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城中村信號(hào)覆蓋解決方案探討
摘要：文章主要針對城中村覆蓋難的問題進(jìn)行分析，并通過路測、點(diǎn)測確定覆蓋目標(biāo)，繼而利用室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的思路，提出相應(yīng)的解決方案。
??? 城中村由于其特殊的地理位置和人文環(huán)境，在城市中占有極其重要的位置。它低廉的房租，吸引著大量的外來勞務(wù)人員在此居住，人口十分密集。城中村的面積一般較大，且村內(nèi)樓房密集，巷道狹窄，村內(nèi)樓高一般為7、8層，對無線信號(hào)的傳播影響很大。概括地說，整個(gè)城中村就像是一棟巨大的建筑物，在基站的覆蓋范圍之內(nèi)有很多地方信號(hào)很弱，甚至出現(xiàn)信號(hào)盲區(qū)。對于城中村來說，一方面是密集的人口，市場潛力巨大；另一方面是密集的樓房，無線信號(hào)很難覆蓋。各運(yùn)營商對此都沒有比較好的解決方法。隨著手機(jī)的降價(jià)、資費(fèi)的下調(diào)，移動(dòng)電話的普及率越來越高，特別是在中低收入階層，移動(dòng)電話用戶的數(shù)量正在快速的增長，城中村的移動(dòng)電話信號(hào)覆蓋已成為各運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)覆蓋工作中的頭等問題。聯(lián)通汕頭分公司在3年前就開始進(jìn)行以室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)解決城中村移動(dòng)電話信號(hào)覆蓋的試驗(yàn)，并取得一定成效。接下來，筆者以正在實(shí)施的汕頭市H村室內(nèi)覆蓋工程為例進(jìn)行介紹。
??? 1、確定覆蓋目標(biāo)
??? H村內(nèi)共有3個(gè)聯(lián)通基站。根據(jù)現(xiàn)場室外路測和室內(nèi)采樣測試分析，一至三層的室內(nèi)接收場強(qiáng)一般比同位置的室外接收場強(qiáng)低15dBm～30dBm。由路測結(jié)果來看，GSM室外接收場強(qiáng)大部分小于-80dBm，一至三層的室內(nèi)接收場強(qiáng)大部分為-95dBm～-110dBm，甚至為盲區(qū)，呼叫困難，通話質(zhì)量差。故本次方案主要解決城中村樓房一至三層的室內(nèi)覆蓋問題。
??? 2、設(shè)計(jì)方案思路
??? 2.1覆蓋方式
??? H村周邊有3個(gè)雙網(wǎng)基站。由于H村范圍較大(0.5平方公里)，且村內(nèi)樓層較高(一般為7-9層)，房間密集，通道狹窄，弱信號(hào)區(qū)域很多，需要較多的天線才能對其進(jìn)行有效的覆蓋，且分布區(qū)域較大，主用信號(hào)不一致，可以采用多安裝點(diǎn)(共13安裝個(gè)點(diǎn))、低安裝位置(2～3層之間)的方法，對巷道采用室外定向天線的覆蓋方式，天線應(yīng)盡量面向弱信號(hào)區(qū)，背對強(qiáng)信號(hào)區(qū)，同時(shí)可根據(jù)具體情況將天線適當(dāng)下傾，以減少對強(qiáng)信號(hào)區(qū)和遠(yuǎn)方基站的干擾，避免出現(xiàn)不同基站覆蓋造成局部缺乏主小區(qū)的現(xiàn)象。該設(shè)計(jì)方案共需要159個(gè)室外板狀天線。
??? 2.2設(shè)備選取和信號(hào)源選取
??? 因無線直放站存在隔離度的問題，且其在較大的輸出功率上容易自激，因而用無線直放站難以達(dá)到覆蓋要求。為保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和方便擴(kuò)容，可以采用光纖直放站和基站直接耦合接干線放大器的方式對H村進(jìn)行室外覆蓋。
??? 為了避免覆蓋后出現(xiàn)局部缺乏主小區(qū)和頻繁切換的現(xiàn)象。分布系統(tǒng)覆蓋區(qū)應(yīng)盡量選用原覆蓋小區(qū)信號(hào)的方式，H村信源選取如下：
??? (1)在H村的西南角，主要由粵通基站的第一扇區(qū)(1031)覆蓋，雖然巷道走向與基站天線一致，但由于巷道十分狹窄且樓層高度基本一致，信號(hào)覆蓋仍較差。可以考慮用一組10W光纖直放站+四組5W干線放大器進(jìn)行覆蓋。
??? (2)在H村的東南角，主要有H村基站的第二扇區(qū)(1772)覆蓋，同時(shí)，部分區(qū)域由粵通基站的第一扇區(qū)(1031)覆蓋，由于巷道走向與基站天線不一致，由粵通基站的第一扇區(qū)(1031)覆蓋的區(qū)域又較遠(yuǎn)，覆蓋信號(hào)差?？梢钥紤]用一組10W光纖直放站+二組5W干線放大器覆蓋。
??? (3)在H村的東北角，主要由H村基站的第一扇區(qū)(1771)、第三扇區(qū)(1773)覆蓋，小部分區(qū)域由H村基站的第二扇區(qū)(1772)和長江商海的第一扇區(qū)(691)覆蓋。H村基站的第一扇區(qū)(1771)覆蓋的區(qū)域靠近天山南路，樓與樓的間隔較大且樓層低，覆蓋均較好，不考慮另外覆蓋。H村基站的第三扇區(qū)(1773)覆蓋的區(qū)域由于巷道走向與基站天線不一致，且巷道狹窄，覆蓋均較差，可以考慮直接耦合H村基站的第三扇區(qū)(1773)接一組5W干線放大器進(jìn)行覆蓋。小部分靠近長江商海的區(qū)域由長江商海第一扇區(qū)(691)覆蓋。
??? (4)在H村的西北角，主要由長江商海的第一扇區(qū)(691)、第二扇區(qū)(692)、第三扇區(qū)(693)覆蓋，小部分區(qū)域由粵通基站的第一扇區(qū)(1031)覆蓋。長江商海第三扇區(qū)(693)覆蓋的區(qū)域靠近長江路，樓與樓之間間距很大，覆蓋均較好，不考慮另外覆蓋。長江商海的第一扇區(qū)(691)、第二扇區(qū)(692)覆蓋的區(qū)域由于巷道走向與基站天線不太一致，且巷道狹窄，雙網(wǎng)覆蓋均較差(一小部分空曠地方信號(hào)覆蓋較好，未考慮另外覆蓋)。可以考慮在第一扇區(qū)(691)覆蓋的區(qū)域用一組10W光纖直放站+一組5W干線放大器進(jìn)行覆蓋，第二扇區(qū)(692)覆蓋的區(qū)域可以直接耦合接二組5W干線放大器進(jìn)行覆蓋。
??? 3、設(shè)計(jì)方案分析
??? 覆蓋區(qū)域場強(qiáng)預(yù)測分析可用公式(1)計(jì)算：
??? 3.1覆蓋區(qū)域場強(qiáng)預(yù)測分析
??? Ls(dB)=32.45+20lgf(MHz)+20lg d(km)
??? Ls：為室內(nèi)空間傳播損耗值；
??? f：為系統(tǒng)頻率；
??? d：為距離。
??? 以GSM系統(tǒng)為例，f取900MHz，代入公式(1)計(jì)算：
??? Ls(dB)=32.45+20lg900(MHz)+20lg d(km)
??? 可得：
??? 距天線最遠(yuǎn)點(diǎn)
??? 手機(jī)接收功率=天線口功率+天線增益-空間損耗-墻體遮擋損耗-多路徑損耗=13dBm+7dB-65.51dB-25dB-15dB=-85.51dBm。距離與損耗之間的關(guān)系如表1所示：
??? 表1? 距離與損耗的關(guān)系
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距離
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損耗
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45.54dB
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57.55dB
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59.52dB
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65.51dB
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69.03dB
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71.53dB
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???
??? 由模擬測試可知，當(dāng)天線口功率為13dBm時(shí)，覆蓋區(qū)域內(nèi)距離天線最遠(yuǎn)點(diǎn)的手機(jī)場強(qiáng)基本上≥-85dBm。
??? 3.2直放站類型選擇分析
??? 對城中村進(jìn)行覆蓋時(shí)，采用無線射頻直放站無法保證施主天線與覆蓋天線之間的隔離度，容易因隔離度導(dǎo)致的問題使直放站自激，而使用光纖直放站或直接耦合不存在以上問題，且方便話務(wù)量較高時(shí)用微蜂窩替代光纖直放站。
??? 3.3上下行平衡分析
??? 由于城中村分布系統(tǒng)采用的器件和饋線對上、下行信號(hào)的損耗相同，信號(hào)在空間傳播時(shí)的損耗也是相同的，因此可以認(rèn)為器件和饋線對信號(hào)的上、下行平衡沒有影響。只有系統(tǒng)使用的直放站會(huì)對系統(tǒng)的上、下行平衡帶來一定的影響，但這可以通過調(diào)整直放站的上下行增益來進(jìn)行調(diào)節(jié)，使上、下行增益保持一致，以保證上、下行平衡的穩(wěn)定。
??? 3.4系統(tǒng)上行噪聲分析
??? 根據(jù)接收電平來設(shè)計(jì)系統(tǒng)上行噪聲電平及增益，假設(shè)：
??? LNT——系統(tǒng)上行噪聲電平
??? LNR——到達(dá)信源基站口的噪聲電平
??? L——系統(tǒng)主機(jī)到信源基站口的空間損耗
??? GUP——系統(tǒng)上行增益
??? NF——系統(tǒng)上行噪聲系數(shù)
??? PC——信源基站輸出功率
??? PO——直放站輸出功率
??? ∵LNR≤-120dBm即 LNT-L≤-120dBm
??? ∴LNT≤-120dBm+L取LNT1=-120dBm+L(以LNT1區(qū)別于LNT)
??? 對GSM網(wǎng)絡(luò)：
??? LNT1=-121dBm+NF+GUP，L=PC-LRX
??? 即-121dBm+NF+GUP1=-120dBm+(PC-LRX)
??? ∴GUP1=1-NF+PC-LRX
??? =1-4dB+40dBm+50dBm=87dB
??? GDOWN=P0-LRX=34dB+50dBm=84dB
??? 由上下行平衡原則，取GUP=min(GUP1，GDOWN)=84dB
??? 可得：LNT=-121dBm+NF+GUP=-121dBm+4dB+84dB=-33dBm
??? 即：系統(tǒng)上行噪聲電平小于或等于-33dBm就不會(huì)干擾源基站。
??? 對CDMA網(wǎng)絡(luò)：
??? LNT1=113dBm+NF+GUP，L=PC-LRX
??? 即-113dBm+NF+GUP1=-120dBm+(PC-LRX)
??? ∴GUP1=-7-NF+PC-LRX
??? =-7-4dB+40dBm+50dBm=79dB
??? GDOWN=PO-LRX=34dB+50dBm=84dB
??? 由上下行平衡原則，取GUP=min(GUP1，GDOWN)=79dB
??? 可得：LNT=-113dBm+NF+GUP=-113dBm+4dB+79dB=-30dBm
??? 即：系統(tǒng)上行噪聲電平小于或等于-30dBm就不會(huì)干擾源基站。
??? 3.5切換分析
??? 為避免信號(hào)覆蓋后形成新的孤島小區(qū)或與頻率規(guī)劃相沖突而導(dǎo)致高誤碼質(zhì)差，直放站施主基站的選擇參考了測試結(jié)果中的小區(qū)覆蓋分布圖。
??? 由于H村GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋絕大部分還是用原覆蓋基站覆蓋，無需改變原有鄰小區(qū)設(shè)置，所以可保證正常的切換，不會(huì)產(chǎn)生掉話。
??? 3.6信號(hào)泄漏與干擾控制
??? 由于H村分布系統(tǒng)覆蓋天線布放于室外，沒有普通室內(nèi)分布系統(tǒng)的外墻和樓高(相對干道)來進(jìn)行隔離，所以對外圍基站覆蓋區(qū)的干擾控制方法主要采用天線選型、安放位置、安裝位置高度的優(yōu)化來加以控制。
??? 對位于基站強(qiáng)信號(hào)覆蓋區(qū)邊緣的覆蓋天線，采用面向弱信號(hào)區(qū)，背對強(qiáng)信號(hào)區(qū)，且安裝方向性能好的定向天線，以減少對強(qiáng)信號(hào)區(qū)和遠(yuǎn)方基站的干擾；側(cè)向輻射的控制則通過將天線安放在巷道內(nèi)的方式實(shí)現(xiàn)。分布系統(tǒng)覆蓋區(qū)內(nèi)盡量選用原覆蓋小區(qū)信號(hào)的方式，避免出現(xiàn)不同基站覆蓋造成局部缺乏主小區(qū)的現(xiàn)象。
??? 對位于弱信號(hào)覆蓋區(qū)中心的地方，可采用較低高度的天線安裝方式，以降低對遠(yuǎn)方的干擾。
??? 對空曠區(qū)域的覆蓋，可適當(dāng)增加天線下傾角度以降低對遠(yuǎn)方的干擾。
??? 對于覆蓋天線的正向控制也需加以考慮。首先，當(dāng)直放站天線無法與基站天線方向保持一致時(shí)，直放站信號(hào)覆蓋過遠(yuǎn)將打亂原有的頻率規(guī)劃，導(dǎo)致新的切換和頻率干擾問題。其次，當(dāng)直放站信號(hào)與基站直接覆蓋信號(hào)傳輸路徑不同時(shí)，直放站覆蓋過遠(yuǎn)(與基站天線不同方向)將導(dǎo)致出現(xiàn)較大的路徑時(shí)延，當(dāng)時(shí)延差達(dá)到15微秒時(shí)，若基站與直放站信號(hào)C/I達(dá)不到9dB以上，那么基站均衡器將無法均衡，從而變成同頻干擾。
??? 無論天線類型還是方向，對于天線覆蓋區(qū)的控制均可利用天線在低于周圍建筑物的巷道中的特殊傳播模式，即信號(hào)在與波長和天線高度相關(guān)的距離斷點(diǎn)：
??? Rb=4(HBS*Hm)/λ(單位：米)
??? 其中：HBS——發(fā)射天線高度；Hm——手機(jī)天線高度；前后所具有的不同損耗斜率(2和4)。
??? 另外，可以通過控制覆蓋天線的高度的方式調(diào)整斷點(diǎn)的距離，從而達(dá)到有效降低遠(yuǎn)距離輻射信號(hào)的目的。由于H村平均樓高為4到7層，弱信號(hào)區(qū)為1至3層，將天線高度架在位于二層的3～
??? 4、結(jié)束語
??? 室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)在解決城中村移動(dòng)電話信號(hào)覆蓋問題的應(yīng)用，汕頭聯(lián)通進(jìn)行了積極有益的探索，并取得一定的效果。預(yù)期在系統(tǒng)開通后，覆蓋區(qū)域內(nèi)樓層的場強(qiáng)將大于-85dBm，巷道通道大于-85dBm，能有效提高通話質(zhì)量，并可以改善信號(hào)覆蓋的盲區(qū)、弱區(qū)、切換頻繁等問題，從而為市場的拓展提供有力的支撐。
工商網(wǎng)監(jiān)
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