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天线基本知识及应用―链路及空间无线传播损耗计算

作者:时间:2011-04-12来源:网络收藏

1 预算

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/156415.htm

上行和下行都有自己的发射功率和路径衰落。在蜂窝通信中,为了确定有效覆盖范围,必须确定最大路径衰落、或其他限制因数。在上行,从移动台到基站的限制因数是基站的接受灵敏度。对下行链路来说,从基站到移动台的主要限制因数是基站的发射功率。通过优化上下行之间的平衡关系,能够使小区覆盖半径内,有较好的通信质量。

一般是通过利用基站资源,改善网络中每个小区的链路平衡(上行或下行),从而使系统工作在最佳状态。最终也可以促使切换和呼叫建立期间,移动通话性能更好。

上下行链路平衡的。对于实现双向通信的GSM系统来说,上下行链路平衡是十分重要的,是保证在两个方向上具有同等的话务量和通信质量的主要因素,也关系到小区的实际覆盖范围。

下行链路(DownLink)是指基站发,移动台接收的链路。
上行链路(UpLink)是指移动台发,基站接收的链路。
上下行链路平衡的算法如下:
下行链路(用dB值表示):

PinMS = PoutBTS - LduplBTS - LpBTS + GaBTS + Cori + GaMS + GdMS - LslantBTS - LPdown

式中:
PinMS 为移动台接收到的功率;
PoutBTS为BTS的输出功率;
LduplBTS为合路器、双工器等的
LpBTS为BTS的的馈缆、跳线、接头等
GaBTS为基站发射的增益;
Cori为基站的方向系数;
GaMS为移动台接收天线的增益;
GdMS为移动台接收天线的分集增益;
LslantBTS为双极化天线的极化损耗;
LPdown为下行路径损耗;

上行链路(用dB值表示):

PinBTS = PoutMS - LduplBTS - LpBTS + GaBTS + Cori + GaMS + GdBTS -LPup +[Gta]

式中:
PinBTS为基站接收到的功率;
PoutMS为移动台的输出功率;
LduplBTS为合路器、双工器等的损耗;
LpBTS为BTS的天线的馈缆、跳线、接头等损耗;
GaBTS为基站接收天线的增益;
Cori 为基站天线的方向系数;
GaMS为移动台发射天线的增益;
GdBTS为基站接收天线的分集增益;
Gta为使用塔放的情况下,由此带来的增益;
LPup为上行路径损耗。

根据互易定理,即对于任一移动台位置,上行路损等于下行路损,即:

LPdown = LPup

设系统余量为DL ,移动台的恶化量储备为DNMS ,基站的恶化量储备为DNBTS,移动台的接收机灵敏度为MSsense,基站的接收机灵敏度为BTSsense, Lother为其它损耗,如建筑物贯穿损耗、车内损耗、人体损耗等。于是,对于覆盖区内任一点,应满足:

PinMS - DL - DNMS - Lother >= MSsense

PinBTS - DL - DNMS - Lother >= BTSsense

上下行链路平衡的目的是调整基站的发射功率,使得覆盖区边界上的点(离基站最远的点)满足:

PinMS - DL - DNMS - Lother = MSsense

于是,得到了基站的最大发射功率的公式:

PoutBTS = MSsense - BTSsense + PoutMS + GdBTS - GdMS + LslantBTS - Gta + DNMS - DNBTS

2 各类损耗的确定

◆ 建筑物的贯穿损耗
建筑物的贯穿损耗是指电波通过建筑物的外层结构时所受到的衰减,它等于建筑物外与建筑物内的场强中值之差。

建筑物的贯穿损耗与建筑物的结构、门窗的种类和大小、楼层有很大关系。贯穿损耗随楼层高度的变化,一般为-2dB/层,因此,一般都考虑一层(底层)的贯穿损耗。

下面是一组针对900MHz频段,综合国外测试结果的数据:
--- 中等城市市区一般钢筋混凝土框架建筑物,贯穿损耗中值为10dB,标准偏差7.3dB;郊区同类建筑物,贯穿损耗中值为5.8dB,标准偏差8.7dB。


--- 大城市市区一般钢筋混凝土框架建筑物,贯穿损耗中值为18dB,标准偏差7.7dB;郊区同类建筑物,贯穿损耗中值为13.1dB,标准偏差9.5dB。


--- 大城市市区一金属壳体结构或特殊金属框架结构的建筑物,贯穿损耗中值为27dB。
由于我国的城市环境与国外有很大的不同,一般比国外同类名称要高8---10dB。

对于1800MHz,虽然其波长比900MHz短,贯穿能力更大,但绕射损耗更大。因此,实际上,1800MHz 的建筑物的贯穿损耗比900MHz的要大。GSM规范3.30中提到,城市环境中的建筑物的贯穿损耗一般为15dB,农村为10dB。一般取比同类地区900MHz的贯穿损耗大5---10dB。

◆ 人体损耗
对于手持机,当位于使用者的腰部和肩部时,接收的信号场强比天线离开人体几个波长时将分别降低4---7dB和1---2dB。

一般人体损耗设为3dB。

◆ 车内损耗
金属结构的汽车带来的车内损耗不能忽视。尤其在经济发达的城市,人的一部分时间是在汽车中度过的。
一般车内损耗为8---10dB。

◆ 馈线损耗
在GSM900中经常使用的是7/8″的馈线,在1000MHz的情况下,每100米的损耗是4.3dB;在2000MHz的情况下,每100米的损耗则为6.46dB,多了2.16个dB。


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