TD街道覆蓋及后備電源解決方案研究

李光文

【摘要】 隨著近幾年市區基站的大規模建設以及社會的發展和城市環境的變化，基站工程建設越來越困難，文章主要探討影響TD網絡覆蓋因素、TD街道覆蓋場景及后備電源解決方案。

【關鍵詞】 TD網絡 TD街道站 解決方案

一、引言

隨著TD網絡用戶數的快速發展，TD現網的網絡問題逐步顯現，主要體現在城區以外區域的廣度覆蓋不足和城區深度覆蓋不足。自從第三次電信行業重組以來，中國移動正式開展全業務運營。其TD-SCDMA的3G業務得到快速發展，目前，中國移動3G用戶數已突破6000萬戶。同時，數據業務呈現爆炸式增長，隨著網絡應用的不斷豐富和增加，用戶對數據業務的需求越來越大，使整個TD網絡的數據業務能力面臨巨大的挑戰。

本次探討力求解決以下問題：（a）找到解決TD網絡覆蓋不高的原因，提出能夠有效提升TD覆蓋率、擴大覆蓋范圍、提升用戶感知的方法。（b）針對TD街道站提出有效的解決方案。（c）通過現有一體化基站對比提出TD街道站后備電源的解決方案。

二、影響TD網絡覆蓋因素

從理論上說，影響TD-SCDMA業務信道覆蓋的因素主要包括幀結構、處理增益、不同業務的接入Eb/No（碼元能量噪聲比）、智能天線和聯合檢測、接力切換、持續中斷概率、干擾儲備等。

下面從不同業務的接入Eb/No、智能天線和聯合檢測等方面簡要說明。

（1）不同業務的接入Eb/No。Eb/No為每個業務信道信息比特能量與總的噪聲和干擾功率譜密度的比值，反映了信噪比的大小。Eb/No的目標值隨傳播環境、移動速度、鏈路實現方案的不同而不同。Eb/No的值與廠家的設備性能有關。

（2）智能天線和聯合檢測。智能天線的基本原理是在無線基站端使用天線陣和相干無線收發信機實現射頻信號的接收和發射。在TDD（時分雙工）模式下，上行鏈路和下行鏈路使用同一個頻段，基站端可根據在上行鏈路上得到的接收信號估測信道信息，就能較為準確地判斷下行鏈路的多徑信道的衰落特性，實現良好的下行波束成形，同時采用低成本的低輸出功率放大器。通過多波束成形使期望用戶接收的信號功率最大，而使其他位置上的非期望用戶受到的干擾最小。這將大大降低多址干擾，增加基站側等效接收靈敏度和等效發射功率，它對提高TD-SCDMA的覆蓋起到了關鍵作用。但是智能天線也有它的缺陷，它對時延超過一個碼片寬度的多徑造成的碼間干擾沒有簡單有效的抑制方法，另外智能天線的上下行波束成型采用的是同樣的空間參數，由于用戶的移動，其傳播環境是隨機變化的，如果用戶高速移動，那么將很難克服多普勒頻移造成的快衰落影響。

作為TD的關鍵技術，聯合檢測是把所有用戶的信號都當做有用信號，而不是干擾信號來處理，這樣就可以充分利用各用戶信號的碼號、幅度、定時和延遲等信息，從而大幅度降低多徑多址干擾。TD是一個時隙和幀控的TDMA（時分多址）方案，每載波的用戶大都分布到每個幀的各傳輸方向的時隙，最終使每時隙中并行用戶的數量很少，可通過較低的計算量和較低的信干比要求即可被有效檢測到。聯合檢測已應用在8 kbit/s到384 kbit/s等多種傳輸速率的TD技術中。

TD系統中智能天線技術一般是與聯合檢測技術配合起作用的，采用二者相結合的方法使得在計算量沒有大幅度增加的情況下，就能在上行獲得分集接收的好處，下行實現波束成形。智能天線主要降低了小區間的干擾，而聯合檢測技術則主要降低了小區內不同用戶之間的干擾。智能天線與聯合檢測聯合應用，降低了小區干擾，從而大大提高了系統容量。在鏈路預算中一般把這兩者的作用聯合起來等效為天線的賦形增益。

以上均為理論分析，在實際工程方面可以總結很多影響TD網絡覆蓋的因素。

（1）TD基站部署的數量。這是確定一個區域TD網路覆蓋水平的決定因素，假設需要覆蓋區域的面積為S，該區域基站的覆蓋半徑為R，那么基站的覆蓋面積為2.598R2，若實現全覆蓋，則需要的基站數量為S/2.598R2。如果部署的基站能夠有效覆蓋用戶，則網絡整體覆蓋率較高；反之則較低，用戶感知度就會降低。基站的建設規模直接影響到網絡覆蓋的好壞，是信號覆蓋的決定因素。

（2）現網工程參數設置不合理。實際工程中，在網絡開通后，通過路測發現信號強度達不到預期的期望值，通過網優手段解決后，信號的覆蓋能力和覆蓋范圍往往會得到較大程度的提高。究其原因往往是下傾角設置不合理、天線選型不合理或者天線方位角設置不合理等因素造成的。

（3）建筑物遮擋造成的信號衰減。城區建筑物密集、房屋結構復雜、墻體等障礙物穿透損耗較大（一般在20 dB左右）。TD信號往往需要經過多重繞射和穿透才能接入到手機終端，此時的信號強度往往非常低，達不到手機解調的最低門限，這樣就會影響網絡的覆蓋，這一點尤其在市區的一些高層建筑物的上端尤為明顯。該部分往往導頻污染嚴重，信號乒乓切換嚴重，容易產生掉話。

三、TD街道站解決方案

隨著近幾年市區基站的大規模建設以及社會的發展和城市環境的變化，基站工程建設越來越困難：一是人們對于基站輻射的防范意識正在逐步增強，這給新建基站的站址租賃工作帶來了很大的困難，也造成了一定數量的已有基站因為業主投訴被逼遷；二是隨著人們對網絡質量和覆蓋率的要求越來越高，需要移動公司在一些地形特殊的地方建站來提升網絡質量，比如城市景觀道路、大橋等，但這些場景建站空間非常有限；三是市政部門對基站建設的要求越來越高，傳統土建基站由于建設周期長、外型不美觀、建站易遭居民投訴等因素報建困難，而且在要求精確建站精確選址的大前提下。對于基站的建設采用多種方式，所以基站建設需要轉變思路，移動通信基站建設向集約化和景觀化方向發展。本次主要討論市政路燈街道站的建設方案。

建設要求：街道站主要覆蓋目標為周邊道路，并兼顧周邊建筑覆蓋，天線掛高最好高于周邊建筑平均高度5米，路燈桿不宜遮擋天線以便能夠達到前期規劃的覆蓋要求。主要難點在于傳輸線路配套部分的室內管道資源是否具備條件及無線站址協調等。建議使用ODP-065R09K室外定向板狀小天線（增益9dBi，長度和寬度都小于30cm）。

如圖1為某城區街道站站點分布圖，通過利用該區域市政路燈桿進行街道站建設，很好的解決了該區域TD網絡覆蓋不足的問題，達到了預期效果。

四、街道站后備電源解決方案

4.1 室外一體化基站現狀

隨著通信技術的飛速發展，越來越多的人都逐步開始使用移動電話，于是通信基站的建設也逐步頻繁起來。近幾年來，多次發生人們因擔心電磁輻射而制止基站建在自己家附近的事件，通信運營商沒有辦法在最合適的地方建設基站，所以基站的選址難、建設難度大已經成為各大運營商不得不重視的問題。

現今室外一體化基站的建設大多都選擇屋頂、街道等地址，數量大、分布廣，沒有專門的機房。這樣市電供電的波動大對設備的長期正常運行造成了不小的麻煩，大多數運營商采用的建設方式都是在室外放置一體化電源柜，但是鉛酸電池工作對環境和溫度的要求都十分苛刻，長期高溫或太陽直射的地方，鉛酸電池的壽命就會非常短。所以，性能優異的鐵鋰電池代替鉛酸電池將成為今后基站建設的必然趨勢。

4.2 鐵鋰電池后備電源解決方案

隨著移動通信技術的快速發展，新技術、新產品的層出不窮，新建基站和通信設備的后備供電問題已日益嚴峻，其間不少電池能源廠商如雨后春筍般不斷涌現，其中鐵鋰電池以性能強、壽命長的特點被不少通信運營商看好，各大運營商及中國通信標準化協會都把通信用鐵鋰電池為后備式供電首選目標作為重要課題來研究。

磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池，具有高能量密度、長壽命、環境適應性好、無污染等優點，但價格較高，目前在通信業已有少量試應用。

目前，在通信行業中大量使用的閥控式密封鉛酸蓄電池，經過數年的建設及運行維護經驗總結，主要存在能量密度低、運行環境溫度要求高、放電效率低、壽命短、鉛污染嚴重等弱點。隨著業務的發展、節能減排的需要，在新形勢下通信行業對蓄電池有了更高的要求，需要革命性的技術進步才可以解決上述問題，從現有電池技術來看，鐵鋰電池具有很多切合我們對新型電池要求的特點，因此，我們需要積極穩妥地探索將其引入通信行業中的可行性，全面驗證其相關性能。

傳統電源解決方案為直流遠供或是放置室外一體化電源柜，直流遠供由于需要遠端使得安裝不方便及曝露在外面影響美觀，室外電源柜體積大也影響美觀；根據以上現有技術無法滿足的缺陷，我們在某地市研究了多功能設備箱（如圖2），該設備箱集成了安裝RRU、鐵鋰電池及電源，且外觀美觀、體積小，有利于在街道路邊放置；解決了現有設備放置不規范、供電難等一系列難題。

參 考 文 獻

[1] 李世鶴. TD-SCDMA第三代移動通信系統標準[M]. 北京人民郵電出版社，2003

[2] 木根. TD-SCDMA移動通信系統. 北京郵電大學，2009