。主要指对信道中幅度和延迟进行补偿。均衡器的效果是补偿信道的频率选择性，使衰落趋于平坦、相位趋于线性。均衡器不能抵销平衰落。p 均衡器是传输信道的逆滤波器；由于传输信道的时变性，均衡器必需是参数可变的自适应均衡器。4.4.均衡均衡u无线信道抗衰落技术无

27、线信道抗衰落技术 5.5.分集接收技术分集接收技术 p分集接收技术基本思想就是快衰落信道中接收的信号是到达接收机的各径分量的合成，如果在接收端同时获得几个不同路径的信号，将这些信号适当合并构成总的接收信号，则能够大大减小衰落的影响。 空间分集 极化分集 频率分集 时间分集 角度分集p分集方式包括：u无线信道抗衰落技术无线信道抗衰落技术 6.6.信道编码信道编码p信道编码是为了保证信息传输的可靠性、提高传输质量而设计的一种编码。它是在信息码中增加一定数量的多余码元，使码字具有一定的抗干扰能力。p信道编码实际上是以降低信息的传输效率为代价来增加码字的抗干扰能力。CRC：是一种循环码，用于检错。具有

28、很强的检错能力，而且编码器及译码器都很容易实现。卷积编码：编码方法可以用卷积运算形式表达，输入比特k，输出比特n，编码率Rk/n。Turbo编码：Turbo码采用几项关键技术措施，交织技术、级联码技术、软输出技术、迭代技术，其性能非常优异，很好地应用了随机性编译码的条件，从而获得了几乎接近仙农理论极限的译码性能。但最大的缺点在于设备复杂度和译码的时延。3GPP选用turbo码作为各类非实时业务高速数据的纠错编码。u无线信道抗衰落技术无线信道抗衰落技术 每个用户对于其他用户都相当于干扰，每个用户对于其他用户都相当于干扰，远近效应严重影响系统容量远近效应严重影响系统容量PowerfPowerf功率

29、控制的目标：所有的信号到达基站的功率相同（上行）；减少对其他基站的干扰（下行）功率控制的目标：所有的信号到达基站的功率相同（上行）；减少对其他基站的干扰（下行） 克服远近效应和多径衰落克服远近效应和多径衰落 减小多址干扰，保证网络容量减小多址干扰，保证网络容量 延长电池使用时间延长电池使用时间 p功率控制功率控制u无线信道抗衰落技术无线信道抗衰落技术 主要内容主要内容移动通信蜂窝技术移动通信蜂窝技术移动通信电波传播移动通信电波传播F移动通信天线技术移动通信天线技术射频拉远（射频拉远（RRURRU）技术）技术 直放站技术直放站技术 室内覆盖系统室内覆盖系统 其他无线覆盖扩展技术其他无线覆盖扩展技

30、术 各种应用场景无线覆盖解决方案各种应用场景无线覆盖解决方案 移动通信天线技术移动通信天线技术 u移动通信天线基本概念移动通信天线基本概念 u天线辐射参数天线辐射参数 u天线电路参数天线电路参数u天线工程参数天线工程参数u智能天线智能天线 u美化天线美化天线 u移动通信基站天线分类移动通信基站天线分类 u天线的应用天线的应用 u移动通信天线基本概念移动通信天线基本概念 p天线的功能天线的基本功能是实现自由空间和导向设备间的电磁能量耦合。 天线所辐射的电磁波具有方向性，目的是节约能量、提高接收系统的信噪比、减少干扰。 天线辐射的电磁波具有极化取向 p天线的定义天线是电台/馈缆与自由空间之间的有效

31、接口。基站天线是移动通信网络与用户手机终端进行空中无线联结的设备。是传导电流和空间电磁场之间的置换设备它是在空间上和频率上具有选择性的能量接收器和发射器B Bl l a ah h blahbl ahblahu天线辐射参数天线辐射参数 p天线辐射模式 方向图 主波瓣宽度和旁瓣水平 上旁瓣抑制和零点填充技术 后瓣和前后比 p天线增益 p天线的极化 n 天线辐射模式是天线辐射特性在空间坐标中的图形化表示。n 天线的辐射模式通常是从远场点观察的特性，它包括主瓣和旁瓣，其中主瓣是覆盖辐射最大方向的辐射瓣，也叫主波束，天线辐射能量主要集中在主波束内；旁瓣是主瓣之外的、沿其他方向的辐射瓣。n 天线的方向性，

32、本质上是通过阵子的排列以及各阵子馈电相位的变化来获得的，原理上与光的干涉效应十分相似。因此会在某些方向上能量得到增强，而某些方向上能量被减弱，即形成一个个波瓣（或波束）和零点。u天线辐射参数天线辐射参数p天线辐射模式：天线辐射模式： n主波束主波束n半功率波束宽度半功率波束宽度n旁瓣水平旁瓣水平n上旁瓣压缩上旁瓣压缩n零点填充零点填充n前后比前后比零点填充到低于峰值16 dB 00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-100-80-60-40-200距离(km)接收信号强度 (dBm)发射功率 = 1 W基站天线高度 = 40 m基站天线增益 = 16 dBd垂直波束宽度 =

33、 6.5u天线辐射参数天线辐射参数p天线辐射模式：天线辐射模式： 定义为：在相同输入功率条件下，天线在最大辐射方向上某一点所产生的功率密度与理想点源天线在同一点所产生的功率密度的比值。增益反映了天线将电波集中发射到某一方向上的能力。dBd 和dBi 的关系式：dBi=dBd+2.15 天线增益的单位一般有两种：dBi与dBd，其中 dBi是以理想点源天线增益为参考的基准，而dBd是以半波振子天线增益为参考基准。 各向同性半波振子实际天线图中的实际天线增益为11dBi11dBi8.85dBd2.15dBi2.15dBiERPEIRPp天线增益：天线增益： u天线辐射参数天线辐射参数垂直垂直水平水

34、平+ 45度倾斜度倾斜- 45度倾斜度倾斜V/H (垂直垂直/水平水平)倾斜倾斜 (+/- 45) 极化是描述电磁波场强矢量空间指向的一个辐射特性，是指天线辐射时形成的电场强度方向。天线辐射出的电波由电场与磁场矢量构成，而电磁场矢量的方向在不同的空间方向上是不同的，在最大辐射方向的电场矢量方向定义为天线的极化方向。天线的极化方向一般与单元振子的方向一致。p天线极化：天线极化： u天线辐射参数天线辐射参数u天线电路参数天线电路参数 在移动通信中，传输线通常采用同轴线结构。在与传输线相连接的界面，可以将天线等效为电路端口，采用电路的方法对天线进行分析。等效的电路参数（或称微波网络参数）主要包括：

35、n输入阻抗（Zin）n反射系数（）n电压驻波比（VSWR）n回波损耗（RL）n反射功率比（Pr/Pi）n传输损耗（TL）n隔离度（Iso）n无源三阶交调（PIM3） 天线可以看做是一个谐振回路。一个谐振回路自然有其阻抗，对阻抗的要求就是匹配，和天线相连的电路必须有与天线一样的阻抗。 天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。 天线天线 50 欧姆欧姆80欧姆欧姆 电缆电缆 50 欧姆欧姆为获得好的性能阻抗需要匹配为获得好的性能阻抗需要匹配阻抗表明电磁能量传播媒介的特性以欧姆 ()计量 p输入阻抗（输入阻抗（ZinZin）：）： 电压驻波比（VSWR）与回波损耗（R.L.）都是描述匹配

36、状态的概念，只不过回波损耗是通过功率来描述，而电压驻波比是通过电压来描述。回波损耗是指在天线的接头处的反射功率与入射功率的比值，反映了天线的匹配特性。 p天线的无源互调：天线的无源互调： p天线的驻波比天线的驻波比-VSWR-VSWR：R.L.dB20logloglogVSWR1VSWR1u天线工程参数天线工程参数n天线方位角天线方位角n天线高度天线高度n天线下倾天线下倾 天线方位角是指在水平面上天线主波束的辐射方向与真北方向的夹角。 天线方位角的调整对移动通信网络质量的影响非常重要。一方面，准确的方位角能保证基站的实际覆盖与预期的相同，保证整个网络的运行质量；另一方面，依据话务量或网络存在的

37、具体情况对方位角进行适当的调整，可以更好地优化现有的网络。p天线方位角：天线方位角： u天线工程参数天线工程参数 在收发信机参数和天线增益、下倾角、半功率角不变的情况下，基站的覆盖范围D与天线高度H的关系可简化为： D=H*tg（+ A） 其中：-天线下倾角 H-天线架设高度 D-小区覆盖目标距离 A-垂直半功率角 可见在接收机和发射机参数一定的情况下，小区覆盖距离与天线高度和增益成正比。 基站天线架设过高，会影响无线网络质量，主要有以下几个方面： （1）话务不均衡。基站天线过高，会造成该基站的覆盖范围过大，从而造成话务量很大，而与之相邻的基站由于覆盖较小且被该基站覆盖，话务量较小，导致话务不

38、均衡。 （2）系统内干扰。基站天线过高，会造成越站无线干扰，引起掉话、串话、较大杂音等现象，导致通信质量下降。 （3）孤岛效应。当基站覆盖城市高楼、大型水面或多山地区等特殊地形时，由于高楼、水面、山峰的反射或越站无线干扰，超越原设计的覆盖范围，在很远处出现覆盖区，这些区域与周围的基站没有进行邻区设置，与相邻基站之间没有切换关系，从而成为一个覆盖孤岛，当手机在这些地方通信时，很容易因没有切换关系而产生掉话。p天线高度：天线高度： u天线工程参数天线工程参数 天线下倾角是指天线垂直方向辐射主波瓣沿水平线向下倾斜的角度。天线下倾角取值与天线高度、覆盖半径、垂直波瓣、电子下倾角参数直接相关。在覆盖半径

39、一定的情况下，天线越高需要的下倾角越大；反之，如果天线高度一定，覆盖半径越小天线下倾角越大。p天线下倾：天线下倾： 下倾角的大小可以由以下公式推算：=arctg(H/R)A/2 其中:-天线的下倾角h-天线的高度Dmax-小区覆盖目标距离A-天线的垂直平面半功率角天线下倾的作用:p增强主服务区信号电平p减小干扰 u天线工程参数天线工程参数天线下倾的应用:p在基站密集的区域，相互之间很容易形成干扰，为了使大部分能量都能辐射在覆盖区内，减少对相邻小区的干扰，设置天线的初始下倾角时，应使天线的主瓣上面的半功率点对准覆盖区的边缘。p在郊区、农村、公路、海面等，为了让覆盖尽量远，可以减少初始下倾角，使主

40、瓣的最大增益点对准覆盖区的边缘。p天线下倾：天线下倾： 下倾天线分类 :p机械下倾天线:是指使用机械调整下倾角度的天线，通过调节天线支架，将天线调整到相应位置来设置下倾角。p可调电子下倾天线:指使用电子调整下倾角度的移动天线。电子下倾的原理是通过改变共线阵天线振子的相位，改变垂直分量和水平分量的幅值大小，改变合成分量场强强度，从而使天线的垂直方向图下倾。 u天线工程参数天线工程参数u智能天线智能天线p智能天线也叫自适应天线，由多个天线单元组成。p其原理是使一组天线和对应的收发信机按照一定的方式排列和激励，利用波的干涉原理可以产生强方向性的辐射方向图。p如果使用数字信号处理方法在基带进行处理，使

41、得辐射方向图的主瓣自适应地指向用户来波方向，就能达到提高信号的载干比，降低发射功率，提高系统覆盖范围的目的。天天 线线 单单 元元天天 线线 外外 壳壳功功 放放电电 缆缆 及及 连连 接接校校 准准 单单 元元天天 线线 单单 元元天天 线线 外外 壳壳功功 放放电电 缆缆 及及 连连 接接校校 准准 单单 元元智能天线结构示意图 p智能天线基本原理：智能天线基本原理： p智能天线的主要功能：智能天线的主要功能： u智能天线智能天线u美化天线美化天线 所谓“美化天线”，也可称作“伪装天线”，即在不增大传播损耗的情况下，通过各种手段对天线的外表进行伪装、修饰来达到美化的目的，既美化了城市的视觉

42、环境，也减少了居民对无线电磁环境的恐惧和抵触，同时也可以延长天线的使用寿限，保证通信的质量。 “美化天线”旨在解决天线外观与环境一致、协调，减少人们对天线的注意，以便于移动通信工程顺利进行。美化天线主要用于城市内的基站建设及高尚的住宅小区覆盖解决方案。 p美化天线的定义：美化天线的定义： “绿化”天线 p这里所说的“绿化”是指利用假树叶、树干来装饰天线抱杆以及天线，从而达到伪装、美化移动通信基站天线的一种方法。 p美化天线种类及应用：美化天线种类及应用：u美化天线美化天线 “照明”天线 p安装于生活小区的天线，主要结合小区的照明施工工程来进行，将天线隐蔽于草坪灯、庭院灯等照明设施中，伪装效果好

43、，既使走到近处也很难发现灯就是天线，实现了照明和通信的双重作用，且成本较低，美化施工过程比较简单，应用较多。u美化天线美化天线 p美化天线种类及应用：美化天线种类及应用：外墙装饰天线 p对于需要安装在建筑物外墙面的天线，可以将天线的抱杆、天线罩漆上与建筑物外墙一样的颜色与图案，减少视觉差异。也可以将天线伪装成空调外壳。或加以颜色涂敷，使之成为建筑物本身的一部分，融于建筑物之中，避免了小区内居民对天线辐射产生的心理抵触。 u美化天线美化天线 p美化天线种类及应用：美化天线种类及应用：广告牌天线 p对于需要安装在大型超市、高级酒店、各种绿化带及公共场地、路边、小区及街道的天线，可将天线隐藏于各种广

44、告牌中，根据实际要求喷上广告词，使天线与广告牌、周围环境融为一体，适用板状天线。 u美化天线美化天线 p美化天线种类及应用：美化天线种类及应用：楼牌式天线 p适用板状天线，可安装在小区。 u美化天线美化天线 p美化天线种类及应用：美化天线种类及应用：建筑式天线 p适用3个板状天线，可安装在房屋楼顶。 u美化天线美化天线 p美化天线种类及应用：美化天线种类及应用：室内美化天线 p室内美化天线主要用于室内信号分布，加强室内环境美化和协调性。 u灯具型装饰天线：适用于吸顶、壁挂天线，天线外罩采用玻璃纤维制造，精致美观，安装较为简便。 u 室内物件装饰天线：适用于吸顶天线，一般伪装在天花板或者其他地方

45、，和消防、通风设备极为相似。 u 标牌式天线：适用于壁挂天线，可安装在一般的楼梯口处，或者其他的楼层出口地方，既可以做标示牌，也起到了信号覆盖的效果。 u美化天线美化天线 p美化天线种类及应用：美化天线种类及应用：u移动通信基站天线分类移动通信基站天线分类序号方向性水平/垂直波瓣增益备注1全向中增益（8-9dBi）高增益（大于9dBi）普通天线（无零点填充、无赋形技术）2全向中增益（8-9dBi）高增益（大于9dBi）赋形天线（零点填充）3全向高增益（大于9dBi）普通波束下倾天线（无零点填充，2-6）4全向中增益（8-9dBi）高增益（大于9dBi）赋形波束下倾天线（零点填充5%-25%、下

46、倾1.25-6）5定向水平面半功率波束宽度65中增益（13-16dBi）高增益（大于16dBi）普通天线6定向水平面半功率波束宽度90中增益（12-15dBi）高增益（大于15dBi）普通天线7定向水平面半功率波束宽度65中增益（13-16dBi）高增益（大于16dBi）赋形天线（零点填充，上第一副瓣抑制）8定向水平面半功率波束宽度90中增益（12-15dBi）高增益（大于15dBi）赋形天线（零点填充，上第一副瓣抑制）9定向水平面半功率波束宽度65中增益（13-16dBi）高增益（大于16dBi）固定电下倾天线（6/9），这种天线无赋形技术10定向水平面半功率波束宽度90中增益（12-15d

47、Bi）高增益（大于15dBi）固定电下倾天线（6/9），这种天线无赋形技术 根据我国“通讯天线行业标准”规定，移动通信系统基站天线分为三类：全向天线、定向单极化天线、定向 45双极化天线。 u移动通信基站天线分类移动通信基站天线分类序号方向性水平/垂直波瓣增益备注11定向水平面半功率波束宽度65中增益（13-16dBi）高增益（大于16dBi）近端手调俯仰面波束电下倾天线（0-10），这种天线无赋形技术12定向水平面半功率波束宽度90中增益（12-15dBi）高增益（大于15dBi）近端手调俯仰面波束电下倾天线（0-10），这种天线无赋形技术13定向水平面半功率波束宽度65中增益（13-16d

48、Bi）高增益（大于16dBi）远端遥控俯仰面波束电下倾天线（0-10），这种天线无赋形技术，应用较少14定向水平面半功率波束宽度90中增益（12-15dBi）高增益（大于15dBi）远端遥控俯仰面波束电下倾天线（0-10），这种天线无赋形技术，应用较少15定向水平面半功率波束宽度65中增益（13-16dBi）高增益（大于16dBi）方位面波束指向远控可调（20）、俯仰面波束远控可调天线（0-10），这种天线无赋形技术，韩国有使用。16定向水平面半功率波束宽度90中增益（12-15dBi）高增益（大于15dBi）17定向水平面窄波束（30-33）高增益（约21dBi）地形匹配天线, 用于高速公路

49、、铁路、狭长地形广覆盖。这种天线体积较大，安装时应注意风载荷,要避免塔下黑现象。18定向小增益天线（小于12dBi）通常与微蜂窝配合使用，用于补点（补盲）。19全向小增益天线（35dBi）用于室内覆盖20美化/伪装天线用于各种居民区/室内/风景区等21智能天线应用于TD-SCDMA系统中u天线的应用天线的应用n不同种类天线的应用 n各种场景的天线应用 n在无线网络优化中天线的应用 n天线安装天线类型应用建议双频双工双极化天线主要应用于两系统共用且天线安装位置紧张的情况下。八字型全向变形天线应用于公路覆盖等场景。心型全向变形天线应用村镇和公路覆盖窄波束高增益天线公路、铁路等线形区域覆盖低增益天线

50、微小区、室内覆盖全向天线农村、乡镇等低话务区域覆盖中等增益定向天线城区覆盖高等增益定向天线农村郊区覆盖或其它特殊地区覆盖赋形天线（上旁瓣抑制、下旁瓣零值填充）主要应用与城区及基站相对位置高的情况下使用单极化天线主要应用于需要广覆盖的地方，如郊区、乡镇等区域。双极化天线主要应用于天线安装位置紧张的地方，在城区应用较多。近端手动连续可调电下倾定向天线城市p不同种类天线的应用不同种类天线的应用 ：u天线的应用天线的应用地形地形站型站型天线选择建议天线选择建议备注备注话务量话务量高密集高密集城区城区定向站定向站选择可调电子下倾或固定电子下倾6以上的双极化天线，并且具有上波瓣抑制和零点填充的天线。目的是

51、吸收话务量、降低干扰，保证水平半功率宽度在主瓣下倾1020范围内无异常变化。话务量话务量中等密中等密集城区集城区定向站定向站选择内置电子下倾46之间，水平半功率瓣宽65定向天线，并且具有上波瓣抑制和零点填充的双极化天线。保证主瓣在下倾的616内水平半功率宽度无变化。话务量话务量较低密较低密集城区集城区定向站定向站选择内置电子下倾24左右的，水平半功率瓣宽65定向天线，并且具有上波瓣抑制和零点填充的双极化天线。保证天线的主瓣在下倾的214内水平半功率宽度无变化。一般城一般城区区定向站定向站半功率波束宽度65/中等增益/带固定电下倾角或可调电下倾机械下倾的天线；根据基站的覆盖半径选择增益参数；具有

52、零点填充的天线；在网络边缘可选择90定向天线。注意机械下倾角不应该超过垂直面半功率波束宽度。郊区郊区定向站定向站半功率波束宽度90/中、高增益的天线,单极化天线。注意机械下倾角不应该超过垂直面半功率波束宽度，超过时应采用电下倾机械下倾。乡镇、乡镇、农村地农村地区区定向站定向站/ /全向站全向站定向站选择半功率波束宽度90、105/中、高增益/单极化空间分集,主要采用机械下倾角；全向站选择有零点填充的、高增益全向天线，高站需要具有零点填充；在方向性明确的覆盖区，可选择65定向天线。p各种场景天线的应用各种场景天线的应用 ：u天线的应用天线的应用地形地形站型站型天线选择建议天线选择建议备注备注高速

53、公高速公路（铁路（铁路）路）定向定向 站站型型纯公路覆盖时根据公路方向选择合适站址采用高增益（14dBi）8字型天线；最好具有零点填充；若需要更远距离的覆盖，采用定向高增益（21dBi）天线；对于高速公路一侧有小村镇，用户不多时，可以采用210-220天线。如果只考虑公路的无缝覆盖，可以选择水平和垂直波瓣束比较窄的、高增益的天线；如兼顾其他区域的覆盖，可以根据实际的环境选择65、90、360天线；基站位于山顶，可选择水平波瓣为65、90且具有6以上下倾。全向全向 站站型型对于高速公路两侧有分散用户则应采用全向天线风景区风景区定向站定向站/ /全向站全向站远离城市景区：选择全向天线或90三扇区、

54、具有零点填充的定向天线，可选用单极化空间分集天线；城市近郊景区：基站高度要严格控制，避免对市区基站的干扰；选择具有上波瓣抑制、零点填充的定向天线，可选用单极化空间分集天线。城市中心景区：选择高增益的、水平波瓣角窄的、垂直波瓣角宽、具有上波瓣抑制、零点填充的定向天线。根据风景区所在地理位置不同、地形地貌不同、客流量不同，可适当选择不同类型的天线，如果景区有特殊要求，可选择合适的美化天线。隧道隧道定向定向 天天线线10-12dB的八木/对数周期/平板天线。不超过2Km长、只有一处弯道的隧道安装在隧道口内侧为佳。u天线的应用天线的应用p各种场景天线的应用各种场景天线的应用 ：p通过天线高度的调整改善

55、覆盖范围p通过天线下倾角的调整改善覆盖区域信号质量，减少干扰 p通过天线方位角的调整改善网络覆盖质量 p利用赋形天线(上旁瓣抑制、下旁瓣零值填充)，可以降低其它基站带来的干扰及解决塔下“黑”的问题。p在无线网络优化中天线的应用在无线网络优化中天线的应用 ：u天线的应用天线的应用p天线安装天线安装 ：u天线的应用天线的应用p单极化空间分集天线安装距离 基站需要的水平分集距离为20， 垂直空间要求分集距离约为15。 u天线的应用天线的应用p天线安装天线安装 ：p天线隔离在工程中一般用隔离度指标来衡量天线之间的影响，通常要求隔离度应至少大于30dB。异系统天线隔离:项目项目隔离方式隔离方式隔离度（单

56、隔离度（单位为位为 dBdB）隔离距离隔离距离（单位为（单位为 m)m)WCDMAWCDMA与与GSMGSM天线天线隔离隔离水平隔离水平隔离78.7878.78106.6106.6垂直隔离垂直隔离78.7878.782.92.9WCDMAWCDMA与与PHSPHS天线天线隔离隔离水平隔离水平隔离8484196.39196.39垂直隔离垂直隔离84843.923.92WCDMAWCDMA与与CDMA190CDMA1900 0天线隔天线隔离离水平隔离水平隔离9191400.08400.08垂直隔离垂直隔离91915.335.33同系统天线隔离u天线的应用天线的应用p天线安装天线安装 ：主要内容主要

57、内容移动通信蜂窝技术移动通信蜂窝技术移动通信电波传播移动通信电波传播移动通信天线技术移动通信天线技术F射频拉远（射频拉远（RRURRU）技术）技术 直放站技术直放站技术 室内覆盖系统室内覆盖系统 其他无线覆盖扩展技术其他无线覆盖扩展技术 各种应用场景无线覆盖解决方案各种应用场景无线覆盖解决方案 射频拉远（射频拉远（RRURRU）技术）技术u射频拉远射频拉远(RRU)(RRU)技术概念技术概念uRRURRU基站演进基站演进 uRRURRU设备站址适应性设备站址适应性 uRRURRU设备供电适应性设备供电适应性 uRRU RRU 与宏蜂窝基站优势比较与宏蜂窝基站优势比较 uRRURRU应用场景应用

58、场景CPRI组织组织HUAWEI I/Q digital signal基带处理单元基带处理单元TRXBBU或宏基站或宏基站RRU射频远端单元射频远端单元Optical fiberCPRI CPRICPRI组织为组织为NodeBNodeB的基代模的基代模块和射频模块提供了开放接口块和射频模块提供了开放接口标准标准u射频拉远(RRU)技术概念 射频拉远(RRU)技术就是指基站的射频部分和基带部分分离，通过光纤将基站的射频部分拉远，分置于网络规划所确定的站点上。在分布式覆盖组网方式中，射频部分称为射频拉远基站RRU（Remote Radio Unit）。分布式多载波基站开创绿色覆分布式多载波基站开创

59、绿色覆盖新时代盖新时代“BBU+RRU”“BBU+RRU”统一硬件平台统一硬件平台CDMA2000TD-SCDMAGSMWCDMAWiMAXn“BBU+RRU”分布式基站方案已成功应用于GSM、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA和WiMAX产品Abis接口接口CPRI接口接口u射频拉远(RRU)技术概念 第一代分布式基站宏基站拉远RRU第二代分布式基站BBURRU第三代分布式基站系列化RRU20022006200720042005200340W RRURHUBpRRU3801pRRU3801BBU40W RRU光纤光纤光纤光纤光纤光纤网线网线u射频拉远基站演进射频拉远基站演进 n环境适应能

60、力，体积小，重量轻、输出功率大，非常适合站址获取困难及快速建网的需求n与宏基站基本相同的技术指标零占地面积零占地面积 快速部署快速部署 降低网络降低网络TCOTCO体积小体积小SmALLer Equipment安装方便安装方便Easy InstALLation直接升级直接升级Update DirectlynBBU无需专用机房，可放置于传输架内部，或利用设备多余空间，或直接墙挂安装。有效解决机房紧张、承重不足等建网问题nRRU基站体积小，具有IP65的防护等级，可以室外抱杆、壁挂等多种方式安装n实现价值区域网络的快速部署，满足多场景覆盖需求n大功率、多载波，有效提高覆盖质量和容量u供电适应性供电