利用微蜂窩技術快速提高系統容量

2019-11-05 02:40:29

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供稿：網友

　　目前，移動電話的普及率高速增長，對此，移動運營商及設備供給商都想方設法提高系統的容量，以滿足日益增長的移動電話市場的需求，其主要方法以下兩類：
　　
　　（1）開發新的頻段、新的制式，如DCS1800、CDMA等。
　　
　　（2）在現有網絡的基礎上應用新技術，如跳頻、多層覆蓋等。
　　
　　而微蜂窩技術是形成多層覆蓋的主要技術。由于微蜂窩具有工程建設周期短、使用方式靈活等特點，是快速提高系統容量的有效方法。下面以GSM900微蜂窩為例，介紹微蜂窩的建設及應用。
　　
　　1 現時網絡的概況
　　現時的GSM網絡在城市區域，基站的密度已經很高，站距約在500米左右，在頻率資源有限的情況下，通過小區的擴容或再分裂來提高網絡的容量已經不可能，不能滿足同頻C/I>9dB的工程要求，只能通過新方式增容。　　
　　
　　2　微蜂窩技術的含義及應用目的
　　微蜂窩技術是指通過降低基站發射功率，天線的掛高，并使用增益天線，以達到在小范圍提供高密度話務量。
　　
　　應用微蜂窩技術的主要目的是在小范圍內提供大話務量，在用戶密度大的地區提供足夠的信道數，解決容量的問題；由宏蜂窩解決覆蓋及快速移動用戶的問題，形成重疊覆蓋的兩層。另一個目的也用于盲區覆蓋（如室內），或加上放大器在邊遠地區解決覆蓋。
　　
　　3　微蜂窩的建設
　　3.1微蜂窩的選點
　　
　　微蜂窩的選點工作在微蜂窩建設中占重要的位置，選點的正確與否，直接影響微蜂窩日后的運行及效益。一般選點前要先定出設點目的，確定是解決容量問題還是解決覆蓋問題，然后要考慮所設微蜂窩是否連成層，一般可按照以下流程進行：
　　
　　（1）解決容量問題。
　　
　　注：實地勘察主要是在阻塞小區覆蓋范圍內尋找可能的熱點，可以通過分析工具定出時間提前量值的集中范圍來估計熱點大概位置，一般熱點會是商場、酒樓、娛樂場所等。確認熱點后，還要考慮是否有適合的位置安裝天線來實現熱點覆蓋。熱點探測方法見“熱點探測”節。
　　
　　（2）解決盲區覆蓋問題。
　　
　　解決覆蓋問題主要是根據工程人員對網絡的了解，列出覆蓋不理想區域，亦可以根據統計客戶投拆來選取。
　　
　　（3）熱點探測
　　
　　熱點探測技術是利用在現有的蜂窩網絡中設置測試設備，通過統計來分析測試點是否屬熱點。首先，預備一臺GSM基站模擬發射機，它發射的信號包含基本的小區信息如頻點等，能夠作為現有小區的鄰小區。然后把模擬發射機設置在候選點上，發射天線方向對覆蓋目標區域，并在基站系統的數據庫中輸入模擬發射機的相關信息，把它列入覆蓋目標區域原有小區的鄰區列表中。當有用戶在目標區域中通話時，手機會監聽鄰小區（模擬發射機）的信息（如場強比較）并報告給現服務小區，模擬發射機所模擬的基站也會被作為鄰小區上報，在現服務小區中利用軟件統計報告模擬發射機的次數及手機收到服務小區和模擬發射機的場強比較，在報告總數中得到模擬發射機的場強大于或等于服務小區的百分比，當模擬發射機的場強大于或等于現服務小區時，可認為日后微蜂窩成為主用小區，通過服務小區的話務量來估計日后微蜂窩的話務量，確定微蜂窩的選點是否正確。　　通常假如模塊場強≥服務場強的百分比在70％以上，并且考慮在探測時間內（一般20分鐘）的報告次數，就可以確定這是否是一個熱點。
　　
　　3.2覆蓋猜測及模擬
　　
　　確定微蜂窩站點后，就要根據覆蓋目標，設計微蜂窩天線的掛高、方向、增益，并根據上下行平衡設計EIRP（等效輻射功率），猜測微蜂窩的有效覆蓋范圍，確保目標在微蜂窩的有效覆蓋區內，并有穩定良好的下行信號強度，使在目標區內的用戶盡量保持在微蜂窩的覆蓋區內。
　　
　　對于覆蓋的猜測，可以采用奧村模型。奧村模型是研究無線電波在空間傳播的模型，它對于不同的傳播環境有不同的A值。對于微蜂窩，假如設置在繁華復雜街區，可以選用市區的A值。
　　
　　得到猜測數據后，最有效的證實方法就是做模擬測試。即在微蜂窩站點設置模擬發射機，選用具有與設計值一樣的參數的天線，掛高、方向、傾角與設計一致，采用猜測的EIRP，然后用場強接收機在目標區域測試模擬發射的下行信號的場強分布情況。直觀了解日后微蜂窩運行后的覆蓋效果，及在目標區域內微蜂窩信號場強與現有網絡的信號場強的比較，為設計微蜂窩與其余小區的切換提供參考數值。
　　
　　3.3切換的控制
　　
　　微蜂窩投入使用時，要考慮切換的控制。一方面，要發揮微蜂窩的最大作用，吸收大部分的話務量，以降低宏蜂窩的擁塞；另一方面，也要考慮它與相鄰的宏蜂窩小區或微蜂窩的鄰小區關系，正確地設置切換參數，使移動用戶在通話時，能保證正常的切換。
　　
　　（1）切換邊界的劃定
　　
　　切換邊界的選擇，不要選擇在話務量高的地方，同時要在微蜂窩的有效范圍以內，以保證切入、切出的正常進行。因為微蜂窩的發射功率小，天線的掛高低，其有效覆蓋范圍較小。為吸收更多話務量而盲目擴大微蜂窩的覆蓋范圍，會造成邊緣地區微蜂窩接收手機的上行信號較弱，不能保證手機的切換及通話質量，引起掉話。切換邊界劃定最可行的辦法是通過實際測試，在保證微蜂窩服務質量的前提下劃定切換邊界。
　　
　　（2）鄰小區的選擇
　　
　　微蜂窩的鄰小區的選擇，可以基于以下兩個原則：
　　
　　（a）所有與微蜂窩相鄰的小區（包括宏蜂窩、其它微蜂窩），以及與微蜂窩在地理位置不相鄰，但是可能覆蓋到微蜂窩控制范圍的宏蜂窩小區都應列入切入微蜂窩的鄰小區表中，以免造成孤島效應。
　　
　　（b）設置切出微蜂窩的鄰小區，一般可以選擇在微蜂窩控制范圍有良好覆蓋的2-3個宏蜂窩小區，作為用戶從微蜂窩切出的通路。
　　
　　（3）切換參數的設置
　　
　　以MOTOROLA的切換算法為例，MOTOROLA提供六種微蜂窩的切換算法，各有不同的用處。例如GSM900微蜂窩網絡中，微蜂窩切入宏蜂窩選擇算法三，宏蜂窩切入微蜂窩選擇算法五。
　　
　　可以根據微蜂窩覆蓋區域（室內、室外道路等）分別制定不同的參數模板，供初開通時使用。以覆蓋室外道路的微蜂窩為例，切換參數具體設置舉例如下：
　　
　　Power Budget Type（功率預算類型）3（微蜂窩--宏蜂窩）：
　　
　　handover margin（切換門限）：4微蜂窩比宏蜂窩小4dB時才切出
　　
　　ul_relev_1（上行場強）：30　在微蜂窩上行強度小于-80dBm時觸發切出
　　
　　dl_relev_serv_1（下行場強）：30　在微蜂窩下行強度小于-82dBm時觸發切出
　　
　　此設置主要目的是在微蜂窩的下行強度小于-80dBm（30-110＝-80）時，即微蜂窩信號強度變弱時，解發切換，使正在通話的用戶切換到信號更強的小區，以保證用戶的通話質量。
　　
　　Power Budget Type 5（宏蜂窩--微蜂窩）：
　　
　　hadover margin：-5　微蜂窩下行強度比宏蜂窩小5dB觸發切入
　　
　　Quality_delay（時延）：4　延時4X0.5＝2秒
　　
　　Rxlev_ncell_1（鄰區下行場強）：34　微蜂窩下行場強大于-76dBm時觸發切入
　　
　　此設置主要目的是即使手機接收微蜂窩場強比宏蜂窩小（-5），亦觸發切換，使微蜂窩吸收更多的話務量，緩解宏蜂窩的擁塞，設置延時目的是阻止快速移動用戶在通過微蜂窩覆蓋區時，切入微蜂窩后快速離開，可能會發生微蜂窩不夠時間發出切換出去的指令，用戶已經離開微蜂窩的有效覆蓋區，導致掉話的發生；設置在微蜂窩下行強度大于-76dBm時才答應切入，是為了確保微蜂窩有良好的信號質量。
　　
　　微蜂窩開通后應該觀察一段時間，并可靈活通過修改切換算法或參數，調整其發射功率、覆蓋范圍和切換邊界，以達到最優效果。
　　
　　3.4微蜂窩層
　　
　　使用微蜂窩的主要目的是吸收話務量，但是微蜂窩的覆蓋范圍小，假如存在成片的話務熱點，一個微蜂窩往往不能全部覆蓋，這時，就需要多個微蜂窩組合，形成微蜂窩層。
　　
　　幾個微蜂窩層一定要在話務量熱點形成連續的覆蓋，否則，微蜂窩形成幾個不連續的小區，當移動用戶在這幾個不連續的小區和包含它們的宏蜂窩小區通話時，就會在微蜂窩之間、微蜂窩與宏蜂窩之間頻繁切換，增加系統的信令負擔，話務量也不能留在微蜂窩層，不利于吸收熱點的話務量。所以，要調整微蜂窩的發射功率及天線參數，使微蜂窩在話務量熱點地區形成連續覆蓋的微蜂窩層。
　　
　　微蜂窩層的頻率設置，假如頻率資源充足，可以單獨列出一組頻率給微蜂窩專用，與宏蜂窩使用的頻率錯開，在微蜂窩層中相隔使用；但是假如頻率資源不足，而且熱點區域的話務量很高，需要多個頻點（信道）解決，可以利用微蜂窩的覆蓋范圍小易于控制的特點，采用偷頻的方式。偷頻可以在頻率規劃小區圖上，“偷”取與微蜂窩覆蓋方向相反的宏蜂窩頻率來實現，但要通過日后的統計結果跟蹤，觀察所“偷”用的頻率是否可行。另一種方法是到現場進行掃頻測試，確認哪些頻率可以使用。偷頻有一個缺點，就是在全網或部分區域做頻率重新規劃時，又要重新進行偷頻工作，因為原有的微蜂窩頻率可能已經不適用。相對而言，使用獨立的一組微蜂窩頻率對于頻率規劃比較方便。
　　
　　3.5傳輸組網
　　
　　微蜂窩的傳輸組網方式多種多樣，可以根據不同的情況選擇不同的方式實現快速組網，以體現微蜂窩的靈活性。由于微蜂窩發射功率要求不大，設備生產商有專門的小型設備，其傳輸方式可以支持E1/T1、HDSL等，并支持鏈狀連接功能。實際應用中，小型微蜂窩設備一般和天線放置在建筑物約10-15米的高度，而微波天線一般安裝在樓頂，使用微波傳輸不是太方便。采用以雙絞線為傳輸媒質的HDSL方式與微蜂窩四周的基站連接組網較為簡單快捷；假如有條件使用微波設備，采用一點對多點的微波設備較為經濟快捷

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