TD-SCDMA天饋系統(tǒng)知識(shí)

TD-SCDMA天饋系統(tǒng)中興通訊移動(dòng)事業(yè)部1本課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)了解TD-SCDMA天饋系統(tǒng)的組成了解智能天線的原理、選型和安裝原則了解射頻拉遠(yuǎn)單元RRU原理及安裝原則了解光線到塔頂?shù)慕鉀Q方案2目錄天饋系統(tǒng)組成天饋系統(tǒng)安裝智能天線選型3天線接頭跳線電纜接地卡1/2"跳線機(jī)柜避雷器接地卡室外接地排單聯(lián)饋線卡塔頂放大器三聯(lián)饋線卡機(jī)房偏置T接頭饋線孔板智能天線射頻拉遠(yuǎn)RRU饋線天饋系統(tǒng)的組成返回4目錄天饋系統(tǒng)組成智能天線射頻拉遠(yuǎn)RRU饋線天饋系統(tǒng)安裝智能天線選型5智能天線智能天線的基本思想

利用空間位置來(lái)區(qū)分不同用戶，通過(guò)改變各天線陣元的權(quán)重在空間形成方向性波束，天線以多個(gè)高增益窄波束動(dòng)態(tài)地跟蹤期望用戶，而在干擾用戶方向形成零陷，從而大大降低了系統(tǒng)的干擾，提高了頻譜利用率。接收模式下，來(lái)自窄波束之外的信號(hào)被抑制；發(fā)射模式下，能使期望用戶接收的信號(hào)功率最大，同時(shí)使窄波束照射范圍以外的非期望用戶收到的干擾最小。6智能天線的主要功能降低多址干擾、小區(qū)間干擾提高接收靈敏度獲取DOA信息，實(shí)現(xiàn)定位及接力切換降低發(fā)射功率，降低成本增大覆蓋、增大容量改進(jìn)小區(qū)覆蓋TD-SCDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)“硬容量”的提升：TDMA、FDMA、CDMA；“軟容量”的提升：SDMA；智能天線7天線基本概念什么是天線？天線是將傳輸線中的電磁能轉(zhuǎn)化成自由空間的電磁波，或?qū)⒖臻g電磁波轉(zhuǎn)化成傳輸線中的電磁能的專用設(shè)備。8dB系列概念辨析dBmdBm是一個(gè)考征功率絕對(duì)值的值，計(jì)算公式為：10lgP（功率值/1mw）；[例]如果發(fā)射功率P為1mw，折算為dBm后為0dBm。；dBi和dBddBi和dBd是考征增益的值（功率增益），兩者都是一個(gè)相對(duì)值，但參考基準(zhǔn)不一樣。dBi的參考基準(zhǔn)為全方向性天線，dBd的參考基準(zhǔn)為偶極子，表示同一個(gè)增益，用dBi表示出來(lái)比用dBd表示出來(lái)要大2.15；[例]0dBd=2.15dBi；dBdB是一個(gè)表征相對(duì)值的值，當(dāng)考慮甲的功率相比于乙功率大或小多少個(gè)dB時(shí)，按下面計(jì)算公式：10lg（甲功率/乙功率）[例]甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB，即甲的功率比乙的功率大3dB。9天線基本概念電性能參數(shù)（Electricalproperties）工作頻段方向圖增益輸入阻抗駐波比極化方式波束寬度旁瓣抑制與零點(diǎn)填充前后比下傾角功率容量三階互調(diào)天線口隔離機(jī)械參數(shù)（Mechanicalproperties）尺寸重量天線罩材料外觀顏色工作溫度存儲(chǔ)溫度風(fēng)載迎風(fēng)面積接頭型式包裝尺寸天線抱桿防雷10天線基本概念工作頻段—FrequencyRange

天線是有一定帶寬的，雖然諧振頻率是一個(gè)頻率點(diǎn)，但是此頻率點(diǎn)附近一定范圍內(nèi)天線的性能近似，這個(gè)范圍就是帶寬。天線的帶寬和天線的型式、結(jié)構(gòu)、材料都有關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，振子所用管、線越粗，帶寬越寬；天線增益越高，帶寬越窄。11天線基本概念各系統(tǒng)的工作頻段：GSM900：870-960MHzCDMA：824-896MHz、1850-1990MHzGSM1800：1710-1880MHzGSM雙頻：890-960MHz、1710-1880MHzPHS1900：1895-1920MHzTD-SCDMA：1880-1920MHz、2010-2025MHz、2300-2400MHzWCDMA：1920-1980MHz、2110-2170MHz擴(kuò)頻通信：2403-2483MHz12天線基本概念1/4Wavelength1/4Wavelength1/2WavelengthDipole振子是構(gòu)成天線的最基本單位，任何天線都要諧振在一定的頻率上，那么怎樣才能發(fā)生最大諧振呢？導(dǎo)線上有交變電流流動(dòng)時(shí)，就可以發(fā)生電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長(zhǎng)度和形狀有關(guān)。當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于信號(hào)波長(zhǎng)時(shí)，輻射很微弱；導(dǎo)線的長(zhǎng)度增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流將大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。當(dāng)導(dǎo)線長(zhǎng)度為信號(hào)波長(zhǎng)的四分之一時(shí)，輻射的強(qiáng)度最大，產(chǎn)生諧振。13天線基本概念方向圖--Pattern

用垂直平面和水平平面上表示不同方向輻射電磁波功率大小的曲線來(lái)表示天線的方向性。增益--Gain

天線增益是指天線將發(fā)射功率往某一指定方向集中輻射的能力。一般把天線的最大輻射方向上的場(chǎng)強(qiáng)與參考天線的場(chǎng)強(qiáng)相比，功率密度增強(qiáng)的倍數(shù)定義為增益。14半波振子理想點(diǎn)源（無(wú)耗均勻輻射器）eg:0dBd=2.15dBidBdanddBi2.15dB天線基本概念15例：1個(gè)dipole

接收功率：1mW多個(gè)dipole組陣

接收功率：4mWGAIN=10log(4mW/1mW)=6dBd天線基本概念16天線基本概念輸入阻抗--Impendance

天線可以看作是一個(gè)諧振回路，一個(gè)諧振回路當(dāng)然有其阻抗。當(dāng)天線的阻抗與饋線的阻抗一致，能達(dá)到最佳效果。

Cable

50ohmsAntenna

50ohms 17駐波比--VSWR

天線駐波比是表示饋線與天線匹配程度的指標(biāo)。它的產(chǎn)生是由于入射波能量傳輸?shù)教炀€輸入端后未被全部輻射出去，產(chǎn)生反射波，反射波和入射波迭加生成駐波。

入射波和反射波兩者疊加時(shí)，在相位相同的地方振幅相加最大，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方振幅相減為最小，形成波節(jié)。其它各點(diǎn)的振幅則介于波幅與波節(jié)之間。天線基本概念

駐波波腹電壓幅度最大值Ｖmax電壓駐波比VSWR＝──────────────駐波波節(jié)電壓輻度最小值Ｖmin18天線基本概念反射系數(shù)

：反射波和入射波幅度之比回波損耗RL：前向功率和反射功率之比并取對(duì)數(shù)。9.5W50ohms前向:10W反向:0.5WReturnLoss：10log(10/0.5)=13dB19天線基本概念RL與VSWR：

=(VSWR-1)/(VSWR+1)VSWR=(1+)/(1-)RL=-20lgRL＝13dB，

＝0.2239，VSWR＝1.577駐波比對(duì)系統(tǒng)傳輸?shù)挠绊懀阂话阋筇炀€的駐波比小于1.5，駐波比是越小越好，但工程上沒(méi)有必要追求過(guò)小的駐波比；1.4和1.5的駐波比，在反射系數(shù)上僅差3.3%，對(duì)RF功率輻射的影響差別較小。20天線基本概念極化方式--Polarization

天線的極化就是指天線輻射時(shí)形成的電場(chǎng)強(qiáng)度（圖中紅箭頭）方向。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直于地面時(shí)，此電波就稱為垂直極化波；當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行于地面時(shí)，此電波就稱為水平極化波。VerticalHorizontal21天線基本概念波束寬度--BeamWidth

在主瓣最大輻射方向兩側(cè)，輻射強(qiáng)度降低3dB（功率密度降低一半）的兩點(diǎn)間的夾角定義為波束寬度（又稱波瓣寬度或主瓣寬度或半功率角）。波束寬度越窄，方向性越好，作用距離越遠(yuǎn)，抗干擾能力越強(qiáng)。120°(eg)PeakPeak-10dBPeak-10dB10dBBeamwidth60°(eg)PeakPeak-3dBPeak-3dB3dBBeamwidth22下副瓣抑制(dB)上副瓣抑制(dB)旁瓣--Sidelobes

天線基本概念23F/B=10log（前向功率／后向功率） typically：25dB后向功率前向功率前后比—FronttoBackRatio

主瓣最大值與后瓣最大值之比天線基本概念24下傾角—DownTilt無(wú)下傾機(jī)械下傾固定電子下傾可調(diào)電子下傾遙控可調(diào)電子下傾機(jī)械電調(diào)可組合使用天線基本概念25機(jī)械下傾：物理地向下傾斜天線。雖然采用這種技術(shù)也能使同頻干擾降低，但由于采用物理下傾，波瓣會(huì)產(chǎn)生失真，嚴(yán)重時(shí)會(huì)在主輻射方向上出現(xiàn)凹陷失真，并且其調(diào)整傾角的精度較低。電子下傾：通過(guò)改變共線陣天線振子的相位，改變垂直分量和水平分量的幅值大小，改變合成分量場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度，從而使天線的垂直方向圖下傾。由于天線各方向的場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度同時(shí)增大和減小，保證在改變傾角后天線方向圖變化不大，使主瓣方向覆蓋距離縮短，同時(shí)又使整個(gè)方向圖在服務(wù)小區(qū)扇區(qū)內(nèi)減小覆蓋面積但又不產(chǎn)生干擾。天線基本概念26天線基本概念電子下傾原理示意圖27不下傾電調(diào)下傾機(jī)械下傾天線基本概念28天線3dB角、掛高、俯仰角以及覆蓋距離之間的關(guān)系天線基本概念29空分多址大大增加系統(tǒng)容量智能天線原理使一組天線和對(duì)應(yīng)的收發(fā)信機(jī)按照一定的方式排列和激勵(lì)，利用波的干涉原理可以產(chǎn)生強(qiáng)方向性的輻射方向圖。如果使用數(shù)字信號(hào)處理方法在基帶進(jìn)行處理，使得輻射方向圖的主瓣自適應(yīng)地指向用戶來(lái)波方向，就能達(dá)到提高信號(hào)的載干比，降低發(fā)射功率，提高系統(tǒng)覆蓋范圍的目的。智能天線基本原理30智能天線的陣元通常是按直線等距、圓周或平面等距排列。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)距天線足夠遠(yuǎn)，實(shí)際信號(hào)入射角的均值和方差滿足一定條件時(shí)，可以近似地認(rèn)為信號(hào)來(lái)自一個(gè)方向，即為平面波。智能天線基本原理31以M元直線等距天線陣列為例：（第m個(gè)陣元）空域上入射波距離相差Δd=m·Δx·cosθ時(shí)域上入射波相位相差智能天線基本原理32

可見(jiàn)，空間上距離的差別導(dǎo)致了各個(gè)陣元上接收信號(hào)相位的不同。經(jīng)過(guò)加權(quán)后陣列輸出端的信號(hào)為

其中，A增益常數(shù)，s(t)是復(fù)包絡(luò)信號(hào)，wm是陣列的權(quán)因子。智能天線基本原理33正如正弦波疊加的效果，假設(shè)第m個(gè)陣元的權(quán)因子

選擇不同的Φ0，將改變波束的所對(duì)的角度，所以可以通過(guò)改變權(quán)值來(lái)選擇合適的方向。定義：智能天線基本原理34智能天線基本原理固定多波束自適應(yīng)多波束智能天線通過(guò)自適應(yīng)算法控制加權(quán)，使它在干擾方向形成零陷，將干擾信號(hào)抵消，而在有用信號(hào)方向形成主波束，達(dá)到抑制干擾的目的。加權(quán)系數(shù)的自動(dòng)調(diào)整就是波束的形成過(guò)程。35智能天線基本原理36智能天線基本原理智能天線是一種空分多址技術(shù)，主要包括兩個(gè)方面：空域?yàn)V波：空域?yàn)V波(也稱波束賦形)的主要思想是利用信號(hào)、干擾和噪聲在空間的分布，運(yùn)用線性濾波技術(shù)盡可能地抑制干擾和噪聲，以獲得盡可能好的有用信號(hào)。波達(dá)方向(DOA)估計(jì)：在進(jìn)行空域?yàn)V波前，一般需要估計(jì)有效來(lái)波信號(hào)的波達(dá)方向，而用戶數(shù)往往大于陣元數(shù)，因此當(dāng)前DOA估計(jì)技術(shù)的研究焦點(diǎn)是超分辨估計(jì)算法。37通道校正原因各陣列通道的幅度、相位出廠不一致器件的衰老周期不一致天線校正

調(diào)整激勵(lì)權(quán)值使各陣元之間的幅度、相位特性保持一致。校正方法

通過(guò)“耦合網(wǎng)絡(luò)”把校正信號(hào)耦合到天線各陣元，進(jìn)行上、下行通道校正。智能天線校正38全向智能天線定向智能天線智能天線實(shí)物圖39智能天線實(shí)物圖40目錄天饋系統(tǒng)組成及原理智能天線射頻拉遠(yuǎn)RRU饋線天饋系統(tǒng)安裝智能天線選型41ZXTRBBU+RRU系統(tǒng)(射頻拉遠(yuǎn))BBU和RRU之間傳輸?shù)氖腔鶐?shù)據(jù)，中頻和射頻功放部分都放在室外RRU部分處理BBU和RRU通過(guò)光纖傳輸(1.25Gbit/s光纖承載24A&C數(shù)據(jù))，工程施工大大簡(jiǎn)化了基帶池的概念，NodeB的容量增加了，ZXTRB328滿配支持72單頻點(diǎn)小區(qū)的配置42ZXTRB328+R04典型工程應(yīng)用43R04收發(fā)信通道單板名稱說(shuō)明RIICRRU接口中頻控制板RTRBRRU收發(fā)信板RLPBRRU低噪放功放子系統(tǒng)RFILRRU腔體濾波器子系統(tǒng)44ZXTRB30基站的主要特點(diǎn)最大支持3載3扇配置[單載扇容量：23個(gè)等效話音信道]每個(gè)扇區(qū)需要2個(gè)TMB，1幅天線最大需要6個(gè)TMB，3幅天線射頻饋線27根工程施工、維護(hù)是個(gè)難題！45滿足TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)低成本快速建網(wǎng)需求“光纖到塔頂”方式，施工簡(jiǎn)便，組網(wǎng)靈活，成本低大容量的BBU（ZXTRB328）滿足各種運(yùn)用需求，擴(kuò)容非常方便支持6載波的RRU，滿足各種容量需求，同時(shí)擴(kuò)容僅增加BBU的部分配置室外全天候RRU，滿足各種運(yùn)用場(chǎng)景需求快速建設(shè)經(jīng)濟(jì)靈活、可盈利的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)BBU＋RRU解決方案總結(jié)46ZXTRR04和B30對(duì)比(機(jī)房)從機(jī)房到塔頂(樓頂)的線纜施工變得非常簡(jiǎn)單47BBU+RRU演進(jìn)的工程優(yōu)勢(shì)傳統(tǒng)基站向BBU+RRU方式的演進(jìn)從質(zhì)的方面改變了TD-SCDMA天饋工程復(fù)雜程度。大大降低了工程成本、維護(hù)成本。為T(mén)D-SCDMA產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。48目錄天饋系統(tǒng)組成及原理智能天線射頻拉遠(yuǎn)R04饋線天饋系統(tǒng)安裝智能天線選型49饋線通信線路上的傳輸介質(zhì)：雙絞線、同軸電纜、光纖等同軸電纜

由一根空心的外圓柱導(dǎo)體及其所包圍的單根內(nèi)導(dǎo)線所組成的。柱體同導(dǎo)線用絕緣材料隔開(kāi)，其頻率特性比雙絞線好，能進(jìn)行較高速率的傳輸。由于他的屏蔽性能好，抗干擾能力強(qiáng)，通常多用于射頻信號(hào)傳輸。5060m以下：主饋線使用1/4”超柔饋線60m以上：1/2”普通饋線跳線：1m、2m、5m長(zhǎng)度接頭：饋線、跳線均為N型直頭饋線同軸電纜軟跳線外場(chǎng)情況51目錄天饋系統(tǒng)組成天饋系統(tǒng)安裝智能天線選型52天饋的安裝準(zhǔn)備工作：物業(yè)協(xié)調(diào)：在任何公共、單位或個(gè)人所有的建筑上安裝天饋系統(tǒng)，均應(yīng)事先協(xié)調(diào)獲得許可；規(guī)劃及合同要求：確定位置、安裝方式、工作地連接方式、高度、安裝體承受強(qiáng)度等；防雷接地：確定防雷措施，若安裝避雷針需要確定防雷地線的接地方法；物料準(zhǔn)備及測(cè)試：確定物料是否齊備、進(jìn)行必要的性能測(cè)試；工具準(zhǔn)備：制作電纜接頭的專用工具等；培訓(xùn)及督導(dǎo)：安裝人員應(yīng)接受認(rèn)真培訓(xùn)，閱讀操作說(shuō)明，并應(yīng)有督導(dǎo)人員參與監(jiān)督；記錄表格：記錄現(xiàn)場(chǎng)安裝情況。53天饋系統(tǒng)安裝流程開(kāi)始工程準(zhǔn)備天饋安裝系統(tǒng)調(diào)測(cè)接頭密封結(jié)束★安裝流程圖★★附件安裝順序★基站天線室外單元天線跳線主饋纜信號(hào)電纜避雷針接地卡541.5m

角度小于45度

TD圓陣

抱桿安裝原則：抱桿高度必須低于天線；避雷針距天線至少1.5m（避雷針盡可能細(xì)，采用另外的抱桿）；考慮避雷針最高點(diǎn)，使整個(gè)天線在避雷區(qū)內(nèi)，避雷針最高點(diǎn)與天線最高點(diǎn)夾角小于45度；天線須處于環(huán)境的最高點(diǎn)（周圍40-50m沒(méi)有明顯反射物）；架設(shè)時(shí)盡可能垂直于地面。智能天線安裝—圓陣55智能天線安裝—線陣安裝原則：如果是環(huán)鐵架定向安裝，則需要保證陣與陣之間的間距（最小距離）為2m以上，按要求下傾，避雷針安裝在多個(gè)扇區(qū)所圍成的區(qū)域中間；如果是靠墻邊安裝，則各個(gè)扇區(qū)天線需要獨(dú)立安裝避雷針，此時(shí)的避雷針安裝較簡(jiǎn)單，需要比天線最高端高1m以上，在后背板安裝即可，避雷針盡量細(xì)一些。56天饋系統(tǒng)安裝實(shí)例—線陣57天饋系統(tǒng)安裝實(shí)例—圓陣58NodeB機(jī)柜頂端走線圖59目錄天饋系統(tǒng)組成天饋系統(tǒng)安裝智能天線選型60智能天線與我司聯(lián)系的天線廠家：摩比、海天、通宇、安德魯、京信天線的工作頻段：主要針對(duì)2010～2025MHz頻段，也有包含2010～2025MHz及1880～1920MHz兩個(gè)頻段的天線。61智能天線參數(shù)對(duì)比單天線增益dBi賦形增益dB廣播信道增益dB8元線陣150度：9154元線陣150度：6158元圓陣87862不同陣元數(shù)天線性能對(duì)比63不同陣元數(shù)天線性能對(duì)比如果采用MJD，6天線和8天線都能達(dá)到滿碼道工作，但四天線達(dá)不到滿碼道；當(dāng)滿碼道工作時(shí)，6天線的小區(qū)半徑相對(duì)8天線的小區(qū)半徑約有20%的覆蓋損失，每扇區(qū)6用戶時(shí)，覆蓋損失18%左右；采用MJD后，4天線上下行均可以達(dá)到6用戶，但是相對(duì)于8天線MJD，上行覆蓋損失48％，下行損失33％；如果采用SJD，6天線不能達(dá)到滿碼道工作，而8天線可以滿碼道工作，這是由于天線賦形波束的原因；6天線MJD單天線增益為17dBi的8用戶下行覆蓋半徑比15dBi增加約19%，上行增加約17%。如果采用6天線MJD，單天線增益變成17dbi時(shí)，上行覆蓋半徑比8天線MJD（15dBi）的上行小6.7%，下行覆蓋半徑比后者小3%。64智能天線的選型與網(wǎng)規(guī)密切相關(guān)的參數(shù)：增益方向圖水平波瓣寬度垂直波瓣寬度下傾角度65天線增益是天線的重要參數(shù)，不同的場(chǎng)景要考慮采用不同的天線增益；密集城市，站點(diǎn)密集，用戶數(shù)較多而且相對(duì)集中，為降低小區(qū)間和小區(qū)內(nèi)的干擾，公共信道水平波瓣半功率角應(yīng)較小。農(nóng)村和鄉(xiāng)鎮(zhèn)，增益可以適度加大，半功率角也可適當(dāng)加大，達(dá)到廣覆蓋的要求，增大覆蓋的廣度和深度；公路和鐵路，增益可以比較大，由于水平波瓣角較小，增益較高，可以在比較窄的范圍內(nèi)達(dá)到很長(zhǎng)的覆蓋距離。智能天線選型原則—增益66智能天線選型原則—波瓣角不同的水平波瓣寬度適合于不同的場(chǎng)景；在城市適合65度的三扇區(qū)定向天線，城鎮(zhèn)可以使用水平波瓣角度為90度，農(nóng)村則可以采用90度，對(duì)于高速公路可以采用20度的高增益天線。67智能天線選型原則—波瓣寬度水平波瓣寬度的選?。夯緮?shù)目較多、覆蓋半徑較小、話務(wù)分布較大的區(qū)域，天線的水平波瓣寬度應(yīng)選得小一點(diǎn)；覆蓋半徑較大，話務(wù)分布較少的區(qū)域，天線的水平波瓣寬度應(yīng)選得大一些。垂直波瓣寬度的選取：覆蓋區(qū)內(nèi)地形平坦，建筑物稀疏，平均高度較低的，天線的垂直波瓣寬度可選得小一點(diǎn)；覆蓋區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜、落差大，天線的垂直波瓣寬度可選得大一些。覆蓋距離覆蓋范圍垂直波束寬度、下傾角水平波束寬度、方位角68區(qū)域類型天線掛高建筑物高度要求密集城區(qū)30~40m不要選在比周圍建筑物平均高度高6層以上的建筑物上，最佳高度為比周圍建筑物平均高度高2~3層一般城區(qū)郊區(qū)30~50m不要選在比市郊平均地面海拔高度高很多的山峰上農(nóng)村根據(jù)周圍環(huán)境而定天線掛高69干擾的產(chǎn)生：城區(qū)環(huán)境密集，很容易產(chǎn)生信號(hào)的交叉覆蓋，產(chǎn)生導(dǎo)頻污染和信號(hào)之間的干擾；干擾的分類：本小區(qū)干擾、臨小區(qū)干擾，臨小區(qū)干擾加大將會(huì)降低系統(tǒng)容量；下傾角：較小覆蓋范圍，降低干擾強(qiáng)度；電子下傾為主，機(jī)械下傾為輔，下傾最高幅度范圍可