對(duì)通信工程中無(wú)線區(qū)的設(shè)計(jì)探討論文
隨著網(wǎng)絡(luò)及信息技術(shù)的不斷發(fā)展,人們的生活及生產(chǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴也在逐漸加大。移動(dòng)通信的出現(xiàn)使得人們的生活及生產(chǎn)方式發(fā)生了極大的改變,然而由于通信工程中無(wú)線區(qū)的設(shè)計(jì)存在一定的不合理性,所以加大對(duì)無(wú)線區(qū)的設(shè)計(jì)優(yōu)化有著很現(xiàn)實(shí)的重要意義。
一、質(zhì)量指標(biāo)確定
基地臺(tái)向移動(dòng)臺(tái)及移動(dòng)電話中心提供雙向通道�；嘏_(tái)和移動(dòng)臺(tái)之間以無(wú)線形式傳輸,基地臺(tái)作用的范圍稱為無(wú)線區(qū)。它們構(gòu)成的雙向通道中,移動(dòng)臺(tái)發(fā)射、基地臺(tái)接收的鏈路稱為上行線,基地臺(tái)的發(fā)射、移動(dòng)接收的鏈路稱為下行線。由于基地臺(tái)的發(fā)射機(jī)輸出功率大, 移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率小,必須采用平衡措施來(lái)平衡它們之間的發(fā)射功率才能完成雙向通信。
在移動(dòng)通信中除了信號(hào)的損耗與衰落之外,還存在有大量的噪聲與干擾。由于移動(dòng)臺(tái)的流動(dòng)性帶來(lái)了移動(dòng)臺(tái)分布密度的隨機(jī)性,噪聲與干擾有時(shí)比有用信號(hào)電平高出幾十分貝之多,不僅會(huì)使通信質(zhì)量降低,而且還可能造成通信中斷,在無(wú)線區(qū)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)給予足夠的重視。
(1)接收機(jī)可用靈敏度
接收機(jī)靈敏度表征了雷達(dá)接收微弱信號(hào)的能力,準(zhǔn)確測(cè)量接收靈敏度對(duì)于預(yù)估雷達(dá)作用距離有重要意義。它表示在僅是接收機(jī)內(nèi)部噪聲的情況下,為達(dá)到規(guī)定的話音質(zhì)量指標(biāo)所必需的接收機(jī)輸人端信號(hào)功率的最低值,一般分為基地臺(tái)可用靈敏度和移動(dòng)臺(tái)可用靈敏度。工程上規(guī)定以滿足接收機(jī)音頻輸出信納比為12dB時(shí)的輸人信號(hào)電平作為設(shè)計(jì)指標(biāo)。
(2)快衰落和人為噪聲引起的惡化量
移動(dòng)通信中存在著多徑傳播效應(yīng)及人為噪聲,為達(dá)到只有接收機(jī)內(nèi)部噪聲條件下的同樣話音質(zhì)量,須增加接收信號(hào)的電平。多徑傳播對(duì)快速運(yùn)動(dòng)著的移動(dòng)臺(tái)會(huì)引起信號(hào)的快衰落,這種快衰落的信號(hào)聽(tīng)起來(lái)好像是聲音顫動(dòng)。對(duì)于靜止的和緩慢移動(dòng)的移動(dòng)臺(tái),多徑傳播在無(wú)線區(qū)內(nèi)造成一些信號(hào)很低的“小洞”,對(duì)低功率的手持機(jī),這種“小洞”會(huì)使得話音聽(tīng)起來(lái)很嘈雜。以上情況對(duì)移動(dòng)臺(tái)造成的`影響都可能引起噪聲的增加導(dǎo)致各自的惡化量不同。所以要依據(jù)不同的話音質(zhì)量等級(jí)分別得到移動(dòng)臺(tái)需要的惡量和基地臺(tái)需要的惡化量。
(3)滿足通信概率指標(biāo)需要的系統(tǒng)余量
通信概率是指移動(dòng)用戶在服務(wù)區(qū)范圍內(nèi)從中心到邊緣的任何地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)符合話音質(zhì)量等級(jí)要求的通話成功概率,一般以邊緣通信概率為依據(jù)。移動(dòng)通信的無(wú)線信號(hào)隨位置和時(shí)間呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布。
二、設(shè)計(jì)方程
移動(dòng)通信常常在快速移動(dòng)中進(jìn)行,這不僅會(huì)引起多普勒頻移,產(chǎn)生隨機(jī)調(diào)頻,而且會(huì)使得電波傳輸特性發(fā)生快速的隨機(jī)起伏,嚴(yán)重影響通信質(zhì)量。故移動(dòng)通信系統(tǒng)須根據(jù)移動(dòng)信道的特征,進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)無(wú)線區(qū)就是要找出自基地站向各個(gè)輻射方向上與基地站相距一定的點(diǎn),并計(jì)算在該點(diǎn)上接收信號(hào)的功率大于或等于最低可用信號(hào)功率�；蛘咭苿�(dòng)臺(tái)在該點(diǎn)發(fā)射時(shí),到達(dá)基地站天線處基地站接收的信號(hào)功率大于或等于最低可用信號(hào)功率。為了保證雙向的通信距離、話音質(zhì)量及上下行通信概率相等,必須設(shè)法使上下行的系統(tǒng)余量相等。
移動(dòng)通信系統(tǒng)是采用多信道共用技術(shù),在一個(gè)無(wú)線小區(qū)內(nèi),同時(shí)通信者會(huì)有成百上千,基站會(huì)有多部收發(fā)信機(jī)同時(shí)在同一地點(diǎn)工作,會(huì)產(chǎn)生許多干擾信號(hào),還有各種工業(yè)干擾和認(rèn)為干擾。歸納起來(lái)有通道干擾、互調(diào)干擾、鄰道干擾、多址干擾等,以及近基站強(qiáng)信號(hào)會(huì)壓制遠(yuǎn)基站弱信號(hào),這種現(xiàn)象稱為“遠(yuǎn)近效應(yīng)”。在移動(dòng)通信中,將采用多種抗干擾、抗衰落技術(shù)措施以減少這些干擾信號(hào)的影響。
三、無(wú)線區(qū)半徑的確定
1、無(wú)線區(qū)半徑確定的條件
無(wú)線電波的損耗是由工作頻段、天線高度、人為環(huán)境和自然環(huán)境造成的。通常以?shī)W村電波傳播模型LM為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。適用的條件是頻率在150~l,500MHz,移動(dòng)臺(tái)天線高度為1~10m,基地站臺(tái)天線高度為30~200m,無(wú)線區(qū)半徑d為1~200m,適用環(huán)境是準(zhǔn)平坦地形、建筑物平均高度大于15m的城市。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)一般按以下流程分析不同業(yè)務(wù)區(qū)的小區(qū)覆蓋半徑,規(guī)劃目標(biāo)區(qū)域基站建設(shè)規(guī)模。具體流程為先對(duì)不同目標(biāo)業(yè)務(wù)區(qū)域無(wú)線覆蓋需求分析,確定不同業(yè)務(wù)鏈路預(yù)算參數(shù)并通過(guò)鏈路預(yù)算求取最大允許路徑損耗,再通過(guò)電磁環(huán)境測(cè)試結(jié)果,獲得校正的無(wú)線傳播模型,然后依據(jù)無(wú)線傳播模型和最大允許路徑損耗計(jì)算小區(qū)覆蓋半徑和小區(qū)覆蓋面積最后計(jì)算基站建設(shè)規(guī)模和載扇數(shù)。
2、無(wú)線區(qū)半徑設(shè)計(jì)
無(wú)線覆蓋規(guī)劃中,需要基于系統(tǒng)負(fù)荷初始規(guī)劃值通過(guò)小區(qū)覆蓋半徑的預(yù)測(cè)來(lái)求取小區(qū)的覆蓋范圍,以進(jìn)一步計(jì)算目標(biāo)區(qū)域的基站建設(shè)規(guī)模。對(duì)于上行無(wú)線鏈路,可通過(guò)鏈路預(yù)算分析最大允許路徑損耗,以進(jìn)一步預(yù)測(cè)小區(qū)的覆蓋范圍。在確定的阻塞概率和覆蓋概率需求下,不同業(yè)務(wù)的最大允許路徑損耗取決于用戶間的干擾水平、移動(dòng)臺(tái)最大發(fā)送功率、基站接收機(jī)靈敏度,穿透損耗等因素。其中干擾水平隨著接入用戶數(shù)量也就是負(fù)載水平的變化而變化,在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景和業(yè)務(wù)類型,需采用不同的干擾余量來(lái)調(diào)整鏈路預(yù)算,其他因素相對(duì)穩(wěn)定,鏈路預(yù)算中的取值可依據(jù)各種業(yè)務(wù)最苛刻的要求來(lái)決定。
對(duì)于下行無(wú)線鏈路,小區(qū)內(nèi)所有用戶共享同一功率資源,依據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷和用戶地理位置分布動(dòng)態(tài)地分配發(fā)送給每一用戶的下行功率。此外由于多徑傳播的原因,下行信道不可能通過(guò)正交碼完全區(qū)分,而且,相鄰基站的干擾也隨機(jī)地變化,這就意味著在不同傳播環(huán)境下,不同部分的信號(hào)功率將被處理為干擾,系統(tǒng)的總體干擾水平難以評(píng)估。工程建設(shè)中,由于基站發(fā)送功率和系統(tǒng)的總體干擾隨機(jī)地變化,很難與上行鏈路一樣分析下行鏈路不同業(yè)務(wù)的鏈路預(yù)算,其覆蓋范圍也無(wú)法給出準(zhǔn)確的表達(dá)式。另一方面,工程測(cè)試和系統(tǒng)仿真結(jié)果表明無(wú)線覆蓋主要為上行鏈路受限。因此,無(wú)線規(guī)劃小區(qū)覆蓋范圍可由上行鏈路的覆蓋半徑確定,下行鏈路的覆蓋效果主要通過(guò)無(wú)線規(guī)劃軟件的仿真來(lái)分析。
結(jié) 語(yǔ)
移動(dòng)通信是近年來(lái)迅速發(fā)展的一種通信技術(shù),本文對(duì)移動(dòng)通信無(wú)線區(qū)的一種設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了具體的討論,具有簡(jiǎn)單、方便、實(shí)用的特點(diǎn),適用于公用和專用移動(dòng)通信系統(tǒng),對(duì)于工程設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用具有一定的參考作用。隨著多媒體服務(wù)與應(yīng)用的廣泛推廣,移動(dòng)通信在速率、服務(wù)質(zhì)量、無(wú)縫傳輸?shù)确矫娴木窒扌砸矊⑷找骘@露出來(lái),勢(shì)必需要帶寬更寬的無(wú)線系統(tǒng),所以移動(dòng)通信的下一步必定是走向容量更大、速率更高、功能更強(qiáng)的4G,以在移動(dòng)環(huán)境中支持高清晰度視像和其它寬帶多媒體業(yè)務(wù)與應(yīng)用。
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