4G網絡中無線基站的設計之研究

張冬娜

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4G網絡中無線基站的設計之研究

張冬娜

遼寧中移通信技術工程有限公司，遼寧 沈陽 110044

目前，中國移動4G網絡已基本實現城鄉連續覆蓋，應用4G微小基站提升盲點及歷史難點區域的覆蓋質量已成為現階段工作的重點。4G微小基站的覆蓋性能如何、怎么進行網絡規劃成為相關人員較為關心的問題，本文以理論和實踐相結合的方法，提出了4G微小基站網絡規劃方案，并進行了實際應用，對4G微小基站的相關工作提供了非常有價值的參考和指導。

4G網絡；無線基站；設計

1 4G微小基站概述

從扇區配置、發射功率、覆蓋能力、用戶數等方面出發，小基站可分為Microcell、Picocell和Femtocell等；其中，從硬件架構上又可分為一體化和分布式兩類。一體化架構具有成本低、易部署的優勢。

1.1 微小區（Microcell）

發射功率一般為1～10 W，比宏站設備輸出功率小，可與宏站構成無線網絡的分層結構，作為宏站的補充和延伸。主要用于：一是補盲，用于覆蓋宏基站無法覆蓋到的區域，如街巷、地鐵、小區底層、地下室等；二是吸熱，以擴充熱點區域的系統容量，主要應用在高話務量地區，如繁華的商業街、購物中心、體育場等人流量密集地區。該類型站點設備布放較靈活，可有效控制覆蓋范圍，對于居民區、商業區覆蓋有特殊價值；不足之處在于傳輸資源、GPS同步信號在部分場景下不易獲取。

1.2 微微蜂窩（Picocell）

小區比微小區體積更小，輸出功率為百毫瓦級到瓦級，具有設備一體化、部署靈活多樣、可有效控制覆蓋范圍、低成本的優點，主要用于大型寫字樓、咖啡廳、酒吧、地下停車場等相對比較封閉的中小型室內場景、局部的區域熱點或覆蓋盲點區域，也可用于彌補人流密集地區無線資源不足的應急通信場合[1]。

1.3 飛蜂窩（Femtocell）

是根據數據業務發展需求和移動寬帶化趨勢推出的超小型化移動基站。工作于授權頻段，其發射功率較小，一般為毫瓦級，因此覆蓋半徑也較小。Femto終端體積小、結構簡單、布網靈活、功耗小、價格低廉、支持即插即用，可以通過用戶的寬帶連接或異構網關接入移動運營商的核心網絡，為用戶發起的呼叫和連接提供高質量的語音和數據業務。Femto技術主要定位于家庭場景的室內覆蓋解決方案，但也可以應用于中小企業的辦公樓宇。

2 移動4G微小基站覆蓋分析

現階段中國移動集中采購的4G微小設備只有D頻段（2570～2620?MHz）產品，覆蓋采用經典的COST231-Hata模型進行分析。COST231-Hata模型路徑損耗計算的經驗公式為：

L（dB）=46.3+33.9lgfc-13.82lghte-a（hre）+（44.9-6.55lghte）lgd+Ccell+Cterrain+CM

其中：fc為工作頻率，單位為MHz；hte為基站天線有效高度，定義為基站天線實際海拔高度與天線傳播范圍內的平均海拔高度之差，單位為m；hre為終端有效天線高度，定義為終端天線高出地表的高度，單位為m；d為基站天線和終端天線之間的水平距離，單位為km；a（hre）為有效天線修正因子，是覆蓋大小的函數，其數值與所處的無線環境相關；Ccell為小區類型校正因子；Cterrain為地形校正因子，地形校正因子反映了一些重要的地形環境因素對路徑損耗的影響，如水域、樹木、建筑等；CM為大城市中心校正因子。針對不同的無線傳播模型，根據不同的基站高度和周圍建筑物情況，不同環境和速率下的室外覆蓋典型半徑如下：目前移動4G微小基站主要用途在于提升盲點及歷史難點區域的覆蓋質量，場景集中于密集市區、一般市區。根據理論計算，為了獲得較好的覆蓋質量，密集市區、一般市區理想的最大覆蓋半徑分別為140?m、250?m。由于實際選址中天線掛高往往不能達到理想高度，城市內阻擋、干擾情況也較多，所以密集市區、一般市區最大覆蓋半徑建議分別向下取整為100?m、200?m[2]。

3 移動4G微小基站網絡規劃及應用案例

3.1 移動4G微小基站網絡規劃

目前中國移動4G網絡已基本實現城鄉連續覆蓋，網絡建設重點將逐步由“廣度”向“深度”和“厚度”轉變，而移動4G整體微小基站主要用途在于提升盲點及歷史難點區域的覆蓋質量，所以不涉及整網網絡規劃設計。4G微小基站網絡規劃，只需要將LTE現網劃分為較小的易于網絡指標管控的微區域，結合路測和投訴數據對微區域內盲點和弱信號覆蓋進行技術選址，技術選址按一般市區、密集市區分別以200?m、100?m最大覆蓋半徑進行選取。微小基站建設完成后，需要對微區域進行復測，以評定指標是否符合預期；對不符合預期的進行基站參數調整，基本可以解決問題。

3.2 應用案例

以本人工作實踐，遼寧移動某分公司4G微小基站的選址建設為例。

3.2.1 4G網絡投訴與測試

前期收到金水花城一期業主4G信號差的投訴，距投訴位置200多米已有金水花城D-ELH基站，網絡優先人員進行現場測試發現新建樓宇阻擋了該基站信號。

3.2.2 4G微小基站技術選址

現場場景為一般市區，根據建議的覆蓋最大半徑為200?m，選取不達標路段正中心的一棟9層樓樓頂，微小天線掛高約30?m，預期能對不達標區域進行全覆蓋。

3.2.3 4G微小基站建設

經過工程部門的努力，4G微小基站建設完成開通，使用華為分布式BookRRU微站設備，其效果良好。

3.2.4 4G微小基站復測驗收

在4G微小基站開通后，網絡優化人員對該區域進行了復測，測試結果符合預期，網絡問題得到了很好的解決，該項目驗收得到通過。

4 結論

隨著智能終端的迅速普及和移動數據業務的持續增長，傳統的網絡建設模式很難從根本上解決LTE網絡建設所面臨的問題，4G微小基站以其靈活在提升盲點及歷史難點區域的覆蓋質量上得到了很好的應用。雖然目前4G微小基站的規劃和建設還存在著不少困難，但只要在實際工作中不斷吸取經驗，及時總結改進，4G微小基站將會在以后的網絡中占據更重要的位置[3]。

[1]梁雪怡.無線網絡選址問題的建模及算法[D].廣州：廣東工業大學，2016.

[2]林飛.淺談移動網絡建設中4G微小基站的應用[J].無線互聯科技，2016，15（5）：34-36.

[3]許剛.4G網絡中無線基站的設計之研究[J].智能城市，2016，10（10）：101.

The Design of Wireless Base Station in 4G Network

Zhang Dongna

Liaoning Mobile Communication Technology Engineering Co., Ltd., Liaoning Shenyang 110044

At present, the China Mobile 4G network has been basically achieved the continuous coverage of urban and rural areas, the application of 4G micro base station to enhance the quality of the blind spots and the history of the region has become the focus of the current work.The performance of 4G micro base station coverage, how to make the network planning become more concerned about how the relevant personnel problem, this dissertation combines theory and practice, put forward the 4G micro base station network planning scheme, and the actual application, the related work of 4G micro base station provides a very valuable reference and guidance.

4G network; wireless base station; design

TN929.5

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1009-6434（2017）02-0039-02