通信學(xué)論文-WCDMA基站天線的選擇.doc

通信學(xué)論文-WCDMA基站天線的選擇天線選擇的關(guān)鍵參數(shù)基站天線如同整個移動通信系統(tǒng)的觸角,在通信過程中起著舉足輕重的作用。選擇基站天線時關(guān)鍵要參考以下的一些參數(shù):1.天線增益:增益是指在輸入功率相等的條件下,實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產(chǎn)生的場強的平方之比,即功率之比。增益一般與天線方向圖有關(guān),方向圖主瓣越窄,后瓣、副瓣越小,增益越高。2.前后比:前后瓣最大電平之比,它用來描述定向特性。3.波束寬度:在方向圖中通常都有兩個瓣或多個瓣,其中最大的瓣稱為主瓣,其余的瓣稱為副瓣。主瓣兩半功率點間的夾角定義為天線方向圖的波瓣寬度?；蚍Q為半功率(角)瓣寬。如下圖所示:4.下傾角:指定向平板天線的下傾角度,主要用于控制干擾及增強覆蓋。5.極化:天線輻射的電磁場的電場方向就是天線的極化方向,通常有垂直極化、水平極化、+45度傾斜的極化、-45度傾斜的極化等極化方式。天線選擇原則不同類型的基站需要選擇不同類型的天線,選擇的依據(jù)主要就是上述技術(shù)參數(shù)。比如全向站就是采用了各個水平方向增益基本相同的全向型天線,而定向站就是采用了水平方向增益有明顯變化的定向型天線。我國很可能要先在一些有需求的大、中城市建以重點城市為中心的第三代移動通信覆蓋區(qū),而不是一開始就建設(shè)全國覆蓋范圍的3G網(wǎng)絡(luò)。所以我們重點看一下城區(qū)、郊區(qū)和農(nóng)村這三類有代表性的地區(qū)基站天線的選擇原則。1.市區(qū)基站的天線選擇在人口比較密集的城區(qū),基站分布較密,要求單基站覆蓋范圍小,盡量減少越區(qū)干擾,提高頻率復(fù)用率。天線的選擇原則如下:極化方式:由于市區(qū)基站選址困難,天線安裝空間受限,一般選用雙極化天線；方向性:市區(qū)主要考慮減少相鄰小區(qū)干擾,一般選用定向天線；半功率波束寬度:為控制小區(qū)的覆蓋范圍、抑制干擾,一般選用水平半功率波束寬度為6065的天線；天線增益:由于市區(qū)一般不要求大的覆蓋范圍,同時為減少天線體積和重量,有利于安裝和降低成本,建議選用中等增益的天線(15dBi左右)；下傾角:市區(qū)天線一般都要設(shè)置一定的下傾角,電調(diào)天線在下傾角的調(diào)整方面不會有問題,但對機械下傾天線,需選擇下傾角調(diào)整范圍更大的天線。2.郊區(qū)基站的天線選擇在人口較少的郊區(qū)為了保證覆蓋以及減少對城區(qū)的干擾,通常不同的小區(qū)采用不同的定向天線,面向城區(qū)的小區(qū)可參考城區(qū)基站的天線的選擇原則,一般采用增益較小且水平波瓣角較小的天線,而非面向城區(qū)的小區(qū)一般采用增益較大的天線,優(yōu)先采用水平面半功率波束寬度為90的天線。因此,郊區(qū)的情況差別很大,可以根據(jù)需要的覆蓋面積來選擇天線類型和決定是否預(yù)置下傾角；考慮到將來的平滑升級,不建議采用全向站型；3.農(nóng)村基站的天線選擇在農(nóng)村地區(qū)環(huán)境特點:基站分布稀疏,話務(wù)量較少,覆蓋要求廣。解決覆蓋是其主要目標(biāo)。這時一般采用高增益的定向或全向天線。極化方式:從發(fā)射信號的角度,在較為空曠地方垂直極化天線比其他極化天線效果更好。農(nóng)村一般采用垂直極化天線；方向性:農(nóng)村話務(wù)分布比較分散,話務(wù)量相對較少,為滿足基站周圍的覆蓋,一般采用全向天線；由于全向天線的增益較小,如果要求更遠(yuǎn)的覆蓋距離,則需采用定向天線,一般采用水平面波束寬度為90、105、120的定向天線；采用全向天線時,為避免塔體對覆蓋的影響,可采用雙發(fā)天線的配置,此時,需通過功分器把發(fā)射信號分配到兩個天線上；天線增益:農(nóng)村主要考慮覆蓋范圍和覆蓋距離,一般選用較高增益(1618dBi)的定向天線或911dBi的全向天線；下傾方式:農(nóng)村地區(qū)對天線的下傾調(diào)整不多,其下傾角的調(diào)整范圍及特性要求不高,建議使用價格較便宜的機械下傾天線。WCDMA基站天線基本要求下圖為WCDMA基站天線結(jié)構(gòu)的示意圖目前WCDMA系統(tǒng)中使用的天線主要參數(shù)如下表:智能天線在WCDMA中的應(yīng)用智能天線采用空分復(fù)用(SDMA)方式,利用信號在傳播路徑方向上的差別,將時延擴散、瑞利衰落、多徑、信道干擾的影響降低,將同頻率、同時隙信號區(qū)別開來,和其他復(fù)用技術(shù)結(jié)合,最大限度的利用頻率資源。智能天線基于自適應(yīng)天線陣原理,利用天線陣的波束賦形產(chǎn)生多個獨立的波束,并自適應(yīng)地調(diào)整波束方向來跟蹤每一個用戶,達到提高信號SINR(最大信噪比)、增加系統(tǒng)容量的目的。采用智能天線技術(shù)實際上是通過數(shù)字信號處理使天線陣為每個用戶自適應(yīng)地進行波束賦形,相當(dāng)于為每個用戶形成了一個可跟蹤的高增益天線。因此天線的增益不再與用戶所處的位置有直接關(guān)系,用戶所在方向上的增益總是最強而其他方向上的增益大大減小。由于其體積及計算復(fù)雜性的限制,目前僅適用于在基站系統(tǒng)中的應(yīng)用。智能天線包括兩個重要組成部分一是對來自移動臺發(fā)射的多徑電波方向進行到達角AOA(AngleOfArrival)的估計,并進行空間濾波,抑制其他移動臺的干擾；二是對基站發(fā)送信號進行波束成型,使基站發(fā)送信號能夠沿著移動臺電波的到達方向發(fā)送回移動臺,也就是信號在有限的方向區(qū)域發(fā)送和接收。充分利用了信號的發(fā)射功率,從而降低發(fā)射功率,減少對其他移動臺的干擾。智能天線將在以下幾個方面提高移動通信系統(tǒng)的性能:增大覆蓋范圍、提