课程之4-站址和天线选择

WCDMA无线网络站址与天线选择
原则
京移通信设计院无线通信研究所
主讲人：马华兴
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中国移动3G培训班（无线网技术人员）课程之四站址和天线选择思想3GPP:You Can See:25.331&25.304
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目录
GSM 站址选择原则 WCDMA 站址选择思路 话务分布分析方法 站址筛选方法 天线的相关参数 天线分类 天线的安装 天线调整
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GSM 站址选择原则
话务密度分布 覆盖目标要求
做一定时期的话务预测 利用现有资源，利用传输 空间隔离
基站站址宜选在交通便利、供电可靠、机房改造费低、租金少的地方
不宜设在大功率无线电发射台、大功率电视发射台、大功率雷达站等附近，如要设站应核实是否存在相互干扰，并采取措施防止相互干扰。

不宜选择在易燃、易爆建筑物场所（如加油站）附近；
不宜选择在生产过程中散发有害气体、多烟雾、粉尘、有害物质的工业企业附近；
避免高山站、树林站
避免在涉及国家安全的部门附近选站；
市区基站应避免天线方向与大街方向一致而造成对前方同频基站的严重干扰，也要避免天线前方近处有高大楼房而造成障碍或反射后干扰其后方的同频基站；
宏蜂窝基站宜选高于建筑物平均高度但低于最高建筑物的楼房作为站址，对于微蜂窝基站则选低于建筑物平均高度的楼房设站且四周建筑物屏蔽较好；
避免选择今后可能有新建筑物影响覆盖区或同频干扰的站址。

选择的楼房作为站址。

波导效应
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GSM 站址选择原则
有些原则在实际中很难做到或已经违背（阻挡、高山站） 原因：
与竞争对手拼覆盖 人为限制最优选择 市政规划很难预料
实际选站人员所遵循的站址选择底线 安全
覆盖效果 价格
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WCDMA 站址选择思路
尽管WCDMA 与GSM 系统是不同的移动通信系统，其多址方式、频率带宽、解调方式等都十分不同，但二者都是移动通信系统，从射频端口看，其电波传播方式、电波时空传播的统计分布及干扰根本机制是完全相同的。

上述对于GSM 网络的设站要求也几乎同样适用于WCDMA 网络。

但是由于WCDMA 自干扰系统的特点，在站点设置上也有其独特的要求。

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WCDMA 站址选择思路
考虑到WCDMA 的容量、覆盖、软切换、功率控制等与GSM 不同的特性，认为WCDMA 网络基站的设置必须以标准的蜂窝拓扑结构为首要原则和重点，再结合可行的GSM 站址进行最大可能共站的考虑。

其中天线的方位角应脱离现有GSM 网络方位角的影响，仍要以标准120度差值为基础，同时天线的高度和方位角的方差不能过大。

一般情况下，应保证选用站址的位置偏差不要超过理想站址的1/4，天线高度不超过设计理想站高的15％。

“理想的规划思路”（A 思路）
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WCDMA 站址选择思路
考虑到建网的投资的限制，同时也认为经过了长时间的网络优化当前GSM 网络的建设及布局相对合理和健壮，当前GSM 的网络参数都具备明确的覆盖与容量针对性。

因此以最大可能共站为第一原则，同时基站布局等尽量与GSM 网络类似。

现实的工程建设思路（B 思路）
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采取B 思路可以得到较高的共站率，根据估算和厂家的建网经验，共站率可高达100%；同时，相当一部分基站可以满足共馈线、天线的方案以避免业主的限制。

因此，采用该方案能使基站建设相对容易，工程建设周期短，能在网络建设的初期用很短时间迅速展开规模。

由于A 思路偏重标准蜂窝的、小方差分布的基站布局，而实际的GSM 基站布局的方差会很大，因此实际建网的共站情况会小于思路二的方案，相当的不符合标准的基站将无法进行共站，为了满足网络覆盖的要求，将会存在相当新选站址的可能。

由此会造成工程建设周期的变长，工程建设的工作量和难度变大。

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思路比较-投资
采纳B 思路的主要目的就是通过将共站率最大化以避免附加的配套项目的投资。

因此相比第一种选站思路，其在配套项目的投资会有显著的减少。

但衡量投资的效率并不能仅靠建设投资，网络优化和维护的投资及后期网络变动的投资都应有涵盖其中，国外运营商对网络规划投资的考虑往往特别的关注了网络优化和维护的人力成本，其原因可能在于国外的劳动力成本比国内昂贵许多，因此国外的运营商倾向于更能体现理想布局的规划以避免工程量巨大的后期优化和维护。

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A 方：
正六边形组成的图形周长为最小 重叠覆盖面积最小 比较可控制 B 方：
地形变化、建筑物的密度、高度、排列、建筑结构、街道以及基站天线周围环境的不同都会影响蜂窝区的形状和大小 选址困难！！！
六边型蜂窝结构
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思路比较-网络质量
导频污染
过高的软切换 邻区干扰不稳定
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思路比较-后期发展
我们后期网络扩容开展的难易主要的指标是当前网络的可控制程度，理想的规划思路（A 思路）基于网络的可控制性，按此思路进行建设能使网络布局清晰有效，后期可以轻易知晓扩容的覆盖、容量重点。

而且由于思路的目的清晰，后期扩容诸如：收缩覆盖、调整站高等操作也十分明了。

相比之下，B 思路对网络的控制能力相对较差，网络中出现的很多问题将找不到原因以至于出现：1）无法预测今后问题出现的地点和时间；2）出现了问题无法解决。

网络中一些地点的情况无法控制，到后期只好用补丁的方法，这样又会产生新的无法解决的问题。

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思路比较
基站建设
建设投资网络质量对后期发展理想的规划思路
不适合无差别适合适合现实的工程建设思路
适合无差别
不适合
不适合
选站思路仍旧以A 思路为主，首先尽量按照蜂窝结构进行选站，同时争取利旧可能的基站，保持站间距的集中性和分布的规则。

对于实在无法利旧合适基站的地点，需要作出牺牲，为了满足总体的覆盖和质量，牺牲局部的理想布局，在若干并不适合共站的站址上进行建设。

网络的可控性异常重要！！！
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WCDMA 站址选择原则
站址原则应符合上述GSM 的站址原则；
要结合业务密度的预测来做好基站的选址工作，做好话务分布。

先保证选定骨干站点即重要地区、大话务地区站点，然后再考虑其他站点的选择； 应尽量接近六边型的蜂窝结构。

站址偏移量不超过1/4，
尽量从现网中可以实现共站的GSM 基站中选址，节约传输、电源等成本； 基站应该尽可能靠近要承载的业务区域，而覆盖边界尽可能是非话务热点地区；
由于WCDMA 频段传播损耗较高，站点周围最好阻挡少，有较好的无线传播环境；
不同高度的基站、高站和全向站覆盖难以控制，建议在城区环境下尽可能避免。

高差应在均值的20%范围内。

考虑基站的辐射问题
但对于特殊地形应特殊对待； 个别地形甚至可以利用阻挡来设置基站；
但对于特殊地形应特殊对待； 个别地形甚至可以利用阻挡来设置基站；原则与灵活性的关系
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话务分布分析方法
覆盖场景的差异性主要体现在以下几个方面，
无线环境的差异：不同无线传播环境、多径环境以及不同的室内穿透损耗； 用户分布的差异：单位面积的用户数目，不同等级用户所占的比例； 话务模型的差异：不同等级用户的话务模型；
服务质量的差异：不同环境下，不同业务的GoS 、QoS ；
经济状况的差异：不同经济状况的覆盖要求和目标。

话务分布决定网络忙闲的分布，决定了站址在何处选，站址的数量规划
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话务分布-GSM
四类区域的分类
类型
话务量
话务分布比例小区数
小区比例
备注
一类地区高话务密度区：密集城区二类地区较高话务密度区：一般城区三类地区
中话务密度区：近郊、县城及较大乡镇四类地区
低话务密度区：郊县其他乡镇
总和
现状
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话务分布-WCDMA
前提
WCDMA 的运营策略同GSM 相似，无显著差异； 用户没有出现显著的行为突变； 市政规划未出现明显改动；
K
km Erl WCDMA km Erl GSM =)
/()
/(22
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话务分布-WCDMA
话务密度图法（使用规划工具）
将GSM 基站小区话务量输入
对数字地图的不同CLUTTER 取不同话务权重 根据基本覆盖范围生成话务密度图 对该密度图进行聚类。

（四到六类） 根据聚类提出每一类分布的基站量
对每一类分别进行选站
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话务分布分析方法
对现网采集的话务密度进行多分布统计，同时进行线形/非线形内插法来进行分类，可能时可以采用方差分析进行分类。

这是比较科学的分类方法。

但这种分类方法操作复杂，必须得到更详细的海量数据进行分析，耗费时间和人力覆盖场景的划分原则主要以无线环境的差异为主线，从无线传播特征的差异角度考虑，同时结合数字地图的分类方式进行划分，站址选择则需要考虑话务分布，并结合无线环境差异进行
均值分析 方差分析
分类以均值、一个方差、两个方差作为分类点
ERL
52
48
44
40
36
32
28
24
20
16
12
80
40
00
ERL
F r e q u e n c y
300
200
100
Std. Dev = 7.15 Mean = 9.9
N = 1646.00
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按照覆盖和容量要求筛选：建立在准确的市场预测和大量需求分析基础上的，覆盖必须是有目的的覆盖。

重点覆盖区必须选站点
中心城区主要干道必须选站点
重点站点选择之后，以这些站点为核心完成其他区域的连续覆盖
按照基站周围环境筛选：理论依据是码分多址技术特点和无线传播模型
站点位置足够高 站点位置不能过高
相邻站点高度差不能过大，通过GPS 采集海拔高度
按照基站无线环境筛选
避免在大功率电台、雷达站、卫星地面站等强干扰源附近选站； 与其他系统共站时，保证天面上足够的隔离空间
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站址筛选方法
避免在涉及国家安全的部门附近选站（医院）
按照基站现有资源筛选
考虑传输、电源等配套设施 交通方便
切忌基站环形布局 不建议采用分层结构
站点周围的遮挡要控制。

避免大话务量‘对象’位于基站远端，扇区交汇处避开大话务量‘对象’； 注意无线网络拓扑结构，避免两个扇区的主瓣对打；
基站选址应优先考虑对重点地区，热点地区，高话务密度区和重要公路和运输干线的覆盖。

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根据下列条件对每个基站进行评估(候选站A 最好, B 其次, 等等)•基站位置合理•天线安装可行•天线高度合理•传输可以解决•进入权限（与电信共基站）•价格
A
B
C 中国移动3G 培训班（无线网技术人员）课程之四站址和天线选择
站址筛选方法
初选：数字地图，话务密度，2G 基站资源调查报告 查勘：照片，一些基站要进行分权多选（A 、B 、C ） 规划工具：结合预规划情况
再循环
业主不同意
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天线相关参数
天线性能参数
工作频率带宽
天线方向图（天线方向性系数、增益、前后比） 输入阻抗和回波损耗 驻波比
天线水平波束宽度 天线垂直波束宽度 天线极化方式
小区物理参数
天线高度与方位角 天线下倾角
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天线分类
全向天线 定向天线 机械天线 电调天线 双极化天线
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在市区话务量密集的地方，选用65度水平半功率角、增益16～18dBi 左右，
天线的主瓣方向应错开高楼的正面阻挡，实际使用中还可辅以下倾或上倾进行覆盖控制，同时辅以微蜂窝覆盖
在一般市区或城市边缘及乡镇等，选用90度水平半功率角、增益18dBi 左右的天线；
垂直半功率角也很大程度上影响小区的覆盖及干扰控制。

宽波瓣角能更好地覆盖周围区域及高大建筑、而窄波瓣天线则可以较好地控制干扰；
在偏远地区、农村等地区以提供覆盖为主要目的，可以选用全向天线；
尽量选用±45°极化方式的双极化天线。

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天线选择原则
由于在CDMA 网络中，通过改变天线方向和天线倾
角的方式来改善网络的干扰情况是常用的方法，采用机械下倾角虽然能控制主波瓣方向的干扰，但由于这种下倾导致了天线形状的畸变会增大旁瓣方向的干扰等，应该尽量选用电子下倾角的天线
；
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彻底解决塔下“黑”的问题；
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P.31
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S ’’
40m
S’S
18o
塔下黑区域
塔下黑区域
-150-120
-90
-60
-30
30
60
90
120
150
180
0-10-20-30
# Model: CPX308D-D # Freq: 840 MHz
-150-120
-90
-60
-30
30
60
90
120
150180
0-10-20-30
E levatio n
中国移动3G 培训班（无线网技术人员）课程之四站址和天线选择
天线选择原则
由于人们环保意识的不断提高，对电磁辐射的恐惧使很多物业公司和业主对基站的安装心存疑虑，甚至强烈反对，因此天线选择还必须考虑电磁辐射问题，特别是在WCDMA 与其他移动和无线系统共站的情况下尤其需要注意这个问题，保证WCDMA 与其他系统总体辐射量不超过国家的有关规定，建议尽量采用具有多个抱杆的支撑装置，从而避免因环保问题引起的纠纷和麻烦；
避免天线对打。

天线对打
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中国移动3G培训班（无线网技术人员）课程之四站址和天线选择天线选择原则-高站
在密集城区及普通城区环境下，原则上不选择50米以上的高站。

当必须选择高站时，需要选择合适的天线，有效控制其覆盖
范围。

密集城区及普通城区高站天线的选择上应遵循以下原则
：
天线波束下倾，控制覆盖范围；
电调天线的必需
下波束零点填充，和较好的上副瓣抑制特性；
选用双极化天线，减少成本；
前后比要求较高，可取25dB以上。

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物业受限的天线选择和安装原则
直接将WCDMA 天线安装在GSM 天线杆上GSM 天线的下方/或移动GSM 天线，将WCDMA 天线直接安装在上方。

更换更长的天线杆，将WCDMA 天线安装在GSM 天线杆上GSM 天线的下方/上方。

对于只有一层平台的铁塔，WCDMA 天线摆放在塔身。

采用定制美化天线。

采用GSM 、WCDMA 两网天馈共用合路器和宽频天线，使GSM 、WCDMA 网络使用同一根天线工作。

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共天线问题
在覆盖目的不一致的地方和城区话务量密集地区，建议不使用该技术。

另外，特别指出的是，使用该技术将会对今后网络的优化工作难度造成无法避免的影响。

在使用前，对该站点进行设备调查和GSM 网络优化，确保没有设备问题和网优的原因导致网络覆盖和质量达不到设计目标，确定是否需要使用双网天馈共用合路器和宽频天线。

保证馈线及多频段天线提供足够的隔离度。

该站点的GSM 、WCDMA 基站的覆盖目的必须相同，即天线高度、方向角、俯仰角一致。

使用高层天线位置作为宽频天线的安装位置。

注意安装工艺，尤其双网天馈共用合路器部份，安装不当会导致信号衰减过大，影响效果。

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进行天线安装要首先检查下列项目：
天线类型和数量； 电缆最大允许长度；
小区信号覆盖的障碍物数量以及遮挡程度； 分集间距与增益是否满足要求；
与其他系统隔离度是否达到规定指标； 天线高度等安装参数是否满足要求。

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天线安装
天线的安装还应注意以下几个问题：
定向天线的塔侧安装：为减少天线铁塔对天线方向性图的影响，在安装时应注意：定向天线的中心至铁塔的距离为λ/4或3λ/4时，可获得塔外的最大方向性。

全向天线的塔侧安装：为减少天线铁塔对天线方向性图的影响，原则上天线铁塔不能成为天线的反射器。

因此在安装中，天线总应安装于棱角上，且使天线与铁塔任一部位的最近距离大于λ。

天线共塔时，应优先采用垂直安装。

对于双极化天线（±45°极化），由于±45°的极化正交性可以保证+45°和-45°两副天线之间的隔离度满足互调对天线间隔离度的要求（≥30dB ），因此双极化天线之间的空间间隔仅需20-30cm ，移动基站可以不必兴建铁塔，只需要架一根直径20cm 的抱杆，将双极化天线按相应覆盖方向固定在抱杆上即可。

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天线安装的常见参数：
离开铁塔平台距离：>1m
天线间距（下面距离不考虑系统间干扰需要的水平垂直隔离）：
同一小区分集接收天线：>3m 全向天线水平间距：>4m 定向天线水平间距：>2.5m 不同平台天线垂直间距：>1m
收发天线除说明书特别指明不可倒置安置。

处于避雷针保护范围内。

天线方位：对于定向天线，典型值：第一扇区60度，第二扇区正南方向180度，第三扇区300度，扇区之间典型差值120度。

天线倾角：保证天线实际倾角符合设计要求，误差小于2度。

抱杆垂直度：除有天线倾角的基站外，保证抱杆的垂直度不大于2度。

实际参数需要
根据具体情况确定
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天线调整
天线高度调整：GSM 网络建设中，天线高度的调整是常用的手段之一。

但是对于WCDMA 系统而言，传统的大幅度进行天线高度调整的方法已经不适合WCDMA 系统，建议尽量保证在类似的地形地貌区域的WCDMA 系统中天线高度的一致
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保密资料请勿外传 天线俯仰角调整：θ=arctg(h/R)＋A/2
其中：θ--天线的俯仰角 h--天线的高度
R--小区的覆盖半径 A-天线的垂直平面半功率角
不同俯仰角对用户数的仿真中国移动3G 培训班（无线网技术人员）课程之四站址和天线选择天线调整
下倾角对覆盖的影响无下倾电下倾机械下倾
10°电下倾6° 电下倾
+ 4° 机械下倾10°机械下倾
无下倾心型凹陷
推荐电下倾
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保密资料请勿外传 天线方位角调整：理想的蜂窝移动通信模型，定向站一般被分为三个扇区，举例：
A 扇区：方位角度60度；
B 扇区：方位角度180度；
C 扇区：方位角度300度。

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问题与讨论
•一些特殊地形城市的方法有待进一
步研究
•更多是经验之谈，理论性较弱
•网络优化的经验在这方面十分有用
•导频污染和邻小区干扰
•CDMA 本身器质问题多多？？
谢谢大家!
京移通信设计院有限公司无线通信研究所P.45
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