第四章移動通信基站無線勘察與設計

1、第四章，移動通信基站無線勘察與設計基站的勘測與布局是無線移動網(wǎng)絡建設的 基礎，它不僅體現(xiàn)了網(wǎng)絡規(guī)劃的系統(tǒng)設計 水平也決定了今后網(wǎng)絡的格局，另外它 的好壞決定了網(wǎng)絡運行的質(zhì)量，起著不可 缺少的作用，因此對基站的勘測與布局能 否掌握，對安裝、維護和網(wǎng)絡規(guī)劃工作的 順利開展有著重要的意義。第一節(jié);室外基站無線勘察與設計1;業(yè)務簡介 確定基站的初始布局是規(guī)劃網(wǎng)絡的首要工作，具體 包括： a、根據(jù)頻帶寬度決定頻率復用方式； b、根據(jù)容量預測、話務分布、覆蓋要求等條 件，估算所需基站數(shù)量；c、確定基站的理論位置；d、假定基站的有關參數(shù)（網(wǎng)絡層次結(jié)構(gòu)、發(fā)射功率、天饋系統(tǒng)、天線類型、掛高、方向、 下傾角等）。

2、基站勘測是確定基站布局的重要部分，基站的現(xiàn)場勘測包括光測、頻譜測量和站址調(diào)查。光測 ,基站周圍建筑環(huán)境、自然環(huán)境 ,頻譜測量 ;電磁背景環(huán)境 ,站址調(diào)查 ,天線、設備的安裝條件 ,電源、傳輸供應2;準備工作 熟悉工程概況，盡量收集跟項目相關的各種資料，主要包括以下內(nèi)容： 工程文件,背景資料 現(xiàn)有網(wǎng)絡情況,地圖,配置清單,準備工具，確保工具可用： 數(shù)碼相機 ,GPS衛(wèi)星接收機 ,指南針,尺子,便攜電腦.3;覆蓋要求 一個基站的覆蓋范圍主要取決于以下因素：服務質(zhì)量指標,發(fā)射機輸出功率,接收機的可用靈敏度,天線的方向性和增益,使用頻段,傳播環(huán)境,分集接收的應用,4;站址選擇 在做好準備工作、了解覆蓋

3、要求以后，即可開始選擇站址。在確定站址的過程中，需要考慮以下信息： 原有網(wǎng)絡情況,人口分布與當?shù)亓晳T,城市結(jié)構(gòu)及城鎮(zhèn)分布,主要街道及其交通流量,山地、湖泊、河流、海岸線,等自然環(huán)境,長遠發(fā)展趨勢等.站址選擇的具體原則如下： a、站址應盡量選在規(guī)則網(wǎng)孔中的理想位置，其偏差不應大于基站半徑的四分之一；b、在不影響基站布局的情況下，盡量選擇現(xiàn)有設施，以減少建設成本和周期；C、市區(qū)邊緣或郊區(qū)的海拔很高的山峰(與市區(qū)海拔高度相差100300米 以上），一般不考慮作為站址，一是為便于控制覆蓋范圍，二也是為了減少工程建設的難度，方便維護；d、新建基站應選在交通方便、市電可用、環(huán)境安全及少占良田的地方e、避免

4、在大功率無線電發(fā)射臺、雷達站或其他干擾源附近建站；f 、新建基站應設在遠離樹林處以避開接收信號的快速衰落,g、在山區(qū)、岸比較陡或密集的湖泊區(qū)、丘陵城市及有高層金屬建筑的環(huán)境中選址時要注意信號反射及時間色散的影響； h、在市區(qū)樓群中選址時，可巧妙利用建筑物的高度，實現(xiàn)網(wǎng)絡層次結(jié)構(gòu)的劃分；i、建網(wǎng)初期基站數(shù)量較少時，選擇的站址應保證重點地區(qū)有良好的覆蓋。5;天饋設計 天饋系統(tǒng)介紹 天饋系統(tǒng)由合分路單元、饋線、塔放、天線等組成： 合分路單元作用：主要完成收發(fā)信雙工，發(fā)射信號合路、濾波以及接收信號濾波、低噪聲放大和分路，并提供塔放的饋電電路；實現(xiàn)將多個發(fā)射信號和多個接收信號共用一副天線的單元。 塔放作

5、用： 用于提高基站接收系統(tǒng)靈敏度。類型：塔放為可選件，根據(jù)系統(tǒng)使用頻段選用塔放。采用CDU方式的基站可使用單工塔放和三工塔放；合路器方式的基站使用雙工塔放；饋線常用饋線類型：1/2、7/8、5/4 饋線選取原則：900MHz，饋線長度大于80米采用5/4 饋線；1800MHz，饋線長度大于50米采用5/4 饋線；饋線彎曲曲率不宜過大，外導體要求接地良好。饋線損耗：900M ：7/8饋線約為5dB/100m ；5/4 饋線約為 3dB/100m。1800M ：7/8饋線約為6dB/100m ；5/4 饋線約為 4dB/100m。天線 GSM移動通信系統(tǒng)中，根據(jù)服務區(qū)形狀、范圍、信道數(shù)量等條件，一

6、般選擇使用水平波瓣寬度為90 °、65 °的定向天線及全向天線等；對使用微蜂窩進行室內(nèi)覆蓋、隧道覆蓋等特殊情況，也可以選擇分布式天線、泄漏電纜等；在城市密集地區(qū)，為了減少對鄰區(qū)的干擾，多采用65 °天 線；在郊區(qū)用戶量少的地區(qū)，一般考慮選用90 °定向天線或全向天線；天線性能指標 天線的性能指標很多，對網(wǎng)絡規(guī)劃最重要的主要有以下幾項：頻率范圍(Frequency Range) 增益(Gain) ,極化方式(Polarization) ,水平/垂直半功率波瓣寬度(Horizontal/Vertical half- power beam width) 下傾角

7、(Downtilt)根據(jù)運營商對覆蓋、容量的要求，并結(jié)合每個基站的具體站型配置、安裝環(huán)境等實際情況，做出每個基站的天饋配置方案。 合路器的選擇一般根據(jù)基站的覆蓋要求決定，兼顧網(wǎng)絡發(fā)展趨勢。饋線的選擇主要根據(jù)所需饋線長度決定采用的饋線類型。塔放的選擇配置塔放時可以增大小區(qū)的覆蓋半徑。天線選擇,天線的選擇是決定網(wǎng)絡質(zhì)量的一個很重要部分；應根據(jù)基站服務區(qū)內(nèi)的覆蓋、服務質(zhì)量要求、話務,分布、地形地貌等條件，并綜合考慮整網(wǎng)的覆蓋、干擾情況來選擇天線；6;天線選擇根據(jù)地形或話務分布情況可以把天線使用的環(huán)境分為以下幾種類型：市區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村、公路、山區(qū)、近海、隧道、室內(nèi)等。市區(qū)基站天線選擇 a、通常選用水平

8、半功率角6065°的定向天線；b、一般選擇15dBi左右的中等增益天線； c、最好選擇帶有一定電下傾角（36°）的天線；d、建議選擇雙極化天線。 郊區(qū)基站天線選擇 a 、根據(jù)實際情況選擇水平半功率角65°或90°的定向天線；b、一般選擇1518dBi的中、高增益天線；c、根據(jù)具體情況決定是否采用預置下傾角；d、雙極化和垂直極化天線均可選用。農(nóng)村基站天線選擇 a、根據(jù)具體情況和要求選擇90°、120°定向天線或全向天線；b、所選的定向天線增益一般比較高（1618dBi）；c、一般不選預置下傾天線，高站可優(yōu)先選擇零點填充天線；d、建議選擇

9、垂直極化天線。 公路基站天線選擇 a、一般選擇窄波束、高增益的定向天線，也可以根據(jù)實際情況選擇8字型天線、全向或變形全向天線； b、公路基站對覆蓋距離要求高，因此一般不選預置下傾角天線；c、建議選擇垂直極化天線；d、所選定向天線的前后比不宜太高。7;天線高度設計原則 同一基站不同小區(qū)的天線允許有不同的高度。這可能是受限于 某個方向上的安裝空間；也可能是小區(qū)規(guī)劃的需要；對于地勢較平坦的市區(qū)，一般天線的有效高度為25m左右；對于郊縣基站，天線高度可適當提高，一般在40m左右。天線高度過高會降低天線附近的覆蓋電平(俗稱“塔下黑”），特別是全向天線該現(xiàn)象更為明顯；天線高度過高容易造成嚴重的越區(qū)覆蓋、同

10、/鄰頻干擾等問題，影響網(wǎng)絡質(zhì)量。8;天線方位角設計原則 天線方位角的設計應從整個網(wǎng)絡的角度考慮，在滿足覆蓋的基礎上，盡可能保證市區(qū)各基站的三扇區(qū)方位角一致，局部微調(diào)；城郊結(jié)合部、交通干道、郊區(qū)孤站等可根據(jù)重點覆蓋目標 對天線方位角進行調(diào)整。天線的主瓣方向指向高話務密度區(qū)，可以加強該地區(qū)信號強度，提高通話質(zhì)量；天線的主瓣方向偏離同頻小區(qū)，可以有效地控制干擾；市區(qū)相鄰扇區(qū)天線交叉覆蓋深度不宜超過10%；郊區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等地相鄰小區(qū)之間的交叉覆蓋深度不能太深，同基站相鄰扇區(qū)天線方向夾角不宜小于90°；為防止越區(qū)覆蓋，密集市區(qū)應避免天線主瓣正對較直的街道。天線下傾角設計原則 天線的波束傾斜是提高頻

11、率復用能力的基本技術； 運用天線下傾技術可有效控制覆蓋范圍，減小系統(tǒng)內(nèi)干擾； 天線下傾角度必須根據(jù)具體情況確定，達到既能夠減少同頻小區(qū)之間的干擾，又能夠保證滿足覆蓋要求的目的；下傾角設計需要綜合考慮基站發(fā)射功率、天線高度、小區(qū)覆蓋范圍、無線傳播環(huán)境等因素。天線波束傾斜可以采用電氣和機械兩種方式：電氣下傾的角度與選擇的天線型號相關，一般是固定的；機械下傾角度可調(diào)，但是受安裝配件和無線信號傳播特性限制，一般不超過15°；電下傾和機械下傾方法，產(chǎn)生不同的表面輻射，下傾角度較小時，區(qū)別不大；但隨著下傾角度的加大，區(qū)別較為明顯：安裝天線時需要注意： a、安裝環(huán)境 ,安裝環(huán)境分為天線附近環(huán)境和基

12、站附近環(huán)境。對于天線附近環(huán)境主要考慮天線之間的隔離度和天線受鐵塔、樓面等的影響；對于基站附近環(huán)境則主要考慮500米以內(nèi)高層建筑物對無線信號傳播的影響?；咎炀€在安裝時還應該注意其在覆蓋區(qū)是否會產(chǎn)生較大的陰影，安裝時應盡量避開阻擋物，如：安裝在樓頂?shù)奶炀€須注意樓頂天面對無線信號的阻擋，應盡量靠近邊沿安裝。9;天線隔離度 基站的收、發(fā)信機必須有一定的隔離；天線之間的隔離度：為天線在實際安裝的情況下，信號從一個天線的端口到另一個天線端口之間的衰減；GSM系統(tǒng)：兩發(fā)射天線之間以及發(fā)射和接收天線之間，隔離度至少30dB；天線垂直布置：Lv=28+40log(k/ )(dB) 天線水平布置：Lv=22+2

13、0log(d/ )-(G1+G2)- (S1+S2)(dBc、滿足空間分集增益的間距要求空間分集時，兩根接收天線的距離要求為1218 ；天線安裝越高其分集天線的水平間距越大，一般取分集天線水平間隔等于天線有效高度的0.11倍；要達到同樣的分集效果，垂直分集距離必須是采用水平分集時的56倍；為了減少兩副天線的相互影響，分集天線 水平間距在任何天線有效高度情況下都應大于3m。10;勘測文檔 基站勘測報告 準確規(guī)范的文檔為隨后的網(wǎng)絡規(guī)劃、優(yōu)化工作提供服務，是工程質(zhì)量的有力保障，也是將來網(wǎng)絡擴容規(guī)劃的依據(jù),基站勘測報告內(nèi)容主要包括兩部分：基站勘測表和備忘錄；每個基站一張基站勘測表，主要記錄基站的經(jīng)緯度

14、、天饋設計、周邊環(huán)境等內(nèi)容。第二節(jié)；室外直放站勘察與設計直放站介紹直放站（中繼器）屬于中繼放大設備，是指在無線通信傳輸過程中起到信號增強的一種無線電發(fā)射中轉(zhuǎn)設備。直放站的基本功能就是一個射頻信號功率增強器。直放站在下行鏈路中，由施主天線現(xiàn)有的覆蓋區(qū)域中拾取信號，通過帶通濾波器對帶通外的信號進行極好的隔離，將濾波的信號經(jīng)功放放大后再次發(fā)射到待覆蓋區(qū)域。在上行鏈接路徑中，覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動臺手機的信號以同樣的工作方式由上行放大鏈路處理后發(fā)射到相應基站，從而達到基地站與手機的信號傳遞。直放站是一種中繼產(chǎn)品，衡量直放站好壞的指標主要有，智能化程度（如遠程監(jiān)控等）、低IP3（無委規(guī)定小于-36dBm）、低

15、噪聲系數(shù)(NF)、整機可靠性、良好的技術服務等。使用直放站作為實現(xiàn)“小容量、大覆蓋”目標的必要手段之一，主要是由于使用直放站一是在不增加基站數(shù)量的前提下保證網(wǎng)絡覆蓋，二是其造價遠遠低于有同樣效果的微蜂窩系統(tǒng)。對于直放站系統(tǒng)，大體可以分為無線同頻直放站、光纖直放站和移頻直放站。直放站的原理直放站主要由施主天線、重發(fā)天線、饋纜系統(tǒng)、直放主機、電源及保護系統(tǒng)以及防雷、避雷系統(tǒng)等部分組成。無線直放站的工作原理：施主天線接收到的基站信號送入帶通濾波器進行選頻率波后，由低噪聲放大器將電平調(diào)整到功放模塊規(guī)定的接口電平，功放模塊可將基站信號放大、濾波后送至環(huán)形雙工器，由重發(fā)天線發(fā)射出去。同理，在上行方向，重發(fā)

16、天線接收的手機信號也需要將電平調(diào)整到一定電平后方可送至功放模塊，功放模塊的輸出信號同樣需經(jīng)放大、濾波后才能送至環(huán)形雙工器，由施主天線發(fā)射出去。在上、下行回路中，各使用了多級濾波器，是為了濾除帶外噪聲和雜散信號，提高上、下行信道之間的隔離度。光纖直放站光纖直放站的原理如下圖所示，主要有光近端機、光纖、光遠端機（覆蓋單元）幾個部分組成。光近端機和光遠端機都包括射頻單元(RF單元)和光單元。無線信號從基站中耦合出來后，進入光近端機，通過電光轉(zhuǎn)換，電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘枺瑥墓饨藱C輸入至光纖，經(jīng)過光纖傳輸?shù)焦膺h端機，光遠端機把光信號轉(zhuǎn)為電信號，進入RF單元進行放大，信號經(jīng)過放大后送入發(fā)射天線，覆蓋目標區(qū)域

17、。上行鏈路的工作原理一樣，手機發(fā)射的信號通過接收天線至光遠端機，再到近端機，回到基站?？睖y：在作設計之前，先要對覆蓋目標進行勘測，了解覆蓋目標的電磁情況和物理結(jié)構(gòu)，以便以最低的成本作出最有效可靠的覆蓋方案勘測工具測試手機、指北針、望遠鏡、GPS、數(shù)碼相機、地圖（所測建筑物的平面圖）、卷尺（測距儀）、筆記本電腦，路測儀，定向天線，模擬測試儀、頻譜儀（或其他測試儀表，無線耦合信源必要時使用，以避免引入干擾信號）?？睖y內(nèi)容: 根據(jù)聯(lián)通的最新規(guī)范要求,站點的勘測包括以下方面:站點的經(jīng)緯度,覆蓋目標正面、側(cè)面共四張照片。覆蓋目標內(nèi)電磁信號情況的路測軌跡圖，抽查樓層的CQT測試，施主信號的電磁情況（包括施

18、主基站信息、施主信號的頻譜包絡圖、通話質(zhì)量、激活PN及相鄰PN的EC/IO值等），施主天線安裝位置的建筑情況（照片及文字說明），主機設備安裝位置的建筑情況（照片及文字說明），設備引用的電源、接地情況，在覆蓋目標內(nèi)部垂直和水平走線的路由以及取得業(yè)主方面負責工程的聯(lián)系方式。直放站設計流程運營企業(yè)在運營初期必須采用低容量、大覆蓋的無線網(wǎng)絡布局的觀點已成共識。由于直放站具有投資成本較低，安裝靈活簡便，可以迅速擴大無線覆蓋的特點，在CDMA網(wǎng)絡建設中，適當?shù)匾胫狈耪荆扇∫曰緸橹鳌⒅狈耪咀鲞m當補充的混合組網(wǎng)式是有意義的。直放站可以擴大已建模擬和數(shù)字移動通信基站的覆蓋范圍，是解決盲區(qū)、邊遠地區(qū)移動通信

19、的最經(jīng)濟有效的手段。由于用戶需要在室內(nèi)、地下室及隧道等場所享受移動服務，而這些場所不可能全部由基站來解決，應由直放站來解決這些區(qū)域的覆蓋。直放站是通過耦合基站的信號，經(jīng)傳輸介質(zhì)在距基站一定距離的覆蓋盲區(qū)進行前反向信號放大，實現(xiàn)對基站覆蓋問題的全面解決。直放站的應用可大大節(jié)省整個網(wǎng)絡的投資，但如果應用不當，將會影響整個網(wǎng)絡的運行質(zhì)量。在應用設計中，應遵循一定的工作流程，才能有效快速的完成工作。在工程實踐中逐漸形成了一套系統(tǒng)的設計流程，其設計流程如下第三節(jié)；室內(nèi)無線勘察與設計室內(nèi)分布建設流程測試室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設總體可以分為勘測、設計、施工、開通測試等四個個階段。室內(nèi)覆蓋選點原則可供參考：調(diào)試施工

20、設計勘測準備工作1、盡量尋找室內(nèi)信號不好、又有人流量的建筑物作為室內(nèi)覆蓋選點的對象。2、選擇城區(qū)內(nèi)知名的高層建筑進行覆蓋，如熱賣出租的寫字樓。就目前的網(wǎng)絡優(yōu)化手段而言，對于高層空間的無線干擾及乒乓切換效應，沒有其它更為有效的解決方案。3、分析宏蜂窩話務情況、劃定高話務區(qū)域，然后在高話務區(qū)域?qū)ふ以拕諢狳c建筑，利用室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)吸收建筑物內(nèi)的話務，從而緩解宏蜂窩容量方面的壓力。一般可選擇城區(qū)中心人流量大的商場、酒肆等，不論信號覆蓋情況如何，均考慮進行覆蓋?？睖y勘測是由技術人員對建筑物內(nèi)的無線信號進行測試，確定工程選點。整個工程的發(fā)起階段。1;測試工具配置測試接收手機.手提電腦.測試軟件：國外SK公司

21、Dr.CDMA等（軟件可選，但必須能提供路測軌跡圖）。激光測距儀,紅外線測距儀、卷尺。GPS定位系統(tǒng)照相機2;勘測要求勘測設計前必須有建設單位簽發(fā)的業(yè)主聯(lián)系函、設計委托函,設計單位必須提供詳細的勘察設計計劃,勘測過程必須由監(jiān)理公司監(jiān)督,勘測后承建單位必須形成勘測紀要3;勘測內(nèi)容及無線數(shù)據(jù)分析覆蓋站點名稱,覆蓋站點的地理位置（站點詳細地址、經(jīng)緯度、周圍建筑環(huán)境描述等）,建筑樓宇高度、層數(shù)、建筑總面積和建筑結(jié)構(gòu)（內(nèi)部環(huán)境描述）等對建筑物進行功能結(jié)構(gòu)分割（標準層、裙樓層、地下層等），并分別對面積（單層面積）和功能方面進行描述,需要覆蓋區(qū)域面積描述（樓層、總面積等）,要求提供建筑設計平面圖（藍圖）、建筑剖面圖。樓宇通道、樓梯間、電梯間位置和數(shù)量,電梯間共井情況、?？繀^(qū)間、通達樓層高度及用途等,電梯間纜線進出口位置,施主天線安裝位置、主機和干放安裝位置,電氣豎井、位置數(shù)量、走線位置的空余空間,房內(nèi)部裝修情況，天花板上部結(jié)構(gòu)，能否穿線纜，確定饋線布放路由,覆蓋系統(tǒng)用電情況的調(diào)查，微蜂窩機房用電，有源系統(tǒng)用電等,大樓防雷接地、接地網(wǎng)電阻值、接地網(wǎng)位置圖、接地點位置圖.覆蓋目標的設計提供無線參數(shù)和工程參數(shù)，數(shù)據(jù)內(nèi)容包括：選取覆蓋目標施主基站,施主基站的小區(qū)結(jié)構(gòu)、話音信道數(shù)（容量）,基站的BSIC、小區(qū)號、小區(qū)的CGI、BCCH、載頻數(shù)、載頻號、跳頻方式、鄰