4G移動通信基站建設(shè)及工程應(yīng)用研究

文/黃曉新，廣東海格怡創(chuàng)科技有限公司

4G移動通信基站建設(shè)及工程應(yīng)用研究

文/黃曉新，廣東海格怡創(chuàng)科技有限公司

4G移動基站建設(shè)是為人們提供良好的通信基礎(chǔ)的重要途徑，在4G移動基站建設(shè)過程中必須要對基站建設(shè)的要點進(jìn)行控制，選擇合適的位置，對基站天線進(jìn)行合理設(shè)計，確?；具\行的可靠性和穩(wěn)定性。本文對通信基站建設(shè)的相關(guān)問題進(jìn)行分析和探討，旨在提高移動通信基站的工作效率。

基站建設(shè)；4G移動通信基站；基站天線設(shè)計

引言

通信是人們?nèi)粘Ｉ钪械囊粋€重要內(nèi)容，而且隨著人們對通信質(zhì)量的要求越來越高，移動通信網(wǎng)絡(luò)不斷優(yōu)化，我國通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不斷加速，通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋面越來越廣。移動通信基站是通信網(wǎng)絡(luò)中的重要組成部分，基站建設(shè)是通信無線接入系統(tǒng)的重要組成部分，其發(fā)展受到很多因素的影響，隨著通信覆蓋面逐漸擴大，基站的建設(shè)也越來越密集，基站布局十分緊湊，隨著4G時代的不斷發(fā)展，運營商建設(shè)的基站會越來越多，為了提高基站運行的穩(wěn)定性，在基站建設(shè)過程中必須要采用一體化結(jié)構(gòu)，使得基站建設(shè)更加快捷、方便，而且能夠提高通信質(zhì)量。在基站建設(shè)過程中天線的設(shè)計是一個十分重要的部分，天線是接受各種信號的重要元件，雙層結(jié)構(gòu)寬頻帶對稱陣子天線在基站建設(shè)過程中是一種比較新穎的天線設(shè)計方式，可以通過對天線結(jié)構(gòu)的調(diào)整，對貼片的形狀以及尺寸進(jìn)行改變，從而實現(xiàn)對原有天線性能的優(yōu)化。另外，對于移動通信基站的各種配套設(shè)備要加強管理，提高設(shè)備運行的穩(wěn)定性和可靠性，為人們提供更加穩(wěn)定的信號。

1 移動基站概述

移動基站通常指的是小基站，是區(qū)別于宏基站的基站類型的統(tǒng)稱，按照單載波發(fā)射功率的不同可以將其分為微基站、皮基站和飛基站三種。當(dāng)前的4G技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)越來越成熟，高頻段、高速率的4G網(wǎng)絡(luò)要求移動基站有更高的容量和覆蓋需求，所以也促使4G網(wǎng)絡(luò)從水平的蜂窩結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)向立體分層的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)指的是在宏蜂窩覆蓋小區(qū)中放置低功率節(jié)點，例如微蜂窩、皮蜂窩、飛蜂窩、relay等，由于在基站中包含了各種類型不同、大小不同的小區(qū)，組成了多樣化的設(shè)備形態(tài)、差異化的覆蓋方案、多頻段組網(wǎng)方式的分層立體網(wǎng)絡(luò)，并且還引入了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，主要是為了達(dá)到三個目的，第一，增強基站信號的覆蓋面，針對宏蜂窩覆蓋邊緣和覆蓋盲區(qū)，可以通過建立移動基站對小范圍以及盲區(qū)中的信號覆蓋能力進(jìn)行提升，實現(xiàn)小范圍區(qū)域內(nèi)的覆蓋增強。第二，增加網(wǎng)絡(luò)容量，當(dāng)前的4G網(wǎng)絡(luò)部署越來越成熟，宏基站升級和宏基站加密也不能滿足人們使用通信網(wǎng)絡(luò)的過程中所產(chǎn)生的容量需求，通過移動基站的建設(shè)可以增強熱點區(qū)容量，實現(xiàn)覆蓋和容量的均衡。第三，實現(xiàn)話務(wù)分擔(dān)與均衡，傳統(tǒng)的宏蜂窩無法提供良好的室內(nèi)覆蓋，采用移動通信基站可以提供室內(nèi)覆蓋信號質(zhì)量，加強室內(nèi)深度覆蓋。

2 移動基站建設(shè)應(yīng)用

2.1 部署策略

由于移動通信基站具有很強的靈活性，能夠?qū)ν话l(fā)的零散性的弱覆蓋問題進(jìn)行解決，在基站建設(shè)過程中，站點建設(shè)要遵循“發(fā)現(xiàn)一個，規(guī)劃一個，協(xié)同大網(wǎng)，按需建設(shè)”的總體原則，對于移動通信基站的部署主要有兩個方面：

第一，網(wǎng)優(yōu)口的需求，對于網(wǎng)優(yōu)口進(jìn)行布置時，主要在于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的補盲層和補熱層兩個方面的設(shè)計，要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)測試的數(shù)據(jù)，精確地確定補點位置，綜合考慮覆蓋場景和容量需求，再選擇合適的設(shè)備形態(tài)，對移動基站的系統(tǒng)接入控制、干擾控制和負(fù)荷分擔(dān)參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置。網(wǎng)優(yōu)口需求分析過程中主要有兩個方面。一個是MR弱覆蓋，根據(jù)MR數(shù)據(jù)分析，可以得到MR弱覆蓋小區(qū)列表，再根據(jù)覆蓋情況選擇比較適宜的移動小基站設(shè)備形態(tài)進(jìn)行補弱建設(shè)。另一個是路測數(shù)據(jù)。在移動通信基站規(guī)劃過程中，除了精確地分析網(wǎng)優(yōu)口需求之外，還應(yīng)該要結(jié)合需要重點解決的一些單位和客戶的發(fā)展需求，優(yōu)先解決弱覆蓋點、價值較高的數(shù)據(jù)熱點區(qū)域，例如對于一些集團(tuán)單位、辦公區(qū)、會議室、宿舍樓、酒店等網(wǎng)絡(luò)覆蓋信號進(jìn)行滿足。

第二，工程口的需求。工程口需求設(shè)計主要集中于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)覆蓋層，在移動基站建設(shè)過程中，有工程建設(shè)的難點區(qū)域較大，對于宏基站建設(shè)無法覆蓋的地區(qū)，可以采用移動基站進(jìn)行補充，要綜合分析覆蓋需求、投資效益等因素，再選擇比較適宜的設(shè)備形態(tài)和覆蓋方案，減少移動基站建設(shè)的成本，提高投資效益。

第三，場景化覆蓋建議。移動通信基站的場景化覆蓋特點十分明顯，應(yīng)該要充分分析小基站的物理尺寸、發(fā)射功率、供電方式、安裝要求等，從室外以及室內(nèi)兩個方面對移動基站的覆蓋常見進(jìn)行分析，再根據(jù)分析結(jié)果選擇不同的設(shè)備形態(tài)進(jìn)行覆蓋?；镜脑O(shè)備種類較多，而且不同的廠商生產(chǎn)的設(shè)備的支持能力不一致，頻段大都為D頻段，少數(shù)廠家生產(chǎn)的設(shè)備支持的頻段為F/D可選。

圖一 移動基站天線結(jié)構(gòu)

2.2 天線設(shè)計

天線是移動基站設(shè)計過程中的一個重要部分，天線是發(fā)送和接收信號的主要設(shè)備，天線的設(shè)計是否合理、天線質(zhì)量等都會直接影響移動基站的信號接收水平。在基站天線設(shè)計過程中需要注意以下幾個方面的問題：

1、基站天線規(guī)格的設(shè)計。基站天線研制是對移動通信基站天線進(jìn)行布設(shè)的基礎(chǔ)，要根據(jù)移動基站的覆蓋范圍、信號傳輸水平等確定具體的天線規(guī)格，設(shè)計出滿足要求的天線，才能提高基站的工作效率。4G移動通信基站具有多頻帶、多極化要求，在天線設(shè)計過程中，為了減少天線之間的干擾，一般會盡可能減少天線的數(shù)量，但是為了確保天線的接收能力滿足要求，則可以選擇寬帶雙頻印刷偶極子作為基站天線的單元。

2、反射板的設(shè)計。反射板是對信號進(jìn)行反射、傳輸?shù)闹匾O(shè)備，在4G移動通信基站天線設(shè)計過程中，反射板的設(shè)計是否合理，會直接影響天線的覆蓋水平，水平方向上的輻射方向圖要根據(jù)基站覆蓋的區(qū)域以及服務(wù)區(qū)的形狀來確定，一般基站都采用扇區(qū)配置，所以在水平方向上設(shè)計的時候，反射板的角度可以選擇65°、90°和105°，反射板一般采用角形反射器或矩形平板結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)扇形波束。

3、基站天線的快速精確分析。4G移動通信基站的天線是一種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、尺寸相對比較大的天線，反射板的尺寸有限、結(jié)構(gòu)也可能比較復(fù)雜，因此在設(shè)計天線的時候要對整個基站的天線系統(tǒng)進(jìn)行全面考慮，對所有的天線進(jìn)行建模，提高基站天線設(shè)計的合理性?？梢圆捎镁亓糠▽σ恍┙Y(jié)構(gòu)比較復(fù)雜而且尺寸較大的天線進(jìn)行精確分析，從而在節(jié)約費用的情況下，合理地對基站的天線進(jìn)行架設(shè)，使得基站天線滿足基站通信要求。

2.3 疑似脫星

在移動基站建設(shè)過程中，對于農(nóng)貿(mào)市場、高校食堂等場景，由于工程協(xié)調(diào)的原因，一般可以使用一體化微基站掛在室內(nèi)進(jìn)行信號覆蓋，但是這種放會導(dǎo)致室內(nèi)場景接收不到信號的問題，同時樓棟之間也存在一些盲區(qū)，4G移動基站建設(shè)就會對這些問題進(jìn)行解決，在1588v2同步不可行的情況下，一般可通過GPS延長線將GPS天線安裝于信號較好的位置，但這需要在設(shè)備清單簽訂階段提早介入。

2.4 小區(qū)合并

在4G移動基站建設(shè)演變過程中，深度覆蓋研究越來越深度，對于一些比較復(fù)雜的地區(qū)，尤其是連片的小區(qū)，可以采用分布式微基站的小區(qū)合并技術(shù)，解決工程建設(shè)的物業(yè)協(xié)調(diào)問題。小區(qū)合并技術(shù)雖然減少了切換次數(shù)、削弱了鄰區(qū)關(guān)系，但是在容量上有一定犧牲。

2.5 4G移動通信基站的發(fā)展

隨著4G移動通信基站技術(shù)的研究不斷深入，在未來發(fā)展過程中還會融入其他的新技術(shù)，例如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與4G移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的結(jié)合，VR技術(shù)在4G移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中的應(yīng)用，都是未來移動基站建設(shè)的主要方向和趨勢。另外，隨著4G移動通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)不斷推進(jìn)，也為5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究提供了基礎(chǔ)，在5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過程中，基帶部分的單元是不需要更換的，因此可以減少投資預(yù)算，節(jié)約成本。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著人們對通信質(zhì)量的要求越來越高，傳統(tǒng)的宏基站覆蓋范圍問題越來越明顯，加強移動通信基站建設(shè)可以解決信號覆蓋問題，提高通信質(zhì)量。在4G移動通信基站建設(shè)過程中，要對基站需求進(jìn)行分析，并且對設(shè)備進(jìn)行合理選擇，對基站天線規(guī)格進(jìn)行確定，提高4G移動通信基站的通信水平。

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