移動(dòng)通信射頻優(yōu)化院校合作實(shí)訓(xùn)課程

1、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化射頻工程（邯鄲學(xué)院室內(nèi)分部）實(shí)訓(xùn)課程名稱：移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化射頻工程課時(shí)數(shù)： 理論課64課時(shí) 實(shí)驗(yàn)24課時(shí)學(xué)期：第二學(xué)年第二學(xué)期配套理論課程名稱、課時(shí)安排移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化射頻工程64課時(shí)理論課程與實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)安排：（先理論后實(shí)訓(xùn)）每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、使用儀器、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化射頻工程是河北網(wǎng)訊職業(yè)技能培訓(xùn)學(xué)校校企合作中學(xué)生第二學(xué)年第二學(xué)期的一門重要專業(yè)課程。本課程理論課時(shí)共64課時(shí)，實(shí)驗(yàn)課程共24課時(shí)。學(xué)習(xí)完本課程學(xué)員應(yīng)該具備室內(nèi)分布系統(tǒng)工程勘測(cè)方案設(shè)計(jì)的能力，因此通過本課程的理論學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該重點(diǎn)掌握以下內(nèi)容：1、 鞏固回顧第一學(xué)期專業(yè)課移動(dòng)通信技術(shù)基礎(chǔ)無線

2、通信技術(shù)基礎(chǔ)兩門通信類相關(guān)課程。重點(diǎn)掌握理解通信行業(yè)所用到的專業(yè)名詞術(shù)語。2、 掌握無線電磁波室內(nèi)傳輸環(huán)境的復(fù)雜性，掌握無線電磁波室內(nèi)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。進(jìn)而為本學(xué)期的教學(xué)目的設(shè)計(jì)室內(nèi)分布系統(tǒng)工程方案打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。3、 掌握室內(nèi)分布系統(tǒng)的基本原理，包括室內(nèi)分布系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，室內(nèi)分布工程所用到元器件（耦合器，功分器，合路器，干放，天線）的相關(guān)性能指標(biāo)，和測(cè)試方法。4、 掌握室內(nèi)分布系統(tǒng)信號(hào)源（基站，射頻拉遠(yuǎn)，直放站）的選取原則和室內(nèi)分布系統(tǒng)的信源特點(diǎn)（覆蓋范圍，系統(tǒng)容量）5、 掌握室內(nèi)分布工程的設(shè)計(jì)方法，包括室分工程設(shè)計(jì)所需要把握的基本原則，室內(nèi)分布工程的設(shè)計(jì)流程及相關(guān)指標(biāo)。6、 掌握室內(nèi)分布系統(tǒng)方案的設(shè)

3、計(jì)方法和步驟，包括室內(nèi)分布候選點(diǎn)的選取，現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，簡(jiǎn)單的業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)，覆蓋點(diǎn)覆蓋方式的選取，信源的選取，室內(nèi)外系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，切換區(qū)域的設(shè)置，確定邊緣場(chǎng)強(qiáng)，天線口功率輸出范圍控制，天線的布放及鏈路預(yù)算，還有室分工程上行注入噪聲的控制。通過本課程的實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)學(xué)員應(yīng)該掌握：1、 信號(hào)源，頻譜儀，示波器等相關(guān)通信電磁環(huán)境測(cè)試的相關(guān)測(cè)試工具使用2、 能通過上述測(cè)試工具，測(cè)量室內(nèi)分布工程所用到元器件（耦合器，功分器，合路器，干放，天線）的相關(guān)性能指標(biāo)，能判定某元器件性能指標(biāo)好壞。驗(yàn)證這些元器件理論課程中所涉及的信號(hào)傳輸功率變化情況。3、 掌握室內(nèi)分布工程中無源系統(tǒng)的特性及相關(guān)測(cè)量方法。4、 掌握室內(nèi)分布工程中無源

4、系統(tǒng)的特性及相關(guān)測(cè)量方法。5、 掌握室內(nèi)分布系統(tǒng)的工程勘測(cè)。本實(shí)訓(xùn)課程中要求學(xué)生掌握目前國內(nèi)交主流的鼎力測(cè)試軟件的相關(guān)使用，勘測(cè)過程中熟悉勘測(cè)流程，掌握測(cè)試流程步驟，熟知目前各個(gè)運(yùn)營商各個(gè)網(wǎng)絡(luò)（GSM,CDMA,TD-SCDMA,WCDMA）的相關(guān)性能指標(biāo)。6、 相關(guān)測(cè)試完成后可以獨(dú)立整理相關(guān)的測(cè)試報(bào)告，進(jìn)而完善整個(gè)勘測(cè)報(bào)告。7、 根據(jù)相關(guān)測(cè)試報(bào)告，勘測(cè)報(bào)告情況，學(xué)員需要掌握相關(guān)的室內(nèi)無源分布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，室內(nèi)有源分布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。在這一過程中學(xué)生通過上機(jī)課程，學(xué)習(xí)CAD，VISIO等相關(guān)畫圖軟件的使用。最終能完成室內(nèi)分布系統(tǒng)整套方案的設(shè)計(jì)。移動(dòng)通信射頻優(yōu)化基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)通信系統(tǒng)的總體概念通信

5、系統(tǒng)的基本模型GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)GSM基站的基本組成移動(dòng)通信系統(tǒng)的三大要素：在射頻/微波系統(tǒng)工程中，頻率、功率和阻抗這三個(gè)重要參數(shù)是表征射頻/微波系統(tǒng)工程及電路的全部特性。這三個(gè)參數(shù)特性與所有的射頻/微波電路類型、原理及特性密切相關(guān)。三大要素之間的相互關(guān)系：頻率、功率和阻抗三方面既有獨(dú)立特性，又是相互影響。頻率的概念是理解無線通信的關(guān)鍵，因?yàn)闊o線通信所涉及到的內(nèi)容幾乎都是與頻率相關(guān)的，可以完全依據(jù)信號(hào)的不同頻率將不同信號(hào)區(qū)別開。移動(dòng)通信使用的頻率范圍一般用：800 2500MHz。帶寬是描述頻率范圍的方法，它等于器件或應(yīng)用中最高頻率和最低頻率的差值，所以需要兩個(gè)頻率值來定義帶寬。在射

6、頻/微波電路里，直接與信號(hào)頻率有關(guān)的電路及儀器有信號(hào)發(fā)生器、頻率變換器、頻率選擇電路等。 功率用來描述射頻信號(hào)的能量大小，單位是瓦特（W）。功率在射頻/微波電路或系統(tǒng)設(shè)計(jì)中是一個(gè)重要的參數(shù)，電路或系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)是實(shí)現(xiàn)射頻/微波能量的最佳傳輸。 室內(nèi)分布系統(tǒng)：實(shí)際上就是一個(gè)功率分布系統(tǒng)，利用微波器件和設(shè)備，將射頻信號(hào)的功率分配到需要的區(qū)域。如果輸出的信號(hào)小于輸入的信號(hào)，表明該器件有“損耗”。有很多具有損耗的器件都是無源器件。當(dāng)一個(gè)大的射頻信號(hào)進(jìn)去，變成一個(gè)小的射頻信號(hào)出來，剩下的那部分沒有出來的信號(hào)轉(zhuǎn)變成了熱能，表現(xiàn)出損耗現(xiàn)象的器件將變熱，損耗越大就越熱，甚至熔化。這一點(diǎn)是特別注意！在實(shí)際工

7、程中使用無源器件時(shí)要特別注意無源器件的功率容量。如果輸出的信號(hào)大于輸入的信號(hào)，表明該器件有“增益”，這樣的器件一般叫做放大器，所有放大器都是有源器件。室內(nèi)分布系統(tǒng)的基本組成l 衰減器：衰減器是指控制射頻/微波信號(hào)功率的大小的器件，通常根據(jù)衰減量分為固定衰減器和可變衰減器兩種。 l 功率分配器/合路器：功率分配器是將一路射頻/微波信號(hào)分成若干路的器件，一般是等分的。例如二功分器、三功分器。功分器也可以作為合路器使用，在各個(gè)支路口接不同頻率的信號(hào)，在主路合路輸出。 l 定向耦合器：定向耦合器是一種有方向性的無源射頻和微波功率分配器件。定向耦合器通常是耦合主路的一小部分功率到耦合端，用以檢測(cè)主路信號(hào)

8、的工作狀態(tài)是否正常；在移動(dòng)通信天線覆蓋系統(tǒng)里，傳輸信號(hào)耦合一部分信號(hào)至天線，實(shí)現(xiàn)信號(hào)覆蓋。耦合度通?？煞譃椋?dB、6dB、7dB、10dB、15dB、20dB、30dB、50dB等。 l 放大器：射頻/微波放大器是提高射頻/微波信號(hào)電平的有源電路。 阻抗匹配在高頻電路設(shè)計(jì)中是一個(gè)常用的重要概念，阻抗匹配是微波電子學(xué)里的一部分，主要用于傳輸線上，來達(dá)到所有高頻的微波信號(hào)皆能傳至負(fù)載點(diǎn)的目的，不會(huì)（或很少）有信號(hào)反射回到來源點(diǎn)，從而提升傳輸效率，阻抗匹配則傳輸效率高。通信射頻用50和電視射頻用75。電壓反射系數(shù)：是用電壓反射對(duì)匹配情況進(jìn)行分析： = Vr / Vi。 電壓駐波比：定義是電壓最大值

9、|V| max與電壓最小值|V| min之比值： VSWR = |V|max / |V|min = (1+|) / (1-|)回波損耗：是用功率反射對(duì)匹配進(jìn)行分析：Lr = 10Lg(Pin/Pr)Lr = 20Lg(1/|) = -20Lg|工程中可直接測(cè)量的是回波損耗，實(shí)際最關(guān)心的也是回波損耗。 在通信技術(shù)中需要理解一個(gè)很重要的單位是“dBm和dB”。l 對(duì)于功率：PdBm = 10lg（PmW）。 l 對(duì)于衰減或增益：GdB = 10lg（PoutmW/PinmW) = PoutdBm - PindBm 。正值為增益，負(fù)值為衰減。 l 工程中進(jìn)行鏈路分析都是使用dBm和dB進(jìn)行計(jì)算。 &

10、#216; dBm和dB之間只有加減，沒有乘除。 Ø dBm - dBm實(shí)際上是表示兩個(gè)功率相除，單位為dB，就是增益（正值）或衰減（負(fù)值）。信號(hào)電平- 噪聲電平就是信噪比（S/N）。比如：30dBm - 0dBm = 30dB（表示1000mW/1mW = 1000倍）。 Ø dBm±dB表示信號(hào)經(jīng)過放大（+）或衰減（-），單位為dB。 Ø dB±dB表示放大或衰減級(jí)聯(lián)，單位為dB。 Ø dBm加dBm實(shí)際上是兩個(gè)功率相乘，沒有實(shí)際的物理意義。對(duì)于某種元器件的測(cè)量：室分系統(tǒng)中的元器件： 功分器主要技術(shù)指標(biāo) ：使用頻率范圍 最大承受功

11、率 插入損耗（對(duì)應(yīng)頻率范圍）（分配損耗） 平衡度 隔離度 回波損耗 / 駐波比耦合器主要技術(shù)指標(biāo) ：使用頻率范圍 最大承受功率 耦合度（對(duì)應(yīng)頻率范圍） 插入損耗（對(duì)應(yīng)頻率范圍）（耦合損耗） 隔離度 回波損耗 / 駐波比濾波器主要技術(shù)指標(biāo)：最大承受功率 通帶頻率范圍（中心頻率、3dB帶寬） 通帶插入損耗 帶內(nèi)波動(dòng) 裙帶范圍（矩形系數(shù)、阻帶） 帶外抑制度 回波損耗 / 駐波比移動(dòng)通信射頻工程包括兩個(gè)不同的方向：室外覆蓋和室內(nèi)覆蓋。室內(nèi)區(qū)域的分類：n 按照建筑物功能分類。 重要機(jī)關(guān)、辦公樓 賓館、酒店 餐飲、娛樂場(chǎng)所 交通樞紐和大型場(chǎng)館 住宅區(qū)和綜合樓宇 隧道。 n 按照無線環(huán)境特點(diǎn)分類：裙樓 標(biāo)準(zhǔn)

12、層 地下層 電梯。室內(nèi)電磁波的傳播機(jī)制：反射：電磁波遇到尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)的光滑表面時(shí)會(huì)發(fā)生反射，反射主要取決于反射物的材質(zhì)。 散射：電磁波遇到尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)的粗糙表面時(shí)會(huì)發(fā)生散射，散射主要取決于電磁波的波長(zhǎng)（頻率）和反射表面的粗糙程度的關(guān)系。 透射：電磁波遇到非金屬材質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生透射，透射主要取決于電磁波的頻率和穿透物的材質(zhì)。 繞射：電磁波遇到散射體的邊緣、拐角、尖頂時(shí)會(huì)發(fā)生繞射，繞射主要取決于電磁波的頻率和繞射體的特性。 室內(nèi)信號(hào)的分布特點(diǎn)n 接收質(zhì)量的參數(shù)。 p 接收電平（Rx Level）：接收信號(hào)的功率。 p 接收質(zhì)量（Rx Quality）：接收信號(hào)的C / I。 n 同一樓層的室內(nèi)

13、信號(hào)覆蓋。 p 靠近外墻的區(qū)域（有窗戶的外側(cè)房間）：接收電平高、干擾嚴(yán)重。 p 建筑物縱深區(qū)域（電梯、走廊、樓梯）：接收電平低。 n 不同樓層的室內(nèi)信號(hào)覆蓋。 p 地下層：接收電平低。 p 15層以下：信號(hào)較好，但可能處在陰影區(qū)，10 15層干擾嚴(yán)重。 p 15 30層：接收電平低。 p 30層以上：接收信號(hào)微弱。 n 室內(nèi)環(huán)境的傳播主要受以下因素影響。 p 室內(nèi)墻體、樓板等物體的反射和繞射。 p 墻體、樓板和其他障礙物的穿透損耗。 p 能量的隧道效應(yīng)。 p 人員或物體的移動(dòng)。 建筑物內(nèi)部的信號(hào)覆蓋存在以下問題，需要采取室內(nèi)分布工程解決：p 建筑物的底層、地下層、超高層、電梯：信號(hào)很弱或盲區(qū)。

14、 p 建筑物中層：信號(hào)雜亂、多徑干擾嚴(yán)重、通信質(zhì)量差。 高業(yè)務(wù)量建筑物：擁塞嚴(yán)重。室內(nèi)分布系統(tǒng)的組成。 信源：微蜂窩、射頻拉遠(yuǎn)模塊、直放站（射頻、光纖等）同軸電纜。 無源器件：功分器、定向耦合器、多頻合路器、天線等。 有源設(shè)備：直放站 干線放大器。 同軸電纜的分布系統(tǒng)：綜合分布系統(tǒng)示意圖：室內(nèi)分布系統(tǒng)信源的種類： 宏蜂窩基站（不包括天饋系統(tǒng)）：用于大容量的室內(nèi)覆蓋。 微蜂窩基站（不包括天饋系統(tǒng)）：用于中小容量的室內(nèi)覆蓋。 射頻拉遠(yuǎn)：用于中小容量的室內(nèi)覆蓋（是指直接將基站的射頻單元延伸到室內(nèi)分布的信源位置，這是3G系統(tǒng)的新功能，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮到室內(nèi)分布系統(tǒng)的信源）。 直放站：用于小容量的室

15、內(nèi)覆蓋（占用施主基站的容量）。室內(nèi)分布系統(tǒng)信號(hào)的接入方式。 直接接入：基站信號(hào)直接接入室內(nèi)分布系統(tǒng)（基站直接做信源）。性能最好，新增容量，成本高。 耦合接入：從附近基站的射頻收發(fā)端用定向耦合器耦合一定比例的信號(hào)功率，用光纖直放站引入到室內(nèi)分布系統(tǒng)。性能好，占用施主基站容量，成本較低。 空間耦合：利用射頻直放站直接選擇空間的信號(hào)，作為室內(nèi)分布系統(tǒng)的信源。性能差、占用施主基站的容量、成本低。硬阻塞：FDMA和TDMA系統(tǒng)的容量是固定的，一旦需要接入的用戶數(shù)量超過系統(tǒng)容量，就會(huì)出現(xiàn)阻塞。 軟阻塞：CDMA系統(tǒng)的容量是“軟容量”的概念，容量的大小主要取決于正交的PN碼數(shù)量和C/I，接入系統(tǒng)的用戶數(shù)量增

16、加只是在一定程度上惡化C/I，是否發(fā)生阻塞取決于C/I的惡化程度。 不同信源的容量比較。 宏蜂窩：新增大容量（不占用室外基站的容量）。 微蜂窩：新增小容量（不占用室外基站的容量）。 射頻拉遠(yuǎn)：不增加容量（占用施主基站的容量）。 直放站：不增加容量（占用施主基站的容量）。一套好的室內(nèi)分布系統(tǒng)應(yīng)該把握的原則：市場(chǎng)導(dǎo)向原則：首先建設(shè)業(yè)務(wù)量大的建筑，如：星級(jí)賓館、寫字樓、商場(chǎng)、超市、機(jī)場(chǎng)、車站、地鐵等。（從商業(yè)和競(jìng)爭(zhēng)的角度出發(fā)，運(yùn)營商迫切希望這些區(qū)域有良好的信號(hào)覆蓋） 統(tǒng)一性原則：與室外的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化統(tǒng)一考慮，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)整體性能的最優(yōu)化。同時(shí)要特別注意對(duì)室外系統(tǒng)的影響。（網(wǎng)優(yōu)和網(wǎng)覆統(tǒng)一規(guī)劃） 質(zhì)量原則：設(shè)備

17、、器件滿足規(guī)范要求，接口標(biāo)準(zhǔn)化。（關(guān)鍵設(shè)備一般由運(yùn)營商統(tǒng)一采購） 經(jīng)濟(jì)型原則：注重投資效益，控制項(xiàng)目成本。（運(yùn)行商是希望通過改善室內(nèi)覆蓋來得到更大的收益） 實(shí)施性原則：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工程容易實(shí)施，不影響建筑物結(jié)構(gòu)和裝修。 兼容性和可擴(kuò)容性。GSM室內(nèi)分布系統(tǒng)的指標(biāo)要求 n 接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)。 p 標(biāo)準(zhǔn)樓層：95%以上區(qū)域大于-80dBm。 p 地下層、電梯：95%以上區(qū)域大于-90dBm。 n 載干比：大于12dB 。 n 呼損率。 p TCH（業(yè)務(wù)信道）：低于2.0%。 p SDCCH（獨(dú)立專用控制信道）：低于0.1% 。 n 忙時(shí)掉話率：小于1.5%。 n 切換成功率：大于95%。 n 通話質(zhì)量：

18、MOS優(yōu)于3.0的區(qū)域大于95%。 n 上行注入噪聲：基站接收端小于-120dBm/200KHz。CDMA IS-95（CDMA2000）室內(nèi)分布系統(tǒng)的指標(biāo)要求 n 接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)。 p 標(biāo)準(zhǔn)樓層：95%以上區(qū)域大于-85dBm。 p 地下層、電梯：95%以上區(qū)域大于-90dBm。 n 呼損率：低于2.0%。 n 忙時(shí)掉話率：小于1.5%。 n 切換成功率：大于98%。 n 上行注入噪聲：基站接收端小于-113dBm/1.23MHz。 n 信號(hào)外泄：室內(nèi)基站外泄到室外10米處的信號(hào)強(qiáng)度低于-90dBm。 TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)的指標(biāo)要求 n 接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)：95%以上區(qū)域于大于-85dBm。

19、 n 呼損率：低于2.0%。 n 忙時(shí)掉話率：小于1.5%。 n 切換成功率：大于98%。 n 上行注入噪聲：基站接收位置的噪聲電平上升小于3dB。 n 信號(hào)外泄：室內(nèi)基站外泄到室外10米處的信號(hào)強(qiáng)度低于-90dBm。 WCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)的指標(biāo)要求 n 接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)。 p 標(biāo)準(zhǔn)樓層：95%以上區(qū)域大于-85dBm。 p 地下層、電梯：95%以上區(qū)域大于-90dBm。 n 呼損率：低于2.0%。 n 忙時(shí)掉話率：小于1.5%。 n 切換成功率：大于98%。 n 上行注入噪聲：基站接收位置的噪聲電平上升小于3dB。 n 信號(hào)外泄：室內(nèi)基站外泄到室外10米處的信號(hào)強(qiáng)度低于-90dBm。 室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程：站點(diǎn)勘測(cè)步驟及用到的儀器：Ø 覆蓋要求確認(rèn)了解覆蓋區(qū)當(dāng)前覆蓋現(xiàn)狀及客戶要求，確認(rèn)覆蓋區(qū)域及覆蓋需解決的問題盲區(qū)覆蓋、乒乓效應(yīng)或孤島效應(yīng)。盡可能用TEMS對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行當(dāng)前覆蓋現(xiàn)狀測(cè)試并征得客戶確認(rèn)。Ø 覆蓋信源確認(rèn) 根據(jù)用戶要求，確定所用信源、信源引入方式和相應(yīng)機(jī)型。 Ø 覆蓋系統(tǒng)確認(rèn)根據(jù)覆蓋要求，確定具體的覆蓋系統(tǒng)模式。 Ø 分布方式確認(rèn)Ø 根據(jù)覆蓋區(qū)域特點(diǎn)，盡