CDMA高層覆蓋與深層覆蓋

摘　要　解決高層覆蓋和深層覆蓋是目前城市無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的一項重要內(nèi)容，文章對高層覆蓋與深層覆蓋進行了深入的分析，并提出了解決方案。

　　隨著CDMA網(wǎng)絡(luò)由建設(shè)階段轉(zhuǎn)向維護和優(yōu)化階段，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作在日常工作中變得越來越重要。同時，城市建設(shè)與發(fā)展不斷加快，越來越多的高樓大廈、居民小區(qū)等建筑群拔地而起，因此，解決高層覆蓋和深層覆蓋已經(jīng)成為城市無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的一項重要的內(nèi)容。

1、問題的提出

　　在市區(qū)，基站的密度較大，室外路面的覆蓋一般都沒有什么問題，但是僅看路測的結(jié)果不能發(fā)現(xiàn)問題。相關(guān)的統(tǒng)計結(jié)果分析顯示：移動用戶的室內(nèi)通話行為越來越多，約占整個通話的60%，但是在一些高層建筑和一些建筑比較密集的居民小區(qū)內(nèi)，覆蓋情況不是很好。在高層建筑中，由于能收到多個基站的信號，而且這些信號的導頻強度差不多，因而容易形成導頻污染。在測試的時候會發(fā)現(xiàn)，雖然手機的接收電平很好，但是EC/IO很差。在通話時，手機的誤幀率和發(fā)射功率很高，頻繁切換，造成話音質(zhì)量差、掉話等問題。由于手機發(fā)射功率增大，也抬高了基站的反響噪聲，造成基站覆蓋范圍收縮，系統(tǒng)容量降低。在一些建筑比較密集的多層(六層)居民小區(qū)，離基站相對較遠，同時又受到周邊樓宇的遮擋，雖然在小區(qū)的室外基本能夠正常通話，但是到達室內(nèi)后，信號衰減非常大，尤其是在1樓到3樓以及地下儲藏室，這就形成了覆蓋弱點。

2、高層建筑內(nèi)覆蓋的解決方案

　　目前，在我們的日常優(yōu)化工作中，主要通過以下兩種方法解決高層內(nèi)部覆蓋：第一種是在周邊建設(shè)基站，同時使用特殊天線；另一種就是建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)。

　　2.1　建設(shè)基站

　　在一些高樓比較密集、話務(wù)量比較高的地方，建設(shè)基站是解決高層內(nèi)部覆蓋比較好的方法。在這種情況下，基站的選址應(yīng)該仔細慎重，切不可選在很高的樓上，否則會造成越區(qū)覆蓋，對其他基站造成干擾。最好選在9層左右的建筑上。對于無線覆蓋，我們要考慮兩個方面，既要保證地面的覆蓋，又要解決高層的覆蓋。如何來解決這個問題?可以對信號進行空中分層，即利用功分器，將前向信號分成兩路，分別接到兩個天線上，一面天線覆蓋高層，另一面天線覆蓋地面，再利用合路器，將從兩面天線上接收的信號合成一路信號，如圖1和圖2所示：

圖1　樓群覆蓋示意圖

圖2　信號功分、合路示意圖

　　在圖2中，功分器有兩個作用，一是將前向鏈路的發(fā)射信號分成兩路，起到功率分配的作用，同時將反向的接收信號合成一路，起到功率合成的作用。天線1覆蓋建筑的上層部分，天線2覆蓋建筑的底層和路面。根據(jù)樓層的高度，合理調(diào)整天線1俯仰角，如果樓層較高，天線調(diào)成上仰角。如果基站離這些樓群比較近，通過調(diào)整天線仰角還是不能夠完全覆蓋，這時，可以用特殊的天線來解決。一般來說，普通的天線水平波瓣比較寬，垂直波瓣比較窄。天線的增益與波瓣成反比例，高增益的天線波瓣比較窄，低增益的天線波瓣比較寬。在相同增益的情況下，水平波瓣比較寬的天線，垂直波瓣比較窄。在這種情況下，選用垂直波瓣較寬，水平波瓣現(xiàn)對較窄的天線；在不需要覆蓋很遠的情況下，適當降低天線的增益，提高垂直波瓣的寬度。天線的增益、水平方向波瓣、垂直方向波瓣這三個方面是相互制約的，根據(jù)實際情況，選擇適合的天線，有時候能起到事半功倍的效果。

　　2.2　建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)

　　由于周邊的環(huán)境不同，有時室外基站無法解決建筑內(nèi)部的覆蓋，這時，只能通過建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)來解決。室內(nèi)分布系統(tǒng)一般分為兩個部分：信源部分(直放站、微蜂窩)、室內(nèi)布線及相關(guān)設(shè)備(干線放大器、功分器、耦合器、吸頂天線、饋線等)。

　　(1)信號源的選擇

　　室內(nèi)分布系統(tǒng)常用的信源主要是直放站、微蜂窩。直放站是將源扇區(qū)信號經(jīng)過傳輸媒介進行前反向放大，直放站分為無線直放站和光纖直放站。圖3是無線直放站的原理圖。

圖3　無線直放站原理圖

　　無線直放站具有體積小、安裝方便靈活等優(yōu)點，但是也有容易自激、上行容易對施主基站產(chǎn)生干擾等缺點，在使用無線直放站的時候應(yīng)該注意以下方面。

　　首先，要注意施主天線的選擇與安裝。常用的施主天線是拋物面天線和八目天線，在安裝條件許可的情況下優(yōu)先選用拋物面，拋物面具有天線方向性強、隔離度好的特點。但是在市區(qū)，由于受安裝條件的限制，有時只能選用八目天線。施主天線的安裝位置的選擇非常重要，施主天線處接收功率應(yīng)該大于-80dBm，施主扇區(qū)EC/IO＞-7dB。特別要注意，施主天線切不可安裝在很高的樓頂，在市區(qū)，由于基站密度很大，在很高的樓頂可以收到很多扇區(qū)的信號，導頻污染很嚴重。如果將施主天線安裝在很高的樓頂，會將樓頂?shù)膶ьl污染擴大到室內(nèi)。根據(jù)我們的經(jīng)驗，一般將施主天線安裝在4到6層樓的樓頂。

　　其次，應(yīng)注意施主天線與室內(nèi)重發(fā)天線之間的隔離度。收發(fā)天線隔離度不夠，整機增益偏大時，輸出信號經(jīng)延時反饋到入端，致使直放站輸出信號發(fā)生嚴重失真產(chǎn)生自激。CDMA信號自激的頻譜如圖4所示，發(fā)生自激后CDMA信號波形質(zhì)量變差，嚴重影響通話質(zhì)量，產(chǎn)生掉話現(xiàn)象。嚴重時會造成大片區(qū)域無法通話。可以從以下幾方面來解決自激問題：避免室內(nèi)信號泄漏到室外；增加施主天線與室內(nèi)重發(fā)天線間的隔離度；在保證室內(nèi)覆蓋的前提下盡量減小直放站的前反向增益。

圖4　CDMA信號自激頻譜圖

　　光纖直放站與無線直放站的最大區(qū)別在于施主基站信號的傳輸方式。無線直放站通過接收空間傳播的無線信號進行放大，從而擴大基站的覆蓋范圍。光纖直放站是通過光纖進行傳輸，采用光信號接收器和轉(zhuǎn)換器連接施主站和重發(fā)站。光纖直放站具有工作穩(wěn)定、覆蓋效果好、可提高增益而不產(chǎn)生自激的優(yōu)點。光纖直放站原理圖如圖5所示：

圖5　光纖直放站原理圖

　　直放站將扇區(qū)覆蓋范圍延伸，但相應(yīng)的也會增加延時。所以帶了直放站的扇區(qū)的搜索窗應(yīng)該根據(jù)引入的延時合理調(diào)整。搜索窗設(shè)置過小，起呼不了；設(shè)置過大，呼叫建立時間很長或者呼叫失敗。下面是光纖直放站引入時延的經(jīng)驗公式。

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