关于3G基站覆盖半径的估算

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  在第三代移动通信的发展和建设中,基站的选址和布局直接影响到整个系统的服务质量情况。因此,根据合适的传播模型及路径损耗,可以计算出基站的覆盖半径。

  在过去的基站覆盖半径计算中,典型的传播模型是Hata城市传播模型。Hata模型如(1)式表述:

  Hata城市传输模型:

  L=46.3+33.9log(f)-13.82log(Hb)+(44.9-6.55log(Hb))log(d)+Cm……(1)

  其中,L为最大路径损耗(dB);

  f为载波频率(MHz);

  Hb为天线高度(米);

  d为到基站的距离(千米)。

  中等规模城市或市郊中心,树木的稀疏程度中等时:Cm=0,

  大城市市区中心:Cm=3。

  针对3G系统,3G组织也特别推荐了一个模型,该传播模型如下:

  3G传输模型:

  L=40(1-0.004Hb)log(d)-18log(Hb)+21log(f)+80 ……(2)

  其中,各参数的意义同(1)式。

  在WCDMA中,当f=2000MHz时,则上述两式简化为:

  Hata城市传播模型:

  L=161.17-13.82log(Hb)+(44.9-6.55log(Hb))log(d) ……(3)

  3G传播模型:

  L=149.32-18log(Hb)+40(1-0.004Hb)log(d) ……(4)

  在考虑第三代移动通信系统的建设,尤其是基站的规划和布局时,首先要考虑不同环境下3G基站的覆盖情况。根据ITU规范的建议,通常采用上下行链路平衡的算法来计算覆盖半径。由于种种原因,3G业务的多样性,不同的业务有不同的性能要求,对覆盖的要求也就不一样。3G系统的路径传播损耗需要试验网才能得出结论,而目前则主要依据有关传播模型来估算。典型的3G业务上下行链路计算表如表l。其中,若基站的天线增益比此大,则最大允许路径损耗更大些,而电缆损耗也与选择的型号和长度有关,也存在一定的变化。

  表1典型的3G业务上下行链路平衡计算表

  语音数据1数据2

  区分下行上行下行上行下行上行

  信息速率(KHz)8814414414428.8

  平均TX/TCH(dBm)302430243024

  最大TX/TCH(dBm)3024302437.1424

  电缆损耗(dB)202020

  TX天线增益(dB)130130130

  TXEIRP/TCH(dB)4l24412448.1424

  TotalTXERIP(dB)4l24412448.1424

  RX天线增益(dB)013013013

  电缆损耗(dB)020202

  噪声系数(dB)555555

  干扰预留(dB)333361.25

  总噪声(dBm/Hz)-166-166-166-166-163-167.75

  Eb/No(含宏分集)(dB)86.686.686.6

  接收灵敏度(dBm)-118.97-120.37-106.42-107.82-103.42-116.56

  切换增益(dB)555555

  分集增益(dB)000000

  其它增益/损耗(dB)000000

  人体损耗(dB)333333

  对数衰落富余(dB)11.311.311.311.311.311.3

  最大路径损耗(dB)150.67146.07138.12133.52142.26142.26

  这样,即可得到各业务情况下,传播模型中的最大路径损耗值,如表2所示。

  表2 单位:dB

  语音数据1数据2

  最大路径损耗146.07133.52142.26

  根据传播模型公式和表1与表2中的数据,我们得到了在不同天线高度下,不同传播模型对应的覆盖半径(见表3)。

  表3

  天线高度(M)采用传播模型语音数据1数据2单位

  Hb=15Hata1.00.50.85Km

  3G3.01.42.4Km

  Hb=20Hata1.20.540.94Km

  3G3.51.62.8Km

  Hb=25Hata1.30.581.0Km

  3G4.11.83.2Km

  由表3的结果可看出,两种传播模型对应的覆盖半径差别较大。在大部分的覆盖计算中,对于城区覆盖,由于天线一般架设在较高建筑物上,高度大多超过20米,另外,考虑到实际应用中下行业务量高于上行业务量,所以,在3G系统建设初期,业务种类的覆盖可按“数据2”的计算结果考虑,也就是说,城区基站覆盖半径可在3.0Km左右。

  在上面的估算中,我们并没有把穿透损耗考虑进来,在一般的模拟计算中,穿透损耗大致取20dB,表4给出了考虑穿透损耗后3G基站的覆盖半径数值,数值为1.5Km左右。

  天线高度(米)采用传播模型语音数据1数据2单位

  Hb=15Hata0.520.240.44Km

  3G1.520.681.26Km

  Hb=20Hata0.610.280.51Km

  3G1.760.811.43Km

  Hb=25Hata0.670.310.52Km

  3G2.10.971.59Km
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