付道繁

【摘要】 本文針對海面覆蓋深度優(yōu)化方面的意義、海面無線傳播模型、海面覆蓋的技術(shù)特點(diǎn)、技術(shù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了全面的闡述，并對在多年海面覆蓋深度覆蓋優(yōu)化工作中常見的問題（覆蓋廣度、覆蓋深度和重點(diǎn)區(qū)域覆蓋）進(jìn)行歸納分析、并結(jié)合實(shí)際案例提出整改和優(yōu)化措施。

【關(guān)鍵詞】 海面信號覆蓋 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 深度優(yōu)化 超遠(yuǎn)距離覆蓋 TD-SCDMA

本文是筆者從事TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作以來，在不同的省份所參與的7次海面信號深度覆蓋工作經(jīng)驗(yàn)和心得的總結(jié)。從社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和市場競爭的角度闡述，移動TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)在海面信號深度優(yōu)化工作對近海養(yǎng)殖、作業(yè)、旅游資源開發(fā)、駐軍、航運(yùn)、搶險、定位預(yù)警、漁汛預(yù)警、海上氣象的重要性。

通過對海面無線傳播環(huán)境特點(diǎn)，闡述了無線電波在自由空間和在海面?zhèn)鞑サ牟煌Ｐ图捌涮攸c(diǎn)，并說明地球曲率對電波在海面?zhèn)鞑サ挠绊憽?/p>

從技術(shù)角度分析，海面覆蓋技術(shù)特點(diǎn)、天線的物理參數(shù)、基站的發(fā)射功率、小區(qū)的參數(shù)設(shè)置對TD-SCDMA信號覆蓋能力的影響；并且重點(diǎn)介紹了超遠(yuǎn)距離覆蓋的原理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)手段。

通過對海面覆蓋中常見問題的分析，從覆蓋廣度（覆蓋的連續(xù)性）、覆蓋深度（超遠(yuǎn)距離覆蓋）和重點(diǎn)區(qū)域的覆蓋問題進(jìn)行分析，提出了海面信號覆蓋常見問題的解決方案，為將來的海面覆蓋深度優(yōu)化工作提供參考和借鑒。

一、前言

我國的移動通信經(jīng)過十多年的發(fā)展，各運(yùn)營商第三代移動通信業(yè)務(wù)3G（移動TD-SCDMA網(wǎng)、聯(lián)通WCDMA、電信CDMA網(wǎng)）的陸地覆蓋已初步形成完善的網(wǎng)絡(luò)。各運(yùn)營商也將網(wǎng)絡(luò)覆蓋的重點(diǎn)從網(wǎng)絡(luò)建設(shè)轉(zhuǎn)為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

隨著陸地建設(shè)的逐步完成，移動信號的海面覆蓋問題已漸漸凸現(xiàn)出來，譬如近海養(yǎng)殖、作業(yè)、旅游資源開發(fā)、駐軍、航運(yùn)、搶險、定位預(yù)警、漁汛預(yù)警、海上氣象等等，無不要求信號極盡其所能向海面延伸。

因此，在所轄海域內(nèi)開展移動網(wǎng)絡(luò)海面信號深度優(yōu)化刻不容緩。

二、海面覆蓋無線傳播環(huán)境特點(diǎn)

無線電波的海面?zhèn)鞑?，主要是通過空氣中傳播的直達(dá)波和通過海面反射的反射波。對于海面船只上的移動臺，由于受海浪的影響，移動臺的實(shí)際高度會有較大起伏。而船只的大小不同，也會使移動臺的實(shí)際高度發(fā)生變化。海面用來遠(yuǎn)距離覆蓋的基站站址一般選擇在沿海至高處，高度從50～1000米不等。由于海面無線電波傳播損耗較小，電波可以傳播到很遠(yuǎn)的海面上。如此，地球不能還看作平面，而應(yīng)該把它看作球面，即地球的曲率將對無線電波的傳播產(chǎn)生影響。另外，位于傳播路徑上的山、島嶼、船舶也會給電波的傳播帶來陰影效應(yīng)。

三、TD-SCDMA無線信號海面覆蓋技術(shù)特點(diǎn)

3.1 TD-SCDMA超距覆蓋原理

TD-SCDMA覆蓋范圍是由保護(hù)間隔GP決定。在基站下發(fā)SYNC-DL信號時，因UE和基站之間有一定距離，所以當(dāng)信號到達(dá)UE時會有△t的時延；接著UE會向上發(fā)SYNC-UL，基站接收到SYNC-UL時間需要和上行導(dǎo)頻時隙對齊，否則上行同步會失敗，UE會無法正常地進(jìn)行業(yè)務(wù)。需要滿足這個條件， UE上發(fā)的上行同步碼必須提前2 △t時間發(fā)射，這2 △t時間就為上下行導(dǎo)頻時隙之間間隔GP，因此基站最大覆蓋距離為：（96chip/1.28Mcps×光速）/ 2=11.25公里。

時隙擴(kuò)展技術(shù)：11.25公里，這個距離只能滿足城區(qū)覆蓋，但對需要廣覆蓋的場景，如草原、海面等地區(qū)顯然不夠，TD-SCDMA也可通過時隙擴(kuò)展技術(shù)提高覆蓋，基本思想是改變幀的結(jié)構(gòu)，把UpPTS移到TS1后面，即把TS1也作為保護(hù)間隔時隙，從而擴(kuò)展覆蓋。GP的長度為96chips，加上TS1的864chips，總保護(hù)間隔為960chips，此時覆蓋距離能達(dá)到（（864+96）chip/1.28Mcps×光速）/ 2=112.5公里，完全可以滿足遠(yuǎn)距離覆蓋的需求。

3.2 TD-SCDMA超距覆蓋技術(shù)實(shí)現(xiàn)

（1）信號源選擇。①海面覆蓋，需要高功率的信號源，一般采用選用高發(fā)射功率NODE-B（如80W）；②塔頂放大器放大上行信號。（2）天饋線選擇。①低損耗饋線和跳線；②高增益天線，一般大于18dBi；③在定向小區(qū)內(nèi)不采用載頻合路方式。

四、海面信號覆蓋常見的問題及優(yōu)化措施

對于海面信號來說，有信號覆蓋是最重要，也是最根本的問題，如果沒有信號覆蓋其他話音質(zhì)量、接通率、切換成功率等指標(biāo)都無從談起。對于海面信號覆蓋來講需要考慮到覆蓋的連續(xù)性（即覆蓋率）的問題，還要考慮到覆蓋的深度（即超遠(yuǎn)距離覆蓋）的問題。

4.1 覆蓋廣度（覆蓋的連續(xù)性）

4.1.1 問題描述

從某地海面覆蓋情況看，海域三條航總體指標(biāo)平均，移動TD-SCDMA覆蓋率為68.77%其中第一條 15Km航線和第二條30Km航線移動TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率分別為：94.58%和83.61%。說明海面信號的弱覆蓋問題是最重要、也是最突出的問題。

4.1.2 分析問題

影響TD-SCDMA無線信號海面覆蓋廣度的因素主要有：（1）基站覆蓋密度不足；（2）基站天線高度較低；（3）小區(qū)天線型號選擇錯誤，天線增益太低；（4）天線俯仰角、方位角設(shè)置不合理；（5）基站的發(fā)射功率不能滿足要求；（6）小區(qū)間切換成功率低；（7）基站射頻器件故障；（8）跨BSC/MSC的切換參數(shù)設(shè)置不合理；（9）最大時間提前量（TA）設(shè)置不合理。

4.1.3 優(yōu)化措施

解決TD-SCDMA無線信號海面覆蓋廣度的因素主要有：（1）加大基站覆蓋密度；（2）升高基站天線高度；（3）合理選擇天線，選擇高增益天線；（4）合理設(shè)置天線方位角，俯仰角；（5）加大基站的發(fā)射功率，有必要的地方增加塔頂放大器；（6）合理設(shè)置切換關(guān)系和切換參數(shù)，提高切換成功率；（7）及時檢測、維護(hù)基站排除故障；（8）合理設(shè)置跨BSC/MSC切換關(guān)系；（9）合理設(shè)置最大時間提前量（TA）；（10）廣覆蓋技術(shù)—合路雙工部分。

4.2 覆蓋深度（超遠(yuǎn)距離覆蓋）

在海面信號覆蓋方面除了需要追求覆蓋廣度外，更重要的需要解決覆蓋深度的問題，作為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程師盡量能夠使覆蓋的范圍延伸至60KM以外甚至100KM的距離。

4.2.1 問題描述

從多次海面測試，對海面覆蓋基站進(jìn)行評估發(fā)現(xiàn)，海面覆蓋基站的最遠(yuǎn)覆蓋距離大都是在20公里-40公里之間。按照小區(qū)最遠(yuǎn)TA（小區(qū)100%話務(wù)）來渲染的專題圖?？梢钥吹皆诮^(qū)域存在連續(xù)話務(wù)覆蓋，但是多數(shù)區(qū)域都是在20-40公里之間，60公里以外幾乎沒有覆蓋。

4.2.2 分析問題

在遠(yuǎn)距離區(qū)域沒有信號覆蓋主要有以下個方面原因：（1）基站發(fā)射出的信號，沒有足夠的信號強(qiáng)度覆蓋到需要的區(qū)域；（2）技術(shù)上受到TD-SCDMA協(xié)議的限制；（3）基站位置太低，天線高度不夠；（4）受地球曲率的影響；（5）基站天線高度較低；（6）小區(qū)天線型號選擇錯誤，天線增益太低；（7）天線俯仰角、方位角設(shè)置不合理；（8）基站的發(fā)射功率不能滿足要求；（9）最大時間提前量（TA）設(shè)置不合理。

4.2.3 優(yōu)化措施

所以要解決超遠(yuǎn)距離覆蓋的問題需要從以下幾個方面著手：（1）采用高功率發(fā)射機(jī)解決遠(yuǎn)距離信號強(qiáng)度的問題；（2）從技術(shù)上突破TD-SCDMA協(xié)議上的限制——采用超距覆蓋技術(shù)。（3）選擇海拔高度在300米以上的沿海區(qū)域建設(shè)基站；（4）采用增益大于18dBi的單極化天線；（5）天線的方位角垂直海岸線，指向海洋深處；（6）天線的俯仰角設(shè)為0度；（7）從技術(shù)上突破TD-SCDMA協(xié)議上的限制——采用超距覆蓋技術(shù)（時隙合并技術(shù)）。

4.3 重點(diǎn)區(qū)域的覆蓋問題

對于海面覆蓋基站，不僅需要盡量做到對海面的連續(xù)覆蓋和深度超遠(yuǎn)距離覆蓋，有時候還需要考慮重點(diǎn)區(qū)域的覆蓋，比如：重點(diǎn)對旅游景區(qū)、港口、重要捕魚作業(yè)區(qū)、海產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)、重要油井等。

這些區(qū)域因?yàn)榉浅Ｖ匾?，所以不僅需要解決覆蓋率的問題，還需要保證有足夠的話務(wù)容量和話音質(zhì)量，在海島、漁排、油井等場所由于沒有固定電話，有時還需要開通傳真業(yè)務(wù)，發(fā)送傳真時需要配置足夠多的HSDPA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道，保證HSDPA所支持的傳真業(yè)務(wù)的順利發(fā)送。

五、總結(jié)與展望

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是一項長期、反復(fù)而且艱苦的工作，對于TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)海面信號深度優(yōu)化工作來講更是如此，需要優(yōu)化工程師在不斷的海面覆蓋測試評估中發(fā)現(xiàn)和提出網(wǎng)絡(luò)上的問題、需要對海面覆蓋站點(diǎn)反復(fù)的勘查、調(diào)整、搬遷等工作才能使海面覆蓋站點(diǎn)有一個好的覆蓋效果。同時，要做到超遠(yuǎn)距離的覆蓋還需要引進(jìn)超遠(yuǎn)距離時隙擴(kuò)展覆蓋技術(shù)，才能使在外海進(jìn)行海上作業(yè)的漁民、油井的工人、海軍部隊等移動通信得以實(shí)現(xiàn)。

展望未來，隨著網(wǎng)絡(luò)覆蓋的日驅(qū)完善和移動運(yùn)營商對海面信號覆蓋的日益重視，勢必加大對海面信號覆蓋的投入，加上超遠(yuǎn)距離的廣泛應(yīng)用，我想，移動TD-SCDMA信號距離海岸線60KM的航線覆蓋率達(dá)到90%以上指日可待；重點(diǎn)覆蓋區(qū)域移動通信信號可以覆蓋至100公里以上，也不只是夢想。隨著第三代移動通信3G HSDPA+技術(shù)的發(fā)展和第四代移動通信4G LTE技術(shù)的全面應(yīng)用，在海面作業(yè)的移動手機(jī)用戶不僅可以和家人、朋友保持暢通無阻的話音通信，還可以流暢地通過手機(jī)撥打視頻電話、瀏覽網(wǎng)頁、欣賞圖片、觀看高清晰的視頻和電視節(jié)目，使枯燥無味的海上生活變得豐富多彩。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 彭根木. 《3G無線資源管理與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化》. 人民郵電出版社，2009年 4-5

[2] 于偉峰. 《TD-SCDMA/HSPA無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化原理與實(shí)踐》. 電子工業(yè)出版社，2011年372-373

[3] 華為技術(shù)有限公司技術(shù)資料. 《海面覆蓋工程網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化技術(shù)指導(dǎo)書》. 2011年 3-10

[4] 福建貝施易特科技有限公司. 《海南海域移動信號深度優(yōu)化報告》. 2012年

[5] 華為技術(shù)有限公司技術(shù)資料. 《TD-SCDMA無線接口物理層》. 2012年