第四章移动通信基站无线勘察与设计.docx

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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EC/IO值等），施主天线安装位置的建筑情况（照片及文字说明），主机设备安装位置的建筑情况（照片及文字说明），设备引用的电源、接地情况，在覆盖目标内部垂直和水平走线的路由以及取得业主方面负责工程的联系方式。

直放站设计流程

运营企业在运营初期必须采用低容量、大覆盖的无线网络布局的观点已成共识。

由于直放站具有投资成本较低，安装灵活简便，可以迅速扩大无线覆盖的特点，在CDMA网络建设中，适当地引入直放站，采取以基站为主、直放站做适当补充的混合组网式是有意义的。

直放站可以扩大已建模拟和数字移动通信基站的覆盖范围，是解决盲区、边远地区移动通信的最经济有效的手段。

由于用户需要在室内、地下室及隧道等场所享受移动服务，而这些场所不可能全部由基站来解决，应由直放站来解决这些区域的覆盖。

直放站是通过耦合基站的信号，经传输介质在距基站一定距离的覆盖盲区进行前反向信号放大，实现对基站覆盖问题的全面解决。

直放站的应用可大大节省整个网络的投资，但如果应用不当，将会影响整个网络的运行质量。

在应用设计中，应遵循一定的工作流程，才能有效快速的完成工作。

在工程实践中逐渐形成了一套系统的设计流程，其设计流程如下

第三节；室内无线勘察与设计

室内分布建设流程

室内分布系统的建设总体可以分为勘测、设计、施工、开通测试等四个个阶段。

室内覆盖选点原则可供参考：

1、尽量寻找室内信号不好、又有人流量的建筑物作为室内覆盖选点的对象。

2、选择城区内知名的高层建筑进行覆盖，如热卖出租的写字楼。

就目前的网络优化手段而言，对于高层空间的无线干扰及乒乓切换效应，没有其它更为有效的解决方案。

3、分析宏蜂窝话务情况、划定高话务区域，然后在高话务区域寻找话务热点建筑，利用室内覆盖系统吸收建筑物内的话务，从而缓解宏蜂窝容量方面的压力。

一般可选择城区中心人流量大的商场、酒肆等，不论信号覆盖情况如何，均考虑进行覆盖。

勘测

勘测是由技术人员对建筑物内的无线信号进行测试，确定工程选点。

整个工程的发起阶段。

1;测试工具配置

测试接收手机.手提电脑.测试软件：

国外SK公司Dr.CDMA等（软件可选，但必须能提供路测轨迹图）。

激光测距仪,红外线测距仪、卷尺。

GPS定位系统

照相机

2;勘测要求

勘测设计前必须有建设单位签发的业主联系函、设计委托函,设计单位必须提供详细的勘察设计计划,勘测过程必须由监理公司监督,勘测后承建单位必须形成勘测纪要

3;勘测内容及无线数据分析

覆盖站点名称,覆盖站点的地理位置（站点详细地址、经纬度、周围建筑环境描述等）,建筑楼宇高度、层数、建筑总面积和建筑结构（内部环境描述）等

对建筑物进行功能结构分割（标准层、裙楼层、地下层等），并分别对面积（单层面积）和功能方面进行描述,需要覆盖区域面积描述（楼层、总面积等）,要求提供建筑设计平面图（蓝图）、建筑剖面图。

楼宇通道、楼梯间、电梯间位置和数量,电梯间共井情况、停靠区间、通达楼层高度及用途等,电梯间缆线进出口位置,施主天线安装位置、主机和干放安装位置,电气竖井、位置数量、走线位置的空余空间,房内部装修情况，天花板上部结构，能否穿线缆，确定馈线布放路由,覆盖系统用电情况的调查，微蜂窝机房用电，有源系统用电等,大楼防雷接地、接地网电阻值、接地网位置图、接地点位置图.

覆盖目标的设计提供无线参数和工程参数，数据内容包括：

选取覆盖目标施主基站,施主基站的小区结构、话音信道数（容量）,基站的BSIC、小区号、小区的CGI、BCCH、载频数、载频号、跳频方式、邻区关系定义

切换门限数据、功率控制数据、小区话务量统计数据

4;覆盖目标路测采集无线环境数据并做相应的分析

中国联通GSM900MHZ系统DCS1800MHZ系统无线环境测试（接收场强、通话质量、FER、TX、切换成功率、掉话率等）,中国联通CDMA800MHZ系统无线环境测试（导频号、Ec/Io、Rxlev、F_FER、TX_POWER、切换成功率、掉话率等）

中国移动900MHZ、1800MHZ系统扫频测试（接收场强、通话质量、FER、TX、切换成功率、掉话率等）

数据的分析需提供以下信息：

覆盖目标的当前无线网络情况（明确盲区范围、乒乓效应区域、孤岛效应区域、漫游信号区域；统计接通率、掉话率、切换情况等）,一旦拟用微蜂窝系统覆盖站点，则路测结果应能指示哪些基站信号可能对微蜂窝系统造成干扰影响,根据现有无线环境判断是否存在移动G网对联通G网干扰现象.

设计思路

对于独立的中小型建筑一般采用信号源加无源天馈分布系统的方式

对于有多个建筑组成的建筑群建议主干路采用光纤分布方式，支路采取无源天馈分布方式

空旷、密闭的地区如地下停车场、地下超市、酒吧等，由于不存在泄漏问题，为降低造价应采用少天线、大功率的方式，一般采用全向天线安置在中心位置，对狭长地区采用定向天线。

空旷、易泄漏的地区如商场、饭店大堂，尽量在中心区安装全向天线，输出功率要小。

或采用定向天线从建筑物的边缘向里覆盖。

或使用泄漏电缆。

信号源通过泄漏电缆传输信号，并通过电缆外导体的一系列开口，在外导体上产生表面电流，从而在电缆开口处横截面上形成电磁场，这些开口就相当于一系列的天线起到信号的发射和接收作用。

它适用于隧道、地铁、长廊等地形。

住宅塔楼采用在公共走廊安装全向（或定向）天线，采用较大功率输出的方式。