關(guān)于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)和直放站的應(yīng)用探討

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摘要：隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的日漸壯大和用戶(hù)的日益增多，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)也面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。人們?cè)谙硎苁彝獾囊苿?dòng)通信服務(wù)的同時(shí)，也希望能享受到優(yōu)質(zhì)高效的室內(nèi)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。合理地使用直放站設(shè)備可以起到擴(kuò)展基站覆蓋范圍，吸收話務(wù)，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率的作用。在工程實(shí)踐中需要根據(jù)直放站的特性，避免或減小直放站對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成的負(fù)面影響。這就對(duì)移動(dòng)通信企業(yè)的服務(wù)和其系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)通信；室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋；直放站

1.移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的概述

1.1室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)

室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)主要是用于改善建筑內(nèi)部無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境的一種網(wǎng)絡(luò)覆蓋系統(tǒng)，該系統(tǒng)將多個(gè)室內(nèi)天線以特定的方式進(jìn)行部署和組合，使得基站信號(hào)在室內(nèi)實(shí)現(xiàn)均勻延伸，保證室內(nèi)環(huán)境內(nèi)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)得到有效覆蓋。

1.2室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)主要被部署在高層建筑中，其在應(yīng)用時(shí)可根據(jù)室內(nèi)環(huán)境的空間區(qū)域不同分為低層、中層以及高層等幾部分。

由基站發(fā)射的信號(hào)若希望覆蓋到高層建筑的低層室內(nèi)范圍需要經(jīng)過(guò)多種障礙物的阻擋和反射，信號(hào)到達(dá)室內(nèi)環(huán)境時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大幅度的衰落或損耗，在高層建筑較為密集的區(qū)域和建筑的地下區(qū)域，無(wú)線信號(hào)甚至無(wú)法到達(dá)。

基站信號(hào)在對(duì)建筑中層進(jìn)行覆蓋時(shí)則容易出現(xiàn)多基站覆蓋的情況，不同基站信號(hào)相互疊加會(huì)使得信號(hào)之間出現(xiàn)相互干擾，用戶(hù)處于多基站重疊區(qū)域也會(huì)出現(xiàn)頻繁的網(wǎng)絡(luò)切換，這些現(xiàn)象都會(huì)降低用戶(hù)的通話質(zhì)量。

建筑的高層區(qū)域雖然可以避免盲區(qū)的出現(xiàn)，但是其空間位置決定了該區(qū)域內(nèi)的同頻、鄰頻干擾較為嚴(yán)重，無(wú)線環(huán)境較為惡劣，容易出現(xiàn)孤島效應(yīng)，導(dǎo)致用戶(hù)無(wú)法使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線信號(hào)穿過(guò)建筑進(jìn)入室內(nèi)環(huán)境時(shí)也會(huì)出現(xiàn)衰落，衰落可達(dá)10dB到25dB。而某些用戶(hù)較為集中的區(qū)域如超市、商場(chǎng)等還具有用戶(hù)數(shù)量大，通話頻率高，基站承載有限等情況。

1.3室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的建設(shè)與優(yōu)化

首先是合理預(yù)測(cè)室內(nèi)環(huán)境話務(wù)量和信號(hào)傳播模型，保證系統(tǒng)規(guī)劃和建設(shè)的合理性，避免資源浪費(fèi)或覆蓋效果不理想等情況的出現(xiàn)。然后根據(jù)上述預(yù)測(cè)結(jié)果選取信源。主要分析覆蓋過(guò)小導(dǎo)致信號(hào)盲區(qū)問(wèn)題，解決信號(hào)盲區(qū)的方法很多，室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化可以從以下幾方面著手。

1.3.1微蜂窩。與傳統(tǒng)的宏蜂窩相比，微蜂窩的主要特點(diǎn)是：1）天線一般安裝在屋頂上，受周?chē)ㄖ锃h(huán)境的影響大；2）覆蓋范圍小，一般為l00m-1km；3）傳輸功率低，一般為10mw-100mw。由于這些特點(diǎn)，微蜂窩不可能用來(lái)作為網(wǎng)絡(luò)覆蓋的基本手段，但其體積小，安裝方便、靈活，因此它可以作為宏蜂窩的一種補(bǔ)充和延伸。

1.3.2直放站。由于無(wú)線傳播環(huán)境的復(fù)雜性、覆蓋地形多樣性、基站位置及覆蓋范圍的有限性，在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中有時(shí)需要用直放站來(lái)補(bǔ)充或擴(kuò)展基站覆蓋。它實(shí)際上是一個(gè)雙工放大器，接收基站下行信號(hào)及移動(dòng)臺(tái)上行信號(hào)，放大后分別轉(zhuǎn)給移動(dòng)臺(tái)和基站。其特點(diǎn)是：1）天線一般置于屋頂，信號(hào)強(qiáng)度受周?chē)h(huán)境影響大；2）覆蓋范圍有限，一般為100m-1km；3）只能順著接收BTS信號(hào)方向正向覆蓋，不可逆向覆蓋，因此覆蓋角度≤180度，這一點(diǎn)與微蜂窩有差別；4）直放站不能用于提高容量，只是占用施主BTS的信道資源，這一點(diǎn)也與微蜂窩不同。

1.3.3塔頂放大器。塔頂放大器就是放置在基站收發(fā)信機(jī)與天線之間的雙工放大器，它通過(guò)低噪聲放大器將接收信號(hào)電平放大，從而減少BTS和天線間饋線損耗，提高接收基站靈敏度，增加上行鏈路信號(hào)的傳播距離或提高發(fā)射機(jī)發(fā)射功率，最終提高覆蓋范圍，微蜂窩與直放站相比，提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋的程度更為有限。

2.直放站在移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1直放站概述

直放站是同頻放大裝置，是無(wú)線電發(fā)射中轉(zhuǎn)設(shè)備在傳輸中播放的無(wú)線通信信號(hào)增強(qiáng)器。鏈接處理放大相同的工作，通過(guò)上行鏈路發(fā)送到相應(yīng)的基站的覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)的上行鏈路信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)基站和移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)傳輸。在下行鏈路中，從施主天線現(xiàn)有覆蓋區(qū)域中，通過(guò)一個(gè)帶通濾波器的帶外信號(hào)的良好的隔離拾取信號(hào)的中繼器，濾波后的信號(hào)被功率放大器放大，再次被發(fā)送到覆蓋區(qū)域。

2.2直放站的主要用途

（1）盲區(qū)覆蓋。直放站作為基站覆蓋的延伸，將基站信號(hào)接收放大后傳送到更大范圍的區(qū)域，為原信號(hào)覆蓋不佳的地區(qū)提供服務(wù)。這也是目前直放站最普遍的應(yīng)用方式，多用于為對(duì)話務(wù)的需求不高的邊緣鄉(xiāng)鎮(zhèn)、交通干線、室外特殊地形和旅游景點(diǎn)提供覆蓋。

（2）室內(nèi)覆蓋。在一些深層的建筑物（如商場(chǎng)、寫(xiě)字樓）或陰影地區(qū)（如隧道、地下室等）設(shè)置直放站也可以收到很好的效果。

（3）話務(wù)平衡。利用直放站的延伸特點(diǎn)將空閑基站的服務(wù)引入繁忙基站的覆蓋區(qū)域之內(nèi)，可以起到疏導(dǎo)的作用，幫助整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)話務(wù)平衡。

（4）網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。由于各種原因，在某些服務(wù)區(qū)之間的局部區(qū)域尚存在信號(hào)微弱的情況，由于區(qū)域面積較小或無(wú)高話務(wù)的需求，所以再建設(shè)基站并不合適，可以利用直放站來(lái)改善該區(qū)域的信號(hào)狀況。

目前常用的直放站可以分為無(wú)線直放站、光纖直放站以及直放站等三類(lèi)。

2.3移動(dòng)通信直放站的應(yīng)用和對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響

直放站可以擴(kuò)大服務(wù)范圍，消除覆蓋盲區(qū)，如一些山谷地區(qū)的覆蓋；在公路、郊區(qū)增強(qiáng)覆蓋效率，還可以解決一些地下商場(chǎng)、停車(chē)場(chǎng)等信號(hào)弱的盲區(qū)。再將空閑的信號(hào)引到繁忙基站的覆蓋區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)疏忙。

2.3.1網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

由于多種原因，在某些服務(wù)區(qū)之間的局部區(qū)域仍然存在信號(hào)微弱的情況，但由于區(qū)域面積較小或者是無(wú)高話務(wù)的需求，所以不適合建設(shè)基站，但可利用直放站改善該區(qū)域的信號(hào)狀況。

2.3.2山區(qū)的覆蓋

在山中常會(huì)遇到以下情況：在山區(qū)經(jīng)常會(huì)碰到這樣的情況，覆蓋目標(biāo)位于山谷中，距離基站直線距離非常近，但由于被山脈阻擋，信號(hào)無(wú)法到達(dá)。這時(shí)，可沿山谷走勢(shì)，在拐點(diǎn)處選擇合適的位置安裝一直放站。由于直放站接收信號(hào)的方向和發(fā)射信號(hào)的方向成一定的角度，相當(dāng)于基站信號(hào)在直放站處轉(zhuǎn)了一個(gè)彎。直放站的施主天線和服務(wù)天線分別放在山體的兩側(cè)，利用山體形成天然的屏障，直放站的性能可以得到充分發(fā)揮。

2.3.3公路、郊區(qū)和農(nóng)村的覆蓋

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路和高速公路的建設(shè)將逐步增加，覆蓋的道路進(jìn)入一個(gè)非常困難的問(wèn)題。直放站有效地節(jié)約資源，得到了廣泛的應(yīng)用，在這些地方，通過(guò)宏基站帶直直放站的方式在很大程度上節(jié)約了成本。在郊區(qū)或農(nóng)村地區(qū)，主要解決覆蓋問(wèn)題，在鋪設(shè)光纖的地區(qū)最好采用大功率光纖直放站擴(kuò)大信號(hào)覆蓋范圍。但在可以接收基站信號(hào)的區(qū)域，通過(guò)使用無(wú)線直放站的解決方案來(lái)解決信號(hào)的覆蓋范圍問(wèn)題，可以使用被轉(zhuǎn)移直放站的距離來(lái)增加信號(hào)的覆蓋范圍。

2.3.4城市密集的地區(qū)

在擁擠的城市，用戶(hù)量較多，所以基站的數(shù)量也很多，信號(hào)范圍和強(qiáng)度也較好，直放站可以解決信號(hào)覆蓋小范圍的地區(qū)和建筑物。在這些區(qū)域，通常情況下樓頂信號(hào)較強(qiáng)且信號(hào)單一，可選擇功率合適的直放站安裝在樓頂，服務(wù)天線放在樓群中間，利用樓體的隔離可以有效地控制直放站的覆蓋。這種應(yīng)用方式可以看作是街道微小區(qū)的一種建設(shè)方式，但是這種建設(shè)方式中發(fā)射功率的設(shè)定以及天線安裝位置的選定復(fù)雜，當(dāng)信號(hào)從微小區(qū)中泄漏時(shí)，容易對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量造成破壞。

3.結(jié)語(yǔ)

室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)和直放站是基站系統(tǒng)的有效延伸和補(bǔ)充，對(duì)于優(yōu)化移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，提升服務(wù)質(zhì)量具有重要意義。實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該根據(jù)區(qū)域空間特點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)覆蓋條件選用適當(dāng)?shù)膬?yōu)化方式對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

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