4G網(wǎng)絡(luò)中無線基站的設(shè)計(jì)分析

江 帆

（江西省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，江西 南昌 330002）

0 引 言

在實(shí)際應(yīng)用中，4G通信技術(shù)能夠通過無線電波進(jìn)行信息傳輸，有著非常良好的通信效果，較強(qiáng)的保密性，較高的移動(dòng)性，并且通信工程容易架設(shè)，便于后期維護(hù)，有著非常良好的抗干擾性能，還可以為移動(dòng)計(jì)算提供支持。通過無線通信技術(shù)能夠完成很多工作，如網(wǎng)際互聯(lián)、圖文傳真、數(shù)據(jù)采集及遙測(cè)遙控等。因此，業(yè)界加大了對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)通信安全的研究，同時(shí)優(yōu)化無線基站設(shè)計(jì)也成為重要的工作內(nèi)容之一。

1 4G網(wǎng)絡(luò)在我國(guó)的發(fā)展趨勢(shì)

1.1 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積增強(qiáng)

目前，TD-LTE已經(jīng)基本覆蓋了我國(guó)城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)，但是越來越多的人使用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，大大增加了其工作頻率，在一定程度上阻礙了TD-LTE的發(fā)展。為了解決當(dāng)前存在的信號(hào)盲區(qū)和弱覆蓋、過覆蓋、越區(qū)覆蓋等問題，需要增強(qiáng)覆蓋面積，同時(shí)還要有效解決WCDMA和TD-LET中的導(dǎo)頻污染問題。信號(hào)盲區(qū)指的是有的區(qū)域內(nèi)的信號(hào)極差或者沒有信號(hào)導(dǎo)致通話根本無法進(jìn)行。造成信號(hào)盲區(qū)的主要原因是附近缺乏基站或者有嚴(yán)重阻礙信號(hào)的物體。弱覆蓋指得是信號(hào)質(zhì)量較差的區(qū)域，區(qū)域內(nèi)容易出現(xiàn)較多的呼叫掉線情況，難以接通或者通話質(zhì)量不佳。過覆蓋指的是有的區(qū)域覆蓋的過大，過大的話務(wù)量造成了系統(tǒng)擁堵難以保證通信的安全和質(zhì)量。越覆蓋是基站有著過大的覆蓋區(qū)域?qū)е潞推渌靖采w區(qū)域相重合，越區(qū)覆蓋類似于過覆蓋。降低基站發(fā)射功率和調(diào)整天線傾角是解決過覆蓋和越覆蓋常用的兩種方法。導(dǎo)頻污染指的是在固定的一個(gè)點(diǎn)雖然強(qiáng)導(dǎo)頻很多但是缺乏明確的主導(dǎo)頻，最終導(dǎo)致預(yù)期導(dǎo)頻難以收到或者導(dǎo)頻輕度差值太小造成主導(dǎo)頻難以被移動(dòng)臺(tái)選取。調(diào)整基站工程參數(shù)或者覆蓋區(qū)域是解決導(dǎo)頻污染常用的方法。

可以通過如下3種途徑增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積。第一，將靈活的小基站引入來將網(wǎng)絡(luò)的深度覆蓋增強(qiáng)，并且將室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)使用情況進(jìn)行改善。不過需要提前規(guī)劃設(shè)計(jì)小基站監(jiān)理的網(wǎng)址，然后將偽基站、分布式皮基站等逐步引入到規(guī)劃中，逐步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的分層立體化。第二，對(duì)于農(nóng)村、山區(qū)及海洋等區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)，可以通過使用天線、新站型等低成本的組網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。宏站的建設(shè)需要投入較多的費(fèi)用，無線基站的使用能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本一定程度地減少，并且無線基站的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量也比較高。因此，可以將無線基站用于改善農(nóng)村、山區(qū)等地方的小面積的網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題。第三，在已經(jīng)完成小基站覆蓋網(wǎng)絡(luò)的情況下，為了提高小基站覆蓋功能可以引入VoLET技術(shù)，進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果。

1.2 提升網(wǎng)絡(luò)的性能

為促進(jìn)通信行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，應(yīng)當(dāng)積極發(fā)展新技術(shù)，將能夠提升網(wǎng)絡(luò)性能的新技術(shù)積極地引入到通信工程中，從而提升用戶體驗(yàn)，保證通信安全。當(dāng)前有4種提升網(wǎng)絡(luò)性能的方法.

第一，適當(dāng)?shù)貙⑤d波聚合技術(shù)應(yīng)用到適當(dāng)頻段的網(wǎng)絡(luò)中，保證LTE-FDD和TD-LTE之間有著良好的競(jìng)爭(zhēng)，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)性能的提升。

第二，將社會(huì)發(fā)展衍生出的上下行性能提升新技術(shù)有效地進(jìn)行利用，將宏基站用戶吞吐量小一級(jí)小區(qū)之間同頻干擾問題進(jìn)行有效解決，并且部署現(xiàn)網(wǎng)，開展試點(diǎn)工作，保證在時(shí)代發(fā)展過程中網(wǎng)絡(luò)性能可以不斷提升。

第三，將上行天線和八天線之間的比例適當(dāng)增加，將頻譜效率和峰值速率適當(dāng)提升，從而有效發(fā)展移動(dòng)終端產(chǎn)業(yè)鏈，將工作效率提升。

第四，準(zhǔn)確分析相關(guān)工具，準(zhǔn)確定位內(nèi)外干擾信息，從而將外干擾對(duì)系統(tǒng)的影響降低。

2 4G網(wǎng)絡(luò)中無線基站概述

4G網(wǎng)絡(luò)能夠有效結(jié)合3G和無線網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)和信息傳遞速度明顯提升。在4G網(wǎng)絡(luò)無線基站定位過程中，需要對(duì)其中的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行充分分析和利用。無線基站如圖1所示。

圖1 無線基站

通常在如下4個(gè)方面應(yīng)用4G網(wǎng)絡(luò)中的無線基站。

第一，無線基站可應(yīng)用于僅利用宏觀信號(hào)傳輸?shù)奶厥鈪^(qū)域范圍。

第二，無線基站可應(yīng)用于傳輸速度較低的區(qū)域。第三，無線基站可以補(bǔ)充4G網(wǎng)絡(luò)宏站選址受限而無法覆蓋信號(hào)或者信號(hào)質(zhì)量差的區(qū)域。

第四，無線基站可以應(yīng)用于城市或者室內(nèi)信號(hào)質(zhì)量提升方面[1]。

4G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下3個(gè)方面。

第一，使用4G網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)④浖鸵曨l下載速度大大提升。

第二，使用4G網(wǎng)絡(luò)能夠充分利用無線基站的智能化和兼容性優(yōu)勢(shì)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣泛。

第三，無線基站不但成本低，還有著良好的使用質(zhì)量。

3 4G無線網(wǎng)絡(luò)基站建設(shè)的重要原則

3.1 建立立體組網(wǎng)，分層次、分區(qū)地破解特定場(chǎng)景深度覆蓋難題

快速發(fā)展的城市密布了樓宇、人員，傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)在社會(huì)應(yīng)用需求，所以建設(shè)立體組網(wǎng)、分層區(qū)域來解決此類問題十分必要。

通過宏蜂窩覆蓋道路和普通建筑主體。通過微蜂窩和微微蜂窩覆蓋小街小巷；通過室分、NanoCell/Small Cell等手段深度覆蓋大型建筑；天線上仰解決部分無法室分的超高層建筑網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題。利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化室內(nèi)話務(wù)；利用室內(nèi)外基站方法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)[2]。

3.2 多種主設(shè)備靈活組網(wǎng)，最大限度利用現(xiàn)有站址解決不同場(chǎng)景覆蓋需求

無線基站主要設(shè)備產(chǎn)品類型可以根據(jù)扇區(qū)配置、發(fā)射功能、覆蓋能力及承載用戶數(shù)等不同分為宏基站、偽基站、微微基站、Relay基站。在各種類型的設(shè)備輔助下組網(wǎng)更加靈活，能夠結(jié)合不同場(chǎng)景選用不同的設(shè)備，滿足不同區(qū)域網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求，將基站建設(shè)難度有效降低，推動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展。

3.3 設(shè)計(jì)美化方案，保持基站周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性及和諧度

環(huán)保是當(dāng)今社會(huì)備受關(guān)注的話題之一，很多人在無線電磁波輻射方面的認(rèn)知并不正確，認(rèn)為無線電磁波輻射會(huì)造成人體損傷。這種觀念在一定程度上阻礙了基站的建設(shè)，有的基站甚至無法建設(shè)，部分區(qū)域出現(xiàn)盲區(qū)。為此，在設(shè)計(jì)過程中國(guó)可以平衡環(huán)境和基站的關(guān)系，降低基站對(duì)市民生活環(huán)境的影響，從而提高基站建設(shè)成功率，提高后期維護(hù)的便捷性。

在美化基站環(huán)境過程中首先要調(diào)研附近的環(huán)境，合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)基站融入到當(dāng)?shù)丨h(huán)境中的目的。設(shè)計(jì)過程中需在保證天線抗震、抗風(fēng)及防雷等基本要求的情況下盡量將天線類型美化，將施工操作性提高。在使用外罩美化天線的過程中應(yīng)當(dāng)合理選擇材料，避免對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，避免弱化覆蓋區(qū)域、浪費(fèi)基站資源，設(shè)計(jì)人員做好美化和網(wǎng)絡(luò)覆蓋的合理協(xié)調(diào)即可。

3.4 推廣和應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備的力度加強(qiáng)

新技術(shù)和新設(shè)備從出現(xiàn)到實(shí)際應(yīng)用的過程需要較長(zhǎng)的時(shí)間，同時(shí)設(shè)計(jì)人員和建設(shè)人員在具體工程建設(shè)中往往會(huì)更加傾向于傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，這在一定程度上阻礙了新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用。因此，未來需要加強(qiáng)推廣和應(yīng)用新技術(shù)和新設(shè)備，各個(gè)地區(qū)和工作人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)建設(shè)方案和技術(shù)手段的探索和推廣，將建設(shè)難題攻破。

4 4G網(wǎng)絡(luò)中的無線基站設(shè)計(jì)

4.1 進(jìn)一步增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋面

目前，TD-LET網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本覆蓋了我國(guó)城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)，但是越來越多的單位、人員開始使用網(wǎng)絡(luò)，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量安全要求越來越高?？梢酝ㄟ^引入小基站將網(wǎng)絡(luò)覆蓋面和覆蓋深度提高，從而保證網(wǎng)絡(luò)的使用效果和用戶體驗(yàn)。建設(shè)無線基站無需投入大量的資金，能夠保證網(wǎng)絡(luò)使用質(zhì)量效果，尤其適合在偏遠(yuǎn)的山區(qū)、海洋、農(nóng)村等地區(qū)使用，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全年覆蓋。同時(shí)，將VoLTE技術(shù)應(yīng)用到小基站的基礎(chǔ)中能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量顯著提升。

4.2 設(shè)置好無線基站的參數(shù)

為了讓用戶使用感受和小區(qū)承受負(fù)荷提高，確保用戶使用質(zhì)量，提高用戶網(wǎng)絡(luò)使用體驗(yàn)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)測(cè)量的門限和小區(qū)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的選擇優(yōu)先等級(jí)在宏站和無線基站共同覆蓋的區(qū)域內(nèi)設(shè)置好參數(shù)?？梢栽谝欢ǔ潭壬险{(diào)整微蜂窩運(yùn)行速度，變?yōu)榈退僖苿?dòng)模式，將宏蜂窩調(diào)整為高速移動(dòng)終端，從而避免在高速移動(dòng)中切換程序過于頻繁。此外，在高速下載終端模式下的微蜂窩運(yùn)行方式能夠達(dá)到無線基站運(yùn)行中網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分流的效果，實(shí)現(xiàn)無線基站參數(shù)的合理調(diào)整，實(shí)現(xiàn)自由切換鄰區(qū)使用網(wǎng)絡(luò)高峰期，進(jìn)而達(dá)到提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率、保證運(yùn)行效果的目的，改善用戶體驗(yàn)[3]。

4.3 分配網(wǎng)絡(luò)的方式

相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)對(duì)分配網(wǎng)絡(luò)方式提高重視，對(duì)不同區(qū)域的環(huán)境和地市特點(diǎn)進(jìn)行深入分析，從而更好地分配網(wǎng)絡(luò)，將網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量安全提高。還可以有機(jī)地融合IP業(yè)務(wù)，設(shè)計(jì)過程中充分重視并分析不同區(qū)域之間的差異，提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效果。采取有效的措施控制數(shù)據(jù)信息的傳輸，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)耐〞常苊庠诟叻鍟r(shí)期出現(xiàn)堵塞。相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)對(duì)常見的網(wǎng)絡(luò)分配問題進(jìn)行總結(jié)且提前制定處理預(yù)案，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況分析處理相關(guān)問題，保證網(wǎng)絡(luò)分配方案的詳細(xì)完整、準(zhǔn)確無誤。

4.4 4G網(wǎng)絡(luò)中無線基站設(shè)計(jì)中的OLT形式設(shè)計(jì)

工作人員在設(shè)計(jì)4G網(wǎng)絡(luò)無線基站的過程中應(yīng)當(dāng)提高對(duì)OLT形式設(shè)計(jì)的重視度。在無線基站諸多組成內(nèi)容中，OLT占據(jù)著重要的內(nèi)容，其是網(wǎng)絡(luò)布局端口，只有良好地應(yīng)用OLT形式才能為網(wǎng)絡(luò)的正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)提供保障，才能將網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力提升，才能保證信息傳輸?shù)陌踩煽?。設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)工程的實(shí)際需要進(jìn)行OLT形式的選擇，保證其能夠滿足基站建設(shè)需要，為用戶創(chuàng)造良好的網(wǎng)絡(luò)使用環(huán)境。

4.5 進(jìn)行4G網(wǎng)絡(luò)評(píng)估工作

在設(shè)計(jì)4G網(wǎng)絡(luò)無線基站的過程中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)評(píng)估4G工作狀態(tài)，分析其中的優(yōu)勢(shì)和不足，從而合理調(diào)整網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案，將4G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量安全提升。應(yīng)當(dāng)具體分析實(shí)際網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中的薄弱部分，從而將無線基站運(yùn)轉(zhuǎn)問題進(jìn)行解決。在實(shí)際應(yīng)用過程中應(yīng)當(dāng)提高對(duì)用戶個(gè)人感受的重視，尊重用戶的意見，結(jié)合4G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、用戶體驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸常見問題進(jìn)行研究并解決，確保網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量。

5 結(jié) 論

網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力直接關(guān)系著用戶的網(wǎng)絡(luò)使用體驗(yàn)，通過應(yīng)用4G網(wǎng)絡(luò)無線基站能夠?qū)?shù)據(jù)信息傳輸效率顯著提升。這有助于國(guó)民生活質(zhì)量的提升、國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及我國(guó)通信行業(yè)的進(jìn)步。因此，在未來發(fā)展中，應(yīng)當(dāng)合理設(shè)計(jì)4G無線基站，解決網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中常見問題，提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性，創(chuàng)造更加高效的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，充分發(fā)揮4G網(wǎng)絡(luò)無線基站的價(jià)值。