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GSM基站的優化建設

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    GSM數字移動通信發展非常迅速，從早期規劃的大區制，到后來的小區制，直到現在的微蜂窩、微微蜂窩，相對應的天線從早期架設在屋面鐵塔上，到后來天線降到屋面上，直到現在要把天線設置在屋面下的外墻側面上。所有的這些變化都說明，對GSM基站站點的優化在不同階段要有不同的思路，只有不斷更新思想，才能建設和優化好GSM無線網絡的通信質量。 
    在GSM建設初期，建設基站的主要目的是為了擴大無線覆蓋面，盡可能力移動用戶提供較為滿意的連續覆蓋，所以基站數量相對較少，無線網絡也相對簡單。 
    隨著GSM移動電話用戶數量的飛速增長，GSM基站只有不斷地進行擴容與新建，才能滿足用戶的需求。隨著無線網絡的不斷擴大，網絡資源配置不合理現象日益突出，因此，在GSM基站進入快速發展階段。應重視對基站的優化。 
    下面以福州市區GSM基站為例，從3個方面闡述影響移動通信質量的原因，并提出采取優化的方法。 
　 
一、預測模型的影響及其優化 
　 
1.預測模型的影響 
 
    根據所使用的頻率不同，通常有兩種不同數學模型預測GSM基站無線覆蓋范圍。 
　 
（1）Okumura電波傳播衰減計算模式 
    GSM900MHz主要采用CCIR推薦的Okumura電波傳播衰減計算模式。該模式是以準平坦地形大城市區的中值場強或路徑損耗作為參考，對其他傳播環境和地形條件等因素分別以校正因子的形式進行修正。 
　 
（2）Cost-231-Walfish-Ikegami電波傳播衰減計算模式 
    GSM 1800 MHz主要采用歐洲電信科學技術研究聯合推薦的"Cost- 2-Walfish-Ikegami"電波傳播衰減計算模式。該模式的特點是：從對眾多城市的電波實測中得出的一種小區域覆蓋范圍內的電波損耗模式。 
       不管是用哪一種模式來預測無線覆蓋范圍，只是基于理論和測試結果統計的近似計算。由于實際地理環境千差萬別，很難用一種數學模型來精確地描述，特別是城區街道中各種密集的、下規則的建筑物反射、繞射及阻擋，給數學模型預測帶來很大困難。因此。有一定精度的預測雖可起到指導網絡基站選點及布點的初步設什，但是通過數學模型預測與實際信號場強值總是存在差別。  
 
2.采取的優化方法 
　 
（1）福州市區GSM基站電波傳播的環境福州市區內的地理環境是： 
    有山（于山、烏山等）、有湖（西湖公園、左海公園等）、有江（閩江等），還有參差不齊的高校大廈。福州市區現有GSM 900 MHz基站198個，GSM 1800 MHz基站也有70個左右（截至1999年底）。這些基站遍布在全市各主要商業區、住宅小區、行政辦公大樓、學校以及郵電局（樓）等場所，基站與基站之間最小間距己小于300m。因此，電波傳播環境是錯綜復雜的。 
　 
（2）優化的方法 
    根據福州市區的地理環境和基站分布情況，要得到真實的電波場強覆蓋情況，需借助于場強測試儀進行現場實測（路惻）。優化時主要分高話務量密集區和中低話務量區兩種情況進行： 
 
①高話務量密集區的場強測試和優化 
　 
    所謂高話務量密集區是指福州市的五四路、東街口、五一廣場等區域。這些區域每平方公里的愛爾蘭數一般在120以上（即120Erl／km2）；場強值設置應下低于-65dB，以保證在高話務量區內的所有GSM手機都處在強場強覆蓋狀況。 
    借助場強測試儀進行現場測試（包括室內、室外覆蓋），重點了解并記錄各基站覆蓋區、重疊區、弱場強值區（小于-65 dB。尤其是小于-75 dB）分布情況。然后對這個區域內的場強值調整及優化。 
 
a.弱場強值區的調整及優化 
　 
    主要是室內區域的調整及優化，因為電波穿過各種墻體進入室內約有15 dB一20dB的衰減值，因此需加強室內區域的場強值。 
    對建好且已投入使用的高樓大廈、賓館（一般是三級以上）等如果在技術上可采取室內分布系統的，應優先考慮建設室內覆蓋點：如果在技術上不能采取室內分布系統的（有些物業管理部門不同意施工），則應考慮建設微蜂窩站點；對于在建或擬建的建筑物（尤其是高檔大廈）應積極與業主聯系，爭取在建設階段就布好室內分布系統。 
    根據實際情況，對室內覆蓋站可獨立增加頻點建站，也可利用原有室外站頻點建站（通過天線分路器共享室外、室內載頻）；可建成定向無線分布式的室內覆蓋，也可建成全向式天線分布式的室內覆蓋。  
    以上是改善繁華地段弱場強值區的有效方法，解決得好一方面可以解決高層建筑干擾問題，另一方面可提高接通率，吸收話務量。 
    目前在福州市區的省政府新大樓、省郵電管理局、省移動公司大廈、福州電信樞紐大樓、大利嘉城、雙子星大樓等基站均采用室內覆蓋，在郵電公寓等基站建設了微蜂窩站。  
 
b.場強重疊區的調整及優化 
　 
    場強重疊區主要是相鄰多基站無線電波重疊覆蓋區域。由于多基站的多扇區對某一特定區域進行無線電波重疊覆蓋，必然使進入該特定區域的移動手機出現頻繁切換。掉活率上升。因此，必須減少這類區域的重疊覆蓋區域的面積。  
    對場強重疊區的優化可考慮采用增大下傾角的方法或換成電調下傾角的天線，使覆蓋重疊區減小，并減少干擾。 
    通過調低周圍相關基站的天線掛高、發射功率或使用更低增益（如 8dB）的無線等方法，也可改善場強重疊覆蓋帶卒的負面影響．減少掉話率。 
    目前在福州市的五四路、東街口、五一廣場、三叉街等地段上的基站就應降低天線高度或使用更低增益天線或調低基站輸出功率。  
 
②中低話務量區的場強測試和優化 
　 
    所謂中低活務量區是指除了高話務量區外的其它區域，一般指福州市的二環路以外（行政區域劃分的三、四級及以下的區域）。該區域場強值最低可放寬到-90 dB～100 dB。借助場強測試儀進行現場測試（包括室內、室外覆蓋），重點了解并記錄各基站覆蓋區、重疊區、弱場強值區（小于-90 dB，尤其是小于-100 dB）分布情況。然后對這個區域內的場強值調整及優化。 
    由于這類區域場強重疊區并不像密集區域場強重疊區那樣影響移動用戶（掉話率），因此應把優化的重點放在改善弱場強值區，最簡單、最直接的方法就是增設室外基站，加大場強值，改善覆蓋。  
    總之，因預測不準確，對GSM基站進行調整優化，主要是通過增設室內站、微蜂窩站、室外站，調整基站無線參數以及發射功率等方法，改善無線電波的傳播及覆蓋，使區域內的無線覆蓋更接近數學模式電波傳播模型，為用戶提供良好的通話質量。 
　 
二、環境變化及其優化 
　 
1．環境變化 
 
    GSM發展非常迅速，基站遍布城市各個角落與街道，另一方面城市的規劃與建設不斷地更新和發展，一座座高樓大廈拔地而起。這樣，早先建設的基站在某扇區或多個扇區就有可能被后來建設的高樓所阻擋，基站電波傳播環境急劇惡化，因此必須對基站進行優化，使基站的資源配置始終處于最優狀態，產生出最大經濟效益。  
2．采取的優化方法 
　 
（1）基站天線調整 
    最有效且簡單的辦法是對基站天線進行調整，即把被阻擋的扇區天線移到該樓其它位置，避開阻擋建筑物，這種方法適用于無線及饋線調整相對比較容易的基站。例如．福州市電信樞紐GSM基站建設于1995年，當時該基站第一扇區（朝北面）沒有阻擋物，但是在1998年城市規劃中，位于該基站第一扇區的正前方新建了一座科技大廈，與樞紐大樓相隔不到15 m，完全阻擋了樞紐站第一扇區的無線覆蓋，該扇區話務量直線下降。為了使該扇區的資源能得到有效利用，優化時，對該扇區的兩副收發／分集接收天線作了及時調整，移到靠西面的北側，避開阻擋建筑物。 
　 
（2）搬遷基站或扇區 
    當天線及饋線調整較為困難且基站因阻擋，實際利用率大大降低時，可采用兩種優化方法。優化方法之一，搬遷基站。當然采取這種方法，在人員、時間、資金等方面要付出代價，應慎重考慮，盡量少采用。優化方法之二，去掉被阻擋的扇區，在周圍適當的區域內另設站點。  
    城市中的重要基站往往處于城市的中心，而隨著城市現代化建設步伐的下斷加快，舊城改造、城市重新規劃在所難免，基站所處的周圍環境也處于不斷更新和改變中。基站周圍的無線電波環境也隨之改變。因此對城市內基站進行優化應適應城市環境的改變。使無線電波處于較佳覆蓋，資源配置處于較合理狀態。  
    值得一提的是上述調整是動態的而不是靜態的。 
　 
三．網絡擴建及其優化 
　 
1．網絡建設的發展 
 
    在網絡建設初期，往往把基站各相關的參數設置在有利于擴大基站覆蓋面的位置上。隨著GSM用戶增多，網絡下斷擴建，基站越建越多，GSM無線網絡不斷向小蜂窩--微蜂窩結構發展，原先的基站參數（如基站的輸出功率、無線高度、無線增益、無線傾角等）設置已不適應現在無線網絡的發展需要，必須進行調整。 
    由這個因素引起的基站優化工作量最大，涉及面也最廣，而且也是最迫切需要解決的問題，因為這直接關系到整個無線網絡能否順利擴容、增加無線網絡容量、滿足用戶對GSM移動通信的需求等問題。 
 
2．采取的優化方法 
 
    --這種因素引起的基站優化可從兩個層面進行： 
　 
（1）對設在市內高層建筑上基站的優化 
        毫無疑問，這類基站（一般是指天線離地掛高在30m以上）在GSM建設初期起到了重要的作用，在基站數不斷增加的情況下，這類基站正面作用越來越小、反面作用越來越突出，它阻礙基站的進一步發展（建設、擴容），特別是給頻率復用造成困難。 --在對福州市內早期建設在高層建筑物上的一些基姑進行優化時。可采取以下方法： 
    ①如果無線能降高的，就采取降低天線高度的辦法，便于在其周圍建設新基站，提高頻率復用率。例如，目前福州市內的郵電公寓基站由原先天線掛在14層屋面的50mn鐵塔上，降到現今14層屋面上（還是太高，優化時應調整到8層外側墻上）。 
    ②如果無線不能降高或降高很困難的基站，有兩種辦法：  
    a.對這些高層站使用的頻率重新分配（規劃），使之與大部分市內低層基站使用的頻率不重復，形成福州市內高層建筑物群覆蓋和低層建筑物群覆蓋兩個層面，例如福州市郵政大廈、江濱等基站可調整為高層覆蓋區。 
    b.由于市內高層站也不能設置太多，那樣會浪費寶貴的頻率資源，因此對一些多余的基站（特別是市中心、繁華地段的高層基站）則應拆除，像福州市閩江飯店基站就應拆除。 
　 
（2）對設在低層建筑物上基站的優化 
    對這類基站（一般指10層以下民用住宅樓，天線離地掛高在15m～30m之間），如果是基站無線覆蓋半徑要求控制在500m左右時，這樣的無線離地掛高是比較合適的。隨著基站小區的不斷分裂，小區半徑間隔越來越小（已達到300m，甚至更小）, 這時就要對天線進行調整。 
    由于對這類基站進行優化，主要是把基站無線覆蓋小區半徑控制在一個更小的范圍內，因此，通常采用調整無線傾角的辦法來加以控制。一方面，調整天線下傾角方法簡單、施工方便、周期短，且又能使天線在干擾方向上的增益減小：另一方面無線下傾后，提高了本覆蓋區內的信號強度，既改善了本覆蓋區的場強，又增加了抗同頻干擾的能力，因此能有效地對服務區進行控制。 
    當通過調整天線傾角無法達到預期的目的時，就要通過更換小增益天線、調整基站的發射功率，或者降低天線的離地高度等方法來控制小區信號強度。 --在實際工程中對天線下傾角調整不是越大越好，這是因為隨著天線下傾角的增大，水平方向傳播特性圖將變成扁平。一般下傾角超過10°，水平方向圖就會出現失真。因而天線下傾角在0°～10°之間選擇較為合理。 
    另外，有些廠家在設計天線時，把主瓣與旁瓣交界處的場強值設地成0 dB，且天線內部本身又沒有設置下傾角度，為了抑制該0dB場強值落在最想覆蓋的基站小區內（造成近距離覆蓋效果不好），因而無線下傾角至少也要下傾1°～2°。如果運營商選擇這類天線，則天線下傾角建議在1°～10°之間選擇為宜。 
    當然，影響GSM基站通信質量的因素是非常復雜的，如智能跳頻技術運用的好壞、配套傳輸和電源質量穩定的情況、工程施工質量的好壞等因素都會直接影響到基站通信質量，限于文章的篇 

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