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道路覆盖技术探讨目录目录序言1第一章 概述2第二章 典型道路分类及特点42.1、道路的分类42.2、道路沿线的无线环境的种类52.3、典型的自然环境和无线环境分析7第三章道路覆盖信号预测和影响分析103.1、理论预测模型公式103.2、丘陵地形的场强预测和特点153.3、郊区地形223.4、直放站覆盖场强预测的修正253.5、隧道覆盖场强预测26第四章 天馈对覆盖效果的影响414.1、天线理论知识414.2、天馈性能指标介绍434.3、天馈特性对直放站覆盖的影响444.4、天馈对太阳能设备功耗的影响58第五章 各种设备在道路覆盖中的作用605.1、基站605.2、直放站63第六章 技术分析676.1、同频干扰676.2、邻频干扰696.3、漫游分析696.4、切换分析706.5、隔离度73第七章 工程勘测777.1、勘测测前的准备777.2、路测阶段787.3、实地勘测827.4、基础建设的初步确定84第八章 工程设计868.1、整体设计思路868.2、道路覆盖工程设计思路88第九章 工程建设94第十章 典型道路工程覆盖解决方案10810.1、铁路覆盖解决方案10810.2、高速公路覆盖解决方案11410.3、多弯道覆盖解决方案11810.4、隧道覆盖解决方案120序言随着我国无线通信网络的不断发展，直放站系统被越来越广泛地应用在室内、外覆盖系统覆盖工程中。经过几年的建设，移动通信运营商对城市室内外的网络建设已日趋完善，对于城市室内外的建设宗旨也由初期的大量的初期基础覆盖转变为了对网络的不断优化，直至打造为精品网络。由于有大量的移动用户往返于道路中，但是，由于道路地理环境的特殊性，及初期网络运营商网络建设的策略问题，很多地段道路上存在移动信号的阴影区或盲区，甚至整段的盲区。出于各种原因，全国各地移动网络运营商，已逐步将目光转移到了道路无线网络的信号质量的改善。如：湖南移动石长铁路、河南移动三门峡铁路、洛阳移动焦枝铁路洛阳段、十堰移动十堰铁路、洛阳移动207国道、洛阳移动311国道、洛阳移动连霍高速、广西桂海高速、山西太旧高速等道路工程的招标。因此，从公司市场角度而言，在保持原有室内工程市场份额的同时，道路覆盖工程将成为公司新的增长点。目前，公司已经完成或正在进行的道路覆盖工程有河南移动三门峡铁路、十堰移动十堰铁路、广西桂海高速及山西太旧高速工程。由于道路工程环境的特殊性及工程建设的特殊性，道路覆盖势必是一项复杂、烦琐且技术要求较高的工程。经过逐步的摸索和实验数据的采集分析，工程部在此方面已经积累了一定的经验，为了更好的做好道路的覆盖，进而指导和支持全国各代表处相关的工程，总结出一套道路覆盖从前期勘测协调到后期的施工组织和网络优化的合理解决方案，则显得尤为重要了。道路覆盖技术探讨第一章 概述第一章 概述1.3、道路工程覆盖采用直放站的优势：道路覆盖工程中，一般采用基站和直放站相结合的覆盖方式。对于直放站覆盖，通常选用的设备为无线直放站和光纤直放站。采用无线直放站，通过从就近基站取得无线信号经过放大后，向道路沿线区域覆盖；当无法满足无线直放站开通条件时，可考虑采用光纤直放站从就近基站耦合信号，选择合理位置安装一台或多台光远端机对道路沿线区域进行覆盖；当盲区过长，超过了光纤直放站开通条件时，应建议局方新增基站，同时增加若干直放站配合基站共同覆盖道路沿线区域。在道路沿线有部分区域为小段盲区或因山体阻挡信号较弱，此时若采用基站覆盖，不仅工程成本高，而且施工也不方便、建设周期长，若采用直放站系统，则成本低、安装方便、建设周期短的优点就充分显现出来。同时，在地形复杂的地区，受地形的影响，基站根本无法发挥其真正的作用，而且道路是一条狭长的区域，基站无法达到在平原地区应有覆盖距离，往往覆盖区域并不理想，如果单纯的只是采用基站覆盖道路，势必会造成资源的浪费；对于道路沿线的大段盲区，采用基站结合直放站系统的覆盖方式，可以将基站增加在移动用户群体较多的区域，如乡镇或自然村落，这样，基站既可以解决直放站信源的问题，又可以兼顾基站四周的潜在用户，因此可以大大节约工程投资、缩短建设周期。由于道路覆盖的特殊性，因此，为了做好道路的移动通信的覆盖，必须对以下问题进行深入的分析和研究：l 道路沿线的自然环境及无线环境是否具有共性？一般有那些共性？l 无线电波在室外常见障碍物条件下衰减值的大小？l 各类典型的地形对无线电波的传播有那些影响？其对信号的衰减是否有相同的可调因子？l 公司那一种设备适应何种地形？其性价比如何？l 不同的天馈系统对直放站的覆盖范围有何影响？我们在寻求以上的问题相关的解答前，首先总结道路中常见的地形，然后介绍无线电波的传播特性，总结室外无线电波的计算公式，通过理论分析计算，指导我们的工程工作。在本文中，还对直放站的选取、天馈系统及其相关技术和工程建设等问题进行了探讨，力求找出性价比高、适合道路覆盖的典型工程模式。 130道路覆盖技术探讨第二章 典型道路分类及特点第二章 典型道路分类及特点2.1、道路的分类根据目前我国的交通状况，道路可分为铁路、公路和轻轨。2.1.1、铁路根据我国铁路的现状，我们可以将铁路分成几个不同的类型：A、 单轨铁路：所谓单轨铁路就是在这条铁路上只有一条铁轨，这种类型的铁路比较窄，一般为5米宽；B、 双轨铁路：双轨铁路相对于单轨铁路而言，比单轨铁路宽了5米左右；对于某些特殊的地形，有可能两条铁轨分得很开，它们之间的距离可以达到几百米，并且可能有山、树林或河流阻隔，所以对于双轨铁路，我们有时要把它们当做两条铁路来看待；C、 电气化铁路：电气化铁路就是指该铁路上方有为列车提供动力的10KV的高压电线，但我们有必要考虑铁路上方的高压电线产生的强电磁场，其它的特性和普通铁路一样；D、 非电气化铁路：非电气化铁路是相对电气化铁路而言的，它与电气化铁路的区别在于没有铁路上方的高压电线；E、 连续多弯道铁路：这种铁路的特点是弯道多，并且是连续的，从弯道到弯道之间是不可视的。2.1.2、公路l 高速公路：高速公路一般是全封闭式的，对最低时速和最高时速有很严格的限制，一般情况下高速公路的最低时速为60Km/h，最高时速为140Km/h，双向车道之间有隔离带；高速公路通常为直线，但因地形原因，偶尔会有弯曲，一般弯曲度不会超过40度，且一般是为了避开山体、河流、树林或村庄，所以，对于存在弯曲的地方，应详细了解其周边地形，以便于通过地形而了解其对信号的影响程度；由于高速公路为全封闭式，禁止随意停车，所以给工程带来一定困难。l 国道：国道一般地处城镇周边，它不像高速公路那样有很多限制，双向车道之间没有明显的隔离带。2.1.3、隧道根据隧道的情况，可以将隧道分成公路隧道和铁路隧道；公路隧道：l 高速公路隧道：高速公路隧道的宽度一般是三车道或四车道，隧道内的环境比较好，隧道的墙壁为瓷砖和水泥；l 一般公路隧道：一般公路隧道的宽度是两车道或三车道，系统隧道内部的环境很差。铁路隧道：l 单轨隧道：隧道内只有一条铁轨通过，其宽度为4米左右，内壁为粗糙的水泥层或岩石；l 双轨隧道：隧道内有两条并排的铁轨通过，其宽度一般在9米左右，相对单轨隧道而言其内部显得很空旷，壁为粗糙的水泥层或岩石。2.1.4、轻轨通常位于城市密集区的交通主干道立交桥上，所经之处，高楼林立，车流量大，基站众多。而且轻轨时速一般较快（时速在每小时100公里左右），所以在轻轨内的移动信号一般切换比较频繁，掉话率高，乒乓效应严重。2.2、道路沿线的无线环境的种类2.2.1、自然环境分析 l 平原地带绝对高度多数低于200m，相对高度小于50m，地面平坦坡度一般小于10度；l 丘陵地带绝对高度多数低于500m，相对高度在50 m到200之间，坡度较平，谷底较宽阔；l 山区山区有分为低山区、中山区和高山区；低山区的绝对高度在500m到1000m之间，相对高度在200m到500m之间，中山区的绝对高度在1000m到3500m之间，相对高度在500m到1000m之间，它们的地貌特征为有山脉走向较明显，山坡坡度较大；高山区的绝对高度在3500m以上，相对高度1000m以上，地貌特征为山势高峻，山坡较陡。l 市区市区大多为平坦和丘陵地形，但大楼和建筑物众多，而这些建筑物又受平坦和丘陵地形的影响。市区内人口集中，活动频繁，话务量大有许多人为的变化对路径损耗也有影响。2.2.2、无线环境分析根据覆盖区信号的复杂程度可以将无线环境分为信号纯净区和信号复杂区。【1】信号纯净区在道路沿线，某些区域移动通信资源匮乏，信号频点单一，这样的区域称为信号纯净区。信号纯净区又包含载频数少的区域和盲区。 载频数少在道路沿线的部分地区，人口密度较少，相应的，基站分布也较稀疏，在基站的覆盖边缘区，可能只有一个基站信号可用，而且基站载频数较少，这样的区域信号单一，属于典型的载频数少的区域。图2-1 三门峡陇海线铁路渑池英豪段原始场强图例如图2-1为河南三门峡市陇海线铁路的一部分，渑池至英豪段全长约12公里，其中K762K768约6公里长的区域内信号强度小于-90dBm，信号均来自渑池基站（4载频），CID=14168，这一段属于典型的载频较少的信号纯净区。 盲区在道路沿线部分地区，由于居民稀少或经济落后，在相当长的区域都内没有建设基站，形成若干段不连续的盲区或大段的盲区。例如图2-2为湖南石长铁路张家界境内的一部分，慈利至张家界段铁路穿行于群山之间，基站稀少，形成了若干段盲区；这一段属于典型的盲区。图例：-85dBm以上-85-100dBm-100-115dBm-115dBm以下图2-2 湖南石长线铁路张家界溪口沙刀湾段原始场强图【2】信号复杂区：频点多且切换频繁信号复杂区多出现在城乡结合部或城市之间的交界地带。由于城市基站分布密集，在城乡结合部会形成多个基站信号的重叠区，频点众多，而且各基站的信号场强非常接近，造成信号之间切换频繁，话音质量也受到影响，在覆盖中应考虑优化切换关系、改善通话质量。例如洛阳市唐僧寺就是城乡结合部信号复杂切换频繁的典型。图2-3为洛阳市唐僧寺附近的环境示意图。图2-3 河南洛阳207国道唐僧寺段示意图唐僧寺位于洛阳市南郊，地处城乡结合部，信号情况非常复杂，其中较强的3个频点分别来自偃师府店、缑氏和偃师固县基站，强度都在-80dBm-90dBm之间，造成切换频繁。在城市之间的交界地带，某几个城市的基站信号形成重叠区，在这个重叠区内会出现多个小区号（Cell ID），在覆盖中更要重点考虑信号之间的切换和漫游关系。2.3、典型的自然环境和无线环境分析在道路覆盖工程中，道路沿线的无线环境不仅与该地的地形有关，同时还与当地的人文环境有很大关系。对于大型村落或乡镇，网络运营商为了改善网络环境，一般均建有基站，如目前大部分省市的移动公司，正在实施“美丽田园”工程，对于具备一定手机用户或人口数量及收入较高的村落，均已建设基站。因此，对于道路覆盖，了解附近的人文环境（是否存在城镇、村庄及经济收入等），可以初步判断当地的基站信息，从而通过对道路信号的了解，分析基站（信源）的情况（基站的位置、距离、话务量等）。下面以三门峡马家沟村为例，了解自然环境和人文环境对信号的影响作用。图2-4为马家沟村附近的基站分布情况和地形情况：图2-4 河南三门峡陇海线铁路马家沟段示意图从图2-4中可以看出，陇海线铁路两侧有小山阻挡，形成高度在1020米左右的峡谷地形，而A、B、C、D四处两侧都没有山体阻挡，在方圆200300米的区域内为比较开阔的地形。总体上来说，本段属于不连续的峡谷地形，使得本段的无线信号变得非常复杂。图2-4中，在陇海线铁路上方标出了本段未增加直放站前的原始信号情况。马家沟村附近的基站分布也可从图2-4中看出：马家沟村东侧约10公里的SCun基站，BCCH52；东侧约6公里的JiaCun基站，BCCH86；铁路北侧约2公里的DongChangCe基站，BCCH32；西侧约8公里的YuYuan基站，BCCH76。由于马家沟村附近的基站建站较早，规划中是为覆盖G310国道及其沿线的村落建设的，所以基站对陇海线铁路沿线的覆盖作用不大。例如距铁路北侧仅2公里的DongChangCe基站，天线高度仅15米左右，到达铁路峡谷中的信号在-90dBm以下，那么在移动的火车车厢内信号强度会更差。C处为比较开阔的地形，这里DongChangCe基站的信号在-85dBm左右，在火车车厢内勉强能保证通话。同样，JiaCun基站和YuYuan基站到铁路的距离也不远，但由于峡谷地形的影响对铁路覆盖的效果也很差，马家沟村铁路沿线的信号强度大多在-90dBm以下，且各频点的强度都相差不大，通话时切换频繁，掉话率高。A、B、C、D四处的地形相对开阔，基站到达的信号也相对较强，在相邻频点的信号也与服务小区的信号强度相差不大，容易形成乒乓效应。由上面的分析我们看到，陇海线铁路三门峡马家沟村形成这种复杂的信号情况与本地的地形有很大关系，同时还与三门峡市的人文环境有关。三门峡移动公司在网络建设时期提出“村村通”，即在比较大型的自然村落，实现移动信号的全覆盖。所以早期建设的基站大多分布在大型自然村落附近，基于这种建设思路，这些覆盖村落的基站天线高度一般小于30米，且多为全向站。这些基站可能会兼顾国道和公路的覆盖，但对于铁路或高速公路等新的移动用户集中区域的覆盖作用则很小。随着我国铁路的不断提速和高速公路的发展，对移动通信有了新的需求，移动运营商的建站思想也逐步改变为以城镇建设为主，并兼顾国道和铁路的覆盖。所以在分析道路沿线无线信号环境时，不但要分析道路沿线地形，还要结合当地的人文环境等其它因素来综合考虑。道路覆盖技术探讨第三章 道路覆盖信号预测和影响分析第三章道路覆盖信号预测和影响分析在实际的研究中，无线电波的传播特性是非常复杂的，特别是室外无线电波的传播，其实际传播损耗不仅与传播距离有关，还受地形的影响非常大，对于道路覆盖，由于覆盖区域呈带状，覆盖区信号更加复杂多变。在目前室外无线电波的研究中，通常以奥村（OkumuraHata）传播模型公式为室外信号预测的理论基础，通过对地形的分类，根据不同地形所对应的公式，对覆盖区场强进行预测。但是奥村传播模型公式是建立在基站覆盖基础上研究的，而且其模型是建立在以基站为半径的小区覆盖路径上进行的数据统计，对于直放站的道路带状覆盖区，利用奥村模型公式进行预测，必然会存在一定的误差。在本章中，首先在介绍不同地形条件下，奥村传播模式的理论预测公式的同时，将选取部分实际测试数据，通过与理论数据的比较，根据相同地形下条件下其它典型的影响因素（如树林阻挡、山峰阻挡、道路弯曲影响等），总结出相应的衰减余量，作为对在道路覆盖条件下，实际场强与根据奥村模型条件下的修正，力求保证经过增加相应衰减余量的修正后，预测的场强最大限度的接近于实际测试场强。3.1、理论预测模型公式对道路覆盖场强进行预测，必须建立在具有可行性的传播模型基础上进行统计研究，通常情况下，传播模型分为统计型模型和决定型模型。统计型模型是利用测试数据，进行统计分析得到的传播模型，一般计算量较小，对电子地图的数据要求也较低，统计模型一般可以利用测试数据加以修正。决定型模型是根据传播路径上的地物、建筑物的几何信息，利用波的绕射、反射的理论得到的模型。一般计算量非常大，对电子地图的数据要求较高，它需要地形、建筑物的信息，一般不能利用测试数据加以修正。因此，我们将用适合于统计型模型的OkumuraHata模型来对室外道路覆盖理论场强进行推导。3.1.1、OkumuraHata模型公式如下：准平滑地形的市区接收功率中值：郊区平坦地形接收功率：开阔地、准开阔地接收功率：丘陵地接收场强：任意不规则地形地物的接收功率： 式中，Po是在给定发射功率下的自由空间接收的信号场强Pt为基站（直放站）发射功率Gt为发射天线增益；Gr为移动台接收天线增益；Lk线路损耗；为准平滑地形市区的基本衰耗中值，由图3-1求得；为基地台天线高度增益因子，由图3-2求得；为移动台天线高度增益因子，由图3-3求得；是郊区修正因子，由图3-4求得；分别为开阔地和准开阔地的修正因子，由图3-5求得；分别为丘陵地修正因子及丘陵地微小修正值，由图3-6求得；是孤立山丘修正因子，由图3-7求得；图3-1 准平滑地形市区的基本衰耗中值图3-2 基站（直放站）天线高度增益因子 图3-3 移动台天线高度增益因子图3-4 郊区修正因子 图3-5 开阔地、准开阔地修正因子图3-6 丘陵地场强中值修正因子 图3-7 丘陵地场强中值微小修正因子图3-8 孤立山丘修正因子由于上述各表中的修正因子是在基站覆盖的基础上统计的，而且适用频率较广，为了便于道路覆盖时的场强预测，经过对上述各表的分析及取值验证后，其在900M状态下，与覆盖距离有关的各项修正因子如表3-1所示：距离(Km)直放站天线高度增益因子，dB10m15m20m25m30m35m40m45m50m0.5-14.00 -13.00 -12.00 -11.50 -11.00 -10.00 -9.00 -8.50 -8.00 1-15.00 -14.00 -13.00 -12.00 -11.50 -11.00 -10.00 -9.50 -9.00 1.5-15.50 -14.40 -13.25 -12.30 -11.75 -11.15 -10.25 -9.65 -9.10 2-16.00 -14.75 -13.50 -12.60 -12.00 -11.30 -10.50 -9.85 -9.25 2.5-16.50 -15.20 -13.75 -12.90 -12.25 -11.50 -10.75 -10.05 -9.40 3-17.00 -15.50 -14.00 -13.25 -12.50 -11.75 -11.00 -10.25 -9.50 3.5-17.75 -16.25 -14.75 -13.75 -13.00 -12.05 -11.40 -10.55 -9.75 4-18.50 -17.00 -15.50 -14.25 -13.50 -12.35 -11.75 -10.85 -10.00 4.5-19.25 -17.75 -16.25 -14.75 -14.00 -12.90 -12.20 -11.15 -10.25 5-20.00 -18.50 -17.00 -15.25 -14.50 -13.50 -12.50 -11.50 -10.50 5.5-20.20 -18.75 -17.30 -15.50 -14.65 -13.65 -12.65 -11.65 -10.65 6-20.40 -19.00 -17.60 -15.80 -14.80 -13.80 -12.80 -11.80 -10.80 6.5-20.60 -19.25 -17.90 -16.00 -14.95 -13.95 -12.95 -11.95 -10.95 7-20.80 -19.50 -18.20 -16.35 -15.10 -14.10 -13.10 -12.10 -11.10 7.5-21.00 -19.75 -18.50 -16.55 -15.25 -14.25 -13.25 -12.25 -11.25 8-21.20 -20.00 -18.80 -16.90 -15.40 -14.40 -13.40 -12.40 -11.40 表3-1 道路覆盖工程中的直放站天线高度增益因子经验值3.1.2、地形分类说明：郊区地形：是指移动台附近有障碍物但不稠密的地区，障碍物高度一般不超过30，该地区的地形波动在20内，而且起伏缓慢，地形峰点与谷点之间距离大于地形波动高度，在以公里计算的范围内，其平均地面高度差仍然在20范围内；开阔地形：通常是指在电波传播的方向上无高大树木、建筑物等障碍的场地（障碍物高度一般小于10），大致的标准是300400m以内，呈开阔状态的旱地、农田或原野等。它们与城市相比，建筑物要矮，障碍物要少，因此，传播衰耗也小些。但是由于道路两旁是较开阔的田地或原野、稀少的建筑物等，对电波有明显的反射作用（城市内多为漫射），因此，移动台在行进中的接收场强变化较大。丘陵地形：指那些不规则的起伏地形，其地形起伏高度在2040，如山丘重叠的地形，不包括距离超过1Km的平坦高地，对于覆盖区在峡谷中的道路，当峡谷高度超过10，也可以视为峡谷地形。按照“地形起伏高度”查找修正曲线的修正值，加以修正即可。丘陵地的场强中值修正因子曲线如图3-6所示。图中h表示自接收点（即移动台）向发射台（即基地台）延伸10km范围内，多次地形起伏中90%处和起伏10%处高度之差。丘陵地的场强中值修正因子分丘陵地修正因子和丘陵地微小修正值两项处理。修正因子Kh表示丘陵地场强中值与基准场强中值之差。h在20m以上时Kh为负值，说明丘陵地场强中值小于基准场强中值。丘陵地微小修正值曲线示于图3-7，当计算丘陵地不同地点的场强中值时，应先找到修正值Kh，在找出值。孤立山丘：指传播路径中有单独的山峰，而山峰以外的地形认为是对移动台场强无影响的。即在传播路径中有近似锥形的单独山丘存在，在山顶可直视基地台（发射点）的情况。山背后的移动台的接收场强也可采用修正因子的办法求得，其修正值视通过地形参数和修正曲线进行。当电波传播路径上有孤立的山丘时，山背后的场强值一般从相应的自由空间场强减去山峰绕射衰耗再减去附加衰耗（即孤立山丘修正因子）求得。图3-8所示就是孤立山丘修正因子曲线图，他指出了使用150900MHz频段、山峰高度H200m时，实测的场强中值与基准场强中值之差（即修正因子）。由图可知，场强再峰顶中值高，在谷点呈最大衰减。不规则地形：不规则地形的传播衰耗为准平滑市区传播衰耗与丘陵、斜坡地等不规则地形修正因子之差。当地形地物由多种组合而成时，则增加相应的修正因子即可。在提出标准奥村模型理论公式，对地形进行定义后，将选取典型道路直放站覆盖区的各项采集数据，通过分析实测场强和预测场强间的差值，并对差值进行分析，寻找其共性，并对奥村模型进行修正，以总结出最适合于直放站道路覆盖的理论预测公式模型。因此，为了验证道路覆盖的场强预测值与实测值的偏差，在理论预测的基础上，针对特殊地形，我们通过大量的实验测试数据，力图寻找出实测和理论测试的某种关联。3.2、丘陵地形的场强预测和特点3.2.1、马家沟测试点：马家沟直放站覆盖陇海铁路其中的某段，其地形起伏高度在20左右，覆盖区的陇海铁路两旁多为20高的黄土坡，火车在由黄土坡形成的峡谷中穿行，峡谷底宽度为17，谷顶宽度在2540不等，黄土坡平均倾斜度在10度左右。根据地形定义，此段地形属于丘陵地形。如图3-9。图3-9 河南三门峡陇海线铁路马家沟段示意图图示说明：【1】 火车基本在20以下的土坡形成的峡谷中运行，峡谷底宽度为17左右；【2】 峡谷坡度约10度；【3】 开阔地是指火车铁轨两边200内无明显的土坡和山体阻挡；【4】 马家沟直放站采用GZF900V型机，重发天线位于离铁轨相对高度为25的土坡上，重发天线离铁轨的水平距离为10；【5】 直放站输出功率为36dB，重发天线类型为60度夹角可调天线，增益为18dB；【6】 马家沟直放站铁路覆盖区场强测试所用工具为Premier测试软件和带工程模式的标准测试手机，用测试手机采集数据时，以100为单位对覆盖区当前的场强进行采集。【7】 天线高度：12m；输出功率：36 dBm；天线类型：角反射；下倾角：5；重发天线距铁路水平距离26m。为了能清楚的了解在丘陵地带，理论场强和实际场强间的关系，以及地形对当前接收场强的影响，在下面，我们将根据丘陵地带基本场强预测公式，对直放站覆盖区的场强进行预测。预测思路如下：奥村公式丘陵地预测公式：在上式中，；为市区准平滑地带基本衰减中值，在900M信号时，其值与距离有关，可以通过查表可以得出，是一固定值，与直放站地形和高度等因素无关；为基站台天线高度增益因子，其值与覆盖距离和基站台自身的高度有关，同样通过查表可以得出，但在查表前，必须确定基站台天线（即重发天线高度）的高度；为移动台天线高度增益因子，在900M信号时，其值与移动台高度有关，一般取值为1.5，即-4.5dB。为丘陵地场强中值修正因子和场强中值微小修正因子，其大小与覆盖区的地形起伏高度有关，可以通过查表得出，但是查表前，必须明确直放站覆盖区的地形起伏高度（参见图3-10 马家沟海拔高度曲线图）。 重发天线有效高度的确定：马家沟3km范围内的90范围的最大海拔平均高度460m，10的最低海拔高度为450m，则其地形起伏相对高度差h10m，而直放站天线距铁路高度为30m，所以，直放站重发天线的有效高度为40m。图3-10 河南三门峡陇海线铁路马家沟覆盖区海拔高度曲线图 重发天线增益为18dB，移动台增益为3dB，移动台有效高度为2，重发天线入口功率为36dBm； 各类修正因子的确定（已知频率为900M），通过查表求得；则可以方便的确定直放站覆盖区某点的理论预测场强，如距重发天线km处的预测场强为：36-91.53-20lg2+15+3-23+(-13)+(-4.5)-72dBm；为了便于分析，将理论计算数据和实际测试场强数据置于同一表中，如下图3-11：10米深峡谷15米深峡谷15米深峡谷开 阔 地图3-11 马家沟场强随地形变化图通过上表，可以明显发现，在离直放站400m的范围内，由于在测试区有峡谷阻挡，所以其信号强度明显比500800m范围内无山体阻挡时信号场强要差；在离直放站1.2km的范围内由于重发天线可视，所以，实际测试场强比理论预测时的场强还要稍微的偏大，从1.7km2.2km间，由于覆盖区附近土坡阻挡较小，所以其测试场强下降比较平滑；在2.3km后，由于逐步远离站址，而且，由于存在1015m高土坡的阻挡，实际测试信号迅速的变弱。在1.3km附近可以明显的发现其场强变弱，结合其海拔高度，可以发现此处的海拔明显高于其他位置的，由于其海拔相对增高，其相对于重发天线的相对高度则变小，则受前方阻挡物的阻挡较大，因此可以看到此处的实际接收场强变化明显的大于相邻位置的场强变化。6米深峡谷10米深峡谷15米深峡谷开 阔 地15米深峡谷图3-12 马家沟直放站覆盖区内预测场强与实测场强的差值理论预测和实际测试差值分析（不同区间内差值的平均值见表3-4）：离天线较近（1km范围内）的区域，由于直放站天线可视，且覆盖区部分位置为开阔地带，所以实际场强普遍比预测的偏大，所以其差值也较大；在测试区有阻挡物时，由于存在山峰绕射衰耗，因此应该减去附加衰耗，即孤立山丘修正因子，以使单点预测场强更加接近于实际的测试值，如马家沟覆盖区2.3km附近存在明显的土坡山丘阻挡，则在预测时应该增加相应的孤立山丘修正因子（通过查表可以查出对于的修正值），也正是因为没有增加孤立山丘修正因子，虽然预测场强在-80dB，但是实际测试场强已经变为了-90dB以下。孤立山丘修正因子：由奥村模式孤立山峰修正因子可以看出，在基站台和孤立山丘等高条件下，有孤立山丘引起的绕射衰减最大接近于20dB，由图3-12可以看出，预测和实测场强的差值最大有18dB（因移动台附近土山丘阻挡），符合奥村公式中孤立山丘的修正因子。整段差值数字平均值整段绝对平均值01Km数值平均值1Km后平均值最大差值最小差值0.75dBm9.1dBm-10.8dBm7.45dBm15dB0dB表3-4 不同区间内预测值与实测值的差值平均值经过对马家沟理论预测场强和实际测试场强的分析，我们不难发现： 阻挡：通过上图中差值和地形的比较，明显的可以看出地形对实际接收场强的影响，如：差值偏差较大的位置，基本是由于土坡的阻挡，测试点位于峡谷中，在1400附近，由于15土坡的阻挡，其差值最大在13dB左右，在2100后，实际接收场强小于预测场强，差值基本在8dB左右，其原因是移动台和重发天线间空间损耗因土山丘的阻挡损耗更加严重，所以单点接收场强逐步变弱。究其原因不难发现，在利用奥村模型预测丘陵地场强时，其丘陵地的修正因子是一平均值，在单点预测时，并没有增加丘陵地孤立山峰（阻挡）的修正值，所以造成了实测场强比预测场强偏小，如果适当增加丘陵地孤立山峰修正值（通过查图3-8），则可以使预测场强最大限度的接近实测场强。 可视：在覆盖区1Km范围内，由于直放站天线可视，可以看出，实际测试场强明显大于预测场强，最大偏差在13dB。通过上述的比较分析可以看出，实际测试场强并不象预测场强那样呈现规律的变弱，虽然实际测试场强在整体上是呈下降的趋势，但由于在此地形条件下，还是有部分地方的信号受阻挡物的影响，理论预测模型是从大量数据统计而总结出的，针对某一具体地形，通过其预测模型得出的预测值是不可能与实测值完全相同的，它只能是一个大致的预测值。在对于覆盖区单点场强进行预测时，应结合测试点1000范围内的地形，如有丘陵山峰对信号进行阻挡时，应增加相应的孤立山丘修正因子（通过查表可以查出对于的修正值）。3.2.2、预测和实测场强的差值修正和影响分析结合奥村预测场强模型，依照丘陵地形场强预测的公式和步骤，另外选取了符合丘陵地形的中和村和上和村，对直放站覆盖区实测场强和预测场强进行了比较分析。中和村的测试数据见图3-13。开阔地10米深峡谷20米深峡谷图3-13 中和村预测值与实测值之间的差值上和村的测试数据见图3-14。25米深峡谷20米深峡谷图3-14 上和村覆盖区内实测值与预测值差值的平均值上述三处实测和预测场强差值见表3-8：站名整段差值数字平均值整段绝对平均值01Km数值平均值1Km后平均值最大差值最小差值上和村5dBm6dBm1.2dBm10.4dBm21dB0dB中和村3dBm4.1dBm0.5dBm5.1dBm16dB0dB马家沟0.75dBm9.1dBm-10.8dBm7.45dBm15dB0dB表3-8 三站点实测值与预测值的差值统计表经过比较可知，在利用奥村模型对丘陵地形覆盖区场强进行预测时，整段覆盖区三处的预测最大差值为21dB，整段平均差值在49dB，因此在预测直放站在丘陵地形下的覆盖距离时，在奥村预测模型下，增加420dB的余量（大小视覆盖区的影响因素而定），基本可以保证预测覆盖距离接近于实际覆盖距离。通过对实测场强和预测场强的比较，不难发现在丘陵地形条件下，对覆盖区场强产生影响的因素：可视性：在距离直放站较近区域，如果重发天线可视性良好，信号实测值一般与预测值比较接近，甚至比预测场强要大，一般大6dB左右，而在不可视的情况下，信号实测值通常比预测值小（视阻挡情况而定）。山丘阻挡：指传播路径中有单独的山丘，而山丘以外的地形认为是对移动台预测场强无影响的。即在传播路径中有近似锥形的单独山丘存在，在山顶可直视基直放站重发天线的情况。山背后移动台的接收信号，因山体的阻挡，会产生山峰绕射现象，因此当电波传播路径上有孤立的山丘时，山背后的场强值一般从相应的自由空间场强减去山峰绕射衰耗再减去附加衰耗（即孤立山丘修正因子）求得。图3-8所示就是孤立山丘修正因子曲线图，它指出了使用150900MHz频段时，实测的场强中值与基准场强中值之差（即修正因子）。覆盖区海拔高度：如果道路中的海拔是起伏的，当其测试点海拔高于站址高度时，移动台和重发天线间如果有障碍物，则其阻挡会更严重，虽然在预测场强中考虑了地形海拔起伏的变化，但如果海拔起伏较大，在作为单点测试点场强预测时，必须考虑其海拔变化引起的衰减。植被阻挡：植被损耗：植被损耗与植被稠密程度、树冠茂密程度、树林厚度、树林与移动台的距离有关，具体如下：在树林内部的损耗大约为0.2dB/m(900MHz)；接收天线周围有树林，且低于树林，大致为10dB道路弯曲的影响：根据天线理论，沿着天线主瓣方向的功率密度在相同距离下是最大的，因此，如果道路产生弯曲，弯曲较大，偏移主瓣覆盖区，则信号会变差，如果偏移越大，则信号下降的速度越大，其信号差值在6dB以上。如果转弯后存在山丘的阻挡，则还需增加山丘阻挡的修正因子（一般山丘的阻挡在15dB左右，不超过20dB）。3.3、郊区地形3.3.1、郊区地形场强预测公式：郊区平坦地形接收功率：为准平滑地形市区的基本衰耗中值，由图3-1可查找求得；为基地台天线高度增益因子，由图3-2可查找求得；为移动台天线高度增益因子，由图3-3可查找求得；是郊区修正因子，由图3-4可查找求得；3.3.2、实际测试和预测场强：以桂海高速六景直放站为例：直放站站址离公路相对高度30，重发天线高度12，直放站输出功率36dB，离高速公路40。直放站公路覆盖区80的区域200范围内为开阔地带，覆盖区公路地形起伏高度为10，公路两旁30外偶尔有零星山坡阻挡，山坡高度一般不高于30。由图3-21可以看出，直放站覆盖区地形平均起伏高度为10，则重发天线的有效高度为30121052，通过查找基站（直放站）天线高度增益因子为-10dB，移动台高度为2，查表为-3dB，对于此地形，按照开阔地带场强预测公式进行预测，由于有部分公路两旁有山体阻挡，所以，预测的肯定比实际测试的要大，具体可以通过实际测试和预测的对比，其差值（即可调因子）可以从对比分析中得出。图3-21 桂海高速公路六景直放站覆盖区海拔高度图 预测场强：预测公式：在上式中，；为市区准平滑地带基本衰减中值，在900M信号时，其值与距离有关可以通过查表可以得出，是一固定值，与直放站地形和高度等因素无关；为基站台天线高度增益因子，其值与覆盖距离和基站台自身的高度有关，同样可以通过查表可以得出，但是在查表前，必须确定基站台天线的高度；为移动台天线高度增益因子，在900M信号时，其值与移动台高度有关，一般取值为1.5，即-4.5dB。为郊区修正因子，其大小与频率和覆盖距离有关，可以通过查表得出。根据上面的场强预测方法，可以得到5.5Km内各测试点的预测场强，由于预测方法和丘陵地形的场强预测方法相同，这里不再一一列表。从六景直放站覆盖区实际测试数据和预测值发现以下问题： 实测和预测场强均随着距离的增加而逐步的变弱，而预测场强的减弱趋势比较缓慢，在以百米为单位时，距离每增加百米，预测场强下降约1dB，实测场强每百米下降的幅度时大时小，在移动台和直放站间有阻挡时，其下降幅度明显偏大。 在离直放站较近区域（500范围内），由于重发天线离公路的相对高度较高（约50），并且天线的俯角仅为度（关于天线下倾角对覆盖区信号的影响，详见天线篇），所以实际测试信号比较偏小。所以在表中，测试和预测场强相差20dB是可以理解的。3.3.3、实测和预测比较分析3-22 六景直放站实测值和预测值随距离变化图 由实际测试数据和预测数据随距离变化表可以看出，实际测试场强普遍比预测场强大，其场强差值分布如下，见表3-9：整段差值数字平均值整段绝对平均值01Km数值平均值1Km后平均值最大差值最小差值8.2dBm8.2dBm12.6dBm7.5dBm16dB0dB表3-9 六景直放站预测值与实测值差值的分布对于实测和预测的场强差值，从差值对比图中可明显发现，在1.5Km前，其差值较大，一般在10dB以上，在1500以后，其差值明显变小，基本在010dB间，结合测试区路径，发现造成1500前差值偏大的原因是由于移动台测试点和重发天线间存在小山和树林的阻挡，造成实测值明显偏小；在1500后，虽然实测和预测的差值比较接近，但其差值依然还有6dB。由数字平均可以得出，整段的差值平均值在8dB，最大差值在16dB，造成此差距的原因是由于地形的差异造成的，因为郊区地带的定义是指移动台附近有障碍物但不稠密的地区，障碍物高度一般不超过30，该地区的地形波动在20内，而且起伏缓慢，地形峰点与谷点之间距离大于地形波动高度，在以公里计算的范围内，其平均地面高度差仍然在20范围内；但在本覆盖区的地形中，还是存在小部分的小山阻挡，且公路两旁有树林的阻挡。因此，对于郊区地形场强的预测，在道路覆盖中，必须注意道路两旁的阻挡物，对于目前国内的道路两旁，一般均有树林带的保护，很难有地方完全符合奥村公式模型中的郊区地形，所以在道路覆盖工程的场强预测时，对于近似郊区地形的覆盖区，在运用奥村公式预测时，应该增加10dB的修正因子，而对于更加复杂的郊区地形，还应适当再增大修正因子量。 对于郊区模型的奥村预测公式，由于它是基于相关地形和模式，建立在大量统计数据基础上总结的经验公式，所以，在将其引入至道路覆盖时，应该从两方面来考虑：覆盖范围的预测，对于覆盖范围的预测，在确定其为郊区模型后，还应了解其整体的地形情况和环境，整体的增加衰减量，如，本例中增加了10dB；：在对于道路覆盖单点进行预测时，为了保证预测场强尽可能的接近实际场强，必须了解测试点至重发天线间的地形，特别是测试点半径500内的地形，只有根据地形在适当的增加单点地形的影响因素（即误差因子），比如树林和土坡的影响，适当的增加其修正值，才能保证其预测和实测尽可能的接近。：由于火车车体对无线信号有一定阻挡，所以在预测运行火车的信号强度时，还应该增加火车车体的损耗一般在810dB。3.4、直放站覆盖场强预测的修正在上述2节中，通过引入室外场强预测的奥村公式模型，对丘陵和郊区地形的测试及验证，我们已经知道，在引入奥村公式时，根据地形条件，引入各类修正因子进行预测时，预测值往往比实测值偏大，在奥村模型的基础上适当增加修正因子后，对于直放站道路覆盖中的场强预测是比较准确的。修正后的OkumuraHata模型公式如下：准平滑地形的市区接收功率中值：式中，Po是在给定发射功率下的自由空间接收的信号场强Pt为基站（直放站）发射功率Gt为发射天线增益；Gr为移动台接收天线增益；Lk线路损耗，为频率，单位MHz，为覆盖距离，单位km；郊区平坦地形接收功率：开阔地、准开阔地接收功率：丘陵地接收场强：任意不规则地形地物的接收功率： 式中，为准平滑地形市区的基本衰耗中值，由图4-1求得；为基地台天线高度增益因子，由图4-2求得；为移动台天线高度增益因子，由图4-3求得；是郊区修正因子，由图3-4求得；分别为开阔地和准开阔地的修正因子，由图3-5求得；分别为丘陵地修正因子及丘陵地微小修正值，由图3-6求得；是孤立山丘修正因子，由图3-7求得；是直放站预测时的差值修正因子，取值为5-20dB。对于上述修正后的公式，在应用时，必须详细确定覆盖的地形、地形起伏高度、直放站天线相对高度，通过查表，找出各类修正因子，同时，根据阻挡情况，合理的增加预测时的差值修正因子。3.5、隧道覆盖场强预测由于隧道覆盖在道路覆盖工程中也占有很大的位置，所以，本节将重点对无线信号在隧道内的传播损耗、场强的预测、不同天馈对隧道覆盖效果的影响等进行分析。在目前隧道工程中，由于隧道的特点，在隧道外建设基站对隧道进行全覆盖，通常