第3章 電波傳播、天線、抗衰落技術(shù).ppt

1、2020/8/2,1,移動通信技術(shù),第3章 電波傳播、天線、抗衰落技術(shù),2020/8/2,2,第3章 電波傳播、天線、抗衰落技術(shù),3.1 電波傳播 3.2 天線工作原理及優(yōu)化 3.3 抗衰落技術(shù),2020/8/2,3,3.1.1 VHF、UHF頻段的電波傳播特性 3.1.2 陰 影 效 應(yīng) 3.1.3 移動信道的多徑傳播特性 3.1.4 多徑衰落的時域特征和頻域特征 3.1.5 電波傳播損耗預(yù)測模型與中值路徑損耗 預(yù)測,3.1 電波傳播,2020/8/2,4,3.1.1 VHF、UHF頻段的電波傳播特性,當(dāng)前陸地移動通信主要使用的頻段為VHF和UHF，即150MHz，450MHz、900MHz

2、和1 800MHz、2.4GHz。 移動通信中的傳播方式主要有直射波、反射波、地表面波等傳播方式，由于地表面波的傳播損耗隨著頻率的增高而增大，傳播距離有限。,圖3-1 典型的移動信道電波傳播路徑,2020/8/2,5,1 自由空間電波傳播方式 自由空間電波傳播是指天線周圍為無限大真空時的電波傳播，它是理想傳播條件。 電波在自由空間傳播時，可以認為是直射波傳播，其能量既不會被障礙物所吸收，也不會產(chǎn)生反射或散射。 雖然電波在自由空間里傳播不受阻擋，不產(chǎn)生反射、折射、繞射、散射和吸收，但是，當(dāng)電波經(jīng)過一段路徑傳播之后，能量仍會受到衰減，這是由于輻射能量的擴散而引起的。,3.1.1 VHF、UHF頻段

3、的電波傳播特性,2020/8/2,6,自由空間傳播損耗 可定義為 式中，d是距離的千米數(shù)，f是頻率的兆赫數(shù)。 由上式可見，自由空間中電波傳播損耗（亦稱衰減）只與工作頻率f和傳播距離d有關(guān)，當(dāng)f或d增大一倍時， 將分別增加6dB。,3.1.1 VHF、UHF頻段的電波傳播特性,2020/8/2,7,2 視距傳播的極限距離 由于地球是球形的，凸起的地表面會擋住視線。視線所能到達的最遠距離稱為視線距離 （見圖3-2）。 圖3-2 視距傳播的極限距離,3.1.1 VHF、UHF頻段的電波傳播特性,2020/8/2,8,已知地球半徑為R=6 370km，設(shè)發(fā)射天線和接收天線高度分別為hT和hR（單位為m

4、），理論上可得視距傳播的極限距離d0為 由此可見，視距決定于收、發(fā)天線的高度。天線架設(shè)越高，視線距離越遠。 實際上，當(dāng)考慮了空氣的不均勻性對電波傳播軌跡的影響后，在標(biāo)準(zhǔn)大氣折射情況下，等效地球半徑R=8 500km，可得修正后的視距傳播的極限距離d0為,3.1.1 VHF、UHF頻段的電波傳播特性,2020/8/2,9,3 繞射損耗 在實際情況下，除了考慮在自由空間中的視距傳輸損耗外，還應(yīng)考慮各種障礙物對電波傳輸所引起的損耗。通常將這種損耗稱為繞射損耗。 設(shè)障礙物與發(fā)射點、接收點的相對位置如圖3-3所示，圖中x表示障礙物頂點P至直線TR之間的垂直距離，在傳播理論中x稱為菲涅爾余隙。,3.1.1

5、 VHF、UHF頻段的電波傳播特性,2020/8/2,10,圖3-3 菲涅爾余隙 （a）中所示的x被定義為負值 （b）中所示的x被定義為正值,3.1.1 VHF、UHF頻段的電波傳播特性,2020/8/2,11,根據(jù)菲涅爾繞射理論，可得到障礙物引起的繞射損耗與菲涅爾余隙之間的關(guān)系如圖3-4所示。橫坐標(biāo)為x/ ， 稱菲涅爾半徑（第一菲涅爾半徑），且有,3.1.1 VHF、UHF頻段的電波傳播特性,2020/8/2,12,圖3-4 繞射損耗與菲涅爾余隙之間的關(guān)系 由圖3-4可見，當(dāng)橫坐標(biāo)x/ 0.5時，則障礙物對直射波的傳播基本上沒有影響。 當(dāng)x=0時，TR直射線從障礙物頂點擦過時，繞射損耗約為6

6、dB，當(dāng)x0時，TR直射線低于障礙物頂點，損耗急劇增加。,3.1.1 VHF、UHF頻段的電波傳播特性,2020/8/2,13,4 反射波,電波在傳輸過程中，遇到兩種不同介質(zhì)的光滑界面時，會發(fā)生反射現(xiàn)象。 圖3-5所示為從發(fā)射天線到接收天線的電波由反射波和直射波組成的情況。 反射波與直射波的行距差為 式中 d=d1+d2,3.1.1 VHF、UHF頻段的電波傳播特性,2020/8/2,14,3.1.1 VHF、UHF頻段的電波傳播特性,圖3-5 反射波和直射波,2020/8/2,15,由于直射波和反射波的起始相位是一致的，因此兩路信號到達接收天線的時間差換算成相位差0為 再加上地面反射時大都要

7、發(fā)生一次反相，實際的兩路電波相位差為,3.1.1 VHF、UHF頻段的電波傳播特性,2020/8/2,16,在移動通信系統(tǒng)中，影響傳播的三種最基本的傳播機制為反射、繞射和散射。 當(dāng)電波遇到比波長大得多的物體時發(fā)生反射，反射發(fā)生于地球表面、建筑物和墻壁表面。 當(dāng)接收機和發(fā)射機之間的無線路徑被尖利的邊緣阻擋時發(fā)生繞射，由阻擋表面產(chǎn)生的二次波散布于空間，甚至于阻擋體的背面。 當(dāng)發(fā)射機和接收機之間不存在視距路徑，圍繞阻擋體也產(chǎn)生波的彎曲。 在高頻波段，繞射和反射一樣，依賴于物體的形狀以及繞射點入射波的振幅、相位和極化情況。,3.1.1 VHF、UHF頻段的電波傳播特性,2020/8/2,17,當(dāng)電波穿

8、行的介質(zhì)中存在小于波長的物體并且單位體積內(nèi)阻擋體的個數(shù)非常多時，發(fā)生散射。 散射波產(chǎn)生于粗糙表面、小物體或其他不規(guī)則物體。在實際的通信系統(tǒng)中，樹葉、街道標(biāo)志和燈柱等都會發(fā)生散射。,3.1.1 VHF、UHF頻段的電波傳播特性,2020/8/2,18,3.1.2 陰 影 效 應(yīng),當(dāng)電波在傳播路徑上遇到起伏地形、建筑物、植被（高大的樹林）等障礙物的阻擋時，會產(chǎn)生電磁場的陰影。 移動臺在運動中通過不同障礙物的陰影時，就構(gòu)成接收天線處場強中值的變化，從而引起衰落，稱為陰影衰落。 移動臺在運動中通過不同障礙物的陰影時，存在陰影區(qū)（盲區(qū)）。因此盲區(qū)定義是某些特定區(qū)域中，電波被吸收或被反射而使移動臺接收不到

9、信息。它要求在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)置基站時必須予以充分的考慮。,2020/8/2,19,3.1.2 陰 影 效 應(yīng),信號衰落 衰落：移動通信接收點所接收到的信號場強 是隨機起伏變化的 對于這種隨機量的研究通常是采用統(tǒng)計分析 法。典型信號衰落特性，如圖3.6所示。,圖3.6典型信號衰落特性,2020/8/2,20,圖中，虛線表示的是信號局部中值，其含義是在局部時間中，信號電平大小或小于它的時間各為50%。由于移動臺的不斷運動，電波傳播路徑上的地形、地物是不斷變化的，因而局部中值也是變化的。這種變化造成了信號衰落。 移動臺接收的信號場強值（dB）是時間t的函數(shù)。具有50%概率的場強值稱為場強中值。若場強中

10、值等于接收機的最低門限值，則通信的可通率為50%。因此，為了保證正常的通信，必須使實際的場強中值遠大于接收機的門限值。,3.1.2 陰 影 效 應(yīng),2020/8/2,21,障礙物遮擋直射波引起接收信號中值的變化，表現(xiàn)為慢衰落。 由于這種衰落的變化速率較慢，又稱為慢衰落。,3.1.2 陰 影 效 應(yīng),2020/8/2,22,慢衰落是以較大的空間尺度來度量的衰落。 慢衰落速率主要決定于傳播環(huán)境，即移動臺周圍地形，包括山丘起伏，建筑物的分布與高度，街道走向，基站天線的位置與高度，移動臺行進速度等，而與頻率無關(guān)。 慢衰落的深度，即接收信號局部中值電平變化幅度取決于信號頻率與障礙物狀況。頻率較高的信號比

11、頻率較低的信號容易穿透建筑物，而頻率較低的信號比頻率較高的信號更具有較強的繞射能力。 慢衰落的特性是與環(huán)境特征密切相關(guān)的，可用電場實測的方法找出其統(tǒng)計規(guī)律。,3.1.2 陰 影 效 應(yīng),2020/8/2,23,3.1.2 陰 影 效 應(yīng),圖3-6 慢衰落測試,2020/8/2,24,3.1.3 移動信道的多徑傳播特性,1 概述 2多普勒頻移 3多徑接收信號的統(tǒng)計特性 4 衰落信號的特征量,2020/8/2,25,1 概述 A移動信道的時變特性 移動信道是一種時變信道。無線電信號通過移動信道時會遭受來自不同途徑的衰減損害。如果用公式表示，按接收信號功率可表示為 式中，| |表示移動臺與基站的距離

12、。上式是信道對傳輸信號作用的一般表示式，這些作用有三類。,3.1.3 移動信道的多徑傳播特性,2020/8/2,26, 自由空間傳播損耗與彌散，用| |n表示，其中n一般為34。 陰影衰落，用S( )表示。這是由于傳播環(huán)境中的地形起伏、建筑物及其他障礙物對電波遮蔽所引起的慢衰落。 多徑衰落，用R( )表示。這是由于移動傳播環(huán)境的多徑傳播而引起的快衰落。多徑衰落是移動信道特性中最具有特色的部分。,3.1.3 移動信道的多徑傳播特性,2020/8/2,27,上述三種效應(yīng)表現(xiàn)在不同距離范圍內(nèi)，圖3-7所示為 典型的實測接收信號場強。 在數(shù)十波長的范圍內(nèi)，接收信號場強的瞬時值呈現(xiàn)快速變化的特征，這就是

13、多徑衰落引起的，又稱為快衰落。 在數(shù)百波長的區(qū)間內(nèi)，信號的短區(qū)間中心值也出現(xiàn)緩慢變動的特征，這就是陰影衰落。 長區(qū)間中心值隨距離基站的位置變化而變化，其衰減特性一般服從dn規(guī)律。,3.1.3 移動信道的多徑傳播特性,2020/8/2,28,圖3-7 陸地移動傳播特性,3.1.3 移動信道的多徑傳播特性,2020/8/2,29,B移動環(huán)境的多徑傳播,陸地移動信道的主要特征是多徑傳播。 傳播過程中會遇到各種建筑物、樹木、植被以及起伏的地形，會引起電波的反射，如圖3-8所示。 這樣，到達移動臺天線的信號不是單一路徑來的，而是許多路徑來的眾多反射波的合成。由于電波通過各個路徑的距離不同，因而各條反射波

14、到達時間不同，相位也就不同。不同相位的多個信號在接收端疊加，有時同相疊加而增強，有時反相疊加而減弱。這樣，接收信號的幅度將急劇變化，即產(chǎn)生了衰落。這種衰落是由于多徑現(xiàn)象所引起的，稱為多徑衰落。,3.1.3 移動信道的多徑傳播特性,2020/8/2,30,3.1.3 移動信道的多徑傳播特性,2020/8/2,31,多徑傳輸演示,3.1.3 移動信道的多徑傳播特性,2020/8/2,32,通常在移動通信系統(tǒng)中，基站用固定的高天線，移動臺用接近地面的低天線。例如，基站天線通常高30m，最高可達90m；移動臺天線通常高2m3m。 移動臺周圍的區(qū)域稱為近端區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)的物體造成的反射是造成多徑效應(yīng)的主

15、要原因。 離移動臺較遠的區(qū)域稱為遠端區(qū)域，在遠端區(qū)域，只有高層建筑、較高的山峰等的反射才能對該移動臺構(gòu)成多徑，而且這些路徑要比近端區(qū)域中建筑物所引起的多徑的長度要長。,3.1.3 移動信道的多徑傳播特性,2020/8/2,33,2 多普勒頻移,當(dāng)移動臺在運動中通信時，接收信號頻率會發(fā)生變化，稱為多普勒效應(yīng)。由此引起的附加頻移稱為多普勒頻移（Doppler Shift），可用下式表示 式中，是入射電波與移動臺運動方向的夾（見圖3-9），v是運動速度，是波長。 式（3-8）中與入射角度無關(guān)，是fD的最大值，稱為 最大多普勒頻移。,3.1.3 移動信道的多徑傳播特性,2020/8/2,34,3.1.

16、3 移動信道的多徑傳播特性,圖3-9 入射角,2020/8/2,35,3 衰落信號的特征量 工程實際中，常常用一些特征量 來表示衰落信號的幅度特性。,A衰落率 衰落率是指信號包絡(luò)在單位時間內(nèi)以正斜率通過中 值電平的次數(shù)。平均衰落率可用下式表示： 式中，速度v的單位為km/h，頻率f的單位為MHz， 平均衰落率A的單位為Hz。,（3-9）,3.1.3 移動信道的多徑傳播特性,2020/8/2,36,B電平通過率 觀察實測的衰落信號可以發(fā)現(xiàn)，衰落速率與衰落 深度有關(guān)。深度衰落發(fā)生的次數(shù)較少，而淺度衰落 發(fā)生得相當(dāng)頻繁。定量地描述這一特征的參量就是 電平通過率（Level Cross Rate，LC

17、R）。電平通 過率NR定義為信號包絡(luò)在單位時間內(nèi)以正斜率通過 某一規(guī)定電平R的平均次數(shù)。 式中， 是最大多普勒頻移,3.1.3 移動信道的多徑傳播特性,為信號包絡(luò)的均方根電平.,2020/8/2,37,圖3-10 電平通過率和平均電平持續(xù)時間,3.1.3 移動信道的多徑傳播特性,2020/8/2,38,C衰落持續(xù)時間 平均衰落持續(xù)時間定義為信號包絡(luò)低于某個給定電平值的概率與該電平所對應(yīng)的電平通過率之比，可用下式表示： 式中 是最大多普勒頻移， ， 為信號包絡(luò)的均方根電平。 設(shè)： 得歸一化,（3-11）,3.1.3 移動信道的多徑傳播特性,2020/8/2,39,3.1.4 多徑衰落的時域特征和

18、頻域特征,1 時延擴展,圖3-11 時延擴展示意圖,2020/8/2,40,2 相關(guān)帶寬 根據(jù)衰落與頻率的關(guān)系，可將衰落分為兩種：頻率 選擇性衰落與非頻率選擇性衰落，后者又稱為平坦衰 落。頻率選擇性衰落是指信號中各分量的衰落狀況與 頻率有關(guān)，即傳輸信道對信號中不同頻率分量有不同 的隨機響應(yīng)。 非頻率選擇性衰落是指信號中各分量的 衰落狀況與頻率無關(guān)，即信號經(jīng)過傳輸后，各頻率分 量所遭受的衰落具有一致性，即相關(guān)性，因而衰落信 號的波形不失真。,3.1.4 多徑衰落的時域特征和頻域特征,2020/8/2,41,對于移動信道來說，存在一個相關(guān)帶寬，當(dāng)信號的 帶寬小于相關(guān)帶寬時，發(fā)生非頻選擇性衰落；當(dāng)信

19、 號帶寬大于相關(guān)帶寬時，發(fā)生頻率選擇性衰落。為 了解釋這個問題，這里考慮頻率分別為和兩個信號 的包絡(luò)相關(guān)性。這種相關(guān)性可由兩信號的相關(guān)系 數(shù)，即歸一化的相關(guān)函數(shù)得出。 設(shè)這兩個信號的包 絡(luò)為和，頻率差為f，則其包絡(luò)相關(guān)系數(shù)為：,3.1.4 多徑衰落的時域特征和頻域特征,2020/8/2,42,式中， 為相關(guān)函數(shù)： 如果信號衰落服從瑞利分布，則可得出r(f,)的 近似表達式為： 式中， 為特殊函數(shù)，為最大多普勒頻移，為移 動信道的時延擴展。,3.1.4 多徑衰落的時域特征和頻域特征,2020/8/2,43,將設(shè)為參變量，可得到不同值時的曲線，如圖3-13所示。圖中還給出若干實測數(shù)據(jù)，實測是在郊區(qū)

20、進行，工作頻率為836MHz?？梢钥闯?，實測數(shù)據(jù)接近于=1/4s的理論曲線。,由于這里討論的是兩信號在頻域的相關(guān)性，可設(shè)t =0。在這種情況下，式變成：,3.1.4 多徑衰落的時域特征和頻域特征,2020/8/2,44,圖3-12相關(guān)系數(shù)曲線,3.1.4 多徑衰落的時域特征和頻域特征,2020/8/2,45,3.1.5電波傳播損耗預(yù)測模型與中值路徑損耗預(yù)測,設(shè)計無線通信系統(tǒng)時，首要的問題是在給定條件下如何算出接收信號的場強，或接收信號中值。 這些給定條件包括發(fā)射機天線高度、位置、工作頻率、接收天線高度、收發(fā)信機之間距離等。 這就是電波傳播的路徑損耗預(yù)測問題，又稱為信號中值預(yù)測。這里的信號中值是

21、長區(qū)間中值。 損耗預(yù)測模型 場強估算模型；Okumura模式（OM模型）；Egli模型 ；Bullingron（BM）模型。,2020/8/2,46,1 地形環(huán)境分類,A地形特征定義 （1）地形波動高度 h 地形波動高度 h在平均意義上描述了電波傳播路 徑中地形變化的程度。 （2）天線有效高度 移動臺天線有效高度定義為移動臺天線距地面的實 際高度。,3.1.5電波傳播損耗預(yù)測模型與中值路徑損耗預(yù)測,2020/8/2,47,圖3-15基站天線有效高度,圖3-14 地形波動高度,3.1.5電波傳播損耗預(yù)測模型與中值路徑損耗預(yù)測,2020/8/2,48,B地形分類 實際地形雖然千差萬別，但從電波傳播

22、的角度考 慮，可分為兩大類，即準(zhǔn)平坦地形和不規(guī)則地形。 C傳播環(huán)境分類 開闊地區(qū) 郊區(qū) 中小城市地區(qū) 大城市地區(qū),3.1.5電波傳播損耗預(yù)測模型與中值路徑損耗預(yù)測,2020/8/2,49,2 Okumura模型,Okumura模型提供的數(shù)據(jù)較齊全，應(yīng)用較廣泛，適用于VHF和UHF頻段。 該模型的特點是：以準(zhǔn)平坦地形大城市地區(qū)的場強中值路徑損耗作為基準(zhǔn)，對于不同的傳播環(huán)境和地形條件等因素用校正因子加以修正。 A準(zhǔn)平坦地形大城市地區(qū)的中值路徑損耗 Okumura模型中準(zhǔn)平坦地形大城市地區(qū)的中 值路徑損耗（dB）由下式給出 LT = Lbs+Am(f,d ) Hb(hb,d ) Hm(hm,f )

23、(3-16),3.1.5電波傳播損耗預(yù)測模型與中值路徑損耗預(yù)測,2020/8/2,50,式中，Lbs為自由空間路徑損耗，由式（3-2） 給出；Am(f，d)為在大城市地區(qū)當(dāng)基站天線高度 hb=200m、移動臺天線高度hm=3m時相對于自由空 間的中值損耗，又稱基本中值損耗；Hb(hb，d)為基 站天線高度增益因子（dB）,即實際基站天線高度相 對于以標(biāo)準(zhǔn)天線高度hb=200m的增益，為距離的函 數(shù)；Hm(hm,f )為移動臺天線高度增益因子（dB）， 即實際移動臺天線高度相對于以標(biāo)準(zhǔn)天線高度hm =3m的增益為頻率的函數(shù)。,3.1.5電波傳播損耗預(yù)測模型與中值路徑損耗預(yù)測,2020/8/2,5

24、1,圖3-16 準(zhǔn)平坦地形市區(qū)相對于自由空間的基本中值損耗,3.1.5電波傳播損耗預(yù)測模型與中值路徑損耗預(yù)測,2020/8/2,52,圖3-17 基站天線高度增益因子,3.1.5電波傳播損耗預(yù)測模型與中值路徑損耗預(yù)測,2020/8/2,53,圖3-18 移動臺天線高度增益因子,3.1.5電波傳播損耗預(yù)測模型與中值路徑損耗預(yù)測,2020/8/2,54,B 不規(guī)則地形及不同環(huán)境中的中值路徑損耗,以準(zhǔn)平坦地形中的中值路徑損耗作為基礎(chǔ)，針對不同傳播環(huán)境和不規(guī)則地形中的各種因素，用修正因子加以修正，就可得到不規(guī)則地形及不同環(huán)境中的中值路徑損耗，可用下式表示為 (3-20) 根據(jù)已得出的中值路徑損耗，可求

25、出移動臺接收到的信號功率為 (3-21),3.1.5電波傳播損耗預(yù)測模型與中值路徑損耗預(yù)測,2020/8/2,55,C Hata模型與傳播損耗的經(jīng)驗公式,Hata根據(jù)Okumura模型中的各種圖表曲線歸納出一個 經(jīng)驗公式，稱為Hata模型。 (3-22) 這種模型仍然保留了Okumura模型的風(fēng)格，以市區(qū) 傳播損耗為標(biāo)準(zhǔn)，其他地區(qū)在此基礎(chǔ)上進行修正。 中小城市修正因子 (3-23) 大城市修正因子（建筑物平均高度15m) 當(dāng)f200Mhz,3.1.5電波傳播損耗預(yù)測模型與中值路徑損耗預(yù)測,2020/8/2,56,當(dāng)f400Mhz D Hata模型擴展 歐洲科學(xué)與技術(shù)研究協(xié)會（EURO-COST

26、） 的COST-231工作委員會對Hata模型進行了擴展， 使它適用于PCS系統(tǒng)，適用頻率達到2GHz。 E COST-231模型 COST-231工作委員會在Walfishi模型和Ikegami模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)實測數(shù)據(jù)加以完善而提出COST-231模型。 這種模型考慮到了自由空間損耗、沿傳播路徑的繞射損耗和移動臺周圍建筑屋頂之間的損耗。,3.1.5電波傳播損耗預(yù)測模型與中值路徑損耗預(yù)測,2020/8/2,57,F 微蜂窩系統(tǒng)的覆蓋區(qū)預(yù)測模式,在大蜂窩和小蜂窩中，基站天線都安裝在高于屋頂?shù)奈恢?，這時傳播路徑損耗主要由移動臺附近的屋頂繞射和散射波決定，即主要射線是在屋頂之上傳播。 Okumur

27、a-Hata模型適用于基站天線高度高于其周圍屋頂?shù)暮攴涓C系統(tǒng)，而不適用于基站天線高度低于屋頂?shù)奈⒎涓C系統(tǒng)作傳播預(yù)測。,3.1.5電波傳播損耗預(yù)測模型與中值路徑損耗預(yù)測,2020/8/2,58,在微蜂窩系統(tǒng)中，基站天線高度通常低于屋頂，電波傳播由其周圍建筑物的繞射和散射決定，即主要射線傳播是在類似于槽形波導(dǎo)的街道峽谷中進行。 COST-231-Walfish-Ikegami模型可用于宏蜂窩及微蜂窩作傳播損耗預(yù)測。 但是，在基站天線高度大致與其附近的屋頂高度同一水平時，屋頂高度的微小變化將引起路徑損耗的急劇變化，這時容易造成預(yù)測誤差。 所以，在這種情況下使用COST-231-Walfish-Ike

28、gami模型要特別小心。,3.1.5電波傳播損耗預(yù)測模型與中值路徑損耗預(yù)測,2020/8/2,59,在做微蜂窩覆蓋區(qū)預(yù)測時，必須有詳細的街道及建筑物的數(shù)據(jù)，不能采用統(tǒng)計近似值。 市區(qū)環(huán)境的特性用下列參數(shù)表示，這些參數(shù)的定義見圖3-19（a）和（b）。,圖3-19 環(huán)境參數(shù)的定義,3.1.5電波傳播損耗預(yù)測模型與中值路徑損耗預(yù)測,2020/8/2,60,60,3.2.1 天線的定義 天線是用來完成輻射和接收無線電波的裝置。 3.2.2 天線的分類 天線根據(jù)作用可分為： 發(fā)射天線是無線電波的輻射器，它將天線電波有效地輻射到天空中； 接收天線是輻射場的接收器，它接收來自空間的相應(yīng)頻率的無線電波，并將

29、其變成高頻電流或?qū)бㄓ绅伨€傳輸給接收機。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,61,如果按照天線的結(jié)構(gòu)形式，天線可以分為： 線狀天線； 面狀天線。 按照工程對象可分為： 通信天線； 廣播電視天線； 雷達天線等； 按照天線所使用的頻率，可以分為： 長波天線； 中波天線；,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,62,62,短波天線； 超短波天線。 在移動通信系統(tǒng)中，通常分為： 基站天線； 移動臺天線。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,63,63,3.2.3 天線的理論基礎(chǔ) 研究天線問題，實質(zhì)上是研究天線產(chǎn)生的空間電磁場的分布以及由空間電磁場分布所決定的天線特征。

30、求解天線問題實質(zhì)上是求解電磁場方程并滿足其邊界條件。所以天線問題實質(zhì)上是電磁場問題。 天線的理論基礎(chǔ)是電磁場理論。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,64,3.2.4天線基本原理 1 天線的輻射特性 導(dǎo)線載有交變電流時，可形成電磁波輻射。輻射的能力與導(dǎo)線的長短和形狀有關(guān)，能產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線稱為振子。,圖3.20 導(dǎo)線形成電磁波輻射示意圖,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,65,天線的功能是控制輻射能量的去向，一個單一的對稱振子具有“面包圈”形的方向圖。對稱振子組陣控制輻射能量構(gòu)成“扁平的面包圈”，把信號集中到所需要的地方。,圖3.21 對稱振子具有“面包圈”和“扁平

31、的面包圈”形的方向圖,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,66,用反射板可把輻射能量控制聚焦到一個方向，反射面放在陣列的一邊構(gòu)成扇形覆蓋天線，進一步提高了增益。例如扇形覆蓋天線與單個對稱振子相比的增益為10log(8mW/1mW)=9dBd,圖3.22 天線的扇形覆蓋示意圖,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,67,2 基本電振子 指無限小的線電流元，即其長度L遠小于波長 。 基本電振子的輻射是有方向性的。 3 電對稱振子 最簡單的天線是對稱振子。它是由兩段同樣粗細和長度為L的直導(dǎo)線構(gòu)成，在天線中間的兩個端點之間饋電。 半波振子天線長度與波長的關(guān)系可表示為 2L=/2；,3

32、.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,68,全波對稱振子：全長與波長相等的振子全波振子天線長度與波長的關(guān)系為2L=。 折合振子：將振子折合起來。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,表2.1 基本電振子、半波振子、全波振子天線的增益,2020/8/2,69,3.2.4天線的基本特性 1 方向 (1) 定義 發(fā)射天線指天線向一定方向輻射電磁波的能力，對接收天線表示天線對來自不同方向的電波的接收能力。天線方向的選擇性常用方向圖來表示。 (2) 輻射方向圖 以天線為球心的等半徑球面上，相對場強隨坐標(biāo)變量和變化的圖形；工程設(shè)計中一般使用二維方向圖，可用極坐標(biāo)來表示天線在垂直方向和水平方向的方向圖。,3.

33、2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,70,圖3.23 水平方向角 圖3.24 垂直方向角,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,71,圖3.25 三維方向圖,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,72,2 波束寬度 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，波束寬度是主瓣兩半功率點間的夾角，又稱為半功率（角）波束寬度、3dB波束寬度。主瓣波束寬度越窄，方向性越好，抗干擾能力越強，經(jīng)?？紤]3dB、10dB波束寬度。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,73,圖3.26 波束寬度示意圖,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,74

34、,3 前后比 天線方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。 前后比值越大，天線定向接收性能就越好，對來自振子前后的相同信號電波具有相同的接收能力。以dB表示的前后比=10log前向功率/反向功率，典型值為25dB左右，有一個盡可能小的反向功率。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,圖3.27 前后比示意圖,2020/8/2,75,4 增益 增益的定義：在相同的輸入功率下，天線在最大輻射方向上某點產(chǎn)生的輻射功率密度和將其用參考天線替代后在同一點產(chǎn)生的輻射功率密度之比值。 天線的增益是用來衡量天線朝一個特定方向收發(fā)信號的能力，它是選擇基站天線最重要的參數(shù)之一。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,圖3.28 天線

35、的增益示意圖,2020/8/2,76,增益的單位用dBi或dBd表示。dBi是相對于全向輻射的參考值，在各方向的輻射是均勻的；dBd相對于半波振子天線的參考值。 兩者之間的關(guān)系是：dBi=dBd+2.15。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,（a）單一振子方向圖,（b）對稱振子方向圖,圖3.28 天線的增益示意圖,2020/8/2,77,5 天線的極化 (1) 極化的定義 天線的極化，是指天線輻射時形成的電場強度方向。 極化是指在垂直于傳播方向的波陣面上，電場強度矢量端點隨時間變化的軌跡。如果軌跡為直線，則稱為線極化波，如果軌跡為圓形或者橢圓形，則稱為圓極化波或者橢圓極化波。 (2) 極化的分類 平

36、面波按極化可分為線極化波、圓極化波（或橢極化）。線極化波可分為垂直線極化波和水平線極化波；還有45傾斜的極化波。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,78,當(dāng)電場強度方向垂直于地面時，此電波就稱為垂直極化波； 當(dāng)電場強度方向平行于地面時，此電波就稱為水平極化波。 由于電波的特性，決定了： 水平極化傳播的信號在貼近地面時會在大地表面產(chǎn)生極化電流，極化電流因受大地阻抗影響產(chǎn)生熱能而使電場信號迅速衰減； 而垂直極化方式則不易產(chǎn)生極化電流，從而避免了能量的大幅衰減，保證了信號的有效傳播。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,79,圖3.29 天線的極化示意圖,3.2 天線工作原理及

37、優(yōu)化,（a）垂直極化,（b）水平極化,（a）+45的傾斜極化,（b）-45的傾斜極化,2020/8/2,80,在移動通信系統(tǒng)中，一般均采用垂直極化的傳播方式。圖2-29給出了垂直極化與水平極化的示意圖。 在移動通信系統(tǒng)中，在基站密集的高話務(wù)地區(qū)，廣泛采用雙極化天線，就其設(shè)計思路而言，一般分為： 垂直與水平極化方式； 45極化方式。 性能上45極化方式優(yōu)于垂直與水平極化方式，因此目前大部分采用的是45極化方式。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,81,雙極化天線組合了+45和-45兩幅極化方向相互正交的天線，并同時工作在收發(fā)雙工模式下。 大大節(jié)省了每個小區(qū)的天線數(shù)量； 同時由于45為

38、正交極化，有效保證了分集接收的良好效果（其極化分集增益約為5dB，比單極化天線提高約2dB）。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,82,6 天線的帶寬 常帶寬定義為：天線增益下降3dB時的頻帶寬度，或在規(guī)定的駐波比下天線的工作頻帶寬度。帶寬是指天線處于良好工作狀態(tài)下的頻率范圍，超過這個范圍，天線的各項性能將變差。工作帶寬可根據(jù)天線的方向圖特性、輸入阻抗或電壓駐波比的要求確定。在移動通信系統(tǒng)中，天線的工作帶寬指當(dāng)天線的輸入駐波比1.5時帶寬，當(dāng)天線的工作波長不是最佳時天線性能要下降。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,83,圖3.30 天線帶寬示意圖,3.2 天線工作原理

39、及優(yōu)化,2020/8/2,84,7 天線的輸入阻抗 天線的輸入阻抗是指天線饋電端輸入電壓與輸入電流的比值。 天線與饋線的連接，最佳情形是天線輸入阻抗是純電阻且等于饋線的特征阻抗。 當(dāng)天線的輸入阻抗與饋線阻抗匹配時，饋線所傳送功率全部被天線吸收，否則將有一部分能量反射回去而在饋線上形成駐波，并將增加在饋線上的損耗。 移動通信天線的輸入阻抗應(yīng)做成50純電阻，以便與特性阻抗為50的同軸電纜相匹配。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,85,8 天線下傾技術(shù) 天線的傾角： 當(dāng)天線垂直安裝時，天線輻射方向圖的主波瓣將從天線中心開始沿水平線向前。為了控制干擾，增強覆蓋范圍內(nèi)的信號強度，即減少零凹

40、陷點的范圍，一般要求天線主波束有一個下傾角度。 天線下傾有兩種方式：機械的方式和電調(diào)方式。 機械天線即指使用機械調(diào)整下傾角度的移動天線，機械天線的天線方向圖容易變形，其最佳下傾角度為1 5；,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,86,圖3.31 天線下傾示意圖,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,機械下傾是利用天線的機械裝置來調(diào)節(jié)天線 立面對于地平面的角度。,2020/8/2,87,電調(diào)天線即指使用電子調(diào)整下傾角度的移動天線，電調(diào)天線改變傾角后天線的方向圖變化不大。 電下傾是通過調(diào)節(jié)天線各振子單元的相位來改變天線垂直方向下的主瓣方向，此時天線仍保持與水平面垂直。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,

41、圖3.32 電下傾垂直方向圖,2020/8/2,88,天線傾角定義了天線傾角的范圍，在此范圍內(nèi)，天線波束發(fā)生的畸變較小。機械下傾角度過大，會造成波束的畸變。 機械下傾天線隨著下傾角的增加，在超過10后，其水平方向圖將產(chǎn)生變形，在達到20的時候，天線前方會出現(xiàn)明顯的凹坑。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,圖3.33 天線前方的凹坑,2020/8/2,89,天線下傾主要是改變天線的垂直方向圖主瓣指向，使垂直方向圖的主瓣信號指向覆蓋小區(qū)，而垂直方向圖的零點或副瓣對準(zhǔn)受其干擾的同頻小區(qū)。改善服務(wù)小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)的信號強度，提高服務(wù)小區(qū)內(nèi)的C/I(載干比）值，減少對遠處同頻小區(qū)的干擾，提高系統(tǒng)的頻率復(fù)用能力，

42、增加系統(tǒng)容量，改善基站附近的室內(nèi)覆蓋性能。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,90,圖3.34 下傾0-13時的載干比C/I分布圖,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,91,電下傾和機械下傾的波形對本圖,圖3.35 波形對本圖,副瓣功率強度/主瓣功率強度=副瓣電平。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,92,9 駐波比 (1)駐波比概念 駐波比（Voltage Standing Wave Ratio ，VSWR）：饋線上的電流（電壓）最大值與電流（電壓）最小值之比或者無線前射和反射功率的一種比值。用于測量天線的好壞的一種參考值。 對天饋線進行測試主要是通過測量其

43、駐波比（VSWR）或回損（Return loss)的值和隔離度（Isolation)來判斷天線的安裝質(zhì)量。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,93,(2) 駐波比告警 RBS200基站發(fā)射天饋線的駐波比告警一般設(shè)為 1.5,RBS2000站的駐波比一級告警為2.2,二級告警為1.8。 (3) 基站發(fā)射天線之間的隔離度 RBS200基站發(fā)射天線之間的隔離度應(yīng)大于40DB，發(fā)射與接收天線之間的隔離度應(yīng)大于20DB。 RBS2000站發(fā)射天線之間的隔離度應(yīng)大于30DB，發(fā)射與接收天線之間的隔離度應(yīng)大于30DB。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,94,(4) 駐波比的測量 A

44、、天饋線測試的常用儀器 頻譜儀、TDR和Site-master，目前使用較多的是Site- master。它是一種用于測量回損，駐波比，電纜損耗的 專用工具。 B、Site-master的優(yōu)點 可直接測得天饋線駐波比的數(shù)值；可以測天線的隔離 度和回損；可以快速的進行故障定位（DTF）；可以測 纜線的插入損耗和基站的發(fā)射功率。 C、天饋線的測試內(nèi)容: 天線、硬饋線、軟跳線和 ALNA。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,95,圖3.36 天饋線測試儀,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,96,10 基站天線的類型 (1)全向天線 全向天線在水平方向功率均勻地輻射，垂直方向圖

45、上，輻射能量是集中的，可獲得天線增益。水平方向圖的形狀基本為圓形。一般由半波振子排列成的直線陣構(gòu)成，并把按設(shè)計要求的功率和相位饋送到各個半波振子，以提高輻射方向上的功率?？梢詫氩ㄕ褡影凑罩本€排列，振子單元數(shù)量每增加一倍，增益增加3dB，通常典型的增益值是69dBd的全向天線，高度為3米。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,97,圖3.37 全向天線圖例,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,98,(2)定向天線 定向天線在垂直和水平方向上都具有方向性，水平和垂直輻射方向圖是非均勻的，其一般是由直線天線陣加上反射板構(gòu)成，也可以直接采用方向天線（八木天線），其增益在920dB

46、d左右。高增益的天線，其方向圖將會非常狹窄。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,99,圖3.38 定向天線圖例,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,100,(3)構(gòu)成或直接采用方向天線 典型增益值是916dBd，結(jié)構(gòu)上一般為816個單元的天線陣。,圖3.39 816個單元的天線陣,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,101,(4) 智能天線 智能天線最早應(yīng)用于軍事用途，在20世紀(jì)90 年代，開始應(yīng)用在GSM上。智能天線技術(shù)在3G系 統(tǒng)中將顯得非常重要。 (A) 智能天線的定義 智能天線也稱為自適應(yīng)陣列天線，它是基于自適 應(yīng)天線陣列原理，利用天線陣列的波束賦形產(chǎn)生

47、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。主要有多波束智能天線與自適應(yīng)智能天線。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,102,多波束天線 一個扇區(qū)多個波束覆蓋。波束指向固定，寬度隨 陣元數(shù)定，用波束切換技術(shù)隨用戶移動，基站自動 選擇不同的相應(yīng)波束，使接收信號最強。 多波束智能天線 多波束智能天線系統(tǒng)必須在多波束智能天線與基站 間添加射頻交換矩陣。由4個置于一條直線且相距半 個波長的陣元組成，在一個傳統(tǒng)基站120扇區(qū)內(nèi)， 該天線產(chǎn)生4個30的并行窄波束，多波束智能天線 通過檢測上行鏈路的到達方向DOA選擇對應(yīng)的下行,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,103

48、,邏路的最佳波束。,圖3.40 多波束智能天線系統(tǒng),3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,104,采用智能天線技術(shù)，實際上是通過數(shù)字信號處理，使天線陣列為每個用戶自適應(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它的高增益天線。這樣既可以進行全方位通信，又可以降低發(fā)射功率，減少干擾，增加系統(tǒng)容量，同時波束賦形可以克服多經(jīng)傳播問題。 (B) 智能天線的理論基礎(chǔ) 智能天線的理論基礎(chǔ)是信號統(tǒng)計檢測和估計理論、信號處理及最優(yōu)控制理論。 智能天線的技術(shù)基礎(chǔ)是自適應(yīng)天線和高分辨率陣列信號處理。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,105,(C) 智能天線系統(tǒng)的組成 智能天線系統(tǒng)由天線

49、陣列、收發(fā)信機組和智能處 理器三部分組成，其基本結(jié)構(gòu)如下圖3.41所示。,圖3.41,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,106,天線陣列： 天線陣列本身由M個空間分布的天線陣元組成。 天線陣列的功能受所選陣元的特性及其集合配置的約束。 天線陣列陣元的排列有直線陣、環(huán)形陣、平面陣等多種。 最簡單的結(jié)構(gòu)是直線陣列排列。 空間濾波： 天線陣列接收所有到達陣列的各用戶信號； 通過智能信號處理單元適當(dāng)合并陣列的輸出；,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,107,可以從接收的多用戶信號中提取出占用同一頻帶、同一時間的各個用戶的信號，稱為“空間濾波”。 智能處理器： 在智能天線系統(tǒng)的基

50、本結(jié)構(gòu)中，智能處理器起著很重要的作用。 它又由空間參數(shù)提取、上下行自適應(yīng)算法及波束賦形等單元組成。 智能天線技術(shù)的關(guān)鍵在于空間參數(shù)提取和數(shù)字賦形的實現(xiàn),3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,108,(D) 智能天線的主要優(yōu)點 智能天線能根據(jù)每個用戶的信號來（達）波方向，由天線陣列合成并調(diào)整其方向圖，以達到跟蹤用戶及其信號變化的目的。 在移動通信系統(tǒng)中采用智能天線技術(shù)主要具有以下優(yōu)點： 自動跟蹤用戶及其信號； 提高信號干擾比，改善通信質(zhì)量； 增加系統(tǒng)容量，提高通信數(shù)量； 提高頻譜利用率；,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,109,擴大通信覆蓋區(qū)域； 降低基站發(fā)射功率； 節(jié)省成

51、本，減少電磁環(huán)境污染。 (E) 智能天線的應(yīng)用 智能天線應(yīng)用在移動通信系統(tǒng)中，主要是應(yīng)用在基站端。移動臺特別是手機由于受到體積、電源等方面的限制，目前難以實現(xiàn)。 基站智能天線的接收技術(shù)主要有：全自適應(yīng)方式和基于預(yù)波束的波束切換兩種方式。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,110,全自適應(yīng)方式在理論上可以達到最優(yōu)，但在實際上很難達到工程實用化。 波束切換方式只能實現(xiàn)與當(dāng)前用戶狀態(tài)和傳輸環(huán)境的部分近匹配，從理論上講不是最優(yōu)的，但易于實現(xiàn)。 現(xiàn)在有將兩者結(jié)合使用的傾向。 基于第三代移動通信系統(tǒng)的基站智能天線發(fā)射技術(shù)有兩種實現(xiàn)方案。 一種是類似于第二代移動通信的IS-95中的上行功率控制技

52、術(shù)，做成閉環(huán)反饋測試結(jié)構(gòu)形式。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,111,這種方式對FDD切實可行； 但它存在著占有系統(tǒng)資源、產(chǎn)生附加時延及受上行信道干擾等缺點。 另一種是利用上行信道信息來估計下行信道。 這一方案對FDD不能使用； 但對于IMT-2000 中的TDD方案，只要上下行時分的幀長較短（一般小于10ms），顯然是可行的。 目前在GSM系統(tǒng)中采用多波束智能天線，使用多 波束智能天線的GSM系統(tǒng)可實現(xiàn)波束分集，解決衰落 問題。分集接收的兩個支路信號取自多波束智能天線,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,112,兩個波束的接收信號，采用波束分集時，要求系統(tǒng) 選擇兩個

53、最佳波束，通過射頻交換矩陣與接收機的 兩個分集接收端連接。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,113,(7) 其它特殊的天線 用于特殊場合信號覆蓋的天線。例如泄漏同軸電纜，泄漏同軸電纜外層窄縫允許所傳送的信號能量沿整個電纜長度不斷泄漏輻射，它能夠起到連續(xù)不斷的覆蓋作用，主要用于室內(nèi)覆蓋和隧道的覆蓋，使接收信號能從窄縫進入電纜傳送到基站。使用泄漏同軸電纜時，沒有增益。為了延伸覆蓋范圍可以使用雙向放大器，通常能滿足大多數(shù)應(yīng)用的典型傳輸功率值是2030W，但是價格昂貴。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,114,(8)多天線系統(tǒng) 許多單獨天線形成的合成輻射方向圖。最簡單的類型

54、是在塔上相反方向安裝兩個方向性天線，通過功率分配器饋電。目的是用一個小區(qū)覆蓋大范圍，比用兩個小區(qū)情況所使用的信道數(shù)要少。使用時不能使用全向天線，或當(dāng)所需的增益(較大的覆蓋面積)比一個全向天線系統(tǒng)所能提供的要大時，可用多天線系統(tǒng)來形成全向方向圖。典型增益是單獨天線增益減去功率分配器帶來的3dB損耗。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,115,11 典型指標(biāo) 增益15dBi ；極化方式為垂直極化 ；阻抗50； 反向損耗18Db；前后比30dB；可調(diào)下傾角2 10；3dB（半功率）波束寬度，水平64，垂直 18；10dB波束寬度，水平120，垂直30；垂 直上旁瓣抑制-12dB ，垂直下

55、旁瓣抑制-14dB 。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,116,12 天饋線安裝與測量 (1) 天饋系統(tǒng)對覆蓋范圍的影響 天饋系統(tǒng)是整個基站中最經(jīng)常出現(xiàn)故障的部分，而且對系統(tǒng)的性能影響較大。天線檢查工作在硬件清障中工作量較大，特別是在我國南方沿海地區(qū)，由于臺風(fēng)的因素導(dǎo)對天線系統(tǒng)的影響更加明顯，通常的天線檢查工作可歸納為以下幾個部分。 (2) 天線方位角與傾角檢查 天線方位角與傾角是否符合設(shè)計要求，它們是網(wǎng)絡(luò)無線規(guī)劃的重要參數(shù)，如果不符合設(shè)計要求，必然,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,117,出現(xiàn)小區(qū)覆蓋異常、鄰區(qū)表設(shè)置錯誤等情況，從 而產(chǎn)生掉話和切換失敗。值得注意的

56、是，采用分 集接收時，同一扇區(qū)兩根天線之間的距離還須不 小于3米。 (3) 饋線的檢查 檢查每一根饋線的駐波比是否符合要求（小于1.3）。駐波比過高，即反射功率偏高，這也會導(dǎo)致小區(qū)的覆蓋范圍縮小，甚至這會發(fā)生掉話或則切換失敗，從而使得該小區(qū)無法有效地吸收話務(wù)，引起鄰近小區(qū)的阻塞。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,118,案例分析：在某市的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中，我們發(fā)現(xiàn)小區(qū)10065的話務(wù)量較小，約為2Erl左右，而該區(qū)域相鄰小區(qū)20311卻發(fā)生了話務(wù)擁塞，進一步分析我們發(fā)現(xiàn)該小區(qū)正好正對該市的一個商業(yè)區(qū)，查詢歷史的報表，該小區(qū)的忙時話務(wù)量大約在8Erl左右，因此我們判斷小區(qū)10065可能發(fā)

57、生故障。通過現(xiàn)場測試，發(fā)現(xiàn)小區(qū)10065的BCCH載頻所在的饋線接頭漏水，導(dǎo)致駐波比異常，故障排除后，小區(qū)10065覆蓋恢復(fù)正常，并且也能正常吸收話務(wù)量。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,119,(4) 饋線與天線連接的檢查 檢查基站頂部出來的每一根饋線是否正確地連接到相應(yīng)的扇區(qū)上。如果連接不正確，不僅將直接影響小區(qū)的覆蓋范圍，甚至導(dǎo)致鄰頻或同頻干擾與及鄰區(qū)設(shè)置不正確，以至于系統(tǒng)性能下降。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,120,案例分析：在某市的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中，我們通過OMC-R發(fā)現(xiàn)基站1023的第1和第3小區(qū)在忙時掉話較多并且切換失敗率高，通過多次路測發(fā)現(xiàn)這兩個小區(qū)

58、的覆蓋不正常，經(jīng)檢查為饋線連接錯誤，第一小區(qū)TCH載頻所在的饋線和第三小區(qū)TCH載頻所在的饋線接反，因此導(dǎo)致覆蓋異常。此類故障有一定的隱蔽性，通常小區(qū)配置中將會有多副天線，如果其中僅是TCH上的載頻饋線接反，并且話務(wù)優(yōu)先分配在BCCH所在在信道上時，話務(wù)量相對較小的時候故障不能表現(xiàn)出來，當(dāng)話務(wù)量增大時，該故障會明顯表現(xiàn)出來。,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,121,13 天饋線安裝、測量連接方法 (1)安裝,圖3.40 天饋線安裝示意圖,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,122,圖3.41 天饋跳線的一般排列示意圖,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,123

59、,(2)天饋線測量的連接方法,圖3.42 天饋線測量的連接示意,3.2 天線工作原理及優(yōu)化,2020/8/2,124,3.3 抗衰落技術(shù),3.3.1 抗衰落技術(shù)概述 3.3.2 分集接收技術(shù) 3.3.3 均衡基本概念,2020/8/2,125,3.3.1 抗衰落技術(shù)概述,在移動通信系統(tǒng)中，移動臺常常工作在城市建筑群或其他復(fù)雜的地理環(huán)境中，而且移動的速度和方向是任意的。發(fā)送的信號經(jīng)過反射、散射等傳播路徑后，到達接收端的信號往往是多個幅度和相位各不相同的信號的疊加，使接收到的信號幅度出現(xiàn)隨機起伏變化，形成多徑衰落，如圖3.43所示。,圖3.43 移動信道中典型的衰落信號,2020/8/2,126,在移動通信信道中，除了多徑衰落還有陰影衰落。信號受高大建筑物或地形起伏等的阻擋，接受信號幅度將降低。 氣象條件等的變化也都影響信號的傳播，使接收到的信號的幅度和相位發(fā)生變化。