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无线信号的传播环境对PHS网络RF优化的影响 目前，PHS网已在移动通信网中占有相当的份额。其用户总数量已超过1000万，多于CDMA网用户总数，并且每月以净增50万用户的速度快速发展。 随着PHS网络的发展，“小灵通”用户也开始逐渐从中低端扩展到中高端，PHS网络也从中小城市走向大中城市。大中城市中的城市环境与中小城市相比，有显著的特点。比如，高层建筑物多，而且其中多为高端用户；车辆多，车内使用话机普遍，在某些路段车速较快；用户密集区多，基站密度大；通信频谱中潜在的电子干扰源增多等等。PHS网覆盖的特点是CELL半径小，基站手机功率小，天线高度低，单个基站信道总数少等等。这些都为我们在新的RF规划及优化中提出了更高的要求。本文中，我们将介绍一些移动通信中无线信号传播的基本特点，并结合例子对一些地区目前的网络中若干现象做简单解释，并提供可能的解决方法。   1． 多径效应 实际环境中无线电波的传播非常复杂，可能受到各种因素的影响，其中一个很重要的因素就是多路径效应。它是指电波沿着传播路径传播时由于发生反射、衍射和透射，使得到达接收天线的部分信号其相位和幅度发生了变化，当包括直射波在内的所有信号到达接收位置后，该处叠加信号的能量就会减小或增加，因而造成通信信号的不稳定，产生多径衰落。在理论研究里，多路径衰落可以用瑞利分布来描述，所以也叫瑞利衰落；又由于多径衰落在空间或时间上的变化比较快，所以有时也叫快衰落（小尺度范围的衰落）。在移动通信中，多径衰落不可能完全消除，我们只能想办法减小其影响，主要采用的方法是信号分集。根据不同的分集原理可分成多种方式，如时间分集（采用RAKE接收原理）、空间分集（采用阵列天线）、角度分集（根据信号的不同入射角度）和极化分集（利用波的不同极化方式）等等。目前PHS中使用的是采用天线阵的空间分集方式。其原理是：多径信号形成的多径衰落在空间距离为l/2以上时，衰落深度便已经不相关，因此我们可以在相距半个波长以上的不同位置接收有不同衰落深度的信号，并将其加在一起，就可抵消这种变化。因此大家见到的基站天线通常是在水平位置错开的4根天线组成的天线阵，每根天线中又有4个半波振子，实际为16阵元的阵列天线。在PHS基站的天线中，同一副天线既是接收天线又是发送天线，如果它可以消除手机上行信号的多径效应的影响，那么它也可以消除基站发送到手机的下行信号的多径影响。因此，大家在使用手机时，虽然手机上并未采用天线阵结构，但大多情况感觉不到多径效应的存在。 但在有的地方某些特殊情况下，多径效应表现的非常明显。比如，由于市区高层建筑较多，为解决这些大楼的覆盖采用了定向天线覆盖方式。其中在楼内客户的一个办公室里，有一平米大小的区域内信号很弱，以至于无法正常通话，而其他地方信号却很好。这是因为，采用定向天线覆盖，尤其只采用一根定向天线覆盖时，由于天线的阵元数目少，阵元间距小，已经起不到空间分集的作用，因此造成这些区域较强的信号衰落。要解决这个问题，可以增加该基站定向覆盖的天线数目，加大阵列天线的复杂度，并适当稍微调整一下天线的位置。   2． 多普勒效应 当手机在移动中通信时，接收信号频率会发生变化，称为多普勒效应。多普勒效应所引起的附加频移称为多普勒频移（Doppler Shift）。多普勒效应在移动通信中同样不能被完全消除，只能减小其影响。在基站和通信终端中都有锁相环电路（PLL），以跟踪信号频率的变化，很大程度上减小了多普勒效应的影响。多普勒频移的大小与信号的频率、手机或周围物体移动的移动速度以及入射信号与移动方向的夹角有关；信号频率越高，手机移动越快，多普勒频移就越大。在多径传播环境下，多普勒效应的结果是对发射信号的随机调频（信号相位的随机变化），它同样也会造成信号的快衰落和慢衰落（大尺度范围的衰落），造成接收机的误码率增加。比如在某干道的立交桥上，车速较快，该处手机经常有掉话现象。这是由于该处信号覆盖较弱，在车速较快时信号衰落深度加大，误码率增高。要解决这个问题，需要改善此处的信号，并且最好采用智能基站进行覆盖。   3． 乒乓效应 在基站下载的参数文件中有两个参数需要我们注意，即“ 再呼叫型区间切换处理电平”(参考值：23dB)和“再呼叫型区间切换区域的选择电平”(参考值：32dB)。这两个参数表示在通话时，当手机接收到原基站的信号强度降到23dB时，手机发起申请，要求做基站间的切换（Handover）,即切换到下一个基站上通话。但下一个基站信号必须在32dB以上，手机才能真正切换过去，否则只能在原基站上通话。之所以这两个参数间有9dB的差值，目的是防止“乒乓效应”。为说明这个问题，我们假设这两个电平值接近，比如都为23dB。此时，手机虽然可以很容易地切换到下一个基站上去，但是由于移动通信的信号有不稳定的特点，很可能刚切换过来的基站的信号又变弱，手机又开始往回切换，从而造成“乒乓效应”。这两个值相差越大，“乒乓效应”发生的可能性就越小。但太大又可能造成手机在合适的时候无法使用下一基站通话。一般情况下，我们都采用上面给出的参考值；一些特殊环境也可考虑改变这些参数。上面我们讨论的是由手机发起切换申请的情形，另外还有由基站发起申请的情形，即当基站接收手机的信号弱到一定程度（6dB），由基站通知手机做切换，如果此时手机能找到一个信号强的基站(32dB以上)，则切换到该基站上通话。造成“乒乓效应”有两种可能，一是通信信号很不稳定，二是两参数值间隔太小。 有这样一个例子，某一高层楼房，外面采用日立大功率基站定向覆盖，楼内采用20mW京瓷基站覆盖。在楼房内的办公室中，当客户通话过程中如果转动身体，则手机便做频繁的切换，甚至无法通话。这是因为，开始时假如用户使用外面的基站进行通话，手机的上行信号能够经过窗口（较强）和透过墙壁（较弱）到达基站。当转动身体时，手机通过窗口的信号减弱，造成外面基站几乎收不到手机的信号，于是基站申请要手机做切换，以使用周围的比如室内基站。当用户再转动身体时，室内基站信号又变弱，室外基站信号变强，手机又往回切，造成“乒乓效应”。这里的情况主要是由于外面基站采用定向天线的天线阵阵元数目太少（基站侧的另两根全向接收天线对手机的上行信号几乎不起任何作用，因为它们在该用户方向上的接收增益非常微弱），造成下行信号在室内和上行信号在基站侧的多径衰落深度加大，信号不稳定。对于室内20mW基站，其信号强度本身就弱，并且它的天线也为简单阵元结构，本身消除多径效应的能力也很弱。所以，用户所处环境多径衰落非常明显，信号在空间上（手机侧）和时间上（基站侧）很不稳定。 要解决这个问题，须将两个定向天线同时覆盖该楼房，并将另外两根全向接收天线也换成定向天线，以接收来自大楼方向的手机信号；还可以适当调高周围相关基站的两个切换参数间的差值。或者将日立基站换作京瓷基站（因京瓷基站4根天线均为发射和接收天线，可以更好的减小多径衰落；但此时基站会由于采用了定向天线，其自适应功能而被浪费掉）。在满足话务覆盖的情况下，室内的20mW基站也可以不用安装。   4． 波导效应 PHS系统工作在微波段。我们知道微波波长短，绕射能力差，因此在可视直线情况下传播最好。另外，波长越短的无线电波，当遇到在物体时，在其表面发生镜面反射的可能也越大。当信号在两侧是规则楼房的街道中传播时，便是以反射方式进行，我们称之为“波导效应”。在PHS系统的RF规划中，我们也充分考虑到了这一特点。比如，将基站架设在十字路口处和靠近街道的位置，就是为了让信号能在周围空间更好地传播。另外，在一些规则的居民区，最好能在与楼房平行的方向上架设基站，目的也是为了让信号能在楼房之间的通道内较好的传播。   5． 孤岛效应 当基站位置过高时，其覆盖的范围就会增大，由于遮挡物少，以及不同密度空气层的折射，信号可以传到较远的地方。此时手机可能会收到该基站信号。但由于手机信号较弱，上行信号却无法到达该基站，形成“孤岛效应”。通常情况下，基站覆盖范围内的手机，其上行信号都可以被有效接收，系统上下行信道功率是匹配的，因为上行信号强度与基站下行信号强度的差值由基站的接收灵敏度来补偿。但由于空中信道的时变特性，下行信号可以到达的地方，上行信号可能返不回去。或者上行信号虽能到达，但却很弱，手机信号强度在基站接收灵敏度之外，造成前面的现象。我们不能采用增加手机发射功率的办法来解决上行信号较弱的问题，因这会造成手机之间的上行信道对基站的干扰，使整个系统的容量降低。而应采用合理规划基站位置的方法解决。   6． 智能天线 PHS是最早实现智能天线商业化的通信系统之一。智能天线所实现的功能大大增强了PHS系统的可靠性和系统资源利用率。所谓智能天线就是一种由多个天线单元组成的并且可以自适应调整的阵列天线。它有两个必要基础，一个是阵列天线，一个是会计算的“大脑”，这个“大脑”就是在基站调制解调模块中的智能处理单元。由于智能处理单元位于基站中，所以我们也常把这种基站叫做智能基站。智能天线实际上采用了空域和时域的二维数字信号处理技术，而不只是以前的一维时域数字信号处理，因此它比起以前普通天线技术在性能上有了很大的提高。 采用智能天线技术后有以下好处，它可以： (1)提高基站的等效发射功率。自适应天线的波束成形和波束控制功能使得同辐射功率下的信号可以传的更远，并且可以跟随手机的运动位置而移动，从而扩大了覆盖范围。  (2)提高基站接收的灵敏度。基站的覆盖范围加大后，手机不会因为距离增大而造成上下行信道的不匹配，因为基站信号的收发共用一副天线，在提高其等效发射功率的同时，也同样提高了其接收的灵敏度。 (3)降低系统干扰，提高信噪比。智能天线的自适应功能，可以将信号发射到需要它的地方，而在不需要和有同频干扰的地方发射很小或不发射。对接收上行信号亦是如此，实现有选择的接收信号，从而减少了使用同一个TCH信道的手机对基站的干扰。 (4)增加系统容量，提高频谱利用率。手机间的相互干扰减小后，自然就增加了系统容量，提高了系统的可靠性。更重要的一点是智能天线的SDMA功能，它可以提供更多的信道接入，使得可以在有限的频谱内容纳更多的用户。 (5)增强空间分集效果。智能基站的天线阵在结构上收发必须要一致，4根天线即是发射天线，又是接收天线。这样在很大程度上避免了非智能基站中出现的上下行信号空间分集不匹配的现象。另外，智能天线在空间分集上不是将各天线接收到的信号简单相加，而是采用更合理的运算方法决定信号的最终幅度。   目前，在网络中的日立基站性能普遍不及京瓷基站，就是因为日立基站无智能功能，而京瓷（500mW）均有该功能的缘故。很快，日立公司也会有自己的智能基站推出，届时，PHS网的整体性能也会因此有很大的提升。[

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这是我转载来的，希望对大家有些帮助。版主要支持一下啊！！！

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非常感谢网友godkille的大力支持！！这个文章好象是LUCENT的工程师写的。对我们有很大的借鉴意义。

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大家要提高空中接口技术，请到http://www.pch.com.cn/

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感谢版主的支持，你说的很准确啊，是lucent的工程师写的，