农村移动网络覆盖探讨

孙明金+钟声

【摘要】 本文以现有农村网络覆盖现状为基础，对农村用户、农村地形和覆盖方法等进行分析，提出移动网覆盖农村的具体规划方法。

【关键词】 移动网 农村 覆盖现状 解决方法

一、引言

目前城市移动用户已很普及，城市用户增长速度也明显放缓。与此同时，农村作为最具潜力的移动通信市场，已成为市场竞争的重点；如何解决广大农村的覆盖问题，同时保证合理的投入产出已成为三大营运商当前，乃至很长一段时间面临的问题；本文将对农村覆盖进行分析，根据农村用户和地形等特点，提出移动网覆盖农村的规划方法。

二、农村覆盖状况分析

2.1 总体特点

a、用户相对较分散，但有小范围的集聚；这要求网络覆盖广，最好形成“片区”连片覆盖，而且要照顾到不同地域类型的覆盖特点；b、容量需求低：单用户和总话务量都偏低；c、村镇用户移动相对不频繁，移动速度慢；d、单个小区覆盖半径大，交叠区少。地形复杂，存在覆盖死角，而此处会存在边际用户，要求建网速度快，才能取得市场先机；e、分布有复杂多变的各类交通干线，交通干线沿线话务量低，但漫游用户比例较高，且漫游用户多处于高速移动中，故交通干线的连续覆盖至关重要。

2.2 无线传播规律分析

a、山体阻挡是影响无线覆盖的致命因素，故地形地貌越复杂，对选址的要求也就越高；b、由于不同地貌对信号的衰减不同，农村覆盖重点主要是村镇，相对开阔地信号衰减更大，户内外信号差别相对于基站密集的市区将更加明显，经常出现开阔地信号良好，进人乡村后信号突然下降，出村后又变好的情况，这一现象在站点规划和天线使用上需特别注意。c、农村基站相对站高较高，站距大，更容易产生“塔下黑”现象。

2.3 用户本身分析

a、随着广大农村经济条件的逐步改善和移动通信资费的不断下降，农村地区的用户发展呈现加速增长态势，农村乡镇用户在用户总量中所占的比重逐年上升。b、消费水平和习惯的影响，农村地区的投人产出比将大大低于城市地区，约为城市地区的40%左右，属于高投入低产出的低收益地区。所以在解决农村覆盖问题的同时又要考虏农村地区的投入产出效应。c、农村用户所用终端多数为中低端手机，甚至二手手机，型号也较为老旧，对新业务，新频段的支持能力有限，同时手机质量问题也相对较多，如：射频模块损坏，天线松动或电池故障等，使得接收灵敏度降低、某些频段内频偏较大、上行信号质量差，对寻呼命令的接收、接人网络的能力下降，因此这类手机很容易出现无法正常使用的情况。这要求我们在站址规划计算链路平衡时需考虑，使网络覆盖更有针对性。在乡村使用新频段，新技术时也要考虑到用户终端支持能力和使用能力。

三、农村覆盖解决方法

根据农村网络覆盖的上述特点，农村覆盖的解决不可能依靠一个良好的规划而一劳永逸，而必将是规划与优化维护并用的长期过程。以下针对不同情况，按站址规划、站型选择、网络优化和专题覆盖等方面进行说明。

3.1 开阔地区

开阔地形相对覆盖最好，基站选址对覆盖影响相对来说也较小，但天馈使用较为讲究：

a、市郊，县城边界基站天线应用原则：1）若周围基站分布很密，则其天线选择原则参考城区基站的天线选择；2）考虑到将来的平滑升级，所以一般不建议采用全向站型；3）根据城区与郊区蜂窝小区大小的不同，一般朝向城区的天馈高度与市区天馈高度接近，朝向郊外的天线应相对较高，与郊外站天馈高度接近，具体可用链路损耗计算来推算，再参考当地具体容量情况和用户分布区决定；4）是否采用下倾角应根据具体情况来定。

b、农村基站天线应用原则：1）如果要求基站覆盖周围的区域，且没有明显的方向性，基站周围话务分布比较分散，此时建议采用全向基站覆盖。需要特别指出的是：这里的广覆盖并不是指覆盖距离远，而是指覆盖的面积大；全向基站由于增益小，覆盖距离不如定向基站远。如需要覆盖更远，则需要用定向天线来实现；2）采用定向站与全向站交错结合的方式可有效补充采用全向站无方向性的弱点，便于后期网络优化，更具灵活性；3）垂直极化通过距离分集的单极化天线比极化分集的双极化的天线有更大的分集效果，同时抵抗慢衰落的能力更强一些，故在农村广覆盖的要求下，应尽量采用两根垂直极化天线来替代双极化天线。4）对于天线相对高度超过50米的高站，选用具有零点填充功能的天线来解决近距离“塔下黑”问题是最经济有效的方法，而用下倾角的方法需要注意覆盖范围会缩小。

3.2 丘陵山区

在丘陵山区，山体阻挡严重，电波的传播衰落较大，覆盖难度大，对站址选择要求较高。需要区分不同的用户分布、地形特点来进行基站选址、选型、选择天线。

a、一般可选在坡顶处建站，以保证覆盖的广度，特别要注意站址选择时尽量保证主要用户群（如村落）与基站在直视范围内，即基站与用户的第一菲涅尔区内无阻挡；b、如有山体弯道，则会受地形影响所致间断覆盖的情况，为弥补这种小范围盲区，此时可在宏蜂窝中嵌边际站、微蜂窝或者使用直放站等，须根据实际情况灵活处理。c、如果覆盖的目标区域就在山脚下附近，可用带电子下倾角的全向天线使信号波形向下，避免出现“塔下黑”的现象。d、如果覆盖目标离山较远，或是纯粹广覆盖没有具体区域，可采用高增益天线。

3.3 山区地形

山区地形覆盖受地形影响最大，因此基站的选址就变得非常重要。（1）峡谷型山区：在峡谷的中部选址建站，推荐采用2个小区的定向基站或特型天线覆盖；（2）盆地型山区：在盆地中心选址建站，如盆地范围不大，推荐采用全向站型，满足盆地内的覆盖；如盆地范围较大，或需要兼顾到某条出人盆地的交通要道，推荐采用定向站刑，按需要配以高增益天线。

3.4 公路、铁路

公路、铁路本身用户较少，沿线的总话务量较低，但漫游用户的比例较大，要考虑信道的特殊配置，用户大多处于高速运动状态，保证连续链状覆盖至关重要。

对于较平直的交通干线，如高速公路、国道、铁路等，其覆盖要求较高。可在道路旁建站，采用定向两扇区或三扇区宏蜂窝基站。如需要还可采用高增益天线或安装功率放大器和塔顶放大器，以扩大覆盖范围。对于蜿蜒起伏的山区道路，一般选择在弯道处弯道内建站。

站型应视实际情况灵活配置，由于全向站简单、经济，在能满足覆盖要求的情况下尽量采用全向站。在全向站不足以达到覆盖要求时，可选用两扇区的定向站，使用高增益、窄波束的天线。小范围盲区，可在宏蜂窝中加入边际站、微蜂窝或使用直放站，保证连续覆盖。

山区的公路、铁路，经常要穿过一些隧道，它的长短、结构决定连续覆盖的实现方式。

（1）短隧道：几十米的短隧道往往是通过隧道口两边的基站信号实现隧道内连续覆盖，如不能可采用直放站。

（2）长隧道：需专门为隧道建站，可用宏蜂窝、微蜂窝或直放站配置以不同的天线实现。一般长隧道，把定向天线放置在隧道口，向隧道内辐射，有时需要两边的隧道口均有定向小区向内覆盖。对于超长的隧道，或覆盖质量要求很高的长隧道，推荐使用泄漏电缆或分布式天线覆盖。当然此类天馈系统造价较高。

3.5 湖泊，江河沿岸

湖泊、江河等水域较为宽广地区，因无线电波在水面传播衰减小的特性，若采用普通宏蜂窝覆盖方式，容易引起越区覆盖问题，同时水面话务量相应很少。鉴于我国地区水域面积又不十分广阔，可采用宏蜂窝特种天线或宏蜂窝双扇区平行湖（河）岸线方式。

四、总结

农村覆盖问题因其需求的特殊性和面临情况的复杂性，在无线通信领域将会是一个长期存在，需要广大无线工程师解决的课题，同时也是一个新技术与新覆盖思路灵活并用的课题。但不论网络如何变化，在“低容量、低成本、广泛覆盖”的原则下，解决农村覆盖问题的关键将始终是对网络进行科学规划设计，以及网络投入运行后不断优化和改进的过程。

参 考 文 献

[1]戴美泰. GSM移动通信网络优化. 北京：人民邮电出版社，2003.

[2]孙孺石、丁怀元、穆万里、王泽权. SGM数字移动通信工程. 北京：人民邮电出版社，2003.

[3]钟章队等. 铁路GSMR数字移动通信系统[1/1]. 中国铁道出版社，2007.