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TD—SCDMA通信基站电磁辐射预测系统的研制

2014-6-8 22:05| 发布者: dzly| 查看: 466| 评论: 0|原作者: 朱瑞霞

摘要: 本文首先对TD—SCDMA 通信基站工程进行分析,并在此基础上阐述如何实现TD—SCDMA 通信基站电磁辐射的防护, 以此来为今后该方面的研究提供一定的参考依据。

  0 引言
  近几年来,TD—SCDMA 网络的建设规模越来越大,在社会各领域中的应用也越来越广泛。但是,由于TD—SCDMA 基站本身具有馈线多、功放多以及天线大等特点,因此,随之而来的电磁辐射问题也得到了人们的高度关注。为了能够将该问题有效解决,提高TD—SCDMA 网络的应用质量,对TD—SCDMA 通信基站电磁辐射预测系统的研制是非常重要的。
  1 TD—SCDMA 通信基站工程分析
  1.1 功能和组成所谓TD—SCDMA,主要指的是我们国家提出的一种TDD—CDMA 标准,TDD-CDMA 多包含的特点都可以在TD—SCDMA 充分展示出来。该标准主要是由智能天线、同步码分多址、接力切换以及联合检测等技术构成的,不仅能够为用户提供语音、留言等服务,而且还可以实现传真以及各种数据业务的传输操作。
  TD—SCDMA 系统的网络结构完全沿袭了国际标准化组织3GPP 制定的UMTS 结构,整个结构可以分为两大部分,即UTRAN 和核心网。其中,UTRAN 的主要任务就是负责完成无线资源管理和无线发送接收,该部分的构成主要包括无线基站、无线网络控制器、基站控制器和操作维护中心等几个方面。核心网的主要任务则是完成交换功能和客户数据与安全性管理等工作。该部分的构成主要包括移动交换中心、服务支持节点、网关移动交换中心和网关GPRS 支持节点等。核心网在整个网络系统中占据着不可或缺的作用,就目前TD—SCDMA 网络系统的核心网结构来看,主要以网状拓扑结构和环状拓扑结构为主。
  1.2 智能天线及其应用近几年来,随着我国科学技术的飞速发展,应用于网络系统中的DSP 芯片的性能也在逐渐提高,为了实现在不增加网络系统复杂度的基础上通过数字方法实现波束形成,就必须应用智能天线。利用智能天线实现波束的形成,主要是通过阵列方向图中各个阵元信号的相位和幅度加权来完成的。在此过程中,数字算法可以促使智能天线的主波束对信号进行发现和跟踪,这样做能够在很大程度上提高网络系统运行的安全性和可靠性。
  2 TD—SCDMA 通信基站电磁辐射防护
  2.1 TD—SCDMA 通信基站电磁辐射防护方法对于TD—SCDMA 通信基站电磁辐射防护主要可以从管理措施和技术措施两个方面入手。首先在管理措施方面,网络的设计人员在对基站位置选择的时候应该注意,在确保网络的覆盖范围能够满足条件的前提下,要尽可能使基站的位置远离环境敏感地区,同时,对于基站的建设要严格遵守环境保护的相关规定,不可对环境造成影响。其次,要对基站中涉及到的设备进行定期检查和维护,最后,要对处于电磁辐射环境中的工作人员采取相应的保护措施,以此来确保工作人员的安全。
  在技术措施方面,工作人员可以采取屏蔽、吸收和距离防护等方式来提高TD—SCDMA 通信基站电磁辐射预测系统的有效性。首先,设计人员可以利用一些具有低电阻的导体制成防护服提供给工作人员。其次,设计人员可以选择一些能够吸收电磁辐射的材料设置在基站附近,从而达到防护的目的。最后,在距离方面,设计人员可以根据网络系统的实际情况,设置一定的水平和垂直防护距离。
  2.2 基站防护距离的理论预测对于网络系统中所涉及到的远场轴向功率密度,其计算公式为:Pd= (100*P*G)/4πd^2,其中,Pd、P、G 和d 分别表示为功率密度、设备辐射功率、天线最大辐射方向的功率增益和离天线直线距离。在实际网络系统中,天线的赋型增益和阵列增益的数值很大程度上取决于移动台与基站的距离、方位和数据。为了进一步对基站的技术参数进行介绍,本文以某基站的参数资料为例,来分析基站防护距离的理论预测。具体资料如表1、表2 所示。


  通过表1 和表2 的分析我们能够看出,基站周围所存在的电磁场强度与距离的大小有直接关系。距离越小,电磁场强度越大。反之,则越小。
  3 实际环境测量实验
  本次实验主要是在不考虑建筑物影响的情况下进行的。实验中,我们选取了某大学图书馆西边的TD 基站作为测试环境,该图书馆高29.5m,天线中心距离地面30.5m。在实际验证的过程中,我们选取了一个距离天线59.2m 的地点作为测量点,并每个1m 作为一个测量点来对其进行测量。在待机状态下各个测量点的理论值与实践值的对比如表3 所示。
  从表3 的对比数值我们能够看出,每一个测试点的理论值与实际测量值之间都会有或多或少的误差。究其原因,主要体现在两个方面:一方面是因为基站附近有树木、车辆等散射体,这些都会给测量结果造成影响;另一方面,在频谱分析仪上读取测量数据的时候存在读数误差。
  4 结语
  综上所述,随着TD—SCDMA 网络在社会各领域应用中范围的逐渐扩大,加大对TD—SCDMA 通信基站电磁辐射预测系统的研制力度是不容忽视的。本文所介绍的建立在现实场景基础上,结合射线跟踪的反向算法,在VS2008平台下使用C++编程语言研制出的TD—SCDMA 基站电磁辐射预测系统。经实践证明,该系统不仅具有较强的适用性,而且还能够有效实现对TD—SCDMA 通信基站电磁辐射防护,为今后该领域的研究打下了坚实的基础。
  
  

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