无线网多覆盖场景基站布局研究

3.1基站设置原则
基站站址的合理布局是网络覆盖质量的关键,在基站选址时因注意遵循以下原则:
(1)  满足覆盖和容量的需求:充分考虑站点的所处的覆盖场景的位置,充分保证所覆盖区域的覆盖,在站点选择时需考虑站点周边用户分布情况和进行业务量预测并建议考虑基站所处位置的城市发展情况,合理进行基站载频配置、天线选型和基站建设形式。
(2)  满足网络结构要求,基站站址在目标覆盖场景内尽量符合蜂窝网络结构要求,在具体站点建设中注意以下问题:
① 站间距合理,基站距离不宜过远或过近。
② 基站天线高度合理,天线不宜过高和过低,一般要求与周边站点的天线高度的平均值的差距不超过±1.5倍。
③ 基站方向角设置合理,要求天线主瓣覆盖方向前100米无明显阻挡,避免周围环境对网络覆盖质量产生影响,一般要求用户密集区域有且只有一个主力小区进行覆盖。
④ 基站设置位置安全可靠,避免在无线电发射台、大功率雷达站附近建站。
⑤ 新建基站选址需符合电力、运输、铁路、航空、水利等相关部分的相关安全要求。
⑥ 基站设置符合国家相关电磁辐射的环保和防护规定[6]。
(3)  基站设备选型,目前主设备分为传统宏基站及BBU+RRU的分布式基站两种基站形态。
① 传统宏基站:需要为每个基站选择一个合适的站址和机房,这里的站址主要指可以架设天馈线部分的位置,如建筑物楼顶的天线抱杆、户外的铁塔等;机房指放置室内型宏基站的位置,机房的选择要考虑到天馈线位置,不能距离机房过远,否则增加馈线的传输损耗。此外还需考虑是否有稳定可靠的电源、机房租赁和物业许可等。
 
图3-1:传统宏基站结构图
② BBU+RRU分布式基站
传统的宏基站设备主要包括基站处理单元、主控单元、时钟单元、传输单元、监控单元、功放单元、收发信机等部分组成,BBU+RRU分布式基站把传统的宏基站设备按照功能划分为两个相对独立的部分,基带单元(Base band Unit,BBU)和远端射频单元(Remote Radio Unit,RRU),两者构成分布式基站架构。基带单元主要由主控单元、接口单元、传输单元、时钟单元、基带处理单元组成,主要负责信号的基带数据部分处理及与基站控制器之间的传输接口的数据处理,并且可将基带资源作为一种动态的资源分配给业务使用,即基带与射频直接不再是静态配置关系,而是在系统运行过程中,系统根据配置情况进行动态调整。射频单元包括数字中频、收发信单元、功放及低噪放;射频单元将天线接收的射频信号变换成基带信号通过光纤送给基带单元。
 
图3-2 分布式基站结构示意图
BBU+RRU分布式基站设备的核心是将宏基站的基带部分与射频部分分开,通过光纤与远端的射频单元(RRU)相连;RRU直接与天线通过跳线连接,替代传统宏基站覆盖室外,减少了传统宏基站通过馈线连接天线时的馈线损耗,从一定程度上可以增加基站的覆盖距离;或做为信源靠近需要覆盖的楼层,通过室内分布系统与室内天线相连,覆盖室内,降低室内分布系统设计和工程实施难度。BBU+RRU的基站形态从很大程度上解决了物业点获取困难、站点施工时间长、节省机房租赁、节约配套建设和运维成本,通过RRU的灵活布放可以快速实现基站建设[7]。
(4)  天线选型
应根据网络覆盖、话务量、干扰和服务质量等要求选择合适的天线,以有效增大覆盖面积,减少干扰,提高网络服务质量。具体原则如下:
① 选择天线时,应根据基站所处的环境和天面的条件来确定。
② 考虑到天线的性能,原则上不选用多频天线(900M/1800M/TD-SCDMA)。
表3-1  天线配置建议
序号 覆盖场景 天线配置建议
1 市区、县城、发达乡镇 当天面资源宽松时,优选双极化天线;
当天面资源紧张时,可以选择双频双极化电调天线;
2 平原农村 优先以增强覆盖为目的,优选单极化天线,水平半功率角90度,增益>=17dBi;
当天面资源紧张时,可选双极化天线;
3 山区农村 根据覆盖目标距离及天面条件,因地制宜的选择天线。
3.2 新技术应用
(1) 双频网承载
利用1800M其频谱较宽的优势,逐渐成为密集密集商业区场景内的主要的业务承载网络,900M网络重点完成深度覆盖和吸收话务。采用1800M网络小区分裂方式增加1800小区,达到小覆盖大容量的要求。
采用的双层网策略是优先选择1800M网络,优先接入和承载语音业务和数据业务,在空闲态通过重选参数优先驻留在1800M网络,接入和指配阶段根据信道资源情况可以进行定向重试到其他相关小区,定向重试的目标小区不区分900M和1800M小区。在通话阶段,通过话务量切换、宏微切换等双层网切换设置来优先切换到1800M网络。
(2) 分布式基站多小区合并功能
多RRU共小区技术指处于不同位置的RRU采用相同频率及网络参数设置,在逻辑上设置为同一网络小区,通过将不同位置的RRU设置为同一小区,可以有效避免传统覆盖方式中切换频繁、减少频率干扰、增加单小区的覆盖面积、提升网络覆盖质量。
多RRU共小区功能开启后,几路相同信号的RRU接收数据在基带进行合并处理,通过去除干扰的相关性,可获得上行接收增益。同时应用该功能可降低基站接收功率,从而降低终端发射功率,降低系统干扰。将多个RRU配置相同的参数,包括相同的BSIC、相同的BCCH、相同的TCH,从BBU层面看,多个RRU相当于多路相同信号通过多个RRU的分集发射和分集接收,有助于提升基站性能。
(3) 多载波分布式基站的超级基带群C-RAN方案
多载波分布式基站的超级基带群C-RAN方案即通过基带共享可以有效实现网络的负荷均衡,解决潮汐、弱覆盖等网络问题,同时减少基带数量,提高基带利用率;该方案的BBU在机房集中放置,共享配套设施,集中放置集中维护,可降低建设和运维成本;RRU射频单元光纤拉远进行覆盖,拉远建站,“零”机房需求,有效的降低整个网络的成本和能耗。
C-RAN建设方式下,BBU集中部署、RRU拉远建设,加快网络建设速度、同时降低建设成本,在应对选址难、建设工期长的现实问题中效果明显;基带处理全动态、资源动态调配的特性,合理利用了现网中的潮汐现象,节省基带硬件资源;多RRU共小区技术采用基带合并技术,优势明显,在室内外协同覆盖、密集地区覆盖等复杂的覆盖场景下应用该技术,减少复杂场景下的切换次数、提高上行增益,网络KPI提升明显[10]。

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