摘要：移動(dòng)通信的快速發(fā)展，移動(dòng)用戶的高速增長(zhǎng)及單用戶話務(wù)量的提高，給運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)增容的問題。而微蜂窩技術(shù)則是通過提高頻譜利用率，在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上增大容量的有效方法。本文介紹了利用微蜂窩技術(shù)快速提高系統(tǒng)容量的技術(shù)。
　　目前，移動(dòng)電話的普及率高速增長(zhǎng)，對(duì)此，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商及設(shè)備供應(yīng)商都想方設(shè)法提高系統(tǒng)的容量，以滿足日益增長(zhǎng)的移動(dòng)電話市場(chǎng)的需求，其主要方法以下兩類：
　�。�1）開發(fā)新的頻段、新的制式，如DCS1800、CDMA等。
　�。�2）在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上應(yīng)用新技術(shù)，如跳頻、多層覆蓋等。
　　而微蜂窩技術(shù)是形成多層覆蓋的主要技術(shù)。由于微蜂窩具有工程建設(shè)周期短、使用方式靈活等特點(diǎn)，是快速提高系統(tǒng)容量的有效方法。下面以GSM900微蜂窩為例，介紹微蜂窩的建設(shè)及應(yīng)用。
　　1 現(xiàn)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的概況
　　現(xiàn)時(shí)的GSM網(wǎng)絡(luò)在城市區(qū)域，基站的密度已經(jīng)很高，站距約在500米左右，在頻率資源有限的情況下，通過小區(qū)的擴(kuò)容或再分裂來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)的容量已經(jīng)不可能，不能滿足同頻C/I>9dB的工程要求，只能通過新方式增容。　　2　微蜂窩技術(shù)的含義及應(yīng)用目的
　　微蜂窩技術(shù)是指通過降低基站發(fā)射功率，天線的掛高，并使用增益天線，以達(dá)到在小范圍提供高密度話務(wù)量。
　　應(yīng)用微蜂窩技術(shù)的主要目的是在小范圍內(nèi)提供大話務(wù)量，在用戶密度大的地區(qū)提供足夠的信道數(shù)，解決容量的問題；由宏蜂窩解決覆蓋及快速移動(dòng)用戶的問題，形成重疊覆蓋的兩層。另一個(gè)目的也用于盲區(qū)覆蓋（如室內(nèi)），或加上放大器在邊遠(yuǎn)地區(qū)解決覆蓋。
　　3　微蜂窩的建設(shè)
　　3.1微蜂窩的選點(diǎn)
　　微蜂窩的選點(diǎn)工作在微蜂窩建設(shè)中占重要的位置，選點(diǎn)的正確與否，直接影響微蜂窩日后的運(yùn)行及效益。一般選點(diǎn)前要先定出設(shè)點(diǎn)目的，確定是解決容量問題還是解決覆蓋問題，然后要考慮所設(shè)微蜂窩是否連成層，一般可按照以下流程進(jìn)行：
　�。�1）解決容量問題。
　　注：實(shí)地勘察主要是在阻塞小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)尋找可能的熱點(diǎn)，可以通過分析工具定出時(shí)間提前量值的集中范圍來(lái)估計(jì)熱點(diǎn)大概位置，一般熱點(diǎn)會(huì)是商場(chǎng)、酒樓、娛樂場(chǎng)所等。確認(rèn)熱點(diǎn)后，還要考慮是否有適合的位置安裝天線來(lái)實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)覆蓋。熱點(diǎn)探測(cè)方法見“熱點(diǎn)探測(cè)”節(jié)。
　　（2）解決盲區(qū)覆蓋問題。
　　解決覆蓋問題主要是根據(jù)工程人員對(duì)網(wǎng)絡(luò)的了解，列出覆蓋不理想?yún)^(qū)域，亦可以根據(jù)統(tǒng)計(jì)客戶投拆來(lái)選取。
　�。�3）熱點(diǎn)探測(cè)
　　熱點(diǎn)探測(cè)技術(shù)是利用在現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置測(cè)試設(shè)備，通過統(tǒng)計(jì)來(lái)分析測(cè)試點(diǎn)是否屬熱點(diǎn)。首先，準(zhǔn)備一臺(tái)GSM基站模擬發(fā)射機(jī)，它發(fā)射的信號(hào)包含基本的小區(qū)信息如頻點(diǎn)等，能夠作為現(xiàn)有小區(qū)的鄰小區(qū)。然后把模擬發(fā)射機(jī)設(shè)置在候選點(diǎn)上，發(fā)射天線方向?qū)Ω采w目標(biāo)區(qū)域，并在基站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中輸入模擬發(fā)射機(jī)的相關(guān)信息，把它列入覆蓋目標(biāo)區(qū)域原有小區(qū)的鄰區(qū)列表中。當(dāng)有用戶在目標(biāo)區(qū)域中通話時(shí)，手機(jī)會(huì)監(jiān)聽鄰小區(qū)（模擬發(fā)射機(jī)）的信息（如場(chǎng)強(qiáng)比較）并報(bào)告給現(xiàn)服務(wù)小區(qū)，模擬發(fā)射機(jī)所模擬的基站也會(huì)被作為鄰小區(qū)上報(bào)，在現(xiàn)服務(wù)小區(qū)中利用軟件統(tǒng)計(jì)報(bào)告模擬發(fā)射機(jī)的次數(shù)及手機(jī)收到服務(wù)小區(qū)和模擬發(fā)射機(jī)的場(chǎng)強(qiáng)比較，在報(bào)告總數(shù)中得到模擬發(fā)射機(jī)的場(chǎng)強(qiáng)大于或等于服務(wù)小區(qū)的百分比，當(dāng)模擬發(fā)射機(jī)的場(chǎng)強(qiáng)大于或等于現(xiàn)服務(wù)小區(qū)時(shí)，可認(rèn)為日后微蜂窩成為主用小區(qū)，通過服務(wù)小區(qū)的話務(wù)量來(lái)估計(jì)日后微蜂窩的話務(wù)量，確定微蜂窩的選點(diǎn)是否正確。　　通常如果模塊場(chǎng)強(qiáng)≥服務(wù)場(chǎng)強(qiáng)的百分比在70％以上，并且考慮在探測(cè)時(shí)間內(nèi)（一般20分鐘）的報(bào)告次數(shù)，就可以確定這是否是一個(gè)熱點(diǎn)。
　　3.2覆蓋預(yù)測(cè)及模擬
　　確定微蜂窩站點(diǎn)后，就要根據(jù)覆蓋目標(biāo)，設(shè)計(jì)微蜂窩天線的掛高、方向、增益，并根據(jù)上下行平衡設(shè)計(jì)EIRP（等效輻射功率），預(yù)測(cè)微蜂窩的有效覆蓋范圍，確保目標(biāo)在微蜂窩的有效覆蓋區(qū)內(nèi)，并有穩(wěn)定良好的下行信號(hào)強(qiáng)度，使在目標(biāo)區(qū)內(nèi)的用戶盡量保持在微蜂窩的覆蓋區(qū)內(nèi)。
　　對(duì)于覆蓋的預(yù)測(cè)，可以采用奧村模型。奧村模型是研究無(wú)線電波在空間傳播的模型，它對(duì)于不同的傳播環(huán)境有不同的A值。對(duì)于微蜂窩，如果設(shè)置在繁華復(fù)雜街區(qū)，可以選用市區(qū)的A值。
　　得到預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)后，最有效的證實(shí)方法就是做模擬測(cè)試。即在微蜂窩站點(diǎn)設(shè)置模擬發(fā)射機(jī)，選用具有與設(shè)計(jì)值一樣的參數(shù)的天線，掛高、方向、傾角與設(shè)計(jì)一致，采用預(yù)測(cè)的EIRP，然后用場(chǎng)強(qiáng)接收機(jī)在目標(biāo)區(qū)域測(cè)試模擬發(fā)射的下行信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)分布情況。直觀了解日后微蜂窩運(yùn)行后的覆蓋效果，及在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)微蜂窩信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)的比較，為設(shè)計(jì)微蜂窩與其余小區(qū)的切換提供參考數(shù)值。
　　3.3切換的控制
　　微蜂窩投入使用時(shí)，要考慮切換的控制。一方面，要發(fā)揮微蜂窩的最大作用，吸收大部分的話務(wù)量，以降低宏蜂窩的擁塞；另一方面，也要考慮它與相鄰的宏蜂窩小區(qū)或微蜂窩的鄰小區(qū)關(guān)系，正確地設(shè)置切換參數(shù)，使移動(dòng)用戶在通話時(shí)，能保證正常的切換。
　�。�1）切換邊界的劃定
　　切換邊界的選擇，不要選擇在話務(wù)量高的地方，同時(shí)要在微蜂窩的有效范圍以內(nèi)，以保證切入、切出的正常進(jìn)行。因?yàn)槲⒎涓C的發(fā)射功率小，天線的掛高低，其有效覆蓋范圍較小。為吸收更多話務(wù)量而盲目擴(kuò)大微蜂窩的覆蓋范圍，會(huì)造成邊緣地區(qū)微蜂窩接收手機(jī)的上行信號(hào)較弱，不能保證手機(jī)的切換及通話質(zhì)量，引起掉話。切換邊界劃定最可行的辦法是通過實(shí)際測(cè)試，在保證微蜂窩服務(wù)質(zhì)量的前提下劃定切換邊界。
　�。�2）鄰小區(qū)的選擇
　　微蜂窩的鄰小區(qū)的選擇，可以基于以下兩個(gè)原則：
　�。╝）所有與微蜂窩相鄰的小區(qū)（包括宏蜂窩、其它微蜂窩），以及與微蜂窩在地理位置不相鄰，但是可能覆蓋到微蜂窩控制范圍的宏蜂窩小區(qū)都應(yīng)列入切入微蜂窩的鄰小區(qū)表中，以免造成孤島效應(yīng)。
　�。╞）設(shè)置切出微蜂窩的鄰小區(qū)，一般可以選擇在微蜂窩控制范圍有良好覆蓋的2-3個(gè)宏蜂窩小區(qū)，作為用戶從微蜂窩切出的通路。
　�。�3）切換參數(shù)的設(shè)置
　　以MOTOROLA的切換算法為例，MOTOROLA提供六種微蜂窩的切換算法，各有不同的用處。例如GSM900微蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，微蜂窩切入宏蜂窩選擇算法三，宏蜂窩切入微蜂窩選擇算法五。
　　可以根據(jù)微蜂窩覆蓋區(qū)域（室內(nèi)、室外道路等）分別制定不同的參數(shù)模板，供初開通時(shí)使用。以覆蓋室外道路的微蜂窩為例，切換參數(shù)具體設(shè)置舉例如下：
　　Power Budget Type（功率預(yù)算類型）3（微蜂窩--宏蜂窩）：
　　handover margin（切換門限）：4微蜂窩比宏蜂窩小4dB時(shí)才切出
　　ul_relev_1（上行場(chǎng)強(qiáng)）：30　在微蜂窩上行強(qiáng)度小于-80dBm時(shí)觸發(fā)切出
　　dl_relev_serv_1（下行場(chǎng)強(qiáng)）：30　在微蜂窩下行強(qiáng)度小于-82dBm時(shí)觸發(fā)切出
　　此設(shè)置主要目的是在微蜂窩的下行強(qiáng)度小于-80dBm（30-110＝-80）時(shí)，即微蜂窩信號(hào)強(qiáng)度變?nèi)鯐r(shí)，解發(fā)切換，使正在通話的用戶切換到信號(hào)更強(qiáng)的小區(qū)，以保證用戶的通話質(zhì)量。
　　Power Budget Type 5（宏蜂窩--微蜂窩）：
　　hadover margin：-5　微蜂窩下行強(qiáng)度比宏蜂窩小5dB觸發(fā)切入
　　Quality_delay（時(shí)延）：4　延時(shí)4X0.5＝2秒
　　Rxlev_ncell_1（鄰區(qū)下行場(chǎng)強(qiáng)）：34　微蜂窩下行場(chǎng)強(qiáng)大于-76dBm時(shí)觸發(fā)切入
　　此設(shè)置主要目的是即使手機(jī)接收微蜂窩場(chǎng)強(qiáng)比宏蜂窩�。�-5），亦觸發(fā)切換，使微蜂窩吸收更多的話務(wù)量，緩解宏蜂窩的擁塞，設(shè)置延時(shí)目的是阻止快速移動(dòng)用戶在通過微蜂窩覆蓋區(qū)時(shí)，切入微蜂窩后快速離開，可能會(huì)發(fā)生微蜂窩不夠時(shí)間發(fā)出切換出去的指令，用戶已經(jīng)離開微蜂窩的有效覆蓋區(qū)，導(dǎo)致掉話的發(fā)生；設(shè)置在微蜂窩下行強(qiáng)度大于-76dBm時(shí)才允許切入，是為了確保微蜂窩有良好的信號(hào)質(zhì)量。
　　微蜂窩開通后應(yīng)該觀察一段時(shí)間，并可靈活通過修改切換算法或參數(shù)，調(diào)整其發(fā)射功率、覆蓋范圍和切換邊界，以達(dá)到最優(yōu)效果。
　　3.4微蜂窩層
　　使用微蜂窩的主要目的是吸收話務(wù)量，但是微蜂窩的覆蓋范圍小，如果存在成片的話務(wù)熱點(diǎn)，一個(gè)微蜂窩往往不能全部覆蓋，這時(shí)，就需要多個(gè)微蜂窩組合，形成微蜂窩層。
　　幾個(gè)微蜂窩層一定要在話務(wù)量熱點(diǎn)形成連續(xù)的覆蓋，否則，微蜂窩形成幾個(gè)不連續(xù)的小區(qū)，當(dāng)移動(dòng)用戶在這幾個(gè)不連續(xù)的小區(qū)和包含它們的宏蜂窩小區(qū)通話時(shí)，就會(huì)在微蜂窩之間、微蜂窩與宏蜂窩之間頻繁切換，增加系統(tǒng)的信令負(fù)擔(dān)，話務(wù)量也不能留在微蜂窩層，不利于吸收熱點(diǎn)的話務(wù)量。所以，要調(diào)整微蜂窩的發(fā)射功率及天線參數(shù)，使微蜂窩在話務(wù)量熱點(diǎn)地區(qū)形成連續(xù)覆蓋的微蜂窩層。
　　微蜂窩層的頻率設(shè)置，如果頻率資源充足，可以單獨(dú)列出一組頻率給微蜂窩專用，與宏蜂窩使用的頻率錯(cuò)開，在微蜂窩層中相隔使用；但是如果頻率資源不足，而且熱點(diǎn)區(qū)域的話務(wù)量很高，需要多個(gè)頻點(diǎn)（信道）解決，可以利用微蜂窩的覆蓋范圍小易于控制的特點(diǎn)，采用偷頻的方式。偷頻可以在頻率規(guī)劃小區(qū)圖上，“偷”取與微蜂窩覆蓋方向相反的宏蜂窩頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)，但要通過日后的統(tǒng)計(jì)結(jié)果跟蹤，觀察所“偷”用的頻率是否可行。另一種方法是到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行掃頻測(cè)試，確認(rèn)哪些頻率可以使用。偷頻有一個(gè)缺點(diǎn)，就是在全網(wǎng)或部分區(qū)域做頻率重新規(guī)劃時(shí)，又要重新進(jìn)行偷頻工作，因?yàn)樵�有的微蜂窩頻率可能已經(jīng)不適用。相對(duì)而言，使用獨(dú)立的一組微蜂窩頻率對(duì)于頻率規(guī)劃比較方便。
　　3.5傳輸組網(wǎng)
　　微蜂窩的傳輸組網(wǎng)方式多種多樣，可以根據(jù)不同的情況選擇不同的方式實(shí)現(xiàn)快速組網(wǎng)，以體現(xiàn)微蜂窩的靈活性。由于微蜂窩發(fā)射功率要求不大，設(shè)備生產(chǎn)商有專門的小型設(shè)備，其傳輸方式可以支持E1/T1、HDSL等，并支持鏈狀連接功能。實(shí)際應(yīng)用中，小型微蜂窩設(shè)備一般和天線放置在建筑物約10-15米的高度，而微波天線一般安裝在樓頂，使用微波傳輸不是太方便。采用以雙絞線為傳輸媒質(zhì)的HDSL方式與微蜂窩附近的基站連接組網(wǎng)較為簡(jiǎn)單快捷；如果有條件使用微波設(shè)備，采用一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的微波設(shè)備較為經(jīng)濟(jì)快捷。在實(shí)際應(yīng)用中通常采用混合方式。
　　為了安全起見，成層的微蜂窩最好在傳輸上連成自愈環(huán)，以防止傳輸設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)造成整個(gè)微蜂窩層中斷。
　　3.6微蜂窩的優(yōu)化
　　微蜂窩的主要目的是吸收話務(wù)量，解決宏蜂窩的擁塞，在微蜂窩投入使用后，如發(fā)現(xiàn)微蜂窩吸收不到話務(wù)量或雖然話務(wù)量較高，但掉話及切換頻繁，這時(shí)就需要對(duì)微蜂窩進(jìn)行優(yōu)化。
　�。�1）發(fā)射功率控制
　　微蜂窩的發(fā)射功率一般不高，以一般設(shè)備來(lái)說，接口輸出為30dBm，如使用7dbi的定向天線，線損3dB，那么在離天線前方500米接收?qǐng)鰪?qiáng)接近-85dBm。因此，要適當(dāng)控制微蜂窩的發(fā)射功率，使微蜂窩覆蓋其控制的熱點(diǎn)區(qū)。在微蜂窩層中，調(diào)整功率可調(diào)整各微蜂窩吸收的話務(wù)量均衡，但在偷頻的情況下，功率不能設(shè)得太大，否則會(huì)造成對(duì)其余鄰小區(qū)的干擾。
　　（2）切換邊界及參數(shù)調(diào)整
　　微蜂窩小區(qū)切換邊界的劃定，除與微蜂窩的發(fā)射功率有關(guān)外，還與切換門限的設(shè)定有關(guān)，為了使話務(wù)量盡可能留在微蜂窩中，與宏蜂窩的切換門限可以設(shè)成負(fù)數(shù)，即在宏蜂窩下行強(qiáng)度大于微蜂窩的下行場(chǎng)強(qiáng)時(shí)亦允許切換。但是根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，否則會(huì)造成切換失敗。
　　另外，由于微蜂窩的覆蓋范圍小，對(duì)于快速移動(dòng)的用戶，如果通話時(shí)在微蜂窩中快速移動(dòng)，會(huì)造成在微蜂窩間或微蜂窩與宏蜂窩間頻繁切換，此時(shí)，要使用切換算法中的時(shí)間判斷參數(shù)，把快速移動(dòng)用戶留在宏蜂窩層中，減少切換的次數(shù)，而將相對(duì)固定的用戶留在微蜂窩層中。對(duì)于室內(nèi)微蜂窩，更要注意其覆蓋范圍不要延伸到室外太大的面積，因?yàn)闀?huì)造成頻繁切換及干擾，但是要注意在入口的設(shè)置，以保證用戶在通話時(shí)，從室外進(jìn)入室內(nèi)或從室內(nèi)到室外的切換成功。
　　4　微蜂窩的應(yīng)用
　　因?yàn)槲⒎涓C可以在小范圍內(nèi)提供大話務(wù)容量，它發(fā)射功率低，設(shè)備的體積較小，可以靈活使用。因此，微蜂窩可在以下幾方面獲得應(yīng)用。
　　1）快速組成微蜂窩層，提高系統(tǒng)容量
　　可以在熱點(diǎn)區(qū)域形成微蜂窩層，與宏蜂窩構(gòu)成上下兩層，將低速、固定的用戶留在微蜂窩層中，將高速移動(dòng)用戶留在宏蜂窩層中。逐步在全網(wǎng)形成連續(xù)覆蓋的微蜂窩層，解決容量的問題；宏蜂窩主要負(fù)責(zé)解決覆蓋及快速移動(dòng)用戶的問題。
　　2）作為室內(nèi)覆蓋的信號(hào)源，消除室內(nèi)盲區(qū)
　　在許多大型的建筑物中，由于有一定的話務(wù)量潛力及盲區(qū)的存在，可以使用微蜂窩加室內(nèi)分布系統(tǒng)的方法解決，此種情況適用于一些商業(yè)大廈，對(duì)于話務(wù)量低的室內(nèi)區(qū)域，可以先用直放站作為信號(hào)源，待有一定話務(wù)量時(shí)再用微蜂窩代替。
　　3）在邊元區(qū)域提供覆蓋
　　在邊遠(yuǎn)地區(qū)，由于話務(wù)量低，設(shè)置宏蜂窩基站的成本高，可以采用微蜂窩設(shè)備（2載波）加上功率放大器進(jìn)行低成本覆蓋。
　　4）應(yīng)急通訊
　　可以利用小型的微蜂窩設(shè)備安裝在車上，配上簡(jiǎn)易的傳輸和動(dòng)力設(shè)備，組成應(yīng)急通訊車，對(duì)突發(fā)性大話務(wù)量地區(qū)或突發(fā)性故障地區(qū)進(jìn)行覆蓋及提供容量，充分利用微蜂窩設(shè)備的靈活性。
　　5　結(jié)束語(yǔ)
　　微蜂窩技術(shù)是一種提高蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容量的快速有效方法，它作為一個(gè)現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡(luò)的延伸，在無(wú)線通信組網(wǎng)中扮演著重要的角色。靈活運(yùn)行微蜂窩技術(shù)，建設(shè)一個(gè)高質(zhì)的微蜂窩網(wǎng)絡(luò)，無(wú)論是在提高系統(tǒng)利用率，還是在改善網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋情況，都能取得很好的效果。