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摘 要：本文分析了在GSM系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)室內(nèi)覆蓋的主要方法，為工程設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。
關(guān)鍵詞：微蜂窩 分層小區(qū)技術(shù) 直放站
一、引言
隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,室內(nèi)覆蓋的問(wèn)題越來(lái)越突出。以中國(guó)移動(dòng)的GSM網(wǎng)為例,在中等以上城市的室外覆蓋早已不存在問(wèn)題。而且隨著各地規(guī)劃優(yōu)化力度的增強(qiáng),室外易于測(cè)試發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題也都已基本解決,工作的重點(diǎn)也逐漸向室內(nèi)方向轉(zhuǎn)移。實(shí)現(xiàn)室內(nèi)覆蓋的方法主要有三種：
�。�1）由室外宏蜂窩同時(shí)提供覆蓋區(qū)域內(nèi)的室內(nèi)覆蓋。這種方法仍然是當(dāng)前國(guó)內(nèi)最主要的方式。
(2)在室外站存在富余容量的情況下,通過(guò)直放站(Repeater)將室外信號(hào)引入室內(nèi)的覆蓋盲區(qū);
(3)在話務(wù)量集中的地方,設(shè)置室內(nèi)微蜂窩,同時(shí)解決覆蓋和容量問(wèn)題。
由于中國(guó)的城市存在很多的高層建筑,由室外站提供室內(nèi)覆蓋存在很大的局限性。如果要保證室內(nèi)覆蓋的質(zhì)量,室外的干擾將變得難以控制,影響網(wǎng)絡(luò)的整體規(guī)劃與容量。另外,對(duì)于縱深較大的商場(chǎng)與娛樂(lè)中心,靠室外站進(jìn)行覆蓋是不可能的。因此解決室內(nèi)覆蓋的主要方法就是設(shè)置微蜂窩和建立直放站,下面就這兩種主要的技術(shù)做具體的分析和比較。
二、微蜂窩技術(shù)
微蜂窩技術(shù)是在宏蜂窩的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)技術(shù),是目前解決高話務(wù)量地區(qū)容量問(wèn)題的行之有效的方法之一。微蜂窩的覆蓋半徑大約為30m-300m；發(fā)射功率較小,一般在1W以下；基站天線置于相對(duì)低的地方（一般高于地面5m-10m）,傳播主要沿著的視線進(jìn)行,信號(hào)在樓頂?shù)男孤缎 Ｒ虼?蜂窩可以被用來(lái)加大無(wú)線電覆蓋,消除宏蜂窩中的“盲點(diǎn)”。同時(shí)由于低發(fā)射功率的微蜂窩基站允許較小的頻率復(fù)用距離,每個(gè)單元區(qū)域的信道數(shù)量較多,因此業(yè)務(wù)密度得到了巨大的增長(zhǎng),且RF干擾很低,將它安置在宏蜂窩的“熱點(diǎn)”上,可滿足該微小區(qū)域質(zhì)量與容量?jī)煞矫娴囊蟆?
微蜂窩在初期一般是提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋,應(yīng)用在零散的“熱點(diǎn)”地區(qū),即話務(wù)量比較集中,且面積較小的地區(qū),此時(shí)對(duì)容量的提高很有限。隨著容量需求增大,高話務(wù)量地區(qū)已由點(diǎn)逐漸變成片時(shí),宏蜂窩已無(wú)法滿足時(shí),微蜂窩可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行連續(xù)覆蓋,此時(shí)效果就很明顯了。
在實(shí)際設(shè)計(jì)中,微蜂窩作為無(wú)線覆蓋的補(bǔ)充,一般用于宏蜂窩覆蓋不到又有較大話務(wù)量的地點(diǎn)如地下會(huì)議室、娛樂(lè)室、地鐵、遂道等。作為熱點(diǎn)應(yīng)用的場(chǎng)合一般是話務(wù)量比較集中的地區(qū),如購(gòu)物中心、娛樂(lè)中收、會(huì)議中心、商務(wù)樓、停車場(chǎng)等地。
隨著微蜂窩和微微蜂窩的發(fā)展,分層小區(qū)技術(shù)迅速提出來(lái)。它提供更多的“內(nèi)含”蜂窩,形成分層小區(qū)結(jié)構(gòu),主要解決網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的“盲點(diǎn)”和“熱點(diǎn)”問(wèn)題,提高網(wǎng)絡(luò)容量。在一個(gè)分層小區(qū)結(jié)構(gòu)中,不同大小的小區(qū)相互重疊,不同發(fā)射功率的基站緊密相鄰并同時(shí)存在,整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出多層次的結(jié)構(gòu)。每一層分配不同的頻率段,以保證各層之間獨(dú)立運(yùn)作,不會(huì)相互干擾。相鄰微蜂窩的切換都回到所在的宏蜂窩上,宏蜂窩的廣域大功率覆蓋可看成宏蜂窩上層網(wǎng)絡(luò),并作為移動(dòng)用戶在兩個(gè)微蜂窩區(qū)間移動(dòng)時(shí)的“安全網(wǎng)”,而大量的微蜂窩則構(gòu)成微蜂窩下層網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)有用戶接入時(shí),系統(tǒng)根據(jù)所測(cè)得的信號(hào)強(qiáng)度和各蜂窩的容量為某一呼叫選擇恰當(dāng)?shù)姆涓C（宏蜂窩、微蜂窩或微微蜂窩）,層間切換與普通的蜂窩切換一樣,切換點(diǎn)由系統(tǒng)決定,由GSM移動(dòng)臺(tái)自動(dòng)輔助切換測(cè)量來(lái)完成,切換過(guò)程還取決于當(dāng)時(shí)各級(jí)的容量,如果微蜂窩和微微蜂窩已飽和,業(yè)務(wù)將切換至更高一級(jí)的蜂窩。
一個(gè)分層小區(qū)網(wǎng)絡(luò),往往是由一個(gè)上層宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)和數(shù)個(gè)下層微蜂窩網(wǎng)絡(luò)組成的多元蜂窩系統(tǒng)。它包括宏蜂窩、微蜂窩和微微蜂窩。每種蜂窩執(zhí)行早已定義好的不同功能。一般來(lái)說(shuō),宏蜂窩用于處理快速移動(dòng)車輛的業(yè)務(wù),微蜂窩處理慢速移動(dòng),集中于步行或交通阻塞車輛的業(yè)務(wù),微微蜂窩用于覆蓋商場(chǎng)和辦公區(qū)等室內(nèi)區(qū)域。將負(fù)載按這種方式分層的原因與切換功能有關(guān),因?yàn)檐囕d電話在微蜂窩間快速移動(dòng)會(huì)產(chǎn)生頻繁切換,加重網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān),從網(wǎng)絡(luò)管理出發(fā),將產(chǎn)生頻繁切換的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到較小切換的宏蜂窩,將提高網(wǎng)絡(luò)效率；慢速移動(dòng)的車輛,由于它穿過(guò)蜂窩邊界需花較長(zhǎng)的時(shí)間,產(chǎn)生切換的可能性較小,因此由微蜂窩來(lái)處理這類業(yè)務(wù)。
微蜂窩組網(wǎng)簡(jiǎn)單,可直接加入到現(xiàn)有系統(tǒng)中,而不需改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其設(shè)備體積小,容易安裝,因此應(yīng)用靈活,可直接在需要的地方進(jìn)行建設(shè),從而快速解決覆蓋盲點(diǎn)、熱點(diǎn)地區(qū)通信問(wèn)題。它對(duì)容量的提高是明顯的,但需要較大的投資。
三、設(shè)立直放站
直放站系統(tǒng)應(yīng)用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)間并不長(zhǎng),因?yàn)镚SM是將直放站規(guī)范納入其設(shè)備規(guī)范(ETSI GSM 05.05)的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),并于1994年為SMG所接受。在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中使用直放站雖比此時(shí)稍超前一點(diǎn),但是大規(guī)模的采用直放站技術(shù)還是在新一代產(chǎn)品出現(xiàn)后。
直放站的類型有：模擬直放站,信道選擇直放站,集群直放站�，F(xiàn)在使用最為廣泛是信道選擇直放站。
GSM信道選擇式直放站的主要部件：低噪聲放大器(LNA),合路器(CMB),信道板(上下變頻器,聲表面波濾波器(SWA),功放),雙工器,施主天線和業(yè)務(wù)天線。施主天線接受的基站下行載波信號(hào)首先經(jīng)過(guò)低噪聲放大器處理,再進(jìn)行下變頻從900M射頻信號(hào)變?yōu)?1M中頻,經(jīng)過(guò)200KHz帶寬的中頻濾波放大處理后再上變頻到900M射頻信號(hào)并進(jìn)行功率放大,最后通過(guò)業(yè)務(wù)天線發(fā)射出去,對(duì)需要覆蓋的區(qū)域進(jìn)行覆蓋。上行信號(hào)處理過(guò)程與下行信號(hào)完全一樣。安裝直放站時(shí),天饋線系統(tǒng)的選擇非常重要。應(yīng)該注意的問(wèn)題有以下幾點(diǎn)：
（1）天線的增益。根據(jù)具體的信號(hào)情況,以及覆蓋的需要,選擇合適的增益；
�。�2）天線的方向性。由于直放站屬于同頻中繼系統(tǒng),所以不能采用全向天線,否則可能引起系統(tǒng)自激。施主天線的主瓣寬度應(yīng)該盡可能窄,以減少躁聲的引入；重發(fā)天線的發(fā)射方向應(yīng)該嚴(yán)格控制,以保證重發(fā)信號(hào)不會(huì)饋入施主天線；
�。�3）信號(hào)源基站的選擇：應(yīng)該選擇信號(hào)質(zhì)量好的基站作為饋入源,并且保證基站容量有足夠的富余,否則將引入擁塞；由以上的分析可以看出,直放站的建設(shè)必須有運(yùn)營(yíng)部門(mén)參與,否則質(zhì)量將很難保證。在實(shí)際應(yīng)用中,由于直放站具有安裝調(diào)試簡(jiǎn)單,開(kāi)通快捷,安裝環(huán)境要求低和基建投資少等特點(diǎn),只要做好直放站的設(shè)計(jì)與安裝工作,將會(huì)越來(lái)越受到運(yùn)營(yíng)商的歡迎。
四、結(jié)論
本文論述了在GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)室內(nèi)覆蓋的主要方法－設(shè)計(jì)直放站或建立微蜂窩。直放站以其靈活簡(jiǎn)易的特點(diǎn)成為解決簡(jiǎn)單問(wèn)題的重要方式。直放站不需要基站設(shè)備和傳輸設(shè)備,安裝簡(jiǎn)便靈活,設(shè)備型號(hào)也豐富多樣,在移動(dòng)通信中正扮演越來(lái)越重要的角色。微蜂窩技術(shù)具有覆蓋范圍小、傳輸功率低以及安裝方便靈活等,可以作為宏蜂窩的補(bǔ)充和延伸。兩種技術(shù)各有千秋,具體的實(shí)現(xiàn)可
根據(jù)實(shí)際情況靈活采用,在最小的投入情況下以期得到最好的覆蓋效果。
摘自《網(wǎng)絡(luò)通信世界》
