淺析CDMA網(wǎng)絡(luò)密集市區(qū)覆蓋解決方案

摘要　密集市區(qū)無線傳播環(huán)境復(fù)雜，用戶眾多，是CDMA網(wǎng)絡(luò)需要重點覆蓋的區(qū)域。文章分析了密集市區(qū)無線傳播環(huán)境，根據(jù)特定環(huán)境下的CDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋特點，提出了各種區(qū)域的覆蓋解決方案。

1、概述

　　大中城市的密集市區(qū)是人口眾多、建筑物密集的區(qū)域，無線傳播環(huán)境極其復(fù)雜，但同時也是話務(wù)量最高、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)開展良好的區(qū)域。CDMA網(wǎng)絡(luò)采用1×1頻率復(fù)用方式，通過正交碼和擾碼來區(qū)分小區(qū)和用戶，受覆蓋范圍、基站的發(fā)射功率、系統(tǒng)負荷、干擾、地形地貌及建筑物阻擋等多種因素的影響。因此，在進行密集市區(qū)的CDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，要對密集市區(qū)進行區(qū)域細分，根據(jù)各區(qū)域的具體無線環(huán)境，采取具體的覆蓋解決方案。對密集商業(yè)區(qū)、高級住宅區(qū)、密集城中村，高層建筑要兼顧室外和室內(nèi)覆蓋，在一定的容量負荷和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求下進行覆蓋規(guī)劃。

　　本文首先分析密集市區(qū)各種區(qū)域的無線傳播環(huán)境，其次分析密集市區(qū)的覆蓋特點及在覆蓋方面存在的問題，最后針對各種無線環(huán)境提出具體的覆蓋解決方案。

2、密集市區(qū)無線傳播環(huán)境

　　密集市區(qū)包括密集商業(yè)區(qū)、密集住宅區(qū)、密集城中村等。

　　密集商業(yè)區(qū)的典型特征是高樓林立，大多數(shù)建筑物高度在30米(10層)以上，區(qū)域內(nèi)有較多二十層以上的高層建筑物，高、中、低層建筑相間其中；部分建筑物龐大，有些建筑物還有一層或多層地下商業(yè)設(shè)施或停車場；地形較為平坦，道路比較寬。

　　密集住宅區(qū)的特征是多棟中高層建筑緊密相鄰，建筑物內(nèi)設(shè)有電梯和地下停車場，地形基本平坦，區(qū)域內(nèi)有綠化帶或小型山丘，道路較窄，車流較少。老城區(qū)的住宅區(qū)建筑物密集，樓高一般在20米(六七層)以下，間或有一兩棟10層以上的建筑，地形基本平坦，道路為老式街道。

　　城中村是隨著城市的快速發(fā)展，原郊區(qū)的一些鄉(xiāng)村發(fā)展成的城市區(qū)域，由于缺乏有效的規(guī)劃，以及受快速升高地價的影響，這些區(qū)域建設(shè)了大量密集的住宅，通常一棟連著一棟，樓高一般6～7層，樓距通常只有1～2米，僅通過一樓的陽臺下面作為通道。整個城中村就像一個巨大的建筑物，隨著周圍高樓大廈的不斷建設(shè)，使得這些城中村變得更加封閉。

3、密集市區(qū)覆蓋特點及存在的問題

　　密集商業(yè)區(qū)話務(wù)量很高，高端用戶所占比例高，對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有較高的需求，用戶對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量很敏感，要求有穩(wěn)定的信號，清晰的通話質(zhì)量，較快的數(shù)據(jù)傳輸速率，高的接通率，低的掉話率。由于高樓密集，建筑物穿透損耗較大，站間距較小，基站選點困難。而且由于建筑物自身的屏蔽和吸收，容易形成無線信號覆蓋的弱場強區(qū)甚至盲區(qū)，高層建筑的相互阻擋導(dǎo)致高層建筑的底層部分和電梯無線信號衰減嚴重；建筑物的高層存在信號雜亂現(xiàn)象，導(dǎo)頻污染嚴重，軟切換比例較高。用戶密度較高的個別大型商場、會展中心存在容量不足的現(xiàn)象。

　　密集住宅區(qū)人口密集，移動用戶較多，是高端用戶居住地，出于物業(yè)管理公司及業(yè)主對建筑物外觀的考慮，以及對環(huán)保的要求，導(dǎo)致在小區(qū)內(nèi)通常難以選擇合適站點，在小區(qū)內(nèi)的低層、地下停車場、電梯容易出現(xiàn)信號盲區(qū)，高層建筑面臨與密集商業(yè)高層建筑相同的問題。

　　老城區(qū)住宅區(qū)和城中村由于建筑物過于密集，基站信號難以穿透，室內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)脫網(wǎng)的現(xiàn)象，一般采取通過建設(shè)基站和直放站進行廣度覆蓋的解決方案，但仍難以解決底層(1～2層)信號比較差的問題，基站建設(shè)高度及安全維護也受到限制。

4、密集市區(qū)覆蓋解決方案

　　密集市區(qū)基站的設(shè)置應(yīng)結(jié)合城市的地形地貌環(huán)境、建筑物特征，合理進行基站布局，站點選擇盡量滿足蜂窩網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，天線掛高一般選擇在10層(35米)左右樓頂。小區(qū)覆蓋半徑應(yīng)在反向鏈路預(yù)算基礎(chǔ)上，結(jié)合所在區(qū)域的電波傳播模式調(diào)校的結(jié)果，再考慮不同地形地貌下建筑物的穿透損耗進行估算。一般來說，超高密集市區(qū)、話務(wù)熱點地區(qū)站間距在500米內(nèi)，高密集市區(qū)、商業(yè)區(qū)站間距在500～700米左右。在站型選擇上除了通過普通的宏蜂窩基站進行廣度覆蓋外，還要根據(jù)特定的環(huán)境靈活選擇多種類型基站，如采用單扇區(qū)、兩扇區(qū)、射頻拉遠、扇區(qū)功分站等，來解決局部建筑物阻擋區(qū)域、話務(wù)熱點區(qū)域的覆蓋。天線選擇多種半功率角類型，供不同環(huán)境使用，在下傾角大于6度的情況下，建議采用電調(diào)下傾和機械下傾相結(jié)合的方式。

　　4.1　密集商業(yè)區(qū)及住宅區(qū)覆蓋解決方案

　　室外基站覆蓋與室內(nèi)分布系統(tǒng)相結(jié)合

　　密集商業(yè)區(qū)室內(nèi)深度覆蓋顯得尤為重要，深度覆蓋主要用來解決覆蓋不好但人流量大的室內(nèi)及地下區(qū)域的覆蓋問題、建筑物高層導(dǎo)頻污染問題、話務(wù)熱點的室內(nèi)覆蓋和話務(wù)吸收問題。解決室內(nèi)深度覆蓋問題應(yīng)結(jié)合室外型基站進行外圍覆蓋，密集住宅區(qū)樓宇多為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑物穿透損耗大，用戶對通信質(zhì)量的要求也高。因此，外圍基站與建筑物的距離需要仔細考慮，既不能太遠又不能太近，一般考慮在200米左右，同時一定要兼顧周圍其他密集樓宇的覆蓋。對于一些小面積的封閉區(qū)域，如地下停車場、地下通道，可以采用單純的信號源解決，如小型直放站、射頻拉遠等。對于大型、特大型基站、地下商場、地鐵等，根據(jù)建筑物的特點，建議采用室內(nèi)分布系統(tǒng)加信號源解決方式。

　　建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)時應(yīng)考慮以下幾個因素：

　　◆必須充分考慮到外來干擾與系統(tǒng)自身的反向噪聲相疊加對基站的影響。在室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計中要充分考慮上行鏈路預(yù)算，以保證正常通話。分布系統(tǒng)的走線應(yīng)盡量采用并聯(lián)方式，以降低系統(tǒng)的反向噪聲。

　　◆當采用無線直放站作為室內(nèi)分布系統(tǒng)信號源時，其施主天線應(yīng)放置在大樓的中部，最好與施主基站等高，才能保證取得較強的穩(wěn)定信號。必須充分考慮到室內(nèi)信號向外滲透可能引起的無線同頻直放站系統(tǒng)自激和導(dǎo)頻污染，因此必須控制好室內(nèi)信號的覆蓋范圍。

　　◆在室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計中，如果采用微蜂窩作為信號源，應(yīng)控制好室內(nèi)、外的切換區(qū)域，合理控制微蜂窩與宏蜂窩之間話務(wù)流量，避免產(chǎn)生乒乓切換和過多的軟切換。

　　◆應(yīng)根據(jù)室內(nèi)分布系統(tǒng)的覆蓋范圍和預(yù)計用戶規(guī)模，合理設(shè)置直放站輸出功率，以防止用戶數(shù)增加后引起基站輸出功率超過自身設(shè)備門限；同時防止在CDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計中，為達到設(shè)計指標而增加有源設(shè)備，這樣不但增加了系統(tǒng)的反向噪聲，也不利于日后的載波擴容。

　　(2)高層建筑覆蓋

　　密集市區(qū)高層建筑覆蓋是關(guān)鍵，根據(jù)實際環(huán)境特點，可以采用增加基站或室外宏蜂窩基站分裂扇區(qū)的方法覆蓋，這種方式一般是針對相對孤立的高層建筑，周圍建筑物相對比較矮，高層建筑頂層無主導(dǎo)頻且信號較弱。這種方式可以對高層建筑的大部分樓層進行覆蓋，但電梯和地下停車場仍需要建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)加以解決。該方式對周圍環(huán)境要求也比較嚴格，容易引發(fā)導(dǎo)頻污染和軟切換區(qū)域過大，對于高層建筑密集的區(qū)域就更不適用了。

　　高層建筑覆蓋的另一種方法是通過增加專用天線，天線上仰對高層建筑進行覆蓋，使發(fā)射信號成為高層建筑頂層的主導(dǎo)信號。具體方法是從已有小區(qū)耦合出一路信號并使用窄波束低增益天線專門對高層建筑的中高層進行覆蓋，原有的小區(qū)天線仍對高層建筑的中低層行覆蓋。這種方式的優(yōu)點是上下層覆蓋區(qū)域相鄰關(guān)系相同，易于控制和優(yōu)化調(diào)整。但這種方式對基站的位置要求仍很嚴格，上仰的天線必須位于高層建筑附近，且發(fā)射信號足夠強，才可以成為主導(dǎo)頻。基站天線過遠會造成越區(qū)覆蓋，還必須嚴格控制上仰天線的背瓣和旁瓣。這種方式對于建筑物內(nèi)的電梯和地下建筑，仍然需另外建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)進行覆蓋。

　　高層建筑覆蓋較為成熟的方案是建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)，利用分布系統(tǒng)將無線信號均勻分布在每個角落，從而保證各區(qū)域都有較好的信號覆蓋。在規(guī)劃中，不但要考慮本樓層的平面覆蓋，還需要考慮大樓的立體覆蓋，充分利用建筑物的結(jié)構(gòu)特點來布置天線，以便讓天線發(fā)揮出最大的效用。一般將天線安裝在樓道轉(zhuǎn)彎、門口、中央和電梯廳等位置，并盡量將奇數(shù)層和偶數(shù)層的天線交叉安裝，以充分利用天線的功率，互相覆蓋各自的盲區(qū)。布線時應(yīng)盡量選擇在建筑物中部的線井進行走線，使到本樓層各天線的饋線長度大致相同，從而均勻分配本樓層各天線的天線口功率。

　　此外，高層建筑的樓層覆蓋應(yīng)最少采用兩條主干，如果是較高的建筑物，可采用四條或者多條主干，將建筑物劃分成多段進行覆蓋。一方面可以避免單條路由導(dǎo)致的線路損耗過大；另一方面在載波擴容或者扇區(qū)分裂時，減少對室內(nèi)信號分布系統(tǒng)部分的改動。

　　(3)密集住宅小區(qū)的覆蓋解決方案

　　對于大型高級住宅區(qū)，業(yè)主一般不會同意在住宅區(qū)內(nèi)設(shè)置基站，同時這些區(qū)域的用戶多為高端用戶且對通信質(zhì)量也很敏感。這些區(qū)域的室內(nèi)覆蓋首先可以考慮在其外圍近處設(shè)置基站來解決。也可以根據(jù)環(huán)境特點采用射頻拉遠結(jié)合天線美化和偽裝的方式解決，射頻拉遠可室外安裝，不需要機房，相當于將基站的一個扇區(qū)引到了小區(qū)內(nèi)。以高層為主的住宅小區(qū)對地下停車場及電梯的覆蓋通過引入直放站信號源結(jié)合分布系統(tǒng)方式解決。

　　4.2　密集城中村的覆蓋解決方案

　　解決老式住宅區(qū)和城中村覆蓋問題的常規(guī)方法是通過在區(qū)域內(nèi)設(shè)置基站或直放站進行廣度覆蓋，但通過測試效果經(jīng)常不是很理想，特別是底層和一些小巷子的信號比較差，這些區(qū)域也正是最需要解決的地方。比較好的解決方案是將密集的城中村視作一個大的室內(nèi)場所，通過分布系統(tǒng)來完善覆蓋，這也稱為室外分布系統(tǒng)。分布系統(tǒng)信號源可分為宏蜂窩基站、蜂窩基站、射頻拉遠、無線直放站、光纖直放站等。

　　宏蜂窩基站信號源具有功率大、易擴容的優(yōu)點，對擴大覆蓋范圍和滿足高話務(wù)要求較為有利，且信號質(zhì)量好，但投資較大，安裝不便，需要的配套設(shè)施多，需專門的導(dǎo)頻PN編碼的規(guī)劃，在城中村內(nèi)話務(wù)量不高的情況下會造成話務(wù)資源的浪費，它可以通過將一個或多個扇區(qū)以射頻拉遠的方式來延伸覆蓋范圍。外接的射頻拉遠與施主基站需要光纖相連，且需與施主基站一起進行導(dǎo)頻規(guī)劃。微蜂窩基站相比于宏蜂窩基站具有安裝便利、投資較小的優(yōu)點，但輸出功率略低，平均每載頻成本一般比宏蜂窩昂貴。在分布系統(tǒng)吸收的話務(wù)量未達到微蜂窩基站設(shè)計要求時仍會有話務(wù)資源的浪費。宏蜂窩和微蜂窩基站作為信號源主要用于高話務(wù)、大面積的地區(qū)。

　　宏蜂窩、微蜂窩、射頻拉遠信號源除了直接連接天饋系統(tǒng)，通過沿街道布放的天線將能量發(fā)射出去外，還可以通過外接直放站來擴大覆蓋范圍。

　　如果采用射頻或移頻直放站作為信號源，那么可以通過無源器件進行功率分配，利用干線放大器補償能量的不足，再將天線安裝在街道上進行覆蓋。射頻信號分布系統(tǒng)組網(wǎng)方案、簡捷，更換信源基站比較方便，缺點是在同頻時施主天線與重發(fā)天線隔離度要求高，在系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域話務(wù)量較高時會增加施主基站小區(qū)的負擔。該方案多用于話務(wù)低、面積較小的密集城中村覆蓋。

　　采用光纖直放站作為信源，可使用一個光纖近端機直接耦合基站信號，進行電光轉(zhuǎn)換后傳輸光信號到多個遠端機，遠端機進行光電轉(zhuǎn)換放大后，再通過天線將信號發(fā)射出去。它的特點是克服了隔離度的問題和無源天饋信號分布系統(tǒng)因布線距離過長造成的線路損耗過大的問題，能掛的天線較多，覆蓋范圍較大，但是系統(tǒng)引入噪聲較大，造價昂貴。該方案主要用于有一定話務(wù)需求，面積較大的密集城中村覆蓋。

　　室外分布系統(tǒng)的天線根據(jù)城中村的結(jié)構(gòu)特點，可選擇板狀天線和全向天線，天線一般安裝在二層樓外墻上，最好安裝在十字路口的墻角，或者樓與樓之間的縫隙，俯仰角根據(jù)要覆蓋的區(qū)域和樓層向上調(diào)整。天線的布放還要考慮互補的原則，進行交錯布放，且要考慮美觀，適當?shù)臅r候要進行天線偽裝和美化。

5、結(jié)論

　　密集市區(qū)無線傳播環(huán)境復(fù)雜多變，用戶行為和話務(wù)分布在不同的時期呈現(xiàn)不同的特點，在制定覆蓋方案時不僅要考慮當前網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，還要結(jié)合城市發(fā)展規(guī)劃和業(yè)務(wù)預(yù)測，使網(wǎng)絡(luò)便于擴容和調(diào)整。無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的好壞不僅決定今后的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，還直接決定整個無線部分的投資和效益。在后期的運營維護中，還需要進行現(xiàn)網(wǎng)的測試，不斷優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。