移动TD—SCDMA信号海面覆盖深度优化

付道繁

【摘要】 本文针对海面覆盖深度优化方面的意义、海面无线传播模型、海面覆盖的技术特点、技术实现进行了全面的阐述，并对在多年海面覆盖深度覆盖优化工作中常见的问题（覆盖广度、覆盖深度和重点区域覆盖）进行归纳分析、并结合实际案例提出整改和优化措施。

【关键词】 海面信号覆盖 网络优化 深度优化 超远距离覆盖 TD-SCDMA

本文是笔者从事TD-SCDMA网络优化工作以来，在不同的省份所参与的7次海面信号深度覆盖工作经验和心得的总结。从社会效益、经济效益和市场竞争的角度阐述，移动TD-SCDMA网络在海面信号深度优化工作对近海养殖、作业、旅游资源开发、驻军、航运、抢险、定位预警、渔汛预警、海上气象的重要性。

通过对海面无线传播环境特点，阐述了无线电波在自由空间和在海面传播的不同模型及其特点，并说明地球曲率对电波在海面传播的影响。

从技术角度分析，海面覆盖技术特点、天线的物理参数、基站的发射功率、小区的参数设置对TD-SCDMA信号覆盖能力的影响；并且重点介绍了超远距离覆盖的原理和实现技术手段。

通过对海面覆盖中常见问题的分析，从覆盖广度（覆盖的连续性）、覆盖深度（超远距离覆盖）和重点区域的覆盖问题进行分析，提出了海面信号覆盖常见问题的解决方案，为将来的海面覆盖深度优化工作提供参考和借鉴。

一、前言

我国的移动通信经过十多年的发展，各运营商第三代移动通信业务3G（移动TD-SCDMA网、联通WCDMA、电信CDMA网）的陆地覆盖已初步形成完善的网络。各运营商也将网络覆盖的重点从网络建设转为网络优化。

随着陆地建设的逐步完成，移动信号的海面覆盖问题已渐渐凸现出来，譬如近海养殖、作业、旅游资源开发、驻军、航运、抢险、定位预警、渔汛预警、海上气象等等，无不要求信号极尽其所能向海面延伸。

因此，在所辖海域内开展移动网络海面信号深度优化刻不容缓。

二、海面覆盖无线传播环境特点

无线电波的海面传播，主要是通过空气中传播的直达波和通过海面反射的反射波。对于海面船只上的移动台，由于受海浪的影响，移动台的实际高度会有较大起伏。而船只的大小不同，也会使移动台的实际高度发生变化。海面用来远距离覆盖的基站站址一般选择在沿海至高处，高度从50～1000米不等。由于海面无线电波传播损耗较小，电波可以传播到很远的海面上。如此，地球不能还看作平面，而应该把它看作球面，即地球的曲率将对无线电波的传播产生影响。另外，位于传播路径上的山、岛屿、船舶也会给电波的传播带来阴影效应。

三、TD-SCDMA无线信号海面覆盖技术特点

3.1 TD-SCDMA超距覆盖原理

TD-SCDMA覆盖范围是由保护间隔GP决定。在基站下发SYNC-DL信号时，因UE和基站之间有一定距离，所以当信号到达UE时会有△t的时延；接着UE会向上发SYNC-UL，基站接收到SYNC-UL时间需要和上行导频时隙对齐，否则上行同步会失败，UE会无法正常地进行业务。需要满足这个条件， UE上发的上行同步码必须提前2 △t时间发射，这2 △t时间就为上下行导频时隙之间间隔GP，因此基站最大覆盖距离为：（96chip/1.28Mcps×光速）/ 2=11.25公里。

时隙扩展技术：11.25公里，这个距离只能满足城区覆盖，但对需要广覆盖的场景，如草原、海面等地区显然不够，TD-SCDMA也可通过时隙扩展技术提高覆盖，基本思想是改变帧的结构，把UpPTS移到TS1后面，即把TS1也作为保护间隔时隙，从而扩展覆盖。GP的长度为96chips，加上TS1的864chips，总保护间隔为960chips，此时覆盖距离能达到（（864+96）chip/1.28Mcps×光速）/ 2=112.5公里，完全可以满足远距离覆盖的需求。

3.2 TD-SCDMA超距覆盖技术实现

（1）信号源选择。①海面覆盖，需要高功率的信号源，一般采用选用高发射功率NODE-B（如80W）；②塔顶放大器放大上行信号。（2）天馈线选择。①低损耗馈线和跳线；②高增益天线，一般大于18dBi；③在定向小区内不采用载频合路方式。

四、海面信号覆盖常见的问题及优化措施

对于海面信号来说，有信号覆盖是最重要，也是最根本的问题，如果没有信号覆盖其他话音质量、接通率、切换成功率等指标都无从谈起。对于海面信号覆盖来讲需要考虑到覆盖的连续性（即覆盖率）的问题，还要考虑到覆盖的深度（即超远距离覆盖）的问题。

4.1 覆盖广度（覆盖的连续性）

4.1.1 问题描述

从某地海面覆盖情况看，海域三条航总体指标平均，移动TD-SCDMA覆盖率为68.77%其中第一条 15Km航线和第二条30Km航线移动TD-SCDMA网络的覆盖率分别为：94.58%和83.61%。说明海面信号的弱覆盖问题是最重要、也是最突出的问题。

4.1.2 分析问题

影响TD-SCDMA无线信号海面覆盖广度的因素主要有：（1）基站覆盖密度不足；（2）基站天线高度较低；（3）小区天线型号选择错误，天线增益太低；（4）天线俯仰角、方位角设置不合理；（5）基站的发射功率不能满足要求；（6）小区间切换成功率低；（7）基站射频器件故障；（8）跨BSC/MSC的切换参数设置不合理；（9）最大时间提前量（TA）设置不合理。

4.1.3 优化措施

解决TD-SCDMA无线信号海面覆盖广度的因素主要有：（1）加大基站覆盖密度；（2）升高基站天线高度；（3）合理选择天线，选择高增益天线；（4）合理设置天线方位角，俯仰角；（5）加大基站的发射功率，有必要的地方增加塔顶放大器；（6）合理设置切换关系和切换参数，提高切换成功率；（7）及时检测、维护基站排除故障；（8）合理设置跨BSC/MSC切换关系；（9）合理设置最大时间提前量（TA）；（10）广覆盖技术—合路双工部分。

4.2 覆盖深度（超远距离覆盖）

在海面信号覆盖方面除了需要追求覆盖广度外，更重要的需要解决覆盖深度的问题，作为网络优化工程师尽量能够使覆盖的范围延伸至60KM以外甚至100KM的距离。

4.2.1 问题描述

从多次海面测试，对海面覆盖基站进行评估发现，海面覆盖基站的最远覆盖距离大都是在20公里-40公里之间。按照小区最远TA（小区100%话务）来渲染的专题图。可以看到在近海区域存在连续话务覆盖，但是多数区域都是在20-40公里之间，60公里以外几乎没有覆盖。

4.2.2 分析问题

在远距离区域没有信号覆盖主要有以下个方面原因：（1）基站发射出的信号，没有足够的信号强度覆盖到需要的区域；（2）技术上受到TD-SCDMA协议的限制；（3）基站位置太低，天线高度不够；（4）受地球曲率的影响；（5）基站天线高度较低；（6）小区天线型号选择错误，天线增益太低；（7）天线俯仰角、方位角设置不合理；（8）基站的发射功率不能满足要求；（9）最大时间提前量（TA）设置不合理。

4.2.3 优化措施

所以要解决超远距离覆盖的问题需要从以下几个方面着手：（1）采用高功率发射机解决远距离信号强度的问题；（2）从技术上突破TD-SCDMA协议上的限制——采用超距覆盖技术。（3）选择海拔高度在300米以上的沿海区域建设基站；（4）采用增益大于18dBi的单极化天线；（5）天线的方位角垂直海岸线，指向海洋深处；（6）天线的俯仰角设为0度；（7）从技术上突破TD-SCDMA协议上的限制——采用超距覆盖技术（时隙合并技术）。

4.3 重点区域的覆盖问题

对于海面覆盖基站，不仅需要尽量做到对海面的连续覆盖和深度超远距离覆盖，有时候还需要考虑重点区域的覆盖，比如：重点对旅游景区、港口、重要捕鱼作业区、海产养殖区、重要油井等。

这些区域因为非常重要，所以不仅需要解决覆盖率的问题，还需要保证有足够的话务容量和话音质量，在海岛、渔排、油井等场所由于没有固定电话，有时还需要开通传真业务，发送传真时需要配置足够多的HSDPA数据业务信道，保证HSDPA所支持的传真业务的顺利发送。

五、总结与展望

网络优化是一项长期、反复而且艰苦的工作，对于TD-SCDMA网络海面信号深度优化工作来讲更是如此，需要优化工程师在不断的海面覆盖测试评估中发现和提出网络上的问题、需要对海面覆盖站点反复的勘查、调整、搬迁等工作才能使海面覆盖站点有一个好的覆盖效果。同时，要做到超远距离的覆盖还需要引进超远距离时隙扩展覆盖技术，才能使在外海进行海上作业的渔民、油井的工人、海军部队等移动通信得以实现。

展望未来，随着网络覆盖的日驱完善和移动运营商对海面信号覆盖的日益重视，势必加大对海面信号覆盖的投入，加上超远距离的广泛应用，我想，移动TD-SCDMA信号距离海岸线60KM的航线覆盖率达到90%以上指日可待；重点覆盖区域移动通信信号可以覆盖至100公里以上，也不只是梦想。随着第三代移动通信3G HSDPA+技术的发展和第四代移动通信4G LTE技术的全面应用，在海面作业的移动手机用户不仅可以和家人、朋友保持畅通无阻的话音通信，还可以流畅地通过手机拨打视频电话、浏览网页、欣赏图片、观看高清晰的视频和电视节目，使枯燥无味的海上生活变得丰富多彩。

参 考 文 献

[1] 彭根木. 《3G无线资源管理与网络规划优化》. 人民邮电出版社，2009年 4-5

[2] 于伟峰. 《TD-SCDMA/HSPA无线网络优化原理与实践》. 电子工业出版社，2011年372-373

[3] 华为技术有限公司技术资料. 《海面覆盖工程网络规划优化技术指导书》. 2011年 3-10

[4] 福建贝施易特科技有限公司. 《海南海域移动信号深度优化报告》. 2012年

[5] 华为技术有限公司技术资料. 《TD-SCDMA无线接口物理层》. 2012年