GSM网路优化常用的手段

GSM网路优化常用的手段
在GSM网路优化中一个很重要的环节就是调整小区覆盖图。

如果小区覆盖调整的比较理想，其它问题都比较容易解决。

譬如干扰（包括同频和邻频）问题，只要按照小区覆盖图排列好频率组，基本上可以把干扰控制在允许范围之内。

再譬如邻区设置以及越区切换各参数的设置，都可以根据小区覆盖图事先提出方案。

而且一般的讲，这个方案在付诸实施后修改工作量很小。

在小区覆盖图调整好之后，还要进一步提高网络的效率。

这就是调整好网络结构以发挥其最佳效率（参见“GSM无线网路优化程序”）。

在GSM无线网路优化中，比较难处理和运用电波传播理论较多的部分，就是小区覆盖图的调整。

它要根据具体情况：或者调整天线高度，或者调整发射机的输出功率（包括改变接收机灵敏度），或者调整天线方向，或者调整天线俯角，或者设置直放站或增加微蜂窝基站，甚至于必要时调整基站位址。

这些方法的采用要经过对实测结果的详细分析，找出覆盖不理想的原因，然后设想一种或几种改善覆盖的方法予以实施。

必要时，实施前进行预测或实施后再次实际测试以验证改善效果。

本文将着重分析一些在调整小区覆盖图时常用的手段，然后涉及频率调整等各方面的问题。

1. 调整天线高度和调整发射机输出功率的分析
电波传播的路径损耗是天线高度的函数，在光滑地球表面上的传播损耗可以根据电波传播理论进行计算。

但遗憾的是除平静的湖、海表面以外，陆地上有人烟的地方几乎没有哪里可以近似成光滑地球表面。

诸如地球表面的起伏不平，地球表面的植被，人为的地表修整以及建筑工程等，使得电波沿地球表面的传播损耗无法进行理论计算。

为了能够计算，不少专业研究人员也提出了一些计算方法。

但都只能在某种特定环境中近似计算。

虽然如此，但通过对这些计算方法的考察，可以得出结论：“在建筑群中，电波传播损耗随距离变化的斜率与天线高度仍旧保持密切关系”。

或者说，调整天线高度就等于调整电波传播损耗的斜率。

如图1.1中所示的情况，图中纵轴为下行接收信号电平，横轴为离开基站的距离。

其中图1.1(a) 接收信号电平接收信号电平
距离
天线高度）。

如果在城市市区，由于扩容，基站数量增加，而希望缩小某个基站的覆盖范围。

上述两种方法都可以使用，但根据具体情况应分别采用两种方法之一。

譬如在大区制环境中，为了减小基站覆盖范围，可以采用降低天线的方法。

因为这样可以使处于基站附近的用户基本不受缩小覆盖范围的影响（如室内覆盖等）。

但如果采用降低发射机输出功率的方法，则基站附近的室内本来通话很好的地方可能通话质量降低。

但是如果是覆盖一段街道的微蜂窝基站，为了减小它的覆盖范围就只能采用降低发射机输出功率的方法。

因为一般覆盖一段街道的微蜂窝基站天线都不太高
（一般在8~10米左右），再降低天线也不会明显减小沿一段街道的覆盖范围，反而会招来其它问题（如基站太低会出现安全问题）。

所以降低天线和降低功率在缩小基站覆盖范围上各有特点，应该根据特定的条件选用其中之一。

反之，如果在远郊区需要扩大覆盖面积，唯一的办法就是在最大可用输出功率的条件下尽量提高天线高度。

2. 天线方向和俯角的调整
在缩小基站覆盖范围时，有时候既不能降低天线高度又不宜降低发射机输出功率。

一个变通的方法就是配合调整天线方向和俯角（天线长轴轴线和大地垂直方向的夹角），以达到缩小基站覆盖范围的目的。

所谓天线俯角是指天线的机械俯角。

因为天线可以有电气俯角，即天线的俯角由天线阵的单元相位来控制。

这种俯角都不会很大，因为移相器本身会带来损耗。

大幅度的俯角要依靠机械俯角来完成。

天线机械俯角的角度，在不同的方向上看是不同的。

简单的说：如果在天线的正前方（天线的最大增益方向）看，天线的俯角等于它的物理俯角。

如果在天线的侧面（与最大增益方向成90度）看，天线俯角等于零度。

只是极化偏了一个角度（等于俯角）。

所以当天线向下俯时，天线的水平方向增益在正前方是减小了，在侧面并没发生变化，只是极化发生变化。

因此，利用天线俯角缩小基站覆盖范围时，必须考虑侧面覆盖范围会带来什么影响。

因为偏离天线主射束方向后，其增益的减小程度逐渐不太明显（或者说其覆盖范围的减小逐渐不显著）。

这种调整适用于那些天线正前方电波传播路径损耗斜率小而两测电波传播路径损耗斜率大的地方。

譬如一个基站，前方正对一条马路，两测均为高层建筑，显然正前方的电波传播路径损耗斜率要远远小于两测的路径损耗斜率。

而需要缩小的覆盖区恰恰正是沿马路方向，这时不妨根据需要加大天线的俯角（天线俯角最大曾经达到30度-注1）。

如果需要加大天线俯角，又不能兼顾两测的覆盖时，不妨结合调整天线方向来完成所须的调整。

这时最好把天线最大增益方向对准比较空旷的区域，而把两测对准建筑物密集的方向（注2）。

下俯之后可以得到理想的结果。

这里有两个问题需要说清楚，人们才能接受上述的调整方法。

即注1和注2。

注1：天线的机械俯角如何调整曾经存在争议。

即相当大的一部分移动通信业界人士认为天线俯角过大会带来天线方向性图的畸变。

这种畸变是指水平方向上的方向性图的畸变。

其实当一副天线制作完毕之后，它的方向性图就已经固定下来。

不会因为它的摆放方向而发生变化。

只是生产厂家没有提供该方向性图的立体图。

无法知道除水平面（和天线长轴垂直的平面）和垂直面（天线垂直轴和最大增益方向两条直线构成的平面）以外的方向性，或者说无法知道它的副瓣的分布情况（包括角度和增益数值等），也可能生产厂家就没有作过方向性的立体图测试。

因此当把天线俯角加大之后，再去测量其水平方向（指与大地平行的平面上，而和天线长轴有一个夹角，等于天线的俯角）增益图，既不是厂家提供的水平方向图，也不是厂家提供的垂直方向图，可能测出来的方向性图所带的副瓣是原来没有测到的。

其实并不是什么畸变。

因此只要处理得当，并不存在最大俯角的限制。

注2：天线方向最初规划时是根据三叶草的方式布局的，因此理论上讲，一个基站的弱覆盖区是被其相邻基站的强覆盖区填充的。

即各个相邻基站是互相交错、嵌插覆盖的。

因此每个基站三个小区的天线方向不能随便调动。

但这只是理论上的概念。

在实际环境中没有哪个基站的覆盖范围可以用三叶草来表示。

其交错的情况很不规则，因此只要基站之间的覆盖衔接能适应越区切换和话务量的分布的要求就是最佳衔接覆盖。

不须保持天线原来规划的方向，完全可以根据当时当地的环境许可和需要进行调整。

其实在工程完毕后，测绘小区覆盖图时，就应该加以调整。

3. 直放站的使用方法
在某些基站信道数充足，而覆盖不完善，或某些大商场等公共场所覆盖不好的地方往往希望设置直放站解决覆盖问题。

这些直放站如果设置得当，是一种节约投资而效果显著的扩大覆盖面方法。

但如果设置不得当，会引起网络的紊乱，甚至降低网络质量（如增加掉话率等）。

所以有必要强调正确使用直放站。

直放站有两种，一种是光纤直放站，另一种是无线直放站。

无论是哪一种直放站，其两个方向上的增益必须调整正确。

简单的说从直放站的天线输入到归属基站的天线输入总增益应该等于0dB。

这相当于把过大的电波传播路径损耗变成正常的路径损耗。

因为上、下行链路都有功率控制（有的网络只启用上行功率控制），只有在它接收的信号电平属实时，它才能发出正确的功率控制命令。

譬如直放站的增益使链路总增益为20dB，也就是说在移动台发射功率使直放站接收为-60dBm时，基站就收到了-40dBm。

它可能根据这个电平发出要求移动台降低发射功率的信号。

如果这时移动台降低输出功率，很可能造成误码率升高的后果，甚至使直放站的噪声干扰基站正常工作而大量产生掉话。

所以直放站的增益一定要严格控制。

而且直放站是绝对不允许有自动增益控制或功率限制的。

因为光纤直放站是从所归属的基站引出来的，所以其归属基站明确。

但无线直放站就存在归属基站是否明确的问题。

只有直放站的归属基站明确，才能准确知道话务量的分布情况。

这一点很重要，因为如果维护人员不知道各基站的覆盖情况（包括其下属的直放站），基站话务量就无法知道产生在哪里，使维护人员不能全面掌握网络的情况。

绝对不允许直放站自己在几个基站之间切换来切换去。

因此直放站对基站的方向上一是要保持视距（符合无线中继电路的要求），二是直放站要使用强方向性天线以便在该天线的半功率角内看不见其它基站而避免引起同频或邻频干扰，或造成直放站归属于两个基站的后果。

4 基站覆盖的模拟测试
在遇到有必要对现有基站进行搬迁时，往往需要事先对预选站址进行覆盖测试，以便知道预选站址是否恰当。

预测和将来实际安装的情况可能有某些差异。

譬如为了测试方便起见，希望用一个全向天线一次测得三个扇区的覆盖情况。

而且也不希望发射功率太大就能够测得较大的范围。

因此测试设备应符合如下条件，并具备一定的折算软件。

硬件条件：
♦利用单载频发射机发射单载频信号进行场强覆盖测试：可以利用GSM下行频段以上的个别频点（如961MHz，需向全国无委申请）。

♦利用窄带接收机作为场强仪：譬如固定频率的窄带接收机，其带宽可以是4kHz。

♦如上所述的接收机的噪声系数一般可以做到5dB以下。

因此其噪声门限大约为5+10log（1.28⨯10-23）+10log290+10log4000+30 = -123dBm。

♦保持10dB的信噪比，接收机的最低接收电平约为-113dBm.
♦如果假设可以测得的最大路径损耗为160dB，则需要发射机发射47dBm（约50瓦ERP）。

假设天线增益为13dB，则发射机发射功率约为34dBm（约2.5瓦）。

♦如果利用输出功率为10W（40dBm）的发射机，全向天线增益为13dB，可以测得最大路径损耗约为166dB。

软件条件：
♦上述单频接收机测得之路径损耗是在上述条件下的路径损耗，即在所有方向上发射ERP相等的情况下测得的。

如果考虑到实际基站分成三个小区，并且用不同的定。