張冬娜

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4G網(wǎng)絡(luò)中無線基站的設(shè)計之研究

張冬娜

遼寧中移通信技術(shù)工程有限公司，遼寧 沈陽 110044

目前，中國移動4G網(wǎng)絡(luò)已基本實現(xiàn)城鄉(xiāng)連續(xù)覆蓋，應用4G微小基站提升盲點及歷史難點區(qū)域的覆蓋質(zhì)量已成為現(xiàn)階段工作的重點。4G微小基站的覆蓋性能如何、怎么進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃成為相關(guān)人員較為關(guān)心的問題，本文以理論和實踐相結(jié)合的方法，提出了4G微小基站網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案，并進行了實際應用，對4G微小基站的相關(guān)工作提供了非常有價值的參考和指導。

4G網(wǎng)絡(luò)；無線基站；設(shè)計

1 4G微小基站概述

從扇區(qū)配置、發(fā)射功率、覆蓋能力、用戶數(shù)等方面出發(fā)，小基站可分為Microcell、Picocell和Femtocell等；其中，從硬件架構(gòu)上又可分為一體化和分布式兩類。一體化架構(gòu)具有成本低、易部署的優(yōu)勢。

1.1 微小區(qū)（Microcell）

發(fā)射功率一般為1～10 W，比宏站設(shè)備輸出功率小，可與宏站構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)，作為宏站的補充和延伸。主要用于：一是補盲，用于覆蓋宏基站無法覆蓋到的區(qū)域，如街巷、地鐵、小區(qū)底層、地下室等；二是吸熱，以擴充熱點區(qū)域的系統(tǒng)容量，主要應用在高話務量地區(qū)，如繁華的商業(yè)街、購物中心、體育場等人流量密集地區(qū)。該類型站點設(shè)備布放較靈活，可有效控制覆蓋范圍，對于居民區(qū)、商業(yè)區(qū)覆蓋有特殊價值；不足之處在于傳輸資源、GPS同步信號在部分場景下不易獲取。

1.2 微微蜂窩（Picocell）

小區(qū)比微小區(qū)體積更小，輸出功率為百毫瓦級到瓦級，具有設(shè)備一體化、部署靈活多樣、可有效控制覆蓋范圍、低成本的優(yōu)點，主要用于大型寫字樓、咖啡廳、酒吧、地下停車場等相對比較封閉的中小型室內(nèi)場景、局部的區(qū)域熱點或覆蓋盲點區(qū)域，也可用于彌補人流密集地區(qū)無線資源不足的應急通信場合[1]。

1.3 飛蜂窩（Femtocell）

是根據(jù)數(shù)據(jù)業(yè)務發(fā)展需求和移動寬帶化趨勢推出的超小型化移動基站。工作于授權(quán)頻段，其發(fā)射功率較小，一般為毫瓦級，因此覆蓋半徑也較小。Femto終端體積小、結(jié)構(gòu)簡單、布網(wǎng)靈活、功耗小、價格低廉、支持即插即用，可以通過用戶的寬帶連接或異構(gòu)網(wǎng)關(guān)接入移動運營商的核心網(wǎng)絡(luò)，為用戶發(fā)起的呼叫和連接提供高質(zhì)量的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務。Femto技術(shù)主要定位于家庭場景的室內(nèi)覆蓋解決方案，但也可以應用于中小企業(yè)的辦公樓宇。

2 移動4G微小基站覆蓋分析

現(xiàn)階段中國移動集中采購的4G微小設(shè)備只有D頻段（2570～2620?MHz）產(chǎn)品，覆蓋采用經(jīng)典的COST231-Hata模型進行分析。COST231-Hata模型路徑損耗計算的經(jīng)驗公式為：

L（dB）=46.3+33.9lgfc-13.82lghte-a（hre）+（44.9-6.55lghte）lgd+Ccell+Cterrain+CM

其中：fc為工作頻率，單位為MHz；hte為基站天線有效高度，定義為基站天線實際海拔高度與天線傳播范圍內(nèi)的平均海拔高度之差，單位為m；hre為終端有效天線高度，定義為終端天線高出地表的高度，單位為m；d為基站天線和終端天線之間的水平距離，單位為km；a（hre）為有效天線修正因子，是覆蓋大小的函數(shù)，其數(shù)值與所處的無線環(huán)境相關(guān)；Ccell為小區(qū)類型校正因子；Cterrain為地形校正因子，地形校正因子反映了一些重要的地形環(huán)境因素對路徑損耗的影響，如水域、樹木、建筑等；CM為大城市中心校正因子。針對不同的無線傳播模型，根據(jù)不同的基站高度和周圍建筑物情況，不同環(huán)境和速率下的室外覆蓋典型半徑如下：目前移動4G微小基站主要用途在于提升盲點及歷史難點區(qū)域的覆蓋質(zhì)量，場景集中于密集市區(qū)、一般市區(qū)。根據(jù)理論計算，為了獲得較好的覆蓋質(zhì)量，密集市區(qū)、一般市區(qū)理想的最大覆蓋半徑分別為140?m、250?m。由于實際選址中天線掛高往往不能達到理想高度，城市內(nèi)阻擋、干擾情況也較多，所以密集市區(qū)、一般市區(qū)最大覆蓋半徑建議分別向下取整為100?m、200?m[2]。

3 移動4G微小基站網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及應用案例

3.1 移動4G微小基站網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

目前中國移動4G網(wǎng)絡(luò)已基本實現(xiàn)城鄉(xiāng)連續(xù)覆蓋，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)重點將逐步由“廣度”向“深度”和“厚度”轉(zhuǎn)變，而移動4G整體微小基站主要用途在于提升盲點及歷史難點區(qū)域的覆蓋質(zhì)量，所以不涉及整網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計。4G微小基站網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，只需要將LTE現(xiàn)網(wǎng)劃分為較小的易于網(wǎng)絡(luò)指標管控的微區(qū)域，結(jié)合路測和投訴數(shù)據(jù)對微區(qū)域內(nèi)盲點和弱信號覆蓋進行技術(shù)選址，技術(shù)選址按一般市區(qū)、密集市區(qū)分別以200?m、100?m最大覆蓋半徑進行選取。微小基站建設(shè)完成后，需要對微區(qū)域進行復測，以評定指標是否符合預期；對不符合預期的進行基站參數(shù)調(diào)整，基本可以解決問題。

3.2 應用案例

以本人工作實踐，遼寧移動某分公司4G微小基站的選址建設(shè)為例。

3.2.1 4G網(wǎng)絡(luò)投訴與測試

前期收到金水花城一期業(yè)主4G信號差的投訴，距投訴位置200多米已有金水花城D-ELH基站，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先人員進行現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)新建樓宇阻擋了該基站信號。

3.2.2 4G微小基站技術(shù)選址

現(xiàn)場場景為一般市區(qū)，根據(jù)建議的覆蓋最大半徑為200?m，選取不達標路段正中心的一棟9層樓樓頂，微小天線掛高約30?m，預期能對不達標區(qū)域進行全覆蓋。

3.2.3 4G微小基站建設(shè)

經(jīng)過工程部門的努力，4G微小基站建設(shè)完成開通，使用華為分布式BookRRU微站設(shè)備，其效果良好。

3.2.4 4G微小基站復測驗收

在4G微小基站開通后，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化人員對該區(qū)域進行了復測，測試結(jié)果符合預期，網(wǎng)絡(luò)問題得到了很好的解決，該項目驗收得到通過。

4 結(jié)論

隨著智能終端的迅速普及和移動數(shù)據(jù)業(yè)務的持續(xù)增長，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式很難從根本上解決LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)所面臨的問題，4G微小基站以其靈活在提升盲點及歷史難點區(qū)域的覆蓋質(zhì)量上得到了很好的應用。雖然目前4G微小基站的規(guī)劃和建設(shè)還存在著不少困難，但只要在實際工作中不斷吸取經(jīng)驗，及時總結(jié)改進，4G微小基站將會在以后的網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)更重要的位置[3]。

[1]梁雪怡.無線網(wǎng)絡(luò)選址問題的建模及算法[D].廣州：廣東工業(yè)大學，2016.

[2]林飛.淺談移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中4G微小基站的應用[J].無線互聯(lián)科技，2016，15（5）：34-36.

[3]許剛.4G網(wǎng)絡(luò)中無線基站的設(shè)計之研究[J].智能城市，2016，10（10）：101.

The Design of Wireless Base Station in 4G Network

Zhang Dongna

Liaoning Mobile Communication Technology Engineering Co., Ltd., Liaoning Shenyang 110044

At present, the China Mobile 4G network has been basically achieved the continuous coverage of urban and rural areas, the application of 4G micro base station to enhance the quality of the blind spots and the history of the region has become the focus of the current work.The performance of 4G micro base station coverage, how to make the network planning become more concerned about how the relevant personnel problem, this dissertation combines theory and practice, put forward the 4G micro base station network planning scheme, and the actual application, the related work of 4G micro base station provides a very valuable reference and guidance.

4G network; wireless base station; design

TN929.5

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1009-6434（2017）02-0039-02