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對通信工程中無(wú)線(xiàn)區的設計探討論文
隨著(zhù)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)對網(wǎng)絡(luò )的依賴(lài)也在逐漸加大。移動(dòng)通信的出現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(xiàn)區的設計存在一定的不合理性,所以加大對無(wú)線(xiàn)區的設計優(yōu)化有著(zhù)很現實(shí)的重要意義。
一、質(zhì)量指標確定
基地臺向移動(dòng)臺及移動(dòng)電話(huà)中心提供雙向通道�；嘏_和移動(dòng)臺之間以無(wú)線(xiàn)形式傳輸,基地臺作用的范圍稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)區。它們構成的雙向通道中,移動(dòng)臺發(fā)射、基地臺接收的鏈路稱(chēng)為上行線(xiàn),基地臺的發(fā)射、移動(dòng)接收的鏈路稱(chēng)為下行線(xiàn)。由于基地臺的發(fā)射機輸出功率大, 移動(dòng)臺發(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)臺的流動(dòng)性帶來(lái)了移動(dòng)臺分布密度的隨機性,噪聲與干擾有時(shí)比有用信號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(xiàn)區設計時(shí)應給予足夠的重視。
(1)接收機可用靈敏度
接收機靈敏度表征了雷達接收微弱信號的能力,準確測量接收靈敏度對于預估雷達作用距離有重要意義。它表示在僅是接收機內部噪聲的情況下,為達到規定的話(huà)音質(zhì)量指標所必需的接收機輸人端信號功率的最低值,一般分為基地臺可用靈敏度和移動(dòng)臺可用靈敏度。工程上規定以滿(mǎn)足接收機音頻輸出信納比為12dB時(shí)的輸人信號電平作為設計指標。
(2)快衰落和人為噪聲引起的惡化量
移動(dòng)通信中存在著(zhù)多徑傳播效應及人為噪聲,為達到只有接收機內部噪聲條件下的同樣話(huà)音質(zhì)量,須增加接收信號的電平。多徑傳播對快速運動(dòng)著(zhù)的移動(dòng)臺會(huì )引起信號的快衰落,這種快衰落的信號聽(tīng)起來(lái)好像是聲音顫動(dòng)。對于靜止的和緩慢移動(dòng)的移動(dòng)臺,多徑傳播在無(wú)線(xiàn)區內造成一些信號很低的“小洞”,對低功率的手持機,這種“小洞”會(huì )使得話(huà)音聽(tīng)起來(lái)很嘈雜。以上情況對移動(dòng)臺造成的影響都可能引起噪聲的增加導致各自的惡化量不同。所以要依據不同的話(huà)音質(zhì)量等級分別得到移動(dòng)臺需要的惡量和基地臺需要的惡化量。
(3)滿(mǎn)足通信概率指標需要的系統余量
通信概率是指移動(dòng)用戶(hù)在服務(wù)區范圍內從中心到邊緣的任何地點(diǎn)實(shí)現符合話(huà)音質(zhì)量等級要求的通話(huà)成功概率,一般以邊緣通信概率為依據。移動(dòng)通信的無(wú)線(xiàn)信號隨位置和時(shí)間呈對數正態(tài)分布。
二、設計方程
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)生隨機調頻,而且會(huì )使得電波傳輸特性發(fā)生快速的隨機起伏,嚴重影響通信質(zhì)量。故移動(dòng)通信系統須根據移動(dòng)信道的特征,進(jìn)行合理的設計。
設計無(wú)線(xiàn)區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),并計算在該點(diǎn)上接收信號的功率大于或等于最低可用信號功率�；蛘咭苿�(dòng)臺在該點(diǎn)發(fā)射時(shí),到達基地站天線(xiàn)處基地站接收的信號功率大于或等于最低可用信號功率。為了保證雙向的通信距離、話(huà)音質(zhì)量及上下行通信概率相等,必須設法使上下行的系統余量相等。
移動(dòng)通信系統是采用多信道共用技術(shù),在一個(gè)無(wú)線(xiàn)小區內,同時(shí)通信者會(huì )有成百上千,基站會(huì )有多部收發(fā)信機同時(shí)在同一地點(diǎn)工作,會(huì )產(chǎn)生許多干擾信號,還有各種工業(yè)干擾和認為干擾。歸納起來(lái)有通道干擾、互調干擾、鄰道干擾、多址干擾等,以及近基站強信號會(huì )壓制遠基站弱信號,這種現象稱(chēng)為“遠近效應”。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的影響。
三、無(wú)線(xiàn)區半徑的確定
1、無(wú)線(xiàn)區半徑確定的條件
無(wú)線(xiàn)電波的損耗是由工作頻段、天線(xiàn)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為基礎進(jìn)行計算。適用的條件是頻率在150~l,500MHz,移動(dòng)臺天線(xiàn)高度為1~10m,基地站臺天線(xiàn)高度為30~200m,無(wú)線(xiàn)區半徑d為1~200m,適用環(huán)境是準平坦地形、建筑物平均高度大于15m的城市。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )設計一般按以下流程分析不同業(yè)務(wù)區的小區覆蓋半徑,規劃目標區域基站建設規模。具體流程為先對不同目標業(yè)務(wù)區域無(wú)線(xiàn)覆蓋需求分析,確定不同業(yè)務(wù)鏈路預算參數并通過(guò)鏈路預算求取最大允許路徑損耗,再通過(guò)電磁環(huán)境測試結果,獲得校正的無(wú)線(xiàn)傳播模型,然后依據無(wú)線(xiàn)傳播模型和最大允許路徑損耗計算小區覆蓋半徑和小區覆蓋面積最后計算基站建設規模和載扇數。
2、無(wú)線(xiàn)區半徑設計
無(wú)線(xiàn)覆蓋規劃中,需要基于系統負荷初始規劃值通過(guò)小區覆蓋半徑的預測來(lái)求取小區的覆蓋范圍,以進(jìn)一步計算目標區域的基站建設規模。對于上行無(wú)線(xiàn)鏈路,可通過(guò)鏈路預算分析最大允許路徑損耗,以進(jìn)一步預測小區的覆蓋范圍。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(hù)間的干擾水平、移動(dòng)臺最大發(fā)送功率、基站接收機靈敏度,穿透損耗等因素。其中干擾水平隨著(zhù)接入用戶(hù)數量也就是負載水平的變化而變化,在網(wǎng)絡(luò )規劃時(shí)針對不同應用場(chǎng)景和業(yè)務(wù)類(lèi)型,需采用不同的干擾余量來(lái)調整鏈路預算,其他因素相對穩定,鏈路預算中的取值可依據各種業(yè)務(wù)最苛刻的要求來(lái)決定。
對于下行無(wú)線(xiàn)鏈路,小區內所有用戶(hù)共享同一功率資源,依據系統負荷和用戶(hù)地理位置分布動(dòng)態(tài)地分配發(fā)送給每一用戶(hù)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)正交碼完全區分,而且,相鄰基站的干擾也隨機地變化,這就意味著(zhù)在不同傳播環(huán)境下,不同部分的信號功率將被處理為干擾,系統的總體干擾水平難以評估。工程建設中,由于基站發(fā)送功率和系統的總體干擾隨機地變化,很難與上行鏈路一樣分析下行鏈路不同業(yè)務(wù)的鏈路預算,其覆蓋范圍也無(wú)法給出準確的表達式。另一方面,工程測試和系統仿真結果表明無(wú)線(xiàn)覆蓋主要為上行鏈路受限。因此,無(wú)線(xiàn)規劃小區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(xiàn)規劃軟件的仿真來(lái)分析。
結 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),本文對移動(dòng)通信無(wú)線(xiàn)區的一種設計方法進(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(zhuān)用移動(dòng)通信系統,對于工程設計和實(shí)際應用具有一定的參考作用。隨著(zhù)多媒體服務(wù)與應用的廣泛推廣,移動(dòng)通信在速率、服務(wù)質(zhì)量、無(wú)縫傳輸等方面的局限性也將日益顯露出來(lái),勢必需要帶寬更寬的無(wú)線(xiàn)系統,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)與應用。
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