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隨著(zhù)移動(dòng)通信用戶(hù)的大規模增長(cháng)，使得無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的規模越來(lái)越大，對網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。而由于話(huà)務(wù)密度分布不均勻、網(wǎng)絡(luò )配置未達到最佳等因素，使得現有的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)質(zhì)量不盡如人意。因此，在移動(dòng)業(yè)務(wù)的提供走向市場(chǎng)化的情況下，網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化已成為關(guān)鍵問(wèn)題。 1 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化 所謂無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化，是在建成開(kāi)通后的網(wǎng)絡(luò )上進(jìn)行調整的過(guò)程，他借助測試與統計手段，了解網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)狀況，尋找網(wǎng)絡(luò )問(wèn)題，通過(guò)分析調整參數和采取某些技術(shù)手段，使系統性能得到逐步改善，達到現有的系統配置下提供最優(yōu)的服務(wù)質(zhì)量、最佳的覆蓋、滿(mǎn)意的信號強度以及最佳的通話(huà)音質(zhì)和最低的掉話(huà)率等。 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )工程的正常程序可以粗略的表示如圖1所示。 2 直放站 就邊遠城鎮來(lái)說(shuō)，優(yōu)化方法有很多，其中利用直放站覆蓋盲區，延伸基站信號的優(yōu)化方案有著(zhù)很大的優(yōu)勢。 直放站(中繼器)屬于同頻放大設備，是指在無(wú)線(xiàn)通信傳輸過(guò)程中起到信號增強的一種無(wú)線(xiàn)電發(fā)射中轉設備。他的基本功能是一個(gè)射頻信號功率增強器。直放站在下行鏈路中，從施主天線(xiàn)的覆蓋區域中接收信號，通過(guò)帶通濾波器對帶通外的信號進(jìn)行極好的隔離，將濾波的信號經(jīng)功放放大后再次發(fā)射到待覆蓋區域。在上行鏈接路徑中，覆蓋區域內的移動(dòng)臺手機的信號以同樣的工作方式由上行放大鏈路處理后發(fā)射到相應基站，從而達到基地站與手機的信號傳遞。 移動(dòng)通信直放站有以下幾類(lèi)： (1)從傳輸信號分有GSM直放站和CDMA直放站； (2)從安裝場(chǎng)所來(lái)分有室外型機和室內型機； (3)從傳輸帶寬來(lái)分有寬帶直放站和選頻(選信道)直放站； (4)從傳輸方式來(lái)分有直放式直放站、光纖傳輸直放站和移頻傳輸直放站。 采用CDMA直放站可以擴大CDMA系統基站的覆蓋范圍，大大節省CDMA網(wǎng)絡(luò )建設的投資(一個(gè)CDMA直放站的投資約為一個(gè)CDMA基站的1／10)。特別是在地下(如地鐵)、盲區等特殊環(huán)境下，CDMA直放站能夠充分發(fā)揮他的優(yōu)勢。 CDMA移動(dòng)通信直放站的顯著(zhù)特點(diǎn)是采用超線(xiàn)性功放，保證多信道工作無(wú)雜波，雙向中繼無(wú)線(xiàn)信號延伸無(wú)線(xiàn)覆蓋區，實(shí)現對特殊地形覆蓋消除覆蓋盲區，調配小區業(yè)務(wù)，平衡各小區的話(huà)務(wù)量等，以達到低成本擴大無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )的目的。 2．1 光纖直放站 由于各地環(huán)境和條件的要求不同，所需的CDMA直放站的類(lèi)型也不同。對于用戶(hù)數不多的邊遠城鎮，要架設基站成本太高，基礎設施也較復雜，而具有小型基站功能的經(jīng)濟有效的設備--CDMA光纖直放站可以很好地解決此類(lèi)問(wèn)題。使用光纖直放站作為實(shí)現"小容量、大覆蓋"目標的必要手段之一，主要是由于在不增加基站數量的前提下保證網(wǎng)絡(luò )覆蓋，而且其造價(jià)遠遠低于有同樣效果的微蜂窩系統。因此，光纖直放站是解決邊遠城鎮區移動(dòng)通信的最經(jīng)濟有效的手段，他能最大限度地滿(mǎn)足用戶(hù)對于通話(huà)服務(wù)的要求。 光纖中繼移動(dòng)通信直放站由靠近基站側的近端機及覆蓋區側的遠端機兩部分組成，適用于在基站擬建直放站區有慣山阻擋或兩者相距甚遠，同時(shí)基站和覆蓋區之間具備光纜情況下建站。光纖直放站兼備寬帶、選帶、選頻等功能。傳輸距離可達20km，由于空間隔離度好，不產(chǎn)生同頻干擾，重發(fā)方向可采用全向天線(xiàn)覆蓋，以提高覆蓋效果。 光纖直放站通過(guò)光纖進(jìn)行傳輸，采用光信號接收器和轉換器連接偏遠的區域。他具有工作穩定，覆蓋效果好、設計和施工更為靈活、避免了同頻干擾，可全向覆蓋，干擾少、單級傳輸距離長(cháng)達50km以上、可提高增益而不會(huì )自激，及有利于加大下行信號發(fā)射功率等特點(diǎn)，因此，其信號傳輸不受地理條件限制，擴大了覆蓋范圍，特別適合邊遠城鎮或地形復雜的山區。 2．2 光纖直放站的工作原理 光纖直放站的原理圖如圖2所示，主要由光近端機、光纖、光遠端機(覆蓋單元)幾個(gè)部分組成。 光近端機和光遠端機都包括射頻單元(RF單元)和光單元。無(wú)線(xiàn)信號從基站中耦合出來(lái)后，進(jìn)入光近端機，通過(guò)電光轉換，電信號轉變?yōu)楣庑盘�，從光近端機輸入至光纖，經(jīng)過(guò)光纖傳輸到光遠端機，光遠端機把光信號轉為電信號，進(jìn)入RF單元進(jìn)行放大，信號經(jīng)過(guò)放大后送人發(fā)射天線(xiàn)，覆蓋目標區域。上行鏈路的工作原理一樣，手機發(fā)射的信號通過(guò)接收天線(xiàn)至光遠端機，再到近端機，回到基站。 2．3 光纖直放站工程設計原理 在設置一個(gè)光纖直放站的覆蓋區域時(shí)，要掌握1個(gè)基本原則和3個(gè)相互制約的要素。 原則：設法使上行和下行信道的系統余量相等，從而保證上、下行信道的通信距離、話(huà)音質(zhì)量和通信概率大體相同。 要素：覆蓋半徑、話(huà)音質(zhì)量、通信概率(可靠性)。 除上述三要素外，還應考慮傳播環(huán)境，地形地物特征，使用頻段以及可利用的系統參數等因素，因此有以下設計方程。 SM=SG－SL （1） SG=Pt+Gt+Gr－Pmin （2） SL=La+Lt+Lr （3） Pmin=Pr+d （4） 其中：SM為系統余量(dB)； SG為系統增益(dB)； SL為系統衰耗(dB)； Pt為發(fā)射機輸出功率(dBW)； Gt為發(fā)射天線(xiàn)增益(dB)； Gr為接收天線(xiàn)增益(dB)； d為惡化量； Pmin為接收機輸入端最低保護功率電子(dBm)； La為實(shí)際路徑衰耗中值(dB)； Lt為發(fā)射端附加衰耗(dB)； Lr為接收端附加衰耗(dB)； Pr為接收機的噪聲門(mén)限電平。 對于移動(dòng)通信的電波傳播，其衰落特性由下列已知公式及圖3來(lái)表征。 自由空間的傳播衰耗： Lbs＝32．45+201gd(km)+201gf(MHz) （5） 準平滑地形市區路徑傳播衰耗中值： Ltt＝Lbs +Am(f，d)一Hb(hb，d)一Hm(hm，f) (6) Am(f，d)，Hb(hb，d)，Hm(hm，f)為相應的修正因子。 其中：Am(f，d)為基本衰耗中值； Hb(hb，d)為基站天線(xiàn)高度增益因子； Hm(hm，f)為移動(dòng)天線(xiàn)高度增益因子。 3 光纖直放站的應用實(shí)例 某一距基站40km遠處有一小鎮(5km的覆蓋半徑)，其地形為準平滑地形，由于小鎮覆蓋區域距離基站較遠，信號衰減較大，在該地無(wú)法取得基站無(wú)線(xiàn)覆蓋的信號，因而無(wú)法保證通信質(zhì)量。 經(jīng)設計，確定在此建一光纖直放站，利用地形特征，將直放站所架天線(xiàn)放于15m高的房頂上一個(gè)20m的鐵塔頂部，饋線(xiàn)選SDY-50-22的低損耗(0．05dB／m)電纜40m，此處，要保證5km以上邊緣通信概率為50％。 所建直放站可以確定信道輸出功率為1W(0dBW)，發(fā)射全向天線(xiàn)增益為8dB，移動(dòng)臺接收靈敏度(A)為一110dBm(0．7μV)，保證50％的通信概率。 則由設計方程式可求出覆蓋半徑d＝9．3km，因此，半徑9．3km的覆蓋范圍可以滿(mǎn)足邊緣通信概率為50％的盲區。 除覆蓋半徑及邊緣通信概率外，還需確定直放站與施主基站的距離；引入直放站設備，給手機和基站之間的信號增加了熱噪聲，增加熱噪聲的直接后果是降低了基站的接收靈敏度。因此要注意直放站增益和基站發(fā)射機至直放站的路徑損耗的影響，以及正確計算光纖直放站的下行增益與直放站與手機之間上下行平衡的問(wèn)題。 4 結 語(yǔ) 實(shí)例表明，利用光纖直放站對邊遠城鎮的CDMA網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行優(yōu)化，效果良好，該地區的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )服務(wù)質(zhì)量有了一定程度的改善。 CDMA移動(dòng)通信系統網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化是一項長(cháng)期、艱巨、復雜的系統工程，貫穿于規劃、設計、工程建設和維護管理的全過(guò)程，各個(gè)方面的調整相互牽連、影響。網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化的方法很多，還有待于我們進(jìn)一步的探討和完善，以便全面提高網(wǎng)絡(luò )服務(wù)質(zhì)量，爭取更大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。 |
