4G网络中无线基站的设计之研究

张冬娜



4G网络中无线基站的设计之研究

张冬娜

辽宁中移通信技术工程有限公司，辽宁 沈阳 110044

目前，中国移动4G网络已基本实现城乡连续覆盖，应用4G微小基站提升盲点及历史难点区域的覆盖质量已成为现阶段工作的重点。4G微小基站的覆盖性能如何、怎么进行网络规划成为相关人员较为关心的问题，本文以理论和实践相结合的方法，提出了4G微小基站网络规划方案，并进行了实际应用，对4G微小基站的相关工作提供了非常有价值的参考和指导。

4G网络；无线基站；设计

1 4G微小基站概述

从扇区配置、发射功率、覆盖能力、用户数等方面出发，小基站可分为Microcell、Picocell和Femtocell等；其中，从硬件架构上又可分为一体化和分布式两类。一体化架构具有成本低、易部署的优势。

1.1 微小区（Microcell）

发射功率一般为1～10 W，比宏站设备输出功率小，可与宏站构成无线网络的分层结构，作为宏站的补充和延伸。主要用于：一是补盲，用于覆盖宏基站无法覆盖到的区域，如街巷、地铁、小区底层、地下室等；二是吸热，以扩充热点区域的系统容量，主要应用在高话务量地区，如繁华的商业街、购物中心、体育场等人流量密集地区。该类型站点设备布放较灵活，可有效控制覆盖范围，对于居民区、商业区覆盖有特殊价值；不足之处在于传输资源、GPS同步信号在部分场景下不易获取。

1.2 微微蜂窝（Picocell）

小区比微小区体积更小，输出功率为百毫瓦级到瓦级，具有设备一体化、部署灵活多样、可有效控制覆盖范围、低成本的优点，主要用于大型写字楼、咖啡厅、酒吧、地下停车场等相对比较封闭的中小型室内场景、局部的区域热点或覆盖盲点区域，也可用于弥补人流密集地区无线资源不足的应急通信场合[1]。

1.3 飞蜂窝（Femtocell）

是根据数据业务发展需求和移动宽带化趋势推出的超小型化移动基站。工作于授权频段，其发射功率较小，一般为毫瓦级，因此覆盖半径也较小。Femto终端体积小、结构简单、布网灵活、功耗小、价格低廉、支持即插即用，可以通过用户的宽带连接或异构网关接入移动运营商的核心网络，为用户发起的呼叫和连接提供高质量的语音和数据业务。Femto技术主要定位于家庭场景的室内覆盖解决方案，但也可以应用于中小企业的办公楼宇。

2 移动4G微小基站覆盖分析

现阶段中国移动集中采购的4G微小设备只有D频段（2570～2620 MHz）产品，覆盖采用经典的COST231-Hata模型进行分析。COST231-Hata模型路径损耗计算的经验公式为：

L（dB）=46.3+33.9lgfc-13.82lghte-a（hre）+（44.9-6.55lghte）lgd+Ccell+Cterrain+CM

其中：fc为工作频率，单位为MHz；hte为基站天线有效高度，定义为基站天线实际海拔高度与天线传播范围内的平均海拔高度之差，单位为m；hre为终端有效天线高度，定义为终端天线高出地表的高度，单位为m；d为基站天线和终端天线之间的水平距离，单位为km；a（hre）为有效天线修正因子，是覆盖大小的函数，其数值与所处的无线环境相关；Ccell为小区类型校正因子；Cterrain为地形校正因子，地形校正因子反映了一些重要的地形环境因素对路径损耗的影响，如水域、树木、建筑等；CM为大城市中心校正因子。针对不同的无线传播模型，根据不同的基站高度和周围建筑物情况，不同环境和速率下的室外覆盖典型半径如下：目前移动4G微小基站主要用途在于提升盲点及历史难点区域的覆盖质量，场景集中于密集市区、一般市区。根据理论计算，为了获得较好的覆盖质量，密集市区、一般市区理想的最大覆盖半径分别为140 m、250 m。由于实际选址中天线挂高往往不能达到理想高度，城市内阻挡、干扰情况也较多，所以密集市区、一般市区最大覆盖半径建议分别向下取整为100 m、200 m[2]。

3 移动4G微小基站网络规划及应用案例

3.1 移动4G微小基站网络规划

目前中国移动4G网络已基本实现城乡连续覆盖，网络建设重点将逐步由“广度”向“深度”和“厚度”转变，而移动4G整体微小基站主要用途在于提升盲点及历史难点区域的覆盖质量，所以不涉及整网网络规划设计。4G微小基站网络规划，只需要将LTE现网划分为较小的易于网络指标管控的微区域，结合路测和投诉数据对微区域内盲点和弱信号覆盖进行技术选址，技术选址按一般市区、密集市区分别以200 m、100 m最大覆盖半径进行选取。微小基站建设完成后，需要对微区域进行复测，以评定指标是否符合预期；对不符合预期的进行基站参数调整，基本可以解决问题。

3.2 应用案例

以本人工作实践，辽宁移动某分公司4G微小基站的选址建设为例。

3.2.1 4G网络投诉与测试

前期收到金水花城一期业主4G信号差的投诉，距投诉位置200多米已有金水花城D-ELH基站，网络优先人员进行现场测试发现新建楼宇阻挡了该基站信号。

3.2.2 4G微小基站技术选址

现场场景为一般市区，根据建议的覆盖最大半径为200 m，选取不达标路段正中心的一栋9层楼楼顶，微小天线挂高约30 m，预期能对不达标区域进行全覆盖。

3.2.3 4G微小基站建设

经过工程部门的努力，4G微小基站建设完成开通，使用华为分布式BookRRU微站设备，其效果良好。

3.2.4 4G微小基站复测验收

在4G微小基站开通后，网络优化人员对该区域进行了复测，测试结果符合预期，网络问题得到了很好的解决，该项目验收得到通过。

4 结论

随着智能终端的迅速普及和移动数据业务的持续增长，传统的网络建设模式很难从根本上解决LTE网络建设所面临的问题，4G微小基站以其灵活在提升盲点及历史难点区域的覆盖质量上得到了很好的应用。虽然目前4G微小基站的规划和建设还存在着不少困难，但只要在实际工作中不断吸取经验，及时总结改进，4G微小基站将会在以后的网络中占据更重要的位置[3]。

[1]梁雪怡.无线网络选址问题的建模及算法[D].广州：广东工业大学，2016.

[2]林飞.浅谈移动网络建设中4G微小基站的应用[J].无线互联科技，2016，15（5）：34-36.

[3]许刚.4G网络中无线基站的设计之研究[J].智能城市，2016，10（10）：101.

The Design of Wireless Base Station in 4G Network

Zhang Dongna

Liaoning Mobile Communication Technology Engineering Co., Ltd., Liaoning Shenyang 110044

At present, the China Mobile 4G network has been basically achieved the continuous coverage of urban and rural areas, the application of 4G micro base station to enhance the quality of the blind spots and the history of the region has become the focus of the current work.The performance of 4G micro base station coverage, how to make the network planning become more concerned about how the relevant personnel problem, this dissertation combines theory and practice, put forward the 4G micro base station network planning scheme, and the actual application, the related work of 4G micro base station provides a very valuable reference and guidance.

4G network; wireless base station; design

TN929.5

A

1009-6434（2017）02-0039-02