5.2 基站工程参数设计

5.2 基站工程参数设计
在完成站址设计后，需要对各基站的工程参数进行确定。

这包括：基站天线位置的经纬度、挂高、天线方向性、增益、方位角、下倾角、馈线型号、基站各小区的发射功率，这项工作通过实地勘测来完成。

勘测前要熟悉工程概况，收集跟项目相关的各种资料。

包括各种工程文件、背景资料、现有网络情况、当地地图等，并准备好合同配置清单、最新的网络规划基站勘测表；
工具方面要准备好数码相机、GPS、南针、尺子、便携电脑等，出发前试用一下工具确保可用。

勘测中需要注意：使用GPS定位基站经纬度时，不要让人围着GPS，尽量使定位精度＜30m；详尽记录基站周围环境，如站址周围的楼层分布、有无强干扰设施、共站址设备等，最好用相机将周围环境记录下来，一方面确定天线参数，一方面用于防止在基站数目较多的情况下忘却；指南针使用时防止铁物质，避免磁化导致测量偏差过大等。

勘测是最终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。

光测的主要目的是验证基站周围是否有造成电波反射的障碍物，如高大建筑物等。

频谱调查的目的是了解目前及近期内基站和天线周围的电磁环境是否良好。

站址调查则侧重于天线和设备的安装条件、电源供应、自然环境等。

下面重点介绍一下天线的安装设计。

5.2.1 天线安装环境
安装环境可分为天线附近环境和基站附近环境。

对于天线附近环境主要考虑天线之间的隔离度和天线受铁塔、楼面的影响。

对于基站附近环境则主要考虑500米以内高层建筑物对传播的影响。

将定向天线安装在墙面上，天线的传送方向最好垂直于墙面，如果必须调整其方向角，则天线传送方向与墙面的夹角要求大于75°。

这时候，只要天线的前后比大于20dB，其反方向由墙面反射的信号对辐射方向的信号影响极小，如图5-1所示。

图5-1 天线安装时与墙面的夹角
为获得最理想的覆盖范围，天线周围净空要求为50～ 100m。

对900M的GSM来说，在此距离的第一菲涅尔区半径约为5m，这意味着基站天线底部要高出周围环境5m。

巧妙利用周围建筑物的高度，可以得到我们想要的基站覆盖范围。

天线周围净空要求如图5-2所示。

图5-2 天线净空要求
基站天线在安装时还应该注意其在覆盖区是否会产生较大的阴影。

阴影的形成通常是由于基站附近存在较大的阻挡物，如大楼、高山等。

安装时应尽量避开阻挡物。

当利用大楼顶面安装定向天线时，必须注意避免大楼的边沿阻挡波束辐射，应尽量靠近大楼边沿安装，这样可以减少或消灭阴影的形成。

由于天面的复杂性，当天线必须离大楼边沿较远安装时，天线应尽量架设在离天面较高的地方，此时工程上必须考虑楼面的承载和天线的迎风受力问题。

不考虑天线倾角的影响，以下两表给出GSM900、GSM1800情况下天线距离天面高度的建议值。

GSM900
GSM1800
5.2.2 GSM系统中天线隔离度
为避免交调干扰，GSM基站的收、发信机必须有一定的隔离，Tx-Rx： 30dB；Tx-Tx：30dB。

这同样适用于GSM900和GSM1800共站址的系统。

天线隔离度取决于天线辐射方向图和空间距离及增益，通常不考虑电压驻波比引入的衰减。

其计算如下： 垂直排列布置时，
Lv=28+40lg(k/λ) (dB)
水平排列布置时，
Lv=22+20lg(d/λ)-(G1+G2)-(S1+S2) (dB)
其中，Lv为隔离度要求，λ为载波的波长，k为垂直隔离距离，d为水平隔离距离，G1、G2分别为发射天线和接收天线在最大辐射方向上的增益（dBi）， S1、S2分别为发射天线和接收天线在90°方向上的副瓣电平（dBp，相对于主波束，取负值）。

通常65°扇形波束天线S约为-18dBp，90°扇形波束天线S约为-9dBp，120°扇形波束天线S约为-7dBp，这可以根据具体的天线方向图来确定。

采用全向天线时，S为0。

GSM900 和GSM1800 两系统天线支架应满足以下要求：定向天线同一系统内，同扇区两天线水平隔离间距≥4m；不同扇区两天线水平间距≥0.5m； 两系统间，同扇区两天线同方向时，天
线水平隔离间距≥1m； 天线垂直隔离间距≥0.5 米；天线底部
距楼顶围墙≥0.5米；天线下沿和天线面向方向上楼顶的连线与
水平方向的夹角>150； 两天线支架连线与天线方向的夹角应在
以下范围内：
　全向天线
天线水平间距≥10米或天线垂直间距≥0.5米；天线下沿距楼顶围墙≥0.5米。

5.2.3 GSM、CDMA基站天线隔离度
分析CDMA与GSM系统的干扰，需根据两者频率的关系及发射、接收特性来具体研究其干扰情况，干扰主要表现在三个方面：杂散干扰、阻塞干扰和互调干扰。

在三种不同的干扰中，杂散干扰是最主要的，影响也最大，是网络设计中需要重点考虑的方面。

由于互调干扰和阻塞比杂散干扰小，在此不作讨论。

下面以CDMA2000 1X 对GSM900 的杂散干扰为例来进行说明。

目前联通CDMA2000 1X 和目前GSM900的频段如下：
由于二者间隔太近，极易造成相互干扰，主要是CDMA2000 1X的发射会干扰GSM900的接收CDMA带外泄漏信号落在GSM接收机信道内，提高了GSM接收机的噪声电平，使GSM上行链路变差，从而影响减小单基站覆盖范围，影响网络质量网络质量变差。

如果两个基站之间没有足够的隔离或者干扰基站的发送滤波器没有提供足够的带外衰减，那么落入被干扰基站接收机带宽内的信号就可能很强，并导致接收机噪声门限的增加。

系统性能降低的程度依赖于干扰信号强度，而这又是由干扰基站发送单元性能、被干扰基站接收单元性能、频带间隔、天线间距等决定的。

下面是一个干扰模型示意图：
图5-3 干扰模型示意图
从图5-3可以看出，从干扰源基站的功放输出的信号首先被发送滤波器滤波，然后因两个基站间有一定的隔离而得到相应的衰减，最后被受干扰基站的接收机所接收。

到达被干扰基站的天
线端的杂散干扰功率可以表示为：
其中，Ib为被干扰基站接收天线端接收到的干扰电平（dBm），PTX-AMP为干扰源功放输出功率（dBm），Iisolation为两基站天线间的隔离度（dB），WBinterfered为被干扰基站信号带宽，WBinterfering为干扰信号可测带宽，也可以理解成杂散辐射定义带宽，在计算对被干扰基站的干扰电平时要考虑到两者之间带宽的差异及转换。

对上式进行调整，有：
假设CDMA2000 1X发射频点为高端的最后一个频点即878.49MHz。

CDMA2000 1X功放输出落在890-915MHz的杂散≤-13dBm/100kHz，具体实现办法是，针对每一个发射频点，用一个带宽只有1.23MHz的限带滤波器进行滤波合路，这种限带滤波器在带外有很大衰减，在890MHz处的衰减可以达到56dB，在909MHz处的衰减可以达到80dB。

在这里考虑最坏的情况，即CDMA 系统的最高端对GSM系统最低端频率的干扰。

则：
Iisolation =（-13dBm/100kHz）- 56 -Ib ＋10lg（200kHz/100kHz）我们知道，GSM的接收灵敏度是-104dBm，载干比是9dB，根
据移动通信设计的惯例，为了保证灵敏度恶化不超过0.5dB，杂散干扰应低于噪声基底10dB。

则允许的最大杂散干扰为： -104-9-10＝-123dBm/200kHz
这就要求其它系统落在GSM接收机的杂散或互调要小于此值，这样才不会对GSM系统造成严重干扰。

因此可以得到：
Iisolation =（-13dBm/100kHz）- 56 -Ib＋10lg（200kHz/100kHz） = -13- 56 -(-123dBm/200kHz)+10lg（200kHz/100kHz）
= 57 dBm/200kHz
也就是说，不管CDMA天线和GSM900天线是否共站址，他们之间都要有57dB的隔离。

减小干扰的办法有多种：使天线具有足够的空间距离；滤除发射机带外信道噪声，滤波器可放置在不同设备，如接收机、双工器、隔离器等。

1.设备对干扰问题的考虑
按照TIA/EIA-97协议规定，CDMA天线口落在GSM900接收频段内的杂散应小于-13 dBm/100kHz，即CDMA系统会对GSM900系统会造成严重的干扰。

基于此，我们在设计之初就考虑了两者相互干扰和共站址建设问题。

具体方法是在针对每一个发射频点，用一个带宽只有1.23MHz的限带滤波器进行滤波合路，这种限带滤
波器在带外有很大衰减，从而减低空间间距的要求。

2.天线隔离要求
为了将以上干扰尽量降低，则需要在两个系统的天线间保持适当的隔离。

引用5.2.2节所提供公式：
垂直排列布置时，Lv=28+40lg(k/λ) (dB)
水平排列布置时，Lv=22+20lg(d/λ)-(G1+G2)-(S1+S2) (dB) 分几种情况说明CDMA和GSM900 天线的间距要求：
1）、CDMA和GSM900 天线不共站址，天线水平方向相对架设（或共站址全向天线）。

假设两天线最大辐射方向上的有效增益分别为10dBi（考虑馈线损耗等），干扰信号为890MHz。

根据前述的分析，CDMA2000 1X设备与GSM之间的隔离度要求最差情况下为57dB。

根据上式，可以得到：57=22＋20lg(Dh/λ) －(10+10) 两基站天线的水平间距d＝180m
2）、CDMA和GSM900 天线共站址（天线分放在相同平台，水平隔离），定向天线。

假设GSM900和CDMA20001X天线水平放置，都采用65度天线；假设GSM和CDMA20001x在辐射方向的有效天线增益均为15dBi。

65°天线的水平面旁瓣在90度方向上约为-18dB，则
该方向上的有效增益为15-18＝-3dBi。

57=22＋20lg(Dh/λ) －〔(15+15) +（(-18）+（-18）)〕根据上式可以得出，此时，两天线的水平间距为d＝9m。

3）、CDMA和GSM900 天线共站址（ 天线分放在铁塔不同平台，垂直隔离），全、定向天线。

57=28+40lg(k/λ)
根据上式可以得出，此时，两天线的垂直间距为d＝1.7m。

以上讲述的是一种推导方法，实际组网中还会遇到其他类型的天线共站址安装，需要我们结合设备指标和方法自己计算。

比较重要的几个指标是：杂散辐射、干扰信号对被干扰设备的干扰功率计算、天线隔离度计算等。

5.2.4 天线安装间距
分集技术是对抗衰落最为有效的措施之一。

在水平面内两副天线相距10个波长可使衰落降低。

虽然接收分集需要两个或更多个端口，但它却显著地降低了衰落，其结果使移动站功率降低，传输质量提高，对整个系统来说是一大优点。

空间分集时，两根接收天线的距离为12～18λ；1λ=0.32m
（900MHz）； 1λ=0.16m（1800MHz ）。

一般取分集天线水平间隔等于天线有效高度的0.11倍。

天线安装越高其分集天线的水平间距越大，但天线间隔为6m时，在塔上安装很困难。

另外，在分集接收中，垂直分离是要求同一分集增益的水平分离的5～6倍。

实际工程中一般不采用垂直分集但是采用垂直隔离，特别是全向天线。

当分集天线的有效架设高度小于30m，分集天线间距小于3m 时，两副分集天线互相处于对方的近场内而影响天线的方向图发生畸变。

为了使两副天线相互影响造成天线方向图的起伏不超过2dB，则分集距离在任何天线有效高度情况下都应大于3m。

另外，如果采用空间分集应该注意：如果要覆盖公路，一般使两根接收天线的连线（分集面）垂直于公路。

图5-4 定向天线空间分集距离示意图
下表为GSM天线间距要求（假设天线间没有阻挡；实际工程中，例如两根全向天线间大都有铁塔塔身阻挡，水平隔离度距离
可以显著降低）：
全向天线：
定向天线：
GSM900 和GSM1800 安装形式比较灵活，但是无论采用何种形式GSM900 天线和GSM1800 天线应满足前面提到的各自的隔离间距要求。