作為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃難點(diǎn)和重點(diǎn)的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋,選擇不同的覆蓋策略,會產(chǎn)生截然不同的網(wǎng)絡(luò)投資、覆蓋效果、工程難度和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。因此,UMTS網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃必須因地制宜,在合理的網(wǎng)絡(luò)覆蓋策略指導(dǎo)下進(jìn)行。本文將就典型區(qū)域的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案進(jìn)行分析和探討,給出相關(guān)的建議。
一、建設(shè)初期無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的兩種解決方案
在無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期存在兩種不同類型的網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案,一類為室內(nèi)+室外的解決方案,一類為純室外的解決方案。
室內(nèi)+室外的解決方案采用較大的宏蜂窩站間距,宏蜂窩主要解決室外覆蓋,重要商業(yè)樓宇由室內(nèi)覆蓋方案解決。這類方案的好處在于,較大的室外站間距可以帶來室外宏蜂窩下行干擾水平的顯著降低,干擾降低,即意味著每基站容量得到提高,每基站的容量可以得到充分的挖掘,直接部署室內(nèi)解決方案可帶來室內(nèi)深層次覆蓋水平的顯著改善;這類方案的缺點(diǎn)在于,如果一期工程直接部署室內(nèi)覆蓋,可能導(dǎo)致施工難度加大,工程量增加,不部署室內(nèi)解決方案,可能存在室內(nèi)深層次覆蓋較差的問題。
純室外的解決方案采用較小的室外站間距,通過室外宏蜂窩穿透的方式,對室內(nèi)提供深層次覆蓋。這類方案的好處是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到一定階段之前,無需部署室內(nèi)解決方案,可以推遲室內(nèi)解決方案的部署,相應(yīng)減少室內(nèi)覆蓋的工程量,降低室內(nèi)覆蓋的工程難度。這種方案也存在較大的缺點(diǎn),小的站間距意味著網(wǎng)絡(luò)需要建設(shè)大量的基站,造價高,即使采用較小的室外站間距,對于大的購物中心、商場或?qū)懽謽堑冗M(jìn)深較大的樓宇,室外宏蜂窩無法穿透多層混凝土墻,室內(nèi)深層次覆蓋無法得到顯著的改善。室外較小的站間距,帶來下行較強(qiáng)的干擾,每基站容量大幅降低,無線信號的漫射特性可能帶來大量的導(dǎo)頻污染等問題,同時隨著室內(nèi)高速數(shù)據(jù)用戶的增加,基站的發(fā)射功率加大,導(dǎo)致室外干擾水平迅速上升,下行容量迅速耗盡的問題,網(wǎng)絡(luò)容量發(fā)展到一定階段,隨著室內(nèi)高速數(shù)據(jù)用戶的增加,仍然需部署室內(nèi)覆蓋方案,以吸收室內(nèi)的話務(wù)量。
網(wǎng)絡(luò)覆蓋策略決定后面臨的下一問題是如何合理分配有限的網(wǎng)絡(luò)投資。在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)前期,業(yè)務(wù)多集中于市區(qū)、郊區(qū),因此集中投資,建好城、郊區(qū)的無線網(wǎng)絡(luò)是樹立良好服務(wù)形象的關(guān)鍵,而針對農(nóng)村幅員遼闊、面積大、網(wǎng)絡(luò)初始話務(wù)量不高的特點(diǎn),應(yīng)盡量采用經(jīng)濟(jì)的覆蓋手段,在滿足一定覆蓋水平的基礎(chǔ)上,壓縮投資,以控制全網(wǎng)的整體投資,達(dá)到降低成本、建設(shè)精品網(wǎng)絡(luò)的目的。下面將對典型區(qū)域的覆蓋方案進(jìn)行分析和討論。
二、重點(diǎn)樓宇的覆蓋方案分析
1.樓宇覆蓋應(yīng)考慮的主要問題
現(xiàn)有的無線設(shè)計軟件主要是為室外基站規(guī)劃設(shè)計開發(fā)的,它所能設(shè)計的室內(nèi)覆蓋是基于室外基站的信號,通過考慮地貌特征和建筑物穿透損耗要求,對建筑物室內(nèi)覆蓋性能進(jìn)行預(yù)測,這些工具都不能直接用來設(shè)計覆蓋完全依賴室內(nèi)信號的系統(tǒng),因此室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的解決方案主要依賴經(jīng)驗(yàn)。
市區(qū)的大型寫字樓的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,高端用戶量大,網(wǎng)絡(luò)性能直接影響網(wǎng)絡(luò)的品牌效應(yīng),良好的室內(nèi)覆蓋不可避免地將依賴于室內(nèi)覆蓋系統(tǒng),在密集市區(qū),市區(qū)的室外宏蜂窩覆蓋策略主要考慮對于大面積的居民樓及一般商業(yè)樓的覆蓋,此時20dB和15dB的穿透損耗余量可以分別滿足密集市區(qū)和市區(qū)居民樓及一般商業(yè)樓的室內(nèi)覆蓋要求,在一般市區(qū)和郊區(qū),由于成本的限制,不會考慮太多的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng),這些地形雖然不會有大量高層樓宇,室內(nèi)覆蓋主要來源于室外宏蜂窩基站的穿透損耗余量來達(dá)到室內(nèi)覆蓋。
設(shè)定正確的穿透損耗值是控制網(wǎng)絡(luò)投資成本的一個很重要的手段,密集市區(qū),市區(qū)的大型商場,地下停車場,VIP工作場所,政府機(jī)關(guān)大樓等重要建筑物,取高穿透損耗方式并非覆蓋首選,建議直接考慮部署室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò),并且應(yīng)與大網(wǎng)建設(shè)同步進(jìn)行,才能為客戶提供高質(zhì)量的服務(wù),這是擴(kuò)大營運(yùn)收入的重要途經(jīng),也是提升網(wǎng)絡(luò)品牌效應(yīng)的一個很重要的手段。
室內(nèi)設(shè)計的主要目標(biāo)是在滿足服務(wù)質(zhì)量的前提下,提供最好的室內(nèi)覆蓋和最高的容量,按照CDMA設(shè)計原則,主服務(wù)小區(qū)的Ec/Io、軟切換/更軟切換的比率、BLER和服務(wù)可靠度仍然是衡量室內(nèi)覆蓋質(zhì)量的準(zhǔn)則。
室內(nèi)信號只有兩種來源:室外信號的穿透和專用的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng),前者被稱為無源方式部署,后者則被稱為有源方式部署,在這兩種部署方式中,室內(nèi)的覆蓋和容量都與建筑物的穿透損耗有密切關(guān)系。
2.室內(nèi)/室外同頻的方案
通過室外信號穿透來解決室內(nèi)覆蓋的方式比較簡單和經(jīng)濟(jì),為了保證室內(nèi)覆蓋的可靠性,室外信號要留出充足的余量,同時高的余量會導(dǎo)致室外的整體干擾水平的提高,由于無法很好預(yù)測信號的傳播,室內(nèi)可能會出現(xiàn)多路信號,無法保證室內(nèi)各處都始終維持一個主服務(wù)信號,導(dǎo)致服務(wù)水平降低。除了覆蓋質(zhì)量,通過室外穿透解決室內(nèi)覆蓋時,容量也取決于室外小區(qū),室內(nèi)移動臺要消耗更多的室外下行功率來克服穿透損耗和增加的干擾,減少了室外小區(qū)的容量,室內(nèi)覆蓋越深,要求的穿透損耗余量越多,對室外小區(qū)的容量影響也就越大。
通過室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)解決室內(nèi)覆蓋的方案相對復(fù)雜,此時,室內(nèi)有發(fā)射信號源,這些信號源可以是室內(nèi)天線、泄漏電纜等,設(shè)計的關(guān)鍵是要考慮室內(nèi)/室外的隔離度,室內(nèi)外系統(tǒng)采用同一頻率時,建筑物的穿透損耗為有射頻源部署方案提供了一定的天然隔離度,但是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計依舊要遵循CDMA系統(tǒng)的設(shè)計原則,最大限度地減少室內(nèi)系統(tǒng)和室外網(wǎng)絡(luò)的覆蓋重疊,盡可能地提高容量,類似于GSM系統(tǒng)所采用的分層式的網(wǎng)絡(luò)部署方案是不能用于WCDMA網(wǎng)絡(luò)的,在這種分層式的網(wǎng)絡(luò)部署方案中室內(nèi)/室外覆蓋完全重疊,極大地降低了室內(nèi)系統(tǒng)所能提供的容量,室內(nèi)/室外覆蓋的重疊程度可由軟切換來衡量,軟切換是由室內(nèi)的Ec/Io值和室外的Ec/Io值決定的,兩者在該建筑物內(nèi)的值就決定了室內(nèi)系統(tǒng)和室外站之間的軟切換率,Ec/Io的計算方法如下:
室內(nèi)小區(qū)Ec/Io=室內(nèi)小區(qū)的導(dǎo)頻功率/(室內(nèi)小區(qū)的總功率+來自室外的總功率)
室外小區(qū)Ec/Io=室外小區(qū)的導(dǎo)頻功率/(室內(nèi)小區(qū)的總功率+來自室外的總功率)
軟切換率是衡量WCDMA室內(nèi)系統(tǒng)最重要的指標(biāo)之一,過多的軟切換占用系統(tǒng)資源,降低容量。為了減少室內(nèi)/室外覆蓋的重疊,必須優(yōu)化該建筑物周圍的室外小區(qū),盡可能地降低室外信號穿透到室內(nèi)的強(qiáng)度;另一方面,室內(nèi)系統(tǒng)采用低功率的天線,降低室內(nèi)信號泄漏到室外的強(qiáng)度,這是基于CDMA技術(shù)的系統(tǒng)特有的一個問題,其他的技術(shù)如GSM,總會為窄帶室內(nèi)系統(tǒng)分配與室外網(wǎng)絡(luò)不同的頻率,不需要考慮這一問題。
在同頻情況下,一般建筑物室內(nèi)設(shè)計的目標(biāo)是在滿足室內(nèi)覆蓋與容量要求的情況下盡可能地減少室內(nèi)信號的外泄,大型開闊式建筑物的室內(nèi)覆蓋有不同的設(shè)計考慮,室內(nèi)容量要求高,室內(nèi)環(huán)境的幾何范圍使得不同多徑信號之間的時延小于1chip,多徑分集效應(yīng)較室外差,用戶移動速度較慢,小于5公里/秒,交織的效果也較差,Eb/No的要求會相應(yīng)升高,采用多個低增益小覆蓋天線還是采用稍高增益覆蓋較大的天線應(yīng)視具體情況而定,也可以利用向內(nèi)輻射的多個定向天線覆蓋同一區(qū)域,在各路信號中插入人工時延,它有利于改善手機(jī)接受多徑信號間的不相關(guān)性,提供更明顯的分集增益,使覆蓋性能更可靠,因?yàn)樵诳臻g某點(diǎn)經(jīng)不同天線傳輸?shù)男盘柧哂胁煌臅r延性,在同一點(diǎn)內(nèi)同時衰落幾乎不存在。
室內(nèi)天線可以采用全向天線(安裝在屋頂)或定向天線(主要安裝在墻壁),天線的尺寸根據(jù)實(shí)際情況有不同的要求,增益一般在2~7dBi之間,在選擇天線安裝的位置時應(yīng)盡可能避免與其他電子設(shè)備靠近,以防止干擾,同時應(yīng)盡量將天線安裝于距通話手機(jī)大于1m的位置,避免由于通話用戶距離天線過近和手機(jī)發(fā)射功率到達(dá)基站過大對基站造成的阻塞。另外應(yīng)將天線放置在較高的,無阻擋物或離墻壁,柱子等阻擋物足夠遠(yuǎn)的區(qū)域,盡可能創(chuàng)造一個視距傳播環(huán)境。
建筑物自身穿透損耗帶來的天然隔離是非常重要的設(shè)計考慮,良好的隔離使我們在設(shè)計該室內(nèi)系統(tǒng)的覆蓋時不用過多考慮與室外宏基站的相互干擾與切換問題。
從容量角度看,良好的隔離作用增加了單小區(qū)室內(nèi)用戶容量,下面是單小區(qū)極點(diǎn)容量的理論公式
從上面公式可以發(fā)現(xiàn),對于室內(nèi)系統(tǒng)而言,處理增益和話音激活因子與室外系統(tǒng)一樣,Eb/No的要求與室外一般會有差別,另一個主要區(qū)別在于不同的扇區(qū)化增益SG/K和鄰小區(qū)干擾指標(biāo)f,當(dāng)穿透損耗無限大時,扇區(qū)容量實(shí)現(xiàn)最大,這是由于室內(nèi)扇區(qū)的覆蓋近似是一個沒有任何外來干擾的“孤站“覆蓋,因此來自外小區(qū)干擾指標(biāo)f=0,扇區(qū)化增益SG/K=1,此時的極點(diǎn)容量可用以下公式算出來:
足夠大的穿透損耗要求將來自室外宏基站的干擾降至可忽略不計,這類場景僅有大型地下商城或地鐵系統(tǒng)可適合,一般樓宇穿透損耗有限,室外宏基站的干擾使容量下降。
3.采用異頻方式覆蓋建筑物室內(nèi)方案
以上分析了室內(nèi)/室外同頻的方案,如果采用異頻方式覆蓋建筑物室內(nèi),室內(nèi)/室外通過不同的頻率提供較好的隔離,但是使用異頻,意味著室內(nèi)和室外的切換將是硬切換,在WCDMA中,很難在室內(nèi)系統(tǒng)中采用異頻,主要的困難就是硬切換,硬切換的邊界難以控制,經(jīng)?赡茉斐善古仪袚Q的區(qū)域,需要專用室內(nèi)覆蓋的大樓一般坐落在核心商務(wù)區(qū),周邊的室外小區(qū)密集,很難控制硬切換的邊界,在硬切換區(qū)域很難避免小區(qū)的重疊,不需測量的盲切換成功率難以保障,必需采用壓縮模式測量,確保切換的高成功率,激活壓縮模式測量目標(biāo)小區(qū),終端需要較高的發(fā)射功率,以補(bǔ)償由于采用較短的擴(kuò)頻碼帶來的處理增益下降,而且,目標(biāo)小區(qū)的清單越長,測量需要的時間就會更多,需要提前激活壓縮模式,或采用更高的壓縮比,同時使室內(nèi)和室外系統(tǒng)容量有較大損失,而要減少容量損失,就需很好的控制硬切換邊界,減少目標(biāo)小區(qū)及測量次數(shù),而提高硬切換成功率又是以良好的測量為前提的,同時切換邊界在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中很難控制,這是異頻方式難以克服的困難。
建立室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)主要有以下三種方案可供選擇。
(1)直放站
直放站是能夠在上下行雙向接收、放大和發(fā)射空間輻射(無線引入方式)或電纜及光纜傳導(dǎo)(有線引入方式)的RF信號的設(shè)備,在室外站存在富余容量的情況下,可以通過直放站將室外信號引入室內(nèi)的覆蓋盲區(qū),即直放站的施主天線直接從附近的室外宏蜂窩基站提取信號(在無線引入方式中為了保證信號強(qiáng)度,一般要求施主天線與施主基站天線之間保證視通),經(jīng)放大后通過室內(nèi)天線將其擴(kuò)展至室內(nèi)盲區(qū)。
直放站安裝簡便靈活、見效快、周期短、成本也較低,適合于低話務(wù)量、中小型建筑的室內(nèi)覆蓋,雖然此方案中的室內(nèi)容量來自于室外覆蓋基站,不能提高系統(tǒng)容量,但通過調(diào)配(均衡)話務(wù)容量,尤其是通過提高下行鏈路功率的使用效率(減少了穿透損耗),還是在一定程度上提高了系統(tǒng)的下行容量,在WCDMA系統(tǒng)中容量為下行受限。其前提是要確保直放站方案設(shè)計合理,整體網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了合理優(yōu)化。
采用直放站后的網(wǎng)絡(luò)性能與直放站自身性能指標(biāo)密切相關(guān),主要包括底部噪聲、收發(fā)隔離度、線形度、帶內(nèi)平坦度、上下行增益平衡等參數(shù),均需滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求。此外,在直放站實(shí)施過程中,必需注意以下幾方面的問題:
●功放是直放站的核心部件,放大器的非線性將造成交調(diào)嚴(yán)重、WCDMA導(dǎo)頻信號混亂、通信質(zhì)量惡化,直放站選型時應(yīng)注意選擇采用超線性功放的機(jī)型;
●市內(nèi)由于基站密度較大,為防止同時接入幾個施主基站,應(yīng)優(yōu)先采用光纖接入式直放站或移頻直放站;
●如果采用同頻無線直放站,應(yīng)確保施主基站信號強(qiáng)度清晰、穩(wěn)定(RSCP一般應(yīng)在70~80dBm,Ec/Io達(dá)到7~9dB),避免將其它較強(qiáng)的基站信號引入室內(nèi);
●控制反向噪聲:控制進(jìn)入直放站的噪聲功率及調(diào)整增益,保證底部噪聲不對基站形成干擾。
由于直放站借用施主基站容量,因而帶直放站的基站容量將不同于正;救萘康挠嬎,直放站覆蓋區(qū)沒有上行宏分集增益,下行又無多徑分集增益,解調(diào)信號需要更高的能量,也就是說,帶直放站的母站容量會低于正;。
如果不熟悉CDMA系統(tǒng)特性,沒有豐富的CDMA網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和優(yōu)化經(jīng)驗(yàn),在WCDMA網(wǎng)絡(luò)中也很難進(jìn)行直放站應(yīng)用的優(yōu)化,甚至嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)性能。例如一個常見的誤區(qū)就是試圖靠抬高直放站的發(fā)射功率去壓制其它信號,從而引起導(dǎo)頻污染,帶來“乒乓效應(yīng)”。
大型寫字樓的地下停車場覆蓋是使用直放站的良好場地,地下系統(tǒng)有天然的隔離,不需考慮信號外泄問題,而且沒有容量要求,其覆蓋又是保證重點(diǎn)區(qū)域質(zhì)量的必要組成部分。
。2)射頻拉遠(yuǎn)
射頻拉遠(yuǎn)作為室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的信號源是常用的解決方案,在市區(qū)中心使用較多,同時解決覆蓋和容量問題,適用于中等覆蓋范圍及話務(wù)量的建筑物,這類建筑物的容量要求已不是直放站所能提供的,需要提供容量的解決方案。
使用射頻拉遠(yuǎn)的前提是所要覆蓋的建筑物周圍宏基站有富余容量,而且需要專用光纖聯(lián)結(jié)拉遠(yuǎn)模塊和基站其它模塊。在密集市區(qū),尤其老城區(qū),部署光纖往往成為制約該方案的瓶頸所在。另外,拉遠(yuǎn)模塊體積小,部署安裝簡便,不需要專用機(jī)房,再配合室內(nèi)信號分布系統(tǒng)不僅可以解決室內(nèi)覆蓋,而且可以提供相當(dāng)?shù)娜萘吭鲆妗?br />
。3)采用室內(nèi)基站
采用室內(nèi)基站作為室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的信號源,適用于覆蓋范圍較大且話務(wù)量相對高的建筑物內(nèi),或在商業(yè)密集區(qū)的建筑物,周圍宏蜂窩站沒有富余容量的情況下,室內(nèi)基站作為可選的解決方案,同時解決覆蓋和容量問題。與前面方案相比,在室內(nèi)部署基站(配合信號分布系統(tǒng))不僅可以解決室內(nèi)覆蓋,而且可以提供顯著的容量增益,尤其適用于話務(wù)量集中的高檔寫字樓、大型商場等環(huán)境,當(dāng)然其投資也相對較高。
在實(shí)際使用中,對高層建筑部署單獨(dú)的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng),即室內(nèi)基站加信號分布系統(tǒng)。室內(nèi)分布系統(tǒng)可使室內(nèi)基站的容量均勻分布各個區(qū)域而達(dá)到良好的覆蓋范圍。
4.對樓宇覆蓋的建議
如前所述,室內(nèi)覆蓋與室外覆蓋最好采用同一載波,在建筑物的進(jìn)出通道處以軟切換的方式實(shí)現(xiàn)移動用戶呼叫的連續(xù)性,減少掉話的發(fā)生,同時利用建筑物自身的隔離特性,做好覆蓋控制,減少軟切換區(qū)。反之,如果室內(nèi)采用異頻覆蓋,不僅占用一個5MHz載波,而且硬切換的成功率也將大大低于軟切換。
綜上所述,從廣義上講移動通信室內(nèi)覆蓋的問題,不僅僅是對室內(nèi)信號盲區(qū)的改善,同時也包括對室內(nèi)移動通信話音質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、系統(tǒng)容量的改善。室內(nèi)覆蓋的側(cè)重點(diǎn)是商業(yè)價值高的重要樓宇,它們又因用途及設(shè)計的不同結(jié)構(gòu)上差異很大。
三、居民小區(qū)的覆蓋方案分析
居民小區(qū)是國內(nèi)城市環(huán)境的一大特點(diǎn),主要表現(xiàn)為集中、密集、高層、集群,尤其是近年新建小區(qū)。老式居民小區(qū)密集程度不高,樓層較矮,室外宏基站能提供良好的室內(nèi)覆蓋,不具備特殊性,因而不在此特別討論。這類環(huán)境的覆蓋既是重點(diǎn)又是難點(diǎn),在此對其解決方案做一些討論。
密集型居民小區(qū)樓層較高,且高度差不多,樓宇排列往往自成體系,呈封閉式或半封閉式,居民小區(qū)的覆蓋要以室外宏基站為主,如對每一棟樓做室內(nèi)覆蓋,成本顯然太高,然而小區(qū)的結(jié)構(gòu)使得室外基站天線不論朝著那一個方向打,都可能會有盲區(qū)死角,需要在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時特別考慮,這類小區(qū)地理環(huán)境相對獨(dú)立,周邊大都無密集商業(yè)區(qū),也就是說,周邊室外宏站扇區(qū)往往會有富余容量,較好的解決方案是根據(jù)實(shí)測室內(nèi)盲區(qū)大小的具體情況,選用直放站或射頻拉遠(yuǎn)來做補(bǔ)充覆蓋。
四、隧道的覆蓋方案分析
隧道無論長短,具有以下共同特點(diǎn):
●隧道兩端各有一段引路,市區(qū)隧道進(jìn)出口往往是多條道路的匯聚點(diǎn),除隧道進(jìn)出口外,隧道能做到很好的隔離,不用擔(dān)心與外面宏基站間的相互干擾;
●多數(shù)隧道是直通隧道或少而緩慢的彎道;
●隧道雙方向完全隔離,即兩個行車方向是兩個隔離的連體隧道;
●話務(wù)要求較低,手機(jī)用戶具有中等的移動速度,平均每小時40公里左右,最高不超過每小時80公里;
●一般隧道內(nèi)具備一定的傳輸配套設(shè)施。
隧道本身具有良好的隔離作用,在設(shè)計該室內(nèi)系統(tǒng)的覆蓋時,可不考慮與宏基站的覆蓋重疊而導(dǎo)致的相互干擾問題,通過室外宏蜂窩的穿透實(shí)現(xiàn)對隧道內(nèi)的覆蓋顯然不可行,因此必須設(shè)計一個特殊的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)。
在充分分析了隧道的特點(diǎn)后,可以考慮作如下覆蓋。
1.直放站
直放站是一個很好的解決方案,由室外施主宏蜂窩基站提供容量,市區(qū)的隧道出口大都不在密集街區(qū),因而施主宏蜂窩基站富余容量可以有所保障。視具體情況,光纖和射頻直放站均可考慮。如條件許可,光纖直放站效果更佳。如果難以拉光纖,也可選射頻直放站。在這種情況下,需選擇正確的宏蜂窩作施主站,該站與射頻直放站的接收天線間在視距上無遮擋,施主站在滿足隧道外話務(wù)量要求的同時,有一定的容量余量。
射頻直放站通過從遠(yuǎn)處的宏蜂窩收到無線信號對隧道內(nèi)進(jìn)行覆蓋,直放站對施主基站的接受天線通常是高增益(>=20dBi)窄波瓣,安裝在接收主信號強(qiáng),來自其他室外站信號少的位置。主信號RSCP的典型值是70到~80dBm或更好,Ec/Io值7~9dB或更好。
直放站的覆蓋天線或分布系統(tǒng)需要通過光纖來傳入隧道,也可使用用同軸電纜。同軸電纜傳輸損耗大,不便于彎曲,安裝難度大,如果覆蓋短隧道,或覆蓋距離較短(通常小于五十米的傳輸距離),可考慮使用1~2個八木天線,提供覆蓋。在傳輸損耗小的情況下,還可以考慮低增益甚至無源系統(tǒng)做覆蓋。
與同軸電纜相比,光纖傳輸更適用于長距離的傳輸要求。光纖所許可的輸入功率通常很小,傳輸距離長傳輸損耗小,需要在遠(yuǎn)端對信號進(jìn)行放大,光纖便于彎曲,安裝難度小。對于長隧道,分布系統(tǒng)跨度大,光纖傳輸更適合。
2.泄漏電纜
泄漏電纜是隧道覆蓋的另一種解決方案,其結(jié)構(gòu)與普通的同軸電纜基本一致,由內(nèi)導(dǎo)體、絕緣介質(zhì)和開有周期性槽孔的外導(dǎo)體三部分組成。電磁波在泄漏電纜中縱向傳輸?shù)耐瑫r通過槽孔向外界輻射電磁波,外界的電磁場也可通過槽孔感應(yīng)到泄漏電纜內(nèi)部并傳送到接收端。泄漏電纜的傳輸損耗大,僅適用于覆蓋要求高而均勻的場景。由于線性損耗對饋線首末段的信號強(qiáng)度影響很大,耦合損耗導(dǎo)致在距離電纜起始處較近的區(qū)域有良好的覆蓋,但在超過50m的區(qū)域里幾乎沒有覆蓋。
泄漏電纜的解決方案與分布天線系統(tǒng)解決方案各有利弊,泄漏電纜通過信號泄漏方式實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)的良好覆蓋。與天線相比,它提供的是一種功率較低,但輻射均勻的“霧狀”覆蓋。
如果采用同頻進(jìn)行隧道內(nèi)外的覆蓋,就需要認(rèn)真設(shè)計隧道進(jìn)出口處與室外宏蜂窩的軟切換。隧道進(jìn)出口處最好處于一個宏基站的主服務(wù)區(qū)內(nèi),這樣切換關(guān)系必將簡單。
五、山區(qū)公路的覆蓋方案分析
山區(qū)公路無線覆蓋的挑戰(zhàn)性較大,其特點(diǎn)可概括如下:
●山區(qū)公路及沿路居民點(diǎn)有全覆蓋要求,但話務(wù)量低;
●信號傳播受山區(qū)地形阻擋,覆蓋的盲區(qū)多,覆蓋難度增大,普通的基于基站的線性覆蓋方案難以達(dá)到經(jīng)濟(jì)有效的全覆蓋目標(biāo);
●WCDMA容量顆粒度較大,難以象G網(wǎng)一樣靈活配置;
●傳輸配套條件一般。
根據(jù)山區(qū)公路的地形地貌特點(diǎn)及其對無線環(huán)境的特殊要求,有效地解決山區(qū)公路及沿路居民點(diǎn)的盲點(diǎn)覆蓋是無線設(shè)計的關(guān)鍵,一般有以下三種解決方案:
1.基于增加基站覆蓋山區(qū)盲點(diǎn)的方案
此方案是依靠增加站點(diǎn),達(dá)到盲點(diǎn)覆蓋的效果,其優(yōu)缺點(diǎn)如下:
◆優(yōu)點(diǎn)
●基站可良好地控制信號;
●基站可通過網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)端管理。
◆缺點(diǎn)
●因?yàn)橛鼗厣铰芳暗匦蔚淖钃,需要較多的基站覆蓋盲點(diǎn);
●每基站需要機(jī)房,饋線和傳輸?shù)仍O(shè)備的投資;
●WCDMA容量顆粒度較大,并且許多盲點(diǎn)沒有容量需求,用于盲點(diǎn)覆蓋的基站容量往往大于實(shí)際需求,難以有效利用。
2.高點(diǎn)設(shè)置基站覆蓋山區(qū)盲點(diǎn)的方案
此方案是根據(jù)沿路地形在制高點(diǎn)設(shè)置基站,或用高塔增高天線配以TMA,以增強(qiáng)覆蓋,同時配合無線直放站,盡可能補(bǔ)充盲點(diǎn)覆蓋,減小盲區(qū),其優(yōu)、缺點(diǎn)如下。
◆優(yōu)點(diǎn)
●大大地減小基站、機(jī)房、饋線和傳輸?shù)仍O(shè)備的投資;
●有效地利用WCDMA寬帶技術(shù)的容量。
◆缺點(diǎn)
●效果受地形環(huán)境影響很大;
●必須考慮部署無線直放站隔離問題;
●無線直放站不能透過網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)端管理。
3.利用基站配合射頻拉遠(yuǎn)覆蓋山區(qū)盲點(diǎn)的方案
此方案是通過光纖伸延射頻模塊,代替基站或無線直放站,進(jìn)行沿路擴(kuò)展覆蓋,其優(yōu)、缺點(diǎn)如下。
◆優(yōu)點(diǎn)
●良好地控制信號;
●射頻模塊可掛在塔頂,無需機(jī)房;
●基站通過光纖直連射頻模塊,無須饋線,提高靈敏度;
●共享基站信道版和傳輸?shù)荣Y源,并支持網(wǎng)管功能。
◆缺點(diǎn)
●沿路需要鋪設(shè)光纖。
六、山區(qū)和丘陵地區(qū)的覆蓋方案分析
山區(qū)和丘陵地區(qū)的無線環(huán)境的特點(diǎn)可概括如下。
●居民點(diǎn)有覆蓋要求,但話務(wù)量低;
●信號傳播受山區(qū)地形阻擋,覆蓋的盲區(qū)多,同時信號隔離差。
根據(jù)山地、丘陵的特點(diǎn),可以采用以緊湊型宏蜂窩為主站,配合射頻拉遠(yuǎn)模塊、光直放站、或無線直放站,進(jìn)行盲點(diǎn)補(bǔ)充覆蓋。如有條件拉光纖,采用射頻拉遠(yuǎn)模塊或光直放站;如無條件,可采用無線直放站。
如需擴(kuò)大覆蓋,也可采用特殊天線改善覆蓋,特殊天線的要求如下。
●增益:山區(qū)覆蓋的天線增益應(yīng)盡可能的大,Gain≥19dBi;
●水平波瓣:山區(qū)建站難度較大,通常要求一個扇區(qū)的覆蓋范圍比較寬廣,如盤山公路,波瓣角≥100°;但是某些區(qū)域也可能需要窄波束天線;
●極化方式可選用垂直極化天線;
●下傾角:部分天線是從高處朝下覆蓋,因此對于下傾角的調(diào)節(jié)范圍要大,通?紤]內(nèi)置固定電子下傾角和電子可調(diào)下傾角,如圖1、圖2所示。
●垂直波瓣:盡可能采用上波瓣抑制或下波瓣抑制技術(shù)(如圖4所示)和零點(diǎn)填充技術(shù)(如圖3所示),減少“塔下黑”和越區(qū)覆蓋(波瓣角≥20°)。
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