CDMA高層覆蓋與深層覆蓋

1、CDM高層覆蓋與深層覆蓋隨著CDMA網(wǎng)絡(luò)由建設(shè)階段轉(zhuǎn)向維護(hù)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)與開展不斷加快，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擬密集的 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(dǎo)頻強(qiáng)度

2、差不多，因而容易形成導(dǎo)頻污染。在測試的時候會發(fā) 現(xiàn)，雖然 的接收電平很好，但是 EC/IO 很差。在通話時， 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 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 建筑比擬密集的多層 六層居民小區(qū)，離基站相對較遠(yuǎn)，同時又受到周邊樓宇 的遮擋，雖然在小區(qū)的室外根本能夠正常通話， 但是到達(dá)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(diǎn)。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

3、，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)基站在一些高樓比擬密集、話務(wù)量比擬高的地方，建設(shè)基站是解決高層內(nèi)部覆蓋 比擬好的方法。在這種情況下，基站的選址應(yīng)該仔細(xì)慎重，切不可選在很高的樓 上,否那么 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(jìn)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

4、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 筑的上層局部，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擬寬，垂直波瓣比擬窄。天線的增益與波 瓣成反比例，高增益的 天線波瓣比擬窄，低增益的天線波瓣比擬寬。在相同增 益的情況下，水平波瓣比擬寬的天線，垂直波瓣比擬窄。在這種情況下，選用垂 直波瓣較

5、寬，水平波瓣現(xiàn)對較 窄的天線；在不需要覆蓋很遠(yuǎn)的情況下，適當(dāng)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(shí) 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)一般分為兩個局部：信源局部 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(jìn)行前反向放大，直放站分為無線直放站和

6、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(diǎn)，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(diǎn)，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(qiáng)、隔 離度好的 特點(diǎn)。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

7、很高的樓頂可以收到很多扇區(qū)的信號，導(dǎo)頻污染很嚴(yán)重。 如果將施主天線安裝在很高的樓頂， 會將樓頂?shù)膶?dǎo)頻污染擴(kuò)大到室內(nèi)。根據(jù)我們 的經(jīng)驗(yàn)，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(jī)增益偏大時，輸出信號經(jīng)延時反應(yīng)到入端，致使直放站輸出信號發(fā)生嚴(yán)重失 真產(chǎn)生 自激。CDMA!號自激的頻譜如圖4所示，發(fā)生自激后CDMA!號波形質(zhì) 量變差，嚴(yán)重影響通話質(zhì)量，產(chǎn)生掉話現(xiàn)象。嚴(yán)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：防止室內(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

8、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(jìn)行放大， 從而擴(kuò)大基站的覆蓋范圍。光纖直 放站是通過光纖進(jìn)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(diǎn)。 光纖直放站原理圖如 圖5所示：西麗'IX1 55用9E1.55 m mI 55 II m 41 3-1 膽 m來白遠(yuǎn)竭 進(jìn)蹈MM光機(jī)1.55 ii m +1.31 tJ iri ,來口近踴TXh m遠(yuǎn)端車機(jī)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

9、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(yàn)公式。(2 X RX 6.6)/1.61+(1.5 X dX 6.6)/1.61+t/0.814R是直放站的覆蓋半徑，單位是km； d是光纖長度，單位是km t是設(shè)備的延時，單位是微秒，一般是6微秒這個公式計算出來的是碼片數(shù) (chip) ，路徑時延是 6.6chips/mile ，除以 1.61，將km換算成mile，根據(jù)碼片的速率(1.2288Mchips/s)，將設(shè)備引入的 時延換算成碼片即t/0.814。根據(jù)計算結(jié)果，查碼片(c

10、hip)與搜索窗(SWA)對應(yīng) 表，選擇最接 近的搜索窗。一些人員密集的商場、 大型的寫字樓、 大型娛樂場所的話務(wù)量很高， 如果用 直放站，無法解決其容量問題， 這些地方必須使用微蜂窩來吸收話務(wù)量。 微蜂窩 相當(dāng)于一個基站，在使用微蜂窩時應(yīng)該注意以下兩個問題。第一個是鄰區(qū)問題，在市區(qū)，由于基站數(shù)量比擬多，基站密度比擬大，平均 站距不到 1 公里，在高層建筑收到很多基站的信號， 因而在做鄰區(qū)規(guī)劃時應(yīng)該全 而精。在 微蜂窩開通以前應(yīng)對建筑內(nèi)進(jìn)行詳細(xì)的測試，根據(jù)強(qiáng)度對信號進(jìn)行分 類，對于EC/IO>-10dB的應(yīng)參加到微蜂窩的鄰區(qū)內(nèi)，同時覆蓋到建筑的進(jìn)出入 口的宏 蜂窩扇區(qū)也應(yīng)該參加到微蜂窩的

11、鄰區(qū)里。另外一個問題是雙載波間的切 換，目前，在一些大城市中，宏蜂窩基站是雙載波，而微蜂窩一般只是單載波， 例如朗訊的CDBS基站，當(dāng)用戶由室外進(jìn)入到室內(nèi)時，用戶假設(shè)在 201頻點(diǎn)，進(jìn)入 室內(nèi)那么需要下切到 283頻點(diǎn)，如果不做載頻間切換，肯定會掉話。(2) 分布系統(tǒng)的勘查設(shè)計室內(nèi)覆蓋的目的是在建筑物內(nèi)部需要場強(qiáng)覆蓋、 而基站信號又無法輻射的區(qū) 域提供理想的信號覆蓋。 因此，工程設(shè)計的首要工作是勘測確定哪些區(qū)域已被基 站所覆 蓋，哪些區(qū)域還需室內(nèi)分布系統(tǒng)以增強(qiáng)信號。在勘測時，應(yīng)特別注意話 務(wù)繁忙地帶， 即用戶最經(jīng)常使用移動 的地方， 這一區(qū)域往往要設(shè)計一個分布 天線。經(jīng)過實(shí) 地勘測，可根本確定

12、各分布天線的位置，并根據(jù)各分布天線管轄 范圍來確定其每個信道的輸出功率。 為了使方案規(guī)劃更加準(zhǔn)確， 通?？蓪@些區(qū) 域進(jìn)行場強(qiáng)覆蓋預(yù) 測。為了便于施工和維護(hù)，勘查完成后，還要做出設(shè)備布置 和走線圖。室內(nèi)分布系統(tǒng)的常用材料是：饋線、合路器、功分器、耦合器、吸頂天線、 定向天線、干放器以及各種型號的饋線頭等。應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況來選用相應(yīng)的器 材。2.3室內(nèi)分布系統(tǒng)案例：聊城建工大廈覆蓋解決方案(1) 建工大廈根本情況聊城建工大廈位于聊城市中心，地上 24層，地下2層，地上1到6層為高 檔購物中心，6層以上為聊城建工集團(tuán)以及寫字樓。共有 4部電梯。從測試的結(jié) 果來看，1層到6層信號覆蓋良好，無需做分布

13、系統(tǒng)。6層以上信號覆蓋較差。 本室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋6到24層，地下2層以及2部電梯。(2) 設(shè)備和相關(guān)器材本系統(tǒng)主要用到以下設(shè)備和器材，信源局部為5W光纖直放站，分布系統(tǒng)主要器材為：干放、耦合器、功分器、合路器、饋線、吸頂全向天線等，詳細(xì)的參 數(shù)如表1所示。表1室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)備和主要器材設(shè)備和器材相關(guān)參數(shù)光纖直放站功率：5W干放上行增益：36dB下行增益：36dB耦合器工作頻段：820MHz-960MHz6dB耦合器插損：2.2dB 10dB耦合器插損：0.7dB20dB耦合器插損：O.3dB阻抗：50Q功分器工作頻段：820MHz-960MHz二功分插損< 3.5dB合路器工作頻段：82

14、0MHz-960MHz 插損w 1.5dB饋線10D饋線百米損耗11.0dB吸頂全向天線工作頻段：824MHz-960MHz 增益：3dBi定向天線工作頻段：824MHz-960MHz 增益：6dBi(3) 功率預(yù)算和設(shè)計圖丫 il.?dBmg|21.2dBLOdBSdBn .IdSn 20nwr根據(jù)耦合器、功分器、合路器的插損以及饋線的百米損耗， 對整個系統(tǒng)的功 率進(jìn)行了預(yù)算，使每個天線口的輸入功率符合要求。設(shè)計圖和功率分配如圖 6 圖7、圖8圖9所示。ilOldlfi FAh 壞刃陽6dBT 0,ldS20丄 紳cnucmER；9#曲L7.QdSn&- 占也7.9dBn25n5e

15、jig EOft 畑善SgpM騎減i&LdBn 2站3也 HhS & MflB2圖6 地下二層走線示意圖和功率分配圖18F電««3FSF4r+"12AdBn ftldBn-«-lOdBlOn1MB10dBdLdBr. e>»善殆譽(yù)科血訃 了:斗寸合： 丫 9.9dBr*noIOdBiodBZldBn1(WBJOtfBIdBrtICUB10dBY «*MA4JL制血 13n"4fAAJf*6dBF9F8P7njcflr tGSP2clB二爲(wèi)卿圖7 七到十層以及電梯的走線示意圖和功率分配圖lOdBIQdB6

16、dBF18Fl 7El CWT#6d36鈿亦IOF1610nID帆17dRnF24iOdBrFL3厲 VS.fedEnF1210ldEn9dEnFllIO6dBlOD-FEttt 非 17tfBh 卄卜爪目JO*n21 Cd Bn_Jtki17.WBh fOdBTP+4dER%>4dEn念®匸樣 £曲廣MB44dS 護(hù).列血23r>6«A«圖8 十一層到十八層走線示意圖和功率分配圖lmeQ尹名出0*'L5«aitiKh lOdB6.4dWBnF24F23HidBl| A0XW 9 «#M棚Br礙怙J亦“蘋譽(yù)T器F2

17、2F21F20F19nm：21.5dBALOd町皿平曲Y 就橫乂聊 LOD-F8tt«圖9 十九層到二十四層走線示意圖和功率分配圖(4) 開通后的情況為了保證室內(nèi)信號不泄漏，在窗口處安裝壁掛式定向天線，同時也防止了高 層覆蓋的窗口效應(yīng)，使窗口處的信號強(qiáng)度和 EC/IO強(qiáng)于從室外覆蓋過來的信號。 同 時，我們根據(jù)光纖的長度，以及設(shè)備產(chǎn)生的時延，對整個系統(tǒng)時延進(jìn)行了計 算，根據(jù)計算的結(jié)果，合理的調(diào)整了源扇區(qū)的搜索窗。開通以后，我們對整個樓 層和電梯 進(jìn)行了撥打測試，通過測試，發(fā)現(xiàn)覆蓋和通話質(zhì)量均良好，沒有出現(xiàn) 呼叫失敗和掉話的現(xiàn)象，到達(dá)了預(yù)期的覆蓋效果。3、小區(qū)深層覆蓋解決覆蓋據(jù)統(tǒng)計，移

18、動通信大約有 85%以上的話務(wù)量產(chǎn)生在室內(nèi)，但是在居民小區(qū)等 建筑群非常密集的地區(qū)，基站發(fā)出的無線電信號經(jīng)過多層建筑物后衰減非常大， 造成很 多小區(qū)內(nèi)的 1、2、3 層內(nèi)的用戶無法通話。由于環(huán)境的原因，基站選址 制約因素很多， 難度很大， 往往在上述地區(qū)無法選到適宜的站址。 有時即使在周 圍選到站 址，也不能完全解決問題。目前，通常用以下幾種方法來解決小區(qū)的3.1 建設(shè)直放站建設(shè)直放站是解決局部覆蓋比擬有效的方法。在直放站的選擇上一定要慎 重，居民小區(qū)一般都位于市區(qū)中心， 周邊基站較多， 在一個地點(diǎn)同時能接收到很 多基站的導(dǎo) 頻信號，這些信號的導(dǎo)頻強(qiáng)度比擬弱，沒有主導(dǎo)頻，形成了導(dǎo)頻污 染。如果選用的無線直放站沒有任何效果，反而會將導(dǎo)頻污染區(qū)域放大。此外， 當(dāng)無線直放站的施 主天線和重發(fā)天線的隔離度不夠時，會出現(xiàn)自激現(xiàn)象，一旦 出現(xiàn)自激會造成大面積無法正常通話。 光纖直放站將一個扇區(qū)的信號耦合后經(jīng)過 光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端進(jìn)行前反 向放大，導(dǎo)頻比擬干凈，不會產(chǎn)生干擾。所以在直放 站選擇取時一般不選用無線直放站，而選用光纖直放站。因?yàn)樾^(qū)最外圍的樓覆蓋相對較好， 所以直放站天線安裝的位置一般選擇在 小區(qū)中間的樓頂上，利用二功分器將信號分成兩路，天線分別朝兩個方向覆蓋。 在小區(qū)不 是