浅析天线驻波比对覆盖规划的影响

内部公开▲本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播浅析天线驻波比对覆盖规划的影响提交人：张轶提交时间：2010-08-12内部公开▲本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播I关键字：电压驻波比、告警门限、链路预算、小区覆盖半径摘要：本文简要分析了天馈系统电压驻波比对链路预算和最终理论计算的覆盖半径造成的影响。内部公开▲本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播I目录1问题描述.......................................................................................................21.1背景描述...................................................................................................21.2版本信息...................................................................................................22问题分析.......................................................................................................33总结...............................................................................................................7内部公开▲本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播21问题描述1.1背景描述我们在进行无线网络覆盖规划的时候，小区的覆盖半径是通过分别计算上下行的最大路径损耗，进行比较后，取其较小的一个值即受限值为本次链路预算的最大路径损耗值。然后将最大路径损耗带入传播模型公式，通过计算后就可以求出小区的覆盖半径。通常在覆盖规划的过程中，我们在计算下行链路的路径损耗的时候，天馈系统都是按照理想状态进行考虑的，一般只考虑了馈线接头处损耗、馈线损耗、天线增益等几个重要的因素，并没有考虑天馈系统的电压驻波比所造成的影响（通常按照理想状态即电压驻波比为1进行考虑）。但是在实际的工程中，基站天馈系统的驻波比（VSWR）是一个重要的指标，对网络的运行质量有很大的影响，局方都较为关注。在现场，我们经常会碰到这样的情况：局方认为我司基站设备的VSWR告警门限偏高，会对基站的覆盖造成严重的影响，然后要求我们降低基站设备的VSWR的告警门限值。那么基站天馈系统的VSWR究竟会对基站的覆盖造成多大的影响呢？下面我将对这一问题进行简要的分析。1.2版本信息无内部公开▲本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播32问题分析正如前文所述，我们在进行链路预算的时候，VSWR都是按照理想情况（即VSWR=1）来考虑的。但是在实际的工程中，由于工程质量、成本等诸多因素的影响，基站天馈系统的VSWR往往都在1.2以上。这样一来，VSWR肯定会对链路预算的结果产生一定的影响，从而改变基站的覆盖半径。天线的驻波比表示天馈线与基站（收发信机）匹配程度的指标，驻波比定义为：VSWR=UmaxUmin其中Umax为馈线上的波腹电压，Umin为馈线上的波节电压。所谓波节就是指波函数中振幅为零的点，波腹就是指波函数中振幅最大的点。VSWR就是天馈回波中最大振幅点和最小振幅点的比值。同时，VSWR可以用电压反射系数|Γ|来表示，其公式为：VSWR=(1+|Γ|)(1−|Γ|)所以电压反射系数为：|Γ|=(VSWR−1)(VSWR+1)内部公开▲本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播4如果用功率来衡量的话就可以采用回波损耗ReturnLoss，其公式为：ReturnLoss=10×lgPinPre其中Pin表示前向输出功率，Pre表示反射功率。同时ReturnLoss可以用另外一个公式表达即：ReturnLoss=-20×lg|Γ|故PinPre=10−2×lg|Γ|功率反射率就可以表示为：PrePin×100％输出功率=输入功率（1-反射功率）。所以传输损耗为：TL=-10×lgP输出功率P输入功率然后就可以根据公式，计算出每个VSWR的反射损耗、传输损耗、电压反射系数、传输功率、功率反射的值。内部公开▲本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播5另外使用自编的工具，输入VSWR的值后就可以直接求得反射损耗、传输损耗、电压反射系数、传输功率、功率反射的值。VSWR计算工具.xlsx电压驻波比造成的传输损耗，就是其对链路预算的最主要的影响。由于电压驻波比只对下行链路产生明显的影响，所以我们只在最大路径损耗是下行受限或是下行的路径损耗在减去VSWR的传输损耗后，受限由上行变成下行这两种情况下才予以考虑。下行链路的最大路径损耗为：下行最大路径损耗=载频发射功率-合路器损耗-馈线及接头损耗-VSWR传输损耗+BTS天线增益+MS天线增益-手机灵敏度-快衰落余量-人体损耗-干扰余量内部公开▲本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播6在求出下行的最大路径损耗后，就可以带入标准的传播模型公式中，然后求出小区的覆盖半径。其过程如下，标准传播模型公式为：PathLoss=K1+K2×lgd+K3×Hms+K4×lgHms+K5×Heff+K6×lgHeff×lgd+K7×Diffraction+clutterloss其中K1为衰减常数，K2为距离衰减常数，K3、K4为移动台天线高度修正系数，K5、K6为基站天线高度修正系数。K7为绕射衰减修正系数，Clutterloss为地物衰减修正值，d为基站到移动台的距离。Hms为移动台有效高度。Heff为基站天线的有效高度。根据该公式基站到移动台的距离即基站的覆盖半径公式为：d=10（Passloss−K1−K3×Hms−K4×lgHms−K5×lgHeff−K7×clutterloss）（K2+K6×lgHeff）。下面，我们将以STEL项目Orissa邦的MU区域的链路预算为例来进分析VSWR对链路预算造成的影响和基站覆盖半径的变化情况。通过计算，MU区域的下行最大路损为125.11，上行最大路损为127.15，由此可以判断是下行受限，我们取下行最大路损为系统的最大路损值。然后我们取VSWR分别为1、1.5、2、2.5、3时，由于传输损耗所造成的基站覆盖半径的变化情况：VSWR传输损耗（DB）最大路径损耗（DB）基站覆盖半径(KM)内部公开▲本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播710125.110.461.50.177124.930.4520.512124.600.442.50.881124.230.4331.25123.860.423总结通过计算对比后，我们可以发现当VSWR从1变为3时，基站的覆盖半径仅仅缩小了40m，VSWR从1.5变为2时，基站的覆盖半径仅减小了10m。所以由此可以看出，VSWR的告警门限的提升，对基站的覆盖半径并不会造成明显的影响。