04 覆盖规划

i目录第4章覆盖规划4-14.1概述4-14.2覆盖规划总体考虑4-14.3无线覆盖基础知识4-24.3.1上下行平衡4-24.3.2传播模型和地形4-64.3.3天线基本知识简介4-74.4无线覆盖的产品解决方案4-84.4.1宏蜂窝射频模块4-84.4.2微蜂窝和微基站4-114.4.3塔放和馈线4-124.5无线覆盖的网络规划解决方案4-144.5.1天线选择4-144.5.2新建基站的覆盖规划4-154.5.3扩容基站的覆盖规划4-194.5.4搬迁基站的覆盖规划4-204.6改善覆盖的技术4-214.6.1扩展小区技术4-214.6.2分集技术4-214.6.3同心圆4-224.7覆盖预测4-234.7.1覆盖距离预测4-234.7.2AEEST覆盖预测4-23GSM无线网络规划及优化规划篇4-2第4章覆盖规划4.1概述对于电信运营商来说，系统所能提供的服务质量是其最关心的问题，其中覆盖范围是服务质量的重要方面。网络规划就是寻求覆盖、容量、质量、成本的平衡。覆盖规划作为网络规划的一个重要方面，不能把覆盖同容量、质量、成本等隔离开来，孤立地来看待覆盖，而应该从全局来看待，不然的话，就可能失之偏颇，没有把握大局。无论是在新建、扩容、搬迁基站中，都需要了解网络特征和信息，才能做好规划。覆盖规划本身涉及的因素很多，规划的过程和思路又贯穿、融会在勘站和选址的过程中，因此要达到要求的覆盖目标，还要在细节方面一一考虑、做出各方面的详细规划。覆盖的规划也不能仅狭隘的理解为广覆盖的要求，应根据用户的要求和实际环境情况综合考虑，如覆盖区的信号电平，覆盖区的信号强度均匀，基站近区的覆盖等。本文讲述有关的无线覆盖基础知识，再介绍具体的规划。4.2覆盖规划总体考虑(1)覆盖要求分析运营商对覆盖的要求。详细内容参见《GSM预规划》。(2)覆盖区域分析在不同类型的区域采用的信号传播模型不同，并由此决定了其覆盖区无线网络的设计原则、网络结构、服务等级和频率复用方式。为便于确定小区的覆盖范围，可将实现无线覆盖的区域划分以下几种类型：大城市、中等城市、小城镇和农村。GSM无线网络规划及优化规划篇4-3表4-1几种类型区域的覆盖情况区域类型描述大城市指人口密集、经济发达、话务量巨大的地区，其中心市区高楼大厦林立，商业区人气旺盛。中等城市指人口相对密集、经济较发达、话务量较大的地区，其中心楼群密集，商业区有生气，具有较大的发展前景。小城镇人口较多、经济发展有潜力，话务量适中的地区，其中心地带楼群较密，有一定规模的商业区，有较大的发展前景。农村人口密度小、经济有待发展，话务量较少。交通干道是上述区域的连接部，有一定的话务需求(3)网络结构分析在考虑基站布局时需要对网络结构进行深入分析。一般可将网络结构按照层次划分为高层站、中层站、低层站，网络中的主要话务量由中层基站承担。(4)覆盖区边缘场强和覆盖概率的确定服务区下行边缘场强的确定考虑以下因素：手机灵敏度-102dBm，快衰落保护4dB（农村为3dB），慢衰落保护8dB（农村为6dB），噪声（环境噪声和干扰噪声）保护5dB。大中城市通常需要满足室内要求，建筑物的平均穿透损耗一般按15dB计；另加5dB室内信号改善储备。在市区环境，GSM1800信号的传播衰耗比GSM900信号平均大10dB左右，而GSM1800系统的天线增益比GSM900系统平均大3dB。由于无线链路分上GSM无线网络规划及优化规划篇4-4行和下行两个方向，覆盖范围由弱的方向决定，因此还必须考虑上、下行平衡的问题，一个理想的网络应做好链路预算，做到上下行链路尽可能平衡。覆盖概率的确定随覆盖区域的不同而不同，随网络建设的不断进行而逐步得到改善。在国内，开始一般以市区、国家级重点旅游区、高速公路、国道、大流量铁路沿线实现室外全覆盖，其他主要公路、铁路和航道的覆盖率超过90%为目标进行网络的规划、建设。随着网络建设的深入，用户量越来越大，对网络服务的要求越来越高，在根据话务量规划网络的同时，需要逐步加强重点区域（例如：政府办公场所、新闻中心、飞机场候机楼、火车站候车厅、地铁、高档商业办公大楼、娱乐中心、大型商场等）的室内覆盖建设。需要说明的是，对覆盖区内90％的地点和99％的时间可接入网络的国内规范要求，在大城市的室外予以提高，而在农村则将要求降低。对于交通干道则采用不同标准，根据不同类型干道限制其连续覆盖盲区的范围。覆盖概率与慢衰落保护余量相关，覆盖概率越高，慢衰落保护余量越大。(5)链路预算在确定基站工程参数后，需要进行链路预算才能进一步估算其覆盖范围。在移动通信系统中，无线链路分上行和下行两个方向。一个优良的系统应在设计时就要做好链路预算，使覆盖区内的上行信号与下行信号达到平衡。(6)特殊区域分析隧道、室内、地下、高层、海面等特殊区域的覆盖参看专门的指导书。GSM无线网络规划及优化规划篇4-54.3无线覆盖基础知识4.3.1上下行平衡1.上下行平衡的概念基站的覆盖效果是由上行、下行统一决定的，取决于性能较差的一方。实际网络中上下行链路的预算应该基本达到平衡，即上行、下行允许的传输路径损耗基本相同。因此，一个优良的系统应在设计时就考虑使上下行信号达到平衡。当然，平衡并不是绝对的相等，由于基站灵敏度好于移动台的灵敏度，所以下行信号功率将大于上行信号功率。一般上下行允许最大损耗相差1～2dB时，认为上下行基本达到平衡。2.上下行平衡的理论计算图4-1链路估算模型(a)无塔放GSM无线网络规划及优化规划篇4-6无塔放时以机柜顶双工器输入口为灵敏度参考点。下行信号链路：PinmMfPbtLcbLfbGabLdGamPmn－Lbody(1)其中：Pbt为基站TRX输出功率；Lcb为合路器损耗；Lfb为馈线加跳线损耗；Gab为基站天线增益；Ld为路径损耗；Gam为移动台天线增益；Pinm为移动台接收电平；Mf为衰落保护余量；Pmn为移动台侧噪声恶化量；Lbody为人体损耗。上行信号链路：PbrMfPoutmGam－LbodyLdGabGdbLfbPbn(2)其中：Poutm为移动台发射机输出功率；Gdb为基站天线分集接收增益；Pbr为基站机柜顶接收功率；基站侧噪声恶化量为Pbn。假设，Pmn≈Pbn，由(1)式和(2)式整理得PbtPoutmGdbLcbPinmPbr(3)当BTS和MS的接收到的功率恰好等于它们的接收灵敏度时，系统上下行平衡。假设MSsens为MS接收灵敏度，BTSsens为BTS接收灵敏度，则有PoutbalPoutmGdbLcbMSsensBTSsens其中：Poutbal为平衡时的基站输出功率。(b)有塔放有塔放时以塔放输入口为灵敏度参考点，不需要考虑上行馈线损耗因素，此时的上下行平衡公式为：PoutbPoutmGdbPinmPinbLcbLfb(4)3.影响下行覆盖的因素从下行角度考虑，基站的覆盖距离可以认为是基站产生的一定频率和功率的无线信号从一定高度的天线发射，经空间传播衰减后的剩余功GSM无线网络规划及优化规划篇4-7率能够满足普通移动台一定的通话需求时，所能达到的最远无线信号传播距离。影响下行覆盖的关键因素有：(1)有效辐射功率EiRP＝TRX发射功率－合路器插损－合路器输出到机柜顶的跳线损耗－天馈系统的馈线及接头损耗＋天线增益(2)天线的增益、挂高(3)传播模型（市区、郊区）和地形（平原、丘陵、山区）(4)常规移动台的接收灵敏度和保证移动台通话需求的接收电平在覆盖距离内90％的区域和99％的时间情况下，必须满足相应的接收门限。4.影响上行覆盖的因素从上行角度考虑，基站的覆盖距离可以认为是基站通过分集接收和跳频等手段，接收到的由普通移动台发射的常规频率和功率的无线信号、经空间传播衰减后的剩余功率能够满足基站一定的通话需求时，所能达到的最远无线信号传播距离。与影响下行覆盖因素比较，上行包括几个因素：(1)基站静态接收灵敏度与多径接收灵敏度：静态接收灵敏度是指：对于特定的逻辑信道，在静态传播条件下，接收机在解调和信道译码后的数据的帧擦除率（FER）和剩余比特误码率（RBER）或比特误码率满足一定要求时，所需的最小接收电平。当传播条件为在多径传播条件时，所需的最小接收电平为多径接收灵敏度。不同多径模型下，多径灵敏度要求的FER、RBER有所不同。(2)天线分集增益与跳频分集增益：为了对付无线传输的多径问题，基站可以通过天线的分集接收功能予以解决。主要包括极化分集和空间分集，天线分集增益与多径环境有关。使用跳频，可以获取频率分集（抗衰落能力）和干扰平均的作用。GSM无线网络规划及优化规划篇4-8(3)常规移动台的发射功率：常规900M移动台功率符合GSM05.05协议要求的4类移动台额定输出功率为2W（接收灵敏度为-102dBm），常规1800M移动台的额定功率为1W（接收灵敏度为-102dBm）。(4)上下行无线传输的一致性：一般情况下，我们认为GSM的上下行无线传输是一致的。这包括GSM上下行频率的无线传播特性和电缆损耗基本相同，人体损耗对于上下行的近远场影响基本相同。(5)塔放对上行的影响：塔放可以弥补上行的馈线和接头损耗（50米塔高采用7/8馈线损耗约2.5dB，100米塔高采用5/4馈线损耗约3.5dB），并在一定程度上提高系统的接收灵敏度，实际测试结果表明，宏蜂窝加塔放对上行改善为：抵消馈线和接头损耗后净增加0.6dB。5.在上下行不平衡时需要调整网络参数以保证网络质量上下行平衡是设备配置的理想情况，上下行差值较大（3dB）的配置对于设备造成浪费，是应当避免的；当上下行差值较小（3dB）时，需要考虑上行略占优势和下行略占优势的各自特点。首先，当上下行未达到完全平衡时，基站的实际覆盖距离是由较差（受限）的一方决定的；当下行略占优势时，需要通过的小区参数（如MS最小允许接入电平）的设置使实际的覆盖效果由上行确定的，以确保网络的质量。此时利用下行的优势可以弥补手机无分集接收功能的不足，但下行的优势多数需要设备硬件的配置实现，成本较高。考虑广覆盖时可以容许下行略强，如要考虑网络指标应让上行略强。6.华为基站的上下行平衡情况计算表明，按照目前基站的发射功率和接收灵敏度，在采用EDU方案、不使用塔放的情况下，900M上下行信号达到平衡（M900发射功率40W、即46dBm，机顶接收灵敏度-110dBm，分集接收增益取3.5dB，EDU损耗1.0dB，合路器输出到机柜顶跳线损耗0.35dB；900M手机发射功率2W、即33dBm，接收灵敏度-102dBm；考虑天馈的互易原理，馈线损耗GSM无线网络规划及优化规划篇4-9和天线增益在此作上下行平衡估算时不予考虑（即都按0计）。此时最大允许下行损耗＝46-1.0-0.35-(-102)＝146.65dB；最大允许上行损耗＝33+3.5-(-110)＝146.5dB。上下行达到平衡）。在合路器损耗较大时，下行是瓶颈。类似可以看到，在900M采用80W功放、使用CDU、不使用塔放的情况下，可以达到上下行的平衡。对于1800M，目前华为基站输出功率46dBm、机顶接收灵敏度－109dBm，分集接收增益取3.5dB，EDU损耗1.0dB，合路器输出到机柜顶跳线损耗0.5dB；1800M手机发射功率1W、即30dBm，接收灵敏度-102dBm；馈线损耗和天线增益在此作上下行平衡估算时不予考虑。此时最大允许下行损耗＝46-1.0-0.5-(-102)＝146.5dBm；最大允许上行损耗＝30+3.5-(-109)＝142.5dBm。上行是瓶颈。当40W功放采用CDU时，最大允许下行损耗＝143.5dBm，最大允许上行损耗＝142.5dBm，上下行基本平衡，上行略是瓶颈。4.3.2传播模型和地形1.传播模型覆盖预测的精度取决于合适的传播模型和数字地图。多数模型是预测无线电波传播路径上的路径损耗。所以传播环境对无线传播模型的建立起关键作用，确定某一特定地区的传播环境的主要因素有：自然地形（高山、丘陵、平原