GSM基站覆盖距离的计算方法

电子技术ＮＯ．１２．２００４．１３．　Ｇ　Ｓ　Ｍ基站覆盖距离的计算方法　刘永重（中铁十一局集团电务工程有限公司　武汉４３００７１）　摘要：本文介绍了ＧＳＭ　ｚｒ－￣中常用的两种无线电波传播模型、以及根据这两种模型和上下行链路功率平衡原理计算　ＧＳＭ基站覆盖距离的方法。　关键词：传播模型　功率平衡覆盖距离　计算　在ＧＳＭ网络规划过程中。预测基站的覆盖距离是　基本传输损耗由三项组成：　Ｌｐ＝Ｌｏ＋Ｌｒｔｓ＋Ｌｍｓｄ　Ｌｏ＝３２．４＋２０１ｇｄ＋２Ｏｌｇｆ　（９）　（１０）　重要的一个环节。无线通信工程中通常做法是，选用合　适的无线电波传播模型，然后根据上下行链路功率平衡　原理，通过计算来预测ＧＳＭ基站的覆盖距离。　１常用的两种电波传播模型　１．１　Ｏｋｕｍｕｒａ—Ｈａｔａ电波传播模型衰减计算公式　ａ　Ｌｏ代表自由空间损耗；　ｈｔｓ＝　ＧＳＭ９００ＭＨｚ主要采用ＣＣＩＲ推荐的Ｏｋｕｍｕｒａ电波传　ｆ２１６．９－１０１ｏｇｗ　０　。ｇｆ＋２ｏｌ０ｇ△ｈ　Ｈ　ｈ　（１ｌ１　播衰减计算公式。该模式是以准平坦地形大城市区的场　强中值或路径损耗作为参考，对其他传播环境和地形条　件等因素分别以校正因子的形式进行修正。不同地形上　ｂ）Ｌ　是屋顶至街道的绕射及散射损耗：　式中ｗ是道路宽度（ｍ），ｆ是频率（ＭＨｚ），Ａｈ　＝ｈＲｏ￣　ｈ￣ｂｉｌ是建筑物高度和移动台高度之差（ｍ），Ｌｏｎ是街道　的基本传输损耗按下列公式分别预测。　市区：Ｌｐ＝６９．５５＋２６．１６１ｇｆ－１３．８２１ｇｈｂ＋（４４．９－６．５５１ｇｈｂ）　ｌｇｄ－ａ（ｈ　）　（４４．９－６．５５１ｇｈｂ）ｌｇｄ－ａ（ｈ　）　（１　）　－１３．８２１ｇｈｂ＋（４４．９－６．５５１ｇｈｂ）ｌｇｄ—ａ（ｈ　）　（４４．９－６．５５１ｇｈｂ）ｌｇｄ－ａ（ｈ　）　ｌｇｄ－ａ（ｈ　）　（１）　（２）　（３）　（４）　（５）　方向因子，由下式给出：　『－１０＋０．３５４ｑ￣Ｌ０。≤ｑ￣＜３５。　５５。≤‘ｐ≤９０。　（１２）　郊区：Ｌｐ＝６４．１５＋２６．１６１ｇｆ－２［１ｇ（ｆ／２８）］　－１３．８２１ｇｈｂ＋　乡村公路：Ｌｐ＝４６．３８＋３５．３３１ｇｆ－［１ｇ（Ｌ／２８）］。一２．３９　开阔区：Ｌｐ＝２８．６１＋４４．４９１　一４．８７（１ｇｆ）　－１３．８２１ｇｈｂ＋　｛【２．５＋０．０７５（‘ｐ一３５）　３５。≤‘ｐ＜５５。　４．０—０．１１４（ｑ￣一５５）　式中　的定义如图一１所示。　林区：Ｌｐ＝６９．５５＋２６．１６１ｇｆ－１３．８２１ｇｈｂ＋（４４．９－６．５５１ｇｈｂ）　其中ｆ为工作频率（ＭＨｚ），ｈｂ是基站天线高度（Ｉ１３．），　ｈ　移动台天线高度（Ｉ１３．），ｄ是到基站的距离（ｋｍ），ａ（ｈ　）　是移动台天线高度增益因子（ｄＢ）。ａ（ｈ　）的计算公式为：　中、小城市：ａ（ｈ　）＝（１．１１ｇｆ－Ｏ．７）ｈ　１．５６１ｇｆ＋ｏ．８　（６）　入　大城市：ａ（ｈ　）＝３．２［１ｇ（１１．７５ｈ　）］　一４．９７　公式　（７）　图１街道方位　１．２　Ｃｏｓｔ一２３１一Ｗａｌｉｆｓｈ—Ｉｋｅｇｍｎｉ电波传播模型衰减计算　ｃ）Ｌ　是多重屏蔽的绕射损耗。　Ｋ　。）ｌｏｇｄ＋ｋ　＜０　ＧＳＭ　１８００　ＭＨｚ主要采用欧洲电信科学技术研究　０ｇｂ　联合推荐的Ｃｏｓｔ一２３１－Ｗａｌｉｆｓｈ—Ｉｋｅｇａｍｉ电波传播衰减计　算公式。该模型的特点是：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型。分视距　和非视距两种情况：　（１）视距情况　基本传输损耗采用下式计算：　Ｌｐ＝４２，６＋２６１ｇｄ＋２０１ｇｆ　（８）　ｌ０　Ｌ（１３）　…　式中ｂ为建筑物的间隔，其他参数定义如下：　｛【　８０　ｈｋ　＋Ａ．．ｈ‰　ｈｅ一　Ｂ　≤ｈＲｍｆ　ｌ　１４）　、　ｆ５４　ｈＢ　＞ｈ　（２）非视距情况　ｋ　“＝｛５４—０．８ＡｈＢ　ｄ≥０、５ｋｍ及ｈＢ　≤ｌ１　ｃ　【５４—０．８ＡｈＢ　ｄ／０．５　ｄ＜Ｏ．５ｋｍ）１ｆ．ｈ　≤ｈＲ　１４．２００４年１２月中国西部科技　（Ｉ）Ｉ　ｌ８　ｈＢ　＞ｈ嘣　、　“　ｌ　１８－１５ＡｈＢ　嘣　ｈＢａｓｅ≤ｈ嘣　（Ｉ）　．ｆｏ．７［（ｆ／９２５）－１］树木密度适中的中等城市和郊区的中心　ｋｆ　一斗十ｈ５［（ｆ／９２５）一１］大城市中心　（１７）　Ｃｏｓｔ一２３１－Ｗａｌｆｉｓｈ—Ｉｋｅｇａｍｉ模式适用范围为：频率８００￣　２０００ＭＨｚ，基站高度４—５０ｍ，移动台高度１￣３ｍ，覆盖距离　０．０２—５ｋｍ的情况。　２基站覆盖距离的计算方法　基站的覆盖距离受上、下行链路中信号功率弱的那　条传输链路的限制，一般决定于上行链路，因为移动台　的发射功率和天线增益都较低。为将其对其它基站的　干扰减到最小，必须平衡上行链路和下行链路的功率电　平。通过链路功率预算的计算，可以比较上行链路和下　行链路之间的传播损耗差异，并进行平衡，使上下行链　路具有相同的质量。　小区覆盖的一个准则是在服务区内９０％以上的位　置和９９％的时间内，无论移动台还是基站处的接收信号　电平都必须满足ＧＳＭ技术规范０５．０５中规定的门限（即　参考灵敏度）。对于基站收发信机，参考灵敏度是一　１０４ｄＢｍ，对于移动台，ＧＳＭ９００为一１０４ｄＢｍ，ＤＣＳ１８００为一　ｌＯＯｄＢｍ。考虑到衰落的影响，需增加衰落保护储备。　对于典型的市区环境，一般需有８￣９ｄＢ的衰落储备。　基于以上论述，可得到如下的理论预测方法：　（１）计算提供可靠服务所需的信号强度ＳＳ　：　ＳＳ＝ＭＳ　＋ＲＦ咖ＩＦ唧＋ＢＬ＝一９４ｄＢｍ　（１　８）　其中：ＭＳ一是移动台的接收灵敏度，取－１０４ｄＢｍ；　ＲＦ　是瑞利衰落（快衰落）储备，ｇＸ３ｄＢ；ＩＦ　是为对抗　干扰的信号储备，一般取２ｄＢ，对于信号复杂的系统应提　高此储备余量；ＢＬ是人体损耗，一般９００ＭＨｚ为５ｄＢ，　１８００ＭＨｚ为３ｄＢ。　（２）设计的接收强度ＳＳ　：　信号强度是一个随机变量，具有一定的变化范围，　为保证在设计的覆盖范围内能达到一定的覆盖比例　（９５％），需要在设计时为信号提供一定的保护储备余　量，在考虑汽车的穿透损耗的情况下，还要增加相应的　电平储备余量。　室外：ＳＳｄｅ。＝ＳＳ　＋ＬＮＦｍｍ（Ｏ）　（１９）　室外车内：ＳＳ　＝ＳＳ　＋ＬＮＦ　ｍ（ｏ）＋ＣＰＬ　（２０）　室内：ＳＳ￣＝ＳＳ　＋ＬＮＦ　（ｏ＋ｉ）＋ＢＰＬ　（２１）　其中，ＬＮＦ．．，（ＬＯＧ－ＮＯＲＭＡＬ　ＦＡＤＩＮＧ　ＭＡＲＧＩＮ）　为慢衰落储备，可通过多小区仿真模拟估算，表一１、表一２　是针对典型环境、室内室外、常用覆盖比例计算的的结　果。ＣＰＬ为车体穿透损耗，一般取６ｄＢ。ＢＰＬ为建筑物穿　透损耗，大小根据环境决定。　（３）计算小区覆盖范围：①选用适当的传播模式计　算路径衰落；例如在大城市，则选用大城市的Ｏｋｕｍｕｒａ　模型，有：　Ｌｐ＝６９．５５＋２６．１６１ｏｇｆ－１３．８２１ｏｇｈｂ＋（４４．９－６．５５１ｏｇｈｂ）　表１　室外环境设计场强　环境　方差　覆盖　比例　ＬＮＦ珊ｇ　Ｓ　Ｂｍ）　车内ＳＳ　密集城区　１０　８５　０　—９４　－８８　９５　６　－８８　－８２　城区　８　８５　０　—９４　－８８　９５　５　－８９　－８０　郊区农村　６　８５　９５　—１３　　－９５　－８９　９１　－８５　表２室内环境设计场强　环境　方差　覆盖　ＬＮＦ　（叶ｉ）　ＢＰＬ　ＳＳ　（ｄＢｍ１　比例　密集城区　１４　８５　１　１８　－７５　９５　９　－６７　城区　１２　８５　１　１８　－７５　９５　８　－６８　郊区＋农村　１０　８５　９５　７　１　１２　—８１　７５　ｌｏｇｄ一［３．２１ｏｇ２（１　１．７５ｈｍ）－４．９７］ｄＢ　②根据设备特性计算要达到上下行链路平衡所需　的基站发射功率。　这时对于下行链路要考虑多种设备的损耗和增益，　如路径损耗、合成器损耗、馈线损耗、接头损耗、双工器　损耗、天线增益。对于上行链路要考虑：路径损耗、分集　接收增益、天线增益、馈线损耗、塔顶放大器增益等。这　些计算涉及的技术参数可在设备提供商处得到。　ＰＢ１ｓ—Ｉ１．棚＋Ｃ　一Ｌ。＾ｎｘ：ＭＳ（２２）　ＰＭｓ—Ｉ１．蛆ｌ＋Ｇｕｌ—Ｌ。Ｍ＾）‘＝Ｂ　一　（２３）　其中：Ｐ啊、Ｐ陋分别是基站和移动台的发射功率；Ｌ　分别是下行和上行的设备损耗；　、Ｇ　分别是下　行和上行的增益；Ｌ０Ｍ＾ｘ是接收机在灵敏度极限下的最大　路径损耗；ＭＳ　腿、Ｂ　一分别是移动台和基站的接收灵　敏度。　上、下行链路功率平衡就是要使两式在小区边界处　同时成立，根据这一条件就可以计算出基站发射功率：　Ｐ晒＝ＰＭｓ＋Ｌ　一Ｌ　＋（　一　）＋Ｍｓ一一Ｂ　一　（２４）　也可以计算出基站的等效各向同性辐射功率　ＥＩＲＰ：　ＥＩＲＰ＝Ｐ￣，ｒｓ—　＋　（２５）　③计算小区半径：Ｌｐ＝ＥＩＲＰ－ＳＳ　＝ＰＢｒｓ－ＩⅧ＋Ｇｄｌ－ＳＳ　（２６）　式中Ｌｐ是在满足可靠性条件下，设计的覆盖边界处　的路径损耗。ＥＩＲＰ和ＳＳｄｅｓ的值可以由前面的计算公式　求得，这样可以由式（２６）计算得到Ｌｐ的值，将求得的Ｌｐ　值代入相应的传播模型算式中，最后可求得小区的覆盖　距离。　３结束语　使用电波传播模型来预测无线覆盖范围，只是基于　理论和测试结果统计的近似计算。由于实际地理环境　千差万别，很难用一种数学模型来精确地描述，特别是　工程技术ＮＯ．１２．２００４．１５．　浅谈业主在项目建设设计和施工阶段的投资控制　黄　海（柳州供电局规划建设部柳州５４５００５）　摘　要：对目前业主在项目建设设计和施工阶段管理特点，以及如何进行投资控制，从组织、经济、合同等方面给出一　些原则和措施意见。　关键词：业主设计和施工阶段投资控制　投资控制是项目建设管理的重要组成部分，它包　括项目决策阶段、设计阶段、发包阶段和施工阶段等各　能得到业主最满意的设计方案，避免在以后的施工中出　现重大的设计方案变更，避免目标值偏离实际值增大不　必要投资。　阶段的投资控制。笔者结合自己的工作实践就业主如何　进行设计和施工阶段的投资控制谈自己的看法。　１　设计阶段投资控制应遵循的几个原则　（１）以投资决策和设计阶段为重点的宏观投资控制　原则。投资控制贯穿于项目建设全过程，但必须立足大　局观抓住重点。投资控制的关键在施工前的投资决策和　设计阶段，而在项目做出投资决策后，控制工程投资的　关键就在设计。建设工程全寿命费用包括工程造价和工　（３）掌握平衡原则。控制投资，技术与经济相结合是　最有效的手段。业主必须在设计阶段甚至之前就要考虑　在经济与功能之间如何平衡，不能过分突出某一方，要　根据自己企业自身特点和项目目的寻求合适的设计方　案，最好的不一定合适，合适的才是最好的，掌握“合　适”，合理投资，才能发挥最佳功效。　２设计阶段进行投资控制的一些措施　程交付使用的经常开支费用（含经营费用、日常维护修　理费用、使用期内大修理和局部更新费用）以及该项目　使用期满后的报废拆除费用等。据西方一些国家分析，　设计费一般只相当于建设工程全寿命费用的１％以下，　（１）作好组织措施，提前引入监理。目前国内很多企　业和单位在设计阶段就引进监理直接参与设计阶段的　监理工作还鲜有报道，但这在国际上已很常见，所谓“小　业主、大监理”，建设监理本身要求具备了各种专业技　术、经济、法律、综合管理等多种学科知识和技能，业主　应该利用好监理，借鉴国际经验，加强设计阶段的监理，　但正是这少于１％的费用对工程投资的影响度占７５％以　上，因此可见设计质量对整个项目建设的效益是至关重　要的。而目前国内许多企业开展项目建设时特别是一些　“三边工程”项目的设计方案没有认真研究、遴选，设计　单位出于安全和建设方工期要求考虑照搬了其他设计　或者采用了偏重安全加大造价的设计方案，从而给项目　建设成本带来很大的风险性。　（２）主动控制原则。业主是投资方，投资就是要买到　自己满意的商品，很多业主和设计单位签订合同后就基　本上把事情都交给设计，自己什么都不管，只要效果图　感觉好就可以了，这样是不可能得到最优方案的。不能　组织好项目管理小组，明确管理职能分工，重视多方案　选择，确定合理的设计方案、采用成熟的工艺和设备，减　少在施工阶段重大设计变更和方案性变化的发生，从而　对有效控制投资起到一定的作用。据专家研究：一个工　程的设计，如果选择好的工程监理参与进去，排除不利　因素，一般可排除没有监理情况下产生错误的８０％，为　业主达到控制投资的目的。另外，引入设计阶段的监理，　从全面质量管理的意义上讲，事前管理，预防为主，这也　是科学合理的。　（２）全面管理、技术和经济相结合的措施。措施、手　味靠设计，很多设计因为没有监督或监督力度不够，　或者没完全领会业主的意图做出来的产品并不能使业　主在整个项目建设过程中满意，只有业主自己主动通过　段的执行，关键在人，相信现在很多企业内部都有技术　型的工程师或管理型项目管理人，经济型的预结算人员　内部专业人员或聘请专业人士与设计方不断沟通协调　来传达自己的意图，专业人员利用专业知识监督设计方　和审计、财务人员，单独靠某个人或某一类人都可能使　技术和经济失之偏颇，业主对项目的全面管理应该在设　的方案设计，通过不断优化，使理想逐渐和现实靠拢，才　城区街道中各种密集的、不规则的建筑物反射、绕射及　阻挡，因此，通过数学模型预测与实际信号场强值总是　存在差别。一定精度的预测在网络初步设计时可起到指　计阶段就体现出来，通过业主主管部门把他们组织起来　导基站选点及布点的作用。在基站选址过程中，还应通　过模拟发射并测量场强，得到实际的基站覆盖距离，以　此来验证站址是否符合要求。　参考文献：　１．戴美泰，吴志忠等．ＧＳＭ移动通信网络优化．北京：人民邮电出版社，２００３