無線網(wǎng)絡高層建筑信號干擾解決方案
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摘要：筆者旨在研究探討高層建筑中，無線網(wǎng)絡的干擾產(chǎn)生的原因，并且分場景（無室分、有室分）、分情況（采用室內(nèi)信號、采用室外信號、采用異頻組網(wǎng)等）討論了導頻污染的解決方法和思路。在住宅小區(qū)優(yōu)化中，針對特殊商住區(qū)、高層密集區(qū)，規(guī)劃中應綜合考慮，避免高層建筑出現(xiàn)無主服務小區(qū)問題。優(yōu)化過程中遇到的高層干擾問題，要從產(chǎn)生的源頭分析，并提出了相應的解決方案。
關鍵詞：無線；室內(nèi)分布；高層；干擾
1概述
隨著社會城鎮(zhèn)化發(fā)展的進步，房屋建設規(guī)模也不斷擴大，尤其高層建筑增速更為明顯，這給通信網(wǎng)絡覆蓋和質(zhì)量帶來了新的挑戰(zhàn)，常規(guī)室外宏基站難以滿足高層小區(qū)室內(nèi)用戶的通信需求，這將直接影響到手機用戶感知水平。由于無線網(wǎng)絡信號傳播的復雜性，高層建筑因接收到較多遠處信號電平差不多的基站信號，甚至有越區(qū)覆蓋的信號，無法形成主服務小區(qū)，雖然有的高層建設了室分系統(tǒng)，過道有很強且穩(wěn)定的信號，但房間內(nèi)多個室外宏站良好電平的信號可能對室分信號產(chǎn)生直接干擾，宏分信號也無法成為主服務小區(qū)信號，導致通話感知差、接入或語音回落失敗、上傳下載業(yè)務低、甚至出現(xiàn)直接掉線和脫網(wǎng)的情況[1]。
2干擾原因及總體思路
2.1原因
高層建筑信號主要來自一些樓層的反射和天線的后瓣、天線本身主波瓣的上半部分。由于在高層建筑中，周邊基站天線幾乎沒有阻擋的可視距傳播，周邊基站的天線達到高層固定點的功率相差不大，甚至較遠距離的基站也有較強的功率。各基站小區(qū)信號之間形成干擾，在高層無法形成主服務小區(qū)，因在高層能接到較多的基站信號，一般除了附近的基站信號，更有遠處基站越區(qū)過來的信號，且鄰區(qū)關系不全，加之高層信號波動較大，切換頻繁，故出現(xiàn)掉話及起呼失敗率較高。
2.2解決思路
如何解決高層建筑無主服務小區(qū)問題主要從產(chǎn)生高層信號雜亂的根源查找，找出對應的優(yōu)化和建設方案，主要分為以下四類。第一，宏站或室分綜合方案。主要是物業(yè)或環(huán)境不具備建設室分系統(tǒng)的高層建筑易產(chǎn)生導頻污染的區(qū)域，如密集型住宅居民小區(qū)，無法進入的高層商業(yè)區(qū)，敏感高層如醫(yī)院等。第二，已建設了室內(nèi)分布系統(tǒng)的室外宏基站網(wǎng)絡優(yōu)化。主要為已建室分系統(tǒng)的高層建筑，但因室分系統(tǒng)和室外宏站信號電平相差不大，還是有高層導頻污染，主要通過采用優(yōu)化室外宏基站信號，來控制室外宏基站的導頻信號，強化室內(nèi)分布信號為主的方式解決。第三，室分系統(tǒng)專項性優(yōu)化。主要是已建設室內(nèi)分布系統(tǒng)，但室分信號無法形成最強導頻且宏基站又不能有效解決，需對現(xiàn)有室分系統(tǒng)進行天線位置、天線密度及天線選型等專項整改。第四，通過優(yōu)化室內(nèi)異頻信號解決。主要為有室分系統(tǒng)且有高層導頻污染的建筑物。通過優(yōu)化調(diào)整室外宏基站信號或優(yōu)化整改室分系統(tǒng)仍不能解決的區(qū)域，可考慮避開室外無線頻段，采用室內(nèi)異頻點的方式解決。
3優(yōu)化分析
3.1無室分系統(tǒng)情況優(yōu)化
3.1.1分析思路如果在該樓棟沒有室內(nèi)分布系統(tǒng)，可測試評估該地信號最強的信號，優(yōu)先找到周邊較近的基站信號，對于越區(qū)過來的信號要嚴格控制，盡量讓測試出來的最強近距離基站信號作為該區(qū)域樓層的主服務小區(qū)。在該場景下，盡量通過天饋或參數(shù)調(diào)整現(xiàn)網(wǎng)運行宏基站小區(qū)的方式來解決無主服務小區(qū)問題。如無法調(diào)整現(xiàn)有基站小區(qū)天饋系統(tǒng)解決，又無法新建設室分系統(tǒng)或者優(yōu)化整改現(xiàn)有室分系統(tǒng)來解決高層建筑導頻污染，可采用室外綜合方案來解決此類問題[2]。3.1.2解決辦法天饋系統(tǒng)優(yōu)化。根據(jù)測試情況，通過天饋網(wǎng)絡優(yōu)化手段調(diào)整控制遠處的基站信號，主要通過下壓天線下傾角，偏移方位角，更改天線型號等，同時在其中一個較強的近距離基站小區(qū)信號中挑選一個最適合的小區(qū)，對該小區(qū)天線進行調(diào)整，上抬下傾角，正對天線主瓣方位至覆蓋目標區(qū)，使得該小區(qū)信號電平明顯超出其他小區(qū)信號，成為一個穩(wěn)定的主服務小區(qū)。此方案的優(yōu)點是成本低，僅使用物理性優(yōu)化調(diào)整，無需設備投資，但實施方案時要注意天線調(diào)整對周邊其他區(qū)域的影響，要綜合考慮整體的質(zhì)量作為評估權衡。天線掛高改造。結合基站周邊的覆蓋及環(huán)境變化情況，是否有新增樓宇阻擋，通過天線平臺調(diào)整，適當下降或抬高天線來改變覆蓋能力，可提升覆蓋效果或?qū)υ絽^(qū)基站小區(qū)的覆蓋收縮。多層基站以外遠距離基站小區(qū)的信號因天線掛高太高導致的信號越區(qū)覆蓋，對高層建筑產(chǎn)生干擾，無法形成主服務小區(qū)。天線功分或RRU射頻單元拉遠覆蓋。有些基站因為原有天線主瓣方向覆蓋需要，無法對天線調(diào)整，可考慮在高層目標區(qū)域設置第四小區(qū)，天線主瓣方向正對高層區(qū)，有的天線甚至可以倒置90°放置，在高層區(qū)域創(chuàng)建新的主導信號，但需考慮基站小區(qū)具備足夠的總功率，防止因小區(qū)分裂影響原有基站小區(qū)的區(qū)域正常覆蓋，如有RRU設備富余建議采用通過新增RRU方式，專門獨立解決高層樓宇密集區(qū)的覆蓋。在可能有物業(yè)糾紛等特定情況下，可采用射燈等美化天線或新生產(chǎn)出來的帶外罩天線的RRU做拉遠，通過房屋頂?shù)纳錈籼炀€對打來實現(xiàn)高層主導頻覆蓋[3]。優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)。增加鄰區(qū)關系、優(yōu)化周邊小區(qū)的信道發(fā)射功率、調(diào)整小區(qū)的切換優(yōu)先級等。在實際方案實施過程中，如以上方案獨立難以解決時，可以采用天線調(diào)整、參數(shù)調(diào)整、新增獨立小區(qū)等綜合性方案來解決效果將會更好。
3.2已有室內(nèi)分布系統(tǒng)的室外宏基站優(yōu)化
3.2.1分析思路在已建有室分系統(tǒng)的高層建設筑樓宇，由于室內(nèi)分布在過道，部分區(qū)域可能信號功率不強，而室外信號強度覆蓋到高層和室分信號相當，不能形成主服務小區(qū)，尤其在窗戶口和陽臺附近。由于室外無線環(huán)境導致的信號突變，產(chǎn)生的干擾造成起呼失敗、掉話等。主要通過解決以調(diào)整室外宏基站為主，以增強室內(nèi)分布系統(tǒng)的信號電平、抑制室外信號電平為原則，使得在室內(nèi)形成室分信號源的主服務小區(qū)。3.2.2解決方案對室外宏基站調(diào)整方式。第一，調(diào)整室外引起室內(nèi)干擾的基站小區(qū)天線俯仰角、方位角、高度等天線參數(shù)。嚴格控制較遠處基站小區(qū)的覆蓋，防止越區(qū)覆蓋。第二，在不影響其他區(qū)域覆蓋的情況下，更換相匹配的天線類型，具有特殊功能天線，提高天線上旁瓣抑制功能。第三，檢查周邊基站和室分系統(tǒng)的鄰區(qū)配置關系，對鄰區(qū)列表進行優(yōu)化，特殊情況可采用單向鄰區(qū)。第四，針對同頻鄰區(qū)超過32條的情況，對鄰區(qū)的優(yōu)先級進行優(yōu)化。第五，調(diào)整基站小區(qū)信道發(fā)射功率、調(diào)整軟切換參數(shù)。第六，通過對室內(nèi)分布系統(tǒng)整改，增強室內(nèi)信號的覆蓋和強度，從而解決導頻污染。
3.3已有室內(nèi)分布系統(tǒng)的整改
3.3.1分析思路對于高層建筑如果已建有室內(nèi)分布系統(tǒng)，但室內(nèi)分布無法形成主服務小區(qū)信號，通過對室外宏基站小區(qū)進行優(yōu)化調(diào)整仍無法解決時，則需對該樓宇室內(nèi)分布系統(tǒng)進行整治改造。室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)整改的主要思路是在窗邊或陽臺口讓室分的電平值強過室外基站信號5dB以上，從而成為主服務小區(qū)。以加強窗邊和陽臺網(wǎng)絡信號電平值為主，整改3G信號Ec/Io達到-10dB或4G信號SINR達0以上的良好水平。3.3.2解決方案第一，增加天線數(shù)量或調(diào)整現(xiàn)有天線布放方式方案。高層樓內(nèi)因天線密度不足而造成局部區(qū)域信號電平低問題，可通過增加吸頂天線數(shù)量加以解決，也可采用小型定向天線在用戶門口布放方式來加強室內(nèi)信號，從而壓制外部宏站信號對高層的影響，對于非住宅類高層宇，可考慮把天線直接從過道引入到會議室或辦公區(qū)內(nèi)，該方式效果將更為明顯。第二，增加信號源功率或增加干放。對于通過改變現(xiàn)有天線布放方式或增加天線數(shù)量的方式無法解決時，可通過增加信號源功率或增加干放方式加以解決。常用的方法有增大RRU的發(fā)射功率，如果一個RRU接入的樓層太多，因太多的功分會信號明顯衰減，可考慮增加RRU信號源數(shù)量，使得天線口輸出功率增加。另外，也可通過增加室分系統(tǒng)的前反向增益，增加干放等方式。第三，降低室內(nèi)覆蓋信號，用室外信號做為主服務小區(qū)覆蓋。如果小區(qū)樓宇附近有就近室外宏基站，室分系統(tǒng)信號無法在窗邊形成主服務小區(qū)時，根據(jù)具體情況，可考慮降低室內(nèi)分布信號在室內(nèi)的信號，從而使室外宏基站的信號在窗戶邊形成主導小區(qū)。
3.4室內(nèi)異頻解決方案
3.4.1分析思路對于有室分系統(tǒng)的高層樓宇，如果通過以上方案還是無法解決問題，則建議采取室內(nèi)采用異頻方式來解決。室內(nèi)分布頻點設置不同于室外的頻點，設置具有以下優(yōu)點：解決高層樓宇干擾問題；解決同頻鄰區(qū)滿配問題；解決擾碼規(guī)劃復用問題；減少室分外泄干擾的影響。3.4.2解決方案第一，整個室分采用異頻組網(wǎng)方式，宏網(wǎng)、室分頻點獨立。第二，如一個樓宇有多個RRU信源，可以室分異頻采用分層模式，覆蓋低層部分的小區(qū)采用與宏網(wǎng)同頻組網(wǎng)，覆蓋高層樓宇的小區(qū)采用異頻組網(wǎng)。此時，低層RRU與室外基站是同頻切換，低層RRU和高層RRU異頻切換，切換點設置在樓宇內(nèi)，在靜態(tài)情況異頻切換影響更小，不會出現(xiàn)低層RRU信號泄露室外道路導致車輛動態(tài)下異頻切換慢情況，因此，第二種解決方案的效果更好。
4結語
對于高層導頻污染的突出問題，尤其在大型的住宅小區(qū)、重要商務樓及高層商務樓的優(yōu)化中，更應考慮針對特殊場景提出針對性的解決方案，以降低用戶投訴率，提高用戶感知度。在住宅小區(qū)優(yōu)化中，針對特殊商住區(qū)、高層密集區(qū)，規(guī)劃中應綜合考慮，避免產(chǎn)生高層建筑導頻污染現(xiàn)象。在日常網(wǎng)絡優(yōu)化中遇到的高層導頻污染問題，應從產(chǎn)生的根源著手，找出相應的方案及時解決。
參考文獻
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[3]鄧安民,黎永堅,譚路加.LTE網(wǎng)絡性能與覆蓋、干擾的關系研究[J].郵電設計技術,2017(2):46-50.
作者：李學平 單位：江西聯(lián)通九江市分公司