TD-SCDMA基站电磁辐射测量系统的设计与测量布点方案的研究
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摘要
在我国的TD—SCDMA系统建设中,电磁辐射问题也受到越来越多的重视。目前,关于TD—SCDMA基站的电磁辐射测量方法进行的研究尚不成熟,在这样的背景下,开展TD—SCDMA系统电磁辐射测量的研究课题意义十分重大。
本课题主要对TD—SCDMA基站电磁辐射测量系统及测量布点方案进行研究。
首先设计一种智能天线信号强度测量系统,该测量系统可以实现对TD—SCDMA基站信号强度的多点同时测量。该测量系统由处理器、协调器以及多个测量单节点构成。其中每个单节点包括用于接收和测量基站信号强度的TD—SCDMA模块、用于控制和数据处理的ARM模块、用于通信和数据传输的ZigBee模块和用于同步和定位的GPS模块。本测量系统解决了现有测量设备的时差、测量位置变化,准确度以及测量设备昂贵的问题。
然后根据智能天线的工作原理和方向图对布点方案和测量方案进行了设计。布点方案对不同位置以及不同的测量目的分别进行布点,分别设计了用于反应基站信号强度在整个扇区内分布情况的单扇区布点方案；用于反应测量点最集中情况下的电磁辐射强度的主瓣上集中测量布点方案；用于反应扇区边缘的信号强度分布规律的扇区边缘信号强度测量的布点方案。测量方案对单用户以及多用户的情况分别给出方案。
最后利用所设计的测量系统和布点方案,分别对郑州大学行政楼基站、化学系实验楼基站、核心教学区基站、基础医学院基站进行了实地测量并对测量结果进行分析。测量结果表明：(1)所有测量值均小于国家规定的场强标准值；(2)在主瓣方向上,信号强度随着距测量点位置的变远而减小,测量点周围的信号强度在同一水平距离上呈正态分布；(3)测量点与基站距离的变化对信号强度影响较大,而相同距离不同的角度对信号强度的影响则较小；(4)建筑物对信号强度的衰减较大；(5)与理论计算得到的数据误差很小,从而验证了本方法的可行性。
与现有技术比较,本设计的一种用于TD—SCDMA基站多点信号强度的测量系统实现了对基站信号强度的多点同时测量,测量设备简单,成本低,测量结果比较准确。
With the rapid development of the TD-SCDMA system, study about how to measure electromagnetic radiation of TD-SCDMA network is significant. In the TD-SCDMA system construction of our country, the problem of electromagnetic radiation has got more and more attention. Currently, the research about TD-SCDMA base station electromagnetic radiation characteristics is not mature. In such a background, the measure method about electromagnetic radiation in TD-SCDMA system is a very important research topic.
This topic mainly research about TD-SCDMA base station electromagnetic radiation measurement system and surveying solutions.
Firstly, we design of a smart antenna signal strength measurement system. The measurement system achieves the functions that can measure multipoint signal intensity at the same time about the TD-SCDMA base station. The measuring system consists of a processor, a coordinator, and multiple measurements nodes. Every single node includes TD-SCDMA modules, ARM modules, ZigBee modules and GPS modules. TD-SCDMA modules are used to receive and measure TD-SCDMA base station signal strength. ARM modules are used for control all the modules and processing the data. ZigBee modules are used for communicate with other nodes and transmission the data. GPS modules are used to synchronization and positioning all the nodes. This method solves the questions about the jet lag, the position change, the accuracy and measuring equipment is expensive in the existing measuring equipment.
Secondly, according to the working principle and the directional diagram of the smart antenna, we design of the stationing scheme and measurement scheme. Stationing scheme is used for different locations and different measuring points respectively. Measurement scheme is used for single user and multi-users respectively.
Finally, according to the designed measurement system, we choose four TD-SCDMA base stations to measure the signal strength. The base stations include chemistry lab building base station, administration building base station, core teaching base station and the basic medical college base station in Zhengzhou University. Then we analyze the measurement results. The measurement results show that:(1) All measured values are less than the field strength standard stipulated by the state;(2) In the direction of main lobe, signal strength decreases as the distance of measurement point position is decreased. The signal strength of the measurement point on the same horizontal distance around normally distributed;(3) The affect of the distance between the measurement point and the base station change to the signal strength is larger, the influence of signal strength at the same distance but the different angle is smaller;(4) The attenuation of building is large to the signal strength;(5) The error of the data is small than the theoretical calculation. It suggests that our measurement system is feasible.
Compared with existing technology, the design of TD-SCDMA base station for a multipoint signal intensity of base station signal intensity measuring system is realized with multi-point measurement at the same time, the measuring equipment is simple, low cost. The measurement results are more accurate.
本课题主要对TD—SCDMA基站电磁辐射测量系统及测量布点方案进行研究。
首先设计一种智能天线信号强度测量系统,该测量系统可以实现对TD—SCDMA基站信号强度的多点同时测量。该测量系统由处理器、协调器以及多个测量单节点构成。其中每个单节点包括用于接收和测量基站信号强度的TD—SCDMA模块、用于控制和数据处理的ARM模块、用于通信和数据传输的ZigBee模块和用于同步和定位的GPS模块。本测量系统解决了现有测量设备的时差、测量位置变化,准确度以及测量设备昂贵的问题。
然后根据智能天线的工作原理和方向图对布点方案和测量方案进行了设计。布点方案对不同位置以及不同的测量目的分别进行布点,分别设计了用于反应基站信号强度在整个扇区内分布情况的单扇区布点方案；用于反应测量点最集中情况下的电磁辐射强度的主瓣上集中测量布点方案；用于反应扇区边缘的信号强度分布规律的扇区边缘信号强度测量的布点方案。测量方案对单用户以及多用户的情况分别给出方案。
最后利用所设计的测量系统和布点方案,分别对郑州大学行政楼基站、化学系实验楼基站、核心教学区基站、基础医学院基站进行了实地测量并对测量结果进行分析。测量结果表明：(1)所有测量值均小于国家规定的场强标准值；(2)在主瓣方向上,信号强度随着距测量点位置的变远而减小,测量点周围的信号强度在同一水平距离上呈正态分布；(3)测量点与基站距离的变化对信号强度影响较大,而相同距离不同的角度对信号强度的影响则较小；(4)建筑物对信号强度的衰减较大；(5)与理论计算得到的数据误差很小,从而验证了本方法的可行性。
与现有技术比较,本设计的一种用于TD—SCDMA基站多点信号强度的测量系统实现了对基站信号强度的多点同时测量,测量设备简单,成本低,测量结果比较准确。
With the rapid development of the TD-SCDMA system, study about how to measure electromagnetic radiation of TD-SCDMA network is significant. In the TD-SCDMA system construction of our country, the problem of electromagnetic radiation has got more and more attention. Currently, the research about TD-SCDMA base station electromagnetic radiation characteristics is not mature. In such a background, the measure method about electromagnetic radiation in TD-SCDMA system is a very important research topic.
This topic mainly research about TD-SCDMA base station electromagnetic radiation measurement system and surveying solutions.
Firstly, we design of a smart antenna signal strength measurement system. The measurement system achieves the functions that can measure multipoint signal intensity at the same time about the TD-SCDMA base station. The measuring system consists of a processor, a coordinator, and multiple measurements nodes. Every single node includes TD-SCDMA modules, ARM modules, ZigBee modules and GPS modules. TD-SCDMA modules are used to receive and measure TD-SCDMA base station signal strength. ARM modules are used for control all the modules and processing the data. ZigBee modules are used for communicate with other nodes and transmission the data. GPS modules are used to synchronization and positioning all the nodes. This method solves the questions about the jet lag, the position change, the accuracy and measuring equipment is expensive in the existing measuring equipment.
Secondly, according to the working principle and the directional diagram of the smart antenna, we design of the stationing scheme and measurement scheme. Stationing scheme is used for different locations and different measuring points respectively. Measurement scheme is used for single user and multi-users respectively.
Finally, according to the designed measurement system, we choose four TD-SCDMA base stations to measure the signal strength. The base stations include chemistry lab building base station, administration building base station, core teaching base station and the basic medical college base station in Zhengzhou University. Then we analyze the measurement results. The measurement results show that:(1) All measured values are less than the field strength standard stipulated by the state;(2) In the direction of main lobe, signal strength decreases as the distance of measurement point position is decreased. The signal strength of the measurement point on the same horizontal distance around normally distributed;(3) The affect of the distance between the measurement point and the base station change to the signal strength is larger, the influence of signal strength at the same distance but the different angle is smaller;(4) The attenuation of building is large to the signal strength;(5) The error of the data is small than the theoretical calculation. It suggests that our measurement system is feasible.
Compared with existing technology, the design of TD-SCDMA base station for a multipoint signal intensity of base station signal intensity measuring system is realized with multi-point measurement at the same time, the measuring equipment is simple, low cost. The measurement results are more accurate.
引文
[1]P. Tichavsky, K. T. along and M. D. Zoltowski. Near-field/far-field azimuth and elevation angle estimation using a single vector hydrophone. IEEE Transactions on Signal Processing,2001,49(11):2498-2510
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