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GSM基站的優(yōu)化建設(shè)

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    GSM數(shù)字移動(dòng)通信發(fā)展非常迅速，從早期規(guī)劃的大區(qū)制，到后來(lái)的小區(qū)制，直到現(xiàn)在的微蜂窩、微微蜂窩，相對(duì)應(yīng)的天線(xiàn)從早期架設(shè)在屋面鐵塔上，到后來(lái)天線(xiàn)降到屋面上，直到現(xiàn)在要把天線(xiàn)設(shè)置在屋面下的外墻側(cè)面上。所有的這些變化都說(shuō)明，對(duì)GSM基站站點(diǎn)的優(yōu)化在不同階段要有不同的思路，只有不斷更新思想，才能建設(shè)和優(yōu)化好GSM無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量。 
    在GSM建設(shè)初期，建設(shè)基站的主要目的是為了擴(kuò)大無(wú)線(xiàn)覆蓋面，盡可能力移動(dòng)用戶(hù)提供較為滿(mǎn)意的連續(xù)覆蓋，所以基站數(shù)量相對(duì)較少，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)也相對(duì)簡(jiǎn)單。 
    隨著GSM移動(dòng)電話(huà)用戶(hù)數(shù)量的飛速增長(zhǎng)，GSM基站只有不斷地進(jìn)行擴(kuò)容與新建，才能滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。隨著無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)資源配置不合理現(xiàn)象日益突出，因此，在GSM基站進(jìn)入快速發(fā)展階段。應(yīng)重視對(duì)基站的優(yōu)化。 
    下面以福州市區(qū)GSM基站為例，從3個(gè)方面闡述影響移動(dòng)通信質(zhì)量的原因，并提出采取優(yōu)化的方法。 
　 
一、預(yù)測(cè)模型的影響及其優(yōu)化 
　 
1.預(yù)測(cè)模型的影響 
 
    根據(jù)所使用的頻率不同，通常有兩種不同數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)GSM基站無(wú)線(xiàn)覆蓋范圍。 
　 
（1）Okumura電波傳播衰減計(jì)算模式 
    GSM900MHz主要采用CCIR推薦的Okumura電波傳播衰減計(jì)算模式。該模式是以準(zhǔn)平坦地形大城市區(qū)的中值場(chǎng)強(qiáng)或路徑損耗作為參考，對(duì)其他傳播環(huán)境和地形條件等因素分別以校正因子的形式進(jìn)行修正。 
　 
（2）Cost-231-Walfish-Ikegami電波傳播衰減計(jì)算模式 
    GSM 1800 MHz主要采用歐洲電信科學(xué)技術(shù)研究聯(lián)合推薦的"Cost- 2-Walfish-Ikegami"電波傳播衰減計(jì)算模式。該模式的特點(diǎn)是：從對(duì)眾多城市的電波實(shí)測(cè)中得出的一種小區(qū)域覆蓋范圍內(nèi)的電波損耗模式。 
       不管是用哪一種模式來(lái)預(yù)測(cè)無(wú)線(xiàn)覆蓋范圍，只是基于理論和測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)的近似計(jì)算。由于實(shí)際地理環(huán)境千差萬(wàn)別，很難用一種數(shù)學(xué)模型來(lái)精確地描述，特別是城區(qū)街道中各種密集的、下規(guī)則的建筑物反射、繞射及阻擋，給數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)帶來(lái)很大困難。因此。有一定精度的預(yù)測(cè)雖可起到指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)基站選點(diǎn)及布點(diǎn)的初步設(shè)什，但是通過(guò)數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)與實(shí)際信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)值總是存在差別。  
 
2.采取的優(yōu)化方法 
　 
（1）福州市區(qū)GSM基站電波傳播的環(huán)境福州市區(qū)內(nèi)的地理環(huán)境是： 
    有山（于山、烏山等）、有湖（西湖公園、左海公園等）、有江（閩江等），還有參差不齊的高校大廈。福州市區(qū)現(xiàn)有GSM 900 MHz基站198個(gè)，GSM 1800 MHz基站也有70個(gè)左右（截至1999年底）。這些基站遍布在全市各主要商業(yè)區(qū)、住宅小區(qū)、行政辦公大樓、學(xué)校以及郵電局（樓）等場(chǎng)所，基站與基站之間最小間距己小于300m。因此，電波傳播環(huán)境是錯(cuò)綜復(fù)雜的。 
　 
（2）優(yōu)化的方法 
    根據(jù)福州市區(qū)的地理環(huán)境和基站分布情況，要得到真實(shí)的電波場(chǎng)強(qiáng)覆蓋情況，需借助于場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)（路惻）。優(yōu)化時(shí)主要分高話(huà)務(wù)量密集區(qū)和中低話(huà)務(wù)量區(qū)兩種情況進(jìn)行： 
 
①高話(huà)務(wù)量密集區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試和優(yōu)化 
　 
    所謂高話(huà)務(wù)量密集區(qū)是指福州市的五四路、東街口、五一廣場(chǎng)等區(qū)域。這些區(qū)域每平方公里的愛(ài)爾蘭數(shù)一般在120以上（即120Erl／km2）；場(chǎng)強(qiáng)值設(shè)置應(yīng)下低于-65dB，以保證在高話(huà)務(wù)量區(qū)內(nèi)的所有GSM手機(jī)都處在強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)覆蓋狀況。 
    借助場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試（包括室內(nèi)、室外覆蓋），重點(diǎn)了解并記錄各基站覆蓋區(qū)、重疊區(qū)、弱場(chǎng)強(qiáng)值區(qū)（小于-65 dB。尤其是小于-75 dB）分布情況。然后對(duì)這個(gè)區(qū)域內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)值調(diào)整及優(yōu)化。 
 
a.弱場(chǎng)強(qiáng)值區(qū)的調(diào)整及優(yōu)化 
　 
    主要是室內(nèi)區(qū)域的調(diào)整及優(yōu)化，因?yàn)殡姴ù┻^(guò)各種墻體進(jìn)入室內(nèi)約有15 dB一20dB的衰減值，因此需加強(qiáng)室內(nèi)區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)值。 
    對(duì)建好且已投入使用的高樓大廈、賓館（一般是三級(jí)以上）等如果在技術(shù)上可采取室內(nèi)分布系統(tǒng)的，應(yīng)優(yōu)先考慮建設(shè)室內(nèi)覆蓋點(diǎn)：如果在技術(shù)上不能采取室內(nèi)分布系統(tǒng)的（有些物業(yè)管理部門(mén)不同意施工），則應(yīng)考慮建設(shè)微蜂窩站點(diǎn)；對(duì)于在建或擬建的建筑物（尤其是高檔大廈）應(yīng)積極與業(yè)主聯(lián)系，爭(zhēng)取在建設(shè)階段就布好室內(nèi)分布系統(tǒng)。 
    根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)室內(nèi)覆蓋站可獨(dú)立增加頻點(diǎn)建站，也可利用原有室外站頻點(diǎn)建站（通過(guò)天線(xiàn)分路器共享室外、室內(nèi)載頻）；可建成定向無(wú)線(xiàn)分布式的室內(nèi)覆蓋，也可建成全向式天線(xiàn)分布式的室內(nèi)覆蓋。  
    以上是改善繁華地段弱場(chǎng)強(qiáng)值區(qū)的有效方法，解決得好一方面可以解決高層建筑干擾問(wèn)題，另一方面可提高接通率，吸收話(huà)務(wù)量。 
    目前在福州市區(qū)的省政府新大樓、省郵電管理局、省移動(dòng)公司大廈、福州電信樞紐大樓、大利嘉城、雙子星大樓等基站均采用室內(nèi)覆蓋，在郵電公寓等基站建設(shè)了微蜂窩站。  
 
b.場(chǎng)強(qiáng)重疊區(qū)的調(diào)整及優(yōu)化 
　 
    場(chǎng)強(qiáng)重疊區(qū)主要是相鄰多基站無(wú)線(xiàn)電波重疊覆蓋區(qū)域。由于多基站的多扇區(qū)對(duì)某一特定區(qū)域進(jìn)行無(wú)線(xiàn)電波重疊覆蓋，必然使進(jìn)入該特定區(qū)域的移動(dòng)手機(jī)出現(xiàn)頻繁切換。掉活率上升。因此，必須減少這類(lèi)區(qū)域的重疊覆蓋區(qū)域的面積。  
    對(duì)場(chǎng)強(qiáng)重疊區(qū)的優(yōu)化可考慮采用增大下傾角的方法或換成電調(diào)下傾角的天線(xiàn)，使覆蓋重疊區(qū)減小，并減少干擾。 
    通過(guò)調(diào)低周?chē)嚓P(guān)基站的天線(xiàn)掛高、發(fā)射功率或使用更低增益（如 8dB）的無(wú)線(xiàn)等方法，也可改善場(chǎng)強(qiáng)重疊覆蓋帶卒的負(fù)面影響．減少掉話(huà)率。 
    目前在福州市的五四路、東街口、五一廣場(chǎng)、三叉街等地段上的基站就應(yīng)降低天線(xiàn)高度或使用更低增益天線(xiàn)或調(diào)低基站輸出功率。  
 
②中低話(huà)務(wù)量區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試和優(yōu)化 
　 
    所謂中低活務(wù)量區(qū)是指除了高話(huà)務(wù)量區(qū)外的其它區(qū)域，一般指福州市的二環(huán)路以外（行政區(qū)域劃分的三、四級(jí)及以下的區(qū)域）。該區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)值最低可放寬到-90 dB～100 dB。借助場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試（包括室內(nèi)、室外覆蓋），重點(diǎn)了解并記錄各基站覆蓋區(qū)、重疊區(qū)、弱場(chǎng)強(qiáng)值區(qū)（小于-90 dB，尤其是小于-100 dB）分布情況。然后對(duì)這個(gè)區(qū)域內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)值調(diào)整及優(yōu)化。 
    由于這類(lèi)區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)重疊區(qū)并不像密集區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)重疊區(qū)那樣影響移動(dòng)用戶(hù)（掉話(huà)率），因此應(yīng)把優(yōu)化的重點(diǎn)放在改善弱場(chǎng)強(qiáng)值區(qū)，最簡(jiǎn)單、最直接的方法就是增設(shè)室外基站，加大場(chǎng)強(qiáng)值，改善覆蓋。  
    總之，因預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確，對(duì)GSM基站進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，主要是通過(guò)增設(shè)室內(nèi)站、微蜂窩站、室外站，調(diào)整基站無(wú)線(xiàn)參數(shù)以及發(fā)射功率等方法，改善無(wú)線(xiàn)電波的傳播及覆蓋，使區(qū)域內(nèi)的無(wú)線(xiàn)覆蓋更接近數(shù)學(xué)模式電波傳播模型，為用戶(hù)提供良好的通話(huà)質(zhì)量。 
　 
二、環(huán)境變化及其優(yōu)化 
　 
1．環(huán)境變化 
 
    GSM發(fā)展非常迅速，基站遍布城市各個(gè)角落與街道，另一方面城市的規(guī)劃與建設(shè)不斷地更新和發(fā)展，一座座高樓大廈拔地而起。這樣，早先建設(shè)的基站在某扇區(qū)或多個(gè)扇區(qū)就有可能被后來(lái)建設(shè)的高樓所阻擋，基站電波傳播環(huán)境急劇惡化，因此必須對(duì)基站進(jìn)行優(yōu)化，使基站的資源配置始終處于最優(yōu)狀態(tài)，產(chǎn)生出最大經(jīng)濟(jì)效益。  
2．采取的優(yōu)化方法 
　 
（1）基站天線(xiàn)調(diào)整 
    最有效且簡(jiǎn)單的辦法是對(duì)基站天線(xiàn)進(jìn)行調(diào)整，即把被阻擋的扇區(qū)天線(xiàn)移到該樓其它位置，避開(kāi)阻擋建筑物，這種方法適用于無(wú)線(xiàn)及饋線(xiàn)調(diào)整相對(duì)比較容易的基站。例如．福州市電信樞紐GSM基站建設(shè)于1995年，當(dāng)時(shí)該基站第一扇區(qū)（朝北面）沒(méi)有阻擋物，但是在1998年城市規(guī)劃中，位于該基站第一扇區(qū)的正前方新建了一座科技大廈，與樞紐大樓相隔不到15 m，完全阻擋了樞紐站第一扇區(qū)的無(wú)線(xiàn)覆蓋，該扇區(qū)話(huà)務(wù)量直線(xiàn)下降。為了使該扇區(qū)的資源能得到有效利用，優(yōu)化時(shí)，對(duì)該扇區(qū)的兩副收發(fā)／分集接收天線(xiàn)作了及時(shí)調(diào)整，移到靠西面的北側(cè)，避開(kāi)阻擋建筑物。 
　 
（2）搬遷基站或扇區(qū) 
    當(dāng)天線(xiàn)及饋線(xiàn)調(diào)整較為困難且基站因阻擋，實(shí)際利用率大大降低時(shí)，可采用兩種優(yōu)化方法。優(yōu)化方法之一，搬遷基站。當(dāng)然采取這種方法，在人員、時(shí)間、資金等方面要付出代價(jià)，應(yīng)慎重考慮，盡量少采用。優(yōu)化方法之二，去掉被阻擋的扇區(qū)，在周?chē)m當(dāng)?shù)膮^(qū)域內(nèi)另設(shè)站點(diǎn)。  
    城市中的重要基站往往處于城市的中心，而隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐的下斷加快，舊城改造、城市重新規(guī)劃在所難免，基站所處的周?chē)h(huán)境也處于不斷更新和改變中�；局�?chē)臒o(wú)線(xiàn)電波環(huán)境也隨之改變。因此對(duì)城市內(nèi)基站進(jìn)行優(yōu)化應(yīng)適應(yīng)城市環(huán)境的改變。使無(wú)線(xiàn)電波處于較佳覆蓋，資源配置處于較合理狀態(tài)。  
    值得一提的是上述調(diào)整是動(dòng)態(tài)的而不是靜態(tài)的。 
　 
三．網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)建及其優(yōu)化 
　 
1．網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的發(fā)展 
 
    在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，往往把基站各相關(guān)的參數(shù)設(shè)置在有利于擴(kuò)大基站覆蓋面的位置上。隨著GSM用戶(hù)增多，網(wǎng)絡(luò)下斷擴(kuò)建，基站越建越多，GSM無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不斷向小蜂窩--微蜂窩結(jié)構(gòu)發(fā)展，原先的基站參數(shù)（如基站的輸出功率、無(wú)線(xiàn)高度、無(wú)線(xiàn)增益、無(wú)線(xiàn)傾角等）設(shè)置已不適應(yīng)現(xiàn)在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需要，必須進(jìn)行調(diào)整。 
    由這個(gè)因素引起的基站優(yōu)化工作量最大，涉及面也最廣，而且也是最迫切需要解決的問(wèn)題，因?yàn)檫@直接關(guān)系到整個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能否順利擴(kuò)容、增加無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)容量、滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)GSM移動(dòng)通信的需求等問(wèn)題。 
 
2．采取的優(yōu)化方法 
 
    --這種因素引起的基站優(yōu)化可從兩個(gè)層面進(jìn)行： 
　 
（1）對(duì)設(shè)在市內(nèi)高層建筑上基站的優(yōu)化 
        毫無(wú)疑問(wèn)，這類(lèi)基站（一般是指天線(xiàn)離地掛高在30m以上）在GSM建設(shè)初期起到了重要的作用，在基站數(shù)不斷增加的情況下，這類(lèi)基站正面作用越來(lái)越小、反面作用越來(lái)越突出，它阻礙基站的進(jìn)一步發(fā)展（建設(shè)、擴(kuò)容），特別是給頻率復(fù)用造成困難。 --在對(duì)福州市內(nèi)早期建設(shè)在高層建筑物上的一些基姑進(jìn)行優(yōu)化時(shí)�？刹扇∫韵路椒ǎ� 
    ①如果無(wú)線(xiàn)能降高的，就采取降低天線(xiàn)高度的辦法，便于在其周?chē)ㄔO(shè)新基站，提高頻率復(fù)用率。例如，目前福州市內(nèi)的郵電公寓基站由原先天線(xiàn)掛在14層屋面的50mn鐵塔上，降到現(xiàn)今14層屋面上（還是太高，優(yōu)化時(shí)應(yīng)調(diào)整到8層外側(cè)墻上）。 
    ②如果無(wú)線(xiàn)不能降高或降高很困難的基站，有兩種辦法：  
    a.對(duì)這些高層站使用的頻率重新分配（規(guī)劃），使之與大部分市內(nèi)低層基站使用的頻率不重復(fù)，形成福州市內(nèi)高層建筑物群覆蓋和低層建筑物群覆蓋兩個(gè)層面，例如福州市郵政大廈、江濱等基站可調(diào)整為高層覆蓋區(qū)。 
    b.由于市內(nèi)高層站也不能設(shè)置太多，那樣會(huì)浪費(fèi)寶貴的頻率資源，因此對(duì)一些多余的基站（特別是市中心、繁華地段的高層基站）則應(yīng)拆除，像福州市閩江飯店基站就應(yīng)拆除。 
　 
（2）對(duì)設(shè)在低層建筑物上基站的優(yōu)化 
    對(duì)這類(lèi)基站（一般指10層以下民用住宅樓，天線(xiàn)離地掛高在15m～30m之間），如果是基站無(wú)線(xiàn)覆蓋半徑要求控制在500m左右時(shí)，這樣的無(wú)線(xiàn)離地掛高是比較合適的。隨著基站小區(qū)的不斷分裂，小區(qū)半徑間隔越來(lái)越�。ㄒ堰_(dá)到300m，甚至更�。�, 這時(shí)就要對(duì)天線(xiàn)進(jìn)行調(diào)整。 
    由于對(duì)這類(lèi)基站進(jìn)行優(yōu)化，主要是把基站無(wú)線(xiàn)覆蓋小區(qū)半徑控制在一個(gè)更小的范圍內(nèi)，因此，通常采用調(diào)整無(wú)線(xiàn)傾角的辦法來(lái)加以控制。一方面，調(diào)整天線(xiàn)下傾角方法簡(jiǎn)單、施工方便、周期短，且又能使天線(xiàn)在干擾方向上的增益減�。毫硪环矫鏌o(wú)線(xiàn)下傾后，提高了本覆蓋區(qū)內(nèi)的信號(hào)強(qiáng)度，既改善了本覆蓋區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)，又增加了抗同頻干擾的能力，因此能有效地對(duì)服務(wù)區(qū)進(jìn)行控制。 
    當(dāng)通過(guò)調(diào)整天線(xiàn)傾角無(wú)法達(dá)到預(yù)期的目的時(shí)，就要通過(guò)更換小增益天線(xiàn)、調(diào)整基站的發(fā)射功率，或者降低天線(xiàn)的離地高度等方法來(lái)控制小區(qū)信號(hào)強(qiáng)度。 --在實(shí)際工程中對(duì)天線(xiàn)下傾角調(diào)整不是越大越好，這是因?yàn)殡S著天線(xiàn)下傾角的增大，水平方向傳播特性圖將變成扁平。一般下傾角超過(guò)10°，水平方向圖就會(huì)出現(xiàn)失真。因而天線(xiàn)下傾角在0°～10°之間選擇較為合理。 
    另外，有些廠家在設(shè)計(jì)天線(xiàn)時(shí)，把主瓣與旁瓣交界處的場(chǎng)強(qiáng)值設(shè)地成0 dB，且天線(xiàn)內(nèi)部本身又沒(méi)有設(shè)置下傾角度，為了抑制該0dB場(chǎng)強(qiáng)值落在最想覆蓋的基站小區(qū)內(nèi)（造成近距離覆蓋效果不好），因而無(wú)線(xiàn)下傾角至少也要下傾1°～2°。如果運(yùn)營(yíng)商選擇這類(lèi)天線(xiàn)，則天線(xiàn)下傾角建議在1°～10°之間選擇為宜。 
    當(dāng)然，影響GSM基站通信質(zhì)量的因素是非常復(fù)雜的，如智能跳頻技術(shù)運(yùn)用的好壞、配套傳輸和電源質(zhì)量穩(wěn)定的情況、工程施工質(zhì)量的好壞等因素都會(huì)直接影響到基站通信質(zhì)量，限于文章的篇 

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