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城中村信號覆蓋解決方案探討
摘要：文章主要針對城中村覆蓋難的問題進行分析，并通過路測、點測確定覆蓋目標，繼而利用室內覆蓋系統的思路，提出相應的解決方案。
??? 城中村由于其特殊的地理位置和人文環境，在城市中占有極其重要的位置。它低廉的房租，吸引著大量的外來勞務人員在此居住，人口十分密集。城中村的面積一般較大，且村內樓房密集，巷道狹窄，村內樓高一般為7、8層，對無線信號的傳播影響很大。概括地說，整個城中村就像是一棟巨大的建筑物，在基站的覆蓋范圍之內有很多地方信號很弱，甚至出現信號盲區。對于城中村來說，一方面是密集的人口，市場潛力巨大；另一方面是密集的樓房，無線信號很難覆蓋。各運營商對此都沒有比較好的解決方法。隨著手機的降價、資費的下調，移動電話的普及率越來越高，特別是在中低收入階層，移動電話用戶的數量正在快速的增長，城中村的移動電話信號覆蓋已成為各運營商網絡覆蓋工作中的頭等問題。聯通汕頭分公司在3年前就開始進行以室內覆蓋系統解決城中村移動電話信號覆蓋的試驗，并取得一定成效。接下來，筆者以正在實施的汕頭市H村室內覆蓋工程為例進行介紹。
??? 1、確定覆蓋目標
??? H村內共有3個聯通基站。根據現場室外路測和室內采樣測試分析，一至三層的室內接收場強一般比同位置的室外接收場強低15dBm～30dBm。由路測結果來看，GSM室外接收場強大部分小于-80dBm，一至三層的室內接收場強大部分為-95dBm～-110dBm，甚至為盲區，呼叫困難，通話質量差。故本次方案主要解決城中村樓房一至三層的室內覆蓋問題。
??? 2、設計方案思路
??? 2.1覆蓋方式
??? H村周邊有3個雙網基站。由于H村范圍較大(0.5平方公里)，且村內樓層較高(一般為7-9層)，房間密集，通道狹窄，弱信號區域很多，需要較多的天線才能對其進行有效的覆蓋，且分布區域較大，主用信號不一致，可以采用多安裝點(共13安裝個點)、低安裝位置(2～3層之間)的方法，對巷道采用室外定向天線的覆蓋方式，天線應盡量面向弱信號區，背對強信號區，同時可根據具體情況將天線適當下傾，以減少對強信號區和遠方基站的干擾，避免出現不同基站覆蓋造成局部缺乏主小區的現象。該設計方案共需要159個室外板狀天線。
??? 2.2設備選取和信號源選取
??? 因無線直放站存在隔離度的問題，且其在較大的輸出功率上容易自激，因而用無線直放站難以達到覆蓋要求。為保證系統穩定性和方便擴容，可以采用光纖直放站和基站直接耦合接干線放大器的方式對H村進行室外覆蓋。
??? 為了避免覆蓋后出現局部缺乏主小區和頻繁切換的現象。分布系統覆蓋區應盡量選用原覆蓋小區信號的方式，H村信源選取如下：
??? (1)在H村的西南角，主要由粵通基站的第一扇區(1031)覆蓋，雖然巷道走向與基站天線一致，但由于巷道十分狹窄且樓層高度基本一致，信號覆蓋仍較差。可以考慮用一組10W光纖直放站+四組5W干線放大器進行覆蓋。
??? (2)在H村的東南角，主要有H村基站的第二扇區(1772)覆蓋，同時，部分區域由粵通基站的第一扇區(1031)覆蓋，由于巷道走向與基站天線不一致，由粵通基站的第一扇區(1031)覆蓋的區域又較遠，覆蓋信號差。可以考慮用一組10W光纖直放站+二組5W干線放大器覆蓋。
??? (3)在H村的東北角，主要由H村基站的第一扇區(1771)、第三扇區(1773)覆蓋，小部分區域由H村基站的第二扇區(1772)和長江商海的第一扇區(691)覆蓋。H村基站的第一扇區(1771)覆蓋的區域靠近天山南路，樓與樓的間隔較大且樓層低，覆蓋均較好，不考慮另外覆蓋。H村基站的第三扇區(1773)覆蓋的區域由于巷道走向與基站天線不一致，且巷道狹窄，覆蓋均較差，可以考慮直接耦合H村基站的第三扇區(1773)接一組5W干線放大器進行覆蓋。小部分靠近長江商海的區域由長江商海第一扇區(691)覆蓋。
??? (4)在H村的西北角，主要由長江商海的第一扇區(691)、第二扇區(692)、第三扇區(693)覆蓋，小部分區域由粵通基站的第一扇區(1031)覆蓋。長江商海第三扇區(693)覆蓋的區域靠近長江路，樓與樓之間間距很大，覆蓋均較好，不考慮另外覆蓋。長江商海的第一扇區(691)、第二扇區(692)覆蓋的區域由于巷道走向與基站天線不太一致，且巷道狹窄，雙網覆蓋均較差(一小部分空曠地方信號覆蓋較好，未考慮另外覆蓋)。可以考慮在第一扇區(691)覆蓋的區域用一組10W光纖直放站+一組5W干線放大器進行覆蓋，第二扇區(692)覆蓋的區域可以直接耦合接二組5W干線放大器進行覆蓋。
??? 3、設計方案分析
??? 覆蓋區域場強預測分析可用公式(1)計算：
??? 3.1覆蓋區域場強預測分析
??? Ls(dB)=32.45+20lgf(MHz)+20lg d(km)
??? Ls：為室內空間傳播損耗值；
??? f：為系統頻率；
??? d：為距離。
??? 以GSM系統為例，f取900MHz，代入公式(1)計算：
??? Ls(dB)=32.45+20lg900(MHz)+20lg d(km)
??? 可得：
??? 距天線最遠點
??? 手機接收功率=天線口功率+天線增益-空間損耗-墻體遮擋損耗-多路徑損耗=13dBm+7dB-65.51dB-25dB-15dB=-85.51dBm。距離與損耗之間的關系如表1所示：
??? 表1? 距離與損耗的關系
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距離
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損耗
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45.54dB
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57.55dB
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59.52dB
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65.51dB
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69.03dB
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71.53dB
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???
??? 由模擬測試可知，當天線口功率為13dBm時，覆蓋區域內距離天線最遠點的手機場強基本上≥-85dBm。
??? 3.2直放站類型選擇分析
??? 對城中村進行覆蓋時，采用無線射頻直放站無法保證施主天線與覆蓋天線之間的隔離度，容易因隔離度導致的問題使直放站自激，而使用光纖直放站或直接耦合不存在以上問題，且方便話務量較高時用微蜂窩替代光纖直放站。
??? 3.3上下行平衡分析
??? 由于城中村分布系統采用的器件和饋線對上、下行信號的損耗相同，信號在空間傳播時的損耗也是相同的，因此可以認為器件和饋線對信號的上、下行平衡沒有影響。只有系統使用的直放站會對系統的上、下行平衡帶來一定的影響，但這可以通過調整直放站的上下行增益來進行調節，使上、下行增益保持一致，以保證上、下行平衡的穩定。
??? 3.4系統上行噪聲分析
??? 根據接收電平來設計系統上行噪聲電平及增益，假設：
??? LNT——系統上行噪聲電平
??? LNR——到達信源基站口的噪聲電平
??? L——系統主機到信源基站口的空間損耗
??? GUP——系統上行增益
??? NF——系統上行噪聲系數
??? PC——信源基站輸出功率
??? PO——直放站輸出功率
??? ∵LNR≤-120dBm即 LNT-L≤-120dBm
??? ∴LNT≤-120dBm+L取LNT1=-120dBm+L(以LNT1區別于LNT)
??? 對GSM網絡：
??? LNT1=-121dBm+NF+GUP，L=PC-LRX
??? 即-121dBm+NF+GUP1=-120dBm+(PC-LRX)
??? ∴GUP1=1-NF+PC-LRX
??? =1-4dB+40dBm+50dBm=87dB
??? GDOWN=P0-LRX=34dB+50dBm=84dB
??? 由上下行平衡原則，取GUP=min(GUP1，GDOWN)=84dB
??? 可得：LNT=-121dBm+NF+GUP=-121dBm+4dB+84dB=-33dBm
??? 即：系統上行噪聲電平小于或等于-33dBm就不會干擾源基站。
??? 對CDMA網絡：
??? LNT1=113dBm+NF+GUP，L=PC-LRX
??? 即-113dBm+NF+GUP1=-120dBm+(PC-LRX)
??? ∴GUP1=-7-NF+PC-LRX
??? =-7-4dB+40dBm+50dBm=79dB
??? GDOWN=PO-LRX=34dB+50dBm=84dB
??? 由上下行平衡原則，取GUP=min(GUP1，GDOWN)=79dB
??? 可得：LNT=-113dBm+NF+GUP=-113dBm+4dB+79dB=-30dBm
??? 即：系統上行噪聲電平小于或等于-30dBm就不會干擾源基站。
??? 3.5切換分析
??? 為避免信號覆蓋后形成新的孤島小區或與頻率規劃相沖突而導致高誤碼質差，直放站施主基站的選擇參考了測試結果中的小區覆蓋分布圖。
??? 由于H村GSM網絡覆蓋絕大部分還是用原覆蓋基站覆蓋，無需改變原有鄰小區設置，所以可保證正常的切換，不會產生掉話。
??? 3.6信號泄漏與干擾控制
??? 由于H村分布系統覆蓋天線布放于室外，沒有普通室內分布系統的外墻和樓高(相對干道)來進行隔離，所以對外圍基站覆蓋區的干擾控制方法主要采用天線選型、安放位置、安裝位置高度的優化來加以控制。
??? 對位于基站強信號覆蓋區邊緣的覆蓋天線，采用面向弱信號區，背對強信號區，且安裝方向性能好的定向天線，以減少對強信號區和遠方基站的干擾；側向輻射的控制則通過將天線安放在巷道內的方式實現。分布系統覆蓋區內盡量選用原覆蓋小區信號的方式，避免出現不同基站覆蓋造成局部缺乏主小區的現象。
??? 對位于弱信號覆蓋區中心的地方，可采用較低高度的天線安裝方式，以降低對遠方的干擾。
??? 對空曠區域的覆蓋，可適當增加天線下傾角度以降低對遠方的干擾。
??? 對于覆蓋天線的正向控制也需加以考慮。首先，當直放站天線無法與基站天線方向保持一致時，直放站信號覆蓋過遠將打亂原有的頻率規劃，導致新的切換和頻率干擾問題。其次，當直放站信號與基站直接覆蓋信號傳輸路徑不同時，直放站覆蓋過遠(與基站天線不同方向)將導致出現較大的路徑時延，當時延差達到15微秒時，若基站與直放站信號C/I達不到9dB以上，那么基站均衡器將無法均衡，從而變成同頻干擾。
??? 無論天線類型還是方向，對于天線覆蓋區的控制均可利用天線在低于周圍建筑物的巷道中的特殊傳播模式，即信號在與波長和天線高度相關的距離斷點：
??? Rb=4(HBS*Hm)/λ(單位：米)
??? 其中：HBS——發射天線高度；Hm——手機天線高度；前后所具有的不同損耗斜率(2和4)。
??? 另外，可以通過控制覆蓋天線的高度的方式調整斷點的距離，從而達到有效降低遠距離輻射信號的目的。由于H村平均樓高為4到7層，弱信號區為1至3層，將天線高度架在位于二層的3～
??? 4、結束語
??? 室內覆蓋系統在解決城中村移動電話信號覆蓋問題的應用，汕頭聯通進行了積極有益的探索，并取得一定的效果。預期在系統開通后，覆蓋區域內樓層的場強將大于-85dBm，巷道通道大于-85dBm，能有效提高通話質量，并可以改善信號覆蓋的盲區、弱區、切換頻繁等問題，從而為市場的拓展提供有力的支撐。
工商網監
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