直放站与CDMA

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CDMA直放站在中国联通大规模使用已经快一年了，取得了巨大的经济效益和社会效益，低成本的促进了联通CDMA网络无线覆盖发展，缓解了网络建设初期资金投入较大的瓶颈。直放站充分利用了CDMA容量大的优势，在城市郊区和广大农村地区大量使用，许多业务区内直放站的使用数量达到与基站1：1的密度，直放站实现的覆盖面积超过30％。在城市中，直放站和室内覆盖系统作为室内覆盖的信号源应用也正在展开，预计城市中10层以上的高楼在未来几年内大多数都会采用。从移动通讯竞争和发展的眼光来看，直放站包括室内覆盖无疑是目前最理想、最低廉、最可行的实现手段，是建设高性价比移动通讯网络的必由之路，联通公司正是看到了即将面临的市场残酷竞争，战略性的推动此项技术发展，培养混合组网规划和优化人才，必定会在以后的网络发展中显现优势。　　任何一项技术都并非一蹴而就，直放站产品本身技术比较成熟，但是直放站应用于网络与系统结合起来，确实一项不断发展的新的技术，需要运营商、厂家不断的探索、总结和提高。在联通直放站一期的工程建设中就暴露出许多应用问题，通过对各地的应用问题的分析，我们总结了影响较大的几个方面，供大家分析指教：　　1、直放站引起对基站的干扰。　　直放站作为一个有源设备，与CDMA工作在相同频段，必然会对系统有所干扰，关键是影响多大。直放站对系统的干扰主要有两个方面。　　一是射频同频直放站自激，只发生在这种类型的直放站上。发生自激后，根据严重程度可能会影响施主基站和周围基站，在基站比较密集的城区会导致一大片的基站覆盖区手机接入困难。导致自激的原因主要是隔离度不满足要求，直放站要求施主天线和转发天线的隔离度大于增益10－15dB，实际应用中，由于现场恶劣的安装环境和工程人员未按照要求操作，常常不能满足这样的要求，从而导致自激。直放站自激很容易避免，一方面严格遵守施主天线和转发天线的建站要求和调试规范，另一方面厂家研发的新型的直放站本身具有自激检测功能，可以很好的防止自激发生。　　二是直放站对基站噪底升高的影响，所有类型的直放站都会对施主基站噪底升高有所影响，关键取决于工程安装和网络优化中对直放站参数的调整和基站所能容忍的程度，理论上基站噪底升高3dB反向覆盖半径会减少20％左右，实际上基站覆盖范围受到地形地貌、前反向平衡、容量、裕量等的多种因素影响，噪底的升高并不会直接造成这样大的影响。工程应用中以噪底不超过2dB为限，根据实际基站和直放站各自覆盖区的测试结果确定，城市中室内覆盖直放站对噪底的影响要更低一些，一般以不超过1dB为限。　　2、直放站覆盖距离。　　一期应用中，许多直放站是作为基站的替代，与已有的GSM基站共站建设，应用中有些人认为直放站的覆盖距离较近，达不到覆盖要求，另外也有反映直放站在一些场合能够覆盖10Km以上，远远超过期望等等。对于直放站不全面的认识造成过高或过低的期望，导致实际效果达不到预期要求。　　决定无线覆盖的因素很多，难以详尽的分析，但是可以用同等条件下直放站和基站的覆盖距离的对比来说明直放站的覆盖效果。以光纤直放站为例，由于光纤直放站会造成施主基站的噪底升高，因此其反向增益的的设置范围受到限制，在噪底增加3dB的情况下，从直放站覆盖区看过去的反向串连噪声系数会比基站的接收机的噪声系数大3－6dB，覆盖距离也会缩小20—30％。（是顺便说明一下，直放站的前向发射功率也要与此保持对应，大约是 5－10W之间，过大的前向输出功率只会适得其反）。如果对噪底升高更加严格，覆盖范围还会进一步缩小。射频直放站由于受到施主信号的影响，覆盖效果比光纤直放站还要差一些。根据大量的工程应用数据统计，较为保守一些的数据是：以常用的40米挂高铁塔安装为例：　　城郊：1－2km。　　乡村：3km左右。　　平坦公路和无遮挡地区：大于5km。　　上述数据可能稍微保守一些，有时不能最大发挥直放站效率，但是考虑到覆盖范围预测的困难和现场规划人员无线经验的缺乏，避免出现过大的期望，造成实际工程实现困难，以致于影响整个网络覆盖效果，这样，保守一些的数据还是有意义的。　　3、直放站的切换掉话　　不良的直放站应用会造成手机在直放站覆盖区和施主基站覆盖区的交叠处切换掉话，射频直放站很少出现，由于光纤时延较长，所以在光纤直放站应用时出现的很多，一度在某些省分公司大量的出现，通过调整基站的参数也不能解决。造成这种现象的原因主要是由于在交叠区手机收到来自基站和直放站两路信号，信号强度相近而路径延时较大，超过了CDMA多径搜索窗口的最大限制，造成手机不能识别新的多径信号，从而形成了较强的干扰，引起掉话。一旦发生了这种情况，基本上很难解决，因此这样的问题主要从规划阶段就着手消除，勘察设计中要仔细摸清光纤的长度，基站和直放站各自的覆盖范围，计算是否存在潜在的切换掉话区，如果有，就必须修改站点和变更光纤路由减少时延，如果这样作很难，可以考虑使用射频直放站和移频直放站。　　需要指出的是，有些地方采用一种临时的解决办法也能取得较好的效果，具体的作法是把施主基站变更为相邻扇区，这样原先需要调整的多径搜索窗口，就变为调整邻居组搜索窗口，使问题得以缓解。但是这种办法也会是网络拓扑结构复杂，增加切换区域，不利于长期网络规划，因此仅应作为一种临时手段。　　4、直放站覆盖区域存在软切换、多导频等等　　射频直放站价廉物美，对环境要求低等特点得到了大量的应用，但是由于施主信号是从空中选择，有时不希望的信号也会选择进来，造成直放站覆盖区的导频不止一个，可能引起软切换、通话质量下降、干扰掉话等。解决的办法是要在规划阶段选择合适的直放站站点位置，保证在直放站站点处只有一个较强的导频、与施主基站满足视通等等。另外在直放站调试过程中，使用专用的导频测试工具和测试软件，通过测试、调整等，选择合适的施主天线角度，利用高指向性天线的空间选择性选择合适的导频信号。应用中常常会碰到不应在直放站处出现的导频信号，可能是施主基站方面其他基站天线挂高和倾角的问题，这是需要主设备厂家配合调整。　　保证直放站应用的四大步骤。　　直放站的作为基站覆盖的补充和延伸的重要手段，在CDMA移动通信系统中位置非常重要建设；根据CDMA网络大容量的特点，合理利用直放站是提高CDMA网络覆盖效果，降低网络建设成本的最佳手段。但是，CDMA直放站如果使用不当，不仅不能发挥其作用，反而会造成导频污染、切换不畅、容量下降、接通率降低等诸多负面影响，CDMA网络是自扰系统，严重时因直放站的自激产生的连锁效应可使网络瘫痪，造成重大通信事故。那么，怎样才能用好直放站，发挥其真正的效用，站在全网运行的位置看，应从以下几点着手：　　1、规划设计　　直放站作为辐射源在CDMA网络RF设计中与基站具有相同的位置，而因其工作原理（直放站本身是一个放大器，相当于施主基站远端有源天线；不提供额外的容量、PN码）决定了直放站的规划设计要与基站紧密配合。　　CDMA直放站规划所要考虑的因素很多，例如对导频的强度、输出功率、重叠覆盖区域、站型等因素；CDMA网络自身的许多特点（呼吸功能、软切换、 RAKE）也对直放站有许多要求。譬如，CDMA基站的呼吸功能（基站根据本覆盖区域内用户的数量，自行调整导频信道与业务信道所占功率比例）可使导频 Ec/Io有所变化，这一变化的余量必须在规划中就有所要求。在RF直放站的设计时(网络建设初期)一般要求Ec/Io在-7dB左右，这样可以避免因呼吸功能造成直放站覆盖区域信号覆盖质量下降。软切换是CDMA较GSM又一显著的优点，避免了由硬切换所带来的掉话；但软切换过多又造成了容量的浪费。相邻基站间的重叠覆盖区域为30%~40%，直放站覆盖区域与施主基站（类似更软切换）、直放站与相邻基站（类似软切换）之间的关系亦应如此。　　根据对所需覆盖区域路测的具体情况，结合该点具备的实际传输条件（光纤或RF、移频、微波），与联通技术人员、基站调试人员一道协商，从短期、中期、长期不同阶段确定该站点的类型、期望覆盖效果（临时作为覆盖手段，日后用基站取代；长期使用），并签字确认。目的在于是三方能够彼此从网络角度出发，将直放站工程融入到网络优化之中，避免因直放站、运营方、基站三方各自为战，造成不必要的网络资源浪费。尤其是直放站与基站的配合，一期工程中许多问题相互间沟通不够而造成的。例如：直放站开通后，基站没有修正邻区列表或没有修改相应搜索窗口，造成不能顺利切换；或直放站对基站底噪提升过高，造成基站瘫痪等等……。　　如果这些问题在规划时予以考虑，都是可以避免的，会减少许多工程上的问题，极大的提高工程质量和加快工程进度。　　2、勘察设计　　工程勘察是整个工程的前期阶段，对整个工程施工的质量、进度和以后的维护工作有十分重要的作用与意义，“良好的开始等于成功的一半”，所以说工程勘察质量的好坏和准确与否将直接影响到以后工程中从生产、发货、施工到以后维护的每个环节。　　根据确认的规划结果，实地勘察站点的条件，便于直放站的安装调试，避免因施工条件不具备而造成的停工。　　通过实地勘察，包括对具体站址的选择（可以判定站型，定向、双向、全向），周边环境（有无干扰源：寻呼发射机、军用无线设备；被干扰对象：GSM基站）影响，设备工作环境（何种供电方式：直流、交流、太阳能、风力；室内、室外；有无合格地线；光缆尾纤是否到位；是否有合适摆放设备的位置；如何走线；天线摆放位置等）等多方面的勘察，可以对设备安装给予可靠的保证。　　3、安装调测　　根据勘察结果进行安装，在安装之前对原勘察结果进行简单的核对，防止新的网络变化对设备安装的影响。工程人员遵循施工规范，严格按照核对过的设计方案施工。　　在调试过程中与基站后台配合，确定直放站上行信号对基站底噪的影响。在增益或隔离度设定的过程中，一定留出足够的裕量。设备过载或自激多是由于对环境变化考虑裕量不够。调试的过程必须与路测相结合，并与基站后台保持密切联系，并根据路测的情况，修改相应的参数（包括基站的搜索窗口、邻区列表、各种信号所占功率分配比例、扇区轴向角的方位、直放站天线的角度、直放站前反向增益的设置）。光纤直放站还要充分考虑因光纤时延所带来的搜索窗口的变化，考虑激活搜索窗口和多径搜索窗口的调整，可以减少直放站与施主基站重叠覆盖区的掉话现象。　　同样，直放站的安装调测也需要直放站、运营方、基站三方的紧密配合才能完成。　　4、网络优化　　在直放站稳定运行一段时间后，随着时间的推移，网络环境会发生变化。定期巡检各站点及时调整参数，防患于未然。　　网络优化是一项长期的工作，充分考虑网络中各网元之间的关系，进行周密细致的调整，可以充分发挥CDMA网络的优势。