TD街道覆盖及后备电源解决方案研究

李光文

【摘要】 随着近几年市区基站的大规模建设以及社会的发展和城市环境的变化，基站工程建设越来越困难，文章主要探讨影响TD网络覆盖因素、TD街道覆盖场景及后备电源解决方案。

【关键词】 TD网络 TD街道站 解决方案

一、引言

随着TD网络用户数的快速发展，TD现网的网络问题逐步显现，主要体现在城区以外区域的广度覆盖不足和城区深度覆盖不足。自从第三次电信行业重组以来，中国移动正式开展全业务运营。其TD-SCDMA的3G业务得到快速发展，目前，中国移动3G用户数已突破6000万户。同时，数据业务呈现爆炸式增长，随着网络应用的不断丰富和增加，用户对数据业务的需求越来越大，使整个TD网络的数据业务能力面临巨大的挑战。

本次探讨力求解决以下问题：（a）找到解决TD网络覆盖不高的原因，提出能够有效提升TD覆盖率、扩大覆盖范围、提升用户感知的方法。（b）针对TD街道站提出有效的解决方案。（c）通过现有一体化基站对比提出TD街道站后备电源的解决方案。

二、影响TD网络覆盖因素

从理论上说，影响TD-SCDMA业务信道覆盖的因素主要包括帧结构、处理增益、不同业务的接入Eb/No（码元能量噪声比）、智能天线和联合检测、接力切换、持续中断概率、干扰储备等。

下面从不同业务的接入Eb/No、智能天线和联合检测等方面简要说明。

（1）不同业务的接入Eb/No。Eb/No为每个业务信道信息比特能量与总的噪声和干扰功率谱密度的比值，反映了信噪比的大小。Eb/No的目标值随传播环境、移动速度、链路实现方案的不同而不同。Eb/No的值与厂家的设备性能有关。

（2）智能天线和联合检测。智能天线的基本原理是在无线基站端使用天线阵和相干无线收发信机实现射频信号的接收和发射。在TDD（时分双工）模式下，上行链路和下行链路使用同一个频段，基站端可根据在上行链路上得到的接收信号估测信道信息，就能较为准确地判断下行链路的多径信道的衰落特性，实现良好的下行波束成形，同时采用低成本的低输出功率放大器。通过多波束成形使期望用户接收的信号功率最大，而使其他位置上的非期望用户受到的干扰最小。这将大大降低多址干扰，增加基站侧等效接收灵敏度和等效发射功率，它对提高TD-SCDMA的覆盖起到了关键作用。但是智能天线也有它的缺陷，它对时延超过一个码片宽度的多径造成的码间干扰没有简单有效的抑制方法，另外智能天线的上下行波束成型采用的是同样的空间参数，由于用户的移动，其传播环境是随机变化的，如果用户高速移动，那么将很难克服多普勒频移造成的快衰落影响。

作为TD的关键技术，联合检测是把所有用户的信号都当做有用信号，而不是干扰信号来处理，这样就可以充分利用各用户信号的码号、幅度、定时和延迟等信息，从而大幅度降低多径多址干扰。TD是一个时隙和帧控的TDMA（时分多址）方案，每载波的用户大都分布到每个帧的各传输方向的时隙，最终使每时隙中并行用户的数量很少，可通过较低的计算量和较低的信干比要求即可被有效检测到。联合检测已应用在8 kbit/s到384 kbit/s等多种传输速率的TD技术中。

TD系统中智能天线技术一般是与联合检测技术配合起作用的，采用二者相结合的方法使得在计算量没有大幅度增加的情况下，就能在上行获得分集接收的好处，下行实现波束成形。智能天线主要降低了小区间的干扰，而联合检测技术则主要降低了小区内不同用户之间的干扰。智能天线与联合检测联合应用，降低了小区干扰，从而大大提高了系统容量。在链路预算中一般把这两者的作用联合起来等效为天线的赋形增益。

以上均为理论分析，在实际工程方面可以总结很多影响TD网络覆盖的因素。

（1）TD基站部署的数量。这是确定一个区域TD网路覆盖水平的决定因素，假设需要覆盖区域的面积为S，该区域基站的覆盖半径为R，那么基站的覆盖面积为2.598R2，若实现全覆盖，则需要的基站数量为S/2.598R2。如果部署的基站能够有效覆盖用户，则网络整体覆盖率较高；反之则较低，用户感知度就会降低。基站的建设规模直接影响到网络覆盖的好坏，是信号覆盖的决定因素。

（2）现网工程参数设置不合理。实际工程中，在网络开通后，通过路测发现信号强度达不到预期的期望值，通过网优手段解决后，信号的覆盖能力和覆盖范围往往会得到较大程度的提高。究其原因往往是下倾角设置不合理、天线选型不合理或者天线方位角设置不合理等因素造成的。

（3）建筑物遮挡造成的信号衰减。城区建筑物密集、房屋结构复杂、墙体等障碍物穿透损耗较大（一般在20 dB左右）。TD信号往往需要经过多重绕射和穿透才能接入到手机终端，此时的信号强度往往非常低，达不到手机解调的最低门限，这样就会影响网络的覆盖，这一点尤其在市区的一些高层建筑物的上端尤为明显。该部分往往导频污染严重，信号乒乓切换严重，容易产生掉话。

三、TD街道站解决方案

随着近几年市区基站的大规模建设以及社会的发展和城市环境的变化，基站工程建设越来越困难：一是人们对于基站辐射的防范意识正在逐步增强，这给新建基站的站址租赁工作带来了很大的困难，也造成了一定数量的已有基站因为业主投诉被逼迁；二是随着人们对网络质量和覆盖率的要求越来越高，需要移动公司在一些地形特殊的地方建站来提升网络质量，比如城市景观道路、大桥等，但这些场景建站空间非常有限；三是市政部门对基站建设的要求越来越高，传统土建基站由于建设周期长、外型不美观、建站易遭居民投诉等因素报建困难，而且在要求精确建站精确选址的大前提下。对于基站的建设采用多种方式，所以基站建设需要转变思路，移动通信基站建设向集约化和景观化方向发展。本次主要讨论市政路灯街道站的建设方案。

建设要求：街道站主要覆盖目标为周边道路，并兼顾周边建筑覆盖，天线挂高最好高于周边建筑平均高度5米，路灯杆不宜遮挡天线以便能够达到前期规划的覆盖要求。主要难点在于传输线路配套部分的室内管道资源是否具备条件及无线站址协调等。建议使用ODP-065R09K室外定向板状小天线（增益9dBi，长度和宽度都小于30cm）。

如图1为某城区街道站站点分布图，通过利用该区域市政路灯杆进行街道站建设，很好的解决了该区域TD网络覆盖不足的问题，达到了预期效果。

四、街道站后备电源解决方案

4.1 室外一体化基站现状

随着通信技术的飞速发展，越来越多的人都逐步开始使用移动电话，于是通信基站的建设也逐步频繁起来。近几年来，多次发生人们因担心电磁辐射而制止基站建在自己家附近的事件，通信运营商没有办法在最合适的地方建设基站，所以基站的选址难、建设难度大已经成为各大运营商不得不重视的问题。

现今室外一体化基站的建设大多都选择屋顶、街道等地址，数量大、分布广，没有专门的机房。这样市电供电的波动大对设备的长期正常运行造成了不小的麻烦，大多数运营商采用的建设方式都是在室外放置一体化电源柜，但是铅酸电池工作对环境和温度的要求都十分苛刻，长期高温或太阳直射的地方，铅酸电池的寿命就会非常短。所以，性能优异的铁锂电池代替铅酸电池将成为今后基站建设的必然趋势。

4.2 铁锂电池后备电源解决方案

随着移动通信技术的快速发展，新技术、新产品的层出不穷，新建基站和通信设备的后备供电问题已日益严峻，其间不少电池能源厂商如雨后春笋般不断涌现，其中铁锂电池以性能强、寿命长的特点被不少通信运营商看好，各大运营商及中国通信标准化协会都把通信用铁锂电池为后备式供电首选目标作为重要课题来研究。

磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池，具有高能量密度、长寿命、环境适应性好、无污染等优点，但价格较高，目前在通信业已有少量试应用。

目前，在通信行业中大量使用的阀控式密封铅酸蓄电池，经过数年的建设及运行维护经验总结，主要存在能量密度低、运行环境温度要求高、放电效率低、寿命短、铅污染严重等弱点。随着业务的发展、节能减排的需要，在新形势下通信行业对蓄电池有了更高的要求，需要革命性的技术进步才可以解决上述问题，从现有电池技术来看，铁锂电池具有很多切合我们对新型电池要求的特点，因此，我们需要积极稳妥地探索将其引入通信行业中的可行性，全面验证其相关性能。

传统电源解决方案为直流远供或是放置室外一体化电源柜，直流远供由于需要远端使得安装不方便及曝露在外面影响美观，室外电源柜体积大也影响美观；根据以上现有技术无法满足的缺陷，我们在某地市研究了多功能设备箱（如图2），该设备箱集成了安装RRU、铁锂电池及电源，且外观美观、体积小，有利于在街道路边放置；解决了现有设备放置不规范、供电难等一系列难题。

参 考 文 献

[1] 李世鹤. TD-SCDMA第三代移动通信系统标准[M]. 北京人民邮电出版社，2003

[2] 木根. TD-SCDMA移动通信系统. 北京邮电大学，2009