G+05+无线网络规划基础+ISSUE1.0.ppt

无线网络规划基础 ISSUE1 0 无线案例培训部 Page2 课程目标 熟悉无线电波传播原理 为后续的链路预算等做理论准备 介绍天线有关知识 常用指标含义 了解射频的基础知识 以及无线网络规划优化中经常使用的器件和仪器等 了解数字电子地图的相关知识 学习完本课程 您将能够 Page3 课程内容 T 第一章无线电波知识第二章天线的知识介绍第三章射频基础知识第四章数字电子地图 Page4 第一章无线电波知识 第一节无线电波基本原理第二节无线电波传播特性第三节无线电波传播模型第四节电波传播模型校正 Page5 基本原理 无线频谱 不同的频段内的频率具有不同的传播特性 Page6 基本原理 电磁波的传播 无线电波在空间传播时 其电场方向是按一定的规律而变化的 这种现象称为无线电波的极化 无线电波的电场方向称为电波的极化方向 如果电波的电场方向垂直于地面 为垂直极化波如果电波的电场方向与地面平行 为水平极化波 Page7 基本原理 传播途径 直射波及地面反射波 最一般的传播形式 对流层反射波 传播具有很大的随机性 山体绕射波 阴影区域信号来源 电离层反射波 超视距通讯途径 Page8 建筑物反射波 绕射波 直达波 地面反射波 基本原理 传播路径 Page9 第一章无线电波知识 第一节无线电波基本原理第二节无线电波传播特性第三节无线电波传播模型第四节电波传播模型校正 Page10 无线传播环境 电波传播受地形结构和人为环境的影响 无线传播环境直接决定传播模型的选取 影响环境的主要因素 自然地形 高山 丘陵 平原 水域 人工建筑的数量 分布 材料特性该区域植被特征天气状况自然和人为的电磁噪声状况 Page11 准平滑地形表面起伏平缓 起伏高度小于等于20米的地形不规则地形除了准平滑地形之外的其余地形 可按状态分为 丘陵地形 孤立山岳 倾斜地形 水陆混合地形等 地形分类 Page12 信号衰落 Page13 抗快衰落措施 分集 信号分集 时间分集符号交织 检错 纠错编码 RAKE接收机技术空间分集采用主 分集天线接收 主 分集天线的接收信号不具有同时衰减的特性 基站接收机对一定时间范围内不同时延信号的均衡能力也是一种空间分集的形式 频率分集GSM采用跳频CDMA采用扩频技术 Page14 电波时延扩展 起源于反射 主要指到达接收机的主信号和其他多径信号在空间传输时间差异而带来的同频干扰问题发射信号来自远离接收天线的物体 Page15 绕射损耗 电磁波在绕射点四处扩散绕射波覆盖除障碍物外的所有方向扩散损耗最为严重计算公式复杂 随不同绕射常数变化 Page16 电磁波穿透墙体的反射和折射 穿透损耗 1 室内信号取决于建筑物的穿透损耗室内窗口处与室内中部信号差别较大建筑物材质对穿透损耗影响较大电磁波的入射角对穿透损耗影响较大 Page17 穿透损耗 2 物体阻挡 穿透损耗为 隔墙阻挡 5 20dB楼层阻挡 20dB 室内损耗值是楼层高度的函数 1 9dB 层家具和其它障碍物的阻挡 2 15dB厚玻璃 6 10dB火车车厢的穿透损耗为 15 30dB电梯的穿透损耗 30dB左右茂密树叶损耗 10dB Page18 第一章无线电波知识 第一节无线电波基本原理第二节无线电波传播特性第三节无线电波传播模型第四节电波传播模型校正 Page19 常用传播模型 自由空间传播模型Okumura 奥村 Hata模型COST231 Hata模型COST231Walfish Ikegami模型Keenan Motley模型计算机辅助计算模型 Page20 Lo 91 48 20lgd forf 900MHzLo 97 98 20lgd forf 1900MHzLo 99 20lgd forf 2100MHz 自由空间传播模型 自由空间传播模型适用于具有各向同性传播介质 如真空 的无线环境 是理论模型 该环境在现实中并不存在 但空气介质近似于各向同性介质 Page21 适用范围 频率范围f 150 1500MHz基站天线高度Hb 30 200m移动台高度Hm 1 10m距离d 1 20km Okumura Hata模型 宏蜂窝模型基站天线高度高于周围建筑物1km以内预测不适用频率超过1500MHz以上时不适用 Page22 适用范围 频率范围f 1500 2000MHz基站天线高度Hb 30 200m移动台高度Hm 1 10m距离d 1 20km 宏蜂窝模型基站天线高度高于周围建筑物1km以内预测不适用频率超过2000MHz或低于1500MHz时不适用 COST231 Hata模型 Page23 适用范围 频率范围f 800 2000MHz基站天线高度Hbase 4 50m移动台高度Hmobile 1 3m距离d 0 02 5km建筑物高度Hroof m 路面宽度w m 建筑物间距b m 相对直射波方向的街道走向 COST231Walfish Ikegami模型 市区环境 宏蜂窝或微蜂窝郊区环境或乡村环境不适用 Page24 Ploss K1 K2lgd K3 Hms K4lg Hms K5lg Heff K6lg Heff lg d K7 Kclutter Pathloss 路径损耗 dB K1 与频率相关的常数K2 距离衰减常数K3 K4 移动台天线高度修正系数K5 K6 基站天线高度修正系数K7 绕射修正系数Kclutter 地物衰减修正系数d 基站与移动台之间的距离 km Hms Heff 移动台天线和基站天线的有效高度 m ASSET规划软件模型 无线传播模型 Page25 无线传播模型 Pathloss 路径损耗 dB K1 偏置常数K2 距离衰减常数K3 基站天线高度修正系数K4 绕射计算的乘数 必须为正数 K5 log HTxeff log d 的乘数K6 移动台天线高度修正系数Kclutter 地物衰减修正系数K hill los 山区区域的校正因子 NLos 0 d 基站与移动台之间的距离 m Hmeffs Heff 移动台天线和基站天线的有效高度 m U net规划软件模型 Ploss K1 K2logd K3log Heff K4Diffraction K5log d log Heff K6 Hmeff Kclutterf clutter K hill los Page26 第一章无线电波知识 第一节无线电波基本原理第二节无线电波传播特性第三节无线电波传播模型第四节电波传播模型校正 Page27 模型校正 模型校正的意义 传播模型是移动通信网小区规划的基础 传播模型的准确与否密切关系到小区规划是否合理 运营商能否以比较经济合理的投资满足用户的需求 因此为了获得符合本地区实际环境的无线传播模型 提高覆盖预测的准确性 为网络规划打好基础 需要进行传播模型的校正 Page28 目标传播环境 选定传播模型 CW数据采集 实测传播路径损耗 参数设置 预测传播路径损耗 比较 误差满足要求 结束 模型校正基本原理和流程 Page29 站址选择 选择站址标准a 天线高度大于20米b 天线高于最近的障碍物5米以上 c 在此障碍物主要指天线所在屋顶上的最高建筑物 作为站址的建筑物应高于周围建筑物的平均高度 Page30 发射子系统 发射天线 馈线 高频信号源 天线支架接收子系统 测试接收机 GPS接收机 测试软件 便携机等 高频信号源 测试平台 Page31 测试路径 选择测试路径原则地形 测试路径必须照顾到区域中所有的主要地形高度 如果该区域地形起伏差异大 则测试路径必须照顾到区域中不同高度的地形距离 测试路径必须照顾到区域中离站点不同距离的位置方向 纵向和横向路径上的测试点数需保持一致长度 1次CW测试的路程总长度应大于60km点数 测试点数越多越好 要求 10000点 4小时 重叠 不同站点的测试路径可尽量重叠 以增加模型可靠性阻挡物 在天线信号受某一侧的楼面阻挡时 不要跑到该侧楼面后的阴影区 Page32 路测 采样符合李氏定律 40个波长 采样50个样点车速上限 Vmax 0 8 Tsample异常情况下测试结果必须从采样数据中剔除衰落过大的样点 超过30dB 隧道中高架桥下 若用定向天线进行CW测试 测试路线从主瓣覆盖区域中选取 Page33 测试数据处理 测试数据需要处理后才能被规划软件识别 处理步骤 数据过滤数据离散地理平均格式转换 Page34 准备工作 安装网络规划软件 U net是一个功能强大的规划优化软件 模型校正只是其中的一个功能模块创建项目在U net中 所有的规划优化模型校正等等工作都是在各个项目的基础上进行的导入天线方位图文件天线方位图随不同生产厂家而不同 需要正确导入建立模型和数据导入 Page35 过滤设置 模型校正 距离过滤 建议 将r3km的数据滤除信号强度过滤 建议 Signal 40dBm或Signal 121dBm的数据滤除Clutter过滤 建议 将落在Clutter内样点数少于300个的Clutter滤除 Page36 参数校正 模型校正 Page37 模型校正 校正结果分析校正结束后还需要对所得模型的准确性进行分析 模型的准确性是指校正所得的模型和实际测试环境的贴合程度 一般通过RMSError的大小来评估 最好的情况是RMSError 8 说明所校模型和实际环境是贴合的 实际模型校正中 要尽量使RMSError向这一目标靠近 Page38 思考题 移动通信系统使用的是无线电波的哪个频段 无线电波主要有哪几种传播方式 无线传播环境中 信号衰落主要有哪两种形式 各自的特点及产生原因是什么 无线传播环境中 信号传播损耗主要有哪几种形式 常见的传播模型有哪些 各自的应用环境是什么 Page39 本章小结 本章主要讲述了无线电波的相关知识 需要掌握的知识包括 无线电波的传播途径无线电波的损耗和色散特性 以及主要的补偿方案常用的无线电波模型 掌握主要涉及的参数掌握无线传播模型的校正方法 Page40 课程内容 T 第一章无线电波知识第二章天线的知识介绍第三章射频基础知识第四章数字电子地图 Page41 第二章天线的原理及应用 第一节天线的工作原理第二节天线的分类第三节天线的电气指标第四节天线的机械指标第五节天线新技术介绍 Page42 天线的位置和作用 8防雷保护器 主馈线 7 8 5馈线卡 6走线架 4接地装置 3接头密封件绝缘密封胶带 PVC绝缘胶带 1天线调节支架 GSM CDMA板状天线 抱杆 50 114mm 2室外馈线 9室内超柔馈线 7馈线过线窗 基站主设备 基站天馈系统示意图 Page43 天线的工作原理 当导线载有交变电流时 就可以形成电磁波的辐射 辐射的能力与导线的长短和形状有关 如果导线位置由于两导线的距离很近 且两导线所产生的感应电动势几乎可以抵消 因而辐射很微弱 如果将两导线张开 这时由于两导线的电流方向相同 由两导线所产生的感应电动势方向相同 因而辐射较强 当导线的长度远小于波长时 导线的电流很小 辐射很微弱 当导线的长度增大到可与波长相比拟时 导线上的电流就大大增加 因而就能形成较强的辐射 通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子 两臂长度均为1 4波长的振子叫做对称半波振子 Page44 移动天线的工作原理 Page45 按照辐射方向划分 图 定向方向 图 全向天线 天线的分类 一 Page46 按照外型划分 板状天线 帽形天线 鞭状天线 抛物面天线 天线的分类 二 Page47 按照极化方式划分 天线的分类 三 Page48 天线的主要电气指标 Page49 对称半波振子方向图 顶视 侧视 定向天线方向图 全向天线方向图 天线方向图 Page50 dBi与dBd 天线的增益 Page51 波束宽度 前后抑制比 零点填充 上副瓣抑制 天线的其他主要电气指标 Page52 机械下倾与电下倾 机械下倾 电下倾 Page53 天线驻波比 9 5W 80ohms 50ohms 朝前 10W 返回 0 5W 天线的主要电气指标 Page54 f1f2f3f4f2 f1f3 f2f4 f3f3 f1f4 f2f4 f1 三阶互调判定方法 天线的主要电气指标 无源互调的原因存在磁性物质连接处不紧密不同材料的金属的接触相同材料的接触表面不光滑 Page55 天线的主要机械指标 天线输入接口天线尺寸天线重量风载荷工作温度湿度要求雷电防护三防能力 Page56 功分器 功分器 功分器 功分器 功分器 功分器 功分器 功分器 功分器 功分器 功分器 耦合器 耦合器 耦合器 同轴式分布式天线系统 Page57 应用于一些覆盖范围较大 传输距离较远的情况 光纤馈电式分布式天线系统 Page58 智能天线系统 Page59 两种算法 切换多波束 自适应波束 智能天线 Page60 思考题 天线按信号辐射方向划分 可以分为哪几类 按外形划分 又可分为哪几类 天线的主要电气指标有哪些 天线的主要机械指标有哪些 分布式系统主要有哪几种 Page61 本章总结 天线的工作原理天线的分类天线的主要电气指标天线的主要机械指标天线新技术 Page62 T 第一章无线电波知识第二章天线的知识介绍第三章射频基本知识第四章数字电子地图 课程内容 Page63 绝对功率的dB表示射频信号的绝对功率常用dBm dBW表示 它与mW W的换算关系如下 例如信号功率为xW 利用dBm表示时其大小为 例如 1W等于30dBm 等于0dBW 相对功率的dB表示是任意两个功率的比值的对数表示形式 而dBc是某一频点输出功率和载频输出功率的比值的对数表示形式 功率单位简介 Page64 噪声相关概念 噪声噪声是指在信号处理过程中遇到的无法确切预测的干扰信号 各类点频干扰不是算噪声 噪声系数噪声系数是用来衡量射频部件对小信号的处理能力 通常这样定义 单元输入信噪比除输出信噪比 如下图 线性系统 Page65 噪声相关概念 级联网络的噪声系数公式 Page66 数字调制 Page67 各种调制技术的应用 Page68 杂散辐射 杂散辐射杂散辐射是指发信机在频谱发射模板规定的频率范围之外的频段内发射的 信号之外的其他信号 它包括谐波分量 寄生辐射 交调产物 发射机互调产物等 这些杂散辐射都会对其他的无线通信系统造成干扰 对该指标的规定是为了提高系统的电磁兼容性能 以便与其他系统 如WCDMA 共存 当然这也保证了系统自身的正常运行 Page69 下行通道射频指标 邻道泄漏 ACLR 邻道泄漏指标是用来衡量发射机的带外辐射特性 定义 邻道功率与主信道功率之比 通常用dBc表示 如下图 Page70 接收灵敏度 接收灵敏度用功率表示Smin 10 log KTB Ft S N 单位 dBmK是波尔兹曼常数 单位 J K 焦耳 K T表示绝对温度 单位 KB表示信号带宽 单位 HzFt表示系统的噪声系数 单位 dB S N 表示解调所需信噪比 单位 dB当B 1Hz时 10 log KTB 174dBm Hz Page71 接收机阻塞指标 阻塞阻塞指标也是来考核接收机抗干扰能力 它描述的是接收机在接收的频道外存在单音或调制信号干扰 但干扰信号不在相邻频道或杂散响应频点上的情况 具体指标要求根据不同系统而定 阻塞指标一般要求接收机前端要有较高的三阶截止点 即大的线性动态 同时要求中频滤波器有较好的选择性 Page72 滤波器 Page73 合路器 合分路单元的作用 可以使多个发射信号和多个接收信号共用一个天线 减少天馈数量完成收发信双工 发射信号合路 滤波完成接收信号的滤波 低噪声放大和分路提供塔放的馈电电路功能 包括CDU SCU EDU三种模块 Page74 CDU CombiningDistributionUnit Page75 SCU SimpleCombiningUnit Page76 EDU EnhanceDuplexerUnit Page77 各种合分路单元损耗对比 Page78 几种常用的射频器件 功分器 耦合器 干放 合路器 功率放大器 衰减器 Page79 几种常用的射频仪器 频率计 测试手机 综合测试仪 场强仪 驻波比测量仪 便携频谱仪 信号源 功率计 频谱仪 Page80 思考题 绝对功率的单位有哪几种常用的表达形式 他们之间的换算关系为 噪声系数的定义 写出级连噪声系数公式 什么杂散 什么是邻道泄漏 给出灵敏度的表达公式 列举几种调制方式 GSM用的是那一种 Page81 本章小结 本章主要介绍射频常用的基本概念 分为 功率相关概念 噪声相关概念 调制的概念和种类 杂散 邻道泄漏等发散信道指标 接收信道的灵敏度指标等 最后介绍了几种常用的射频器件和射频仪器 Page82 课程内容 T 第一章无线电波知识第二章天线的知识介绍第三章射频基本知识第四章数字电子地图 Page83 数字地图简介 什么是数字地图数字地图组成要素数字地图精度数字地图的数据格式数字地图在移动通信中的应用 Page84 什么是数字地图 地图实际上就是在平坦的表面上描述地球或者地球的一部分 它把地球这个曲面的物体展示在一个平坦的表面上 数字地图是以数字形式记录和存贮的地图 数字地图便于存贮 传输和更新 经计算机处理可转换成纸质地图 或经可视化处理在计算机屏幕上显示 从实际的地表到水平表面 Page85 数字地图组成其他元素 数字高程模型 DEM数据 按规定分辨率等间隔表示的地面高程数据 采用栅格数据结构 地面覆盖模型 DOM数据 按规定分辨率等间隔表示的地面覆盖类型 采用栅格数据结构 线状地物模型 LDM数据 以弧段坐标表示的线状地物平面位置 采用矢量数据结构 建筑群空间分布模型 BDM数据 描述建筑物的平面位置和高度数据 采用栅格数据结构或矢量数据结构 Page86 数字地图精度 数据精度是数字地图的重要指标 决定着其生产成本与应用范围 按基本标准提供的数字地图 应满足以下精度要求 Page87 数字地图的数据格式 数字地图的数据文件夹一般分为Heights 高度 vector 矢量 clutter 地物 building 建筑 各文件夹都包含有配置信息文件 其中 索引文件 index 包含区域坐标的信息 投影参数文件 projection 包含地图投影方式 椭球体 投影带带号 中央子午线 数字地图精度等 Page88 数字地图的数据格式 数字地形高度数据 heights文件夹 包括以下文件数字地形高度数据 demo b 数字地形高度数据以二进制格式存储的栅格数据格式 象元数据为高程值 index txt文件Index txt的ASCII码文本文件包含了每个二进制高度文件的位置信息 这个文件必须和高度数据存储在同一个目录中 Projection txt文件Projection为投影参数文件 以某数字地图的内容为例 内容如下 WGS 84 椭球名50 投影带号 不一定包含 UTM 投影方式0 0117 0500000 00 0 坐标转换参数 Page8