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PAS无线系统网络基站的布设

    崔连森 潍坊学院信息与控制工程系

  1 引言

  个人通信接入系统(PAS),俗称“小灵通”,在我国的许多城市已经开通使用。它是手机(PS)通过空中接口同基站(RP)相连,利用现有的固定电话网线路与基站控制器(RPC)相连接,最后通过局端设备(RT),使用V5接口技术或SS7信令,实现与交换机的连接。在这种系统中,PAS网络设计是对无线接入网的组成、配置以及基站的安装进行科学的规划,是网络稳定、高效运行的重要前提和保障。基站的布设是网络设计的一个关键环节,基站布设质量决定网络的性能。

  2 基站

  2.1 基站的功能原理

  基站是无线设备,基站控制器RPC来的ADPCM信号及电源馈电,由一对双绞线传入基站的接口(48+D+K),信号通过基站的射频调制波发射,与个人手机(PS)构成无线链路,通过基站控制器,局端设备、中央交换局提供用户话音/数据通信,在无线方面基站提供RCRSTD-28空中接口。基站RP的组成工作原理图如图1所示。



  无线接口有四信道时分接入功能,它具有时分多址/时分双工(四信道TDMA-TDD),可提供一个控制信道和三个传输信道。RCRSTD-28空中接口并不特别要求控制信道时隙定位,因此,该系统允许将四个时隙中的任一个定义为控制时隙。图2所示射频信道分配图。



  通信信道也不是预先分配的,信道安排是由一个自动分配的动态信道分配系统来完成的,这是PAS无线系统的一个主要功能。对于新的通信的信道分配是从影射到一个二维频时矩阵的可用信道资源中选择的,此二维矩阵根据建立呼叫时信号强度检测的结果而不断更新,RP同时还通过信令信道完成对信令的处理。

  2.2基站的类型

  基站RP可以分为室外基站与室内基站。室外基站的尺寸较小,装在一个防雨保护盒因此可以把基站安装在电线杆上、建筑屋顶上和路灯杆上。室外基站又分为10mW、200mW和500mW三种型号。室内基站尺寸更小,功率为10mW,可以安装在政府机关、银行或商场大楼内等公共场所。10mW基站相对地覆盖范围较小,可以对小范围的盲区和热点进行信号覆盖。200mW基站和500mW基站发射功率比10mW基站分别增加了13dB和17dB,覆盖范围较大,穿透水泥墙的能力较强,一般安装在电线杆、建筑物顶上等地方。除室内基站自带天线外,室外基站需要根据实际的基站所在环境选择出合适类型的天线进行组合,从而实现最有效覆盖。

  2.3基站的话务处理

  对于一个单独的基站,无线链路中设置了四个时隙,一个是信令控制通道,另外三个是信号传输通道,即在一个基站所覆盖的区域内,只能有三个人可以同时通话。根据爱尔兰理论,假设单用户的平均话务量为0.05Erl,在呼损为5%情况下,覆盖区内可容纳的用户数为18个用户。为了增加某一覆盖区内的用户数,可以采用基站组控技术,用一个基站同另外的基站组成一组,由一个信令通道来控制全组,这样可以增加信号传输通道。在话务量较大的区域内,这种组控技术很有用。如果用8个基站组成组控,呼损为5%,则用户数可达515个用户。

  3PAS系统中常用天线分析及工程应用

  3.1天线的增益

  天线的增益越高,发射波的方向角越小,波瓣越窄,能量越集中,所以覆盖的距离越长。但是同时也应该注意波瓣窄带来的一些负面效应,如天线覆盖的纵面会缩小,干扰会增大等。因此要根据具体情况选用适宜的天线类型,在覆盖效果、干扰等各种因素中做出合理的权衡。

  3.2天线的高度和间距

  采用空间分集的方式的天线,其设计依赖于天线间距的比值K,即K=h/d。

  对于水平分集天线,K的最优经验值是11,这时可获得最优分集增益。两天线之间的间距应为半波长既λ/2(λ≈0.157m)的奇数倍,并且现有的PAS系统基站天线的距离应大于5λ由此可得出天线高度与天线间距的最优经验值,如表1所示。



  3.3天线的传播特性

  在PAS通信系统中,服务区边界的设定是十分重要的。根据传播特性设立服务区边界使服务区内有较好的电平覆盖;同时使频区的干扰降低到最底,是提高信道容量的有效方法。这首先要了解各种类型天线的传播特性,才能设立好最优的服务边界。下面列举了PAS系统中常用的几种天线的传播特性及一般应用规律。

  (1)4.5dBi全向天线,垂直瓣宽:40°,水平瓣宽:360°,主要用于覆盖5~7层楼高的建筑物。

  (2)7dBi全向天线,垂直瓣宽:16°,水平瓣宽:360°,主要用于覆盖街道及4层以下(包括4层)建筑物。

  (3)7dBi全向下倾天线,垂直瓣宽:16°,水平瓣宽:360°,下倾角度:20°,主要用于基站安装较高时的覆盖。

  (4)10dBi全向天线,垂直瓣宽:63°,水平瓣宽:65°,主要用于覆盖8层楼以上建筑物及基站安装非常困难的区域如旧城区等。

  4 PAS系统的网络覆盖与优化

  4.1 PAS系统的网络覆盖

  PAS系统采用的是微蜂窝结构,工作于1.9GHz无线频率,信号频率较高,这样信号绕射能力相对较弱,反射能力较强;同时基站的工作功率较小,是毫瓦级,因此穿透能力差。信号主要是通过直射和反射传播,因此在基站设置即堪点时,要充分利用信号的直射、反射原理。微蜂窝结构的网络对周围环境相当敏感,网络覆盖设计与宏观结构复杂得多。随着PAS网络技术和市场需求的发展,PAS网络的组网方式已由过去单一的10mW基站组网发展为500mW与200mW为主10mW基站为辅的混合组网。在进行PAS无线网络覆盖基站的服务区的设置时,应尽可能使无线电信号能够均匀地覆盖其服务区,不能出现盲区,有良好的覆盖重叠,从而避免频繁的切换;充分考虑覆盖区的话务量,确定是否采用组控;同时也要有效地控制和降低系统自身干扰,提高系统自身的性能。

  4.2 PAS系统的服务区的基站布设

  在PAS系统布设基站时,应该首先了解覆盖区的实际情况,然后认真做好基站勘点,一般可以根据城区的覆盖模型进行类比设置基站与天线类型。城区的广场,基站的理想位置是放置在广场中央,如果无合适安装点,站点建议选取对视野较开阔的较高的楼房顶,六层左右为佳,天线类型选择下倾类型;繁华区街道,首选十字路口,安装地点选在靠向路边的七层以下的屋顶,天线类型为下倾,若用200mW基站,相邻基站间距为300m左右,若用500mW基站,其间距可以略大,应根据实际情况调整;规则小区,一般把基站放置在楼顶,采用下倾天线,充分考虑利用信号的直射、反射原理来覆盖楼房;对于高层建筑,可以选用定向天线来覆盖。总之服务区的基站布设,是一个非常重要又复杂的工作,需要一定的经验完成工作。基站布设的好,则可以很大地提高网络性能。

  4.2 PAS系统的网络优化

  在PAS系统的网络开通后,无线网络的覆盖的设计与实际情况有一定的差距,随着时间的推移,服务区内会出现新的建筑物,影响信号的覆盖,并且随着用户的增多,某一区的话务量会变化,为了提高系统的性能,需要对系统进行优化。

  网络优化的过程,可以分两个阶段,初期优化和后期优化。初期优化是指对新建成的网络,由于用户较少,重点放在网络覆盖程度和切换、干扰情况的优化。后期优化是指对已经建成的网络,由于用户有一定数量,优化重点放在提高系统质量上,如话务量,主叫成功率,被叫成功率,切换成功率等。优化时一般用一个手持Leader和测试手机,找出信号的盲点,可以用10mW的基站进行补点,对于话务量,可以在网管上进行测试,以便决定在某一区是否增加组控。对于频繁切换的区域,通常是此处收到许多基站的信号,但信号的强度又很弱,或者该区域信号经多次反射到达或产生多径效应,从而导致手机的频繁切换,可以移动基站或增加基站,加强覆盖效果。对于干扰,应找到受干扰的基站与周围的基站,解决的方法通常有,降低天线高度;充分利用建筑物的阻隔效应;使用下倾或定向天线;同步所有的基站控制器。
信息来源:中国电信网 
 

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