無線基站信號(hào)覆蓋問題分析與解決方案

高強(qiáng)

摘要：隨著改革開放，社會(huì)不斷發(fā)展進(jìn)步，移動(dòng)通信技術(shù)也在快速地發(fā)展。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和容量不斷擴(kuò)大，手機(jī)用戶數(shù)量發(fā)展驚人。但是受限于通信基站選址困難和無線通信環(huán)境的復(fù)雜性，經(jīng)常有用戶抱怨手機(jī)信號(hào)覆蓋差。如何解決無線基站信號(hào)覆蓋問題，提升用戶感知度，成為通信運(yùn)營(yíng)商的首要任務(wù)。文章主要是分析無線基站信號(hào)覆蓋差的原因，并提供相應(yīng)的解決方案，為今后無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供一些參考。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò) 信號(hào) 覆蓋 基站 天線

中圖分類號(hào)：TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）11-0034-02

1 引言

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了十幾年的建設(shè)和發(fā)展，基站數(shù)量不斷增加，基本上沒有信號(hào)盲區(qū)。但是隨著城市化建設(shè)的推進(jìn)，高樓和地下建筑不斷林立，無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境又復(fù)雜多變，不斷有移動(dòng)用戶投訴手機(jī)信號(hào)覆蓋差等問題。用戶投訴較多的區(qū)域如：住宅小區(qū)的室內(nèi)外、高層建筑、人員密集公共區(qū)域、地下場(chǎng)所等。為什么會(huì)出現(xiàn)無線信號(hào)覆蓋差，如何解決這個(gè)問題？首先我們先來了解下，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。

2 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能

整個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，可以大體上分為兩大部分：BSS和NSS。網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）的主要功能是，提供移動(dòng)通信用戶數(shù)據(jù)交互、用戶移動(dòng)性管理和安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫?；咀酉到y(tǒng)（BSS）是移動(dòng)通信系統(tǒng)中與無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)系最直接的部分。它的主要功能是通過空中Um接口與手機(jī)相接，負(fù)責(zé)無線信號(hào)的發(fā)送接收和無線資源管理。基站子系統(tǒng)是由基站（BTS）和基站控制器（BSC）兩部分構(gòu)成?；究刂破鳎˙SC）是基站子系統(tǒng)（BSS）的控制部分，管理無線資源和無線參數(shù)?；臼瞻l(fā)信臺(tái)（BTS）屬于基站子系統(tǒng)的無線部分，由基站控制器（BSC）控制，通過空中接口（Um接口）完成無線信號(hào)的收發(fā)功能。

從上述分析，我們可以得出：影響無線基站信號(hào)覆蓋的主要原因，集中在基站系統(tǒng)、基站與手機(jī)之間的無線通信環(huán)境。

3 基站系統(tǒng)組成

基站的分類，基站按照不同使用場(chǎng)景，可分為：宏基站、微蜂窩（宏蜂窩）、室內(nèi)分布系統(tǒng)、直放站和射頻拉遠(yuǎn)等。

（1）宏基站：發(fā)射功率較強(qiáng)，覆蓋范圍較遠(yuǎn)，可以提供較大的用戶容量承載能力。需要獨(dú)立的機(jī)房，設(shè)備可靠性較高，方便維護(hù)。常見于鐵塔基站、獨(dú)桿塔基站，主要應(yīng)用于市區(qū)等話務(wù)量密集地區(qū)或者郊區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等廣覆蓋地區(qū)。（2）微蜂窩（宏蜂窩）：微蜂窩可以看成是宏基站的縮小版，是將所有的基站設(shè)備模塊，集成在一個(gè)比較小的機(jī)體內(nèi)。微蜂窩覆蓋范圍較小，承載的用戶容量較小，不需要單獨(dú)的機(jī)房，安裝快速、方便。主要應(yīng)用于城市的信號(hào)盲區(qū)、室內(nèi)覆蓋等環(huán)境。（3）室內(nèi)分布系統(tǒng)：室內(nèi)分布系統(tǒng)通過將宏基站、微蜂窩（宏蜂窩）和直放站等設(shè)備的射頻輸出信號(hào)，作為為信號(hào)源引入到需要覆蓋的室內(nèi)環(huán)境，來提高室內(nèi)覆蓋性能，本身不能提供容量。主要應(yīng)用環(huán)境為高層建筑物、寫字樓、地下場(chǎng)所等地方。（4）直放站：是一種信號(hào)中繼器，是對(duì)基站發(fā)出的射頻信號(hào)根據(jù)需要放大，本身不能提供容量。其應(yīng)用環(huán)境主要包括無線信號(hào)覆蓋不好且用戶容量要求比較小的區(qū)域覆蓋。（5）射頻拉遠(yuǎn)：用光纖將基站的射頻部分拉到一定距離之外，遠(yuǎn)端射頻模塊體積小，安裝靈活方便。光纖拉遠(yuǎn)的基帶部分安放在原基站處。用光纖把無線信號(hào)送到發(fā)射點(diǎn)，減少因饋線過長(zhǎng)，導(dǎo)致信號(hào)衰減等問題，主要應(yīng)用于地鐵、隧道、電梯井等不易安裝基站的地方。

4 無線信號(hào)覆蓋問題的原因分析

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了十幾年時(shí)間的建設(shè)，基站數(shù)量不斷增加，人們使用手機(jī)，信號(hào)理應(yīng)越來越好，但常常用戶卻反映信號(hào)倒不如以前了。人們?cè)谶M(jìn)入建筑物內(nèi)部、地下場(chǎng)所等地方時(shí)，撥打手機(jī)接入十分困難，通話過程中會(huì)有單通、雜音、無聲等現(xiàn)象。為什么會(huì)出現(xiàn)無線信號(hào)覆蓋差的問題呢？

4.1 建筑物對(duì)信號(hào)的衰減

現(xiàn)代城市化發(fā)展十分迅速，建筑物越來越高、數(shù)量持續(xù)增加，尤其是市區(qū)建筑物密度越來越大。無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)在建筑物之間，因受到阻擋而衰減，現(xiàn)代建筑多以鋼筋等金屬材料為骨架，再加上全封閉式的外裝修，對(duì)信號(hào)的屏蔽和衰減特別厲害，因此室內(nèi)的無線信號(hào)相對(duì)較弱，難以進(jìn)行正常的手機(jī)通信。

4.2 無線信號(hào)存在弱區(qū)和盲區(qū)

因?yàn)榛具x址困難和通信運(yùn)營(yíng)商的關(guān)注度不夠，在一些高層建筑物的低層，無線信號(hào)通常較弱，存在信號(hào)弱區(qū)；在某些超高建筑物的高層，又沒有覆蓋；大多數(shù)的地下建筑，如地下商場(chǎng)、地下停車場(chǎng)、涵洞隧道、地鐵等場(chǎng)所，通常都是信號(hào)盲區(qū)。

4.3 基站和天饋系統(tǒng)故障

基站傳輸誤碼率過高，基站射頻模塊的發(fā)射功率過高或者過低，射頻模塊之間的射頻連線松動(dòng)，都會(huì)影響無線信號(hào)的覆蓋。天饋線系統(tǒng)故障，比如室內(nèi)、外饋線及接頭進(jìn)水或被壓扁，會(huì)引起駐波高（駐波比合格標(biāo)準(zhǔn)為：駐波比測(cè)試儀Site master測(cè)試值在1.5以下），導(dǎo)致基站收發(fā)信號(hào)變?nèi)?，從而影響覆蓋區(qū)信號(hào)。此外，還有天線破損、老化、方位角和下傾角不對(duì)等因素，都會(huì)導(dǎo)致無線信號(hào)變差。

4.4 存在同頻、鄰頻的干擾

由于話務(wù)量的需要，市區(qū)的站點(diǎn)分布越來越密，但是無線網(wǎng)絡(luò)的頻率資源是有限的。在頻率規(guī)劃時(shí)，會(huì)大大增加同頻、鄰頻的可能性。而且在一些沒有完全封閉的建筑物，進(jìn)入建筑物內(nèi)部的信號(hào)非常雜亂，包括近處、遠(yuǎn)處的基站信號(hào)通過直射、折射、反射、繞射等方式進(jìn)入室內(nèi)，信號(hào)忽強(qiáng)忽弱不穩(wěn)定，同頻、鄰頻干擾會(huì)更加嚴(yán)重。手機(jī)在這種環(huán)境下使用，未通話時(shí)，小區(qū)頻繁重選；通話過程中頻繁切換，話音質(zhì)量差，會(huì)有嚴(yán)重的掉話現(xiàn)象。

5 無線信號(hào)覆蓋問題的解決方案

5.1 根據(jù)不同區(qū)域場(chǎng)所的特點(diǎn)，新建不同的基站類型，減少信號(hào)盲區(qū)和弱區(qū)，優(yōu)化、改善網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，提高無線信號(hào)覆蓋

（1）大型商業(yè)辦公樓的信號(hào)覆蓋解決方案：在大型商業(yè)辦公樓內(nèi)，有眾多公司辦公，人員相對(duì)較多。平時(shí)話務(wù)量較高，通信運(yùn)營(yíng)商的經(jīng)濟(jì)收益較多，所以一定要確保這種場(chǎng)所的信號(hào)覆蓋、通話質(zhì)量和話務(wù)量承載能力。針對(duì)這樣的建筑特點(diǎn)，要提供一個(gè)良好的通話環(huán)境。我們應(yīng)該使用“宏基站+室內(nèi)分布系統(tǒng)”的方案，宏基站能提高話務(wù)量承載能力，室內(nèi)分布系統(tǒng)可以保證良好的信號(hào)覆蓋。兩者結(jié)合起來，保證大樓內(nèi)移動(dòng)通信的質(zhì)量。如果辦公樓附近有宏基站存在，也可以采用“直放站+室內(nèi)分布系統(tǒng)”的方式，直放站的無線信號(hào)信源可以從該基站通過擴(kuò)容的方式解決。使用直放站，能較快解決無線信號(hào)的信源問題，不需要獨(dú)立的機(jī)房，工程建設(shè)周期較短、不需要調(diào)測(cè)基站的傳輸、節(jié)省基站資源等優(yōu)點(diǎn)。

（2）大型住宅小區(qū)的信號(hào)覆蓋解決方案：對(duì)于大型住宅小區(qū)來說，單位面積建筑物密度大，樓間距比較近，這些建筑物對(duì)無線信號(hào)衰減大，而且特殊時(shí)段話務(wù)量高等特點(diǎn)。根據(jù)這種特定需要，應(yīng)該采取“室外微蜂窩+室外光纖分布”的方案。使用微蜂窩，站址選擇靈活，建設(shè)成本相對(duì)于宏基站較便宜，覆蓋效果好，而且可以有效地吸收覆蓋區(qū)域的話務(wù)量，分擔(dān)周圍宏基站小區(qū)的話務(wù)量。使用室外光纖拉遠(yuǎn)的方式，可以較快地解決基站傳輸問題。并且室外微蜂窩的天線相對(duì)較小，可以靈活選擇天線安裝擺放位置、天線角度和掛高。

（3）高層住宅建筑物內(nèi)部的信號(hào)覆蓋解決方案：針對(duì)高層住宅建筑和建筑物的地下停車場(chǎng)，主要是滿足信號(hào)覆蓋的要求，可以采用“直放站”的方式，采用周圍基站的信號(hào)作為信源，建設(shè)成本相對(duì)低廉，實(shí)現(xiàn)無線信號(hào)的覆蓋。依靠建筑物墻體對(duì)無線信號(hào)的衰減作用，確保高層住宅內(nèi)部的信號(hào)不會(huì)干擾室外無線環(huán)境的信號(hào)，降低網(wǎng)內(nèi)信號(hào)干擾。

（4）話務(wù)密集室內(nèi)區(qū)域的信號(hào)覆蓋解決方案：對(duì)于大型購物娛樂商場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)、火車站等人員比較密集的區(qū)域，這些地方的話務(wù)量都比較大，但都沒有足夠的空間建立單獨(dú)機(jī)房，應(yīng)該采用“宏蜂窩+室內(nèi)光纖分布”的解決方案。宏蜂窩相對(duì)于微蜂窩，可以提高用戶容量的承載能力，保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果和話務(wù)量的需要。使用室內(nèi)光纖分布，方便基站傳輸?shù)牟季?，降低基站建設(shè)施工的難度。

（5）郊區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等低話務(wù)量區(qū)域的信號(hào)覆蓋解決方案：在郊區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)，地勢(shì)平坦，沒有高層建筑物的遮擋，這些地區(qū)的基站數(shù)量不多，平時(shí)話務(wù)量也小，考慮到投入和產(chǎn)出等因素?？梢圆捎谩昂昊?提高天線掛高”的方式，宏基站的發(fā)射功率較強(qiáng)，可以高功率發(fā)射無線信號(hào)，提高天線的掛高，可以提供較大的信號(hào)覆蓋范圍。如果在這些區(qū)域仍然存在無線信號(hào)覆蓋弱區(qū)或者盲區(qū)，這時(shí)我們可以采用 “塔放”等設(shè)備來擴(kuò)大基站信號(hào)的覆蓋范圍，這種方式投資較少，安裝快捷。

（6）地鐵、隧道、電梯井等狹小復(fù)雜環(huán)境的信號(hào)覆蓋解決方案：地鐵、隧道、涵洞、電梯井等地方建設(shè)之初，所留的空間就很小，可能連放置微蜂窩的地方可能都沒有，通常這些區(qū)域話務(wù)量不高，建設(shè)基站的作用是解決無線信號(hào)覆蓋，消除信號(hào)盲區(qū)。這種情況下可以采用“射頻拉遠(yuǎn)”的方式，在這些場(chǎng)所，放置體積較小的遠(yuǎn)端射頻模塊，由源基站通過拉遠(yuǎn)光纖進(jìn)行控制，進(jìn)行發(fā)射接收無線信號(hào)。這種方式安裝較方便快捷，同時(shí)又滿足信號(hào)覆蓋的需求。

5.2 檢查基站系統(tǒng)自身故障和小區(qū)參數(shù)設(shè)置，提高無線信號(hào)覆蓋

（1）對(duì)宏基站、微蜂窩、直放機(jī)等硬件設(shè)備進(jìn)行檢查，確?；居布糠止ぷ髡！６ㄆ跈z查基站的射頻模塊，包括射頻模塊之間射頻連線是否松動(dòng)、破損，射頻模塊的發(fā)射功率是否在正常的區(qū)間，提高基站收發(fā)信系統(tǒng)的性能，降低網(wǎng)內(nèi)互調(diào)干擾。還要定期調(diào)整基站的時(shí)鐘頻偏（越小越好），減少小區(qū)內(nèi)部信道之間的干擾，提高無線信號(hào)質(zhì)量及話務(wù)量。（2）檢查基站天饋系統(tǒng)駐波比。排查室內(nèi)、外饋線是否壓扁、進(jìn)水，饋線接頭是否安裝牢固，可以使用駐波比測(cè)試儀Site master，對(duì)天饋系統(tǒng)進(jìn)行分段駐波比測(cè)試（在測(cè)試駐波比時(shí)，一定要把基站射頻模塊鎖閉，不發(fā)射功率，減少射頻信號(hào)對(duì)人體傷害），如果天饋系統(tǒng)出現(xiàn)問題，駐波比肯定高于1.5。可以從基站機(jī)柜機(jī)頂處的1/2跳線處，往天線方向上逐段測(cè)試駐波比，使用駐波比測(cè)試儀測(cè)試，找出駐波比超過1.5以上的天饋故障點(diǎn)位置，進(jìn)行維修整改。實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中天饋系統(tǒng)的故障，如天饋進(jìn)水、彎曲度過大、饋線接頭連接不牢固，都會(huì)造成駐波比增大的情況，會(huì)對(duì)無線基站信號(hào)覆蓋造成嚴(yán)重影響，因此要加強(qiáng)對(duì)天饋系統(tǒng)的定期巡檢。（3）通過BSC維護(hù)軟件（如華為BSC WEB LMT軟件），檢查小區(qū)BCCH、BSIC、CI、LAC、頻點(diǎn)等參數(shù)的設(shè)置是否合理。適當(dāng)調(diào)整基站的發(fā)射功率，改變基站信號(hào)的覆蓋范圍，減少越區(qū)覆蓋，干擾相鄰基站。通過對(duì)存在信號(hào)問題的小區(qū)，進(jìn)行多次的CQT測(cè)試（撥打測(cè)試），并根據(jù)測(cè)試結(jié)果不斷修改小區(qū)參數(shù)，以獲得最佳的無線信號(hào)覆蓋。（4）使用跳頻技術(shù)。即在不同時(shí)隙上，發(fā)射載頻的頻點(diǎn)在不斷地改變（跳頻頻點(diǎn)符合頻率規(guī)劃原則）。跳頻技術(shù)可有效地改善無線信號(hào)的傳輸質(zhì)量，由于信號(hào)傳輸過程中的衰落具有一定的頻帶性，引入跳頻可減少瑞利衰落的相關(guān)性。跳頻使得發(fā)射載頻以突發(fā)脈沖序列為基礎(chǔ)進(jìn)行跳變，從而可明顯減低同頻和鄰頻干擾，達(dá)到干擾源分集和頻率分集的效果。

5.3 優(yōu)化基站設(shè)備和裝置，提高無線信號(hào)覆蓋

（1）使用高增益天線。相對(duì)于普通天線，高增益天線可以大幅提高天線朝一個(gè)特定方向收發(fā)信號(hào)的能力，從而增大無線信號(hào)的覆蓋范圍。（2）安裝基站塔頂放大器，俗稱塔放。是安裝在塔頂部靠近天線后面的一個(gè)低噪聲放大器，可將接收信號(hào)放大近10dB，提高上行鏈路無線信號(hào)質(zhì)量，提高通話質(zhì)量，同時(shí)擴(kuò)大下行覆蓋面積，增加小區(qū)覆蓋面積。塔放一般應(yīng)用于遠(yuǎn)離城市的郊區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等開闊地帶。（3）通過調(diào)整天線的俯仰角、方向角、天線的掛高等方法，調(diào)整無線信號(hào)覆蓋距離和范圍，改善無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)質(zhì)量，提高用戶感知度。

6 結(jié)語

無線基站信號(hào)覆蓋問題的產(chǎn)生原因，大體上可以分為幾類：（1）建筑物內(nèi)部無基站信號(hào)覆蓋或者弱覆蓋；（2）基站設(shè)備和天饋系統(tǒng)故障；（3）網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃不合理，有同頻、鄰頻干擾，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化不完善；（4）基站設(shè)備和裝置過于老舊。針對(duì)不同的原因，采取不同的解決方案。無線基站信號(hào)覆蓋問題是一個(gè)不斷調(diào)整、優(yōu)化的過程，要做到定期檢查、合理規(guī)劃、持續(xù)優(yōu)化。

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