關于G、C兩網基站天饋共用的實驗

2019-11-03 09:24:24

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供稿：網友

作者：惠州聯通移動部呂錦康顏永恒陳昆
　　
　　摘要：本文重點研究移動通信網絡基站建設中碰到的兩個問題：1、站點天線安裝受空間環境或業主關系的限制；2、GSM、CDMA共站的兩網天線產生的干擾。并給出使用GSM、CDMA兩網基站天饋共用的解決方法和可行性研究。
　　
　　一、緒論
　　
　　1、問題來源
　　
　　中國聯通正在大力發展CDMA網絡，原GSM網絡的基站選點、天線擺放、天線方向角和俯仰角等要素都是經過多年的網優經驗調整到現在的格局，CDMA要重新規劃一個網絡，從無線覆蓋和容量來說，部分區域基本上可以按照GSM網絡結構進行基站布點，同時使用GSM基站的天線高度、方向角、俯仰角。
　　
　　但是，在聯通公司的早期階段，由于沒有估計到CDMA會在什么時候投入商用，因此在當初GSM基站的規劃中，對基站選點、機房選擇、天面租賃、鐵塔設計等方面都沒有考慮CDMA設備的擺放以及GSM、CDMA天線隔離等問題，并由此引發出CDMA建設的麻煩，出現以下情況：
　　
　　※ 基站天面位置狹小，無法再立CDMA天線桿，物業協調困難，只能將CDMA天線安裝在GSM天線桿上GSM天線的下方。為了保障CDMA的覆蓋效果，或者由于天線桿不夠高，GSM、CDMA兩網的天線上下互相挨著，兩網垂直隔離度不足（如天線桿高6米，兩網天線分別長2米，共4米，除去天面墻的1米高度，天線桿的空余只有1米），CDMA下行信號（前向信號，中心頻率878.49MHz、帶寬1.25MHz）對GSM上行信號（890.201MHz-915.201MHz）造成干擾，導致覆蓋區域的GSM網絡質量下降。
　　
　　※ 基站天線位置狹小，GSM、CDMA兩網天線共用一個天線桿，垂直隔離度足夠，但天線安裝的位置在天線桿的斜拉支撐桿的固定位置上，導致無法將CDMA天線方向角調整到GSM天線相同的方向角上，影響了設計的覆蓋目的。
　　
　　※ 鐵塔只預留了GSM天線擺放的一層平臺，CDMA天線只能擺放在塔身，CDMA與GSM的隔離足夠，但由于鐵塔本身不夠寬，CDMA天線各扇區之間的隔離不足，導致CDMA網絡質量下降。
　　
　　※ 鐵塔兩層平臺之間相差10米以上，在天線方向角、俯仰角相同的情況下，擺放在下層的天線形成的覆蓋面遠比上層天線的覆蓋面低。為了保證覆蓋距離，只好調小下層天線的俯仰角，使基站附近不遠處的深度覆蓋受到損害。我們曾經測試過這樣一個基站的室內信號，安裝在上層平臺的天線的網絡信號比安裝在下層平臺的天線的網絡信號強5-10dB。
　　
　　歸根結底，我們需要解決的問題有兩種：即站點的天線安裝受空間環境或業主關系的限制，以及GSM、CDMA共站的兩網天線所產生的干擾。
　　
　　2、解決方案
　　
　　使用GSM、CDMA兩網天饋共用合路器和寬頻天線，使GSM、CDMA網絡使用同一根天線工作。
　　
　　二、實驗過程及分析
　　
　　1、共用合路器性能分析
　　
　　由800-900M雙網天饋共用合路器S參數特性可知，通過雙網天饋共用合路器的CDMA信號在頻帶外的抑制為82dB，GSM信號在頻帶外的抑制為85dB。
　　
　　國家無委對雜散信號的要求如下：C網發射信號落在G網接收帶內的雜散為-67dBmW，而G網接收機靈敏度為-104dBmW，加上9dB保護抑制，因此，C、G網的天線隔離為104dBm+9dB-67dBm ＝ 46dB；同樣道理，G網發射機帶外雜音也對C網接收機造成干擾，要求G、C網天線的隔離度大于104dBm+9dB -36dB ＝ 77dB。
　　
　　雙網天饋共用合路器符合國家無委要求，信號差損0.3dB，對通過的信號衰減不大。
　　
　　2、站點選定及安裝
　　
　　選擇湖鎮電力作為本次實驗的基站。
　　
　　■ 湖鎮電力基站的背景
　　
　　早期建設的GSM基站鐵塔只有一個平臺，鐵塔的結構只允許在距離GSM平臺下約15米的地方建設第二個平臺來布放CDMA天線，從而導致兩網天線高度相差15米，這在很大程度上降低了CDMA天線的覆蓋范圍和深度覆蓋效果。
　　
　　通過使用CDMA、GSM共用天線可大幅提高CDMA天線的高度，從而提高C網的覆蓋范圍和覆蓋效果。
　　
　　■ 天線的更換及參數設定
　　
　　在5月8日上午12：00對天線逐扇區進行更換，17：00三扇區天線更換完畢。在更換過程中使用了雙網合路器進行天饋線的合用，參數設置如表1、2所示。
　　
　　表1 更換前天線類型和參數設置
　　

CDMA					GSM
方向角		下傾角	天線類型	掛高	方向角	下傾角	天線類型	掛高
S1	50	0	Andrew 16dBi/90/ 單極化	25m	50	2		40m
S2	180	0		25m	170	2		40m
S3	300	0		25m	300	2		40m

　　
　　表2 更換后天線類型和參數設置
　　

方向角		下傾角	天線類型	掛高	天線型號	頻率范圍
S1	50	2	RFS 17.5dBi/65°/單極化	40m	AP906516-2T0	824-960MHZ
S2	180	2		40m
S3	300	2		40m

　　
　　3、天線更換前后路測數據及OMCR統計數據對比
　　
　　■ CDMA基站天線更換前后覆蓋效果對比
　　
　　在更換天線前，CDMA基站天線由于站址只有25米高，而基站周圍房屋的高度也有20米左右，站址又在湖鎮的鎮中心，因此信號在距離基站稍遠地方的衰減很大，覆蓋范圍極為有限，圖1為第二扇區的覆蓋圖?！咀ⅰ坑捎诋敃rGPS故障，只取回了第二扇區的數據。
　　

　　
圖1 更換天線前的手機接收電平值覆蓋圖
　　
　　更換天線后，由于天線掛高比原來高出15米，且天線增益由16dbi變為17.5dbi，因此覆蓋效果明顯提高。圖2為更換天線后的手機接收電平值覆蓋效果圖，圖3為更換天線前CDMA基站覆蓋效果圖（EC/IO），圖4為更換天線后CDMA基站覆蓋效果圖（EC/IO）。
　　

　　
圖2 更換天線后的手機接收電平值覆蓋圖
　　

　　
圖3 更換天線前CDMA基站覆蓋效果圖（EC/IO）
　　

　　
圖4 更換天線后CDMA基站覆蓋效果圖（EC/IO）
　　
　　從接收電平、EC/IO覆蓋圖的對比可以明顯地看到，更換天線后，CDMA基站的覆蓋效果得到了很大的改善，這說明更換此類天面狹窄基站天線的效果是明顯的。
　　
　　■ CDMA基站天線更換前后OMCR統計對比
　　
　　圖5、6、7為湖鎮電力CDMA基站天線更換前后幾天從OMCR取得的話務量、掉話次數、接入失敗率等基站話務量的統計結果。通過統計對比不難發現，在5月8日更換天線后基站的話務量有略微增長，掉話次數有所下降，呼叫次數略有上升，接入失敗率有下降的趨勢，證明我們對特殊基站天線的更換具有明顯的改善效果。
　　
　　5月10日、11日為雙休日，話務量卻與更換前保持同一水平，說明話務量是增長的。
　　

圖5 湖鎮電力CDMA基站話務量統計對比圖
　　

圖6 湖鎮電力CDMA基站掉話次數統計對比圖
　　

　　
圖7 湖鎮電力CDMA基站接入失敗率統計對比圖
　　
　　■ GSM基站天線更換前后覆蓋效果對比
　　
　　圖8、9為更換天線前后GSM基站的覆蓋效果。
　　

　　
圖8 更換天線前GSM基站的RxlevFull路測圖

　　
圖9 更換天線后GSM基站的RxlevFull路測圖
　　
　　從路測結果來看，G網RxlevFull指標并沒有很大差別，均達到了更換前的指標。
　　
　　■ GSM基站天線更換前后OMCR統計對比
　　
　　表3為天線更換前、后忙時（19:00-20:00）的話務統計結果?！咀ⅰ扛鼡Q天線完成時間為5月8日17:00，取5月7日-5月9日忙時話統，天線更換前后結果沒有很大差別。
　　
　　表3 天線更換前后的忙時話務統計結果

　　
　　三、結論
　　
　　通過以上實驗可以得出以下結論：
　　
　　1、更換天線后，天線搬到上層平臺的CDMA基站的覆蓋范圍得到擴大，覆蓋效果得到提高，各項統計指標均有好轉趨勢。
　　
　　2、更換天線后，原先天線就在上層平臺的GSM基站的覆蓋范圍幾乎沒有變化，覆蓋效果、統計指標均與未更換前的情況持平。
　　
　　3、對于原來使用單極化天線的兩網基站而言，使用雙網天饋共用合路器和寬頻天線可節省六根天線和饋線窗到天線段饋線，無需增加天線桿，無需再次與業主協商增加天面使用面積，既節省資源，又降低了工程難度，提高了整體施工效率。
　　
　　4、雙網天饋共用合路器和轉接頭的衰減在允許的范圍內。
　　
　　由此說明，天線更換方案具有明顯的改善效果。
　　
　　在使用雙網天饋共用合路器和寬頻天線時，需要注意以下幾點：
　　
　　1、在使用前，對該站點進行設備檢查和網絡優化，確保沒有設備問題和網優的原因導致網絡覆蓋和質量達不到設計目標，確定是否需要使用雙網天饋共用合路器和寬頻天線。
　　
　　2、該站點的GSM、CDMA基站的覆蓋目的必須相同，即天線高度、方向角、俯仰角一致。
　　
　　3、使用高層天線位置作為寬頻天線的安裝位置。
　　
　　4、注意安裝工藝，尤其雙網天饋共用合路器部份，安裝不當會導致信號衰減過大，影響效果。
　　
　　5、對于在網運行的基站更換天線，要在話務量最低的非忙時進行調整。
　　
　　四、規劃建議
　　
　　在天線安裝受空間環境或業主關系限制的站點，以及GSM、CDMA兩網天線產生干擾的站點可以使用本文推薦的技術，而在覆蓋目的不一致的地方和城區話務量密集地區，則不建議使用該技術。

　　由CHINA通信網組稿

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