农话接入基站扇区化设计

图5单载频全向基站改造为双载频双功分基站连接示意图

2.2.2RASYS单载频三功分基站改造为双载频双功分基站

如果采用S0.5/0.5方案，只需要改变跳线的连接方式即可完成。改造天馈线连接图如图6所示。

图6单载频三功分基站改造为双载频双功分基站连接示意图

2.2.3RASYS双载频双功分基站改造为三载频三扇区基站

如果采用S1/1/1方案，只需要改变跳线的连接方式即可完成。改造天馈线连接图如图7所示。

图7双载频双功分基站改造为三载频三扇区基站连接示意图

2.2.4S0.5/0.5、S0.3/0.3/0.3与全向基站的差异

全向基站覆盖范围为基站四周均处于理想环境（无障碍物），且各个方向的覆盖基本一致，但如果采用S0.5/0.5或S0.3/0.3/0.3，则覆盖范围受定向天线方向图的影响，每个方向覆盖不再均匀，因此必须关注这种差异性。

3、定向天线和扇化增益

有3个扇区的基站，如果使用理想的120°半功率角天线模式（如图8（a）所示），就只收到来自1个扇区的信号，从而干扰减小2/3，这样扇区信噪比提高3倍，导致容量也可以增加3倍。

然而这只是理想状态，实际的120°和理想的模式有一定差异（如图8（b）所示）。同样，使用65°半功率角天线模式和理想的模式也有一定差异。

图8120°扇区中方向天线的天线模式

事实上，各个扇形天线的辐射模式间总有一定的重叠，约为15%，干扰也不会准确减少3倍。更准确的扇化增益表达为



式中：

N——扇区数

——全向小区的干扰因子，=0.6
——扇形小区的干扰因子，=0.85

从而扇化增益X为2.6。

以dB形式可表示为
10lgX=10lg2.6=4.1 dB

由此可知：基站全向天线改为定向天线时，天线扇区化带来扇化增益为4.1 dB。

4、无线链路空间损耗

RASYS农话接入网使用450 MHz频率，覆盖预测采用Okumura-Hata模型。该模型以市区传播损耗为标准，其他地区在此基础上进行修正。

市区的路径损耗中值标准公式为



式中：

Lp——市区基站到固定台的路径损耗（dB）
f——载波频率（MHz），范围为150～1 500 MHz
hb——基站有效天线高度（m），范围为30～200 m
hm——固定台有效天线高度（m），范围为1～10 m
d——基站到固定台的距离（km）
Ahm——有效固定天线修正因子（dB），其值取决于环境

在郊区，标准模型可以修正为



在农村（开阔地），标准模型可以修正为



从无线链路空间衰耗计算公式中可以看出，无线信号在空中的衰耗主要受到信号传播距离、传播使用的频率以及环境影响，而基站覆盖的扇区分裂不会影响其空中传播衰耗。

5、宏基站扇区裂化对链路预算的影响

链路预算分下行链路预算和上行链路预算。

对于下行链路预算，就是要求保证用户终端能可靠接收基站的信号，满足规定的误帧率要求，主要取决于基站发射功率、馈线的衰耗、插入器件的插入损耗、基站天线增益、无线链路空间衰耗、终端接收灵敏度等增益和衰减。

对于上行链路预算，就是要求保证基站能可靠接收用户终端的信号，满足规定的误帧率要求主要取决于用户终端发射功率、馈线的衰耗、终端天线增益、无线链路空间衰耗、基站接收灵敏度等增益和衰减。

改变链路中任一个因素，都将影响链路预算，并很有可能影响用户的通信，特别是网络边缘的用户通信最有可能受到影响。

对于RASYS网络已建基站，当进行宏基站扇区改造时，从以上分析可以看出，由于扇化增益和功分器插入损耗这两方面原因，下行和上行链路预算将受到不同的影响。

在下行链路预算中，基站天线扇区化带来扇化增益4.1 dB，虽然使用功分器，但功分器不带来插入衰耗，功率均等分配到各扇区。

在上行链路预算中，基站天线带来扇化增益4.1 dB，由于使用功分器，给链路带来插入损耗，一分二的功率分配损耗为3 dB，端口隔离为6 dB；一分三的功率分配损耗为4.8 dB，端口隔离为9.5 dB。

对上行和下行链路预算的具体影响情况见表1和表2。

表1农话接入基站扇化时下行链路预算变化情况

表2农话接入基站扇化时上行链路预算变化情况

从表1和表2的结果可以看出，在农话接入网络已建基站基础上，对宏基站天线的扇区进行裂化，虽然使用功分器带来了插入损耗，但
CDMA系统在天线进行扇化后，会带来扇化增益。上行链路，功分小区提高增益1.1 dB，单载频小区提高增益4.1 dB；下行链路，提高增益4.1 dB。综合效果是提高链路增益。

6、结束语

从以上分析可以得出结论：在进行农话接入基站优化设计中，由于扇区化的结果是提高链路增益，扩大基站覆盖范围，因此，不必担心会降低边缘用户通信概率和正常使用。