室內覆蓋系統和直放站在移動通信網絡優化中的應用

摘 要：本文分別對移動通信網絡中的室內覆蓋系統和直放站作用與優化進行了分析和討論。文中首先對室內網絡環境特點進行了分析，然后對室內覆蓋系統的優勢及其優化實現方式進行了分析，之后對不同類型的直放站的應用特點，應用方式以及如何應用其實現移動網絡的優化進行了討論。

關鍵詞：移動通信網絡；室內覆蓋；直放站；網絡優化

中圖分類號：TN929.53 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 22-0000-01

隨著城市建設的發展，現代城市中的建筑規模越來越大，建筑結構環境越來越復雜，這些建筑對于使用空間傳播的無線信號而言具有非常強烈的屏蔽效果。為確保移動通信網絡服務質量，提升無線通信服務水平，就必須針對無線信號傳輸特點對現有網絡進行優化。直接使用基站進行網絡覆蓋和延伸在室內環境下無法實現，需要使用專門的室內覆蓋系統和直放站等完成網絡覆蓋和優化。

一、室內覆蓋系統

室內覆蓋系統主要是用于改善建筑內部無線網絡通信環境的一種網絡覆蓋系統，該系統將多個室內天線以特定的方式進行部署和組合，使得基站信號在室內實現均勻延伸，保證室內環境內的無線網絡得到有效覆蓋。

（一）室內覆蓋系統的網絡環境

室內覆蓋系統主要被部署在高層建筑中，其在應用時可根據室內環境的空間區域不同分為低層、中層以及高層等幾部分。

由基站發射的信號若希望覆蓋到高層建筑的低層室內范圍需要經過多種障礙物的阻擋和反射，信號到達室內環境時會出現較大幅度的衰落或損耗，在高層建筑較為密集的區域和建筑的地下區域，無線信號甚至無法到達。

基站信號在對建筑中層進行覆蓋時則容易出現多基站覆蓋的情況，不同基站信號相互疊加會使得信號之間出現相互干擾，用戶處于多基站重疊區域也會出現頻繁的網絡切換，這些現象都會降低用戶的通話質量。

建筑的高層區域雖然可以避免盲區的出現，但是其空間位置決定了該區域內的同頻、鄰頻干擾較為嚴重，無線環境較為惡劣，容易出現孤島效應，導致用戶無法使用無線網絡。

無線信號穿過建筑進入室內環境時也會出現衰落，衰落可達10dB到25dB。

而某些用戶較為集中的區域如超市、商場等還具有用戶數量大，通話頻率高，基站承載有限等情況。

（二）室內覆蓋系統的建設與優化

為解決上述問題，填補室內環境中存在的盲區，可以使用室內覆蓋系統對室內環境進行網絡覆蓋。系統由信源和天饋覆蓋系統兩部分組成。其中信源主要用于擴容系統載頻，天饋覆蓋系統主要用于將延伸覆蓋區域，兩者協同合作可有效改善室內通信質量。

為應用室內覆蓋系統進行網絡優化可以從以下幾方面著手。

首先是合理預測室內環境話務量和信號傳播模型，保證系統規劃和建設的合理性，避免資源浪費或覆蓋效果不理想等情況的出現。

然后根據上述預測結果選取信源。對于話務量不大的室內環境，在不影響室內覆蓋系統載頻容量和網絡質量的前提下可以使用較空閑的載頻作為信源，這樣可以有效提升系統資源的利用率，節約建設成本。對于話務量較大的區域則必須添加新的載頻，如在原有設備中添加載頻或直接擴充蜂窩設備等。

之后要確定覆蓋方式。目前常用的覆蓋方式有射頻選用和光纖分布兩種。前者屬于無源分布，主要是通過耦合的方式將無線信號引入到室內環境中，需要大功率的信源支持。這種方式最大的優點在于擴容性好，可靠性高，部署靈活。后者則是使用光纖傳輸線等將室外基站信號引入到室內環境中，是一種有源分布方式。這種方式最大的優點在于可長距離拉遠，適合被應用在大型建筑室內空間中。

二、直放站在移動通信系統中的應用

直放站可以擴大和延伸現有基站的覆蓋范圍，對于提升資源利用率具有重要作用。目前常用的直放站分為無線直放站、光纖直放站以及移頻直放站等三類。

（一）無線直放站

無線直放站使用具有同頻雙向放大功能的中繼站對信號進行收發，其需要被部署在可接收到基站信號的位置將同頻信號耦合接收。無線直放站的最大優勢在于不增加傳輸線路的前提下覆蓋距離基站30km左右范圍內的空間區域。其應用過程需要注意四點問題。

一是信源的選取。無線直放站要求施主天線接收信號的強度足夠強，直放站接收信號不低于-75dBm，因而其部署原則為是豬信源小區信號比鄰小區信號高6dB以上最佳。二是選頻方式。無線直放站具有頻段選頻和載波選頻兩種，在施主信源小區不具主導的環境中可以使用載波選頻，在網絡環境講好的區域可以使用頻段選頻。需要說明的是載波選頻方式不適用于射頻跳頻系統。三是隔離度控制。為確保獲得良好的優化效果，應該在部署直放站時注意控制施主天線和用戶天線的隔離度，該過程可以通過增大天線的垂直或水平距離、選取高前后比的天線或通過物理地形控制隔離度等方式實現。四是控制上行噪聲。直放站的引入會降低基站接收機的靈敏度，故設計和部署直放站時需要對天線信號的上行增益進行設置與選取，控制上行噪聲在2.4dB范圍內。

（二）光纖直放站

光纖直放站主要是通過光纖對信號進行射頻拉遠，然后在遠端再將光信號恢復成為電信號。這類直放站可以獲得高達80dB的增益，適用于與基站距離較遠的區域。其設置過程中同樣需要注意信源選取和上行噪聲控制等問題，不同之處在于光纖直放站的部署需要同時考慮光纖信號傳輸距離和通信安全性等問題。雖然光信號可傳輸的距離非常遠，但考慮到直放站本身存在的信號延時和覆蓋延時等因素，為保證信號質量，應將光纖傳輸距離控制在15km距離以內。同時，光纖直放站通常被部署在環境較為惡劣，人員較為稀少的區域，故保障其安全性具有重要意義，即需要采取必要的措施做好避雷保護和防盜保護。

（三）頻直放站

移頻直放站同樣可以獲得較高的增益，主要用于對收發天線隔離度要求較高的區域的網絡覆蓋與優化。其應用過程中除了注重信源選取、安全性和上行噪聲控制外還需要控制鏈接頻率的選取，避免出現不同連接頻點之間的頻率間隔過小二引起同頻或鄰頻干擾。兩個鏈接頻點的間距不能低于5個頻點，即兩個頻點之間的差值不能小于5MHz。

三、總結

室內覆蓋系統和直放站是基站系統的有效延伸和補充，對于優化移動通信網絡，提升服務質量具有重要意義。實際應用中應該根據區域空間特點和網絡覆蓋條件選用適當的優化方式對移動網絡進行優化。

參考文獻：

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