农村网络覆盖解决方案

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1、农村网络覆盖解决方案C 2004 年 4 月 27 日 14:32 通信世界网吕雪峰 刘长怀随着我省 GSM 网络的不断扩容建设，到目前为止，各分公司市区的网络覆盖只是在 少数室内不能满足用户的需求，我们也一直通过室内分布系统的建设来进行改善，而在 农村，首要的网络问题还是覆盖问题。从我们的实际维护经验中发现，影响网络覆盖的 主要原因在于基站天线高度、功率、天线类型等，为了能够有效地、快速地改善农村覆 盖效果，充分发挥现有设备的效益，我们提出了下面几种增强农村基站覆盖的方案措施， 供各分公司在网络优化调整时参考。一、使用 TMB 增强农村覆盖TMB 作为一种在天线近端使用的信号增强器，它能将信

2、号的上、下行功率都进行放 大，从而达到扩大基站覆盖范围的效果。从我们了解的TMA的作用来说，其靠近天线近 端的放大作用能有效的降低天馈系统对信号的损耗而造成的上行信号接收电平的下降。 但由于其具有一定的插入损耗，而造成对信号的下行约衰减2dB左右。TMB在有效的继 承TMA的上述优点基础上，增加了下行信号的放大作用，不仅补偿了其本身对信号的衰 减，而且由于其输出功率能够达到45dBm （标称输出功率为43dBm），补偿了天馈系统 对信号的衰减，有效的增强了下行信号的覆盖范围。目前在郊区及乡镇基站建设中，一般为了增强覆盖效果而选用的铁塔高度在50 米 以上，并且机房一般在平地建设。这样，从机架顶

3、至天线入口，天馈线长度大于60 米。 按照通常使用的馈线每100米4dB损耗来考虑，加上馈线接头等的损耗，这样一般天馈 的损耗都在3dB左右。按CDU-A机架顶44.5dBm考虑，在天线入口处功率仅有41.5dBm。 因此如果使用TMB，下行将增加3.5dB（与标称输出功率相比增加2dB）。这将有效的增 加基站的下行覆盖范围，并且其具有的上、下行放大作用，能够更方便地达到上、下行 功率平衡。从实际测试数据来看，使用TMB后，信号明显增强，增强的幅度约为7dB左右。考 虑到在关闭TMB进行测试时，TMB本身大约有4dB左右的插入损耗，因此使用TMB至少 可以使得信号强度增加3dB （与天线口的输

4、出功率吻合）。二、基站覆盖延伸系统TMB 的功能就是通过对上、下行信号的功率进行放大来提高基站的覆盖范围，目前 有多种方法可以用来达到同样的目的，如边际网中设计的可安装在基站机柜中的功率放 大器和第三方厂家生产的基站覆盖延伸器等。基站覆盖延伸系统是在TMB的基础上，采 用独立的机柜式结构，将功率放大模块安装于单独的机柜，更加增加了基站的下行功率， 同时克服了 TMB只适用于2个载频基站的限制。在增加基站延伸覆盖系统后，为了保证 上下行的功率平衡要求，需要在天线端安装TMA对上行信号进行适当的放大。对于使用馈线较长的基站，或者是利用微蜂窝来提供大面积覆盖的，可以考虑增加 TMB 来补偿馈线的损耗

5、以提高天线口的输入功率，从而达到加强其覆盖的目的；而在基 站周围地势平坦，站间距离较大的地区，可以采用基站覆盖延伸系统来增强覆盖范围， 同时要考虑地理环境和天线高度对覆盖效果的影响。基站覆盖延伸系统设备的技术参数 如表 1 所示。表1基站覆盖延伸系统设备的技术養数参数特性备逹频率范围下行(Tx)935 “ 960MHz上行(Rx)890 0 915MHz带宽25MHz増益12dB波动范围：ldB驻波比1.3 ： 1旁路撞损WldBBypass Mode増益可调范围15迪 / 1 迪 lOdB / ldBTx/Rx隔离度80dB摄大输入电平+39dBm摄大输出电平+51 dBm工作温度-30 “

6、 +601C工作湿度5 9眾无凝结表 1 基站覆盖延伸系统设备的技术参数三、直放站的建设直放站作为一种解决覆盖的补充设备，由于不需传输设备，建设快捷，而成为乡镇 解决覆盖问题的比较有效的手段。直放站一般输出功率为33dBm,增益最大一般为lOOdB 左右，但其安装环境要求信号源天线入口功率必须在-80dBm以上。表2为一覆盖固定村 庄的直放站开通前后村庄内信号的对比情况。表2戟站开通前后村庄內信号的对比信号强度关闭直喊开启直舷0-9 (-110=dBm-100)0010-19-100=dBm-90)0. 20. 120-29 (-90=dBm-80)24. 311.830-39 (-80=dB

7、m-70)57. 733. 240-49 (-70=dBm-60)17.837.250-59 (-60=dBm-50)012.760-63-50=dBm=-47)02.8)63 -47=dBnii.- . .-.- .-.- .-02. 1表 2 直放站开通前后村庄内信号的对比从测试结果来看，直放站的使用能够有效地提高覆盖区内的信号强度，增加基站的 覆盖面积。与通常的基站安装一样，其安装位置的高低，一定程度上决定了覆盖的距离。对于小面积的盲区和公路、铁路的覆盖问题，从建设成本和建设时间来看，用直放 站进行解决比较适合。但应根据具体情况进行建设点和直放站类型的选取：对于开阔区 域，因为对信号覆盖

8、范围控制较难，为降低对系统指标的影响，一般选用选频直放站； 对较为封闭的区域，如山村等因为覆盖区域内信号相对比较干净，因此可以选用宽带直 放站。四、高山基站的建设从我们在覆盖预测中常用的 Okumura-Hata 传播模型公式来分析，基站覆盖区域的 大小与高度有明显的关系。对于全向基站，常用9dBd的全向天线。考虑使用CDUA，我们可近似认为 EIRP=50.5dBm。Pr可以取-94dBm, f可取935MHz。按照较为普遍使用的50米天线挂高， 可以得出覆盖距离为 8.09km. 当天线挂高为 200 米时，上述其他参数不变覆盖距离为 20.23km.选择高山进行建站，不仅仅因为天线的升高

9、可使覆盖距离增加，而且因为站址较高， 一般的障碍物的阴影较少，这样有利于对复杂环境的山区进行有效的覆盖。通过对高山基站的覆盖测试可明显看出，高山基站对于山区大距离的覆盖效果明 显。但由于处于山顶，相应电源、铁塔和机房建设等方面所需投资较大（一般配套设备 与其他基站相比费用要多 2/3 左右）。由于一般高山无直接上山的公路，因此进行维护 的难度也加大。另外，应注意靠近建站高山下村庄的信号覆盖，因为使用的天线的垂直 方向角较小，而基站位置较高，容易造成所谓的“塔下黑”的情况。因此在选择天线类 型时，应根据具体情况，选择带有下倾角的天线。分公司应该根据具体的实际条件，在山区可以利用几个高山站进行大面

10、积的覆盖， 同时结合普通较低基站对重点区域进行覆盖；对阻挡严重区域，可以采用直放站等补充 设备达到对山区整体良好覆盖。高山基站是一种比较极端的提高天线的情况，但它明显体现了天线高度对基站覆盖 距离的影响。五、全向基站改为定向基站以及更换基站天线在日常的网络维护和优化工作中，我们发现全向基站由于其天线受到铁塔的阻挡， 天线位置，天线的垂直度等方面的影响，大大缩小了基站的覆盖范围，在有些地区，特 别是平原地区，为了消除这些因素的影响，将全向基站改为定向基站，明显改善了基站 的覆盖效果，考虑到基站的安全性，一般站型配置为2/2/2，由原来一个基站2 个载频 增加到 6 个载频，但一般以覆盖为目的的基

11、站话务量较低，使用6 个载频在资源上形成 一定的浪费，因此在覆盖效果与资源利用率之间很难找到一个平衡点。经过我们优化室 技术人员的分析和讨论，我们提出了以下几种定向基站的建设思路，并对其各自的优缺 点进行对比分析，可供大家根据具体的地理环境及设备资源和话务量情况具体来选择使 用。1全向基站全向2 载频基站作为后面介绍各种方案进行比较的基准，各种方案中的假定条件与 全向基站一致，假定使用CDU-A，单机柜、2载频，天线高度50米，馈线系统的损耗为 3.5dB，则全向基站在天线口的输入功率为39dBm,如图1所示。2定向基站方案一：传统的定向基站传统的全向改定向方案。在全向基站基础上，将全向天线换

12、为90定向天线，由原 来的02站型改成S2/2/2站型，这样不仅提高了基站覆盖距离，同时增加了基站的话务 容量，但对于话务量较低的农村基站来说，带来的不利影响是设备利用率降低，如图2 所示。3定向基站方案二：6小区定向基站图4岌囱窸姑方案将全向基站改为6 小区定向基站，如图 3 所示。从事过模拟设备维护的人员都了解， 一个模拟定向基站是由6 个小区组成，将全向基站改为6 小区定向基站这种方法是沿用 了模拟基站的建设方案，与传统全向改定向的方案相比较，它能够更好地解决了小区交 界处的信号覆盖问题，不利之处在于一个基站需要定义6 个小区数据，增加了许多切换 关系，若使用一个机柜实现的话，则没有分集

13、接收的功能。4定向基站方案三：TMB如果在全向基站的天线端将功率一分为三，把全向天线更换为定向天线，也可以达 到定向覆盖的目的，但是由于三功分器的插入损耗达5.5dB，这样就大大降低了天线口 的输入功率。为解决功率损耗问题，可以考虑在功分器前端增加TMB,使用TMB的放大 作用来补偿功分损耗。TMB的输出功率最大可达45dBm，扣除功分器的插入损耗和跳线 的损耗，天线口输入功率可以达到39dBm。由于TMB只有两个放大通道，受其限制，TMB 适用于基站周围比较开阔，但话务量不高并没有话务发展潜力的地区，如图4所示。5定向基站方案四：覆盖延伸器基站覆盖延伸器的主要作用是对下行发射信号进行功率放大

14、，采用这种方案时必须 在天线端安装TMA对上行信号进行放大以解决上、下行的功率平衡问题。基站覆盖延伸 器的单载频功率最高可达50dBm,考虑到馈线系统损耗3.5dB和TMA自身的插入损耗2dB, 天线口的输入功率可达44.5dBm，与其它方案比较应该是功率最高的，如图5所示。6定向基站方案五：智能天线阵列智能天线阵列的作用是通过检测所在位置，调整阵列中的不同天线的馈电方式，形成特定赋形波束，使发射功率主要集中在用户所在的方向，智能天线通过减小功率发射范围来提高固定方向上的增益。智能天线阵列在CDMA系统应用 广泛，在GSM中很少使用，如图6所示。表 3 是对以上几种方案的简单比较，各公司应根据自己的实际情况，采取相应的配 置方式来完善网络覆盖效果。表3筋棊站方案覆盖效果比较基站类型天线数屋鐵线数量我频数天线口功率増加设备（与全向2基站对比）全向基站全向2239 dBm定向方案羔定向366339 dBm翹協天线定向方案二定向66639 dBm姒藪無馥、天 线定向方案三定向32239 dBmTMB-,天线定向方案四定向366344.5dBm延伸放大器、天线定向方案五不定2239 dBm天线阵列