第四章,移动通信基站无线勘察与设计

第四章，移动通信基站无线勘察与设计基站的勘测与布局是无线移动网络建设的基础，它不仅体现了网络规划的系统设计水平也决定了今后网络的格局，另外它的好坏决定了网络运行的质量，起着不可缺少的作用，因此对基站的勘测与布局能否掌握，对安装、维护和网络规划工作的顺利开展有着重要的意义。第一节;室外基站无线勘察与设计1;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）。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2;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,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.3;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,4;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,长远发展趋势等.站址选择的具体原则如下：a、站址应尽量选在规则网孔中的理想位置，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100～300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；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、岸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。5;天馈设计天馈系统介绍天馈系统由合分路单元、馈线、塔放、天线等组成：合分路单元作用：主要完成收发信双工，发射信号合路、滤波以及接收信号滤波、低噪声放大和分路，并提供塔放的馈电电路；实现将多个发射信号和多个接收信号共用一副天线的单元。塔放作用：用于提高基站接收系统灵敏度。类型：塔放为可选件，根据系统使用频段选用塔放。采用CDU方式的基站可使用单工塔放和三工塔放；合路器方式的基站使用双工塔放；馈线常用馈线类型：1/2″、7/8″、5/4″馈线选取原则：900MHz，馈线长度大于80米采用5/4″馈线；1800MHz，馈线长度大于50米采用5/4″馈线；馈线弯曲曲率不宜过大，外导体要求接地良好。馈线损耗：900M：7/8″馈线约为5dB/100m；5/4″馈线约为3dB/100m。1800M：7/8″馈线约为6dB/100m；5/4″馈线约为4dB/100m。天线GSM移动通信系统中，根据服务区形状、范围、信道数量等条件，一般选择使用水平波瓣宽度为90°、65°的定向天线及全向天线等；对使用微蜂窝进行室内覆盖、隧道覆盖等特殊情况，也可以选择分布式天线、泄漏电缆等；在城市密集地区，为了减少对邻区的干扰，多采用65°天线；在郊区用户量少的地区，一般考虑选用90°定向天线或全向天线；天线性能指标天线的性能指标很多，对网络规划最重要的主要有以下几项：频率范围(FrequencyRange)增益(Gain),极化方式(Polarization),水平/垂直半功率波瓣宽度(Horizontal/Verticalhalf-powerbeamwidth)下倾角(Downtilt)根据运营商对覆盖、容量的要求，并结合每个基站的具体站型配置、安装环境等实际情况，做出每个基站的天馈配置方案。合路器的选择一般根据基站的覆盖要求决定，兼顾网络发展趋势。馈线的选择主要根据所需馈线长度决定采用的馈线类型。塔放的选择配置塔放时可以增大小区的覆盖半径。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；6;天线选择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。市区基站天线选择a、通常选用水平半功率角60～65°的定向天线；b、一般选择15dBi左右的中等增益天线；c、最好选择带有一定电下倾角（3～6°）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15～18dBi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。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（16～18dBi）；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；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。7;天线高度设计原则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。8;天线方位角设计原则天线方位角的设计应从整个网络的角度考虑，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。天线下倾角设计原则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。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，区别较为明显：安装天线时需要注意：a、安装环境,安装环境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、楼面等的影响；对于基站附近环境则主要考虑500米以内高层建筑物对无线信号传播的影响。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，安装时应尽量避开阻挡物，如：安装在楼顶的天线须注意楼顶天面对无线信号的阻挡，应尽量靠近边沿安装。9;天线隔离度基站的收、发信机必须有一定的隔离；天线之间的隔离度：为天线在实际安装的情况下，信号从一个天线的端口到另一个天线端口之间的衰减；GSM系统：两发射天线之间以及发射和接收天线之间，隔离度至少30dB；天线垂直布置：Lv=28+40log(k/λ)(dB)天线水平布置：Lv=22+20log(d/λ)-(G1+G2)-(S1+S2)(dBc、满足空间分集增益的间距要求空间分集时，两根接收天线的距离要求为12～18λ；天线安装越高其分集天线的水平间距越大，一般取分集天线水平间隔等于天线有效高度的0.11倍；要达到同样的分集效果，垂直分集距离必须是采用水平分集时的5～6倍；为了减少两副天线的相互影响，分集天线水平间距在任何天线有效高度情况下都应大于3m。10;勘测文档基站勘测报告准确规范的文档为随后的网络规划、优化工作提供服务，是工程质量的有力保障，也是将来网络扩容规划的依据,基站勘测报告内容主要包括两部分：基站勘测表和备忘录；每个基站一张基站勘测表，主要记录基站的经纬度、天馈设计、周边环境等内容。第二节；室外直放站勘察与设计直放站介绍直放站（中继器）属于中继放大设备，是指在无线通信传输过程中起到信号增强的一种无线电发射中转设备。直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强器。直放站在下行链路中，由施主天线现有的覆盖区域中拾取信号，通过带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离，将滤波的信号经功放放大后再次发射到待覆盖区域。在上行链接路径中，覆盖区域内的移动台手机的信号以同样的工作方式由上行放大链路处理后发射到相应基站，从而达到基地站与手机的信号传递。直放站是一种中继产品，衡量直放站好坏的指标主要有，智能化程度（如远程监控等）、低IP3（无委规定小于-36dBm）、低噪声系数(NF)、整机可靠性、良好的技术服务等。使用直放站作为实现“小容量、大覆盖”目标的必要手段之一，主要是由于使用直放站一是在不增加基站数量的前提下保证网络覆盖，二是其造价远远低于有同样效果的微蜂窝系统。对于直放站系统，大体可以分为无线同频直放站、光纤直放站和移频直放站。直放站的原理直放站主要由施主天线、重发天线、馈缆系统、直放主机、电源及保护系统以及防雷、避雷系统等部分组成。无线直放站的工作原理：施主天线接收到的基站信号送入带通滤波器进行选频率波后，由低噪声放大器将电平调整到功放模块规定的接口电平，功放模块可将基站信号放大、滤波后送至环形双工器，由重发天线发射出去。同理，在上行方向，重发天线接收的手机信号也需要将电平调整到一定电平后方可送至功放模块，功放模块的输出信号同样需经放大、滤波后才能送至环形双工器，由施主天线发射出去。在上、下行回路中，各使用了多级滤波器，是为了滤除带外噪声和杂散信号，提高上、下行信道之间的隔离度。光纤直放站光纤直放站的原理如下图所示，主要有光近端机、光纤、光远端机（覆盖单元）几个部分组成。光近端机和光远端机都包括射频单元(RF单元)和光单元。无线信号从基站中耦合出来后，进入光近端机，通过电光转换，电信号转变为光信号，从光近端机输入至光纤，经过光纤传输到光远端机，光远端机把光信号转为电信号，进入RF单元进行放大，信号经过放大后送入发射天线，覆盖目标区域。上行链路的工作原理一样，手机发射的信号通过接收天线至光远端机，再到近端机，回到基站。勘测：在作设计之前，先要对覆盖目标进行勘测，了解覆盖目标的电磁情况和物理结构，以便以最低的成本作出最有效可靠的覆盖方案勘测工具测试手机、指北针、望远镜、GPS、数码相机、地图（所测建筑物的平面图）、卷尺（测距仪）、笔记本电脑，路测仪，定向天线，模拟测试仪、频谱仪（或其他测试仪表，无线耦合信源必要时使用，以避免引入干扰信号）。勘测内容:根据联通的最新规范要求,站点的勘测包括以下方面:站点的经纬度,覆盖目标正面、侧面共四张照片。覆盖目标内电磁信号情况的路测轨迹图，抽查楼层的CQT测试，施主信号的电磁情况（包括施主基站信息、施主信号的频谱包络图、通话质量、激活PN及相邻PN的E