适用于边际网地带广域覆盖的GSM解决方案

1、适用于边际网地带广域覆盖的GSM解决方案适用于边际网地带广域覆盖的GSM解决方案The GSM Solution for Wide Coverage in Edge work杨风丽 Yang Fengli摘要：针对边际网覆盖的特点，提出了可节省投资的广域覆盖解决方案，并对广域覆盖的具体实现方式和覆盖效果进行了分析。 关键词：边际网 广覆盖 大功率基站 塔顶放大器 基站等效辐射功率 一 广覆盖技术 边际网具有广覆盖、低话务和投资受益比低等特点，这就要求在建设边际网时，要用尽可能少的载频覆盖尽可能大的区域，优先满足覆盖需求，提高边际网的投资受益比。 为了既满足用户增长的需求，又降低网络建设的投资，

2、运营商必须采用广覆盖技术来进行边际网络的建设。为了满足广覆盖要求，可从BTS部分和天馈部分两方面综合考虑，统筹兼顾。 1. BTS部分解决方案 (1) 高基站输出功率 目前移动网络上运行基站的发射功率一般在20W-40W之间，覆盖半径相对较小，如果继续采用这类基站来进行边际网区域的覆盖，即使采用国产设备也无法大幅度降低综合投资。因为在整个网络建设中，GSM主设备投资仅约占1/3，其它2/3以上的投资都消耗在传输、电源、铁塔、机房等配套设施上。为了增大覆盖，减少投资，提高基站的发射功率特别是采用大功率室外一体化小基站无疑是边际网覆盖的最佳选择。 为了既节约投资，又能满足边际网广覆盖和低话务的特点

3、，中兴通讯推出了两种广覆盖基站，其一是80W室内型宏蜂窝基站ZXG10-BTS，另外一种是集成电源、传输的室外一体化40W或80W小基站ZXG10-BTS21，以满足不同场合、不同容量的广覆盖需求。特别是ZXG10-BTS21，既能满足广覆盖需求，又可大幅降低局方在机房、电源、传输和铁塔等配套设施上的投资，其传输解决方案更是可圈可点，小机架内部预留19英寸宽度，3U高度的安装空间，既可采用中兴传输，又可兼容任何厂家的小型化传输设备，保证了局方传输网络的完整性和统一性。ZXG10-BS21已成为目前通信界最受欢迎的边际网机型。 一般在郊区和农村环境下，80W基站可覆盖15公里甚至更大，从而可大大

4、减少建站的数量，使综合投资大幅降低。从原理上分析，BTS输出功率从40W到80W，下行功率提高了3dB，上行结合塔顶放大器可带来3-12dB的增益，完全可以实现上下行链路的平衡，使站点覆盖范围大幅提高。 (2) 高基站接收灵敏度 基站的接收灵敏度也即静态灵敏度是反映BTS性能的一个重要指标，接收灵敏度越高，在同样条件下基站的覆盖范围就越大。一般厂家基站的接受灵敏度为108110dBm，中兴通讯GSM基站接收灵敏度可高达112dBm，也就相当于将上行信号提高了2dB-4dB，能使覆盖半径提高10-20。 (3) 建设定向覆盖基站 由于定向天线增益远大于全向天线，一般要大47dB左右，所以宏蜂窝定

5、向站的覆盖半径远大于全向站，所以在站型考虑时，应尽量以定向基站为主。 (4) 采用超距覆盖技术解决沿海和沙漠地带的覆盖 根据GSM规范，BTS的最大覆盖半径为35Km，但在一些特殊地域，如沿海海岸和沙漠地带，由于传播损耗较小，存在超过35Km覆盖的可能。实现超距覆盖需要硬件和软件上的支持，需要采用大功率基站、高增益定向天线和塔放，可以采用双时隙等技术突破GSM规范的限制，实现特殊区域的超距覆盖。 2. 天馈部分解决方案 为了使覆盖范围进一步增大，在保证一定天线挂高的前提下，可以采用高增益天线、低损耗馈线、低插损合路器或双工器来提高基站的EIRP，同时结合塔顶放大器或塔顶增强器、分集接收技术来提

6、高无线上行信号电平，以弥补由于MS发射功率较低而造成的上行链路的不足，达到上下行链路的平衡，增大基站的有效覆盖。 (1) 合路、双工部分 合路器分为3dB电桥合路和谐振腔合路两种，3dB电桥合路允许载波频率在较宽的频带内跳变，支持射频跳频，硬件结构相对简单，也称宽带合路，但随着合路数量的增多，损耗会迅速增大；谐振腔合路插损较小，但硬件结构复杂，每个合路端口的发射频率固定，仅能支持基带跳频；考虑到对射频跳频的支持和合路器的大小、复杂性等因素，目前GSM网络上广泛采用宽带合路器。一般二合一合路器的损耗为3.5-4dB(3.5dB左右)，四合一插损为78 dB（7dB左右），双工器插损一般小于1dB

7、，且合路部分和双工部分时常集成在一个物理实体内。边际网广覆盖、低话务的特点决定了站型主要以O（1）、O（2）、S111为主，对于每小区1TRX的情况，可把同时含有二合一合路器和双工器的组件，通过跳线只使用其双工器部分，等扩容至2TRX时，使用其合路部分或者更换成双双工器；对于每小区2TRX的情况，直接采用双双工器，或者配置两个二合一合路器，两个载频只使用其双工部分，比使用二合一合路器的普通接线方式至少减少3dB的损耗，可使覆盖范围进一步扩大；对于每小区大于2TRX小于4TRX的情况，为了保证两幅单极化天线完成单小区覆盖，可使用两个二合一而不是一个四合一来完成合路，从而使下行信号减少3dB的损耗

8、。 （2）馈线、接头部分 在GSM网络设计中，为了增大基站的等效辐射功率EIRP，一般将馈线接头部分的损耗控制在3dB以内。对于普通宏蜂窝基站，馈线分为主馈部分和跳线部分（上下两段），对于边际网工作的900M频段，一般采用7/8主馈和1/2跳线，7/8主馈的损耗为3.54dB/百米，1/2跳线的百米损耗一般在10-12dB之间。为了保证覆盖，边际网基站的天线挂高一般在50米以上，假设此时主馈长度为60米，则主馈损耗小于2.4dB，跳线部分5米损耗小于0.6dB，基本能满足要求。如果天线挂高过高，致使馈线接头部分的损耗超过了3dB，建议选用15/8线径的主馈线，以将馈线段的损耗控制在3dB以内。

9、 （3）天线部分 GSM不同增益天线的选择是决定覆盖范围的一个重要因素，高增益天线增益可达18.5dBi，比一般定向天线和全向天线增益高3-7.5 dB，可使覆盖范围大幅提高。更有针对狭长地段（如高速公路、峡谷等）的天线，其波瓣较窄，增益可达21dBi/400。为了满足广覆盖的要求，宜选择高增益天线，波瓣宽度以650和900为宜。 天线的分集接收可为上行信号带来近3dB的增益，且在郊区或农村，空间分集效果好于极化分集效果，所以宜选用每小区两幅单极化天线来达到分集效果，实现分集增益。 (4) 塔顶放大器 塔顶放大器用于放大上行信号，一般安装在主馈线和上段跳线（和天线相连的1/2跳线）之间，用于上

10、下行链路平衡预算时弥补上行链路的不足。在采用80W功放和高增益天线时，往往上行链路不足，需要采用塔放来弥补，一般塔放可带来3-12dB可调的上行增益。 塔放需要主馈部分馈送直流电流，所以应用塔放时特别要注意选择合适的天馈避雷器或连接方式以保证对直流馈电的支持。 塔放成本较低，能很好地改善上行信号，目前在GSM网络上已得到了广泛的应用。 (5) 塔顶增强器（也称BOOSTER） 分页标记 和塔顶放大器不同，塔顶增强器能同时放大上、下行信号，一般BOOSTER增益为：发射5-15dB可调，接收2-12dB可调，通过调整发射、接收增益来达到上下行链路的平衡，增大覆盖面积。塔顶增强器的馈电要求和塔顶放

11、大器类似。 塔顶增强器成本很高，目前一般只能支持小区内12TRX的功率放大，且不管输入口功率多大，输出口的功率一般不大于20W，所以目前GSM网上应用较少。 二 广覆盖技术应用分析 1. 提高基站等效辐射功率EIRP EIRP=基站天线输入功率+基站天线的增益 基站天线输入功率是指进入基站发射天线的功率。 对于采用广覆盖技术的O2(80W)基站，塔放损耗取0.5dB，不用合路器时的双工损耗为1dB，馈线接头损耗取3dB，选用普通11dBi增益的全向天线，则 EIRP(80W)=49(0.513)11=55.5dBm 普通O2(40W)基站，采用二合一合路器，损耗设为4.5dB，馈线接头损耗取3dB，同样选用普通11dBi增益的全向天线，则 EIRP(40W)=46(4.53)11=49.5dBm 从上面计算可看出广覆盖技术的应用将使基站的等效辐射功率大幅提高，广覆盖基站符合边际网广覆盖、低话务的特点，必将成为边际网建设的首选和主力机型。 2. 广覆盖技术的市场应用情况 采用广覆盖技术能使基站的覆盖半径大幅提高，在同等传播条件下，采用80W站能使基站的覆盖半径提高30以上，因此迅速在各运营商中得到了广泛的应用