GSM基站的天线基本选择方法_百度文库
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GSM基站的天线基本选择方法
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你可能喜欢手机的天线发射信号的方向是什么啊？是圆圈发射，还是对着基站定向发射？_百度知道
手机的天线发射信号的方向是什么啊？是圆圈发射，还是对着基站定向发射？
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当然是圆形发射，GSM又称蜂窝移动系统，就是保证终端在网络内每个方向都能收到基站发来的信号
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按照它辐射的方式是圆圈的，估计信号的发射方式也是。
手机现在大多数都是用的PIFA天线，这种天线稳定性强.有电流回流.对身体也没有那么大的伤害。它的发射
发射地点 ------馈点-----基站而这种天线的电流有回流!
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移动基站天线介绍
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官方公共微信GSM基站覆盖延伸系统应用后系统上、下行平衡考虑-通信/网络-与非网
&&& 随着移动用户的增加，移动用户的活动范围越来越广，移动网络要不断加深覆盖的范围及深度。然而在解决山区道路、边远地区村落的覆盖问题时，如新建基站、直放站等传统网络优化方式在工程实施上难度很高，投资成本和效益回报也不合理。
&&& 众所周知，通过加强基站的发射功率可以扩大基站到终端的覆盖范围。通过自由空间衰耗公式：Ls=32.45+20*log(f)MHz+20log(d)Km可以知道，基站发射功率提高6dBm，覆盖距离将提高一倍。手机接收信号加强，但普通手机的最大功率33dBm，如果远离基站，手机的上行信号如果不增强就无法解析。造成系统上、下行覆盖不平衡，后果便是单通、质量差、掉话等。基站覆盖延伸系统从基站系统上、下行两个方向改善基站覆盖范围，是解决信号广度、深度覆盖的一种好办法。
&&& 二、基站覆盖延伸系统简介
&&& 基站覆盖延伸系统主要由基站放大器和塔顶放大器两部分组成，简称基放和塔放。基放是安装在基站机房里，用于提高基站发射功率，扩大下行信号覆盖范围。塔放是安装在基站天线口的低噪声放大设备，用来增强手机上行发射功率，提高基站接收灵敏度。基站覆盖延伸系统工作原理如图1所示。
&&& 通常基站载频发射功率为43dBm/单载波。而200W的基放输出功率能达到53dBm/单载波，下行信号增强10dB。基站覆盖延伸系统对上行信号增强约10dB。整个系统能有效地延伸基站的覆盖范围。
&&& 三、加装基站覆盖延伸后对系统上、下行覆盖的影响
&&& 1、加装塔放对系统噪声系数的分析：
噪声系数NF用来描述放大器对信噪比的恶化程度，噪声系数越小，输出的信噪比恶化程度就越小。
&&& 对一个多级放大系统，它的系统噪声系数为：
&&& NF=F1+(F2－1)/G1 + (F3－1)/G1*G2 + &&
&&& 其中：F1、F2、F3&是第一级到第三级的的噪声系数，无源器件的噪声系数等于其损耗值。
&&& G1,G2&是第一级到第二级的增益，无源器件增益等于其损耗值得倒数。
&&& 从以上公式可以看出，多级放大系统的噪声系数主要取决于第一级的噪声系数F1。
&&& 塔放的原理就是通过在基站接收系统的前端，即紧靠接收天线下增加一个低噪声放大器来实现对基站接收性能的改善。
&&& 2、上、下行平衡的分析
&&& 2.1上、下行平衡的定义
&&& 在我们所要求的覆盖区域内，保证上、下链路正常传输，基站和手机分别接收的信号可以解调，从而保证双向通信的正常建立。
&&& 2.2原基站系统上、下行平衡的理论推算
&&& 如图所示：
理论上基站口的上行接收灵敏度MBTS=－110dBm，上行分集接收增益约F=4dB，手机的接收灵敏度MMS=－104dBm，手机的最大发射功率PMS=33dBm，假设BTS到天线口的信号衰减量R=4dB，天线增益为S，基站发射功率为T。
&&& 若要求上、下行平衡，则上行可允许的最大空间损耗HRX=下行可允许的最大空间损耗HTX。
&&& 其中：MBTS=PMS－HRX+F+S－R
&&& MMS=T－R+S－HTX
&&& 所以：HRX=PMS－MBTS+F+S－R
&&& HTX=T－R+S－MMS
&&& 由HRX=HTX可得：
&&& 为保证上下行的理想平衡,基站口的发射有效功率为
&&& T=PMS－MBTS+F+MMS
&&& =33dBm－(－110dBm)+4dB+(－104dBm)=43dBm
&&& 由此可以看出，基站单载波发射功率在(20W)43dBm时，上行覆盖范围和下行覆盖范围相当，系统处于较理想的平衡状态。
&&& 2.3、加装基放后的上、下行平衡推算。
&&& 2.3.1塔放增益的选择。
&&& 未加装塔放的原基站系统噪声系数Nfsys(天线口)约为：
&&& Nfsys=Nfbts+Lc　　　　　【公式－1】
&&& 其中：Nfbts是基站本身的噪声系数
&&& Lc为馈线回路的损耗
&&& 加装塔放后系统噪声系数约为：
&&& NF=NFTA+ (Nfsys－1)/GTA 【公式－2】
&&& 从上述两公式中可以得出以下结论：
&&& ⑴基站在使用塔放前噪声系数Nfsys是由BTS设备本身噪声系数Nfbts和天馈线损耗Lc决定的。
&&& ⑵使用塔放后的基站接收噪声系数NF主要取决于塔放的噪声系数NFTA。在馈线较长，损耗Lc越大时，加装塔放对基站系统的接收灵敏度改善越明显。
&&& ⑶塔放增益GTA越大，基站接收系统噪声NF越小。但塔放增益GTA增大，也会提高白噪声KTB电平，影响基站对信号的接收。
&&& 一般GSM基站对0级信号通话质量的底部噪声定义是小于－113dBm。常温情况下，GSM系统的白噪声NKTB=－121dBm，为保证上行的通话质量，接收噪声电平值要满足以下要求：塔放增益GTA+（－121dBm）+NF－ Lc&－113dBm。加装塔放后系统噪声系数NF约等于2dB。一般情况下，Lc&4dB，所以塔放增益G&10dB。当然每个站点塔放的工作增益应根据馈线回路的损耗Lc的大小做适当调整。
&&& 2.3.2基放功率的选择。
&&& 一般情况下，基站口的发射功率是43dBm/单载波时，下行覆盖－104dBm的地方，手机信号到达基站刚好能够被解调，属于较理想的平衡状态。
&&& 这里我们还是首先假设条件如下：
&&& 基站口上行接收灵敏度为－110dBm（分集处理增益4dB）；
&&& 手机的最大发射功率为33dBm。
&&& 基站接收信号最低载噪比C/I=9；
&&& 基站自身的噪声系数为Nfbts=3.5dB;
&&& 通过基站解调上行信号的最低载噪比C/I=9－Nfbts=9－3.5=5.5dB，
&&& 塔放噪声系数为NFTA=1.5dB；
&&& 馈线回路的损耗Lc=4dB；
&&& 塔放增益GTA=10dB；
&&& 要使得手机信号到达基站能够被正确解调需要同时满足两个条件：1、到达基站（分集增益4dB后）电平值信号电平值不低于-110dBm；2、基站解调时信号载噪比C/I不得低于3.5dB。下面我们来分析加装塔放前后天线口需要的电平值的大小区别。
&&& ⑴未加装塔放前基站天线口的最低接收信号电平
&&& =基站口上行接收灵敏度（分集处理前）+Lc
&&& =－110dBm+4dB
&&& =－106dBm
&&& 基站处理后解调前C/I=－106－Lc－NKTB－Nfbts=7.5dB&5.5dB
&&& 两个条件都满足时天线口的最低电平值为P前=-106dBm
&&& ⑵加装塔放后的基站天线口的最低接收信号电平
&&& =基站口上行接收灵敏度+Lc － 塔放增益
&&& =－110+4－10
&&& =－116dBm
&&& 加装延伸系统后的整体噪声系数NF约为2dB，那么
&&& 基站处理后的C/I=－116－NKTB－NF=3dB &5.5dB
&&& 由于C/I不能达到5.5dB，不能被正确解调。
&&& 为了保证解调时的最低C/I值5.5dB，所需要的天线口最低接收电平值为－116+(5.5－3)=－113.5dBm
&&& 两个条件都满足时天线口的最低电平值为P后=-113.5dBm
&&& ⑶通过比较可以看出，加装塔放后基站上行灵敏度抬高值为
&&& P前－P后=－106－（－113.5）=7.5dB
&&& 在以上情况下,塔放提高了基站的接收灵敏度7.5dB。很显然对于Lc越大,提高的基站接收灵敏度就越大，具体详细列表如下：
&&& 馈线回路基站设备噪声加装塔放后整体基站接收
&&& 的损耗Lc系数Nfbts噪声系数灵敏度改善量
&&& 3dB3.5dB2dB 6.5 dB
&&& 4dB7.5dB
&&& 5dB8.5dB
&&& 由以上结论可以看出，要想使得基站在加装覆盖延伸系统后仍保持理想平衡状态，基放的功率Pj=43+基站接收灵敏度改善量。
&&& 以上结论是基于上下行传输损耗完全一致来推断的。如果基站的分集接收效果好于4dB，或者在草原、沙漠、海域等区域信号覆盖需求大于通话质量需求的情况下，基站放大器功率也可以适当放大。
&&& 四、由于上、下行平衡原因可能出现的问题探讨
&&& 在实际的应用中，无线信号的绕射、反射、和周围无线环境的影响，下行信号强于－94dBm时对正常通信才具有保障。无形之中将手机的接收信号强度由原来理论的－104dBm提升到－94dBm，所以，我们将－94dBm作为下行信号覆盖的边缘场强来对上、下行的平衡来做分析，来探讨可能出现的问题及克服办法。
&&& Lc=4dB情况下，使用了53dBm（200W）的基放，下行覆盖范围延伸了10dB。塔放改善了基站接收灵敏度7.5dB。覆盖范围的延伸情况如下图所示：
由此可以得出以下结论：
&&& ⑴在下行信号高于－91.5dBm的B、A区域内，上、下行都具有距理论极限10dB的余量，上、下行可以正常通信，我们认为是平衡的。
&&& ⑵在下行信号为－101.5dBm~－91.5dBm的D、C区域内，下行有2.5dB以上余量，基本可以正常通信；上行具有的余量在0~10dB之间，从而上行通信具有一些不可靠性。
&&& ⑶在下行信号为－104dBm~－101.5dBm的E区域内，下行有0~2.5dB的余量，具有不可靠性；上行具有的信噪比已经不能满足要求，不能通信。我们认为这个区域是不平衡的。
&&& 安装基站覆盖延伸系统后基站统计指标的变化是和基站周围的用户分布相关的。在Lc=4dB情况下，如果大部分用户多分布在B、C区域内，覆盖延伸系统开通前基站掉话率较高，开通后该指标会大大改善。相反如果用户大多分布在D、E区域内，开通前用户不能通话，不会对掉话指标造成影响；但开通后，这些用户进入了不可靠通话区域，就会大大影响基站掉话率指标。通常的办法是加大基站天线俯仰角，或降低下行发射功率，缩小下行覆盖范围接近上行覆盖范围。或者通过基站参数设置抬高该基站允许接入电平值，改善基站统计指标。
&&& 结束语：基站覆盖延伸系统可以以最快捷的方式扩大系统覆盖范围。但不同的用户分布范围、不同的基站馈路损耗值Lc就对基站有不同的指标影响。因此在使用该设备之前需要作详细的现场勘查，根据具体情况来设计覆盖功率，否则会引起质差、掉话率高等指标恶化的问题。
&&& 参考文献：
&&& 1、《GSM网络优化--原理与工程》人民邮电出版社
&&& 2、《GSM移动通信网络优化》人民邮电出版社
&&& 作者简介
&&& 高鹏：国人通信公司产品经理，毕业于北方交通大学无线专业，目前主要从事移动通信网络网优产品规划、产品推广、工程设计等工作。
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京ICP证:070212号
北京市公安局备案编号： 京ICP备：号移动基站辐射安全距离，移动基站辐射监测
基站辐射，指移动通讯基站设施放射出的辐射。移动通讯系统中，空间无限信号的发射和接收都是依靠移动基站发射天线来实现的，在传输信号时，发射塔发射天线有一定强度的电磁辐射量。至于基站的辐射对人体究竟会有多大的影响，目前国际不少机构正在对此进行研究，尚无明确定论。
　　一般每一个基站都有三个扇区，每一个扇区会向某一个方向发射，覆盖一定的范围，例如最通常的情况下，一个基站的三个扇区，其中一个扇区天线对准正北方向，覆盖范围为120度，另外一个扇区对准东南方向，覆盖范围为120度，还有一个扇区对准西南方向，覆盖范围为120度，这样三个扇区能对四周进行360度全覆盖。
　　每一个扇区有一副到多副天线，这些天线一方面发射信号，同时接收从手机传过来的信号。若天线越多，辐射功率总和一般情况下越大。
上图每个扇区一副天线,每一副天线的覆盖范围为120度，三副天线可对周围360度全面覆盖。
基站发射功率的计算
　　现在GSM基站是采用频分复用和时分复用的方式工作，以此提高基站的容量，也就是说，一个基站它有多个频率发射，一个频率常用一块发射电路板，专业俗语称之为载频，一般情况下一个频率的发射功率通常为15w到20W左右。
　　在市区，由于话务量较大，而且要支持手机上网等业务，市区大多数基站一般配置每一个扇区6个频率以上，若是3个扇区，其配置的频率一般在6X3=18个频率以上。这样若18个频率都工作时。它的辐射功率在
18X15=270W 以上，若配置频率多的话，发射功率还会更大。
　　一般的手机辐射功率最大才2W，基站270W的辐射功率还是比较大的，所以基站都需要专用机房和供电设施，耗电量也很大，大多数机房甚至要专门配置空调设施降温。
　　另外基站是24小时都在发射，手机一般只是在打电话时才发射信号。
GSM通信基站的辐射方式
　　基站的辐射方式基本是这样的，基站的每一个扇区都有一个广播频率，这个频率每天24小时满功率发射，这个频率主要发射该扇区的一些信息。其它频率主要是在通话的时候发射，发射功率可根据通话者的远近自动调节。
广播频率的辐射可以看做是连续辐射方式，其它频率则是脉冲式辐射方式。现在很多国际研究机构认为脉冲式辐射方式比连续辐射方式危害更大，但也没有定论。基站即有连续辐射又有脉冲辐射。
　　在关于脉冲式辐射方式和连续辐射方式的危害方面，本中心正在和国际相关机构合作，准备进一步的分析和研究。
辐射强度对哪些住宅影响最大
　　经过本中心长期测试和研究表明，基站天线能直接照射到的住宅往往受影响最大的，换句话说，天线和住宅之间没有有效阻挡，电磁场在自由空间中的传播衰减很小，这个时候住宅的辐射强度一般较大。
若住宅和基站天线之间隔了几栋房屋之后，且基站天线不能直接照射到住宅，这个时候，辐射强度要小很多。
　　一栋房屋，底层的住宅电磁场强度要小一些，层次高的住宅电磁场强度要大。 　　
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