浅谈WCDMA网络新型天线的特性及应用

1、浅谈wcdma网络新型天线的特性及应用浅谈wcdma网络新型天线的特性及应用摘要：随着第三代移动通信网络的快速发展以及第二代移动通 信业务的保持，2g、3g网络将在今后较长的时间内共存，两代网络 共用一套室分天馈系统，经常出现覆盖范围和信号强度不对称的矛盾。 本文针对我国室内分布工程中备受推荐的一种新型全向吸顶天线进 行系统仿真、场景测试、理论计算等方式，对新型天线的特性进行研 究分析，形成有效指导方案设计的原则，有效解决两代网络共存的问 题。关键词：移动通信；网络；wcdma； 2g； 3g；室内分布abstract: with the third generation mobile com

2、munication network and the rapid development of the second generation of mobile communications business keep, 2 g, 3 g network in the future will be a long time coexistenee, two generation of inter net use a set of room points days feedback system, ofte n appear coverage and signal strength asymmetr

3、y of conflict in this paper are recommended engineering indoor distribution of a kind of new type to absorb all the antenna for system simulation, seene test, theoretical calculation etc way, to a new antenna the characteristics of research and analysis, form an effective guidance scheme design prin

4、ciple, effectively solve the problem of the network coexistence two generationskeywords: mobile communication; the network; wcdma; 2 g;3 g;indoor distribution中图分类号：0434.19文献标识码：a文章编号：随着第三代移动通信网络(wcdma)越来越多地被用户所喜爱, wcdma用户量也呈现出快速增长的态势。由于2g、3g网络将在较长 的时间内长期共存，两代网络共用一套室分天馈系统，经常出现覆盖 范围和信号强度不对称的矛盾。对于目前我国室

5、内分布工程中备受推荐的一种新型全向吸顶天 线，能一定程度上克服传统全向吸顶天线高频信号快速衰减和信号不 均匀、不稳定等技术缺陷，使高频信号覆盖范围更广，信号分布均匀、 稳定，从而实现了 2g、3g无线网络的同步覆盖。但该类天线并未投 入大规模的应用，其实际覆盖的效果和设计布放原则等重点参数并未 有严格的界定，也未有形成有效的指导设计、施工的要求。新型全向吸顶天线特性分析在分布系统中，新型天线辐射角是80'85。；辐射最强点一般 在1米左右，对应辐射角约30。o以30。辐射角增益表征天线最大 辐射强度，85°辐射角增益表征覆盖范围、边缘信号强弱，85°辐射 角不圆度表

6、征信号稳定性。表1是新型全向吸顶天线与传统吸顶天线不同辐射角下技术指 标的现场测试结果对比。全向吸顶天线测试指标对比表1：全向吸顶天线测试指标对比可见，新型天线30。辐射角增益低频段平均值为-343dbi、高 频段为-5. 50dbi,比传统天线分别降低0. 57db和10. 36db； 85°辐 射角增益低频段平均值为l.oldbi、高频段为2.31dbi,与传统天线 对比，低频段低0. 09db,基本一致,但高频段提高了 422db； 85° 辐射角不圆度低频段平均值为0.52db、高频段为0. 71db,与传统天 线对比，低频段降低0. lldb,高频段降低1.6db

7、o高频覆盖范围：新型天线主瓣辐射角度达到+75。+85。z间, 而传统天线主瓣辐射角度一般在45。左右,在+75。+85。方向上, 新型天线较传统天线增益增加了 3d旷5d氏 有效延伸了覆盖边缘。低频覆盖范围：在45。方向上，新型天线较传统天线增益有较大的下降，而在在+75。+85。方向上，新型天线和传统天线增益基 本相当。因此新型天线并未减少低频信号的水平覆盖范围。高低频增益差异：传统天线在+75。+85。方向上，高低频增益 的差距较大，而新型天线在+75。+85。方向上，高低频增益基本和 当，这就很大的减少了高低频覆盖范围的不同。图1：新旧天线高频不圆度测试对比图天线不圆度：如图1所示，新

8、型天线的天线不圆度降低到ldb 以内，使得覆盖边缘更为规整，保证了各向覆盖的均匀致性因此，新型天线低频段技术性能与传统天线一致，高频段30。 低辐射角增益降低了 10db以上,85。辐射角增益提高了 422db,85。 辐射角不圆度降低了 l6db,这一特性，使高频信号分布更均匀、稳 定，覆盖范围更广。天线口功率在3g室分系统中，天线口功率受限于最小耦合损耗(mcl)和 电磁辐射环保要求两个因素：2. 1最小耦合损耗(mcl)通过链路损耗公式计算，取1米为最小空间传播距离，天线口 导频功率paw6. 5(dbm)。对新型全向吸顶天线，在天线下方30度辐 射角内天线增益在-5dbi以下，比传统天

9、线小10db以上，故： pa10+6. 5=16. 5 (dbm) o在最大增益辐射角调整到70。以上，比传 统天线小9db以上，故：paw9+6.5=15.5(dbni)。二者取较小值，得 到新型全向吸顶天线满足mcl天线口导频功率设置条件： paw15. 5dbnio以上讨论可知:新型全向吸顶天线天线口导频功率小于15. 5dbm, 就可满足mcl要求。2.2室内电磁辐射标准给定室分吸顶天线增益，可得到天线口功率与最小安全距离的 关系曲线。如图2所示，最小安全距离d般取0. 3mo对新型吸顶 天线天线正下方30辐射角内，增益小于-5dbi,由上式可得： paw255dbm,则天线口导频功率

10、paw155dbm；在70度左右的最大 辐射方向，最小安全距离d增加2. 5倍,天线增益gn约4dbi,paw245dbm,则天线口导频功率paw145dbm。二者取较小值，得 到新型全向吸顶天线满足电磁环保一级标准的天线口导频功率设置 条件：paw145dbm,较传统天线提高了 9db。图2：天线功率与最小安全距离关系曲线由以上分析，总结出天线口功率应用原则如下：2.2. 1根据电磁辐射要求，室内天线口发射总功率应小于15dbm, 以导频功率占总功率10%计算，楼层高度在3米以内的室内天线口导 频功率应不大于5dbmo若楼层较高天线口离手机距离较远或导频功 率占总功率比例超过10%的，天线口

11、导频功率可适当增大。2. 2. 2注意手机发射功率，避免因手机发射功率在 降到最低值(-50dbm)后无法再继续下降，造成远近效应；wcdma 系统原则上mcl不小于65dbo2. 2. 3在无法采用多天线小功率方式进行设计的楼层，天线口功 率可适当放大，以满足覆盖要求，但应保证室内天线最大发射总功率 w15dbm；2.2.4电梯、地下停车场、综合覆盖系统等可采取大功率少天线 方式；2. 2. 5在玻璃幕墙等穿透损耗较小的区域要采用小功率多天线 的原则，避免室内信号对外的泄漏干扰。室内外信号协同覆盖在wcdma网络中ue接收信号强度和质量用导频信号强度rscp 和ec/io表示。经测试室内分布

12、系统导频信号质量ec/io与导频信号 强度rscp (ec)、室外渗透信号强度io z间的关系曲线如下图：图3： ec与ec/io的关系曲线可见，当室外渗透信号很小口寸(<-90dbm),即便信号ec很弱(如 -loodbm),都能获得很好的ec/io (>12db)；反之,如果室外渗透信 号很强(如>-60dbm),室分信号ec必需很强(>-70dbm)才能得到较 好的 ec/io (>12db)o对wcdma同频自干扰系统，做好室内外信号的协同覆盖非常重 要，过强或过多的信号并不能获得更好的通信质量，合理降低信号强 度，控制好边缘场强，更有利于整体网络质量的提

13、升。首先，由于覆盖范围大，天线布放位置可调范围大，因此，可 以充分利用室内梁、柱、墙等现有遮挡物控制信号外泄。其次，可通过调整天线口功率完全可以让多网络信号覆盖同步。 笫三，由于新型天线信号覆盖均匀，对较小的覆盖区域，可以 降低天线口功率，从而达到控制泄漏的目的。覆盖半径全向吸顶天线信号覆盖半径取决于天线口功率、天线增益、路 径衰耗等。对无遮挡自由空间，天线口功率pa为：pa(dbm)-pe(dbm)+32. 5(db)+201gf(ghz)+201gd(m)-gn(dbi) 根据各种场景的模拟测试和工程试点，在天线口功率5dbm,边 缘场强-85dbm的情况下，新型天线的布放参考以下原则：4. 1较空旷区域，如地下停车场，有效覆盖半径为30-35米左右 (有柱阻挡除外)。4.2包房类区域，如酒店、公寓，娱乐场所等，有效覆盖半径为 12米左右，隔墙覆盖情况建议将天线放在门口；两侧内洗手间外房 间的典型场景，需要在内走道密集安装天线，天线间距保持在10米 左右。4.3办公区域，如写字楼等，低隔断办公区，有效覆盖半径为 2530米左右，带轻薄隔墙的办公区，有效覆盖半径为1520米左 右。4.4有遮挡区域，如商场，有货架的超市等，有效覆盖半径为15 到20米左右。4.5靠窗较近布放的天线，除控制好天线距离和天线口功率之外, 要充分利用建筑物内梁、柱等已有遮挡物，有效控制外泄