移動網絡優(yōu)化中天線參數優(yōu)化培訓材料

移動網絡優(yōu)化中天線參數優(yōu)化培訓材料第1頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月目錄一、無線網絡系統(tǒng)的組成二、無線覆蓋與小區(qū)劃分

三、實現無縫隙覆蓋

四、無線覆蓋與網絡營運性能的關系

第2頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月一、無線網絡系統(tǒng)的組成第3頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月從結構上，整個網絡分成三個子系統(tǒng)：1、網絡交換子系統(tǒng)：它是網絡的核心。它的主要功能是實現網內交換和已經存在的有線系統(tǒng)和其他無線系統(tǒng)之間的交換及部分運營管理功能。2、基站子系統(tǒng)：它由基站及基站控制器組成，它的主要功能是為大量的基站提供控制和管理，如無線信道分配，建立和拆除無線鏈路，實現信道切換等。3、無線覆蓋及手機子系統(tǒng)：它由基站的天饋線系統(tǒng)及手機組成，它的主要功能是實現用戶與網絡之間的無線信息交換。

第4頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月從網絡性能上也分為三部分：1、無線覆蓋，它決定了網絡服務的范圍，承擔著用戶與網絡之間的無線業(yè)務交換的重任，無線覆蓋的好壞直接影響著用戶的使用效果，是吸引用戶的關鍵因素之一，這部分主要由基站的天饋系統(tǒng)來實現。2、網絡的容量：它決定的網絡服務的用戶數量及所能承擔的業(yè)務量，主要由基站中的頻點的設置和規(guī)劃來決定的。3、無線控制參數的正確設置與調整，它決定著網絡的正確運行及運行的質量。第5頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月這三部分的性能決定了整個網絡的運行及質量。網絡優(yōu)化就是這三部分的優(yōu)化。這三部分優(yōu)化的相互關系可以用下面金字塔來表示。

無線參數優(yōu)化頻點設置與規(guī)劃天饋參數優(yōu)化第6頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月由于天饋系統(tǒng)工作環(huán)境復雜，面臨覆蓋地面的條件多種多樣，工作量大，運營商及廠家對這部分的缺少經驗及手段，因此長期以來，天饋系統(tǒng)的優(yōu)化被忽略了，造成網絡優(yōu)化中基礎與高層脫節(jié)，沒有真正達到網絡優(yōu)化的目的。天饋優(yōu)化從無線覆蓋入手可以解決由于無線覆蓋不好而帶來的網絡中存在的干擾問題、切換問題，越區(qū)覆蓋問題，廣覆蓋問題，邊緣覆蓋問題，以及特殊地形的專項覆蓋問題，使網絡資源充分合理的利用起來。

2002~2003年海天公司協(xié)助中國移動和中國聯(lián)通對部分省市公司在線基站的天饋子系統(tǒng)進行全面的天饋優(yōu)化及巡檢工作發(fā)現由天饋系統(tǒng)中存在的各種問題，使無線覆蓋不好，影響網絡中的呼損率高，通話保持率低， 切換成功率低等指標的原因的80%以上。通過對無線覆蓋優(yōu)化工作為后面網絡的優(yōu)化打下堅實的基礎。第7頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月二、無線覆蓋與小區(qū)劃分

由VHF、UHF的電波傳播特性可知，一個基站僅能在有效的電波覆蓋區(qū)內為用戶服務，這樣的覆蓋區(qū)稱為無線小區(qū)（基站區(qū)），服務區(qū)（業(yè)務區(qū)）是指移動通信網所能提供的正常業(yè)務的范圍，業(yè)務區(qū)通常由若干個無線小區(qū)組成，無線小區(qū)的劃分和服務區(qū)的組成應按用戶區(qū)域分布覆蓋區(qū)形狀及業(yè)務要求，并根據地形電波傳播特點、話務分布、經濟指標等方面，綜合考慮確定采用什么樣區(qū)域劃分及組成。

第8頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月無線覆蓋：是指在一個事先劃定的區(qū)域內使業(yè)務信號有足夠的功率，在目的接收終端達到需要的信干比。無線覆蓋區(qū)域的性能好壞取決于覆蓋區(qū)域的合理劃分，基站天線的合理選型及架設。1、無線小區(qū)的劃分：第9頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月業(yè)務區(qū)與無線小區(qū)的結構：

1、帶狀網：主要應用于覆蓋公路、鐵路、跨海橋梁、海岸等。

第10頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2、蜂窩網：在平面區(qū)域內劃分小區(qū)通常采用蜂窩狀結構。小區(qū)的形狀可分為正三角形、正四邊形、正六邊形。第11頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月單個區(qū)域形狀相鄰區(qū)域中心距離單個區(qū)域面積正三角形R正四邊形正六邊形?√3R2

√2R√3R2R22.6R2第12頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月可看出，正六邊形相鄰區(qū)域中間間距最大，覆蓋面積最大。在業(yè)務區(qū)域面積一定的情況下，正六邊形小區(qū)的形狀最接近理想的形狀，因為它所需的基站數最少，最經濟，由于它與蜂窩相同，故稱蜂窩網。

第13頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月蜂窩小區(qū)根據它的面積大小可分為：

微微蜂窩微蜂窩宏蜂窩微微蜂窩微蜂窩宏蜂窩第14頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月宏蜂窩小區(qū)：小區(qū)覆蓋半徑大約為1-25公里基站功率大于10瓦基站天線架高大于45米主要用于低話務量，郊區(qū)適合于高速移動業(yè)務容易產生的問題：盲區(qū)熱點

第15頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月微蜂窩小區(qū)：小區(qū)覆蓋半徑90到1000米基站天線架高小于25米主要用于市區(qū)高話務區(qū)適合于低速移動業(yè)務

第16頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月微微蜂窩小區(qū)：小區(qū)覆蓋半徑小于100米基站天線架高小于15米主要用于高話務區(qū)適于市內分布系統(tǒng)

第17頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月對于蜂窩小區(qū)的激勵通常為中心激勵與頂點激勵，在每個小區(qū)中基站可設在小區(qū)的中央，用全向天線形成圓形覆蓋，這就是中心激勵。也可將基站設計在每個小區(qū)六邊形的三個頂點上，每個基站采用三付相同120度上行定向天線實現覆蓋，這就是頂點激勵。

第18頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

區(qū)群的組成：相鄰小區(qū)不能用相同的信道，相同信道的小區(qū)之間應有足夠的距離進行隔離，避免出現同頻干擾，這些不同信道的小區(qū)組成一個區(qū)群，只有不同區(qū)群的小區(qū)才能進行信道再用。

第19頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月區(qū)群的組成應滿足：

(1)

區(qū)群之間可以鄰接且無空隙、無重疊的進行覆蓋；(2)

鄰接之后的區(qū)群應保證各個相鄰同信道小區(qū)之間距離相等。滿足上述條件的區(qū)群內的小區(qū)數不是任意的，可以證明，區(qū)群內的小區(qū)數應滿足N=i2+in+j2，式中ij均為正整數。

第20頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

0123411371321247121928391319273741621283748jNi第21頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月小區(qū)分裂：在整個服務區(qū)中，每個區(qū)的大小可以是相同的，這適用于用戶密度均勻分布的情況，對于用戶密度不均勻的情況，在高密度區(qū)可使小區(qū)面積小一些，在低密度區(qū)小區(qū)面積大一些，對于已規(guī)劃好的蜂窩網隨著城市建設的發(fā)展，原來低密度用戶區(qū)可能變成高密度用戶區(qū)，這需要擴充小區(qū)容量，其中一個重要方法是使小區(qū)面積變小，增加新的基站，這就叫小區(qū)分裂。第23頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月三、實現無縫隙覆蓋1、

一般城市市區(qū)的蜂窩網的小范圍覆蓋。2、城市郊區(qū)、縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、風景點、公路、鐵路等低話務量地區(qū)廣度覆蓋。3、

城市室內、商場、地鐵、地下停車場等深度覆蓋。第25頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月對于不同業(yè)務區(qū)采用不同的覆蓋要求：(1)

公路、鐵路、基站應用環(huán)境具有話務量低、用戶高速移動的特點，必須重點解決覆蓋問題，一般可采用帶狀覆蓋，采用雙向小區(qū)在穿過鄉(xiāng)鎮(zhèn)、縣城時可采用三扇區(qū)體制或全向體制，在覆蓋中天線的選擇很重要，天線的方向圖應和覆蓋地區(qū)相匹配。

第26頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

(2)

途徑郊區(qū)、村鎮(zhèn)的道路覆蓋此時對話務量及覆蓋均具一定的需求，可采用01、02、S111、O+S型基站，天線的選擇主要考慮覆蓋距離，選擇不帶內置電下傾天線，如基站附近有覆蓋要求時，應考慮避免塔下黑，可采用內置電下傾天線或賦形天線。

第27頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)

郊區(qū)覆蓋若接近城區(qū)，基站數量不少，頻率復用較為緊密，此時應注意控制覆蓋及干擾，若接近農村，則覆蓋為主，建議不采用全向站，要采用定向站，可采用65度、90度的定向天線。天線下傾角由垂直波束與主要覆蓋區(qū)的距離、天線掛高來決定，天線掛高由覆蓋區(qū)大小及下傾角共同決定。

第28頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月4,覆蓋區(qū)內功率強度預測：由于覆蓋區(qū)內地理特征、自然特征差別較大，這些嚴重影響了覆蓋效果，在網絡設計階段，必須對一些典型結構做一些預測。（1）、信號強度的表示方法：接收機有一定的靈敏度范圍，也就是最小接收信號的強度，接收信號的強度必須高于此靈敏度，接收機才能正常工作。第29頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)射機的發(fā)射功率一般是固定的，但信號在傳播過程中產生衰耗，大大影響了信號的接收。我們關心的是在給定發(fā)射機的發(fā)射功率和接收機的位置后，計算接收機接收信號強度有以下計算公式：接收機接收信號強度=發(fā)射機的發(fā)射功率/信號在傳播中的衰耗工程上通常用分貝的形式來表示及計算10lgpr=10lgpt-10lgL衡量信號強度有兩種物理量：電平和功率。接收信號強度一般用電平測量，dBuv是衡量電平的單位，計算公式為：dBuv=20lg電平值(uv)16dbuv對應于6.4uv第30頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)射信號強度一般用功率測量，dBm是衡量功率的單位。dBm=10lg功率值（mw）46dBm對應于40WdBm與dBuv之間有如下?lián)Q算公式，在阻抗為50Ω的情況下，dBm=dBuv-107因此16dBuv相當于-91dBm第31頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）路損的定義：發(fā)射機接收機PTPTIGTLTPRILRPRLGRPT發(fā)射功率LT饋線損耗GT發(fā)射天線增益L路損GR接收天線增益LR饋線損耗PR接收功率第32頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

PR=PTGTGRLTLLR有效幅射功率PTI=PTGTLT有效接收功率PRI=PRLRGR第33頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月路損定義為或L(dB)=PTdB+GTdB+GRdB-PRdB-LTdB-LRdB例：基站發(fā)射功率為10w，饋線損耗10dBi，GT=15dBi，GR=2.15dBiPR=-104dBmLT=10dBLR=2dB求最大可接受路損。解：所有量必須為同一單位PT=10w=40dBmGT=15dBiLT=10dBLR=2dBGR=2.15dBiPR=-104dBm則L=PT+GT+GR-PR-LT-LR=149.15dBL=PTIPRI=PTGTGRPRLTLR第34頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）宏蜂窩的理論型覆蓋預測公式：(A)自由空間傳播（單射線型）Lf=10lgPR/PT=20log(λ/4πd)+GT+GR=-32.44+GT+GR–20logF(MHz)–20logd(Km)例：室內分布系統(tǒng)中計算吸頂天線輸出功率與距離為R處的室內覆蓋的場強關系，設：PR=-72dBmR=18m=0.018kmGT=3dBiGR=1.5dBi天線裝在天花板（石膏板）上，損耗5dB，求天線口的功率PT解：PT=PR+32.44-GT-GR+20logF+20logd=-72dBm+32.44-3-1.5+20log900+20log0.018=-20dBm考慮到石膏板的損耗，天線口的實際功率共為PT=-20dBm+5dB=-15dBm

第35頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月例2：在單射線模條件下，路損變化對覆蓋距離的關系，可算出：增益（dB）覆蓋距離（d1/d2）11.1221.2631.4141.5851.7862第36頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月例3：等高架設的天線之間隔離度計算，由于有直接波相互作用，故Lh=20log(4лd/λ)-GT-GR=22+20log(d/λ)–GT-GR若有兩根全向天線GT=GR=11dBi，d/λ=10，計算之間的隔離度LH=20dB。對800MHZλ=0.375d=3.75米對900MHZλ=0.333d=3.33米dGTGR第37頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月(B)

平面反射傳播（雙射線型）Lf=10lgPR/PT=20logHT(m)+20logHR(m)+GT+GR–40logd(m)上式中，沒有頻率出現時認為，hthr＜＜d反射面為理想導體。dhThM第38頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月例3：基站天線的高度對接收信號的影響，為討論方便，我們令GT=GR=1Lf=10logPR/PT=20logHT+20logHR-40logd(m)

或，寫成：PR=PT（HTHM/d2）2

若PT不變，原來接收PR=-110dBm,HT=30m

現在改變PR=-100dBm，求HT′應為多少？解：PR′10logPR′-10logPR=20logHT′-20logHT10=20logHT′/HTHT′=HT101/2=3.16HT=94.8mPT(HTHM/d2)2PR=PT(HT′HM/d2)2=HT′2HT2第39頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月說明：

1、在上述公式中，增加基站天線的有效高度可以改善覆蓋電平，我們稱為基站天線高度增益因子，從上例可看出，當基站天線有效高度增加近3倍時，覆蓋改善10dB。

2、由上式可以看出，HT′=2HT時，

PR′（dB）-PR(dB)=6dB。

3、對HR的作用不服從此規(guī)律。第40頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月例：在雙射線模中路損變化與覆蓋距離的關系。顯然，比單射線模情況要小的多。增益（dB）覆蓋距離（d′/d）11.05921.12231.18841.2651.33461.412第41頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月例4：共線架設，無直接波作用LV=28+40logd/λ若要求LV=45dB計算d。代入d/λ=2.7d=2.7λ對800MHZλ=0.375米d=0.9977米對900MHZλ=0.333米d=0.899米d第42頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月例5：斜架設Lf=(LV-Lh)θ/90+Lh若DH=2米DV=1米θ=50oGT=GR=11dBi計算隔離度。代入Lh=20dBLV=45dBLf=34dBDVDhθ第43頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月(C)

多射線模Lf=Lo+L(diff)+L(mult)式中，LO自由空間單射線損耗L(diff)屋頂繞射損耗L(mult)環(huán)繞基站天線周圍建筑物多次反射的損耗。

第44頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月經驗公式：okumura－HaTa模型Lf=69.55+26.16logF(MHz)－13.82loghT(m)－α(hr)+(44.9－6.55loghT(m))logd(Km)對大城市α(hr）=3.21[log(11.75hr(m)]2-4.97對小城市α(hr）=(1.1logF(MHz)-0.7)hr-(1.56logF(MHz))-0.8上式適用于：1≤d≤20(Km)30≤hT≤200(m)150≤F≤1500(MHz)1≤hm≤10(m)第45頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月對于F=900MHz，hT=30m，hR=1.5m，中等城市α=0，上式Lf=126.42+35.22logd(Km)與自由空間傳播模比較：Lf=91.52+20logd(Km)與平面反射型：Lf=86.94+40logd(Km)可看出，經驗公式比理論公式的路損高。

第46頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月Okumura將環(huán)境分為三類：開闊地、郊區(qū)、城市分別由不同的相關因子來補償。開闊地：L0=Lf+K0

K0=-4.78(logF(MHz))2+18.33logF(MHz)-40.94郊區(qū)：L0=Lf+KsKs=-2(logF(MHz)/28)2＋5.4對900MHz：K0=-28.5dBKs=-10dB對1800MHz：K0=-32dBKs=-12dB第47頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月例：Okumura-HaTa經驗公式中可以看出基站天線有效高度增益因子為13.82logHT(m）顯然小于雙射線模。路損變化與覆蓋距離的關系較前面兩種模式復雜，它與基站的有效高度有關，以HT=30米為例可得如下結果：增益（dB)覆蓋距離dˊ/d11.0621.1431.2441.3051.3861.50第48頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月L=PT+GT+GR-PR-LT-LR=149.15dB例：在上例中，若工作在自由空間且f=900MHz，hT=30米，hm=1.5米求此路損的最大覆蓋距離1、按單射線模公式：Lf(dB)=32.4+20logf(MHz)+20logR(km)logR=1/20(Lf-32.4-20logf)=2.84R=102.84=693km第49頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2、按雙射線模公式LPEL=40logR-20loghm-20loghTlogR=(LPEL+20loghm+20loghT)/40=4.53R=104.53(米)=35.8km3、按Hata公式中開闊地L0=Lf+K0Lf=69.55+26.16logF(MHz)-13.82loghT(m)-α(hm)+(44.9-6.55loghT(m))logR(km)對900MHZK0=-28.5dBα(hm)=0第50頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

代入Lf=126.5-α+35.22logR(km)L0=Lf+K0=126.5-α-35.22logR-28.5db=97.92+35.22logR(km)logR(km)=(149.5-97.92)/35.22R=28km按HaTa公式算出R=4.4Km（D）、微蜂窩的理論預測公式：雙斜率模公式：L=L1+10n1lgd1<d<db

L1+10n1lg(d/db)+10n2lgdbd>db第