CDMA高層覆蓋與深層覆蓋

1、CDMA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(shí)，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(xiàng)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(cè)的結(jié)果不能發(fā)現(xiàn)問題。相關(guān)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析顯示：移動(dòng)用戶的室內(nèi)通話行為越來越 多，約占整個(gè)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(gè)基站的信號(hào)，而且這些信 號(hào)的導(dǎo)頻強(qiáng)度差不多，因而容易形成導(dǎo)頻

2、污染。在測(cè)試的時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)，雖然手機(jī)的接收電平很好，但是EC/IO很差。在通話時(shí)，手機(jī)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(jī)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(duì)較遠(yuǎn)，同時(shí)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(dá)室內(nèi)后，信號(hào)衰減非常大，尤其是在1樓到3樓 以及地下儲(chǔ)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，同時(shí)使用特殊天線；另一種就是建設(shè)室內(nèi)分布系

3、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(xì)慎重，切不可選在很高的樓上，否則 會(huì)造成越區(qū)覆蓋，對(duì)其他基站造成干擾。最好選在9層左右的建筑上。對(duì)于無線覆蓋，我們要考慮兩個(gè)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(gè)問題?可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行空中分層，即利用功分器，將前向信號(hào)分成兩路，分別接到兩個(gè)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(hào)合成一路信號(hào)，如圖1和圖2所示：    圖1  樓群覆蓋示意圖 

4、0;  圖2  信號(hào)功分、合路示意圖在圖2中，功分器有兩個(gè)作用，一是將前向鏈路的發(fā)射信號(hào)分成兩路，起到功率分配的作用，同時(shí)將反向的接收信號(hào)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(shí)，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

5、況下，選用垂直波瓣較寬，水平波瓣現(xiàn)對(duì)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(gè)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(shí)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(shí)室外基站無法解決建筑內(nèi)部的覆蓋，這時(shí)，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(gè)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(hào)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(hào)經(jīng)過傳輸媒介進(jìn)行前反向放大，直放站分

6、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(diǎn)，但是也有容易自激、上行容易對(duì)施主基站產(chǎn)生干擾等缺點(diǎn)，在使用無線直放站的時(shí)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(shí)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

7、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(hào)，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(huì)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(shí)，輸出信號(hào)經(jīng)延時(shí)反饋到入端，致使直放站輸出信號(hào)發(fā)生嚴(yán)重失真產(chǎn)生 自激。CDMA信號(hào)自激的頻譜如圖4所示，發(fā)生自激后CDMA信號(hào)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(shí)會(huì)造成大片區(qū)域無法通話?？梢詮?以下幾方面來解決自激問題：避免室內(nèi)信號(hào)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)

8、覆蓋的前提下盡量減小直放站的前反向增益。    圖4  CDMA信號(hào)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(hào)的傳輸方式。無線直放站通過接收空間傳播的無線信號(hào)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(hào)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：    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(huì)增加延時(shí)。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(shí)合理調(diào)整。搜索

9、窗設(shè)置過小，起呼不了；設(shè)置過大，呼叫建立時(shí)間很長或者呼叫失敗。下面是光纖直放站引入時(shí)延的經(jīng)驗(yàn)公式。 (2×R×6.6)/1.61+(1.5×d×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(shí)，單位是微秒，一般是6微秒。這個(gè)公式計(jì)算出來的是碼片數(shù)(chip)，路徑時(shí)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(shí)延換算成碼片即t/0.814。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，查碼片(chip)與搜索窗(SWA)對(duì)應(yīng)表，選擇最接 近的

10、搜索窗。一些人員密集的商場(chǎng)、大型的寫字樓、大型娛樂場(chǎng)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(gè)基站，在使用微蜂窩時(shí)應(yīng)該注意以下兩個(gè)問題。第一個(gè)是鄰區(qū)問題，在市區(qū)，由于基站數(shù)量比較多，基站密度比較大，平均站距不到1公里，在高層建筑收到很多基站的信號(hào)，因而在做鄰區(qū)規(guī)劃時(shí)應(yīng)該全而精。在 微蜂窩開通以前應(yīng)對(duì)建筑內(nèi)進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)試，根據(jù)強(qiáng)度對(duì)信號(hào)進(jìn)行分類，對(duì)于EC/IO-10dB的應(yīng)加入到微蜂窩的鄰區(qū)內(nèi)，同時(shí)覆蓋到建筑的進(jìn)出入口的宏 蜂窩扇區(qū)也應(yīng)該加入到微蜂窩的鄰區(qū)里。另外一個(gè)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

11、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(shí)，用戶若在201頻點(diǎn)，進(jìn)入室內(nèi)則需要下切到283頻點(diǎn)，如果不做載頻間切換，肯定會(huì)掉話。 (2)分布系統(tǒng)的勘查設(shè)計(jì)室內(nèi)覆蓋的目的是在建筑物內(nèi)部需要場(chǎng)強(qiáng)覆蓋、而基站信號(hào)又無法輻射的區(qū)域提供理想的信號(hào)覆蓋。因此，工程設(shè)計(jì)的首要工作是勘測(cè)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(hào)。在勘測(cè)時(shí)，應(yīng)特別注意話務(wù)繁忙地帶，即用戶最經(jīng)常使用移動(dòng)電話的地方，這一區(qū)域往往要設(shè)計(jì)一個(gè)分布天線。經(jīng)過實(shí) 地勘測(cè)，可基本確定各分布天線的位置，并根據(jù)各分布天線管轄范圍來確定其每個(gè)信道的輸出功率。為了使方案規(guī)劃更加準(zhǔn)確，通?？蓪?duì)這些區(qū)域進(jìn)

12、行場(chǎng)強(qiáng)覆蓋預(yù) 測(cè)。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(hào)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)建工大廈基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(cè)試的結(jié)果來看， 1層到6層信號(hào)覆蓋良好，無需做分布系統(tǒng)。6層以上信號(hào)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，

13、信源部分為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：2.2dB10dB耦合器插損：0.7dB20dB耦合器插損：O.3dB阻抗：50 功分器 工作頻段：820MHz-960MHz二功分插損3.5dB 合路器 工作頻段：820MHz-960MHz插損1.5dB 饋線 10D饋線百米損耗11.0dB

14、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(jì)圖根據(jù)耦合器、功分器、合路器的插損以及饋線的百米損耗，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的功率進(jìn)行了預(yù)算，使每個(gè)天線口的輸入功率符合要求。設(shè)計(jì)圖和功率分配如圖6、圖7、圖8、圖9所示。    圖6  地下二層走線示意圖和功率分配圖    圖7  七到十層以及電梯的走線示意圖和功率分配圖    圖8  十一層到十八層走線示意圖和功率分配圖 

15、60;  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(hào)不泄漏，在窗口處安裝壁掛式定向天線，同時(shí)也避免了高層覆蓋的窗口效應(yīng)，使窗口處的信號(hào)強(qiáng)度和EC/IO強(qiáng)于從室外覆蓋過來的信號(hào)。同 時(shí)，我們根據(jù)光纖的長度，以及設(shè)備產(chǎn)生的時(shí)延，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)時(shí)延進(jìn)行了計(jì)算，根據(jù)計(jì)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(duì)整個(gè)樓層和電梯 進(jìn)行了撥打測(cè)試，通過測(cè)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，達(dá)到了預(yù)期的覆蓋效果。3、小區(qū)深層覆蓋解決覆蓋據(jù)統(tǒng)計(jì)，移動(dòng)通信大約有85%以上的話務(wù)量產(chǎn)生在室內(nèi)

16、，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(hào)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)無法選到合適的站址。有時(shí)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)的覆蓋。3.1建設(shè)直放站建設(shè)直放站是解決局部覆蓋比較有效的方法。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(gè)地點(diǎn)同時(shí)能接收到很多基站的導(dǎo) 頻信號(hào)，這些信號(hào)的導(dǎo)頻強(qiáng)度比較弱，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(huì)將導(dǎo)頻污染區(qū)域放大。此外，當(dāng)無

17、線直放站的施 主天線和重發(fā)天線的隔離度不夠時(shí)，會(huì)出現(xiàn)自激現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)自激會(huì)造成大面積無法正常通話。光纖直放站將一個(gè)扇區(qū)的信號(hào)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)頻比較干凈，不會(huì)產(chǎn)生干擾。所以在直放站選擇取時(shí)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(duì)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(hào)分成兩路，天線分別朝兩個(gè)方向覆蓋。在小區(qū)不 是很大、不需要覆蓋很遠(yuǎn)的情況下，一般選用低增益波瓣較寬的定向天線，這樣可以充分覆蓋到天線兩側(cè)方向。在直放站開通以后，在小區(qū)內(nèi)以及周邊進(jìn)行詳細(xì)的路 測(cè)和撥打測(cè)試，根據(jù)路測(cè)的情況，對(duì)天線的方位角和傾角進(jìn)行調(diào)整，保證小區(qū)內(nèi)充分覆蓋，同時(shí)也不會(huì)對(duì)小區(qū)周邊產(chǎn)生影響。3.2室外分布系統(tǒng)由于小區(qū)規(guī)劃以及小區(qū)居民擔(dān)心電磁輻射等條件的限制，有的小區(qū)無法直接安裝抱桿和天線，在這種情況下，可以通過建設(shè)室外分布系統(tǒng)解決小區(qū)的覆蓋。在這些多 層(六層)小區(qū)，覆蓋較弱的主要集中在一層至四層以及地下室，室外分布系統(tǒng)的基本原理與室內(nèi)分布系統(tǒng)一樣，將直放站或者微蜂窩的信號(hào)經(jīng)過功分、多級(jí)耦合、 放大，通過天線將信號(hào)均勻地覆蓋到室內(nèi)。天線安裝方法有兩種，一種方法是將天線安