【摘要】 本文針對(duì)海面覆蓋深度優(yōu)化方面的意義、海面無(wú)線傳播模型、海面覆蓋的技術(shù)特點(diǎn)、技術(shù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了全面的闡述，并對(duì)在多年海面覆蓋深度覆蓋優(yōu)化工作中常見(jiàn)的問(wèn)題（覆蓋廣度、覆蓋深度和重點(diǎn)區(qū)域覆蓋）進(jìn)行歸納分析、并結(jié)合實(shí)際案例提出整改和優(yōu)化措施。
【關(guān)鍵詞】 海面信號(hào)覆蓋 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 深度優(yōu)化 超遠(yuǎn)距離覆蓋 TD-SCDMA
本文是筆者從事TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作以來(lái)，在不同的省份所參與的7次海面信號(hào)深度覆蓋工作經(jīng)驗(yàn)和心得的總結(jié)。從社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的角度闡述，移動(dòng)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)在海面信號(hào)深度優(yōu)化工作對(duì)近海養(yǎng)殖、作業(yè)、旅游資源開(kāi)發(fā)、駐軍、航運(yùn)、搶險(xiǎn)、定位預(yù)警、漁汛預(yù)警、海上氣象的重要性。
通過(guò)對(duì)海面無(wú)線傳播環(huán)境特點(diǎn)，闡述了無(wú)線電波在自由空間和在海面?zhèn)鞑サ牟煌Ｐ图捌涮攸c(diǎn)，并說(shuō)明地球曲率對(duì)電波在海面?zhèn)鞑サ挠绊憽?/p>
從技術(shù)角度分析，海面覆蓋技術(shù)特點(diǎn)、天線的物理參數(shù)、基站的發(fā)射功率、小區(qū)的參數(shù)設(shè)置對(duì)TD-SCDMA信號(hào)覆蓋能力的影響；并且重點(diǎn)介紹了超遠(yuǎn)距離覆蓋的原理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)手段。
通過(guò)對(duì)海面覆蓋中常見(jiàn)問(wèn)題的分析，從覆蓋廣度（覆蓋的連續(xù)性）、覆蓋深度（超遠(yuǎn)距離覆蓋）和重點(diǎn)區(qū)域的覆蓋問(wèn)題進(jìn)行分析，提出了海面信號(hào)覆蓋常見(jiàn)問(wèn)題的解決方案，為將來(lái)的海面覆蓋深度優(yōu)化工作提供參考和借鑒。
一、前言
我國(guó)的移動(dòng)通信經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，各運(yùn)營(yíng)商第三代移動(dòng)通信業(yè)務(wù)3G（移動(dòng)TD-SCDMA網(wǎng)、聯(lián)通WCDMA、電信CDMA網(wǎng)）的陸地覆蓋已初步形成完善的網(wǎng)絡(luò)。各運(yùn)營(yíng)商也將網(wǎng)絡(luò)覆蓋的重點(diǎn)從網(wǎng)絡(luò)建設(shè)轉(zhuǎn)為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。
隨著陸地建設(shè)的逐步完成，移動(dòng)信號(hào)的海面覆蓋問(wèn)題已漸漸凸現(xiàn)出來(lái)，譬如近海養(yǎng)殖、作業(yè)、旅游資源開(kāi)發(fā)、駐軍、航運(yùn)、搶險(xiǎn)、定位預(yù)警、漁汛預(yù)警、海上氣象等等，無(wú)不要求信號(hào)極盡其所能向海面延伸。
因此，在所轄海域內(nèi)開(kāi)展移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)海面信號(hào)深度優(yōu)化刻不容緩。
二、海面覆蓋無(wú)線傳播環(huán)境特點(diǎn)
無(wú)線電波的海面?zhèn)鞑ィ饕峭ㄟ^(guò)空氣中傳播的直達(dá)波和通過(guò)海面反射的反射波。對(duì)于海面船只上的移動(dòng)臺(tái)，由于受海浪的影響，移動(dòng)臺(tái)的實(shí)際高度會(huì)有較大起伏。而船只的大小不同，也會(huì)使移動(dòng)臺(tái)的實(shí)際高度發(fā)生變化。海面用來(lái)遠(yuǎn)距離覆蓋的基站站址一般選擇在沿海至高處，高度從50～1000米不等。由于海面無(wú)線電波傳播損耗較小，電波可以傳播到很遠(yuǎn)的海面上。如此，地球不能還看作平面，而應(yīng)該把它看作球面，即地球的曲率將對(duì)無(wú)線電波的傳播產(chǎn)生影響。另外，位于傳播路徑上的山、島嶼、船舶也會(huì)給電波的傳播帶來(lái)陰影效應(yīng)。
三、TD-SCDMA無(wú)線信號(hào)海面覆蓋技術(shù)特點(diǎn)
3.1 TD-SCDMA超距覆蓋原理
TD-SCDMA覆蓋范圍是由保護(hù)間隔GP決定。在基站下發(fā)SYNC-DL信號(hào)時(shí)，因UE和基站之間有一定距離，所以當(dāng)信號(hào)到達(dá)UE時(shí)會(huì)有△t的時(shí)延；接著UE會(huì)向上發(fā)SYNC-UL，基站接收到SYNC-UL時(shí)間需要和上行導(dǎo)頻時(shí)隙對(duì)齊，否則上行同步會(huì)失敗，UE會(huì)無(wú)法正常地進(jìn)行業(yè)務(wù)。需要滿足這個(gè)條件， UE上發(fā)的上行同步碼必須提前2 △t時(shí)間發(fā)射，這2 △t時(shí)間就為上下行導(dǎo)頻時(shí)隙之間間隔GP，因此基站最大覆蓋距離為：（96chip/1.28Mcps×光速）/ 2=11.25公里。
時(shí)隙擴(kuò)展技術(shù)：11.25公里，這個(gè)距離只能滿足城區(qū)覆蓋，但對(duì)需要廣覆蓋的場(chǎng)景，如草原、海面等地區(qū)顯然不夠，TD-SCDMA也可通過(guò)時(shí)隙擴(kuò)展技術(shù)提高覆蓋，基本思想是改變幀的結(jié)構(gòu)，把UpPTS移到TS1后面，即把TS1也作為保護(hù)間隔時(shí)隙，從而擴(kuò)展覆蓋。GP的長(zhǎng)度為96chips，加上TS1的864chips，總保護(hù)間隔為960chips，此時(shí)覆蓋距離能達(dá)到（（864+96）chip/1.28Mcps×光速）/ 2=112.5公里，完全可以滿足遠(yuǎn)距離覆蓋的需求。
3.2 TD-SCDMA超距覆蓋技術(shù)實(shí)現(xiàn)
（1）信號(hào)源選擇。①海面覆蓋，需要高功率的信號(hào)源，一般采用選用高發(fā)射功率NODE-B（如80W）；②塔頂放大器放大上行信號(hào)。（2）天饋線選擇。①低損耗饋線和跳線；②高增益天線，一般大于18dBi；③在定向小區(qū)內(nèi)不采用載頻合路方式。
四、海面信號(hào)覆蓋常見(jiàn)的問(wèn)題及優(yōu)化措施
對(duì)于海面信號(hào)來(lái)說(shuō)，有信號(hào)覆蓋是最重要，也是最根本的問(wèn)題，如果沒(méi)有信號(hào)覆蓋其他話音質(zhì)量、接通率、切換成功率等指標(biāo)都無(wú)從談起。對(duì)于海面信號(hào)覆蓋來(lái)講需要考慮到覆蓋的連續(xù)性（即覆蓋率）的問(wèn)題，還要考慮到覆蓋的深度（即超遠(yuǎn)距離覆蓋）的問(wèn)題。
4.1 覆蓋廣度（覆蓋的連續(xù)性）
4.1.1 問(wèn)題描述
從某地海面覆蓋情況看，海域三條航總體指標(biāo)平均，移動(dòng)TD-SCDMA覆蓋率為68.77%其中第一條 15Km航線和第二條30Km航線移動(dòng)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率分別為：94.58%和83.61%。說(shuō)明海面信號(hào)的弱覆蓋問(wèn)題是最重要、也是最突出的問(wèn)題。
4.1.2 分析問(wèn)題
影響TD-SCDMA無(wú)線信號(hào)海面覆蓋廣度的因素主要有：（1）基站覆蓋密度不足；（2）基站天線高度較低；（3）小區(qū)天線型號(hào)選擇錯(cuò)誤，天線增益太低；（4）天線俯仰角、方位角設(shè)置不合理；（5）基站的發(fā)射功率不能滿足要求；（6）小區(qū)間切換成功率低；（7）基站射頻器件故障；（8）跨BSC/MSC的切換參數(shù)設(shè)置不合理；（9）最大時(shí)間提前量（TA）設(shè)置不合理。
4.1.3 優(yōu)化措施
解決TD-SCDMA無(wú)線信號(hào)海面覆蓋廣度的因素主要有：（1）加大基站覆蓋密度；（2）升高基站天線高度；（3）合理選擇天線，選擇高增益天線；（4）合理設(shè)置天線方位角，俯仰角；（5）加大基站的發(fā)射功率，有必要的地方增加塔頂放大器；（6）合理設(shè)置切換關(guān)系和切換參數(shù)，提高切換成功率；（7）及時(shí)檢測(cè)、維護(hù)基站排除故障；（8）合理設(shè)置跨BSC/MSC切換關(guān)系；（9）合理設(shè)置最大時(shí)間提前量（TA）；（10）廣覆蓋技術(shù)—合路雙工部分。
4.2 覆蓋深度（超遠(yuǎn)距離覆蓋）
在海面信號(hào)覆蓋方面除了需要追求覆蓋廣度外，更重要的需要解決覆蓋深度的問(wèn)題，作為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程師盡量能夠使覆蓋的范圍延伸至60KM以外甚至100KM的距離。
4.2.1 問(wèn)題描述
從多次海面測(cè)試，對(duì)海面覆蓋基站進(jìn)行評(píng)估發(fā)現(xiàn)，海面覆蓋基站的最遠(yuǎn)覆蓋距離大都是在20公里-40公里之間。按照小區(qū)最遠(yuǎn)TA（小區(qū)100%話務(wù)）來(lái)渲染的專題圖。可以看到在近海區(qū)域存在連續(xù)話務(wù)覆蓋，但是多數(shù)區(qū)域都是在20-40公里之間，60公里以外幾乎沒(méi)有覆蓋。
4.2.2 分析問(wèn)題
在遠(yuǎn)距離區(qū)域沒(méi)有信號(hào)覆蓋主要有以下個(gè)方面原因：（1）基站發(fā)射出的信號(hào)，沒(méi)有足夠的信號(hào)強(qiáng)度覆蓋到需要的區(qū)域；（2）技術(shù)上受到TD-SCDMA協(xié)議的限制；（3）基站位置太低，天線高度不夠；（4）受地球曲率的影響；（5）基站天線高度較低；（6）小區(qū)天線型號(hào)選擇錯(cuò)誤，天線增益太低；（7）天線俯仰角、方位角設(shè)置不合理；（8）基站的發(fā)射功率不能滿足要求；（9）最大時(shí)間提前量（TA）設(shè)置不合理。
4.2.3 優(yōu)化措施
所以要解決超遠(yuǎn)距離覆蓋的問(wèn)題需要從以下幾個(gè)方面著手：（1）采用高功率發(fā)射機(jī)解決遠(yuǎn)距離信號(hào)強(qiáng)度的問(wèn)題；（2）從技術(shù)上突破TD-SCDMA協(xié)議上的限制——采用超距覆蓋技術(shù)。（3）選擇海拔高度在300米以上的沿海區(qū)域建設(shè)基站；（4）采用增益大于18dBi的單極化天線；（5）天線的方位角垂直海岸線，指向海洋深處；（6）天線的俯仰角設(shè)為0度；（7）從技術(shù)上突破TD-SCDMA協(xié)議上的限制——采用超距覆蓋技術(shù)（時(shí)隙合并技術(shù)）。
4.3 重點(diǎn)區(qū)域的覆蓋問(wèn)題
對(duì)于海面覆蓋基站，不僅需要盡量做到對(duì)海面的連續(xù)覆蓋和深度超遠(yuǎn)距離覆蓋，有時(shí)候還需要考慮重點(diǎn)區(qū)域的覆蓋，比如：重點(diǎn)對(duì)旅游景區(qū)、港口、重要捕魚(yú)作業(yè)區(qū)、海產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)、重要油井等。
這些區(qū)域因?yàn)榉浅Ｖ匾圆粌H需要解決覆蓋率的問(wèn)題，還需要保證有足夠的話務(wù)容量和話音質(zhì)量，在海島、漁排、油井等場(chǎng)所由于沒(méi)有固定電話，有時(shí)還需要開(kāi)通傳真業(yè)務(wù)，發(fā)送傳真時(shí)需要配置足夠多的HSDPA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道，保證HSDPA所支持的傳真業(yè)務(wù)的順利發(fā)送。
五、總結(jié)與展望
網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是一項(xiàng)長(zhǎng)期、反復(fù)而且艱苦的工作，對(duì)于TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)海面信號(hào)深度優(yōu)化工作來(lái)講更是如此，需要優(yōu)化工程師在不斷的海面覆蓋測(cè)試評(píng)估中發(fā)現(xiàn)和提出網(wǎng)絡(luò)上的問(wèn)題、需要對(duì)海面覆蓋站點(diǎn)反復(fù)的勘查、調(diào)整、搬遷等工作才能使海面覆蓋站點(diǎn)有一個(gè)好的覆蓋效果。同時(shí)，要做到超遠(yuǎn)距離的覆蓋還需要引進(jìn)超遠(yuǎn)距離時(shí)隙擴(kuò)展覆蓋技術(shù)，才能使在外海進(jìn)行海上作業(yè)的漁民、油井的工人、海軍部隊(duì)等移動(dòng)通信得以實(shí)現(xiàn)。
展望未來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)覆蓋的日驅(qū)完善和移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商對(duì)海面信號(hào)覆蓋的日益重視，勢(shì)必加大對(duì)海面信號(hào)覆蓋的投入，加上超遠(yuǎn)距離的廣泛應(yīng)用，我想，移動(dòng)TD-SCDMA信號(hào)距離海岸線60KM的航線覆蓋率達(dá)到90%以上指日可待；重點(diǎn)覆蓋區(qū)域移動(dòng)通信信號(hào)可以覆蓋至100公里以上，也不只是夢(mèng)想。隨著第三代移動(dòng)通信3G HSDPA+技術(shù)的發(fā)展和第四代移動(dòng)通信4G LTE技術(shù)的全面應(yīng)用，在海面作業(yè)的移動(dòng)手機(jī)用戶不僅可以和家人、朋友保持暢通無(wú)阻的話音通信，還可以流暢地通過(guò)手機(jī)撥打視頻電話、瀏覽網(wǎng)頁(yè)、欣賞圖片、觀看高清晰的視頻和電視節(jié)目，使枯燥無(wú)味的海上生活變得豐富多彩。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 彭根木. 《3G無(wú)線資源管理與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化》. 人民郵電出版社，2009年 4-5
[2] 于偉峰. 《TD-SCDMA/HSPA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化原理與實(shí)踐》. 電子工業(yè)出版社，2011年372-373
[3] 華為技術(shù)有限公司技術(shù)資料. 《海面覆蓋工程網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化技術(shù)指導(dǎo)書(shū)》. 2011年 3-10
[4] 福建貝施易特科技有限公司. 《海南海域移動(dòng)信號(hào)深度優(yōu)化報(bào)告》. 2012年
[5] 華為技術(shù)有限公司技術(shù)資料. 《TD-SCDMA無(wú)線接口物理層》. 2012年