移動TD—SCDMA信號海面覆蓋深度優化

付道繁

【摘要】 本文針對海面覆蓋深度優化方面的意義、海面無線傳播模型、海面覆蓋的技術特點、技術實現進行了全面的闡述，并對在多年海面覆蓋深度覆蓋優化工作中常見的問題（覆蓋廣度、覆蓋深度和重點區域覆蓋）進行歸納分析、并結合實際案例提出整改和優化措施。

【關鍵詞】 海面信號覆蓋 網絡優化 深度優化 超遠距離覆蓋 TD-SCDMA

本文是筆者從事TD-SCDMA網絡優化工作以來，在不同的省份所參與的7次海面信號深度覆蓋工作經驗和心得的總結。從社會效益、經濟效益和市場競爭的角度闡述，移動TD-SCDMA網絡在海面信號深度優化工作對近海養殖、作業、旅游資源開發、駐軍、航運、搶險、定位預警、漁汛預警、海上氣象的重要性。

通過對海面無線傳播環境特點，闡述了無線電波在自由空間和在海面傳播的不同模型及其特點，并說明地球曲率對電波在海面傳播的影響。

從技術角度分析，海面覆蓋技術特點、天線的物理參數、基站的發射功率、小區的參數設置對TD-SCDMA信號覆蓋能力的影響；并且重點介紹了超遠距離覆蓋的原理和實現技術手段。

通過對海面覆蓋中常見問題的分析，從覆蓋廣度（覆蓋的連續性）、覆蓋深度（超遠距離覆蓋）和重點區域的覆蓋問題進行分析，提出了海面信號覆蓋常見問題的解決方案，為將來的海面覆蓋深度優化工作提供參考和借鑒。

一、前言

我國的移動通信經過十多年的發展，各運營商第三代移動通信業務3G（移動TD-SCDMA網、聯通WCDMA、電信CDMA網）的陸地覆蓋已初步形成完善的網絡。各運營商也將網絡覆蓋的重點從網絡建設轉為網絡優化。

隨著陸地建設的逐步完成，移動信號的海面覆蓋問題已漸漸凸現出來，譬如近海養殖、作業、旅游資源開發、駐軍、航運、搶險、定位預警、漁汛預警、海上氣象等等，無不要求信號極盡其所能向海面延伸。

因此，在所轄海域內開展移動網絡海面信號深度優化刻不容緩。

二、海面覆蓋無線傳播環境特點

無線電波的海面傳播，主要是通過空氣中傳播的直達波和通過海面反射的反射波。對于海面船只上的移動臺，由于受海浪的影響，移動臺的實際高度會有較大起伏。而船只的大小不同，也會使移動臺的實際高度發生變化。海面用來遠距離覆蓋的基站站址一般選擇在沿海至高處，高度從50～1000米不等。由于海面無線電波傳播損耗較小，電波可以傳播到很遠的海面上。如此，地球不能還看作平面，而應該把它看作球面，即地球的曲率將對無線電波的傳播產生影響。另外，位于傳播路徑上的山、島嶼、船舶也會給電波的傳播帶來陰影效應。

三、TD-SCDMA無線信號海面覆蓋技術特點

3.1 TD-SCDMA超距覆蓋原理

TD-SCDMA覆蓋范圍是由保護間隔GP決定。在基站下發SYNC-DL信號時，因UE和基站之間有一定距離，所以當信號到達UE時會有△t的時延；接著UE會向上發SYNC-UL，基站接收到SYNC-UL時間需要和上行導頻時隙對齊，否則上行同步會失敗，UE會無法正常地進行業務。需要滿足這個條件， UE上發的上行同步碼必須提前2 △t時間發射，這2 △t時間就為上下行導頻時隙之間間隔GP，因此基站最大覆蓋距離為：（96chip/1.28Mcps×光速）/ 2=11.25公里。

時隙擴展技術：11.25公里，這個距離只能滿足城區覆蓋，但對需要廣覆蓋的場景，如草原、海面等地區顯然不夠，TD-SCDMA也可通過時隙擴展技術提高覆蓋，基本思想是改變幀的結構，把UpPTS移到TS1后面，即把TS1也作為保護間隔時隙，從而擴展覆蓋。GP的長度為96chips，加上TS1的864chips，總保護間隔為960chips，此時覆蓋距離能達到（（864+96）chip/1.28Mcps×光速）/ 2=112.5公里，完全可以滿足遠距離覆蓋的需求。

3.2 TD-SCDMA超距覆蓋技術實現

（1）信號源選擇。①海面覆蓋，需要高功率的信號源，一般采用選用高發射功率NODE-B（如80W）；②塔頂放大器放大上行信號。（2）天饋線選擇。①低損耗饋線和跳線；②高增益天線，一般大于18dBi；③在定向小區內不采用載頻合路方式。

四、海面信號覆蓋常見的問題及優化措施

對于海面信號來說，有信號覆蓋是最重要，也是最根本的問題，如果沒有信號覆蓋其他話音質量、接通率、切換成功率等指標都無從談起。對于海面信號覆蓋來講需要考慮到覆蓋的連續性（即覆蓋率）的問題，還要考慮到覆蓋的深度（即超遠距離覆蓋）的問題。

4.1 覆蓋廣度（覆蓋的連續性）

4.1.1 問題描述

從某地海面覆蓋情況看，海域三條航總體指標平均，移動TD-SCDMA覆蓋率為68.77%其中第一條 15Km航線和第二條30Km航線移動TD-SCDMA網絡的覆蓋率分別為：94.58%和83.61%。說明海面信號的弱覆蓋問題是最重要、也是最突出的問題。

4.1.2 分析問題

影響TD-SCDMA無線信號海面覆蓋廣度的因素主要有：（1）基站覆蓋密度不足；（2）基站天線高度較低；（3）小區天線型號選擇錯誤，天線增益太低；（4）天線俯仰角、方位角設置不合理；（5）基站的發射功率不能滿足要求；（6）小區間切換成功率低；（7）基站射頻器件故障；（8）跨BSC/MSC的切換參數設置不合理；（9）最大時間提前量（TA）設置不合理。

4.1.3 優化措施

解決TD-SCDMA無線信號海面覆蓋廣度的因素主要有：（1）加大基站覆蓋密度；（2）升高基站天線高度；（3）合理選擇天線，選擇高增益天線；（4）合理設置天線方位角，俯仰角；（5）加大基站的發射功率，有必要的地方增加塔頂放大器；（6）合理設置切換關系和切換參數，提高切換成功率；（7）及時檢測、維護基站排除故障；（8）合理設置跨BSC/MSC切換關系；（9）合理設置最大時間提前量（TA）；（10）廣覆蓋技術—合路雙工部分。

4.2 覆蓋深度（超遠距離覆蓋）

在海面信號覆蓋方面除了需要追求覆蓋廣度外，更重要的需要解決覆蓋深度的問題，作為網絡優化工程師盡量能夠使覆蓋的范圍延伸至60KM以外甚至100KM的距離。

4.2.1 問題描述

從多次海面測試，對海面覆蓋基站進行評估發現，海面覆蓋基站的最遠覆蓋距離大都是在20公里-40公里之間。按照小區最遠TA（小區100%話務）來渲染的專題圖。可以看到在近海區域存在連續話務覆蓋，但是多數區域都是在20-40公里之間，60公里以外幾乎沒有覆蓋。

4.2.2 分析問題

在遠距離區域沒有信號覆蓋主要有以下個方面原因：（1）基站發射出的信號，沒有足夠的信號強度覆蓋到需要的區域；（2）技術上受到TD-SCDMA協議的限制；（3）基站位置太低，天線高度不夠；（4）受地球曲率的影響；（5）基站天線高度較低；（6）小區天線型號選擇錯誤，天線增益太低；（7）天線俯仰角、方位角設置不合理；（8）基站的發射功率不能滿足要求；（9）最大時間提前量（TA）設置不合理。

4.2.3 優化措施

所以要解決超遠距離覆蓋的問題需要從以下幾個方面著手：（1）采用高功率發射機解決遠距離信號強度的問題；（2）從技術上突破TD-SCDMA協議上的限制——采用超距覆蓋技術。（3）選擇海拔高度在300米以上的沿海區域建設基站；（4）采用增益大于18dBi的單極化天線；（5）天線的方位角垂直海岸線，指向海洋深處；（6）天線的俯仰角設為0度；（7）從技術上突破TD-SCDMA協議上的限制——采用超距覆蓋技術（時隙合并技術）。

4.3 重點區域的覆蓋問題

對于海面覆蓋基站，不僅需要盡量做到對海面的連續覆蓋和深度超遠距離覆蓋，有時候還需要考慮重點區域的覆蓋，比如：重點對旅游景區、港口、重要捕魚作業區、海產養殖區、重要油井等。

這些區域因為非常重要，所以不僅需要解決覆蓋率的問題，還需要保證有足夠的話務容量和話音質量，在海島、漁排、油井等場所由于沒有固定電話，有時還需要開通傳真業務，發送傳真時需要配置足夠多的HSDPA數據業務信道，保證HSDPA所支持的傳真業務的順利發送。

五、總結與展望

網絡優化是一項長期、反復而且艱苦的工作，對于TD-SCDMA網絡海面信號深度優化工作來講更是如此，需要優化工程師在不斷的海面覆蓋測試評估中發現和提出網絡上的問題、需要對海面覆蓋站點反復的勘查、調整、搬遷等工作才能使海面覆蓋站點有一個好的覆蓋效果。同時，要做到超遠距離的覆蓋還需要引進超遠距離時隙擴展覆蓋技術，才能使在外海進行海上作業的漁民、油井的工人、海軍部隊等移動通信得以實現。

展望未來，隨著網絡覆蓋的日驅完善和移動運營商對海面信號覆蓋的日益重視，勢必加大對海面信號覆蓋的投入，加上超遠距離的廣泛應用，我想，移動TD-SCDMA信號距離海岸線60KM的航線覆蓋率達到90%以上指日可待；重點覆蓋區域移動通信信號可以覆蓋至100公里以上，也不只是夢想。隨著第三代移動通信3G HSDPA+技術的發展和第四代移動通信4G LTE技術的全面應用，在海面作業的移動手機用戶不僅可以和家人、朋友保持暢通無阻的話音通信，還可以流暢地通過手機撥打視頻電話、瀏覽網頁、欣賞圖片、觀看高清晰的視頻和電視節目，使枯燥無味的海上生活變得豐富多彩。

參 考 文 獻

[1] 彭根木. 《3G無線資源管理與網絡規劃優化》. 人民郵電出版社，2009年 4-5

[2] 于偉峰. 《TD-SCDMA/HSPA無線網絡優化原理與實踐》. 電子工業出版社，2011年372-373

[3] 華為技術有限公司技術資料. 《海面覆蓋工程網絡規劃優化技術指導書》. 2011年 3-10

[4] 福建貝施易特科技有限公司. 《海南海域移動信號深度優化報告》. 2012年

[5] 華為技術有限公司技術資料. 《TD-SCDMA無線接口物理層》. 2012年