基站延伸系统在广域覆盖中的应用

发布: 2010-10-19 00:50 | 作者: | 来源: | 字体: 小中大

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摘要　随着移动通信建设的不断深入，网络建设“高投入低产出”的矛盾日益突出，基站延伸系统作为广覆盖的网络产品有着广阔的应用空间。本文通过实际网络测试，对基站延伸系统的应用效果和影响进行了分析评估，并给出了其应用建议，可供网络建设规划参考。

0、引言

目前，GSM网络山区广域覆盖中存在工程难度高、投资大、话务量小，资源利用率低的矛盾。在特定的覆盖需求场景引入基站延伸系统，扩大现有“高山大站”的覆盖范围，从而使相当一部分弱无覆盖点达到覆盖指标要求。与传统新建基站解决方案相比，该方案规避了新建基站带来的大量机房配套和传输建设投资，而且施工操作简单、工程建设周期短、见效快、维护工作量小，对于网络建设具有重要意义。

本文从网络建设需求出发，选择山区典型场景基站延伸系统进行测试研究，为设备的大规模推广应用提供参考。

1、基本原理

书馆基站延伸系统（又称：基站双放系统）由基站功率放大器和塔顶放大器组成。基站功率放大器在下行链路对信号进行线性放大，增加基站信号发射功率，延伸下行覆盖范围。基站功率放大器可以分为单载波功率放大器（SCPA）和多载波功率放大器（MCPA）两类。其中单载波基站功率放大器（SCPA）对每个载波单独进行放大，输出功率为80W～200W；在多载频的配置时，通常需要新增SCPA模块，通过合路器完成多载波信号的合路输出，每级合路插损约3.5dB无法恢复，设备放大效率低，功耗大。与SCPA设备不同，基站多载波功率放大器（MCPA）可同时对1～8载波信号进行放大，避免了合路损耗，提高了功率放大效率；而且设备集成度较高，安装方式简单灵活，便于工程实施，工程应用中优于先由SCPA模块放大，再进行信号合并的普通基站功率放大器。

在上行链路通过在天线接收端安装塔顶放大器（TMA）对接收信号进行放大，降低系统的噪声系数，以提高基站接收灵敏度，解决上下行链路覆盖平衡问题。

2、工程测试分析

2.1　测试流程

本次测试研究围绕基站延伸系统在实际网络中的应用，选取山区高山基站对MCPA和SCPA设备进行对比测试，从网络上下行覆盖和网络性能两个角度分析验证基站延伸系统应用的可行性，其它类似区域可参考典型场景的测试结果确定相应工程实施方案。

工程测试流程如图1所示：

图1　基站延伸系统测试流程

3.2　测试分析

青龙基站为高山铁塔站，周边地势起伏较小，地形以丘陵为主。基站周边植被茂密，对信号散射吸收较为严重，但村落与基站见基本无山体遮挡，传播环境良好。该基站第一小区弱无覆盖自然村分布如图2所示。

图2　弱无覆盖村落分布示意图

3.2.1　工程实施方案

根据MCPA和SCPA设备特点，可在青龙基站第一小区采用室内MCPA+塔顶放大器（TMA）、室外MCPA（内置LNA）和室内SCPA+塔顶放大器（TMA）三种方案安装基站延伸系统，解决目标区域覆盖。各方案示意图如图3所示。

图3　工程实施方案示意图

3.2.2　DT & CQT测试结果分析

A.DT测试数据分析

DT测试将从BCCH信道接收信号功率和TCH信道接收信号质量分析

基站下行覆盖的改善效果，从手机发射功率变化分析上行链路接收灵敏度的实际改善效果。上行链路覆盖指标的统计曲线图4、图5所示。

图4　BCCH信道接收信号功率统计曲线

图5　TCH信道接收信号误码率统计曲线

从图4和图5可见，下行BCCH信道覆盖强度低于-94dBm的比率减少，高于-75dBm的强覆盖比率增加，与设备安装前对比覆盖强度显著增强。下行TCH信道误码率统计曲线统计结果表明，误码率高于103比率减少，信号质量明显改善。

不同安装方式间对比可见，塔顶安装MCPA方式效果最为显著、室内安装SCPA效果次之，室内安装MCPA效果弱于前两种方式。上行链路手机发射功率指标统计曲线如图6所示。

图6　手机发射频率统计曲线

从手机发射功率来做定性的分析可见，在目标区域手机发射功率高的区间比率下降，低的区间增加，三种方案对上行的基站接收灵敏度具有显著改善，其性能差异因不同设备厂家对于上行增益参数设置的不同引起。

B.CQT测试数据分析

在青龙基站第一小区覆盖区域选取5个弱覆盖村落，9个已覆盖村落进行了CQT测试，对比设备安装前后手机接收信号强度的变化。测试结果表明在设备安装后5个弱覆盖村落最低覆盖电平均超过-93dBm，达到预期目的。其中室内安装MCPA的信号增强幅度平均值为5.62dB，室内安装SCPA信号平均增强6.29dB，塔顶安装MCPA信号平均增强7.33dB，结果与DT测试结论相互印证。

3.2.3　OMC-R话统结果分析

在增加基站延伸系统后，由于覆盖范围延伸，本小区将吸纳弱覆盖区域和周边邻小区话务，导致系统负荷的显著增长。本节通过接通率、掉话率和切换成功率等指标的分析，研究青龙基站1小区安装基站延伸系统对网络性能的影响。相关统计曲线如图7、图8、图9和图10所示。

图7　忙时话音信道话

图8　忙时接通率图

图9　忙时掉话率图

从图7可见，安装基站延伸系统后，本小区和周边邻小区总话务量增长最高达到14.01%，本小区话务增长幅度较大，室外安装MCPA和室内安装SCPA两种方案效果基本接近，增长幅度周平均值分别为118.21%和126.58%；室内安装MCPA方案增长幅度为60.86%。考虑到国庆假日话务增长因素，目标区域在9月30日至10月8日开启半速率业务，提高网络承载能力。从网络性能统计曲线与该图对比分析可见，在半速率业务关闭之前，网络接通率、掉话率和切换成功率指标平稳波动，性能基本稳定；

关闭半速率业务后，青龙基站1小区忙时每线话务量超过0.7Erl，网络性能指标显著恶化。因此，安装基站延伸系统能吸纳周边区域话务，在系统高负荷时会导致网络性能的下降。

4、结论

通过现网测试表明：在基站周边无线传播环境良好，与目标区域间无明显山体遮挡的条件下，可采用新增基站延伸系统，下行链路通过单载波功率放大器（SCPA）或多载波功放（MCPA）放大下行信号，增强下行链路覆盖，上行链路可通过塔放（TMA）或线性低噪放（LNA）改善基站接收灵敏度，达到延伸基站覆盖范围，解决基站周边弱无村落覆盖问题。但安装基站延伸系统的小区会吸纳周边区域话务，在系统高负荷时可能引起网络性能指标的恶化。因此，在网络实际应用中需要考虑网络覆盖、资源利用率与网络性能之间的平衡，避免安装基站延伸系统引起覆盖区域过大，系统负荷偏高对网络性能的负面影响。