MF000006 無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃基礎(chǔ) ISSUE1.0

1、無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃基礎(chǔ)1.0課程目標(biāo)熟悉無線電波傳播原理，為后續(xù)的鏈路預(yù)算等做理論準(zhǔn)備。介紹天線有關(guān)知識，常用指標(biāo)含義。了解射頻的基礎(chǔ)知識，以及無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化中經(jīng)常使用的器件和儀器等 。了解數(shù)字電子地圖的相關(guān)知識。學(xué)習(xí)完本課程，您將能夠：課程內(nèi)容T第一章 無線電波知識第二章 天線的知識介紹第三章 射頻基礎(chǔ)知識第四章 數(shù)字電子地圖第一章 無線電波知識第一節(jié) 無線電波基本原理第二節(jié) 無線電波傳播特性第三節(jié) 無線電波傳播模型第四節(jié) 電波傳播模型校正基本原理無線頻譜不同的頻段內(nèi)的頻率具有不同的傳播特性電場電場電場振子電波傳輸方向磁場磁場基本原理電磁波的傳播無線電波在空間傳播時，其電場方向是按一定的規(guī)律而變

2、化的，這種現(xiàn)象稱為無線電波的極化。無線電波的電場方向稱為電波的極化方向。如果電波的電場方向垂直于地面，為垂直極化波如果電波的電場方向與地面平行，為水平極化波基本原理傳播途徑直射波及地面反射波（最一般的傳播形式）對流層反射波（傳播具有很大的隨機性）山體繞射波（陰影區(qū)域信號來源）電離層反射波（超視距通訊途徑）建筑物反射波繞射波直達波地面反射波基本原理傳播路徑第一章 無線電波知識第一節(jié) 無線電波基本原理第二節(jié) 無線電波傳播特性第三節(jié) 無線電波傳播模型第四節(jié) 電波傳播模型校正無線傳播環(huán)境電波傳播受地形結(jié)構(gòu)和人為環(huán)境的影響，無線傳播環(huán)境直接決定傳播模型的選取。影響環(huán)境的主要因素： 自然地形（高山、丘陵、

3、平原、水域） 人工建筑的數(shù)量、分布、材料特性 該區(qū)域植被特征 天氣狀況 自然和人為的電磁噪聲狀況 準(zhǔn)平滑地形表面起伏平緩，起伏高度小于等于20米的地形不規(guī)則地形除了準(zhǔn)平滑地形之外的其余地形，可按狀態(tài)分為：丘陵地形、孤立山岳、傾斜地形、水陸混合地形等RTTR地形分類信號衰落距離(m)接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落抗快衰落措施分集信號分集時間分集符號交織、檢錯、糾錯編碼、RAKE接收機技術(shù)空間分集采用主、分集天線接收。主、分集天線的接收信號不具有同時衰減的特性?；窘邮諜C對一定時間范圍內(nèi)不同時延信號的均衡能力也是一種空間分集的形式。頻率分集GSM采用跳頻CDMA采用擴

4、頻技術(shù)解 決均衡、RAKE技術(shù)電波時延擴展起源于反射，主要指到達接收機的主信號和其他多徑信號在空間傳輸時間差異而帶來的同頻干擾問題發(fā)射信號來自遠離接收天線的物體TR繞射損耗電磁波在繞射點四處擴散繞射波覆蓋除障礙物外的所有方向擴散損耗最為嚴(yán)重計算公式復(fù)雜，隨不同繞射常數(shù)變化XdBmWdBm穿透損耗=X-W=B dB電磁波穿透墻體的反射和折射穿透損耗（1）室內(nèi)信號取決于建筑物的穿透損耗室內(nèi)窗口處與室內(nèi)中部信號差別較大建筑物材質(zhì)對穿透損耗影響較大電磁波的入射角對穿透損耗影響較大TR穿透損耗（2）物體阻擋/穿透損耗為：隔墻阻擋：520dB樓層阻擋：20dB，室內(nèi)損耗值是樓層高度的函數(shù)，-1.9dB/層

5、家具和其它障礙物的阻擋： 215dB厚玻璃： 610dB火車車廂的穿透損耗為：1530dB電梯的穿透損耗： 30dB左右茂密樹葉損耗：10dB第一章 無線電波知識第一節(jié) 無線電波基本原理第二節(jié) 無線電波傳播特性第三節(jié) 無線電波傳播模型第四節(jié) 電波傳播模型校正常用傳播模型自由空間傳播模型Okumura(奧村)/Hata模型COST231-Hata模型COST231 Walfish-Ikegami模型Keenan-Motley模型計算機輔助計算模型Lo=91.48+20lgd, for f=900MHzLo=97.98+20lgd, for f=1900MHzLo=99+20lgd, for f=

6、2100MHz自由空間傳播模型自由空間傳播模型適用于具有各向同性傳播介質(zhì)（如真空）的無線環(huán)境，是理論模型。該環(huán)境在現(xiàn)實中并不存在，但空氣介質(zhì)近似于各向同性介質(zhì)。適用范圍：頻率范圍 f:1501500MHz基站天線高度 Hb:30200m移動臺高度 Hm:110m距離 d:120kmOkumura-Hata模型宏蜂窩模型基站天線高度高于周圍建筑物1km以內(nèi)預(yù)測不適用頻率超過1500MHz以上時不適用適用范圍：頻率范圍 f:15002000MHz基站天線高度 Hb:30200m移動臺高度 Hm:110m距離 d:120km宏蜂窩模型基站天線高度高于周圍建筑物1km以內(nèi)預(yù)測不適用頻率超過2000MH

7、z或低于1500MHz時不適用COST 231-Hata模型適用范圍：頻率范圍 f:8002000MHz基站天線高度 Hbase:450m移動臺高度 Hmobile:13m距離 d:0.025km建筑物高度 Hroof (m)路面寬度 w (m)建筑物間距 b (m)相對直射波方向的街道走向 ( ) COST 231 Walfish-Ikegami模型市區(qū)環(huán)境，宏蜂窩或微蜂窩郊區(qū)環(huán)境或鄉(xiāng)村環(huán)境不適用Ploss=K1+K2lgd+K3(Hms)+K4lg(Hms)+K5lg(Heff) +K6lg(Heff)lg(d)+K7+KclutterPathloss：路徑損耗(dB)K1：與頻率相關(guān)的常

8、數(shù)K2：距離衰減常數(shù)K3、K4：移動臺天線高度修正系數(shù)K5、K6：基站天線高度修正系數(shù)K7：繞射修正系數(shù)Kclutter：地物衰減修正系數(shù)d：基站與移動臺之間的距離(km)Hms、Heff：移動臺天線和基站天線的有效高度(m)ASSET規(guī)劃軟件模型K參數(shù)參考值K1152/1800M UrbanK244.90K3-2.55K40.00K5-13.82K6-6.55K7-0.80無線傳播模型無線傳播模型Pathloss：路徑損耗(dB)K1：偏置常數(shù)K2：距離衰減常數(shù)K3：基站天線高度修正系數(shù)K4：繞射計算的乘數(shù)（必須為正數(shù)）K5： log(HTxeff) log(d)的乘數(shù)K6：移動臺天線高度修

9、正系數(shù)Kclutter：地物衰減修正系數(shù)K(hill,los)：山區(qū)區(qū)域的校正因子（NLos0）d：基站與移動臺之間的距離(m)Hmeffs、Heff：移動臺天線和基站天線的有效高度(m)U-net規(guī)劃軟件模型K參數(shù)參考值K1-52.92K268.6K35.83K41K5-6.55K60Ploss=K1+K2logd+K3log(Heff)+K4Diffraction+K5log(d)log(Heff) +K6(Hmeff)+Kclutterf(clutter)+K(hill,los)第一章 無線電波知識第一節(jié) 無線電波基本原理第二節(jié) 無線電波傳播特性第三節(jié) 無線電波傳播模型第四節(jié) 電波傳播模

10、型校正 模型校正模型校正的意義：傳播模型是移動通信網(wǎng)小區(qū)規(guī)劃的基礎(chǔ)，傳播模型的準(zhǔn)確與否密切關(guān)系到小區(qū)規(guī)劃是否合理，運營商能否以比較經(jīng)濟合理的投資滿足用戶的需求。因此為了獲得符合本地區(qū)實際環(huán)境的無線傳播模型，提高覆蓋預(yù)測的準(zhǔn)確性，為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃打好基礎(chǔ)，需要進行傳播模型的校正。目標(biāo)傳播環(huán)境選定傳播模型CW數(shù)據(jù)采集實測傳播路徑損耗參數(shù)設(shè)置預(yù)測傳播路徑損耗比較誤差滿足要求？結(jié)束模型校正基本原理和流程站址選擇選擇站址標(biāo)準(zhǔn)a、天線高度大于20米b、天線高于最近的障礙物5米以上；c、在此障礙物主要指天線所在屋頂上的最高建筑物，作為站址 的建筑物應(yīng)高于周圍建筑物的平均高度。發(fā)射子系統(tǒng)：發(fā)射天線、饋線、高頻信號源

11、、天線支架接收子系統(tǒng)：測試接收機、GPS接收機、測試軟件、便攜機等高頻信號源測試平臺測試路徑選擇測試路徑原則地形：測試路徑必須照顧到區(qū)域中所有的主要地形高度：如果該區(qū)域地形起伏差異大，則測試路徑必須照顧到區(qū)域中不同高度的地形距離：測試路徑必須照顧到區(qū)域中離站點不同距離的位置方向：縱向和橫向路徑上的測試點數(shù)需保持一致長度：1次CW測試的路程總長度應(yīng)大于60km點數(shù)： 測試點數(shù)越多越好(要求10000點，4小時）重疊：不同站點的測試路徑可盡量重疊，以增加模型可靠性阻擋物：在天線信號受某一側(cè)的樓面阻擋時，不要跑到該側(cè)樓面后的陰影區(qū)。路測采樣符合李氏定律：40個波長，采樣50個樣點車速上限：Vmax=

12、0.8/Tsample異常情況下測試結(jié)果必須從采樣數(shù)據(jù)中剔除衰落過大的樣點（超過30dB）；隧道中高架橋下若用定向天線進行CW測試，測試路線從主瓣覆蓋區(qū)域中選取測試數(shù)據(jù)處理測試數(shù)據(jù)需要處理后才能被規(guī)劃軟件識別，處理步驟：數(shù)據(jù)過濾數(shù)據(jù)離散地理平均格式轉(zhuǎn)換 準(zhǔn)備工作安裝網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件：U-net是一個功能強大的規(guī)劃優(yōu)化軟件，模型校正只是其中的一個功能模塊創(chuàng)建項目在U-net中，所有的規(guī)劃優(yōu)化模型校正等等工作都是在各個項目的基礎(chǔ)上進行的導(dǎo)入天線方位圖文件天線方位圖隨不同生產(chǎn)廠家而不同，需要正確導(dǎo)入建立模型和數(shù)據(jù)導(dǎo)入過濾設(shè)置模型校正距離過濾：建議：將r3km的數(shù)據(jù)濾除信號強度過濾：建議：Signal-4

13、0dBm或Signal-121dBm的數(shù)據(jù)濾除Clutter過濾：建議：將落在Clutter內(nèi)樣點數(shù)少于300個的Clutter濾除參數(shù)校正模型校正模型校正校正結(jié)果分析校正結(jié)束后還需要對所得模型的準(zhǔn)確性進行分析。模型的準(zhǔn)確性是指校正所得的模型和實際測試環(huán)境的貼合程度，一般通過RMS Error的大小來評估。最好的情況是RMS Error8，說明所校模型和實際環(huán)境是貼合的。實際模型校正中，要盡量使RMS Error向這一目標(biāo)靠近。思考題移動通信系統(tǒng)使用的是無線電波的哪個頻段？無線電波主要有哪幾種傳播方式？無線傳播環(huán)境中，信號衰落主要有哪兩種形式？各自的特點及產(chǎn)生原因是什么？無線傳播環(huán)境中，信號傳

14、播損耗主要有哪幾種形式？常見的傳播模型有哪些？各自的應(yīng)用環(huán)境是什么？本章小結(jié)本章主要講述了無線電波的相關(guān)知識，需要掌握的知識包括：無線電波的傳播途徑無線電波的損耗和色散特性，以及主要的補償方案常用的無線電波模型，掌握主要涉及的參數(shù)掌握無線傳播模型的校正方法。課程內(nèi)容T第一章 無線電波知識第二章 天線的知識介紹第三章 射頻基礎(chǔ)知識第四章 數(shù)字電子地圖第二章 天線的原理及應(yīng)用第一節(jié) 天線的工作原理第二節(jié) 天線的分類第三節(jié) 天線的電氣指標(biāo)第四節(jié) 天線的機械指標(biāo) 第五節(jié) 天線新技術(shù)介紹 天線的位置和作用8防雷保護器主饋線（7/8“）5饋線卡6走線架4接地裝置3接頭密封件絕緣密封膠帶，PVC絕緣膠帶1天

15、線調(diào)節(jié)支架GSM/CDMA板狀天線抱桿（50114mm）2室外饋線9室內(nèi)超柔饋線7饋線過線窗基站主設(shè)備基站天饋系統(tǒng)示意圖天線的工作原理當(dāng)導(dǎo)線載有交變電流時，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長短和形狀有關(guān)；如果導(dǎo)線位置由于兩導(dǎo)線的距離很近，且兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢幾乎可以抵消，因而輻射很微弱；如果將兩導(dǎo)線張開，這時由于兩導(dǎo)線的電流方向相同，由兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向相同，因而輻射較強；當(dāng)導(dǎo)線的長度遠小于波長時，導(dǎo)線的電流很小，輻射很微弱；當(dāng)導(dǎo)線的長度增大到可與波長相比擬時，導(dǎo)線上的電流就大大增加，因而就能形成較強的輻射；通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線稱為振子；兩臂長度均為1/4

16、波長的振子叫做對稱半波振子。移動天線的工作原理按照輻射方向劃分圖：定向方向圖：全向天線天線的分類（一）按照外型劃分板狀天線帽形天線鞭狀天線拋物面天線天線的分類（二）按照極化方式劃分天線的分類（三）天線的主要電氣指標(biāo)對稱半波振子方向圖頂視側(cè)視定向天線方向圖全向天線方向圖天線方向圖dBi與dBd2.15dB天線的增益波束寬度、前后抑制比、零點填充、上副瓣抑制天線的其他主要電氣指標(biāo)機械下傾與電下傾機械下傾電下傾天線駐波比9.5 W80 ohms50 ohms朝前: 10W返回: 0.5W天線的主要電氣指標(biāo)f1 f2 f3 f4 f2-f1 f3-f2 f4-f3 f3-f1 f4-f2 f4-f1三

17、階互調(diào)判定方法天線的主要電氣指標(biāo)無源互調(diào)的原因存在磁性物質(zhì)連接處不緊密不同材料的金屬的接觸相同材料的接觸表面不光滑天線的主要機械指標(biāo)天線輸入接口天線尺寸天線重量風(fēng)載荷工作溫度濕度要求雷電防護三防能力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軸式分布式天線系統(tǒng)應(yīng)用于一些覆蓋范圍較大，傳輸距離較遠的情況光纖饋電式分布式天線系統(tǒng)智能天線系統(tǒng)兩種算法切換多波束自適應(yīng)波束智能天線思考題天線按信號輻射方向劃分，可以分為哪幾類？按外形劃分，又可分為哪幾類？天線的主要電氣指標(biāo)有哪些？天線的主要機械指標(biāo)有哪些？分布式系統(tǒng)主要有哪幾種？本章總結(jié)天線的工作原理天線的分類天

18、線的主要電氣指標(biāo)天線的主要機械指標(biāo)天線新技術(shù)T第一章 無線電波知識第二章 天線的知識介紹第三章 射頻基本知識第四章 數(shù)字電子地圖課程內(nèi)容絕對功率的dB表示射頻信號的絕對功率常用dBm、dBW表示，它與mW、W的換算關(guān)系如下：例如信號功率為x W，利用dBm表示時其大小為：例如：1W等于30dBm，等于0dBW。相對功率的dB表示是任意兩個功率的比值的對數(shù)表示形式，而dBc是某一頻點輸出功率和載頻輸出功率的比值的對數(shù)表示形式。功率單位簡介噪聲相關(guān)概念噪聲噪聲是指在信號處理過程中遇到的無法確切預(yù)測的干擾信號（各類點頻干擾不是算噪聲）。噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)是用來衡量射頻部件對小信號的處理能力，通常這樣定

19、義：單元輸入信噪比除輸出信噪比，如下圖：線性系統(tǒng)噪聲相關(guān)概念級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)公式：數(shù)字調(diào)制幅度鍵控移頻鍵控移相鍵控 數(shù)據(jù)各種調(diào)制技術(shù)的應(yīng)用雜散輻射雜散輻射雜散輻射是指發(fā)信機在頻譜發(fā)射模板規(guī)定的頻率范圍之外的頻段內(nèi)發(fā)射的、信號之外的其他信號，它包括諧波分量、寄生輻射、交調(diào)產(chǎn)物、發(fā)射機互調(diào)產(chǎn)物等。這些雜散輻射都會對其他的無線通信系統(tǒng)造成干擾，對該指標(biāo)的規(guī)定是為了提高系統(tǒng)的電磁兼容性能，以便與其他系統(tǒng)（如GSM）共存，當(dāng)然這也保證了系統(tǒng)自身的正常運行。下行通道射頻指標(biāo)鄰道泄漏（ACLR）鄰道泄漏指標(biāo)是用來衡量發(fā)射機的帶外輻射特性，定義：鄰道功率與主信道功率之比，通常用dBc表示，如下圖：接收靈敏度

20、接收靈敏度用功率表示Smin=10log（KTB）+ Ft +（S/N），單位：dBmK是波爾茲曼常數(shù)，單位：J/K(焦耳/K)T表示絕對溫度，單位：KB表示信號帶寬，單位：HzFt表示系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，單位：dB（S/N）表示解調(diào)所需信噪比，單位：dB當(dāng)B1Hz時，10log（KTB）-174dBm/Hz接收機阻塞指標(biāo)阻塞阻塞指標(biāo)也是來考核接收機抗干擾能力，它描述的是接收機在接收的頻道外存在單音或調(diào)制信號干擾，但干擾信號不在相鄰頻道或雜散響應(yīng)頻點上的情況，具體指標(biāo)要求根據(jù)不同系統(tǒng)而定。阻塞指標(biāo)一般要求接收機前端要有較高的三階截止點（即大的線性動態(tài)），同時要求中頻濾波器有較好的選擇性。濾波器合路

21、器合分路單元的作用：可以使多個發(fā)射信號和多個接收信號共用一個天線，減少天饋數(shù)量完成收發(fā)信雙工、發(fā)射信號合路、濾波完成接收信號的濾波、低噪聲放大和分路提供塔放的饋電電路功能：包括CDU、SCU、EDU三種模塊。CDU（Combining Distribution Unit）合路器合路器合路器TX1TX2TX3TX4TX-CombSCU （Simple Combining Unit）EDU（Enhance Duplexer Unit）各種合分路單元損耗對比幾種常用的射頻器件功分器耦合器干放合路器功率放大器衰減器幾種常用的射頻儀器頻率計測試手機綜合測試儀場強儀駐波比測量儀便攜頻譜儀信號源功率計頻譜儀

22、思考題絕對功率的單位有哪幾種常用的表達形式？他們之間的換算關(guān)系為？噪聲系數(shù)的定義？寫出級連噪聲系數(shù)公式？什么雜散？什么是鄰道泄漏？給出靈敏度的表達公式？列舉幾種調(diào)制方式？GSM用的是那一種？本章小結(jié)本章主要介紹射頻常用的基本概念，分為:功率相關(guān)概念，噪聲相關(guān)概念，調(diào)制的概念和種類，雜散、鄰道泄漏等發(fā)散信道指標(biāo)，接收信道的靈敏度指標(biāo)等。最后介紹了幾種常用的射頻器件和射頻儀器。課程內(nèi)容T第一章 無線電波知識第二章 天線的知識介紹第三章 射頻基本知識第四章 數(shù)字電子地圖數(shù)字地圖簡介什么是數(shù)字地圖數(shù)字地圖組成要素數(shù)字地圖精度數(shù)字地圖的數(shù)據(jù)格式數(shù)字地圖在移動通信中的應(yīng)用什么是數(shù)字地圖地圖實際上就是在平坦

23、的表面上描述地球或者地球的一部分，它把地球這個曲面的物體展示在一個平坦的表面上。數(shù)字地圖是以數(shù)字形式記錄和存貯的地圖。數(shù)字地圖便于存貯、傳輸和更新，經(jīng)計算機處理可轉(zhuǎn)換成紙質(zhì)地圖，或經(jīng)可視化處理在計算機屏幕上顯示。從實際的地表到水平表面數(shù)字地圖組成其他元素數(shù)字高程模型（DEM數(shù)據(jù)）按規(guī)定分辨率等間隔表示的地面高程數(shù)據(jù)，采用柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；地面覆蓋模型（DOM數(shù)據(jù)）按規(guī)定分辨率等間隔表示的地面覆蓋類型，采用柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；線狀地物模型（LDM數(shù)據(jù)）以弧段坐標(biāo)表示的線狀地物平面位置，采用矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；建筑群空間分布模型（BDM數(shù)據(jù)）描述建筑物的平面位置和高度數(shù)據(jù)，采用柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 數(shù)字地

24、圖精度數(shù)據(jù)精度是數(shù)字地圖的重要指標(biāo)，決定著其生產(chǎn)成本與應(yīng)用范圍。按基本標(biāo)準(zhǔn)提供的數(shù)字地圖，應(yīng)滿足以下精度要求：采樣間隔DEM高程精度DOM平面精度LDM平面精度20米20米20米20米50米40米50米40米100米80米100米80米數(shù)字地圖的數(shù)據(jù)格式數(shù)字地圖的數(shù)據(jù)文件夾一般分為Heights（高度），vector（矢量），clutter（地物），building （建筑）。各文件夾都包含有配置信息文件。其中：索引文件（index）包含區(qū)域坐標(biāo)的信息；投影參數(shù)文件（projection）：包含地圖投影方式、橢球體、投影帶帶號、中央子午線、數(shù)字地圖精度等。Heights 文件夾數(shù)字地圖根目錄V

25、ector文件夾Clutter 文件夾Building文件夾數(shù)字地圖的數(shù)據(jù)格式數(shù)字地形高度數(shù)據(jù)：heights文件夾，包括以下文件數(shù)字地形高度數(shù)據(jù)（demo.b）數(shù)字地形高度數(shù)據(jù) 以二進制格式存儲的柵格數(shù)據(jù)格式，象元數(shù)據(jù)為高程值。index.txt 文件Index.txt 的ASCII 碼文本文件包含了每個二進制高度文件的位置信息。這個文件必須和高度數(shù)據(jù)存儲在同一個目錄中。Projection.txt 文件Projection為投影參數(shù)文件，以某數(shù)字地圖的內(nèi)容為例，內(nèi)容如下： WGS-84.橢球名 50. .投影帶號（不一定包含） UTM.投影方式 0.0 117.0 500000.0 0.0.坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)數(shù)字地圖的數(shù)據(jù)格式數(shù)字地物數(shù)據(jù)：clutter文件夾，包含以下文件數(shù)字地物文件domo.b地物數(shù)據(jù)以d