段传输的恶化,要达到2G相同的覆盖效果,需要建设的基站数目显著增多,而新增机房一方面需要大量的投资,另一方面要想找到合适的机房和站点已经越来越困难,由于机房的限制已经严重阻碍网络的建设进度。在这种背景下,各个厂商不约而同地考虑到采用一种具有自适应能力解决方案的新型基站——超级基站或分布式基站(DBS:distributed Base Station),通过采用类似室内覆盖中地分布式系统的分布式覆盖技术,在节省机房的前提下改善系统覆盖性能。所谓分布式基站,是指在一片覆盖区域内,一个射频单元(称为子站)通过光纤或其他数字化传输介质与处在远端的大容量基站(称为母站)相连,并与母站共享基带处理资源池、主控时钟单元以及操作维护平台,从而实现对周围相邻地区覆盖的基站系统。 3.5.1 分布式基站各部分功能
分布式基站系统的关键技术包括子站射频部分、母站基带处理资源池、主控时钟以及用于子站与母站交换数据和时钟的传输线路与协议。子站的主要功能是负责完成基带信号和射频信号的转换,实现对发射功率的部分功率控制、发射信号和接收信号功率检测和上报等功能。系统子站主要由接收、发射、控制和光纤接口以及检测四个部分组成。接收电路实现的主要功能是对接收天线上接收到的UE发射的上行RF信号进行放大、下变频、滤波并解调成基带信号,然后送到基带处理单元去完成解扰、解扩,以及对接收的场强进行检测;发射电路的主要功能是对下行基带处理单元送来的已加扰、加扩的基带信号进行成形滤波后,调制到射频信号,通过LPA激励放大后,由天线发射到相应的扇区。检测电路的主要功能是实现天线端口每个载频的发射功率以及端口的驻波比的检测。控制和光纤接口板实现对子站的控制、与母站的数据交换和时钟提取。
在设计时为了考虑可扩展性,子站一般都设计支持三到六载频,并预留组合接口,通过积木式累加来适应各种情况的要求,单个此系统加上基带处理板等基站设备即可构成小型宏蜂窝、微蜂窝或微微蜂窝,选用不同的电源模块适应不同的供电环境。分布式基站系统的母站主要功能是完成物理层功能(包括:FEC编/解码、测量控制、更软切换时宏分集的分裂与合并、传输信道BER、传输信道与CCtrCH的复用/解复用、速率匹配、传输信道与物理信道的映射、物理信道的扩频/解扩、Uu口同步,内环功控和信道的功率分配)、Iub接口功能、系统时钟生成、整个基站系统的控制和分布式小区模式下子站信号的分裂与合并等功能。 3.5.2 分布式基站的优点 1、分布式覆盖
由于分布式基站的母站通过数字光纤等数字化传输设备与子站相连,子站与母站之间可以相距较大距离,在建网初期通过在母站周围拉出的子站,可以形成大片区域的连续覆盖,尤可解决市区与城郊的连续覆盖问题,与相同容量的传统基站相比其覆盖面积可以增加几倍甚至几十倍。
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由于分布式基站的子站只包含射频部分,因而体积可以小型化,这使得分布式基站可以灵活适应像地铁、地下室以及高层建筑室内等复杂地形和恶劣环境条件下的覆盖。通过光纤形成基站的串联还可应用于高速公路、铁路等的覆盖。子站室外设计的特性可适应恶劣室外环境,可在-40~60℃的环境下正常工作。 2、规划方便
子站既可视为母站的远端扇区,也可视为与母站不同的逻辑基站,与其相邻基站统一进行码规划和载频规划,网络规划简单容易。TD-SCDMA系统智能天线的使用,使得Node B所需发射功率降低,使用普通功率放大器,就可以支持更多载波地进行工作,并且频率资源丰富,因此在网络规划初期可以按照覆盖要求进行统一规划,容量增长时通过在机房增加基带处理单元即可以很方便地进行容量的扩充。 3、选站容易
子站所覆盖的地区只需要射频单元,RRU有如下一些特点:体积小,由于仅有射频部分,建站无需机房;重量轻,可方便地安装在水泥预制杆、拉线塔以及建筑物的墙体上,无需专用铁塔;因此不需要专用机房,可以十分方便地在规划地合适位置进行布站,从而可以保证网络的蜂窝结构更加合理,网络优化与调整更加方便。同时,由于基带处理部分集中放置,射频部分置于天面(即楼顶天线下方),从而节省了常规解决方案所需要的大量机房。如果因为话务量增加,数据业务的增长或网络调整优化等原因需要建设大容量基站,只需在合适的位置上增加基带处理板即可成为另一个基站,灵活适应网络建设需要,原有网络的蜂窝结构可以保持不变。 4、升级方便
子站只是母站的射频远端,系统的升级只需对母站进行即可,可以适应网络的升级和业务的升级,使网络升级和业务升级变得非常简单。 5、基带资源共享
分布式基站的母站侧的基带处理采用资源池设计,分布式基站系统的子站之间以及子站与母站之间动态共享基带资源池。这样由于信道资源的统计复用使资源的利用率大为提高,这就意味着用比常规基站少的多的资源就能达到常规站的容量效果。对每个子站来说,母站会根据其需求动态给其分配硬件资源。因此每个子站的硬件资源都是随着时间动态发生变化,同处一地的基带资源共享,实现了话务量不均匀的各地区资源的充分利用。 3.5.3 分布式基站的缺点
由于分布式覆盖方案中许多子站共享同一个母站集中进行基带处理和主控时钟,当母站发生故障时将导致大片区域运行异常;同时,由于传输射频信号,对传输资源的要求大,在没有光纤或其它大传输资源的地方,不能使用RRU拉远放置。
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3.5.4 分布式覆盖解决方案的应用环境
不由于分布式覆盖方案有以上几个特点,并且一般采用市电供电,适应室外环境,因此分布式覆盖解决方案的应用环境十分广泛,在一定范围内有大容量需求的地方均可以采用分布式基站实现较好的覆盖。该方案的具体实施方法如下:
(1)机房设置:可以将宏基站集中放置在有限的中心机房中,周围区域通过拉RRU进行覆盖。该覆盖方案可以保证各站点位置与网络规划的结果一致,同时周围区域的覆盖不必另觅机房。通过大唐移动108载扇的大型分布式基站解决方案,基本可以保证使用运营商自己的营业大楼做为中心机房,不需要额外的机房租赁。
(2)室外覆盖:通过光纤把RRU拉远放置在建筑物的顶层,实现建筑物周围环境的覆盖,采用宏基站的基带处理能力,提供大容量的扇区。
(3)室内覆盖:RRU分别放置在需要的楼层,采用“RRU+室内分布系统”实现室内覆盖。根据容量和无线传播环境的情况,用一个RRU实现一个或多个楼层的覆盖。
(4)阴影覆盖:把RRU拉到窗户边采用定向天线实现对建筑物阴影区的覆盖,选择与室外覆盖同一个频点。
3.6 网络建设策略
3.6.1 覆盖策略
早期网络覆盖策略主要考虑以下几个方面,一方面是初期是建“薄薄”的还是“较厚”的无线网,后期扩容是以增加新基站为主还是以增加载频为主;另一方面,在区域的选择上,是考虑全国同时建网还是分不同区域进行不同的策略。移动网络用户移动性较大,具有不同地区漫游需求的特点,要求移动通信网的建设最好在全国31个省份同时进行。但是,毕竟对于大多数用户来说,对于不同城市的漫游的需求要低于在同一个城市内部不同区域的覆盖的要求,因此我们建议初期在重点区域还是优先建设一个“较厚”的无线网。由于2G频段无线传输的损耗较800M大的多,在全国建设一个全网络覆盖的系统投资大,周期长,所以难以同时在全国同时建设较好的全网覆盖网络,因此对于现有运营商最好通过双模手机实现主要传统业务的漫游,在重点区域重点实现3G覆盖,提供高速率的3G特色业务;而对于新运营商来说,推荐的优选方案为通过网间合作的方式,实现全国的覆盖和漫游,如:网通和电信各在自己当前固定网络的区域优先建设,通过漫游协议实现网间漫游!
目前,我国不同区域的经济发展水平和电信市场需求还不太均衡,一般来说对于经济较发达的地区,由于市场规模大、投资收益高,在进行网络建设时,各个运营商都会加大投入,市场竞争激烈,但是用户质量佳,每个运营商需要进行合理的规划,推出特色业务,提高竞争力。同时,我国中部地区的省份和西部地区的个别省份,尽管目前的经济发展水平和用户规模与东部发达省份还有一些差距,但由于这些地区人口基数大,普及率低,近期已经出现
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移动用户增长迅速的势头,具有很大的市场潜力。对于这些市场潜力大、后劲足的地区应有选择性地选定部分城市和省份,取得竞争的优势,作为扩展市场的一个重点。到一定阶段后,再考虑在全国进行所有省份进行全面的优质网络建设! 3.6.2 组网策略
在CDMA技术规范和体制中,规定了包括Iu、Iur、Iub等多个接口的开放,这为在一定地区内引入多个设备厂家提供了可能性。多个设备厂家的引入,对于促进设备制造商的竞争、提高厂家的服务水平、降低设备的价格具有积极意义。但是,由于无线通信的特点,在一个区域内多设备厂家的共存,将会增加无线网络规划和运行维护的难度,造成一些不必要的噪声干扰和服务指标的降低,同时由于接口的开放,也不利于充分发挥一些设备的独有功能。所以,这里建议在进行网络建设时,一个省份的设备类型不宜过多,对于一个本地网的范围尽量只使用一个厂家的设备。由于特殊情况,一个本地网如果出现了多个厂家设备,不同厂家的基站的分界一定应避开高话务地区,而应选择切换发生少、话务量低的地区,减少负面影响。
3.6.3 无线网络建设的总体原则
以下几点是无线网络建设应该遵循的总体原则:
(1)无线网络的建设应重点解决好无线网络容量与无线覆盖两大问题,在网络建设初期重点保证无线覆盖,具体分析各地的不同情况,合理设置网络容量。并应协调好网络覆盖、系统容量和网络质量的关系,确保网络建设的综合效益。
(2)应坚持规模发展的原则,统一规划,逐步实施。根据各地经济发展水平、市场需求,采用不同的覆盖策略。
(3)充分利用各运营商现有的通信基站基础设施(包括机房、铁塔、传输等),减少重复建设,降低建设运营成本。
(4)加强无线网络规划,提高综合服务质量。
(5)充分考虑远期发展,便于扩容升级,满足远期业务需求。 (6)尽早完成前期的规划和准备,保证网络的快速部署。
(7)基于用户对2G网的感受,注重无线网的规模建设,如城市的市区初期即实现连续的覆盖,郊区和农村采用逐步完善的策略。
(8)从前瞻性考虑来保证网络长期的稳定性和平滑的可扩展性,方案上应避免短期话务预测不准而导致的网络动荡,避免频繁的网络调整。
3.7 网络扩容方案探讨
不同于其他FDD CDMA系统,TD-SCDMA是码字受限系统而非干扰受限系统。因此,
对于TD-SCDMA系统来讲,在基站功率足够的情况下,各种业务可以保持相当的覆盖半径,
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这对于网络规划非常有利:如果需要扩容,直接在原有基站进行扇区化、加频点,仍然可以保持稳定的覆盖效果,可以明显缩短扩容时间、节省建设成本。通过对覆盖和容量的分析,建议在密集市区建网初期就以500米到1公里作为理想蜂窝半径,分步建站,逐步提高系统的容量和覆盖概率,后期则以增加载波和微蜂窝的方式进行扩容,这样可以有效降低总体建设成本;对于郊区和乡村,则开始时以覆盖为原则,尽量使用较大的覆盖区,以后可以采用增加站点和小区分裂的方法实现容量的增长。 3.7.1 小区分裂
无线小区还可以继续划小为微小区(Microcell)和微微小区(Piccell)以不断适应用户数增长的需要。若系统中所有小区都按原小区半径的一半分裂,则理论上,系统容量增长接近4倍。根据服务区内用户的密度不同,在用户密度高的区域,将小区面积划小,采用小区分裂的方法。
1、小区制的优点:
? 提高了频谱利用率(最大的优点); ? 基站的功率减小,使相互间的干扰减少;
? 小区的服务范围可根据用户的密度确定定,组网灵活。 3.7.2 扩容方案考虑
通过对覆盖和容量的分析,建议在密集市区建网初期就以500米到1公里作为理想蜂窝半径,分部建站,逐步提高系统的容量和覆盖概率,后期则以增加载波和微蜂窝的方式进行扩容,这样可以有效降低总体建设成本,对于郊区和乡村,则开始时以覆盖为原则,尽量使用较大的覆盖区,以后可以增加站点和小区分裂的方法实现容量的增长。
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