黃苗苗，黃英銘，謝少彬

（1.揭陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程系，廣東 揭陽(yáng) 522000；2.廣東無(wú)線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中心 揭陽(yáng)中心，廣東 揭陽(yáng) 522000）

隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)，高層住宅小區(qū)不斷涌現(xiàn).由此帶來(lái)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量問(wèn)題日趨明顯，主要體現(xiàn)在高層小區(qū)室內(nèi)導(dǎo)頻污染加劇，信號(hào)頻繁切換［1］，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量惡化.同時(shí)，由于城市地貌變化，破壞了原有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，覆蓋空洞增多，嚴(yán)重影響移動(dòng)用戶使用感知度.如何正視這些問(wèn)題，并采取相應(yīng)的辦法解決，已成為影響各大運(yùn)營(yíng)商品牌的重要因素之一.

1 高層住宅小區(qū)覆蓋問(wèn)題

對(duì)于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)而言，高層建筑物的出現(xiàn)，大致會(huì)導(dǎo)致兩大類的問(wèn)題，一類是高層建筑本身的覆蓋問(wèn)題，另一類是高層建筑附近區(qū)域的覆蓋問(wèn)題.

1.1 高層住宅小區(qū)本身問(wèn)題

基站天線的能量主要集中在“主瓣”上［2］，而“旁瓣”的能量較弱.對(duì)于小區(qū)而言，高層部分主要由基站的“上旁瓣”覆蓋.由于能量較小，基站信號(hào)到達(dá)室內(nèi)時(shí)強(qiáng)度弱，同時(shí)高層室內(nèi)能夠接收到周邊，甚至10多公里外基站信號(hào)，但沒強(qiáng)導(dǎo)頻可作“主導(dǎo)頻”，信號(hào)頻繁切換，“乒乓效應(yīng)”明顯，用戶感知嚴(yán)重惡化.

1.2 高層住宅小區(qū)附帶影響

高層建筑物的出現(xiàn)，破壞了原蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).一方面，建筑物周邊由于阻擋出現(xiàn)覆蓋陰影；另一方面，由于高層建筑物對(duì)周邊基站信號(hào)的反射作用，導(dǎo)致建筑物四周信號(hào)混雜，導(dǎo)頻污染加?。?］，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量惡化.

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的好壞，取決于信號(hào)強(qiáng)度和信號(hào)純凈度.對(duì)于高層小區(qū)而言，為了達(dá)到這兩項(xiàng)要求，僅靠傳統(tǒng)的室外宏基站無(wú)法達(dá)到.

2 高層小區(qū)覆蓋解決方案

由于高度原因，普通宏基站無(wú)法徹底解決高層小區(qū)的深度覆蓋問(wèn)題.小區(qū)綜合覆蓋方案是解決這類問(wèn)題的有效辦法.

2.1 方案思路

傳統(tǒng)小區(qū)覆蓋模型主要是改善電梯和地下停車場(chǎng)的質(zhì)量，這類區(qū)域通話需求量小，投資效益低，對(duì)于運(yùn)營(yíng)商而言，形象大于利益.小區(qū)綜合覆蓋（交叉覆蓋，見圖1）是在原小區(qū)覆蓋模型基礎(chǔ)上，增加樓層覆蓋，形成綜合化的覆蓋模式.樓層覆蓋采用美化天線“對(duì)打”，確保信號(hào)到達(dá)室內(nèi)時(shí)仍能夠滿足通話需求.

功率設(shè)計(jì)：該覆蓋方式的優(yōu)點(diǎn)是確保室內(nèi)能夠形成“主導(dǎo)頻”，同時(shí)要求避免對(duì)大網(wǎng)產(chǎn)生干擾，因此對(duì)天線口的設(shè)計(jì)功率有嚴(yán)格要求.本方案采用近距離對(duì)打的方式，信號(hào)損耗可以近似等于自由空間損耗和建筑物穿透損耗之和.

圖1 交叉覆蓋模式

自由空間損耗計(jì)算公式：Ls＝32.4 s+20 lg f+20 lg d［4］

其中f為頻率，d為傳輸距離，由于距離d較小可不計(jì)，以800 Mz CDMA2000系統(tǒng)為例，可求得路徑損耗：Ls＝32.4+20lg f=32.45+20lg 800=90 dB.

建筑物穿透損耗參考城區(qū)建筑物穿透損耗典型值20 dB［5］.考慮到大部分信號(hào)可以從陽(yáng)臺(tái)或窗戶進(jìn)入室內(nèi)，穿透損耗建議取10 dBm.為了確保深度覆蓋質(zhì)量，降低“乒乓效應(yīng)”［6］，接收端主導(dǎo)頻強(qiáng)度需大于-70 dBm，衰落裕量取5.4 dB.

發(fā)射端（dBm）＝接受端（dBm）＋路徑損耗（dB）＋穿透損耗（dB）＋衰落裕量（dB）＝-70＋90＋10＋5.4＝35.4 dBm.

以增益為10 dBi的普通射燈天線為例，天線口的設(shè)計(jì)功率要大于25 dBm.考慮到信號(hào)外泄對(duì)網(wǎng)絡(luò)的干擾，設(shè)計(jì)功率也不宜過(guò)大，建議以25 dBm為參考，根據(jù)實(shí)際覆蓋情況進(jìn)行修正.

2.2 衍生方案

高層住宅小區(qū)一般集中在建筑及人流量較大的地區(qū)，目前此類地區(qū)傳統(tǒng)宏基站建設(shè)難度大，可以通過(guò)小區(qū)綜合覆蓋外引方式，快速解決網(wǎng)絡(luò)覆蓋問(wèn)題.另外，在密集住宅區(qū)域，也可以利用小區(qū)綜合覆蓋外引方式解決其他小區(qū)的覆蓋問(wèn)題，能夠有效降低覆蓋成本.

3 實(shí)際應(yīng)用分析

根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的不同，歸納了如下3種主要的覆蓋模式.

3.1 單小區(qū)綜合覆蓋模式

單小區(qū)綜合覆蓋模式只考慮小區(qū)本身，通過(guò)天線對(duì)打改善樓層的深度覆蓋.圖2為某小區(qū)的綜合覆蓋設(shè)計(jì)方案，方案共使用2臺(tái)射頻拉遠(yuǎn)和5臺(tái)光纖直放站，設(shè)備均安裝于小區(qū)頂樓，采用射燈型美化天線進(jìn)行樓與樓之間的交叉覆蓋.通過(guò)實(shí)地測(cè)試，綜合覆蓋建設(shè)后，小區(qū)深度覆蓋優(yōu)良比明顯改善.

圖2 單小區(qū)綜合覆蓋模式實(shí)際案例

3.2 多小區(qū)綜合覆蓋模式

多小區(qū)覆蓋模式不只考慮小區(qū)本身，同時(shí)考慮周圍住宅小區(qū)的信號(hào)覆蓋，當(dāng)然，小區(qū)間距離不宜過(guò)大，理想情況是小區(qū)間的距離不超100 m.這樣既能夠保障覆蓋質(zhì)量，同時(shí)又能有效控制信號(hào)泄漏.圖3為多小區(qū)綜合覆蓋模式實(shí)際案例，主小區(qū)內(nèi)部通過(guò)射燈型美化天線交叉覆蓋，由于該小區(qū)超過(guò)25層，為達(dá)到更好的覆蓋效果，采用分層覆蓋方式，每個(gè)覆蓋方向設(shè)計(jì)兩面天線進(jìn)行覆蓋.對(duì)于周邊小區(qū)采用較高增益的排氣管美化天線直接覆蓋，高增益天線有利于集中天線能量，減少泄漏，同時(shí)由于覆蓋區(qū)域較大，天線口設(shè)計(jì)功率應(yīng)相應(yīng)提升，本案例天線口設(shè)計(jì)功率為37 dBm.

圖3 多小區(qū)綜合覆蓋模式實(shí)際案例

3.3 “以點(diǎn)帶面”覆蓋模式

“以點(diǎn)帶面”覆蓋模式在考慮小區(qū)本身覆蓋的同時(shí)，兼顧周邊區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，能夠快速提升密集城區(qū)的覆蓋質(zhì)量.圖4為“以點(diǎn)帶面”覆蓋模式實(shí)際案例，方案共使用2臺(tái)射頻拉遠(yuǎn)和1臺(tái)數(shù)字光纖直放站，以及3面15 dBi增益的排氣管美化天線，1面設(shè)計(jì)覆蓋小區(qū)內(nèi)部，另外2面設(shè)計(jì)覆蓋小區(qū)周邊弱覆蓋區(qū)域.由于小區(qū)周邊容量需求較大，設(shè)計(jì)時(shí)采用兩臺(tái)射頻拉遠(yuǎn)，既提升覆蓋質(zhì)量，又能提升網(wǎng)絡(luò)容量，滿足用戶使用需求.方案實(shí)施后周邊網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量明顯提升.

圖4 “以點(diǎn)帶面”覆蓋模式實(shí)際案例

4 投資成本簡(jiǎn)析

傳統(tǒng)室外宏基站存在建設(shè)成本高、建設(shè)周期長(zhǎng)、站點(diǎn)獲取難度高等缺點(diǎn)，特別是由于人們對(duì)通信輻射危害的誤解，導(dǎo)致站點(diǎn)獲取難度和成本不斷增大，成為制約城市移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要因素.小區(qū)綜合覆蓋建設(shè)則具備如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）小區(qū)綜合覆蓋方案是在傳統(tǒng)室內(nèi)覆蓋基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，與室內(nèi)覆蓋建設(shè)打包談點(diǎn)，并采用美化型天線，消除用戶對(duì)輻射的顧慮，談點(diǎn)成本下降.

（2）免去基站機(jī)房的配套建設(shè)，建設(shè)周期短.配套成本下降，投資回報(bào)快.

以上優(yōu)點(diǎn)使該方案較傳統(tǒng)宏基站建設(shè)成本大幅下降，有利于降低運(yùn)營(yíng)商的成本支出.

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，通信市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨劇烈，如何改善網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，提升用戶忠誠(chéng)度，已成為運(yùn)營(yíng)商急需解決的問(wèn)題.小區(qū)綜合覆蓋及衍生方案能夠適應(yīng)當(dāng)前城市移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需要，快速提升網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量，改善熱點(diǎn)區(qū)域用戶感知，對(duì)運(yùn)營(yíng)商品牌的樹立具有重要意義.同時(shí)，在建設(shè)成本不斷壓縮的情況下，該方案能夠大幅度減少運(yùn)營(yíng)商的投入，有效提升網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)價(jià)值.

［1］詹同.3G背景下移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.硅谷,2008(6)：10-11.

［2］李翠然,蔣占軍,李旭,等.移動(dòng)通信原理與系統(tǒng)［M］.成都:西南交通大學(xué)出版社,2010.

［3］Jhong Same Lee.CDMA 系統(tǒng)工程手冊(cè)［M］.北京:人民郵電出版社,2000.

［4］百度百科.自由空間損耗［EB/OL］.［2013-09-12］.http://baike.baidu.com/link url=Ou2kmnX2QcbwD3XMkUjUTb6R4UNmAau5DM F0l-Pe3oCSoW6vzDejsuSPb9ANaDxFQ2omgkv2JlFv5qXYzxPZAK.

［5］中國(guó)電信技術(shù)教材.技術(shù)原理篇系列教材之——CDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)［EB/OL］.［2013-09-12］.http://doc.mbalib.com/view/674e18c 771080db65f5b 807821a4d3dd.html.

［6］朱立忠.寬帶CDMA網(wǎng)絡(luò)越區(qū)切換算法關(guān)鍵技術(shù)研究［M］.沈陽(yáng):東北大學(xué)出版社,2010.