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TD- SCDMA系统电磁环境影响综合研究
林坚立,章莹,田勇
(中国移动通信集团广东有限公司深圳分公司深圳518048)
摘要本文主要依据国家电磁辐射防护相关标准规定,理论计算和网络现状相结合,推算 TD-SCDMA
基站电磁辐射的防护距离,分析话务负荷和信道配置等閃素的影响,对TD- SCDMA系统的电磁
辐射环境进行了初步探讨。
关键词TD- SCDMA;等效辐射功率;电磁辐射防护
离不同,这里主要考虑两个方向的防护距离,分别是水平
1引言
防护距离和垂直防护距离。由于天线的下倾角一般很小
3C时代到来,TD- SCDMA成为中国催一具有自主知(10°左右),为简化起见,水平防护距离可认为是天线最大
识产权的3G标准,中国移动承担了建设重任,率先在全国辐射方向上的防护距离。在水平方向上,还需考虑天线水
铺开大规模TD- SCDMA网络的建设。随着人们健康意识与平波瓣宽度的影响。垂直防护距离主要考虑电磁辐射对人
环境保护意识的日益增强, TD-SCDMA基站曾因天线大、所易至区域的影响,是指天线正下方区域满足相关电磁辐
馈线多、功放多等因素,电磁辐射问题一度备受关注,投诉射限值要求的最小距离。
与纠纷日益增多。为此,通过对TD- SCDMA系统电磁辐射
环境影响进行研究,结合国家电磁辐射防护标准计算安全
电磁辐射过大区域
的防护距离,将有助于合理预防辐射污染,对群众进行正
确引导。
垂直
天防
水平防护距离
2TD- SCDMA防护距离的计算
线护
距
2.1防护距离描述
防护距离是指为了满足我国电磁辐射防护规定的公
众照射限值要求,并符合相关电磁辐射管理规定,空间某
点必须离开辐射源天线的最小隔离距离,如图1所示。
由于天线具有方向性,因此在天线的不同方向防护距
图1防护距离示意
万方数据
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2.,2选取计算模型
2.3辐射限值(S取值
电磁场场量参数(电场强度、磁场强度、功率密度等
我国现行电磁辐射防护标准《电磁辐射防护规定》
的计算有多种方法,实际应用中根据所需的精确性及可获(CB8702-88),在移动通信所在频段30-30MHEz,对于
取的辐射源天线的参数情况,通常可采用三种模型进行理公众限值给出了总量上的规定:在一天24h内,环境电磁
论上的计算:全波( Full-wave)模型、综合( Synthetic)模型和辐射场的场量参数在任意连续6min内的平均值应小于
点源( Point Source)模型。
40pW/em2,这是在该频段上可以接受的防护水平的上限,
全波模型采用基于解 Maxwell方程的数值计算方法,包括在该频段上各种可能的电磁辐射的总量值。
包括矩量法(MoM)和时域有限差分法(FDID)等,这种模
根据国家环保总局《辐射环境保护管理导则一电磁辐
型的优点是精确性高,可应用于电磁场的各个场区,但由射环境影响评价方法与标准》(HI/T10.3199),为使公众
于需要进行精确建模,复杂性高,计算量大。
受到总照射剂量小于GB8702-88的规定值,对于一般的
综合模型的基本思想是将辐射源天线看成是由多个电磁辐射项目的管理,应以CB870288中功率密度限值
相同单元小天线片组成的。空间某一点的电磁场强度可以的15作为评价标准,因此对于移动通信系统,管理目标值
按如下方法计算:各个小天线片作为独立的信号源,求其为8 uw/cm2,即式(2)中S取8uW/cm2
矢量和。这种方法可以提高近场区计算的精确性,但其缺2.4等效辐射功率(P取值)
点是应用中很难获取每一个单元天线的准确参数。
TD- SCDMA基站天线口等效辐射功率(ERP)的核算需
点源模型不考虑发射天线的尺寸,将发射天线看成是要考虑的因素有:信源输出功率、馈缆损耗、天线增益、多
一个点源,该点源位于实际天线的中心,并且具有与该天载波配置。
线相同的辐射模式(方向性)。点源模型是一种简单而有效
(1)信源输出功率
的计算模型,通常比较适合于远场区域,在近场区域由于
TD- SCDMA基站的射频输出功率由其室外单元(RRU
天线的尺寸不能忽略因而会导致计算结果与实际偏差较或室外功放)决定。目前大多数TD- SCDMA基站设备室外
大。根据TUTK.70的建议,对于电磁辐射水平的计算,该单元毎通道标称发射功率分别为2W和1W。最大配置情
模型除了在远场区能达到很好的精度外,在辐射近场区的况下,每个小区共8个通道,因此,考虑最恶劣情况,总的
一部分,也能达到较好的计算结果。具体来说,该模型的适最大输出功率为16W(42dBm)。
用范围如下
由于TD- SCDMA采用TmD双工方式,即基站的接收和
r≥0.6xDx2/A
发射是通过时间来区分的,一部分时间只用于接收,一部分
其中,r表示空间某点到点源的距离,D表示天线最大时间仅用于发射,因此相对于频分双工(FDD)系统,可以获
尺寸,A表示波长。在自由空间传播条件下,天线口等效辐得更低的平均功率,下面将结合TD- SCDMA的物理帧结构,
射功率与功率密度的关系为
对TD- SCDMA基站系统的实际平均发射功率进行核算。
S(u W/em)
① TD-SCDMA帧结构
TD- SCDMA帧结构如图2所示
其中:P是天线口等效辐射功率,单位为W;r为监测
3PP定义的一个TDMA顿长度为10ms。TmD- SCDMA
点到天线的距离,单位为m
系统为了实现快速功率控制和定时提前校准以及对一些
由此可得:
新技术的支持(如智能天线、上行同步等),将一个10ms
由于在基站周围存在着大量的反射物体以及测量点
子5ms6400chip)
附近受到来自地面反射波的影响,因此一般情况下使用自
转换点
由空间传播模型与实际的测量结果会有一定的差别,但是
1.28 Mchip/s$0, Ts1f TS3 TS4 TS5 TS6
在远离地面的空中并且与天线的距离不太远的情况下,如
果周闱没有明显的反射物,可以使用自由空间传播模型进
DWPTS
UPPTS
(96 chip)GP(96 chip)(160 chip
转换点
行计算。
图2TID- SCDMA结构
8?-?
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