關(guān)于G、C兩網(wǎng)基站天饋共用的實驗

作者：惠州聯(lián)通移動部 呂錦康 顏永恒 陳昆

　　

　　摘 要：本文重點研究移動通信網(wǎng)絡(luò)基站建設(shè)中碰到的兩個問題：1、站點天線安裝受空間環(huán)境或業(yè)主關(guān)系的限制；2、GSM、CDMA共站的兩網(wǎng)天線產(chǎn)生的干擾。并給出使用GSM、CDMA兩網(wǎng)基站天饋共用的解決方法和可行性研究。

　　

　　一、緒論

　　

　　1、問題來源

　　

　　中國聯(lián)通正在大力發(fā)展CDMA網(wǎng)絡(luò)，原GSM網(wǎng)絡(luò)的基站選點、天線擺放、天線方向角和俯仰角等要素都是經(jīng)過多年的網(wǎng)優(yōu)經(jīng)驗調(diào)整到現(xiàn)在的格局，CDMA要重新規(guī)劃一個網(wǎng)絡(luò)，從無線覆蓋和容量來說，部分區(qū)域基本上可以按照GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行基站布點，同時使用GSM基站的天線高度、方向角、俯仰角。

　　

　　但是，在聯(lián)通公司的早期階段，由于沒有估計到CDMA會在什么時候投入商用，因此在當(dāng)初GSM基站的規(guī)劃中，對基站選點、機房選擇、天面租賃、鐵塔設(shè)計等方面都沒有考慮CDMA設(shè)備的擺放以及GSM、CDMA天線隔離等問題，并由此引發(fā)出CDMA建設(shè)的麻煩，出現(xiàn)以下情況：

　　

　　※ 基站天面位置狹小，無法再立CDMA天線桿，物業(yè)協(xié)調(diào)困難，只能將CDMA天線安裝在GSM天線桿上GSM天線的下方。為了保障CDMA的覆蓋效果，或者由于天線桿不夠高，GSM、CDMA兩網(wǎng)的天線上下互相挨著，兩網(wǎng)垂直隔離度不足（如天線桿高6米，兩網(wǎng)天線分別長2米，共4米，除去天面墻的1米高度，天線桿的空余只有1米），CDMA下行信號（前向信號，中心頻率878.49MHz、帶寬1.25MHz）對GSM上行信號（890.201MHz-915.201MHz）造成干擾，導(dǎo)致覆蓋區(qū)域的GSM網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量下降。

　　

　　※ 基站天線位置狹小，GSM、CDMA兩網(wǎng)天線共用一個天線桿，垂直隔離度足夠，但天線安裝的位置在天線桿的斜拉支撐桿的固定位置上，導(dǎo)致無法將CDMA天線方向角調(diào)整到GSM天線相同的方向角上，影響了設(shè)計的覆蓋目的。

　　

　　※ 鐵塔只預(yù)留了GSM天線擺放的一層平臺，CDMA天線只能擺放在塔身，CDMA與GSM的隔離足夠，但由于鐵塔本身不夠?qū)挘珻DMA天線各扇區(qū)之間的隔離不足，導(dǎo)致CDMA網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量下降。

　　

　　※ 鐵塔兩層平臺之間相差10米以上，在天線方向角、俯仰角相同的情況下，擺放在下層的天線形成的覆蓋面遠(yuǎn)比上層天線的覆蓋面低。為了保證覆蓋距離，只好調(diào)小下層天線的俯仰角，使基站附近不遠(yuǎn)處的深度覆蓋受到損害。我們曾經(jīng)測試過這樣一個基站的室內(nèi)信號，安裝在上層平臺的天線的網(wǎng)絡(luò)信號比安裝在下層平臺的天線的網(wǎng)絡(luò)信號強5-10dB。

　　

　　歸根結(jié)底，我們需要解決的問題有兩種：即站點的天線安裝受空間環(huán)境或業(yè)主關(guān)系的限制，以及GSM、CDMA共站的兩網(wǎng)天線所產(chǎn)生的干擾。

　　

　　2、解決方案

　　

　　使用GSM、CDMA兩網(wǎng)天饋共用合路器和寬頻天線，使GSM、CDMA網(wǎng)絡(luò)使用同一根天線工作。

　　

　　二、實驗過程及分析

　　

　　1、共用合路器性能分析

　　

　　由800-900M雙網(wǎng)天饋共用合路器S參數(shù)特性可知，通過雙網(wǎng)天饋共用合路器的CDMA信號在頻帶外的抑制為82dB，GSM信號在頻帶外的抑制為85dB。

　　

　　國家無委對雜散信號的要求如下：C網(wǎng)發(fā)射信號落在G網(wǎng)接收帶內(nèi)的雜散為-67dBmW，而G網(wǎng)接收機靈敏度為-104dBmW，加上9dB保護抑制，因此，C、G網(wǎng)的天線隔離為104dBm+9dB-67dBm ＝ 46dB；同樣道理，G網(wǎng)發(fā)射機帶外雜音也對C網(wǎng)接收機造成干擾，要求G、C網(wǎng)天線的隔離度大于104dBm+9dB -36dB ＝ 77dB。

　　

　　雙網(wǎng)天饋共用合路器符合國家無委要求，信號差損0.3dB，對通過的信號衰減不大。

　　

　　2、站點選定及安裝

　　

　　選擇湖鎮(zhèn)電力作為本次實驗的基站。

　　

　　■ 湖鎮(zhèn)電力基站的背景

　　

　　早期建設(shè)的GSM基站鐵塔只有一個平臺，鐵塔的結(jié)構(gòu)只允許在距離GSM平臺下約15米的地方建設(shè)第二個平臺來布放CDMA天線，從而導(dǎo)致兩網(wǎng)天線高度相差15米，這在很大程度上降低了CDMA天線的覆蓋范圍和深度覆蓋效果。

　　

　　通過使用CDMA、GSM共用天線可大幅提高CDMA天線的高度，從而提高C網(wǎng)的覆蓋范圍和覆蓋效果。

　　

　　■ 天線的更換及參數(shù)設(shè)定

　　

　　在5月8日上午12：00對天線逐扇區(qū)進行更換，17：00三扇區(qū)天線更換完畢。在更換過程中使用了雙網(wǎng)合路器進行天饋線的合用，參數(shù)設(shè)置如表1、2所示。

　　

　　表1 更換前天線類型和參數(shù)設(shè)置

　　

CDMA					GSM
方向角		下傾角	天線類型	掛高	方向角	下傾角	天線類型	掛高
S1	50	0	Andrew 16dBi/90/ 單極化	25m	50	2		40m
S2	180	0		25m	170	2		40m
S3	300	0		25m	300	2		40m

　　

　　表2 更換后天線類型和參數(shù)設(shè)置

　　

方向角		下傾角	天線類型	掛高	天線型號	頻率范圍
S1	50	2	RFS 17.5dBi/65°/單極化	40m	AP906516-2T0	824-960MHZ
S2	180	2		40m
S3	300	2		40m

　　

　　3、天線更換前后路測數(shù)據(jù)及OMCR統(tǒng)計數(shù)據(jù)對比

　　

　　■ CDMA基站天線更換前后覆蓋效果對比

　　

　　在更換天線前，CDMA基站天線由于站址只有25米高，而基站周圍房屋的高度也有20米左右，站址又在湖鎮(zhèn)的鎮(zhèn)中心，因此信號在距離基站稍遠(yuǎn)地方的衰減很大，覆蓋范圍極為有限，圖1為第二扇區(qū)的覆蓋圖�！咀ⅰ坑捎诋�(dāng)時GPS故障，只取回了第二扇區(qū)的數(shù)據(jù)。

　　





　　

圖1 更換天線前的手機接收電平值覆蓋圖

　　

　　更換天線后，由于天線掛高比原來高出15米，且天線增益由16dbi變?yōu)?7.5dbi，因此覆蓋效果明顯提高。圖2為更換天線后的手機接收電平值覆蓋效果圖，圖3為更換天線前CDMA基站覆蓋效果圖（EC/IO），圖4為更換天線后CDMA基站覆蓋效果圖（EC/IO）。

　　





　　

圖2 更換天線后的手機接收電平值覆蓋圖

　　





　　

圖3 更換天線前CDMA基站覆蓋效果圖（EC/IO）

　　





　　

圖4 更換天線后CDMA基站覆蓋效果圖（EC/IO）

　　

　　從接收電平、EC/IO覆蓋圖的對比可以明顯地看到，更換天線后，CDMA基站的覆蓋效果得到了很大的改善，這說明更換此類天面狹窄基站天線的效果是明顯的。

　　

　　■ CDMA基站天線更換前后OMCR統(tǒng)計對比

　　

　　圖5、6、7為湖鎮(zhèn)電力CDMA基站天線更換前后幾天從OMCR取得的話務(wù)量、掉話次數(shù)、接入失敗率等基站話務(wù)量的統(tǒng)計結(jié)果。通過統(tǒng)計對比不難發(fā)現(xiàn)，在5月8日更換天線后基站的話務(wù)量有略微增長，掉話次數(shù)有所下降，呼叫次數(shù)略有上升，接入失敗率有下降的趨勢，證明我們對特殊基站天線的更換具有明顯的改善效果。

　　

　　5月10日、11日為雙休日，話務(wù)量卻與更換前保持同一水平，說明話務(wù)量是增長的。

　　





圖5 湖鎮(zhèn)電力CDMA基站話務(wù)量統(tǒng)計對比圖

　　





圖6 湖鎮(zhèn)電力CDMA基站掉話次數(shù)統(tǒng)計對比圖

　　





　　

圖7 湖鎮(zhèn)電力CDMA基站接入失敗率統(tǒng)計對比圖

　　

　　■ GSM基站天線更換前后覆蓋效果對比

　　

　　圖8、9為更換天線前后GSM基站的覆蓋效果。

　　





　　

圖8 更換天線前GSM基站的RxlevFull路測圖





　　

圖9 更換天線后GSM基站的RxlevFull路測圖

　　

　　從路測結(jié)果來看，G網(wǎng)RxlevFull指標(biāo)并沒有很大差別，均達到了更換前的指標(biāo)。

　　

　　■ GSM基站天線更換前后OMCR統(tǒng)計對比

　　

　　表3為天線更換前、后忙時（19:00-20:00）的話務(wù)統(tǒng)計結(jié)果�！咀ⅰ扛鼡Q天線完成時間為5月8日17:00，取5月7日-5月9日忙時話統(tǒng)，天線更換前后結(jié)果沒有很大差別。

　　

　　表3 天線更換前后的忙時話務(wù)統(tǒng)計結(jié)果





　　

　　三、結(jié)論

　　

　　通過以上實驗可以得出以下結(jié)論：

　　

　　1、更換天線后，天線搬到上層平臺的CDMA基站的覆蓋范圍得到擴大，覆蓋效果得到提高，各項統(tǒng)計指標(biāo)均有好轉(zhuǎn)趨勢。

　　

　　2、更換天線后，原先天線就在上層平臺的GSM基站的覆蓋范圍幾乎沒有變化，覆蓋效果、統(tǒng)計指標(biāo)均與未更換前的情況持平。

　　

　　3、對于原來使用單極化天線的兩網(wǎng)基站而言，使用雙網(wǎng)天饋共用合路器和寬頻天線可節(jié)省六根天線和饋線窗到天線段饋線，無需增加天線桿，無需再次與業(yè)主協(xié)商增加天面使用面積，既節(jié)省資源，又降低了工程難度，提高了整體施工效率。

　　

　　4、雙網(wǎng)天饋共用合路器和轉(zhuǎn)接頭的衰減在允許的范圍內(nèi)。

　　

　　由此說明，天線更換方案具有明顯的改善效果。

　　

　　在使用雙網(wǎng)天饋共用合路器和寬頻天線時，需要注意以下幾點：

　　

　　1、在使用前，對該站點進行設(shè)備檢查和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，確保沒有設(shè)備問題和網(wǎng)優(yōu)的原因?qū)е戮W(wǎng)絡(luò)覆蓋和質(zhì)量達不到設(shè)計目標(biāo)，確定是否需要使用雙網(wǎng)天饋共用合路器和寬頻天線。

　　

　　2、該站點的GSM、CDMA基站的覆蓋目的必須相同，即天線高度、方向角、俯仰角一致。

　　

　　3、使用高層天線位置作為寬頻天線的安裝位置。

　　

　　4、注意安裝工藝，尤其雙網(wǎng)天饋共用合路器部份，安裝不當(dāng)會導(dǎo)致信號衰減過大，影響效果。

　　

　　5、對于在網(wǎng)運行的基站更換天線，要在話務(wù)量最低的非忙時進行調(diào)整。

　　

　　四、規(guī)劃建議

　　

　　在天線安裝受空間環(huán)境或業(yè)主關(guān)系限制的站點，以及GSM、CDMA兩網(wǎng)天線產(chǎn)生干擾的站點可以使用本文推薦的技術(shù)，而在覆蓋目的不一致的地方和城區(qū)話務(wù)量密集地區(qū)，則不建議使用該技術(shù)。


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