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PHS网络优化中覆盖问题
    中兴通讯股份有限公司 王炎

  一、概述

  随着今年5月17日世界电信日小灵通PHS在上海的正式放号,小灵通终于“修成正果”,成功进入了包括各直辖市在内的全国所有地市以及大部分的县城,但随着PHS网络在各地的初期建设发展和用户规模的不断扩大,网络优化问题逐渐成为各地运营部门最为关注的问题。网络优化问题的核心实际上就是覆盖问题,也就是如何能够使得网络在特定区域内提供更好的覆盖,减少系统的盲区,从而提升网络的价值,更好地服务于用户。

  本文从室内区、密集话务区和稀疏话务区三种典型的覆盖区出发,分别就不同条件下的PHS的覆盖方案和技术进行了分析探讨。

  二、室内的覆盖解决方案

  无论是工作还是生活,大多数人在大多数时间都是在室内度过的,这就注定了室内覆盖要成为PHS覆盖研究的重点。解决室内覆盖,可以从三方面着手考虑。

  1.基站架设在室外,通过信号的穿透性对室内进行覆盖

  这是一种最简单的方法,采用直接在室外附近架设基站对室内进行覆盖,由于墙体对信号的衰减是固定的,所以这种室外大功率基站对室内进行定向覆盖的方法,信号比较稳定,能够获得比较好的效果。但这种覆盖方法对基站和天线的选择和安装比较讲究,特别对于高楼,可能需要采用定向天线和或者上倾角天线;由于信号来自墙外,因此对于有纵深的楼宇,覆盖效果会打折扣。需要与其他方法相互补充。

  2.利用小基站对室内盲区进行覆盖

  这也是目前常用的方法,优点是效果很明显,凡是盲区就增加基站,由于小基站体积小,造型也比较美观,采用远供电的方式使得安装非常灵活,由于小基站覆盖范围有限,因此完全采用小基站完成室内覆盖会造成基站数量较多,从而增加了布线和维护的成本,如果采用与第一种方法相互配合的话倒也可以相得益彰。

  3.采用室内共用覆盖系统

  室内共用覆盖系统是近几年才出现的,目前已经成为各运营商关注的一大热点,它之所以受关注主要是基于成本的考虑,采用这种系统有望通过几种系统的共用来降低综合布线成本,并且作为运营商从发展的角度考虑室内覆盖系统还可以为将来新的系统(比如说3G)所用。由于PHS、WLAN和3G频段相近(分布在1.9~2.4GHz之间),因此目前考虑比较多的是这几种系统之间的共用。

  最简单的室内共用系统无外乎将不同系统的信号采用合路的方式合并到同一条线缆进行传输,这里面有两种选择:第一种选择是将射频信号合路,即利用PHS、WLAN和3G的频段比较相近的特点,将射频信号合路后传输,采用泄漏电缆或者远端天线覆盖,这种方式节省了射频单元,但是由于射频信号频率高,信号传输过程中易衰减,而且由于系统频响特性要很高,因此符合要求的线缆价格昂贵,这些都是采用射频合路方式不得不考虑的问题。第二种选择是采用中频合路,远端增加射频模块的方式。这种方式的优点很明显,由于频率低,合路线缆衰减小,因此传输距离可以大大延伸,成本也会低得多,通过供电电流在中频线缆中合路传输,远端射频模块可以实现远供电非常方便;但第二种选择的缺点和优点一样明显,即不同的系统必须采用不同的远端模块来实现上下变频和功放,这实际上增加了整体的系统复杂度,提高了成本。

  因此,从上述分析来看,室内共用覆盖系统主要是一个成本问题,但是它应该可以作为PHS覆盖的一个很好的发展方向来研究。

  三、室外密集话务区的覆盖解决方案

  密集话务区的覆盖研究,一直是覆盖问题研究的热点,很多新技术的发展都是在解决密集话务区的研究中发展起来的。密集话务区最容易出现的问题是会出现信道数不够而导致用户无法通话,而此时手机显示信号强度也许还很好,这对用户来说当然是无法接受的。

  既然会出现信道数不够的问题,那么最简单的方式莫过于增加基站,在基站数量较少的情况下这是最直接也是最有效的解决方法,但是当基站数量达到一定程度之后,基站之间难免会产生干扰,比如CCH之间的干扰以及基站、手机之间的干扰,还需要配合采用其他方法来解决。

  首先需要解决的就是同步问题,如果系统同步问题解决不好,系统会产生严重干扰,这也是以下所谈各种方法的前提,提高同步精度的方法不是本文所讨论的范畴,这里不再赘述。

  解决方法之一是增加业务信道的比例,通过同比减少CCH来降低基站CCH之间的干扰。在PCS技术刚刚传入我国的时候,每台基站都只能支持3个信道,即1个控制信道对应3个业务信道的1C3T,随着密集话务区对基站信道数的需求,逐渐出现了1C7T以及“捆绑”或者称为“组控”(两者实际上是一个意思)的技术,目前大多数厂家都能够支持1C15T的基站,最新的报道称已经有了1C31T的更为先进的技术。

  方法之二是采用智能天线技术。密集话务区的特点是基站数量多,因此基站间以及基站、手机之间产生干扰的概率也相应增加。智能天线技术的最大特点是基站能够识别和规避同频干扰,因此智能天线技术的使用能够很好地解决这个问题,这一点在密集话务区是至关重要的。

  方法之三是采用小区分割的概念,即降低基站功率,将小区分成微小区、微微小区,包括采用扇区天线减小基站覆盖角度,这样在同等面积内就可以增加基站数量而不用再顾虑基站间的干扰了。但是小区分割有可能会增加移动时基站间的切换次数,因此需要权衡考虑。

  四、室外稀疏话务区的覆盖解决方案

  作为一种无线通信系统,PHS的用户自然也希望在他所移动到的地方都可以使用PHS手机,没有用户会对只能在城市的特定区域比如闹市才能使用的PHS手机满意,这就引出了所谓稀疏话务区覆盖的问题。什么是稀疏话务区呢?首先,稀疏话务区是用户经常会移动到达的地区,因此需要系统进行覆盖,否则会严重影响用户满意度;其次,稀疏话务区一般不会同时有很多用户到达,因此系统的话务量并不需要很大。

  从概念来看,稀疏话务区是同密集话务区相对的一个概念,主要包括城市中不繁华的地区、城乡结合地区、乡镇以及城乡之间的道路等等,这些地方的共同特点是,对覆盖要求比较高,但是对话务量没有要求,根据这一特点我们可以对应密集话务区来提出稀疏区覆盖的解决方案。

  首先,相对于密集话务区需要采用捆绑(或者称为组控)技术来实现1C15T甚至1C31T基站,由于稀疏话务区的话务量比较低,大部分情况下基站采用1C7T基站应该能够满足要求。

  其次,在密集话务区由于可能存在同频干扰,建议采用智能天线技术,而稀疏话务区基站比较少,因此是否采用智能天线影响不是很大。

  第三,相对于密集话务区需要细分小区,稀疏区由于单位覆盖面积上话务量小,因此同样的业务信道数理论上可以满足更大面积用户的需求,那么最好的方法就是设法增大基站覆盖面积(增大了小区),这也是一种很好的降低建网成本的举措。增大基站覆盖面积有两种方法,一是同时增大基站和手机的发信功率,这样下行来看更远的手机也能够收到基站的信号,而上行来看基站也能够收到更远的手机的信号,覆盖面积自然就增大了,但这样做的问题是也许以往卖出去的功率小的手机在离新基站足够远的地方可能不能通话,这显然不是运营商愿意看到的。第二种方法是增大基站的发信功率的同时提高基站的接收灵敏度,这样即便是普通的手机用户在基站信号覆盖的地方都可以通话不受影响。两种方法比较无疑第二种方法更优。但是,方法虽然更优,但大功率基站的实现是非常困难的:一方面增大发信功率需要更大功率的功放,本身在技术上就是一个难点,同时大功率的功放还会带来成本的增加。相比之下,基站上行灵敏度的同比提高更加困难,需要有技术上的突破,这也许是到目前为止,尚没有看到哪一家设备制造商推出了严格意义上的大功率基站的报道,所以这方面还需要设备供应商和运营商继续不懈的努力。

  五、小结

  PHS网络优化的核心问题就是如何解决好网络的覆盖,本文把PHS覆盖区域分成了室内覆盖区、密集话务区和稀疏话务区,分别对三类区域的覆盖解决方案做了定性的分析和探讨,包括室内覆盖区采用大功率基站外部覆盖、小基站纵深覆盖和共用覆盖系统覆盖,密集话务区采用多信道技术、智能天线技术和小区分割技术覆盖,稀疏话务区采用大功率基站覆盖等等,抛砖引玉,供业内人士探讨。

信息来源:《通信世界》 
 

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