Communication 版 (精华区)

发信人: wjn (山东季风), 信区: Communication
标  题: GSM和WCDMA共站址分析
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun Sep 24 22:38:44 2006), 转信

目前国内移动运营商拥有覆盖良好的GSM网络，3G网络的建设应该以2G网络为基础，在城区应实现3G的连续覆盖，才能降低建网成本，提供业务的连续服务能力。  
如何解决GSM与WCDMA的共址组网，在3G商用时是一个不可回避的话题。如何解决GSM与WCDMA的共址，充分利用现有网络的资源，也是每个运营商必须考虑的问题。GSM与WCDMA共站址方案在覆盖策略、容量负荷分担、2G系统改造等方面存在诸多问题，在实际操作和实现过程中也相当复杂，对相关理论研究带来了新的挑战和机遇。

一、GSM/WCDMA干扰分析

　　WCDMA和GSM共站的干扰，主要需要考虑DCS1800基站发射对WCDMA基站接收的干扰。GSM900的频段和WCDMA的频段相差很远，正常工程中要求满足的水平隔离很容易满足GSM900和WCDMA共站的隔离度要求。同样，WCDMA基站发射虽对DCS1800基站接收会产生干扰，由于频段的间隔较大，隔离度要求并不高，正常工程的水平隔离也比较容易满足。

　　1．GSM900与WCDMA之间的干扰问题

　　底噪上升小于1dB时对WCDMA系统产生的影响可以忽略，此时对应系统容量减少7.5%，可以计算出使底噪下降1dB所需要的外来噪声为-108.87dBm/3.84MHz。

　　GSM本身存在GSM900与DCS1800之间的共站址要求。GSM协议规定，GSM900落入DCS1800的杂散必须小于-95dBm/200kHz（即：-95+13=-82.17dBm/3.84MHz）。WCDMA比DCS1800频率更高，GSM900在WCDMA频带内的杂散干扰只会比-95dBm/200kHz小，所以GSM900落入WCDMA核心频段的杂散也可以参考该指标。

　　GSM900对WCDMA的杂散干扰为26.87dB，GSM900的三阶互调产物不会落在WCDMA频段。

　　由于GSM协议主要考虑的是DCS1800和GSM900之间共站址的问题，因此对于DCS1800的杂散要求主要是规定了其落入GSM900接收频段的杂散指标必须小于-95dBm/200kHz。而对于在WCDMA的接收频段的杂散要求，仅仅是-29dBm/3.84MHz。因此建议两系统天线间所需要的隔离距离为：垂直距离大于0.45m，水平距离大于1.2m，其中水平隔离时天线将背离一定角度。

　　2．DCS1800与WCDMA之间的干扰问题

　　DCS1800下行链路频带比较接近WCDMA主要工作频段上行链路的频带，偶次互调产物不会产生任何危害，但奇次互调的产物则有可能在WCDMA上行链路频带中造成干扰，如图1所示。

　　通过在GSM中进行适当的频率规划可以避免IM产物，如果DCS1800信道占用从512到684(f1)以及从799到885(f2)的带宽，fIM3将干扰WCDMA上行频带(1920～1980MHz)。

　　一般情况下DCS1800对WCDMA的杂散干扰为79.87dB。厂商提供的DCS1800基站设备的杂散指标一般都优于GSM协议规定的指标，DCS1800基站设备落入WCDMA核心频段的杂散小于-95dBm/200kHz（-82.17dBm/3.84MHz），即－82.17－（－108.87）＝26.7dB。

　　对于WCDMA系统，f＝2000MHz，考虑到馈线损耗接头损耗对于18dBi的天线取15dB，这样可以计算出GSM系统和WCDMA系统天线主瓣正对时所需要的隔离距离为8.15m。

　　如果取10dB，则d＝2.58m。

　　但是，对于现实天线安装时不会使两系统天线主瓣正对，一般采用图2所示的安装方法。





　　一般情况下，定向天线在偏离主瓣90°时，天线的增益将下降至0°，对于图2所示的安装方式，应取和为0，隔离距离为d=0.26m。

　　但是，由于存在天线旁瓣的影响（天线旁瓣由于天线型号的不同而无法确切计算）；同时在天线1m范围内属于电波不稳定区域，应该采用工程性操作，建议水平隔离距离>1m。实际工程中，很多站点可能由于空间的关系，无法满足水平隔离度要求，建议采用垂直隔离大于0.5m的方案。

二、GSM/WCDMA链路预算分析

　　WCDMA和GSM共站址的前提条件是两系统首先在覆盖上要达到平衡，表1给出了GSM900、DCS1800、WCDMA在语音业务、数据业务的上行最大路径损耗。

　　对于密集城区和城区，根据链路预算结果，DCS1800话音和WCDMA的CS64kbit/s覆盖能力基本一致，需要的站点数大体相当。GSM900比WCDMA的覆盖能力按WCDMA话音业务计算高8dB，但目前密集城区和其它城区的GSM网络是容量受限，GSM站址密度很大，可以弥补WCDMA的覆盖能力，因此在密集城区和其它城区，WCDMA和GSM共站址不是覆盖受限，而是容量受限。对于WCDMA系统的容量受限问题，可以采用分层组网和多载频技术解决，因此在密集城区和其它城区，单从覆盖角度来看，GSM和WCDMA完全可以共站址。

　　对于郊区和农村，WCDMA的覆盖能力较强，这些地区需要的基站总数较少且站址容易获得，同时WCDMA具有很多覆盖增强的技术，如可以在WCDMA组网中引入单向塔放（TMA，可以引入12dB的增益，弥补馈线的损耗。）、双向塔放（可以带来10dB以上的双向增益，用于弥补馈线损耗和增强下行发射功率）、四天线接收技术（可以带来6dB的增益，提高基站的接收灵敏度，弥补WCDMA和GSM空间损耗上的差异），并且在WCDMA建网初期借助WCDMA和GSM双模终端可以利用2G网络实现郊区和农村的连续覆盖，所以从覆盖角度看WCDMA和GSM在农村和郊区完全可以共站址。

　　对于室内覆盖，当WCDMA和GSM共站点时，主要考虑WCDMA和GSM共室内分布系统：对于已建GSM室内分布系统，如果器件不支持WCDMA工作频段，需要更换宽频器件，这样WCDMA和GSM可以共用室内分布系统。由于GSM和WCDMA基站的多样性，并且可以引入干线放大器，因此在室内WCDMA和GSM系统可以达到共同覆盖。

三、共站址建设

　　对于已经具有GSM网络的运营商来说，如果能够充分利用GSM的站址资源，将会减少WCDMA网络的建设成本。

　　1．设备机房

　　考察设备机房是否满足共站址建设的要求主要是看在增加WCDMA设备的情况下机房是否有足够剩余空间以及机房的承重能否满足要求。

　　2．电源及电源设备

　　共站址建设的电源和电源设备方面，我们需要考虑包括交流电源设施、直流电源设施以及蓄电池等多方面的因素。在共站址工程建设过程中，由于WCDMA设备和GSM设备可能不是由一个厂家提供的，设备的参数可能有所差别，在共站址建设过程中，必须考虑这些因素，必要时需要对现有电源设备进行扩容，比如：更改市电交流引入的供电能力、增加高频开关电源的整流模块或者接线端子、空气开关，甚至可能要新增加1～2组新的蓄电池组等。新电源设备的引入，势必对机房空间的使用需要进行周密规划。具体情况需要根据工程勘察设计结果提前对现有电源系统进行改造。

　　3．接地系统

　　对于室内、室外接地，要考虑原有接地的接地端子是否有空余，在实际利用时，还要注意接地端处的一些处理方法，避免接地排时间长而引起的接地不良现象。WCDMA基站设备共有室外的防雷接地、室内保护接地、室内工作接地3种。

　　4．传输设备

　　目前网络状况一般是一个WCDMA基站对传输系统的要求是一个扇区1～2个2Mbit/s，传输的资源需求与网络各期建设的规划时间以及网络规划的实际方案有密切的关系，应适应多种传输方式。另外，对于基站的要求是尽可能节省传输资源，尤其是在网络建设初期。

　　5．铁塔及抱杆

　　天线在铁塔或楼顶的增高架上安装时，绝大多数情况下铁塔和增高架可以共用而无需新增相应设施。考虑到GSM天线与WCDMA天线的隔离问题以及WCDMA天线规划的高度，如果不满足相关的隔离条件，需要增加抱杆或者新的增高架，对已有铁塔结构的改动需要在工程勘察设计时提前做好周密安排。

　　综上所述，在GSM、WCDMA基站共站址的条件下，工程上要考虑的主要因素是铁塔上WCDMA天线的安排、机房供电系统容量以及传输容量这三个主要的方面，解决好这三方面的问题，可以节约工程建设成本，缩短工程建设周期。

四、GSM/WCDMA共站点后覆盖和容量分析

　　在典型的传播环境下，WCDMA与2G的站距比较结果如图3所示。

　　在GSM与WCDMA室外共站点情况下，WCDMA小区在空载和本小区、邻小区加载的情况下，CS64kbit/s业务覆盖半径分别小于2km和1km，由于话务量的原因，在该城市GSM基站密度很高，密集城区站间距大约1000m，城区大约1600m，因此从WCDMA覆盖距离来看，WCDMA与GSM完全可以共站址。

　　某城市利用已有的商用GSM室内分布系统，建成了WCDMA和GSM共室内分布系统。通过测试，WCDMA的CPICH的和/Io的分布图情况如图4和图5所示。





图4 WCDMA的CPICH分布图






图5 WCDMA的CPICH的/IO分布图


　　从WCDMA的CPICH的/Io和测试结果覆盖情况来看，在WCDMA与GSM共用室内分布系统的情况下，WCDMA信号覆盖较好。

　　从WCDMA角度分析，如果考虑上行负载控制在50%以内，下行负载控制在75%以内，在WCDMA和GSM共站后，WCDMA的容量是受限的，不过可以通过采用多载频和分层组网技术来解决这个问题。


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