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1、无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 1 无线通信和无线通信和 CDMACDMA 网规网优应用手册网规网优应用手册 基础知识点和公式基础知识点和公式 （2012 版）华信邮电咨询设计研究院 有限公司无线院 二一二年六月无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 1 目录 第一部分第一部分 基础知识基础知识.1 1.1 常用穿透损耗(800M).1 1.2 反射系数、驻波比、回波损耗折算关系.2 1.3 常用反射损耗(800M）.错误！未定义书签。错误！未定义书签。1.4 馈线选用原则和馈线损耗.3 1.5 天线知识介绍.6 1.6 天线增益与波束宽度的
2、关系.8 1.7 天线下倾角计算公式.9 1.8 李氏定律、车速上限公式.10 1.9 热噪声、热噪声密度、噪声系数.11 1.10 香农公式.13 1.11 接收机灵敏度公式.14 1.12 扩频增益和处理增益.15 无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 2 1.13 带宽转换因子.16 第二部分第二部分 射频器件介绍射频器件介绍.18 2.1 发信机.18 2.2 接收机.18 2.3 功率放大器.19 2.4 混频器、变频器.20 2.5 滤波器.21 2.6 振荡器.错误！未定义书签。错误！未定义书签。2.7 鉴相器.错误！未定义书签。错误！未定义书签。2.8
3、锁相环.错误！未定义书签。错误！未定义书签。2.9 双工器.23 2.10 合路器.24 2.11 功分器.25 2.12 耦合器.26 2.13 衰减器.28 无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 3 第三部分第三部分 传播模型传播模型.29 3.1 自由空间传播模型.29 3.2 平坦地形传播损耗.30 3.3 水平、垂直隔离度公式.30 3.4 Okumura-Hata 模型.31 3.5 Cost231-Hata 模型.33 3.6 Cost231-Walfish-Ikegami 模型.33 3.7 Keenan-Motley 模型.35 3.8 SPM 标准传
4、播模型.36 3.9 Ericsson 9999 传播模型.38 3.10 射线跟踪模型.39 第四部分第四部分 链路预算链路预算.40 4.1 链路预算模型.40 4.2 反向链路传播损耗.41 4.3 前向链路传播损耗.42 无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 4 4.4 隧道泄漏缆线链路预算.43 第五部分第五部分 干扰分析干扰分析.47 5.1 干扰定义和分类.47 5.2 杂散干扰和杂散抑制.48 5.3 阻塞干扰和阻塞抑制.48 5.4 互调干扰和互调抑制.49 5.5 干扰余量和负载因子.49 5.6 干扰受限模型.50 5.7 功率受限模型.51 5.
5、8 反向干扰分析.52 5.9 前向干扰分析.52 第六部分第六部分 容量规划容量规划.53 6.1 反向极限容量模型.53 6.2 反向软阻塞容量模型.54 无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 5 6.3 前向容量模型.54 第七部分第七部分 其它公式其它公式.55 7.1 反向开环功控原理.55 7.2 反向闭环功控外环调整步长.56 7.3 Pilot_inc 下限计算公式.57 7.4 搜索窗的概念和计算.58 第八部分第八部分 折算公式折算公式.60 8.1 dBd 与 dBi.60 8.2 dBm 与 W.61 8.3 dBw 与 dBm.63 8.4 d
6、BV 与 V.63 8.5 dBV 与 dBm.64 第九部分第九部分 CDMA 参数详解参数详解.66 无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 6 9.1 Ec Eb Io Nt No Ec/Io Eb/Nt 等详解.66 9.2 C Ec Eb Ior 信号符号解释.68 9.3 I Io Nt No Nt Noc 干扰符号解释.69 9.4 Ec/Io Ec/Nt Eb/Nt Eb/No 等比值符号解释.69 9.5 RSSI RTWP RSCP ISCP 等功率类符号解释.70 9.6 信号类符号之间关系.72 9.7 干扰类符号之间关系.72 9.8 比值类符号
7、之间关系.73 第十部分第十部分 易混淆概念详解易混淆概念详解.74 10.1 符号速率.74 10.2 码片速率.74 10.3 业务速率.75 10.4 信道编码.75 10.5 打孔 打孔率.75 10.6 扩频因子.76 无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 7 10.7 bps sps cps 的定义.76 10.8 dB dBc dBm dBw dBV dBd dBi 等.77 第十一部分第十一部分 CDMA 网络结构接口介绍网络结构接口介绍.79 11.1 CDMA 1X 网络结构拓扑图.79 11.2 EVDO RevA 网络结构拓扑图.80 11.3
8、CDMA 网络结构介绍.80 11.4 CDMA 网络接口介绍.81 无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 1 第一部分 基础知识 1.1 常用穿透损耗(800M)场景场景 损耗损耗 场景场景 损耗损耗 空心砌块砖墙 46dB 木门 35dB 木板墙(510cm)56dB 金属门 68dB 简易石膏板墙 35dB 玻璃 玻璃窗(35cm)68dB 水泥墙(1525cm)1012dB 家具、其它障碍物阻挡 215dB 红砖水泥墙(1525cm)1318dB 电梯 30dB 左右 楼层阻挡 20dB 汽车损耗 810dB T 型列车车厢 12dB K 型列车车厢 14dB
9、庞巴迪CHR1 列车车厢 24dB CHR2/5 列车车厢 10dB 室内损耗值是楼层高度的函数-1.9dB/层 茂密树叶 10dB 无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 2 1.2 反射系数、驻波比、回波损耗折算关系 反射系数反射系数：指反射波幅度与入射波幅度的比值。驻波比驻波比：全称为电压驻波比，又名 VSWR 和 SWR，为英文 Voltage Standing Wave Ratio 的简写。在无线电通信中，天线与馈线、天线与发信机的阻抗不匹配，高频能量就会产生反射折回，并与前进的部分干扰汇合发生驻波。为表征和测量天线系统中的驻波特性，也就是天线中正向波与反射波的
10、情况，建立了“驻波比”这一概念。回波损耗回波损耗（Return LossReturn Loss）：是入射功率与反射功率的比值，以分贝表示。RL 的值在 0dB 到无穷大之间，回波损耗越小表示匹配越差，反之则匹配越好。0dB 表示全反射，无穷大表示完全匹配。在移动通信中，一般要求回波损耗大于 14dB（对应 VSWR=1.5）。无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 3 参数参数 公式公式 举例举例 反射系数(K)K=反射波幅度/入射波幅度 假设反射波电压和入射波电压分别为 2W和 10W，K=2/10=0.2 驻波比(VSWR)VSWR=(1+K)/(1-K)假设 K=0
11、.2，VSWR=1.2/0.8=1.5 回波损耗(RL)RL=10lg(入射功率/反射功率)=-20*lgK 假设 K=0.2，RL=-20*lg(0.2)=14 RL=20*lg(VSWR+1)/(VSWR-1)假设 VSWR=1.5，RL=20*lg(2.5/0.5)=14dB 1.3 馈线选用原则和馈线损耗 馈线选用原则：馈线选用原则：序号序号 频率频率 选用原则选用原则 450MHz 基本上只考虑采用馈线长度 7/8馈线 800MHz 馈线长度大于 80 米采用 5/4馈线 1900MHz 馈线长度大于 50 米采用 5/4馈线 无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和
12、公式 4 各规格馈线主要用途：各规格馈线主要用途：序号序号 规格规格 主要用途主要用途 1/2 馈线 主要做室内跳线用或者室外天线与 7/8 馈线转接时使用 7/8 馈线 主要用作室外天线引入室内的信号传输干线 5/4 馈线 主要用于馈线长度 60 米100 之间的场景 13/8 馈线 主要用于泄露电缆或者用于较高铁塔的室外信号传输 1/4 馈线 主要用于 GPS，作 GPS 馈线 注：馈线弯曲曲率不宜过大，外导体要求接地良好。常温 20下，不同类型馈线不同频率下 100 米馈线损耗对应表：（单位：dB/100m）频率频率 馈线类型馈线类型 1/41/4 馈线馈线 1/21/2 馈线馈线 7/
13、87/8 馈线馈线 5/45/4 馈线馈线 13/813/8 泄漏电缆泄漏电缆 450M 12.8 4.75 2.65 1.87 1.53 无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 5 800M 17.4 6.46 3.63 2.59 2.13 900M 18.4 6.87 3.88 2.77 2.29 1800M 26.9 10.1 5.75 4.16 3.47 2500M 32.1 12.1 6.95 5.08 4.27 依照现网 800M CDMA 基站设计要求，CDMA 侧 RRU 出口至天线之间的损耗计算，各类馈线路损对比表如下：馈线长度馈线长度 优先使用优先使用
14、馈线类型馈线类型 RRURRU 至天线之至天线之间路损（间路损（dBdB）备注备注 L80m 5/4 馈线 3.86 馈线长度按照 90 米计算，共需要 8 个连接接头 注：连接接头损耗是 0.05dB/个接头，避雷器损耗约 0.5dB，1/2 短跳线大约 2 米，损耗约 0.14dB。无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 6 1.4 天线知识介绍 天线的定义天线的定义：将传输线中的电磁能转化成为自由空间的电磁波，或将空间电磁波转化成为传输线中的电磁能的专用设备。半波振子的定义半波振子的定义：当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流大大增加，形成较强的辐射。通常
15、将上述能产生显著辐射的直导线称为振子。两臂长度相等的振子叫做对称振子。两臂长度均为 1/4 波长的振子叫做对称半波振子。极化方向极化方向：无线电波的电场方向称为电波的极化方向，垂直极化就是电波的电场方向垂直于地面，水平极化就是电波的电场方向与地面平行。零点填充零点填充：基站天线垂直面内采用赋形波束设计时，为了使业务区内的辐射电平更均匀，下副瓣第一零点需要填充，不能有明显的零深。主瓣、旁瓣主瓣、旁瓣：天线具有的方向性本质上是通过天线振子的排列以及各振子馈电相位的变化来获得的，在原理上与光的干涉效应十分相似。因此会在某些方向上能量得到增强，而在某些方向上能量被无线通信和 CDMA 网规网优应用手册
16、 之 基础知识点和公式 7 减弱，即形成一个个波瓣（或波束）和零点。能量最强的波瓣叫做主瓣，上下次强的波瓣叫做第一旁瓣，以此类推。对于定向天线，还存在后瓣。半功率角半功率角：定义为在水平方向或垂直方向相对于最大辐射方向功率下降一半（3dB）的两点之间的波束宽度。前后比前后比：一般指天线的后向 18030范围内的副瓣电平与前向最大波束电平之差，前后比反映了天线对后向干扰的抑制能力，一般要求大于 25dB。定向天线方向性图示如下：定向天线方向性图示如下：无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 8 1.5 天线增益与波束宽度的关系)*/(32400lg*10AG；其中：AG为天
17、线增益，单位 dBi；为水平波束宽度，单位：角度；为垂直波束宽度，单位：角度。无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 9 1.6 天线下倾角计算公式 高话务地区高话务地区(市区市区)天线计算公式天线计算公式：2/)arctag(H/D天线下倾角；低话务地区低话务地区(农村、郊区等农村、郊区等)天线计算公式天线计算公式：)arctag(H/D天线下倾角；参数说明：天线下倾角：天线与垂直方向的夹角；H：天线高度。可以直接测量出来；D：小区覆盖半径，即天线到扇区覆盖边缘的水平距离。一般 D 值通过路测来确定，为了保证覆盖，在实际设计中一般 D 取得要大一些，以保证邻小区之间的覆
18、盖重叠；：为天线的垂直半功率角，一般为 6.5、7、10、13、16。无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 10 1.7 李氏定律、车速上限公式 为获得符合实际环境的无线传播模型，提高覆盖预测准确性，为网络规划打好基础，需要对一些典型环境进行传播模型校正。William Lee 通过严格的数学推导给出场强采样的标准：在 40 个波长内采样 3650 个点。这一标准在工业界得到广泛应用，已经成为事实上的技术标准，被工业界称为李氏定律。李氏定律表明，在40 个波长上至少要采集 50 个采样点，这样测出的信号场强的测试误差才能保证在 1dB 以内（测试接收无线通信和 CDMA
19、 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 11 机的测量误差不计）。如果采样点太少，则会增加测试的误差。李氏定律李氏定律：40 倍波长，采样 50 个点。车速上限公式车速上限公式：TsampleV8.0max Tsample：测试设备的最大采样速率。1.8 热噪声、热噪声密度、噪声系数 热噪声热噪声：又称白噪声，是由导体中电子的热震动引起的，它存在于所有电子器件和传输介质中。它是温度变化的结果，但不受频率变化的影响。热噪声在所有频谱中以相同的形态分布，它是不能够消除的，由此对通信系统性能构成了上限。热噪声计算公式热噪声计算公式：)(1*10NKTBg，单位：dBm；其中 K 为波尔兹曼（Bol
20、tzmann）常数 1.38*-2310J/K；T 为绝对温度；B 为信号带宽，单位 HZ。例：CDMA 信号和 GSM 信号的载波带宽分别为 1.23MHz 和 200kHz，热噪声计算如下：无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 12-113)310161023.1290-231038.1lg(10)(10lgCDMANKTBdBm；-121)3101310200290-231038.1lg(10)(10lgGSMNKTBdBm。热噪声密度热噪声密度：单位带宽内分布的噪声功率称为噪声谱密度，噪声谱密度0n只与开氏绝对温度有关，单位是 dBm/Hz。假若在 17的条件下
21、，K=290K，KT 的单位是 J，J*Hz 的量纲就是 W，变成 mW，还得乘以310。热噪声功率谱密度热噪声功率谱密度的计算过程如下：-174)3101290-231038.1lg(10)(10lg0nKTB(dBm/Hz)，（其中 B 为 1Hz）。噪声系数噪声系数：放大器本身就有噪声，输出端的信噪比和输入端信噪比不一样，使用噪声系数来衡量放大器本身的噪声水平，公式为：噪声系数输入端信噪比/输出端信噪比。噪声系数属于接收机本身无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 13 的属性。不同厂家接收机噪声系数不同。基站接收机噪声系数通常为 34dB；移动台接收机噪声系数通常
22、为 68dB。1.9 香农公式 香农定理指出，如果信息源的信息速率 R 小于或者等于信道容量 C，那么，在理论上存在一种方法可使信息源的输出能够以任意小的差错概率通过信道传输。该定理还指出：如果 RC，则没有任何办法传递这样的信息，或者说传递这样的二进制信息的差错率为 1/2。在被高斯白噪声干扰的信道中，传送的最大信息速率 C 由下述公式确定：)/1(log*BC2NS，单位 bps。该式称为香农公式。B 是信道带宽（赫兹），S 是信号功率（瓦），N 是噪声功率（瓦）。香农公式中的 S/N 为无量纲单位。如：S/N1000，表示信号功率是噪声功率的 1000 倍。但是，讨论信噪比（S/N）时，
23、常以分贝（dB）无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 14 为单位。公式如下：信噪比)/lg(10SNRNS，换算一下)10/(10S/NSNR。公式表明，信道带宽限制了比特率的增加，信道容量还取决于系统信噪比以及编码技术种类。在给定的媒介中每秒钟可以传输的比特数有一个极限，这个极限由信道的带宽和噪声规定。开发利用这一极限的最经济方法是通过数字化编码。1.10 接收机灵敏度公式 S_BS S_BS 基站接收机灵敏度基站接收机灵敏度:基站接收机灵敏度确定了为保证一定的呼叫质量，业务信道所需的最低接收电平。NF_BS+W)10lg(KT+10lg(W/Rb)Eb/Nt=S_
24、BS；其中：Eb/Nt 基站接收机解调门限。通过链路仿真和实测得到。与业务类型、传播环境、接收机解调性能，配置条件（收分集、功控、软切换）相关；Rb 数据速率（信道编码前）；无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 15 KT 热噪声密度，常温下等于174dBm/Hz；W 扩谱带宽；NF_BS 接收机噪声系数；注：灵敏度还受到干扰的影响，在实际运用中还要根据设计负荷加上干扰余量。S_MS S_MS 移动台接收机灵敏度：移动台接收机灵敏度：NF_MS+W)10lg(KT+10lg(W/Rb)Eb/Nt=S_MS；其中：NF_MS 移动台噪声系数。1.11 扩频增益和处理增益
25、扩频增益和处理增益严格区分。处理增益包含扩频增益，还包含编码增益、交织增益等。扩频增益=10lgW/Rs；处理增益=10lgW/Rb；无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 16 以语音为例，其中 W 为扩频带宽，Rs 指的是符号速率 19.2Ksymbol/s；Rb 是信息速率 9.6Kbit/s。1.12 带宽转换因子 带宽转换因子=10lgBwi/Bwa；其中 Bwi 为被干扰信号带宽；Bwa 为干扰信号带宽。带宽转换因子计算通常用于网间干扰分析。例如：CDMA 载波带宽 1.23MHz，GSM 载波带宽 200kHz，CDMA 发射功率只有部分落入 GSM 带内，
26、故对其干扰功率只能是其总功率的一部分，带宽转换因子dB8)10*25.1/(200lg103。无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 17 无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 18 第二部分 射频器件介绍 2.1 发信机 无线电波的发信机主要由发信源、功率放大器和频率源 3 大部分组成。发信源（或者叫做发信激励）的作用主要是调制；频率源是为调制器和上变频器提供合乎频率要求的振动信号；功率放大器将发信源输入的信号放大到所需的功率电平，具有功率控制的功能。发信机最核心的功能就是提供一定频率、一定功率的无线电波，用以承载无线信号。制约发信机使用场景的最
27、主要指标就是信号发射的频率范围和功率范围。衡量发信机性能是否优越的主要指标是一个发信机的杂散辐射水平和互调抑制能力，杂散辐射越小越好，互调抑制能力越强越好。2.2 接收机 无线电波的接收机主要由滤波器、功率放大器和解调器组成。在设计和使用接收机的时候，需要关注接收机的射频指标。决定接收机使用场景最重要的指标是接收机的接收带宽，即接收机工作时允许的动态频率范围。无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 19 噪声系数和灵敏度用于描述接收机对微弱信号的接收能力，是衡量接收机性能的两个主要指标。2.3 功率放大器 功率放大器简称“功放”，是增加信号功率的装置，由电子管或晶体管、电
28、源变压器和其他电器元件组成。放大器的本质是利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用使输出信号功率随输入信号的规律变化。小信号注入基极，则集电极流过的电流等于基极的倍。经过若干级的放大，就完成了功率放大。功放最重要的指标是功放效率，指射频输出功率与功放总功耗之比。在设计和选择功放时，要关注功放的工作频带（放大器满足全部性能指标且可以持续工作的频率范围）、饱和输出功率、1dB 压缩点输出功率、噪声系数、3 阶互调系数等重要指标。无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 20 射频模块功率放大器实物图 放大器使用示意图 2.4 混频器、变频器 变频（或混频）是将无线信号频
29、率由一个量值变换为另一个量值的过程。具有这种输出信号频率等于两输入信号频率之和、差或为两者其他组合功能的电路称为变频器（或混频器）。混频器通常由非线性元件和选频回路构成。无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 21 混频器除了有噪声系数、工作频带、动态范围等性能衡量指标外，还需要有 3阶互调、端口隔离度和驻波比等衡量指标。混频器在移频直放站中使用示意图 混频器 2.5 滤波器 滤波器（filter）是对特定频率的无线信号有选择和消除作用的射频器件。其功能就是得到一个无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 22 特定频率或消除一个特定频率，让有用信号尽
30、可能无衰耗地通过，对无用信号尽可能大地进行衰减。滤波器选择的频率范围称为通带，抑制的频率范围称为阻带。按对频率的选择性可将滤波器分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。滤波器是由电感器和电容器构成的网路，可使混合的交直流电流分开。电源整流器中，即借助此网路滤净脉动直流中的涟波，而获得比较纯净的直流输出。最基本的滤波器，是由一个电容器和一个电感器构成，称为 L 型滤波。所有各型的滤波器，都是集合 L 型单节滤波器而成。GSM 基站抗 CDMA 下行干扰滤波器使用示意图 GSM 基站抗干扰滤波器 无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 23 2.6 双工器 双工器
31、是异频双工电台、中继台的主要配件，其作用是将发射和接收讯号相隔离，保证接收和发射都能同时正常工作。双工器由两组不同频率的阻带滤波器组成，避免本机发射信号传输到接收机。一般双工器由六个带阻滤波器（陷波器）组成，接收端滤波器谐振于发射频率，并防止发射功率串入接收机，发射端滤波器谐振于接收频率。无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 24 双工器在直放站中的使用示意图 双工器实物图 2.7 合路器 合路器主要用作将多系统信号合路到一套室内分布系统。合路器一般用于发射端，作用是将两路或多路从不同发射机发出的射频信号合为一路送到天线发射的射频器件，同时避免各个端口信号之间的互相影响
32、。在工程中，需要将 800MHz 的 C 网和 900MHz 的 G 网两种频率合路输出，采用合路器，可使一套室内分布系统同时工作于 CDMA 频段和 GSM 频段。合路器一般有两个或多个输入端口，只有一个输出端口。端口隔离度用于描述两路信号互不影响无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 25 的能力，一般要求在 20dB 以上。三频合路器实物图 合路器使用示意图 2.8 功分器 功分器全称功率分配器，英文名 Power divider，是实现输入信号能量等功率分配的射频器件。一个功分器的输出端口之间应保证一定的隔离度。功分器的主要技术参数有功率损耗（包括插入损耗、分配损
33、耗和反射损耗）、各端口的电压驻波比，功率分配端口间的隔离度、功率容量和频带宽度等。无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 26 插入损耗是功分器的重要指标，信号经二功分后能量损失dB3)2(lg*10，加上无源器件本身的介质损耗 0.5dB，二功分插损一般为3.5dB。同理三功分插损一般为 5.3dB，四功分插损一般为 6.5dB。二功分器原理图 功分器实物图 2.9 耦合器 耦合器是从信号主干道中提取出一小部分信号的射频器件。与功分器一样都属于功率分配射频器无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 27 件，不同的是耦合器是不等功率的分配器件。耦合器
34、与功分器搭配使用，主要是为了使信号源的发射功率能够尽量平均分配到室内分布系统的各个天线口，使每个天线口的发射功率基本相同。耦合器的重要指标是耦合度和插损。耦合度是耦合端口与输入端口的功率之比，以 dB表示的话为负值，耦合度的绝对值越大，耦合器的损耗就越小。插损是输出端口与输入端口的功率之比，耦合度的绝对值越大，插损的绝对值越小。无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 28 耦合器原理图 耦合器实物图 2.10 衰减器 衰减器是一种能量损耗性射频/微波元件，使输出端口提供的功率小于输入端口的入射功率而设计的双端口器件。内部含有电阻性材料，除了常用的电阻性固定衰减器外，还有电
35、控快速调整衰减器。主要用途是减弱电路中信号大小，改善阻抗匹配性能。衰减器的技术指标包括工作频带、回波损耗、衰减量、功率容量等。衰减器主要用于放大器输出功率测试时做测试配件，一般先衰减，再连接频谱仪；还可以用于降低室内分布系统中天线口的功率。无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 29 衰减器原理图 衰减器实物图 第三部分 传播模型 3.1 自由空间传播模型 电波在自由空间里传播如不受阻挡，则不会产生反射、绕射、散射和地物吸收。但是由于辐射能量的扩散，能量仍会衰减。自由空间传播损耗就是发射点的无线信号在整个球面内均匀地向外扩散，扩散到接收天线处，落在天线有效面积上的能量与发
36、射总能量的比。自由空间传播公式为：20lgf20lgd32.45PL；其中 d 为传播距离，单位 KM；f 为频率，单位 MHZ。上式中，d 增加一倍，自由空间路径损耗增加无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 30 6 分贝。频率一定时，可描述为：lgd*10LPL0 路径损耗斜率=2,实际环境中取 35。3.2 平坦地形传播损耗 mbhhdlg20lg20lg*10LPL0 路径损耗斜率=4；bh：基站天线高度，单位 m；mh：移动台天线高度，单位 m。3.3 水平、垂直隔离度公式 水平方向：)()/(20lg22EhBABAhLLGGd隔离；无线通信和 CDMA 网
37、规网优应用手册 之 基础知识点和公式 31 垂直方向：)()/(40lg28EvBAvLLd隔离；其中：hd表示天线水平距离（m）；vd表示天线垂直端到端距离（m）；表示载波波长（m）；AG：发射端天线增益；AL：发射端馈线损耗；BG：接收端天线增益；BL：接收端馈线损耗。3.4 Okumura-Hata 模型 mhbbpAdhhfLlg)lg55.69.44(lg82.13lg16.2655.69 其中：pL为路径损耗（dB）；f为载波频率（MHz）；bh为基站天线高度（m）；d为基站与移动台间距离（Km）；mh为移动台天线高度（m）；mhA为移动台天线修正因子（dB）。中小城市：0.8)-
38、lg*(1.56-0.7)-lg*(1.1=fhfAmhm；无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 32 大城市：4.97-)753.2lg(11.=2mhhAm；Okumura-Hata 模型适用范围：频率：150-1500MHz；基站高度：30-200m；移动台高度：1-10m；距离：1-20km。Okumura-Hata 模型补充：在郊区，标准模型可以修正为：5.4-/28)lg(*2-)(=2sfLLpp市区 在农村（开阔地），模型可以修正为：40.94-lg*18.33)lg(*4.78-)(=2offLLpp市区 在农村（准开阔地），模型可以修正为：35.94
39、-lg*18.33)lg(*4.78-)(=2offLLpp市区 注：上面的模型补充在 COST231-HATA 模型中也适用 无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 33 3.5 Cost231-Hata 模型 mhbbpCAdhhfLmlg)lg55.69.44(lg82.13lg9.333.46 大城市:mC=3dB；中等城市和郊区中心区:mC=0dB；适用频率范围为 1500MHz 到 2000MHz。3.6 Cost231-Walfish-Ikegami 模型 从对众多城市的电波实测中得出的一种小区域覆盖范围内的电波损耗模式。分视距非视距两种情况：(1)视距情况
40、 基本传输损耗采用下式计算：fdLplg2026lg2.64 (2)非视距情况 无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 34 基本传输损耗由三项组成:rtsmsdopLLLL fdLolg2020lg32.4 其中：oL代表自由空间损耗；msdL是多重屏蔽的绕射损耗；rtsL是屋顶至街道的绕射及散射损耗。适用范围：适用于 800-2000MHz 城区、密集市区环境预测。用于小于 1KM 的计算，用于基站天线高度高于周围建筑物屋顶的情况。在基站天线低于周围建筑物时精度会下降。公式复杂，计算量大；要求环境建模：街道宽度、建筑物的高度。无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之
41、 基础知识点和公式 35 3.7 Keenan-Motley 模型 LdWpp)(F)k(FkLLrindoor 其中，rL为路径损耗，28lg2020lgfdLr。d 是到天线的距离（米）；f 是频率(MHZ)；k 是直达波穿透的楼层数；F 是楼层衰减因子(dB)；P是直达波穿透的墙壁数；W 是墙壁衰减因子(dB)；Ld 是多径损耗因子(dB)。无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 36 适用范围：适用于 800-2000MHz 室内环境预测。3.8 SPM 标准传播模型 cluttermeffeffeffpKhKdHKnDiffractioKHKdKKL)(lg)l
42、g()lg()lg(lg654321SPM 模型1K7K各 K 值含义：系数系数 说明说明 默认值默认值 杭州矫正取值杭州矫正取值 K1 频率相关因子 12.4 24.1 K2 距离衰减因子 44.9 37 接上页：系数系数 说明说明 默认值默认值 杭州矫正取值杭州矫正取值 K3 基站发射天线有效高度相关因子 5.83 5.8 无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 37 K4 衍射计算相关因子 0 0.4 K5 发射天线有效高度和传播距离相关因子-6.55-6.55 K6 移动台接收天线有效高度相关因子 0 0 Kclutter 地貌相关因子 1 注：模型中clutte
43、rK默认值为 1，一般而言，农村取 0，市区取 3。适用于 400-2000MHz 宏蜂窝预测。SPM 模型默认值参数：d 为基站到移动台的距离（m），effH为基站天线有效高度（m），meffh为移动台距离地面高度（m），Diffraction 为存在障碍的路径引起的衍射损耗（dB），用 Deygout 计算出来，经典取值为 1，clutterK为移动台所处地貌的衰减系数（dB）。无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 38 3.9 Ericsson 9999 传播模型 爱立信 9999 传播模型是以 Okumura-Hata 模型为参考，利用在世界范围内的大量实际测试
44、结果对其进行修正得到的经验模型。9999 算法中，路径损耗主要来自以下四个方面：1、基于奥村模型的开放空间损耗，其中 A0A3 值是修正值；2、由于传播路径中的障碍物产生的衍射；3、在收发距离足够大时地球曲率引起的损耗；4、手机所在地表状况引起的损耗（clutter offset）。22JDFRKDFRLUCHOApLLLLL；其中：22HOA)(lg78.4lg49.44)75.11lg(2.3)(lg)(lg3lg2lg10ffhhdAhAdAALmbb f为载波频率（MHz）；bh为基站天线高度（m）；d为基站与移动台间距离（Km）；mh为移动台天线高度（m）；A0A3 为修正值，经典值
45、分别为 36.2、30.7、-12.0、0.1。LUCL为手机所在地表状况引起的损耗（dB）；为刀锋衍射因子；KDFRL为刀锋衍射衰耗（dB）；无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 39 JDFRL为地球球面衍射损耗（dB）。适用范围：频率 150-2200MHz、距离 0.2100KM、基站高度 20-200 m、移动台高度 15 米。3.10 射线跟踪模型 射线跟踪模型基本原理：分析某种场景下无线电波从发射点传播到接收点理论上所有可能的传播途径，包括直射、反射、绕射等，通过接收点信号矢量叠加，计算得出接收信号场强。由于精确模拟实际无线中信号的传播路径及损耗情况，对无
46、线环境的仿真结果精确度最高，可以满足目前 3G 和 4G 无线网络规划需求。但是，射线模型需要高精度的三维数字地图，至少 5m 精度，1m精度更好。由于对地图精度要求较高，用这种方法进行无线环境建模成本也比较昂贵，一般建议只在密集城区使用。模型预测的准确性和数字地图的精确性、站点工程参数（如天线位置、天线高度、方向角、下倾角等）设置的准确性有很大关系。同时射线跟踪模型一般不考虑移动车辆对无线信号传播的影响，也无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 40 忽略了较高阶的反射波、散射波、从建筑物下方穿过的电磁波等。典型的射线跟踪模型有 Volcano 模型、WaveSight
47、 模型、WinProp 模型等。第四部分 链路预算 4.1 链路预算模型 无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 41 4.2 反向链路传播损耗 MpcBSSLbLpMIMfBSLfMSGaBSMSPoutBL_Ga_PL其中：PL_BL 反向链路最大传播损耗 Pout_MS 移动台业务信道最大发射功率 Lf_BS 馈线损耗 Ga_BS 基站天线增益 Ga_MS 移动台天线增益 Mf 阴影衰落余量（与传播环境相关）Mpc 功控余量 MI 干扰余量（与系统设计容量相关）Lp 地物损耗 无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 42 Lb 人体损耗 S_B
48、S 基站接收机的灵敏度（与业务、多径条件等因素相关）4.3 前向链路传播损耗 MSSLbLpMIMfBSLfHGaMSGaBSBSPower_Ga_PLoss其中：Ploss 前向链路传播损耗 Power_BS 基站发射功率 Lf_BS 馈线损耗 Ga_H 软切换增益 S_MS 移动台接收机灵敏度 Lf_BS 馈线损耗 Ga_BS 基站天线增益 无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 43 Ga_MS 移动台天线增益 Mf 阴影衰落余量（与传播环境相关）MI 干扰余量（与系统设计容量相关）Lp 地物损耗 Lb 人体损耗 4.4 隧道泄漏缆线链路预算 漏缆对车体覆盖模型如下
49、：无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 44 泄漏漏缆 漏缆固定架地铁隧道地铁隧道列车列车2m4m 漏缆覆盖示意图 采用泄漏电缆进行隧道覆盖，链路预算主要有下面几步：1、确定覆盖因子：覆盖因子是指距泄漏电缆 2 米开外（泄漏电缆的垂直方向）的损耗值，这一损耗值包括泄漏电缆的耦合损耗加上与某一要求的覆盖概率的保护值。如需要保证 90的覆盖概率要在中值电平上加 8dB。有些泄漏电缆规格上直接表明了在覆盖概率为多少时的耦合损耗，这概念等效于覆盖因子。如采用安德鲁公司的 RXL6 进行 GSM 系统的隧道覆盖（耦合损耗为 71(900MHz)，18 载频覆盖概率为 90，在混凝
50、土隧道中，覆盖因子为-77。无线通信和 CDMA 网规网优应用手册 之 基础知识点和公式 45 2、估算出馈源与第一级信源之间的漏缆长度：信号源输出功率-跳线损耗-馈管损耗-连接器损耗-馈缆单位长度损耗值*馈缆长度-车体和人体损耗+覆盖因子边缘覆盖场强。举例举例：信号源输出功率按 20W 基站导频信道输出功率计算，取 35dBm；从信号源到泄漏电缆中间有4 个连接器，两端跳线，一段馈管，可以考虑每根跳线有 2dB 的衰减、馈管考虑有 1dB 的衰减、每个连接器考虑 0.5dB 的衰减，共计 7dB 损耗；接收机接收灵敏度铁路隧道按照-95dBm 接收计算，公路隧道按-90dBm 计算，链路预算