用基站双向塔放系统增强GSM基站旌旗灯号的覆盖.doc

用基站双向塔放系统增强GSM基站信号的覆盖 随着我国移动通信事业的飞速发展，移动通信用户量正在不断地增加，以至蜂窝小区规划越来越小，基站位置越来越低；另一方面，随着城市建设的高层化，高层建筑正不断涌现，由于无线传播的阴影效应，在这些高层建筑的背后或中间常形成移动通信信号的盲区。对于GSM网络覆盖而言，在农村地区，基站的覆盖与容量之间的关系存在突出的矛盾。主要表现在容量有余而覆盖不足，导致大量的农村地区采用单载频基站，由于农村地区地域广阔，基站往往采用高架（杆）塔方式，导致基站建设成本增加。另外，天线高架以后也导致RF传输线损耗加大，天线输出的功率进一步下降，基站的覆盖也进一步下降。 ??? 根据上述特点，随着网络优化的逐渐加深，GSM基站的覆盖特性也向着两个方向发展。 ??? 一是GSM基站向着小范围覆盖方向发展。这类基站主要集中在城市或用户量大的区域，主要工程反映在微蜂窝基站及室内分布系统的建设。 ??? 二是GSM基站向着大范围覆盖方向发展。这类基站主要集中在农村或边远山区，主要工程都集中在尽量扩大基站的覆盖范围的工程上。但在覆盖乡村及边远地区的建设中，移动运营商难免遇到下述两个难题。 ??? 1．多数乡村及边远地区经济较为落后，移动用户数量少，话务收入相应也低，如果通过大量建设基站的方法解决信号覆盖问题，其间所产生的巨额投入无疑很难在短期内收回。 ??? 2．多数乡村及边远地区地形复杂，环境恶劣，基站选址难度大、施工周期长，日后维护保养也成问题。 ??? 针对上述面临的广覆盖、低话务、投资收益低等特点，提高基站发射功率无疑是农村及山区覆盖的最佳选择。基站覆盖延伸系统正是在这样一种前提下提出的有效解决基站大范围的一种有效方案。 ??? 一、覆盖原理 ??? GSM基站覆盖延伸系统（基站双放系统）由基站功率放大器和塔顶放大器组成，它的实现是通过在基站机房内加装大功率超线性选频功率放大器来放大下行信号，提高信号对遮挡物的穿透性，加深基站下行信号覆盖范围，以到达扩大基站覆盖区域的目的；并且在接收系统前端增加塔顶放大器来配合基站功率放大器提高上行接收灵敏度，解决基站上下行链路平衡，同时达到降低基站上行噪声、提升上行增益，改善基站接收性能的目的。 ??? 根据自由空间电磁传播理论，自由空间中电波传播损耗只与工作频率f和传播距离d有关，当f或d增大一倍时，电波传播损耗将分别增加6dB。 ??? Lfs(dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)式中，Lfs为自由空间电波传播损耗。 ??? 但是在实际应用中，由于传播路径引起的信号损耗是非常明显的。应综合考虑传播路径中的地形修正因子引起的信号强度非正常衰减。为了防止因衰落（包括快衰落和慢衰落）引起的通信中断，在信道设计中，必须使信号的电平留有足够的余量，以使掉话率小于规定值。这种电平余量称为衰落储备。衰落储备的大小决定于地形、地物、工作频率及要求的通信可靠性（接通率）指标。 ??? 基站功率放大器系统在不改变基站原有设备的基础上，使基站的发射功率由20～40W左右增加至200W，这样就大幅提高了基站电平的衰落储备，使原有服务区域内的用户可以更加自由的进行移动通信。同时，根据自由空间电波传播损耗，衰落储备的增加，在频率f不变的情况下，使覆盖距离d增加。 ??? 以基站原覆盖半径7km为例，若下行信号增加12dB，由以下计算可得： ??? 安装前： Lfs(dB)=32.44+20lg7(km)+20lg900(MHz) ??? =108dB ??? 覆盖面积S1=πr12=154km2 ??? 安装后，下行信号如果增加4dB，则相应的传播信道衰落储备增加4dB，达到112dB，由计算可得，d=10.56km。 ??? 安装前后覆盖距离扩大了3.56km， ??? 覆盖面积S2=πr22=351km2 ??? 覆盖面积增加了128%。即安装基站功率放大器后，原基站覆盖范围增加了一倍以上，如图1所示。 图1 基站功率放大器安装前后基站覆盖范围示意图 ??? 二、系统特点 ??? 该系统相比单纯使用塔顶放大器而言，克服了只提高基站上行接收灵敏度，对覆盖无多大改善的弊端，将移动基站的性能发挥到最大限度。它最大的特点是直接利用原有天馈系统，无须改动基站原有结构。由于GSM基站的覆盖范围得到扩大，一方面它可使正在建设的基站数目减少，另一方面用在已建好的基站上使用，以加大基站功率，增强穿透性，减少建筑物对信号阻挡造成的盲区，从而使现有网络的覆盖质量提高。 ??? 该系统相比单纯利用双时隙技术以到达覆盖距离增距而言，当然在距离上仍有差距，技术实现上则相对较为简单，操作较为简便，技术要求较低。但如果两者能够有机结合使用，相信无论在覆盖距离上，还是在覆盖质量上都能有机统一，互相促进，