小区覆盖技术发展研究.docx

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小区覆盖技术发展研究

小区覆盖技术发展研究

摘要：

通过对现有小区覆盖技术的介绍，结合在实际工程中的运用情况，比较了各种技术的效果和局限性，分析了小区覆盖技术发展存在的问题，提出了发展方向和研究方向。

　　关键词：

基站配置频率复用;小区;覆盖技术无线覆盖;频率利用率;自适应天线;调制技术

　　0引言

　　现阶段，各移动通信运营商都面临频带紧缺的问题，如何以有限的频率资源为更多的用户提供服务，是各大运营商非常关注的问题。

在频点紧缺的现状下，各运营商多采用高配置、多小区的方式进行基站配置，以此追求较高的频谱利用率，如此意味着可以用有限的投入产出高的效益。

从移动通信技术近年来在小区运用的实际情况看，越来越多的以低挂高、低增益的天线来细分区域，代替原有的高挂高、高增益天线实现的大区域覆盖。

在技术层面上，小区通信制的技术采用是在频率复用问题上的革命性进展，对移动通信技术的发展产生了重要影响。

小区域覆盖技术作为移动通讯中比较关键的技术之一，近年来得到极大完善和推广，特别是随着相关研究的不断深入，实际应用中已初现成效。

从采用高发射功率大区域到微发射功率的小区域，从基站全天候全区域到自动化、智能化分区；从单调的层次数据方式到蜂窝结构的小区数据结构；从单基站两、三个扇区方式到最大六扇区方式；在特殊地形环境下利用射频拉远小区域覆盖需要等，不断发展。

此外，近年来发展的自动适用调整姿态的波束多功能天线，可降低基站、改善通信质量、提高覆盖面积、系统扩容。

　　1小区技术的合理运用

　　移动通信系统的首要问题，是用有限的基站资源和信道资源完成对特定业务区的覆盖和容量需求，并满足相关质量要求。

从这个区域的覆盖程度来看，理论上的小区覆盖程度应该是均匀的而且是封闭的，在服务区域内提供质量一致的双向传输通信信道。

这包括了在区域内用户的通信质量不会因为所处通信位置的不同、上行信道信号或是下行信道信号而产生通信质量的不同，也就是说在通信区域内任意位置上用户拥有相同数量的上行信道和下行信道供通信用户使用，并且通信质量是一致的；另一方面，在整个通信区域内，信道的利用率也是非常高的。

小区域通信技术的发展，起步于无线通信效果和无线通信频率的重复使用程度，上述两个方面影响了整个移动通信系统的性率和架构。

在移动通信系统中，上述两个指标，通产采用覆盖效果和频率复用因子两个变量进行衡量，包括定性和定量两个方面的表述。

　　现有移动通信网络，一般由多个小区域组成小区大区域群模式，以小区大区域群作为一个统一的单位进行频率的重复使用和通信区域的网络覆盖，这也是目前主流移动通信系统所采用的方法。

由于同一个频率小点在组成小区大区域模式单位中的不同小区域重复使用，随之也就出现了相同频率或邻近频率之间发生干扰的现象，这种现象需要在小区大区域模式下尽量避免。

因此，在小区大区域模式中构成大区域模式的小区数量不变，而小区面积减少了，将有效地缩小相同频率重复使用的距离（通信距离）。

与此同时,也就有效地提高整个群模式的重复利用程度。

同理，如果减少构成大区域群模式的小区域数目，也能起到相同的结果：

有效地缩小相同频率重复使用的距离（通信距离），同时，有效地提高整个群模式的重复利用程度。

　　但是，当采用较少群模式下的小区面积或减少小区数量，也会导致相同频率重复利用的距离缩短等负效应，由于相同频率重复利用的距离缩短将会干扰整个系统，整个系统的通信质量将会下降，甚至出现连正常的通信都无法保证的严重后果，整个系统处在崩溃的边缘。

因此，在单一利用上述措施时，必然会出现通信质量的要求相矛盾的现象也就是小区域通信效率的提高与小区通信质量负相关，在追求网络质量和网络运行高效能中必须进行折衷选择。

　　无线环境的千差万别，话务分布的随机性，造成实际网络应用中会遇到种种需求和与之带来的种种矛盾和问题，比如说：

实际的地形地貌会对无线电波的扩散产生影响，进而导致这个通信小区内很难做到信号均匀，更有甚者，会出现小区域内的盲区（也就是信号无法完全覆盖）；而且根据现实中的应用情况，通过数理统计分析小区域内通信需求类似随机变量的正态分布的特点，在实际中可能将小区的通信资源得到最大化的利用。

　　鉴于以上原因，在实际应用中需要采用强有力的技术手段来解决上述网络实际应用问题，以达到网络运行高效能、网络质量高标准的目的。

　　2缩小相同频率重复使用的距离（通信距离），有效改善小区信号覆盖均匀程度

（1）采用扇形分区技术。

该技术现已被广泛的运用，如使用三扇区、两扇区基站。

　　所谓的分区（扇形）是指在一个基站里，采用多个扇形的电波约束定点天线装置，将这个通信区域划分为多个小的扇形区域（小区），并且每个小区采用各不相同的信道组或频道。

这样的天线布置方式理论上可以有效地减小同频干扰的现象，提高通信质量。

比如，7个小区组成的小区大区域群模式，以该群中某一个小区为例，如果采用全向方式的区域划分模式，第一层就会有6个相同频率的干扰；而如果采用小区分区（扇形）模式呢，那么相同频率的干扰就会减少到2个甚至是1个。

　　综上所述，对原有的通信区域进行分区（扇形）可以缩小相同频率重复使用的距离（通信距离），有效地提高整个群模式的重复利用程度。

（2）小区采用分层结构。

这种模式是指在原有的通信小区中再重叠覆盖相应的蜂窝小区结构，也就是说在同一区域内重叠覆盖若干个小区。

由于蜂窝式的小区覆盖范围很小，相同频率重复使用的距离（通信距离）也就减小了，这种层模式有效地提高整个群模式的重复利用程度。

在一个系统内采用分区和分层机构，使原有的小区结构变得立体和纷杂，能缩小相同频率重复使用的距离（通信距离），有效地提高整个群模式的重复利用程度。

　　（3）小区可采用同心圆划分技术。

该技术将原有的小区分为了内层和外层。

小区的通信外层区域主要是原有的蜂窝小区，小区通信的内层区域覆盖范围主要集中在基站附近。

具体来说，外层采用4*3，内层采用3*3、2*3、1*3。

同心圆划分的主要是内、外层共用站址、BCCH信道和该基站的天线装置，在此模式下，通信始终是在建立在外层区域上。

缩小相同频率重复使用的距离（通信距离）。

　　以上论述的几个区域划分的方案，都是将区域划分为2个部分，分别进行规划。

如果在整个区域上采用更细的划分方法可以将整个系统的频率利用率进行质的提高。

　　（4）多重频率复用技术（MultipleReusePattern，简称为MRP）。

该技术的核心理论就是在进行小区频率整体规划时进行蜂窝分层，同时针对不同层次进行频率复用规划，频率根据小区和距离进行不同的划分，使得频率的距离由于分层而缩短。

该技术与传统的固定频率理念完全不一样，该种技术分配时，更加灵活多变，利用效率更高。

这种技术将一个小区的频段进行二项分割，小区之间都不一样，但可以利用跳频、动态功率控制、不连续发射等抗干扰技术，实现干扰的补偿。

这一方式等效地缩短了缩小相同频率重复使用的距离（通信距离）。

　　3通信盲区的解决

（1）可考虑利用小区微分技术和RF扩展对产生通信信号难以达到（盲区）周边区域进行微分。

利用小区微分技术可以有效减少小区的盲区数量和提高通话质量。

在原有的小区覆盖或者小区本身客观条件（基站位置较低、发射功率不足）比较差的情况下，可以有效地改善信号强度，提高整个小区的覆盖有效率。

频谱（RF）扩展方案，这种技术是将通信实现传递的方式，提高小区区域的触角，实现了实际意义上的盲区减少。

通过两个方案的对比，我们可以发现：

微分技术是将相关信号直接交换回基站；而频谱（RF）扩展方案是将原有的信号或数据不断传输下去，并没有产生额外的信号。

所以在实际引用上，频谱（RF）扩展方案可以提供更高的效率，使整个小区的功率用于面积更大的通信区域，而且价格便宜，缺点是安全性低，不便管理，而且不利于频率规划。

（2）采用分层小区结构。

这种小区结构可有效地通过宏蜂窝与微蜂窝的结合使用来解决城市“信号盲点”（城市中受建筑物阻挡的盲区、密集低矮建筑等）的覆盖，并可通过微蜂窝的配置提供额外的容量，结合室内分布系统解决城市大中型建筑物室内以及隧道、地下设施等的覆盖，从而实现无缝覆盖及对热点话务的吸收。

　　4小区通信技术发展趋势

　　当移动通信系统发生干扰受限，应尽可能降低相同频率的干扰，提高系统容量。

小区覆盖面积、通信信号播放环境、基站数量、天线方位角的指向、基站发射功率等变量是影响相同频率信道间的干扰主要因素。

因此，自动跟踪调制解调技术、自动适用调整姿态的波束多功能天线、自适应小区覆盖和信道动态分配的研究具有非常重要的意义。

此外，小区技术的发展不能局限于特定范围内的研究，应密切联系相关技术和研究。

一方面要进一步提高小区覆盖有效率和通信频道利用率，提高单位频段话务量；另一方面尽量降低不同小区的通信次数，提高传输和交换的效率，提高网络质量。

因此，在现有小区技术合理运用的基础上，为进一步提高小区技术需要进行以下几个方面的研究，主要有：

（1）研究自动跟踪调制解调技术。

由于存在数量各异的蜂窝半径，移动通信轨道信号强度不一，小区覆盖中远近效应比较明显。

由于存在无限传播环境对不同用户、不同信道特点反映不同。

特别地，当不同用户在不同的使用环境下导致无线信号强度变化，使用户对通信质量有直接的感知。

基于以上情况，需要研究小区内自动跟踪调制解调技术，实现多方位、全天候、多角度改善信道质量，使用户通信质量大为提高。

在研究过程中只要依据用户在网络中的位置、信号强度、市场目前可调速度技术成熟程度等变量信息进行研究。

可见自动跟踪调制解调技术对于改善移动通信轨道信号强度、改善用户通信质量、扩容系统具有重要意义。

（2）研究自动适用调整姿态的波束多功能天线。

　　波束天线在小区通信同频干扰基站中起到非常大的作用，对提高通信质量、提升小区实际覆盖面积、改善信道质量等方面有着紧密的联系。

目前，在我国传统的几个波段频率控制办法中主要采用的技术是小区分区化。

不过通过实际使用，发现存在适用率低、小区实际覆盖面低于理论翻盖面等问题。

当基站采用自动适用调整姿态的波束多功能天线可以模拟实现小区分区，使分区的个数大于3个或6个区域。

该天线能将波束在非常小的范围，降低了相同频率信号的扰动，提高了通信质量和利用率。

具体来讲，就是一个小区内可共享所有的通信资源，自动适用调整姿态的波束多功能天线可以准确跟踪确定用户gps位置，同步将用户通信信道切换到相应的频率。

这种技术在真正意义上实现了通信资源利用率的大幅提高。

由此可见，自动适用调整姿态的波束多功能天线应广泛应用在基站、改善通信质量、提高覆盖面积、系统扩容等方面。

　　（3）进行自适应小区覆盖和信道动态分配的研究。

　　前面提到的自动适用调整姿态的波束多功能天线仍然是原有固定的小区通信架构，并且不同小区之间的用户通信仍需要BSC或MSC的支撑。

所以，下一步需要进行小区覆盖范围自动适应调整技术就显得尤为重要了。

该研究可以提高小区的实际覆盖面，降低越区通信，降低小区通信对BSC或MSC的依赖。

自动适用调整姿态的波束多功能天线可以根据波向、自适应调整波束宽度和指向调整不同小区的通信数量，从而实现波束跟踪不同区域用户，减少切换次数，提高通信持续性。

对高密度高强度通信的小区进行无缝覆盖和通信信号自动分配，降低切换终端频率，提高网络利用率。

自动适用调整姿态的波束多功能天线可降低基站数、改善通信质量、提高覆盖面积、系统扩容。

　　综上所述，自动化高智能小区是外来小区通信技术课题主要的发展趋势。

在小区通信时，要适时地对变化的通信环境、播放通道进行自动跟踪调整，信号分级分段处理。

根据用户的实际位置，自动调整信号覆盖面和频率。

BSC或MSC总线前台处理能力和智能化得到进一步加强。

同时在实际项目决策、实施中，要设法降低项目成本，加强项目资金筹措决策，合理确定融资渠道，不断提高项目的经济效益。

　　5结束语

　　在我国，小区技术需占用已经比较有限的无线频率资源。

特别是当小区技术作为关键技术之一，应用