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摘 要： 移动通信是人类对电磁波最主要的运用方式，无线电的出现使通信终端摆脱了线缆的束缚，可以一定范围自由的移动，经过多年的改进，慢慢演化出技术成熟，可靠性能够满足人类社会需求的移动通信系统。自从上世纪七十年代末期，第一代商用移动通信系统出现以来，已经渐渐成为带动全球经济发展的主要高科技产业之一，并逐渐进化出5代成熟的移动通信系统，对人类社会的生产生活产生巨大影响。坦率来讲，正是采用LTE技术的第四代移动通信网络，对人们日常生活的影响和改变最为深远，本文对微小基站在4G网络覆盖的应用进行分析。
关键词：移动通信;基站子系统;信道
1、第四代移动通信系统的特点及工作原理
1.1、基站工作原理
以分时长期演进技术（LTE）为代表的第四代移动通信系统作为现今我国覆盖最广泛，注册用户最多的移动通信网络。而作为其服务基础的基站子系统也是目前基站保有量最大、覆盖范围最广泛的基站网络，也正是基于此，才使得4G网络拥有更大的带宽、更高的通信质量、更丰富的增值服务、更平滑的兼容性能、更加灵活的组网的同时，还具有更低的费用，真正开启了平民移动上网的新時代。
在多址复用划分方面，4G基站仍然是基于时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）和码分多址（CDMA）基础上的复用。在工作频率方面，与之前其他移动通信网络不同，第四代移动通信系统的工作频率更高，其工作频段（TD-LTE）分布于3.4～3.6GHz（上行频段）和2.3～2.4GHz（下行频段），与之前三代移动通信系统相比，第四代移动通信系统，数据传输速率有着几何级的增长，其上行速率可达50Mpbs，下行速率可达100Mpbs，并且支持增强型广播和组播业务，具有更好的兼容性，为不同类型用户的接入提供可用接口。
1.2、4G移动通信网络结构
在网络结构方面，第四代移动通信系统的基站覆盖结构同其他移动通信网络区别不大，不考虑特殊的专用网络，在公网上的应用基本相同，都是采用蜂窝结构的覆盖方式。但是，由于第四代移动通信系统的工作频率更高，无线电波长较短，导致其天线发射的无线电波的穿透能力较差，单位时间内的远近效应更加明显。因此，第四代移动通信系统的基站密度必须更高才能实现更加完善的覆盖。
1.3、第四代移动通信系统中微小基站的特点
微小基站作为第四代移动通信系统基站子系统的补充手段，无法达到常规基站（40W）的功率，自然无法达到常规4G基站400米的覆盖距离。但由于大部分移动用户常常集中于写字楼、公寓等高密度建筑内，且在时间和空间上分布不均匀，在这种情况下，传统基站往往无法满足以上情况。为了满足建筑楼宇内用户的移动通信需求，微小基站凭借其体积小、耗电低、建造成本较低的特点脱颖而出。除此之外，微小基站也可以根据楼宇建筑的结构，和人口分布情况而灵活组网。不仅如此，在可以预见的未来，包括基站在内的整个基站子系统的小型化也将成为一种发展趋势。
2、第四代移动通信系统的基站子系统存在的常见覆盖问题
2.1、基站选址困难
基站的选址难题不仅仅是第四代移动通信系统所面临的困难，之前的移动通信系统同样存在类似情况，基站的选址除了需要考量信号覆盖同客户需求是否重合，相关设备的安装调试同样需要斟酌，巨大的信号塔和冰箱大小基站收发信机（BTS）以及基站传输数据所需要的传输和交换设备所需要的安装场地，各种设备电源的采集、基站维护、保养和监控所需要的通信电缆的敷设和布放等等，除此之外，当地的天气和气候的差异，也会影响设备寿命和工作效率。例如东北高纬度寒冷地区，凯普什（奥地利）等外国厂商的设备就会出现水土不服的现象，其射频单元和供电模块工作温度下限为零下25摄氏度，低于该温度就会出现故障。为了保证其正常工作，还要增设供暖设备，不仅增加了设备维护难度，也在客观上也会给基站选址造成困难。
2.2、信号覆盖不均
受到自然辐射、地形地貌、天线旁瓣增益等各种设备和应用环境的影响，无线电的传播过程总是或多或少的受到多径效应和阴影效应的影响。多径效应会导致信号传输的功率下降、误信率增加、阴影效应会导致阴影区域无信号覆盖。特别是一些用户基数大，业务量集中的地区和时间段，对于基站主用BCCH信道信号覆盖不到的地区影响十分严重。不仅如此，甚至在一些信号可以覆盖的地区，由于功率不足导致可用信道数目不够，一旦遇到业务高峰时间段也会出现由于信道拥塞而掉话的现象发生。
2.3、各种干扰问题
干扰问题在各类涉及无线的通信系统中都广泛存在，在第四代移动通信系统中也是一样。除了系统内部的有源设备会产生各种突发性干扰，自然界背景也存在白噪声干扰，而这些背景噪声和内部噪声都会对无线信号的传播造成影响。更为严重的是，除了第四代移动通信系统以外，还有其他专用无线网络和产生无线信号的特殊设备在使用，如果相关干扰源功率过大或距离信元、信宿过近。且两者信号发射频率相邻甚至相同。就会导致通信中断。这种同频、邻频干扰十分常见。例如在黑龙江省塔河县，某些时段常常出现掉话现象，导致当地基站小区的控制信道占用成功率不达标。经过反复路测收集信号样本、并分析排查发现，信道占用率不达标的基站10公里范围内都有铁路设施存在。系铁路通信专用网络GSM-R基站发射信号对附近小区基站产生邻频干扰所致。尽管从理论上讲GSM-R网络基站功率无法覆盖到10公里外的地区，但由于基站地势和天线主瓣增益的个体差异问题，仍然出现了邻频干扰现象。
3、微小基站在第四代移动通信系统当中的应用环境
3.1、人员密集区域
在无线信号的覆盖方面，通过增设宏观基站基本解决了广场、乡镇、街道等室外场景的覆盖问题。而在地铁、商场、商务写字楼、地下室等封闭室内场所，宏观基站便显得无能为力微型基站的运用却能够有效解决了类似困难，微型基站普遍体积小功率低，某些型号的微微基站只有两个网球大小，功率只有4到8瓦，安装和使用十分方便，只需向吸顶灯一样悬挂在棚顶就可以工作。
3.2、阴影效应严重区域
宏观基站信号常常受到地形地貌和障碍物的遮挡，造成部分地区缺乏信号覆盖。为了解决第四代移动通信系统信号覆盖不均匀和信道分配利用率的问题，各种微型基站应运而生。通过在办公室走廊、地下室等宏观基站信号覆盖盲区设置BBU串联RRU的微型基站 “填补” 空白的方式，解决阴影效应带来的影响。
3.3、专用业务区域
除了填补阴影效应造成的盲区和为业务高峰区段提供信道两种用途之外，专用业务也越来越青睐于采用微型基站的方式传输数据。由于这种微型基站（AP设备）可以实现数据的高速可靠的传输。因此目前来看，微型基站这种家庭WIFI的方式受到运营厂商和客户双方面的欢迎。
4、总结
本文从移动通信网络工程实践及日常维修和故障处理两个方面分析了微小基站在第四代移动通信网络深度覆盖的应用。希望能够通过分享经验的方式帮助其他从事无线通信建设的同行，进而促进整个通信事业健康有序向前发展，为我国实现“两个一百年”的伟大目标尽到微薄之力。
参考文献：
[1]姜天胜;;浅谈微小基站在4G网络深度覆盖中的应用[J];数字通信世界;2019（05）
[2]赵志民;覃思旺;陈明钰;朱文豪;;4G仿真基站部署与优化策略[J];中国新通信;2018（22）
关键词：移动通信;基站子系统;信道
1、第四代移动通信系统的特点及工作原理
1.1、基站工作原理
以分时长期演进技术（LTE）为代表的第四代移动通信系统作为现今我国覆盖最广泛，注册用户最多的移动通信网络。而作为其服务基础的基站子系统也是目前基站保有量最大、覆盖范围最广泛的基站网络，也正是基于此，才使得4G网络拥有更大的带宽、更高的通信质量、更丰富的增值服务、更平滑的兼容性能、更加灵活的组网的同时，还具有更低的费用，真正开启了平民移动上网的新時代。
在多址复用划分方面，4G基站仍然是基于时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）和码分多址（CDMA）基础上的复用。在工作频率方面，与之前其他移动通信网络不同，第四代移动通信系统的工作频率更高，其工作频段（TD-LTE）分布于3.4～3.6GHz（上行频段）和2.3～2.4GHz（下行频段），与之前三代移动通信系统相比，第四代移动通信系统，数据传输速率有着几何级的增长，其上行速率可达50Mpbs，下行速率可达100Mpbs，并且支持增强型广播和组播业务，具有更好的兼容性，为不同类型用户的接入提供可用接口。
1.2、4G移动通信网络结构
在网络结构方面，第四代移动通信系统的基站覆盖结构同其他移动通信网络区别不大，不考虑特殊的专用网络，在公网上的应用基本相同，都是采用蜂窝结构的覆盖方式。但是，由于第四代移动通信系统的工作频率更高，无线电波长较短，导致其天线发射的无线电波的穿透能力较差，单位时间内的远近效应更加明显。因此，第四代移动通信系统的基站密度必须更高才能实现更加完善的覆盖。
1.3、第四代移动通信系统中微小基站的特点
微小基站作为第四代移动通信系统基站子系统的补充手段，无法达到常规基站（40W）的功率，自然无法达到常规4G基站400米的覆盖距离。但由于大部分移动用户常常集中于写字楼、公寓等高密度建筑内，且在时间和空间上分布不均匀，在这种情况下，传统基站往往无法满足以上情况。为了满足建筑楼宇内用户的移动通信需求，微小基站凭借其体积小、耗电低、建造成本较低的特点脱颖而出。除此之外，微小基站也可以根据楼宇建筑的结构，和人口分布情况而灵活组网。不仅如此，在可以预见的未来，包括基站在内的整个基站子系统的小型化也将成为一种发展趋势。
2、第四代移动通信系统的基站子系统存在的常见覆盖问题
2.1、基站选址困难
基站的选址难题不仅仅是第四代移动通信系统所面临的困难，之前的移动通信系统同样存在类似情况，基站的选址除了需要考量信号覆盖同客户需求是否重合，相关设备的安装调试同样需要斟酌，巨大的信号塔和冰箱大小基站收发信机（BTS）以及基站传输数据所需要的传输和交换设备所需要的安装场地，各种设备电源的采集、基站维护、保养和监控所需要的通信电缆的敷设和布放等等，除此之外，当地的天气和气候的差异，也会影响设备寿命和工作效率。例如东北高纬度寒冷地区，凯普什（奥地利）等外国厂商的设备就会出现水土不服的现象，其射频单元和供电模块工作温度下限为零下25摄氏度，低于该温度就会出现故障。为了保证其正常工作，还要增设供暖设备，不仅增加了设备维护难度，也在客观上也会给基站选址造成困难。
2.2、信号覆盖不均
受到自然辐射、地形地貌、天线旁瓣增益等各种设备和应用环境的影响，无线电的传播过程总是或多或少的受到多径效应和阴影效应的影响。多径效应会导致信号传输的功率下降、误信率增加、阴影效应会导致阴影区域无信号覆盖。特别是一些用户基数大，业务量集中的地区和时间段，对于基站主用BCCH信道信号覆盖不到的地区影响十分严重。不仅如此，甚至在一些信号可以覆盖的地区，由于功率不足导致可用信道数目不够，一旦遇到业务高峰时间段也会出现由于信道拥塞而掉话的现象发生。
2.3、各种干扰问题
干扰问题在各类涉及无线的通信系统中都广泛存在，在第四代移动通信系统中也是一样。除了系统内部的有源设备会产生各种突发性干扰，自然界背景也存在白噪声干扰，而这些背景噪声和内部噪声都会对无线信号的传播造成影响。更为严重的是，除了第四代移动通信系统以外，还有其他专用无线网络和产生无线信号的特殊设备在使用，如果相关干扰源功率过大或距离信元、信宿过近。且两者信号发射频率相邻甚至相同。就会导致通信中断。这种同频、邻频干扰十分常见。例如在黑龙江省塔河县，某些时段常常出现掉话现象，导致当地基站小区的控制信道占用成功率不达标。经过反复路测收集信号样本、并分析排查发现，信道占用率不达标的基站10公里范围内都有铁路设施存在。系铁路通信专用网络GSM-R基站发射信号对附近小区基站产生邻频干扰所致。尽管从理论上讲GSM-R网络基站功率无法覆盖到10公里外的地区，但由于基站地势和天线主瓣增益的个体差异问题，仍然出现了邻频干扰现象。
3、微小基站在第四代移动通信系统当中的应用环境
3.1、人员密集区域
在无线信号的覆盖方面，通过增设宏观基站基本解决了广场、乡镇、街道等室外场景的覆盖问题。而在地铁、商场、商务写字楼、地下室等封闭室内场所，宏观基站便显得无能为力微型基站的运用却能够有效解决了类似困难，微型基站普遍体积小功率低，某些型号的微微基站只有两个网球大小，功率只有4到8瓦，安装和使用十分方便，只需向吸顶灯一样悬挂在棚顶就可以工作。
3.2、阴影效应严重区域
宏观基站信号常常受到地形地貌和障碍物的遮挡，造成部分地区缺乏信号覆盖。为了解决第四代移动通信系统信号覆盖不均匀和信道分配利用率的问题，各种微型基站应运而生。通过在办公室走廊、地下室等宏观基站信号覆盖盲区设置BBU串联RRU的微型基站 “填补” 空白的方式，解决阴影效应带来的影响。
3.3、专用业务区域
除了填补阴影效应造成的盲区和为业务高峰区段提供信道两种用途之外，专用业务也越来越青睐于采用微型基站的方式传输数据。由于这种微型基站（AP设备）可以实现数据的高速可靠的传输。因此目前来看，微型基站这种家庭WIFI的方式受到运营厂商和客户双方面的欢迎。
4、总结
本文从移动通信网络工程实践及日常维修和故障处理两个方面分析了微小基站在第四代移动通信网络深度覆盖的应用。希望能够通过分享经验的方式帮助其他从事无线通信建设的同行，进而促进整个通信事业健康有序向前发展，为我国实现“两个一百年”的伟大目标尽到微薄之力。
参考文献：
[1]姜天胜;;浅谈微小基站在4G网络深度覆盖中的应用[J];数字通信世界;2019（05）
[2]赵志民;覃思旺;陈明钰;朱文豪;;4G仿真基站部署与优化策略[J];中国新通信;2018（22）