智能无线数字射频单元-东方世纪网络

智能无线数字射频单元 江苏省东方世纪网络信息有限公司 WRU 解决移动通信网络覆盖最后难题的最佳解决方案 由一则报道引出的 据相关部门统计 广州市目前有城中村344个 其中103个存在私装直放站问题 共私装直放站15000台 影响手机信号300万人 而在这些城中村中 位于天河区的黄村曾经是信号受到干扰最为严重的地区之一 城中村 小区域带来的大问题 城中村 作为中国城市快速发展中所形成的特定区域 由于历史条件下形成的特定地理环境及人文因素 为移动通信运营商解决无线通信信号覆盖问题带来了不小的麻烦 尽管城中村所占的区域只是整个无线通信网络覆盖区域的很小部分 但由于其特殊的地理和人文因素 使得解决无线通信信号覆盖问题 对运营商的经济效益及社会影响都会产生极大的意义 城中村地理环境特点对无线通信信号覆盖的影响 由于城中村大都处于城市中心或繁华地区 周围基站密集 空间电磁环境复杂 对网络规划及频率规划带来了不小的困难 同时在城中村建站选址 及在设备电源 传输等方面也带来一定的困难 由于城中村长期以来历史形成原因 缺乏统一规划 造成建筑布局及街道走向错综复杂 加之房屋建筑的一层临街大部分作为商铺门面 流动人员数量较大 使得对街道及室外的信号覆盖及优化非常困难 城中村地理环境特点对无线通信信号覆盖的影响 大部分城中村的建筑为本地居民自有建筑 形式及结构不尽统一合理 楼与楼之间间距过小 出现了大量的 握手楼 墩字楼 等建筑形式 同时由于建筑内房间的封闭性较强 造成无线信号无法覆盖到室内 城中村地理环境特点对无线通信信号覆盖的影响 目前解决城中村覆盖问题的几种技术方法比较 基站 微蜂窝 RRU 大功率功放方式 优点 可对城中村区域覆盖进行合理规划 可根据基站或小区覆盖范围内的话务量不同 合理配置载频资源 系统扩容升级容易 可解决部分道路及城中村建筑高层部分的信号覆盖 缺点 对机房及配套的电源 传输等有一定的要求 由于信号在建筑物之间产生的反射较强 与相邻小区的相互影响较大 网络质量及指标不容易控制 对一些狭窄街道 室内的信号覆盖效果不尽理想 无线选频方式直放站 直放站类产品方式 直放站类产品方式 无线选带方式直放站 直放站类产品方式 光纤类直放站产品 包括数字射频拉远系统 直放站类产品方式 数字微波直放站 直放站类产品方式 小结 为何以上几种解决方案不能完全满足需要 由于建设基站对选址要求较高 需要合适的地点及相应的房屋 电力及传输等条件 物业协调比较困难 很多方案需解决传输链路问题 特别是需要光纤链路作为传输手段 实施难度较大 易受外界因素影响 不利于工程的快速实施及推进 对城中村覆盖问题的解决效果不够彻底 容易留有死角 如采用建设基站方案 能够使得城中村建筑的上层覆盖问题得到解决 但对于室内及狭窄街道两边的门面信号覆盖效果不理想 对基站施主小区及相邻小区的干扰问题 很多直放站类产品由于自身的功能限制或指标设计等因素 大量应用容易产生对基站施主小区的上行干扰 使得基站的上行质量变差 严重时甚至会影响到周边基站的正常运行 灵活适应网络能力欠缺 为提高网络容量及频点利用率 很多地区的基站会采用基带跳频或射频跳频方式 同时日常的网优工作也需对重点区域的基站频点不断进行优化调整 如果不能及时根据网络参数的变化调整设备本身的设置 则会对覆盖区内的终端设备的正常使用产生很大的影响 设备本身过大的体积及过高的功耗影响业主的接受心理 智能无线数字射频单元 解决城中村覆盖难题的新尝试 智能无线数字射频单元 英文为WirelessRemoteUnit 简称WRU 应用了目前先进的软件无线电技术及无线信号基带解调分析技术 通过提高信号再生质量 降低消除对基站的噪声干扰影响 及应用智能化自动分析覆盖区域无线网络信号相关信令协议 灵活适应网络参数优化调整等技术创新手段 使得新型智能无线数字射频单元即克服了传统网络优化设备缺点的同时 又能够满足复杂环境下对覆盖的需求 特别是城中村这类应用场景 智能无线数字射频单元核心技术 软件无线电技术数字滤波技术噪声抑制技术数字基带解调技术 软件无线电技术 软件无线电 SoftwareDefinedRadio 简称SDR 就是采用数字信号处理技术 在可编程控制的通用硬件平台上 利用软件来定义实现无线电台的各部分功能 包括前端接收 中频处理以及信号的基带处理等等 利用软件无线电的方法把RF信号数字化 在数字域对信号进行处理 采用软件无线电技术 极大增强了设备对信号的处理和控制能力 数字化选频 滤波技术 数字滤波的出现克服了模拟滤波的很多不足 具有以下优点 A 是用程序实现的 不需要增加硬设备 所以可靠性高 稳定性好 B 可以对频率很低的信号实现滤波 克服了模拟滤波的缺陷 C 可以根据信号的不同 采用不同的滤波方法或参数 具有灵活 方便 功能强的特点 数字滤波 就是通过一定的计算或判断程序减少干扰在有用信号中的比重 故实质上是一种程序滤波 几种常用的滤波方法 算术平均值法 中值滤波法 滑动平均值法 限幅滤波法 惯性滤波法等 噪声抑制技术 设备采用了两级噪声抑制设计 其中第一级主要是针对空间背景噪声进行抑制 第二级对信号转发过程中产生的噪声进行抑制 设备将GSM频带 30Mhz 的射频信号转换为数字信号后 对每个信道进行单独的数字滤波处理 其获得的滤波特性远高于传统的模拟射频滤波方式 如声表滤波器 SAW 彻底消除了GSM信号被放大过程中 各信道之间产生的互调干扰及频带内邻频带来的干扰 使放大后的信号质量得到了极大的提升 传统的射频设备由于自身的噪声系数比较大 尤其是多点对一点方式 很容易造成噪声的叠加 从而对基站施主小区及相邻小区产生干扰 而我方设备采用的数字中频方式 由于采用了时隙关断技术 上行信号时隙只有在有效占用时 射频放大器才有功率输出 而当上行信号时隙空载时 智能无线数字射频单元对基站方向无功率输出 这样可最大限度降低智能无线数字射频单元设备对基站施主小区及相邻小区产生的干扰 数字基带解调技术 开机时自动扫描与智能无线数字射频单元相邻的6个小区的网络基本信息 并可自动锁定或手动选取最优小区作为施主小区 可将智能无线数字射频单元对施主基站的选择限定在指定的基站范围内 可对选取的施主基站实施频点自动跟踪扫描 当施主基站频点发生变更时 智能无线数字射频单元可自动更改自身频点设置 支持基站基带跳频方式和射频跳频方式 相应时间小于30秒 可实现对网络的信号质量检测 当网络质量变差时 可实现自动上报告警 并对智能无线数字射频单元增益及功率输出实行自动调整 每个智能无线数字射频单元可按照预先设定 自动进行CQT自动拨打测试 以随时检查设备及周围网络环境状况 需相应软件配合使用 智能无线数字射频单元可自动检测施主基站话务情况 当出现话务拥塞时 可自动选择较为空闲的相邻小区 以减少对网络运行指标的影响 智能无线数字射频单元结构框图 智能无线数字射频单元主要技术指标 智能无线数字射频单元主要技术特点 数字化射频处理技术 实现软件方式对每个频点实施数字化滤波降噪处理 并对上行 直放站到基站 信号进行时隙关断方式特殊处理 将智能无线数字射频单元对基站的上行干扰降到最低水平 可支持8 18频点设置 并可对每个频点的增益实施单独调节 可自动扫描跟踪施主小区的频点设置 当施主小区频点设置发生改变时 智能无线数字射频单元可自动获取新的施主小区频点变化 并对智能无线数字射频单元频点重新设置 以保持与施主小区频点设置一致 支持基站基带跳频和射频跳频方式 可根据系统要求在相邻的6个小区中 根据需要重新选择智能无线数字射频单元施主小区 并依照新选择的施主小区的信号场强变化 自动调节智能无线数字射频单元增益 以保持设定的输出功率不变 智能无线数字射频单元主要技术特点 自动搜索智能无线数字射频单元周围6个扇区小区号等信息 并自动跟踪模块分别锁住6个扇区 搜索出每个扇区频点 并以列表方式显示LAC CI BCCH TCH1 8 场强平均值 Rxlev 等内容 结果存储于智能无线数字射频单元本地 并可上报至监控中心 供分析使用 示例 智能无线数字射频单元主要技术特点 智能化施主小区切换机制 保证覆盖区内手机用户不会发生因切换而产生掉话现象 设备内置GPS定位系统 可实时监测设备安装位置情况 如发生设备未经授权变更位置的情况 则立即提供报警信息 设备内置测试模块可进行自动拨打 CQT 测试 通过对施主小区无线网络空口协议 L1 L3 进行解析 可分析本站及周围相邻小区的各项网络环境指标 并将分析结果通过GPRS方式上传至监控中心设备内置话务统计功能 能够对覆盖区域内产生的通话业务进行统计 并将统计结果上传至监控中心 供分析使用 运营商可根据话务统计结果合理配置使用设备设备 体积小 功耗低 易于安装 整机物理尺寸仅为32X36X16cm 功耗仅为80W 可以采用壁挂式或落地式安装 智能无线数字射频单元主要技术特点 智能无线数字射频单元监控平台由 基本集中式监控管理平台 和 基于GIS系统城中村智能无线数字射频单元系统专用监控管理平台 两部分组成 各自承担不同的功能 智能无线数字射频单元监控可选用以 中国移动GSM直放站监控协议规范 为标准的基本集中式监控管理平台 也可采用功能互补的双监控平台系统 即可接入中国移动集团公司的网优设备集中监控管理平台 又同时带有功能独特的基于GIS系统城中村智能无线数字射频单元系统专用监控管理平台 功能相互补充 监控管理功能更加完善 智能无线数字射频单元内置无线MODEM 通过短信方式接收监控中心指令或将智能无线数字射频单元信息发往监控中心 如图 智能无线数字射频单元监控平台系统结构图 基于GIS系统城中村智能无线数字射频单元专用监控管理平台 平台采用基于数字电子地图系统开发方式 包含设备安装区域GIS地理信息 可通过数字电子地图直观看到智能无线数字射频单元安装区域的地理情况 平台采用Web Server体系结构模式 管理人员可通过任意连接在互联网上电脑 通过相应授权机制管理 监控管理安装在城中村地区的智能无线数字射频单元设备 设备厂家的维护管理人员在经过相应的授权管理情况下 也可连接到监控平台 按照规定查询管辖范围内设备信息 当智能无线数字射频单元设备出现问题时 可在最短时间内快速处理 减少因设备故障造成的用户投诉 智能无线数字射频单元主要技术特点 平台监控内容除包括基本监控平台包括的信息外 还包括智能无线数字射频单元设备的GPS地理信息 智能无线数字射频单元周围基站6个小区网络信息 OMC统计数据 当前施主小区频点设置及跳频组使用情况 施主小区变更切换门限 智能无线数字射频单元覆盖区话务统计数据 其它平台根据智能无线数字射频单元各种数据统计 向智能无线数字射频单元发出控制命令 实现智能无线数字射频单元频点设置变更 施主小区切换等功能 智能无线数字射频单元主要技术特点 基于GIS地理信息系统的设备管理平台 可显示每台设备的具体参数信息 包括文字 图像等类型 基于GIS地理信息系统的设备管理平台 组团式规划设计 使用智能无线数字射频单元解决城中村覆盖问题实施方案 以4 6栋城中村建筑为一组团 对拟解决覆盖区域进行划分 每一组团安装一台智能无线数字射频单元设备作为信源 右图以深圳市沙尾地区为例 整个区域共有各类大小建筑370余栋 考虑到部分靠近街道建筑已部分解决信号覆盖问题 余下约需50余台设备完成整个区域的覆盖 局部补点方式规划设计 对于已经实施了城中村信号覆盖的区域 存在某些城中村建筑特别密集区域 信号无法完全覆盖到室内及底层临街商铺 可对此区域的建筑进行补点方式 集中采用智能无线数字射频单元作为信源加以解决 右图中 红色标识区域即为部分弱信号覆盖建筑 可采用智能无线数字射频单元作为信源加以解决 使用智能无线数字射频单元解决城中村覆盖问题实施方案 解决城中村信号覆盖问题的根本在于解决室内覆盖 解决了城中村建筑的室内信号覆盖问题 即可更多的吸收话务量 提高运营收入 还可降低用户投诉 优化网络覆盖 更可扩大影响 提高运营商整体形象 增强竞争力 智能无线数字射频单元及接收天线安装在选定的建筑物楼顶 使用4 6路功分器将智能无线数字射频单元输出信号通过1 2馈线分配至相邻每幢建筑物楼顶 通过1 2馈线将智能无线数字射频单元分配至每幢建筑物楼顶的信号沿楼梯间垂直安装 贯通各个楼层 再使用耦合器将信号沿各楼层分布 再通过安装室内天线 完成各个楼层的信号覆盖 使用功分 耦合器将位于1 2层的信号引至室外 通过小型板状天线 用于覆盖相邻街道及底层商铺 信号覆盖室内外兼顾 使用智能无线数字射频单元解决城中村覆盖问题实施方案 智能无线数字射频单元输出功率为43dBm 增益95dB 智能无线数字射频单元接收天线增益为10dB当智能无线数字射频单元接收天线接收到基站信号强度 62dBm时 智能无线数字射频单元即可获得43dBm满功率输出 当采用6路功分器 将智能无线数字射频单元输出信号分配至不同建筑时 考虑到6路功分插损为10dB 每幢建筑仍有33dBm 2W 信号场强用于室内覆盖 即使对于层高6 8层的城中村建筑 也足以满足室内及底层商铺覆盖的需要 无线信号链路计算及室内 外信号场强估算 使用智能无线数字射频单元解决城中村覆盖问题实施方案 考虑到城中村区域安装设备较多 话务量较高 话务高峰时间段较为集中 同时区域内及周围的基站信源较为密集 空间信号比较复杂 为智能无线数字射频单元设备合理规划选择基站施主小区成为重要的环节 实施方法 智能无线数字射频单元安装完毕后 开启设备自动搜索周围基站小区信息 根据搜索到的6个小区信息结果 按照接收到的小区信号场强 跳频序列及频点信息设置智能无线数字射频单元设备 并将此小区锁定作为信源施主小区 合理分配施主小区资源 不要将过多的智能无线数字射频单元设备接入到同一小区 以免造成小区话务拥塞 观察所选用的施主小区OMC统计数据 根据各项网络指标 如话务量 掉话率 干扰等级 等 适时调整智能无线数字射频单元设备所选用的施主小区 或启用智能无线数字射频单元施主小区自动切换功能 让智能无线数字射频单元在规定时间进行施主小区的切换 保证网络指标的正常 智能无线数字射频单元施主小区规划及优化管理 使用智能无线数字射频单元解决城中村覆盖问题实施方案 使用智能无线数字射频单元解决城中村覆盖问题的优点 与采用建设基站 RRU 数字射频拉远等方案相比 使用智能无线数字射频单元无需考虑建设光纤传输链路等工程问题 可实现快速部署 快速实施 方案实施灵活 可成片成区域推广实施 也可根据具体情况 以点带面逐步推广 或对某些多年未解决的覆盖地区 采用补点方式解决 安装后频点可自动调整 可通过覆盖区情况 灵活调整信源切换 提高载频利用率 并可通过监控中心统一调整各节点设备 FAQ 常见问题解答 Q 直放站设备作为成熟产品 已经应用了很多年 现在用智能无线数字射频单元解决城中村覆盖问题 有什么不同 A 以前传统选频直放站由于受本身模拟器件的限制 一台选频直放站频点设置数量不能超过4个频点 随着网络的快速扩容 基站载频数量配置的提高 传统选频直放站以完全不能满足需求 而选用选带直放站则会带来对基站 特别是对相邻小区上行的严重干扰 轻则造成基站上行接收质量下降 重则严重影响相邻小区的正常工作 此外 基站跳频技术的使用也使得传统直放站设备无法满足系统的正常工作需求 智能无线数字射频单元采用最新的数字化技术 最高可支持18个频点 先进的软件滤波算法可以取得更好的滤波效果 可有效的抑制邻道及空间噪声对信号的干扰 同时智能无线数字射频单元特有的上行噪声抑制技术也可有效地消除智能无线数字射频单元对施主小区及相邻小区的上行干扰 将智能无线数字射频单元设备对系统的影响降至最小程度 同时基带解调技术保证了智能无线数字射频单元能够自动跟踪施主小区的频点设置 按照基站的频点配置自动设置智能无线数字射频单元频点 不论基站采用的是射频跳频还是基带跳频方式 极大提高了智能无线数字射频单元的适应性和可靠性 Q 如果城中村区域大量使用智能无线数字射频单元 如何进行有效管理 A 智能无线数字射频单元监控平台由 基本集中式监控管理平台 和 基于GIS系统城中村智能无线数字射频单元系统专用监控管理平台 两部分组成 各自承担不同的功能 基本集中式监控管理平台 满足 中国移动gsm直放站监控协议规范 要求 可将智能无线数字射频单元设备各种参数信息发送至运营商现有的设备网管平台统一管理 基于GIS系统城中村智能无线数字射频单元系统专用监控管理平台 是专为智能无线数字射频单元开发的基于GIS数字地理信息系统和Web Server模式开发的监控平台 管理人员在监控终端上 可直接看到设备安装区域的地理环境情况 包括文字描述及图像图片资料 同时智能无线数字射频单元带有的GPS装置可直接显示智能无线数字射频单元设备安装的准确坐标位置 可供监控管理的信息还包括 智能无线数字射频单元设备的GPS地理信息 智能无线数字射频单元周围基站6个小区网络信息 OMC统计数据 当前施主小区频点设置及跳频组使用情况 施主小区变更切换门限 智能无线数字射频单元覆盖区话务统计数据 其它项目同 基本集中式监控管理平台 同时该平台还提供第三方维护厂家接口 使得第三方维护厂家在经过授权情况下 接入该平台 获取其管理范围内设备基本情况信息 当设备发生故障时 可与运营商管理平台同时接获设备告警信息 并在最短时间内予以解决 待保障解决后 将结果输入平台 以供运营商评估考核 FAQ 常见问题解答 成功案例 江苏省徐州市瓦房村 海拔44米 距离徐州市中心5公里距离徐州火车站3 9公里 交通发达 人口密集 具有典型的 城中村 特性 区域地形主要为平原特征 但因紧邻丘陵特征的白云山 地势由北向南缓慢抬升 落差大约15米 村子周边都是高层建筑 村里的路很窄 多为2 3层的小楼 没有统一的规划 房屋结构也不相同 周围基站较多 无线环境复杂 是网络优化中的难点区域 1 站点测试情况 红色区域为测试区域 1 站点测试情况 弱覆盖重点区域 1 站点测试情况 巷道内信号较差 1 站点测试情况 主被叫接收电平统计 主被叫话音质量统计 2 网优难点 1 信号覆盖难点 瓦房村比较大 位于城市密集区 周围的路较宽 交通便利 村子周边都是高层建筑 村里的路很窄 多为2 3层的小楼 没有统一的规划 房屋结构也不相同 周围基站较多 无线环境复杂 瓦房村内民宅之间道路狭窄 并且房屋构造不一 高低错落 阳光都不能完全照射进来 信号覆盖较差 有较多的弱覆盖区 甚至脱网 手机发射功率较高 通话质量较差 2 网优难点 2 干扰问题 接收天线距离施主基站仅75米 无线选频直放站设备采用无线通信方式传递信号 接收天线和基站施主天线过近 空间损耗不足以削弱直放站发出的信号强度 使到达施主天线的信号过高 如果不能够很好的控制上行噪声 就会给该施主基站带来严重的干扰 因瓦房村无线环境复杂 直放站与施主基站如距离过近 导致了接收天线发出的上行信号强度过大 并且因为空间距离过紧 没有遮挡 使得信号在传递过程中空间衰落较小 引入到施主信源时的信号强度仍很大 易造成干扰和质量下降 瓦房村 3 解决方法 图1接收天线安装示意图 图3设备安装示意图 图2覆盖天线安装示意图 1 2 3 在一栋3层楼房架设天馈系统 使用智能无线数字射频单元 输出功率调至