GSM网络规划

综合测试仪
场强仪
驻波比测量仪
便携频谱仪
信号源
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功率计
频谱仪
室外天馈系统
第一章 概述 第二章 天线 第三章 塔防 第四章 馈线
概述
• 4.1基站天馈系统示意图
1天线调节支 架
抱
杆
（50~114mm）
3接头密封件 绝缘密封胶带，PVC绝缘 胶带
GSM/CDMA 板状天线
4接地装 置
2室外馈 线
路径损耗(dB)
K参数
与频率相关的常数
K1
距离衰减常数
K2
移动台天线高度修正系数
K3
基站天线高度修正系数
K4
绕射修正系数
K5
地物衰减修正系数
K6
基站与移动台之间的距离(km)
K7
移动台天线和基站天线的有效高度(m)
参考值
146/900M Urban,154/1800M Urban
44.90 -2.88 0.00 -13.82 -6.55 -0.70
火车• 车厢的穿透损耗为：15～30dB
电梯的穿透损耗： 30dB左右 茂密树叶损耗：10dB
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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
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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
GSM常用传播模型
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HL_out Rx5 Rx6 Rx7 Rx8
H L _ in
RxD_out
功分器 功分器
放大分路 滤波器
T x/R x_A N T
RxD
SCU （Simple Combining Unit）
TX1 TX2 TX3 TX4
合 路 器
合 路 器 合 路 器
TX-Comb
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EDU（Enhance Duplexer Unit）
Tx1
双工器
Tx/Rx_ANT1
Rx1 功分器
Rx2 Rx1
功分器 Rx2
Tx2
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放大分路
放大分路
双工器
T x/R x_ A N T 2
各种合分路单元损耗对比
CDU SCU SCU+CDU EDU 双CDU(不经过合路器) 双CDU(经过合路器)
合路方式
二合一 1级3dB电桥
四合一 2级3dB电桥
3-30Hz
30-300Hz
Extremely Low
ELF
Frequency
300-3000Hz
Voice Frequency
VF
3-30KHz
Very-lowFrequency VLF
30-300KHz
Low Frequency
LF
300-3000KHz
MediumFrequency
MF
3-30MHz
– 频率分集
• GSM通信采用跳频
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时间色散
• 起源于反射，主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
解决
自适应均衡技术、站址调整
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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
• 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：
Si Ni NF So No
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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，减少天馈数量
传播损耗
自由空间传播损耗
Ploss=32.44+20lgfMHz+20lgdkm f：为频率，单位MHZ d：为距离，单位km
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传播损耗
平坦地形传播损耗
Ploss = 10 lgd -20lghb - 20lghm hb：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
对于开阔地：Lpo = Lp - 4.78[log(f)]2+18.33 logf - 40.94
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无线传播模型
华为规划软件模型（一）
Ploss=K1+K2lgd+K3(Hms)+K4lg(Hms)+K5lg(Heff)+K6lg(Heff)lg(d)+K7+Kclutter
Pathloss： K1： K2： K3、K4： K5、K6： K7： Kclutter： d： Hms、Heff：
– 按波束宽度：60、90、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
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天线指标
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
下倾角精度 杂散
无线传播模型
常见传播模型
• 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
P（dBw）=10log(X（W）/1（W）)
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+2.15
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噪声相关概念
d w1 D w2
ε 0μ 0 ε μ ε 0μ 0
E2
θ
WdBm XdBm
θ E1
穿透损耗=X-W=B dB
电磁波穿透墙体的反射和折射
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建筑物穿透损耗
• 物体阻挡/穿透损耗为： 隔墙阻挡：5～20dB 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： 2～15dB 厚玻璃： 6～10dB
– 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。
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CDU（Combining Distribution Unit）
Tx1
Tx2
合路器
双工器
Tx_Comb Tx_Dup
Rx1 Rx2 Rx3 Rx4
四合一 2级3dB电桥
不合路 双双工器方式
不合路 双CDU方式
合路 双CDU方式
发射合插损典 型值(dB)
4.5 6.8 8 1 1 4.5
价格比较 (每载频)
中 低 低 中 高 中
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几种常用的射频器件
功分器
耦合器
干放
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合路器
功率放大器
衰减器
几种常用的射频仪器
频率计
测试手机
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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
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无线传播环境
地形结构 开阔区 平滑地形 丘陵地形 山区
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。
不同的频段内的频率具有不同的传播特性
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传播途径
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 （阴影区域信号来源）
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电离层反射波 （超视距通讯途径）
传播途径
①建筑物反射波 ②绕射波 ③直达波 ④地面反射波
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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
房） Suburban（郊区）
Urban（城市） Dense urban（密集城市）
High Building（高楼）
参考值 -3.00 -3.00 -2.00 -1.00 13.00 5.00
-2.90 -2.50
-2.50 0 5 16
无线传播模型
服务区电平设计
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应用环境
大楼室内
小卧车内，或市 区一般建筑物一 层室内
人为环境 乡村地区 准郊区 郊区 市区
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信号衰落
接收
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10
20
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距离(m)
信号衰落
• 抗快衰落措施－分集
– 时间分集
• 符号交织、检错、纠错编码
– 空间分集
• 采用主、分集天线接收。主、分集天线的 接收信号不具有同时衰减的特性。基站接 收机对一定时间范围内不同时延信号的均 衡能力也是一种空间分集的形式
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
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
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无线通信特点
• 用户移动性 • 无线传播的
复杂性 • 频谱效率
频谱划分
Frequency
Classification
Designation
High Frequency
HF
30-300MHz
VeryHighFrequency VHF
300-3000MHz
UltraHighFrequency UHF
3-30GHz
SuperHighFrequency SHF
30-300GHz
Extremely High
EHF
Frequency
300-3000GHz
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传播损耗
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
T R
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： T
丘陵地形、孤立山岳、倾斜地形、水陆混合地形等
R
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其它传播损耗
• 绕射损耗
T
传播损耗
T R
• 穿透损耗
R
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无线传播模型
Okumura(奥村)/Hata模型
Lp=69.55 + 26.16logf - 13.82loghb +(44.9 -65.5loghb)logd - a(hm)
hb：基站天线高度；hm：移动台天线高度
对中等城市或大城市：
对于郊区：
A(hm)=(1.1logf - 0.7)hm - (1.56logf - 0.8) Lps = Lp - 2[log(f/28)]2-5.4
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
绝对功率的dB表示 射频信号的绝对功率常用dBm、dBW表示，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：
P（dBm）=10log(X1000（mW）/1（Mw）)
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无线传播模型
华为规划软件模型（二）
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Clutter衰耗值 Inland Water（内陆水道）
Wetland（沼泽地） Open Areas（空旷地）
Rangeland（牧场） Forest（森林）
Industrial&Commercial Areas（工商 业区）
Village（农村） Parallel Low Buildings（相连的矮
室外
最低接收功率 -70dBm -80dBm -90dBm
备注：手机接收电平=天线口功率路径传播损耗
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
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
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
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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
6走线架
5馈线 卡
7馈线过线 窗
主馈线 （7/8“）
9室内超柔 馈线
8防雷保护器
基站主 设备
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第一章 概述 第二章 天线 第三章 塔防 第四章 馈线
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