导频污染

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CDMA直放站应用和网络规划与优化

 

联通一期网络建设中大量采用直放站，获得了较好的使用效果，使CDMA直放站技术在中国发展走上了快车道，但是在使用中也暴露出一些问题，特别是涉及到CDMA系统网络方面。作为第一次大规模CDMA网建设，运营商和直放站设备厂家都是摸着石头过河，出现问题是在所难免的。通过对一些省份应用调查分析，我们发现有以下因素：
    1、对直放站的优、缺点认识不足。在没有充分了解产品特性的情况下，把直放站当作基站使用，期望直放站的覆盖范围和覆盖距离与基站相同，这显然是不合适的。与此同时，对保证直放站的应用效果的一些基本条件如：直放站要求的隔离度、施主信号质量要求、对基站的噪声影响没有给予足够的重视。这样必然会使应用效果大打折扣。
    2、直放站厂家对CDMA技术、直放站应用技术理解不深和储备不够，缺乏有经验的工程应用人员和测试设备。CDMA技术中的噪声、导频、搜索窗口等方面都是非常抽象的，初次接触的人员要有一个理解过程，国内大规模的启动CDMA网直放站建设，造成这方面应用技术跟不上。
    3、CDMA网的规划和优化技术缺乏。直放站是配合网络无线覆盖的工具，必须在良好的规划和优化技术指导下进行，而一期网络建设中，最缺乏的恰恰就是这个方面。
    4、运营商、主设备厂家、直放站厂家之间的配合不好。直放站应用涉及到对许多基站系统参数进行调整，需要主设备厂家给予足够的配合，只有在运营商的协调下良好的沟通才可以得到好的效果。
    仔细观察，上述4点因素都是从不同的角度围绕着的网络规划优化和直放站的关系这个核心，这充分说明直放站的应用离不开网络规划和优化的配合，或者说没有网络规划和优化的指导，就不可能真正用好直放站。
    那么直放站的建设中是如何考虑网络规划和优化的呢？
    CDMA移动通讯技术是一项伟大的、优秀的技术，同时也是一项复杂、深邃技术，CDMA移动通讯技术始创人之一，A.J.Viterbi教授在业界第一本专著CDMArinciple of Spread Spectrum Communications（这本书有中文译本） 中写道：“CDMA技术超乎人们的直觉”，对于CDMA的码分多址、扩频、噪声和容量等等观念，经历过GSM技术并向CDMA技术跨越的人们对此都有深刻的体验。直放站在实际应用中要获得良好的效果，不但需要高品质的直放站产品，高水平的工程应用技术、网络优化技术甚至更加重要，直放站混合组网技术即是网络发展的趋势之一。
    直放站应用于CDMA网络将会引起网络拓扑结构的变化、额外的链路功率预算、噪声的影响、时间延时、更多的多径信息等等，这些变化会对小区的覆盖范围、小区切换关系、上下行链路功率预算、小区用户容量等系统参数都会产生较大的影响。直放站混合组网技术要求把直放站作为一个与基站等同的网元来看待，在网络尚处于规划阶段时就开始考虑，评估与计算系统的上下行覆盖、干扰、噪声、系统参数设置等等，而不是仅仅当作网络优化的一个工具使用，下面简单从几方面说明涉及的网络规划和优化工作。
    1、直放站规划
    网络规划设计是移动通信网的建设中极其重要的环节，它对于网络的建设成本与网络建立后的运行质量有重要的影响。混合组网规划设计目标是指导工程以最低的成本建造成符合近期和远期话务需求，具有一定服务等级的移动通信网络。具体地讲就是要达到服务区内最大程度的时间、地点的无线覆盖，满足所要求的通信概率；在有限的带宽内通过频率复用，提供尽可能大的系统容量；尽可能减少干扰，达到所要求的服务质量；在满足容量要求的前提下，尽量减少系统设备单元，降低成本等几个方面目标。
    直放站混合组网的网络规划技术是建立在CDMA系统网络规划技术之上的，基本流程与系统网络规划一致，在充分了解和测试所规划区内的相关信息，利用网络规划软件对基站和直放站覆盖区域进行仿真，达到最佳组网的目的。
    直放站混合组网规划循序渐进的工作，是一个阶梯式循环往复的过程。对于一个网络来说，移动用户在不断地增长，无线环境在不断的变化，话务分布情况也在变化之中，因此，网络是在循环反复的网络规划与优化的过程中不断发展壮大起来的。
    直放站混合网络规划主要包括以下基本过程和内容：
    （1）网络规划资料收集与调查分析
    （2）勘察、选址和电测
    （3）网络容量考虑
    （4）无线覆盖设计及覆盖预测
    （5）干扰分析
    （6）无线资源参数设计
    2、直放站噪声优化
    直放站是一个有源的双向放大设备，在放大有用的信号同时，必然也会引入一定的噪声，作为一个有源设备，直放站即使不中继任何有用信号也会发射噪声信号，相当于一个带内干扰源，系统总是希望直放站的噪声系数越小越好，但这在实际上是不可能的。
    直放站噪声对系统的影响主要集中在上行链路，影响分两种。
    其一是引起基站热噪声电平升高，直放站等效于干扰源，即使所覆盖区域没有用户，即上行链路无输入，它也会向基站发出干扰噪声，导致基站热噪声电平升高，这意味着基站接收机的灵敏度降低！影响所有处于本基站覆盖区的用户（注意：这时并不影响直放站覆盖区的用户）。对小区覆盖范围来讲，会引起上行覆盖半径减小，对基站覆盖区的用户来讲，手机的的发射功率会相应增大，或者处在小区边缘的用户会发生单通或上行话音质量下降或掉话等现象。
    其二是直放站与施主基站通过无线连接，可以等效为串联放大器。对处于直放站覆盖区的用户的影响相当与增大了基站接收机的噪声系数。对于直放站覆盖区，在考虑上行链路功率预算时，原先用于基站上行链路功率预算的基站接收机噪声系数被串联噪声系数取代，串联噪声系数只影响直放站覆盖区的用户，若增大，影响直放站覆盖区的上行功率预算，会使上行覆盖半径减小。
    通常，我们总是希望直放站对基站热噪声贡献最小，同时直放站的覆盖区最大，但是这是不可能同时得到的，这两种影响是互斥的，必须在对网络整体性能全盘把握、施主基站的使用环境参数设置非常了解的情况下，仔细调整、反复路测验证才能获得最佳的效果。
    3、系统参数优化
    小区中增加直放站会引起施主基站的覆盖半径变化、相邻小区变化、增加传播的多径、导频混淆、导频污染等等。
    4、导频混淆和导频污染
    直放站应用后，扩展了基站的的作用范围，可能会在局部破坏了原先的PN规划，引起导频混淆和导频污染。
    导频混淆是CDMA特有的，与GSM不同，CDMA基站是靠不同PN的偏置来区分的，由于PN信号经过一段空间传输后会，偏置会发生变化，与其他基站发生混淆，移动台可能同时接收到两个不同基站、PN偏置却相同的信号，并且强度相近，这样会使手机解调失败，引起话音质量下降、掉话。
    导频污染在地形复杂的地区特别容易发生，当多个满足解调要求、并且强度相近的导频信号出现在同一个地区，一般数目超过三个，手机无法同时解调，则多出的信号就成为强干扰，这是将发生导频污染。
    引起导频混淆和导频污染的原因大多是网络规划不当、地形复杂（城区内大楼反射、街道效应等），解决的办法最好是在网络规划设计阶段就考虑，首先要获得周围站点图、基站PN、相邻关系、距离、切换门限等相关信息，对所有周围基站，根据距离信息计算PN变化量，根据自由空间传播公式计算信号强度，最后根据这些结果分析是否会产生PN混淆和污染。工程应用中发生了导频混淆发生后可通过调整天线、功率、小区参数等解决。
    一般认为导频污染在是在优化中经常遇到的问题，而由于CDMA能够提供多达128个可选导频，作导频规划时比较容易，很少出现邻导频混淆和同导频混淆问题，但是我们在通一期直放站网优过程中也发现了一些混淆的问题，影响很严重，因此也不能掉以轻心。
    5、邻区列表
    直放站改变了网络的拓扑结构，可能会引起周围小区的切换邻区发生变化，必须一一修改所有周围小区的相邻小区列表参数，达到与实际相邻关系一致。
    6、搜索窗口参数
    直放站对系统搜索窗口参数的影响要从直放站群延时和产生多径两方面考虑。可能会对直放站所在的施主基站和周围基站都有影响，必须根据实际情况仔细调整这些参数，这是实际应用中调整最频繁的参数。
    对于基站CSM(Cell Site Modem)的影响：
    接入信道搜索窗口(Access Channel Search Windows)
    上行业务信道多径搜索窗口（Reverse Link Traffic Channel Multipath）
    对于移动台MSM(Mobile Station Modem)的影响：
    激活组搜索窗口（Active Set Search Window）
    邻居组搜索窗口（Neighbor Set Search window）
    7、切换参数
    一般情况下，整个系统的的切换参数都设置为相同或相近。网络规划希望在新的导频信号强度还没有大到可以对其他导频信号产生干扰之前，就已经被加到有效组。
    通常我们希望T_ADD门限设置的小一些，这样可以使新导频尽早加入到有效组，T_ADD门限值与扩频增益和系统要求的最小Eb/Io有关。但是过小的T_ADD值设置，容易产生软切换，对系统容量提出了更高的要求，造成不必要的浪费。
    在类似隧道应用的直放站会带来一些特殊的切换考虑，优化调整中要给予足够的重视。
    混合组网给运营商带来巨大的经济利益同时也给网络建设者提出了更高的要求，不但要求有良好的基站网络建设经验和深谙CDMA噪声容量理论，熟悉直放站的应用理论，更要求具备动态网络建设的发展眼光，不断测试、优化，再测试、再优化的，使之成为一个低成本、高质量、高效益的移动通讯网络。

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用CQT定点测试排除CDMA网络掉话故障

 
本文通过对某运营商采用450M频段的村村通系统实际测试，分析了引起掉话的一般原因：边缘覆盖、前反向链路干扰及前反向链路不平衡。
　　掉话是指用户通信过程中发生异常释放，掉话率是评价CDMA系统性能的一项重要指标。一般来说，可以通过后台信令跟踪、前台信令分析等方法处理掉话问题，其中分析定点测试数据是解决掉话故障的直观方法。
　　按照协议规定，掉话不外乎移动台掉话和系统(包含BSS、MSS侧)掉话，其中在IS95A协议中对移动台掉话机制有详细的定义，基站侧掉话各厂家定义方式略有不同，但产生系统掉话的原因不外乎下面两种情况：反向误帧和反向证实失败。
　　本文通过对某运营商采用450M频段的村村通系统实际测试，分析了引起掉话的一般原因：边缘覆盖、前反向链路干扰及前反向链路不平衡。
　　一、边缘覆盖引起掉话的机制分析
　　终端处于小区边缘覆盖范围时，信号一般都比较差，通话困难，容易产生掉话。通过路测分析软件观测各指标，通常显示为：前向FER高，Ec/Io可好可坏，Tx高，Rx差。图1是通过中兴通讯的路测分析软件ZXPOSCNT1测试的一个效果图，该测试点处于小区覆盖边缘。
　　
　　从图1可以看出，虽然Ec/Io较好，但是Tx已经为13.25dBm，同时前向FER也在3%以上，该用户已经处于小区覆盖边缘。针对边缘覆盖问题的优化措施可以从基站侧和终端侧来考虑。
　　从基站侧，如果小区覆盖范围过大，可以通过加大天线下倾角、减小导频信道功率等方式来解决;如果小区覆盖范围过小，可以增加导频信道功率或者更换高增益天线等方式来解决。
　　从终端来看，可以通过调整定向天线方向等方式使通话性能得到改善，图2是通过调整用户住所室外定向天线使性能得到改善的测试效果图，从图中可以发现前向发射功率已经减小为0.25dBm，在现场通话过程中没有发生掉话现象。
　　
　　在边缘地区，如果移动台接收电平较低，会导致前向Ec/Io较差，前向链路的质量严重下降，此时Tx会更大，直至覆盖空洞。对覆盖盲区可以采用调整天线方位角、增加基站或直放站覆盖、采用高增益天线等方案来解决。
　二、前向链路干扰引起掉话的机制分析
　　一般来说，存在前向链路干扰容易引起掉话等故障。存在前向链路干扰时，用CNT1软件观测结果为：前向FER高，Ec/Io(突然)变低，Tx正常，Rx较好。引起前向链路干扰的原因主要有：邻区配置不正确及PN干扰(导频污染)等。
　　根据移动台搜索的不同，导频集合(激活集、邻区集、剩余集)的频度也不同(激活集搜索频率最高，剩余集搜索频率最低)，如果一些临近小区的PN没有包含在邻区列表里，移动台搜索到该PN的概率将大大降低，从而不能进行及时的切换。即使移动台检测到此剩余集的PN(且其强度足够大)，但由于没有配置邻区，该PN只能存在于候选集并发送PSMM消息，一般无法通过正常的切换流程进入到激活集，此PN将会对前向链路造成干扰，从而导致掉话。图3是一个邻区没有配置正确的CNT1测试图。
　　
　　在后台添加邻区后，CNT1测试效果如图4所示。针对这种现象的解决方案主要有：将该PN添加到激活扇区的邻区列表中，如果该小区已经在邻区列表中，则需要增大搜索窗。
　　

 
三、前反向链路不平衡引起掉话的机制分析
　　如果移动台接收到的导频强度很高，意味着前向链路很好，但移动台发射功率已经调整到了最大，这说明反向链路很差，这两项指标说明系统存在前反向链路不平衡。此时各指标显示通常为：前向FER高，Ec/Io较好，TX高，RX高。图5是由于前反向链路不平衡导致用户严重无法通话的CQT测试效果，从图中可以看出，虽然接收功率较强，但反向发射功率已经达到极限值26dBm。
　　
　　造成前反向链路不平衡的主要原因有：
　　(1)强干扰阻塞了反向链路，反向链路的覆盖范围会有相应的收缩，而前向链路的覆盖并不受影响，造成前反向链路不平衡;
　　(2)导频信道增益太高，前向导频信号的覆盖范围可能会超过移动台发射机的覆盖范围(越区覆盖)，移动台检测到该导频并向该基站发起登记，但由于链路不平衡，基站无法检测到该请求;
　　(3)如果基站搜索窗设置太小，可能检测不到比较强的多径信号，造成前反向链路不平衡。
　　对CDMA系统来说，如果前向功率过大，会引起越区覆盖，干扰其他小区的终端正常通话;如果反向链路功率过大，会牺牲系统容量。在反向链路中，小区大小由移动台最大发射功率决定，小区的实际负载越轻，反向链路半径就越大，移动台的发射功率也越大，小区半径随着增大，同时消耗的基站前向功率也增大。
　　解决前反向链路不平衡的主要方法有：降低导频信道发射功率，使导频信道和业务信道覆盖平衡;增加新的基站解决不平衡问题。
　　四、总结
　　无线网络优化工作一直贯穿于网络建成后的运营阶段，只有在网络运营期间不断采集分析OMC话务数据或者通过实际的DT(CQT)测试，及时发现网络中存在的问题并解决问题，才能使网络运行在最佳状态。(

 

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CDMA高层覆盖与深层覆盖

 
摘要解决高层覆盖和深层覆盖是目前城市无线网络优化中的一项重要内容，文章对高层覆盖与深层覆盖进行了深入的分析，并提出了解决方案。
 
    随着CDMA网络由建设阶段转向维护和优化阶段，网络优化工作在日常工作中变得越来越重要。同时，城市建设与发展不断加快，越来越多的高楼大厦、居民小区等建筑群拔地而起，因此，解决高层覆盖和深层覆盖已经成为城市无线网络优化中的一项重要的内容。
 
    1、问题的提出
 
    在市区，基站的密度较大，室外路面的覆盖一般都没有什么问题，但是仅看路测的结果不能发现问题。相关的统计结果分析显示：移动用户的室内通话行为越来越多，约占整个通话的60%，但是在一些高层建筑和一些建筑比较密集的居民小区内，覆盖情况不是很好。在高层建筑中，由于能收到多个基站的信号，而且这些信号的导频强度差不多，因而容易形成导频污染。在测试的时候会发现，虽然手机的接收电平很好，但是EC/IO很差。在通话时，手机的误帧率和发射功率很高，频繁切换，造成话音质量差、掉话等问题。由于手机发射功率增大，也抬高了基站的反响噪声，造成基站覆盖范围收缩，系统容量降低。在一些建筑比较密集的多层(六层)居民小区，离基站相对较远，同时又受到周边楼宇的遮挡，虽然在小区的室外基本能够正常通话，但是到达室内后，信号衰减非常大，尤其是在1楼到3楼以及地下储藏室，这就形成了覆盖弱点。
 
    2、高层建筑内覆盖的解决方案
 
    目前，在我们的日常优化工作中，主要通过以下两种方法解决高层内部覆盖：第一种是在周边建设基站，同时使用特殊天线；另一种就是建设室内分布系统。
 
    2.1建设基站
 
    在一些高楼比较密集、话务量比较高的地方，建设基站是解决高层内部覆盖比较好的方法。在这种情况下，基站的选址应该仔细慎重，切不可选在很高的楼上，否则会造成越区覆盖，对其他基站造成干扰。最好选在9层左右的建筑上。对于无线覆盖，我们要考虑两个方面，既要保证地面的覆盖，又要解决高层的覆盖。如何来解决这个问题?可以对信号进行空中分层，即利用功分器，将前向信号分成两路，分别接到两个天线上，一面天线覆盖高层，另一面天线覆盖地面，再利用合路器，将从两面天线上接收的信号合成一路信号，如图1和图2所示：
 

 
    图1  楼群覆盖示意图
 

 
    图2  信号功分、合路示意图
 
    在图2中，功分器有两个作用，一是将前向链路的发射信号分成两路，起到功率分配的作用，同时将反向的接收信号合成一路，起到功率合成的作用。天线1覆盖建筑的上层部分，天线2覆盖建筑的底层和路面。根据楼层的高度，合理调整天线1俯仰角，如果楼层较高，天线调成上仰角。如果基站离这些楼群比较近，通过调整天线仰角还是不能够完全覆盖，这时，可以用特殊的天线来解决。一般来说，普通的天线水平波瓣比较宽，垂直波瓣比较窄。天线的增益与波瓣成反比例，高增益的天线波瓣比较窄，低增益的天线波瓣比较宽。在相同增益的情况下，水平波瓣比较宽的天线，垂直波瓣比较窄。在这种情况下，选用垂直波瓣较宽，水平波瓣现对较窄的天线；在不需要覆盖很远的情况下，适当降低天线的增益，提高垂直波瓣的宽度。天线的增益、水平方向波瓣、垂直方向波瓣这三个方面是相互制约的，根据实际情况，选择适合的天线，有时候能起到事半功倍的效果。
 
    2.2建设室内分布系统
 
    由于周边的环境不同，有时室外基站无法解决建筑内部的覆盖，这时，只能通过建设室内分布系统来解决。室内分布系统一般分为两个部分：信源部分(直放站、微蜂窝)、室内布线及相关设备(干线放大器、功分器、耦合器、吸顶天线、馈线等)。
 
    (1)信号源的选择
 
    室内分布系统常用的信源主要是直放站、微蜂窝。直放站是将源扇区信号经过传输媒介进行前反向放大，直放站分为无线直放站和光纤直放站。图3是无线直放站的原理图。
 

 
    图3  无线直放站原理图
 
    无线直放站具有体积小、安装方便灵活等优点，但是也有容易自激、上行容易对施主基站产生干扰等缺点，在使用无线直放站的时候应该注意以下方面。
 
    首先，要注意施主天线的选择与安装。常用的施主天线是抛物面天线和八目天线，在安装条件许可的情况下优先选用抛物面，抛物面具有天线方向性强、隔离度好的特点。但是在市区，由于受安装条件的限制，有时只能选用八目天线。施主天线的安装位置的选择非常重要，施主天线处接收功率应该大于-80dBm，施主扇区EC/IO＞-7dB。特别要注意，施主天线切不可安装在很高的楼顶，在市区，由于基站密度很大，在很高的楼顶可以收到很多扇区的信号，导频污染很严重。如果将施主天线安装在很高的楼顶，会将楼顶的导频污染扩大到室内。根据我们的经验，一般将施主天线安装在4到6层楼的楼顶。
 
    其次，应注意施主天线与室内重发天线之间的隔离度。收发天线隔离度不够，整机增益偏大时，输出信号经延时反馈到入端，致使直放站输出信号发生严重失真产生自激。CDMA信号自激的频谱如图4所示，发生自激后CDMA信号波形质量变差，严重影响通话质量，产生掉话现象。严重时会造成大片区域无法通话。可以从以下几方面来解决自激问题：避免室内信号泄漏到室外；增加施主天线与室内重发天线间的隔离度；在保证室内覆盖的前提下尽量减小直放站的前反向增益。
 

 
    图4  CDMA信号自激频谱图
 
    光纤直放站与无线直放站的最大区别在于施主基站信号的传输方式。无线直放站通过接收空间传播的无线信号进行放大，从而扩大基站的覆盖范围。光纤直放站是通过光纤进行传输，采用光信号接收器和转换器连接施主站和重发站。光纤直放站具有工作稳定、覆盖效果好、可提高增益而不产生自激的优点。光纤直放站原理图如图5所示：
 

 
    图5  光纤直放站原理图
 
    直放站将扇区覆盖范围延伸，但相应的也会增加延时。所以带了直放站的扇区的搜索窗应该根据引入的延时合理调整。搜索窗设置过小，起呼不了；设置过大，呼叫建立时间很长或者呼叫失败。下面是光纤直放站引入时延的经验公式。
 
    (2×R×6.6)/1.61+(1.5×d×6.6)/1.61+t/0.814
 
    R是直放站的覆盖半径，单位是km；d是光纤长度，单位是km；t是设备的延时，单位是微秒，一般是6微秒。
 
    这个公式计算出来的是码片数(chip)，路径时延是6.6chips/mile，除以1.61，将km换算成mile，根据码片的速率(1.2288Mchips/s)，将设备引入的时延换算成码片即t/0.814。根据计算结果，查码片(chip)与搜索窗(SWA)对应表，选择最接近的搜索窗。
 
    一些人员密集的商场、大型的写字楼、大型娱乐场所的话务量很高，如果用直放站，无法解决其容量问题，这些地方必须使用微蜂窝来吸收话务量。微蜂窝相当于一个基站，在使用微蜂窝时应该注意以下两个问题。
 
    第一个是邻区问题，在市区，由于基站数量比较多，基站密度比较大，平均站距不到1公里，在高层建筑收到很多基站的信号，因而在做邻区规划时应该全而精。在微蜂窝开通以前应对建筑内进行详细的测试，根据强度对信号进行分类，对于EC/IO＞-10dB的应加入到微蜂窝的邻区内，同时覆盖到建筑的进出入口的宏蜂窝扇区也应该加入到微蜂窝的邻区里。另外一个问题是双载波间的切换，目前，在一些大城市中，宏蜂窝基站是双载波，而微蜂窝一般只是单载波，例如朗讯的CDBS基站，当用户由室外进入到室内时，用户若在201频点，进入室内则需要下切到283频点，如果不做载频间切换，肯定会掉话。
 
    (2)分布系统的勘查设计
 
    室内覆盖的目的是在建筑物内部需要场强覆盖、而基站信号又无法辐射的区域提供理想的信号覆盖。因此，工程设计的首要工作是勘测确定哪些区域已被基站所覆盖，哪些区域还需室内分布系统以增强信号。在勘测时，应特别注意话务繁忙地带，即用户最经常使用移动电话的地方，这一区域往往要设计一个分布天线。经过实地勘测，可基本确定各分布天线的位置，并根据各分布天线管辖范围来确定其每个信道的输出功率。为了使方案规划更加准确，通常可对这些区域进行场强覆盖预测。为了便于施工和维护，勘查完成后，还要做出设备布置和走线图。
 
    室内分布系统的常用材料是：馈线、合路器、功分器、耦合器、吸顶天线、定向天线、干放器以及各种型号的馈线头等。应该根据实际情况来选用相应的器材。
 
    2.3室内分布系统案例：聊城建工大厦覆盖解决方案
 
    (1)建工大厦基本情况
 
    聊城建工大厦位于聊城市中心，地上24层，地下2层，地上1到6层为高档购物中心，6层以上为聊城建工集团以及写字楼。共有4部电梯。从测试的结果来看，1层到6层信号覆盖良好，无需做分布系统。6层以上信号覆盖较差。本室内分布系统覆盖6到24层，地下2层以及2部电梯。
 
    (2)设备和相关器材
 
    本系统主要用到以下设备和器材，信源部分为5W光纤直放站，分布系统主要器材为：干放、耦合器、功分器、合路器、馈线、吸顶全向天线等，详细的参数如表1所示。
 
    表1  室内分布系统设备和主要器材
 
设备和器材
 
相关参数
 
光纤直放站
 
功率：5W
 
干放
 
上行增益：36dB　　下行增益：36dB
 
耦合器
 
工作频段：820MHz-960MHz
6dB耦合器插损：2.2dB　10dB耦合器插损：0.7dB
20dB耦合器插损：O.3dB　　阻抗：50Ω
 
功分器
 
工作频段：820MHz-960MHz　二功分插损≤3.5dB
 
合路器
 
工作频段：820MHz-960MHz　插损≤1.5dB
 
馈线
 
10D馈线　　　　　　　　　百米损耗11.0dB
 
吸顶全向天线
 
工作频段：824MHz-960MHz　增益：3dBi
 
定向天线
 
工作频段：824MHz-960MHz　增益：6dBi
 
 
    (3)功率预算和设计图
 
    根据耦合器、功分器、合路器的插损以及馈线的百米损耗，对整个系统的功率进行了预算，使每个天线口的输入功率符合要求。设计图和功率分配如图6、图7、图8、图9所示。
 

 
    图6  地下二层走线示意图和功率分配图
 

 
    图7  七到十层以及电梯的走线示意图和功率分配图
 

 
    图8  十一层到十八层走线示意图和功率分配图
 

 
    图9  十九层到二十四层走线示意图和功率分配图
 
    (4)开通后的情况
 
    为了保证室内信号不泄漏，在窗口处安装壁挂式定向天线，同时也避免了高层覆盖的窗口效应，使窗口处的信号强度和EC/IO强于从室外覆盖过来的信号。同时，我们根据光纤的长度，以及设备产生的时延，对整个系统时延进行了计算，根据计算的结果，合理的调整了源扇区的搜索窗。开通以后，我们对整个楼层和电梯进行了拨打测试，通过测试，发现覆盖和通话质量均良好，没有出现呼叫失败和掉话的现象，达到了预期的覆盖效果。
 
    3、小区深层覆盖解决覆盖
 
    据统计，移动通信大约有85%以上的话务量产生在室内，但是在居民小区等建筑群非常密集的地区，基站发出的无线电信号经过多层建筑物后衰减非常大，造成很多小区内的1、2、3层内的用户无法通话。由于环境的原因，基站选址制约因素很多，难度很大，往往在上述地区无法选到合适的站址。有时即使在周围选到站址，也不能完全解决问题。目前，通常用以下几种方法来解决小区的覆盖。
 
    3.1建设直放站
 
    建设直放站是解决局部覆盖比较有效的方法。在直放站的选择上一定要慎重，居民小区一般都位于市区中心，周边基站较多，在一个地点同时能接收到很多基站的导频信号，这些信号的导频强度比较弱，没有主导频，形成了导频污染。如果选用的无线直放站没有任何效果，反而会将导频污染区域放大。此外，当无线直放站的施主天线和重发天线的隔离度不够时，会出现自激现象，一旦出现自激会造成大面积无法正常通话。光纤直放站将一个扇区的信号耦合后经过光纤传输到远端进行前反向放大，导频比较干净，不会产生干扰。所以在直放站选择取时一般不选用无线直放站，而选用光纤直放站。
 
    因为小区最外围的楼覆盖相对较好，所以直放站天线安装的位置一般选择在小区中间的楼顶上，利用二功分器将信号分成两路，天线分别朝两个方向覆盖。在小区不是很大、不需要覆盖很远的情况下，一般选用低增益波瓣较宽的定向天线，这样可以充分覆盖到天线两侧方向。在直放站开通以后，在小区内以及周边进行详细的路测和拨打测试，根据路测的情况，对天线的方位角和倾角进行调整，保证小区内充分覆盖，同时也不会对小区周边产生影响。
 
    3.2室外分布系统
 
    由于小区规划以及小区居民担心电磁辐射等条件的限制，有的小区无法直接安装抱杆和天线，在这种情况下，可以通过建设室外分布系统解决小区的覆盖。在这些多层(六层)小区，覆盖较弱的主要集中在一层至四层以及地下室，室外分布系统的基本原理与室内分布系统一样，将直放站或者微蜂窝的信号经过功分、多级耦合、放大，通过天线将信号均匀地覆盖到室内。天线安装方法有两种，一种方法是将天线安装在室外的墙壁上，馈线顺着墙壁走线，天线一般安装在二楼室外的墙壁上。另外一种方法是通过小区地下管道走线，将天线安装在小区的草坪上，通过调整天线的仰角来覆盖室内。小区室外分布系统的天线在外形上需要经过特殊处理，一般做成路灯、友好提示牌、艺术造型等形式。
 
    4、结束语
 
    解决高层覆盖和深层覆盖的工作包括工程勘查、设计、施工、调整和优化等几个过程，每一个过程涉及到的方面很多，在具体实施的过程中，要根据楼层高度进行功率预算；根据楼层的情况选择天线的类型；根据小区内楼群的分布选择解决方案。总之，要考虑全面，措施灵活，这样才能既解决高层和深层覆盖，又不影响路面的覆盖。
 
    作者：潘伟杰

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浅析CDMA网络密集市区覆盖解决方案

 
摘要密集市区无线传播环境复杂，用户众多，是CDMA网络需要重点覆盖的区域。文章分析了密集市区无线传播环境，根据特定环境下的CDMA网络覆盖特点，提出了各种区域的覆盖解决方案。
 
    1、概述
 
    大中城市的密集市区是人口众多、建筑物密集的区域，无线传播环境极其复杂，但同时也是话务量最高、数据业务开展良好的区域。CDMA网络采用1×1频率复用方式，通过正交码和扰码来区分小区和用户，受覆盖范围、基站的发射功率、系统负荷、干扰、地形地貌及建筑物阻挡等多种因素的影响。因此，在进行密集市区的CDMA网络规划时，要对密集市区进行区域细分，根据各区域的具体无线环境，采取具体的覆盖解决方案。对密集商业区、高级住宅区、密集城中村，高层建筑要兼顾室外和室内覆盖，在一定的容量负荷和网络质量要求下进行覆盖规划。
 
    本文首先分析密集市区各种区域的无线传播环境，其次分析密集市区的覆盖特点及在覆盖方面存在的问题，最后针对各种无线环境提出具体的覆盖解决方案。
 
    2、密集市区无线传播环境
 
    密集市区包括密集商业区、密集住宅区、密集城中村等。
 
    密集商业区的典型特征是高楼林立，大多数建筑物高度在30米(10层)以上，区域内有较多二十层以上的高层建筑物，高、中、低层建筑相间其中；部分建筑物庞大，有些建筑物还有一层或多层地下商业设施或停车场；地形较为平坦，道路比较宽。
 
    密集住宅区的特征是多栋中高层建筑紧密相邻，建筑物内设有电梯和地下停车场，地形基本平坦，区域内有绿化带或小型山丘，道路较窄，车流较少。老城区的住宅区建筑物密集，楼高一般在20米(六七层)以下，间或有一两栋10层以上的建筑，地形基本平坦，道路为老式街道。
 
    城中村是随着城市的快速发展，原郊区的一些乡村发展成的城市区域，由于缺乏有效的规划，以及受快速升高地价的影响，这些区域建设了大量密集的住宅，通常一栋连着一栋，楼高一般6～7层，楼距通常只有1～2米，仅通过一楼的阳台下面作为通道。整个城中村就像一个巨大的建筑物，随着周围高楼大厦的不断建设，使得这些城中村变得更加封闭。
 
    3、密集市区覆盖特点及存在的问题
 
    密集商业区话务量很高，高端用户所占比例高，对数据业务有较高的需求，用户对网络质量很敏感，要求有稳定的信号，清晰的通话质量，较快的数据传输速率，高的接通率，低的掉话率。由于高楼密集，建筑物穿透损耗较大，站间距较小，基站选点困难。而且由于建筑物自身的屏蔽和吸收，容易形成无线信号覆盖的弱场强区甚至盲区，高层建筑的相互阻挡导致高层建筑的底层部分和电梯无线信号衰减严重；建筑物的高层存在信号杂乱现象，导频污染严重，软切换比例较高。用户密度较高的个别大型商场、会展中心存在容量不足的现象。
 
    密集住宅区人口密集，移动用户较多，是高端用户居住地，出于物业管理公司及业主对建筑物外观的考虑，以及对环保的要求，导致在小区内通常难以选择合适站点，在小区内的低层、地下停车场、电梯容易出现信号盲区，高层建筑面临与密集商业高层建筑相同的问题。
 
    老城区住宅区和城中村由于建筑物过于密集，基站信号难以穿透，室内经常出现脱网的现象，一般采取通过建设基站和直放站进行广度覆盖的解决方案，但仍难以解决底层(1～2层)信号比较差的问题，基站建设高度及安全维护也受到限制。
 
    4、密集市区覆盖解决方案
 
    密集市区基站的设置应结合城市的地形地貌环境、建筑物特征，合理进行基站布局，站点选择尽量满足蜂窝网络拓扑结构，天线挂高一般选择在10层(35米)左右楼顶。小区覆盖半径应在反向链路预算基础上，结合所在区域的电波传播模式调校的结果，再考虑不同地形地貌下建筑物的穿透损耗进行估算。一般来说，超高密集市区、话务热点地区站间距在500米内，高密集市区、商业区站间距在500～700米左右。在站型选择上除了通过普通的宏蜂窝基站进行广度覆盖外，还要根据特定的环境灵活选择多种类型基站，如采用单扇区、两扇区、射频拉远、扇区功分站等，来解决局部建筑物阻挡区域、话务热点区域的覆盖。天线选择多种半功率角类型，供不同环境使用，在下倾角大于6度的情况下，建议采用电调下倾和机械下倾相结合的方式。
 
    4.1密集商业区及住宅区覆盖解决方案
 
    室外基站覆盖与室内分布系统相结合
 
    密集商业区室内深度覆盖显得尤为重要，深度覆盖主要用来解决覆盖不好但人流量大的室内及地下区域的覆盖问题、建筑物高层导频污染问题、话务热点的室内覆盖和话务吸收问题。解决室内深度覆盖问题应结合室外型基站进行外围覆盖，密集住宅区楼宇多为钢筋混凝土框架结构，建筑物穿透损耗大，用户对通信质量的要求也高。因此，外围基站与建筑物的距离需要仔细考虑，既不能太远又不能太近，一般考虑在200米左右，同时一定要兼顾周围其他密集楼宇的覆盖。对于一些小面积的封闭区域，如地下停车场、地下通道，可以采用单纯的信号源解决，如小型直放站、射频拉远等。对于大型、特大型基站、地下商场、地铁等，根据建筑物的特点，建议采用室内分布系统加信号源解决方式。
 
    建设室内分布系统时应考虑以下几个因素：
 
    ◆必须充分考虑到外来干扰与系统自身的反向噪声相叠加对基站的影响。在室内分布系统的设计中要充分考虑上行链路预算，以保证正常通话。分布系统的走线应尽量采用并联方式，以降低系统的反向噪声。
 
    ◆当采用无线直放站作为室内分布系统信号源时，其施主天线应放置在大楼的中部，最好与施主基站等高，才能保证取得较强的稳定信号。必须充分考虑到室内信号向外渗透可能引起的无线同频直放站系统自激和导频污染，因此必须控制好室内信号的覆盖范围。
 
    ◆在室内分布系统设计中，如果采用微蜂窝作为信号源，应控制好室内、外的切换区域，合理控制微蜂窝与宏蜂窝之间话务流量，避免产生乒乓切换和过多的软切换。
 
    ◆应根据室内分布系统的覆盖范围和预计用户规模，合理设置直放站输出功率，以防止用户数增加后引起基站输出功率超过自身设备门限；同时防止在CDMA室内分布系统的设计中，为达到设计指标而增加有源设备，这样不但增加了系统的反向噪声，也不利于日后的载波扩容。
 
    (2)高层建筑覆盖
 
    密集市区高层建筑覆盖是关键，根据实际环境特点，可以采用增加基站或室外宏蜂窝基站分裂扇区的方法覆盖，这种方式一般是针对相对孤立的高层建筑，周围建筑物相对比较矮，高层建筑顶层无主导频且信号较弱。这种方式可以对高层建筑的大部分楼层进行覆盖，但电梯和地下停车场仍需要建设室内分布系统加以解决。该方式对周围环境要求也比较严格，容易引发导频污染和软切换区域过大，对于高层建筑密集的区域就更不适用了。
 
    高层建筑覆盖的另一种方法是通过增加专用天线，天线上仰对高层建筑进行覆盖，使发射信号成为高层建筑顶层的主导信号。具体方法是从已有小区耦合出一路信号并使用窄波束低增益天线专门对高层建筑的中高层进行覆盖，原有的小区天线仍对高层建筑的中低层行覆盖。这种方式的优点是上下层覆盖区域相邻关系相同，易于控制和优化调整。但这种方式对基站的位置要求仍很严格，上仰的天线必须位于高层建筑附近，且发射信号足够强，才可以成为主导频。基站天线过远会造成越区覆盖，还必须严格控制上仰天线的背瓣和旁瓣。这种方式对于建筑物内的电梯和地下建筑，仍然需另外建设室内分布系统进行覆盖。
 
    高层建筑覆盖较为成熟的方案是建设室内分布系统，利用分布系统将无线信号均匀分布在每个角落，从而保证各区域都有较好的信号覆盖。在规划中，不但要考虑本楼层的平面覆盖，还需要考虑大楼的立体覆盖，充分利用建筑物的结构特点来布置天线，以便让天线发挥出最大的效用。一般将天线安装在楼道转弯、门口、中央和电梯厅等位置，并尽量将奇数层和偶数层的天线交叉安装，以充分利用天线的功率，互相覆盖各自的盲区。布线时应尽量选择在建筑物中部的线井进行走线，使到本楼层各天线的馈线长度大致相同，从而均匀分配本楼层各天线的天线口功率。
 
    此外，高层建筑的楼层覆盖应最少采用两条主干，如果是较高的建筑物，可采用四条或者多条主干，将建筑物划分成多段进行覆盖。一方面可以避免单条路由导致的线路损耗过大；另一方面在载波扩容或者扇区分裂时，减少对室内信号分布系统部分的改动。
 
    (3)密集住宅小区的覆盖解决方案
 
    对于大型高级住宅区，业主一般不会同意在住宅区内设置基站，同时这些区域的用户多为高端用户且对通信质量也很敏感。这些区域的室内覆盖首先可以考虑在其外围近处设置基站来解决。也可以根据环境特点采用射频拉远结合天线美化和伪装的方式解决，射频拉远可室外安装，不需要机房，相当于将基站的一个扇区引到了小区内。以高层为主的住宅小区对地下停车场及电梯的覆盖通过引入直放站信号源结合分布系统方式解决。
 
    4.2密集城中村的覆盖解决方案
 
    解决老式住宅区和城中村覆盖问题的常规方法是通过在区域内设置基站或直放站进行广度覆盖，但通过测试效果经常不是很理想，特别是底层和一些小巷子的信号比较差，这些区域也正是最需要解决的地方。比较好的解决方案是将密集的城中村视作一个大的室内场所，通过分布系统来完善覆盖，这也称为室外分布系统。分布系统信号源可分为宏蜂窝基站、蜂窝基站、射频拉远、无线直放站、光纤直放站等。
 
    宏蜂窝基站信号源具有功率大、易扩容的优点，对扩大覆盖范围和满足高话务要求较为有利，且信号质量好，但投资较大，安装不便，需要的配套设施多，需专门的导频PN编码的规划，在城中村内话务量不高的情况下会造成话务资源的浪费，它可以通过将一个或多个扇区以射频拉远的方式来延伸覆盖范围。外接的射频拉远与施主基站需要光纤相连，且需与施主基站一起进行导频规划。微蜂窝基站相比于宏蜂窝基站具有安装便利、投资较小的优点，但输出功率略低，平均每载频成本一般比宏蜂窝昂贵。在分布系统吸收的话务量未达到微蜂窝基站设计要求时仍会有话务资源的浪费。宏蜂窝和微蜂窝基站作为信号源主要用于高话务、大面积的地区。
 
    宏蜂窝、微蜂窝、射频拉远信号源除了直接连接天馈系统，通过沿街道布放的天线将能量发射出去外，还可以通过外接直放站来扩大覆盖范围。
 
    如果采用射频或移频直放站作为信号源，那么可以通过无源器件进行功率分配，利用干线放大器补偿能量的不足，再将天线安装在街道上进行覆盖。射频信号分布系统组网方案、简捷，更换信源基站比较方便，缺点是在同频时施主天线与重发天线隔离度要求高，在系统服务区域话务量较高时会增加施主基站小区的负担。该方案多用于话务低、面积较小的密集城中村覆盖。
 
    采用光纤直放站作为信源，可使用一个光纤近端机直接耦合基站信号，进行电光转换后传输光信号到多个远端机，远端机进行光电转换放大后，再通过天线将信号发射出去。它的特点是克服了隔离度的问题和无源天馈信号分布系统因布线距离过长造成的线路损耗过大的问题，能挂的天线较多，覆盖范围较大，但是系统引入噪声较大，造价昂贵。该方案主要用于有一定话务需求，面积较大的密集城中村覆盖。
 
    室外分布系统的天线根据城中村的结构特点，可选择板状天线和全向天线，天线一般安装在二层楼外墙上，最好安装在十字路口的墙角，或者楼与楼之间的缝隙，俯仰角根据要覆盖的区域和楼层向上调整。天线的布放还要考虑互补的原则，进行交错布放，且要考虑美观，适当的时候要进行天线伪装和美化。
 
    5、结论
 
    密集市区无线传播环境复杂多变，用户行为和话务分布在不同的时期呈现不同的特点，在制定覆盖方案时不仅要考虑当前网络现状，还要结合城市发展规划和业务预测，使网络便于扩容和调整。无线网络规划方案的好坏不仅决定今后的网络质量，还直接决定整个无线部分的投资和效益。在后期的运营维护中，还需要进行现网的测试，不断优化网络，提高网络资源利用率和网络质量。
 
    作者：吴杰

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cdma邻区列表的相关知识
 
1、邻区规划的目的：
     保证在小区服务边界的手机能及时切换到信号最佳的邻小区，以保证通话质量和整网的性能。 因为CDMA 1X是自干扰系统，在网络内的任何一个用户都会受到本网内其它用户的干扰，任何一个移动台都必须克服这些干扰才能满足一定的服务质量，如果因远离服务小区而信号减弱，不能及时切换到最佳服务小区，则基站和移动台都需要加大发射功率来克服其它小区对它产生的干扰，以满足服务质量要求。当功率增加到最大，依旧无法满足服务质量，就发生掉话；同时，在增大发射功率的过程中，整网干扰增加，网络性能下降。因此，要保证稳定的网络性能，就需要很好地来规划邻区。
2、邻区规划的基本思路：
    邻区规划是在基本的工程参数确定的基础上进行，这些工程参数包括：基站位置（经纬度）、方位角、海拔、挂高、下倾角。由于根据地理位置制作邻区，未能充分考虑基站海拔、周围环境（建筑物阻挡、水面反射等）等因素，与实际的无线传播存在一定差异，所以在网络开通之后，要通过路测等手段了解实际网络的无线传播情况，对具体的基站邻区做调整，把漏做的邻区补上，多余的邻区删除。
3、邻区关系表的制作：
     CDMA 1X的邻区关系表分成4类：载频同频相邻关系表（SFNBRPILOT）、载频异频相邻关系表（DFNBRPILOT）、导频相邻关系表（NBRPILOT）、外部CDMA导频表（OPILOT）。
4、邻区关系配置原则：
    邻区关系配置时，应尽量遵循以下原则：地理位置上直接相邻的小区一般要作为邻区；邻区一般都要求互为邻区，即A扇区载频把B作为邻区，B也要把A作为邻区；在一些特殊场合，可能要求配置单向邻区，如当某些区域的基站采用频率为f1、f2配置，周围其它区域的基站为单载频f1配置时，此时可能只需要从f2 到f1的单向邻区关系。        对于密集市区和市区，由于站间距比较近（0.5~1.5公里），邻区应该多做。IS95手机相邻集最大20个PN，IS2000手机最大40个。所以在配置相邻导频时，需注意相邻导频的个数，把确实存在相邻关系的配进来，不相干的一定要去掉，以免占用了相邻集中名额，把真正的相邻导频挤在手机相邻集外面而形成干扰。同时，太多的邻区配置会影响手机对导频的搜索时间和精度。因此，实际网络中，既要求配置必要的邻区，又要避免过多的邻区。对于市郊和郊县的基站，虽然站间距很大，但一定要把位置上相邻的作为邻区，保证能够及时切换，避免掉话。邻区制作要有先后顺序，不论是软切换/更软切换/硬切换，都把信号可能最强的放在邻区列表的最前，依此类推。否则手机不能及时搜索到最强的信号而无法切换，引入干扰。

    干扰、容量、覆盖的相互转换决定了邻区的调整是一个动态的过程，建议1个月或一个季度对邻区做一次检查。一般邻区设置在20个左右，过多会导致邻区搜索时间过长而引起掉话，过少就是漏配邻区，直接导致掉话。参数的调整可以考虑设置合理的邻区搜索窗。邻区优化需要和覆盖、导频污染等一起考虑，单独看邻区会顾此失彼。优化手段最好是厂家提供的分析工具根据导频强度测量报告产生的真实邻区，路测手段在CDMA中邻区优化准确性、完整性不足。
    理论上所有PN都是搜索的，邻区集外的就是剩余集了，但实际工作中一旦邻区基本确定，会将剩余集的搜索窗设为0，禁止搜索，加快速度。
    剩余集搜索窗设上一个较大数值也无妨，相反在邻区没有最大合理优化时，设成0会出现问题。有谁能保证优化的邻区就很完善了呢？再说根据搜索的优先级而言，要真等到搜剩余集了，搜索时间也挺长了，外加点剩余集搜索时间换取可能的强多径又有何妨？