GSM网络规划课件

1、为什么需要网络规划网络规划是建设一个网络的基础良好的网络规划能满足用户的需求、节省投资网络规划是决定网络质量的最根本因素，良好的网络规划能够尽可能的减少网内干扰学习目标通过本课程，您将能够了解及掌握需要了解无线通信的特点，电磁波传播的相关知识，即无线传播理论。天线的概念和天线的基础知识，即室外天馈系统。需要掌握基站布局规划无线覆盖规划容量规划频率规划无线传播理论Page 4内容介绍第一章 无线传播原理 第二章 无线传播环境及衰落 第三章 无线传播模型 无线通信特点用户移动性无线传播的复杂性频谱效率Page 7直射波及地面反射波（最一般的传播形式）对流层反射波（传播具有很大的随机性）山体绕射波（

2、阴影区域信号来源）电离层反射波（超视距通讯途径）传播途径Page 8建筑物反射波绕射波直达波地面反射波传播途径Page 10无线传播环境电波传播受地形结构和人为环境的影响，无线传播环境直接决定传播模型的选取。影响环境的主要因素： 自然地形（高山、丘陵、平原、水域） 人工建筑的数量、分布、材料特性 该区域植被特征 天气状况 自然和人为的电磁噪声状况Page 11 人为环境乡村地区准郊区郊区市区无线传播环境 地形结构开阔区平滑地形丘陵地形山区Page 12距离(m)接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落信号衰落Page 14解 决自适应均衡技术、站址调整时间色散起源于反射，主

3、要指到达接收机的主信号和其他多径信号在空间传输时间差异而带来的同频干扰问题 发射信号来自远离接收天线的物体传播损耗自由空间的传播损耗平坦地面的散射损耗准平滑地形及不规则地形传播损耗障碍物引起的绕射损耗穿透损耗Page 17平坦地形传播损耗Ploss = 10lgd -20lghb - 20lghmhb：基站天线高度hm：移动台高度基站天线高度增加一倍，可补偿6dB的路径损耗传播损耗Page 18准平滑地形及不规则地形传播损耗准平滑地形表面起伏平缓，起伏高度小于等于20米的地形不规则地形除了准平滑地形之外的其余地形，可按状态分为：丘陵地形、孤立山岳、倾斜地形、水陆混合地形等RTTR传播损耗Pag

4、e 19其它传播损耗TRTR 绕射损耗 穿透损耗传播损耗Page 20绕射损耗特点电磁波在绕射点四处扩散绕射波覆盖除障碍物外的所有方向扩散损耗最为严重计算公式复杂，随不同绕射常数变化Page 21XdBmWdBm穿透损耗=X-W=B dB电磁波穿透墙体的反射和折射建筑物穿透损耗室内信号取决于建筑物的穿透损耗 室内窗口处与室内中部信号差别较大 建筑物材质对穿透损耗影响较大 电磁波的入射角对穿透损耗影响较大Page 22 建筑物穿透损耗物体阻挡/穿透损耗为： 隔墙阻挡：520dB 楼层阻挡：20dB 室内损耗值是楼层高度的函数，-1.9dB/层 家具和其它障碍物的阻挡： 215dB 厚玻璃： 61

5、0dB 火车车厢的穿透损耗为：1530dB 电梯的穿透损耗： 30dB左右 茂密树叶损耗：10dBPage 24GSM常用传播模型无线传播模型传播模型用于预测地形、障碍物及人为环境对电波传播中路径损耗的影响Page 25常见传播模型无线传播模型 Okumura(奥村)/Hata模型适用于900M宏蜂窝预测 COST231-Hata模型适用于1800M宏蜂窝预测 COST231 Walfish-Ikegami模型适用于900M和1800M的微蜂窝 规划软件ASSET的传播模型适用于900M和1800M的宏蜂窝Page 27Ploss=K1+K2lgd+K3(Hms)+K4lg(Hms)+K5lg

6、(Heff)+K6lg(Heff)lg(d)+K7+KclutterPathloss：路径损耗(dB)K1：与频率相关的常数K2：距离衰减常数K3、K4：移动台天线高度修正系数K5、K6：基站天线高度修正系数K7：绕射修正系数Kclutter：地物衰减修正系数d：基站与移动台之间的距离(km)Hms、Heff：移动台天线和基站天线的有效高度(m)华为规划软件模型（一）K参数参考值K1146/900M Urban,154/1800M UrbanK244.90K3-2.88K40.00K5-13.82K6-6.55K7-0.70无线传播模型Page 28华为规划软件模型（二）Clutter衰耗值参

7、考值Inland Water（内陆水道）-3.00Wetland（沼泽地）-3.00Open Areas（空旷地）-2.00Rangeland（牧场）-1.00Forest（森林）13.00Industrial&Commercial Areas（工商业区）5.00Village（农村）-2.90Parallel Low Buildings（相连的矮房）-2.50Suburban（郊区）-2.50Urban（城市）0Dense urban（密集城市）5High Building（高楼）16无线传播模型无线传播模型服务区电平设计Page 29应用环境最低接收功率备注：手机接收电平=天线口功率-路径

8、传播损耗大楼室内-70dBm手机灵敏度-102dBm，快衰落保护3dB，慢衰落保护7dB，穿透损耗16dB，干扰保护2dB，环境噪声2dB小卧车内，或市区一般建筑物一层室内-80dBm手机灵敏度-102dBm，快衰落保护3dB，慢衰落保护5dB，穿透损耗10dB，干扰保护2dB，环境噪声2dB室外-90dBm手机灵敏度-102dBm，快衰落保护3dB，慢衰落保护5dB，干扰保护2dB，环境噪声2dB合分路单元功率单位简介P（dBm）=10log(X1000（mW）/1（Mw）)P（dBw）=10log(X（W）/1（W）)Page 31绝对功率的dB表示射频信号的绝对功率常用dBm、dBW表示

9、，它与mW、W的换算关系如下：例如信号功率为x W，利用dBm表示时其大小为：例如：1W等于30dBm，等于0dBW。相对功率的dB表示是任意两个功率的比值，而dBc是某一频点输出功率和载频输出功率的比值的对数表示形式。 dBi和dBd是考征增益的值（功率增益），两者都是一个相对值dBi=dBd+2.15Page 32噪声相关概念噪声噪声是指在信号处理过程中遇到的无法确切预测的干扰信号（各类频点干扰不算噪声）。噪声系数噪声系数是用来衡量射频部件对小信号的处理能力，通常这样定义：单元输入信噪比除输出信噪比，如下图：Page 33合路器合分路单元的作用：可以使多个发射信号和多个接收信号共用一个天线

10、，减少天馈数量完成收发信双工、发射信号合路、滤波完成接收信号的滤波、低噪声放大和分路提供塔放的馈电电路功能：包括CDU、SCU、EDU三种模块。Page 34CDU（Combining Distribution Unit）Page 35合路器合路器合路器TX1TX2TX3TX4TX-CombSCU （Simple Combining Unit）Page 36EDU（Enhance Duplexer Unit）Page 37各种合分路单元损耗对比Page 38几种常用的射频器件功分器耦合器干放合路器功率放大器衰减器Page 39几种常用的射频仪器频率计测试手机综合测试仪场强仪驻波比测量仪便携频谱

11、仪信号源功率计频谱仪室外天馈系统内容介绍第一章 概述第二章 天线第三章 塔防第四章 馈线Page 42概述4.1基站天馈系统示意图8防雷保护器主馈线（7/8“）5馈线卡6走线架4接地装置3接头密封件绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带1天线调节支架GSM/CDMA板状天线抱杆（50114mm）2室外馈线9室内超柔馈线7馈线过线窗基站主设备内容介绍第一章 概述第二章 天线第三章 塔防第四章 馈线Page 44天线1、天线常识天线基本功能发射和接收无线电波：发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时把电磁波转换为高频电流通信天线种类按工作频段：超长波、长波、中波、短波、超短波、微波天线按波束宽度：60、90、

12、120、全向按极化方式：单极化、双极化按结构特性：线天线、面天线GSM系统中按频率分为900 、1800 、双频天线下倾角精度杂散天线增益和方向图半功率角前后向比极化方式频率范围下倾角回波损耗阻抗最大输入功率天线指标Page 46理想孤立波源理论半波阵子定向天线dBddBidBi=dBd+2.15天线增益天线的主要指标之一，它是方向性系数与效率的乘积，是天线辐射或接收电波大小的表现。以dBd、dBi表示一般在1318dBi之间Page 47天线波束宽度120 (eg)60 (eg)15 (eg)32 (eg)俯仰面即垂直面方向图60波束宽度方位即水平面方向图120波束宽度3dB点3dB点Pag

13、e 48全向天线波瓣示意图定向天线波瓣示意图天线天线主要技术指标方向图Page 49天线半功率波束宽度半功率角(HPBW)相对于最大辐射方向功率下降一半(3dB)的两点间波束宽度垂直面半功率波束，水平面半功率波束通常我们所说的65度、90度、120度天线，即是指该天线的水平面半功率波束宽度为65度、90度、120度前后比(F/B)前后瓣最大电平之比称为前后比。 - dB表示的前后比 = 10 log一般天线前后比可以达到1845dB，典型值为 25dB 左右，对于密集市区要积极采用前后比大的天线，如40dB(前向功率)(反向功率)Page 50天线极化方式 天线辐射的电场矢量在空间的取向。双极

14、化天线通常使用45度和45度正交双线极化，垂直极化天线使用垂直极化方式。以大地为基准面，电场矢量垂直于地面为垂直极化(VP)，平行于地面为水平极化(HP)一根天线只有一个极化方向，所谓双极化天线其实是2根天线放在一个防护罩里而已Page 51天线端口隔离多端口天线，如双极化天线、双频段双极化天线，收发共用时端口之间的隔离度应大于30dB 功率容量指平均功率容量，天线包括匹配、平衡、移相等其它耦合装置，承受功率有限零点填充如果天线零深比主波束小26dB，则可能需要采用零点填充技术高增益天线尤其需要采取零点填充技术来有效改善近处覆盖Page 52天线风载荷天线在36m/s时正常工作，在55m/s时

15、不被破坏工作温度-40+65湿度要求要求在环境相对湿度0100%范围内正常工作三防能力防潮、防盐雾、防霉菌Page 53天线分布式天线系统小天线功分器功分器功分器功分器耦合器耦合器耦合器耦合器耦合器小天线小天线小天线双向放大器与基站的接口双向放大器小天线小天线小天线小天线小天线小天线Page 54光端主机TRx光覆盖端机功分器天线应用于一些覆盖范围较大，传输距离较远的情况光覆盖端机光覆盖端机功分器功分器Page 55天线用于狭长地带(如隧道，地铁)的无线覆盖，但设备成本和安装费用较高功分器双向放大器双向放大器负载负载Tx/RxPage 56天线三种分布式天线系统各有利弊内容介绍第一章 概述第二

16、章 天线第三章 塔防第四章 馈线Page 58单工塔放 双工塔放 三工塔放塔放塔放馈电低噪放发信滤波器收信滤波器收信滤波器旁路Bias TeeBTS三工塔放天线DC内容介绍第一章 概述第二章 天线第三章 塔防第四章 馈线Page 60馈线（馈管）馈线选取常用馈线类型：1/2”、7/8”、5/4”900MHz，馈线长度大于80米采用5/4”馈线，小于80米采用7/8”馈线1800MHz，馈线长度大于50米采用5/4”馈线，小于50米采用7/8”馈线馈线弯曲曲率不宜过大，外导体要求接地良好基站的勘测与布局Page 62内容介绍第一章 业务简介第二章 准备工作第三章 覆盖要求第四章 站址选择第五章

17、天线选择第六章 勘测文档Page 63第一章 业务简介确定基站的初始布局是规划网络的首要工作，具体包括：a、根据频带宽度决定频率复用方式；b、根据容量预测、话务分布、覆盖要求等条件，估算所需基站数量；c、确定基站的理论位置；d、假定基站的有关参数（网络层次结构、发射功率、天馈系统、天线类型、挂高、方向、下倾角等）。Page 64第一章 业务简介基站勘测是确定基站布局的重要部分，基站的现场勘测包括光测、频谱测量和站址调查。光测基站周围建筑环境、自然环境频谱测量电磁背景环境站址调查天线、设备的安装条件电源、传输供应Page 65内容介绍第一章 业务简介第二章 准备工作第三章 覆盖要求第四章 站址选

18、择第五章 天线选择第六章 勘测文档Page 66第二章 准备工作熟悉工程概况，尽量收集跟项目相关的各种资料，主要包括以下内容：工程文件背景资料现有网络情况地图配置清单Page 67第二章 准备工作准备工具，确保工具可用：数码相机GPS卫星接收机指南针尺子便携电脑Page 68内容介绍第一章 业务简介第二章 准备工作第三章 覆盖要求第四章 站址选择第五章 天线选择第六章 勘测文档Page 69第三章 覆盖要求一个基站的覆盖范围主要取决于以下因素：服务质量指标发射机输出功率接收机的可用灵敏度天线的方向性和增益使用频段传播环境分集接收的应用Page 70内容介绍第一章 业务简介第二章 准备工作第三章

19、 覆盖要求第四章 站址选择第五章 天线选择第六章 勘测文档Page 71第四章 站址选择在做好准备工作、了解覆盖要求以后，即可开始选择站址。在确定站址的过程中，需要考虑以下信息：原有网络情况人口分布与当地习惯城市结构及城镇分布主要街道及其交通流量山地、湖泊、河流、海岸线 等自然环境长远发展趋势Page 72第四章 站址选择选高话务区和用户集中区人口分布话务分布用户流向 基站选址的原则基站周围环境信号传播质量 慎选高山、雷达、电台、森林、电厂等Page 73第四章 站址选择站址选择的具体原则如下：a、站址应尽量选在规则网络中的理想位置，其偏差不应大于基站半径的四分之一；b、在不影响基站布局的情况

20、下，尽量选择现有设施，以减少建设成本和周期；C、市区边缘或郊区的海拔很高的山峰(与市区海拔高度相差100300米以上），一般不考虑作为站址，一是为便于控制覆盖范围，二也是为了减少工程建设的难度，方便维护Page 74第四章 站址选择d、新建基站应选在交通方便、市电可用、环境安全及少占良田的地方；e、避免在大功率无线电发射台、雷达站或其他干扰源附近建站；f、新建基站应设在远离树林处以避开接收信号的快速衰落；g、在山区、坡比较陡或密集的湖泊区、丘陵、城市及有高层金属建筑的环境中选址时要注意信号反射及时间色散的影响；h、在市区楼群中选址时，可巧妙利用建筑物的高度，实现网络层次结构的划分；i、建网初期

21、基站数量较少时，选择的站址应保证重点地区有良好的覆盖。Page 75内容介绍第一章 业务简介第二章 准备工作第三章 覆盖要求第四章 站址选择第五章 天线选择第六章 勘测文档Page 76天线选择第五章 天线选择天线的选择是决定网络质量的一个很重要部分；应根据基站服务区内的覆盖、服务质量要求、话务分布、地形地貌等条件，并综合考虑整网的覆盖、干扰情况来选择天线；根据地形或话务分布情况可以把天线使用的环境分为以下几种类型：市区、郊区、农村、公路、山区、近海、隧道、室内等。Page 77第五章 天线选择市区基站天线选择a、通常选用水平半功率角6065的定向天线；b、一般选择15dBi左右的中等增益天线

22、；c、最好选择带有一定电下倾角（36）的天线；d、建议选择双极化天线。郊区基站天线选择a、根据实际情况选择水平半功率角65或90的定向天线；b、一般选择1518dBi的中、高增益天线；c、根据具体情况决定是否采用预置下倾角；d、双极化和垂直极化天线均可选用。Page 78第五章天线选择农村基站天线选择a、根据具体情况和要求选择90、120定向天线或全向天线；b、所选的定向天线增益一般比较高（1618dBi）；c、一般不选预置下倾天线，高站可优先选择零点填充天线；d、建议选择垂直极化天线。公路基站天线选择a、一般选择窄波束、高增益的定向天线，也可以根据实际情况选择8字型天线、全向或变形全向天线；

23、b、公路基站对覆盖距离要求高，因此一般不选预置下倾角天线；c、建议选择垂直极化天线；d、所选定向天线的前后比不宜太高。Page 79第五章天线选择同一基站不同小区的天线允许有不同的高度。这可能是受限于某个方向上的安装空间；也可能是小区规划的需要；对于地势较平坦的市区，一般天线的有效高度为25m左右；对于郊县基站，天线高度可适当提高，一般在40m左右。天线高度过高会降低天线附近的覆盖电平(俗称“塔下黑”），特别是全向天线该现象更为明显；天线高度过高容易造成严重的越区覆盖、同/邻频干扰等问题，影响网络质量。天线高度设计原则Page 80天线方位角设计原则第五章天线选择天线方位角的设计应从整个网络的

24、角度考虑，在满足覆盖的基础上，尽可能保证市区各基站的三扇区方位角一致，局部微调；城郊结合部、交通干道、郊区孤站等可根据重点覆盖目标对天线方位角进行调整。天线的主瓣方向指向高话务密度区，可以加强该地区信号强度，提高通话质量；天线的主瓣方向偏离同频小区，可以有效地控制干扰；市区相邻扇区天线交叉覆盖深度不宜超过10%；郊区、乡镇等地相邻小区之间的交叉覆盖深度不能太深，同基站相邻扇区天线方向夹角不宜小于90；为防止越区覆盖，密集市区应避免天线主瓣正对较直的街道。Page 81天线下倾角设计原则第五章天线选择天线的波束倾斜是提高频率复用能力的基本技术；运用天线下倾技术可有效控制覆盖范围，减小系统内干扰；天线下倾角度必须根据具体情况确定，达到既能够减少同频小区之间的干扰，又能够保证满足覆盖要求的目的；下倾角设计需要综合考虑基站发射功率、天线高度、小区覆盖范围、无线传播环境等因素。Page 82第五章天线选择天线波束倾斜可以采用电气和机械两种方式：电气下倾的角度与选择的天线型号相关，一般是固定的；机械下倾角度可调，但是受安装配件和无线信号传播特性限制，一般不超过15；电下倾和机械下倾方法，产生不同的表面辐射，下倾角度较小时，区别不大；但随着下倾角度的加大，区别较为明