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3G 家庭基站解决方案-应用及挑战  

2010-08-03 15:14:34|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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3G 家庭基站解决方案-应用及挑战 - 周双阳 - 周双阳的博客

文/周双阳

1、3G家庭基站促进3G网络的发展

随着我国3G网络的推出,3G业务应用的一些特点已逐渐展现出来,其中一点就是在3G网络中室内发生业务的概率进一步增加,室内覆盖已经成为运营商提高服务质量、增加业务量的重要方式,在3G时代室内覆盖已越来越受到各方面的重视。因此,用于解决微小区域覆盖和业务应用的3G 家庭基站(Femto)解决方案也日益受到各方面的关注,3G Femto家用基站通过运营商的有线宽带网络,如利用入户的ADSL,与整个3G家庭基站网络相连。手机用户通过家中的家庭基站(Femto)进行相关的业务应用,这种新的小区域室内覆盖解决方案,保证了室内用户所需要区域的覆盖和多种高数据业务的应用,减轻了室外网络的容量压力,促进了运营商多业务的融合,实现了家庭网络的目标。

根据无线电波的传播特性,目前3G使用的2 G频段的室内穿透能力较差,同时3G高速业务应用又需要较好的无线覆盖来支撑,要靠室外基站完全解决小区域的室内覆盖存在很大的难度。因此,各方面提出了家庭基站解决方案,目的是在类似在家庭这样的小区域室内环境下,提供低成本、高速、多类型的3G数据业务,3G家庭基站的出现引起了普遍的关注,设备制造商也纷纷抓紧时间,开发新型的家庭基站产品,并已取得了一定的进展。

家庭基站系统单独组网,有别于室外基站系统,目前认可的方案是基于扁平化网络架构的Iu组网方案,基于Iu(h)接口的方案在多厂商环境下的开放性、可扩展性、灵活性等方面具有较明显的优势,这也符合网络扁平化的发展趋势。家庭基站无线网主要包括家庭基站、家庭基站网关等设备实体。通过标准Iu接口与核心网(Femto Gateway)相连。家庭基站与家庭基站网关之间通过新定义的Iu(h)接口相连,家庭基站基本具备室外基站NodeB的功能和RNC的部分功能。同时家庭基站、家庭基站网关还支持一些由于家庭基站特性所引入的诸如家庭基站注册、UE注册等新功能。

3G家庭基站系统的出现弥补了3G网络中的不足,满足了3G用户个性化、差异化的业务应用需求,使3G网络布局更趋向于精细化,促进了3G网络的整体发展。但由于家庭基站系统的一些特性,使之对室外网络产生一定的损伤,因此需要加以研究和探讨。

2、家庭基站的特性探讨

3G无线系统都是采用CDMA技术,系统的自干扰当然是需要考虑的,家庭基站的出现,给这个系统的干扰带来了新的课题。由于家庭基站和室外基站属于两个不同的系统,因此类似RAKE接收等功能在这两个系统间是很难实现的,由此,对家庭基站的使用与室外基站不同的频率是必然的,这样就可以大幅度减少家庭基站和室外基站的干扰,从而大幅度提升网络的整体质量。但等到系统容量进一步增加,室外基站载频与家庭基站冲突时,就必须考虑两个无线系统间的同频干扰,为此运营商和相关单位应该提前进行干扰的探讨和权衡,提前考虑好干扰解决方案和各种实施方案,及时处理各种问题和干扰隐患。

切换是移动通信系统需要着重关注的另一个只要特性,家庭基站的出现对整个3G系统的切换性能产生一定的损伤,因此需要认真的讨论。首先家庭基站系统支持手动选择系统,在空闲模式下从室外宏基站小区到家庭基站覆盖小区之间的小区重选;支持在通信状态下从家庭基站小区到室外宏基站小区的切换。鉴于一个宏基站覆盖区域下可能会有较多的家庭基站单元,目前系统不支持出室外宏基站到家庭基站覆盖区域的切换,这将给系统的连续性带来一定的损伤。由于这个特性,在规划建设家庭基站时,应该严格控制家庭基站的覆盖区域,不要轻易的将家庭基站覆盖区域延伸到室外,从而引起不必要的切换掉话。

对于在通信状态下从家庭基站小区到室外宏基站小区的切换,目前可以通过家庭基站自身搜索相邻小区,然后再实施切换。但由于家庭基站的安装位置限制,一般很难接收的可靠的邻区基站,最好通过手机检测后,上报家庭基站然后再建立家庭基站的邻区关系。

关于辐射,家庭基站的输出功率在15dBm(30mW),一般能够覆盖室内大约50米范围;而室外宏基站输出功率在43dBm(20W)左右,根据不同的地理环境,一般能够覆盖室外大约几百米到几千米的范围;微蜂窝基站的输出功率为30dBm(1W),一般能够覆盖大约几百米的范围。由于家庭基站长期置于室内,而且安装位置比较随机,因此需要关注家庭基站的辐射问题,在这里要注意的是辐射标准必须符合相关的国家标准特,别要注意使用高增益天线或是功率满配(20dBm)时基站的无线辐射问题,必要时应适当降低家庭基站的功率。

为了进一步减少家庭基站产生的干扰和减轻辐射,家庭基站还可以添加下行功率关断功能,就是家庭基站实时检测手机的上行信号,当长时间没有手机上行信号时,则可以关断下行功率的发射,当一旦检测到有手机上行信号时,家庭基站的下行发射功率再实施发射。

3、综合应用方案及展望

家庭基站的出现更加丰富了3G网络内容,为实现用户多业务应用提供了有效手段,同时也为运营商提供了差异化的网络覆盖实施方案,而且运营商还可以利用现网宽带作为传输载体,使该系统可以很快得到很好的应用。根据相关资料目前WCDMA的家庭基站至少支持15个授权用户接入但基站,可支持至少同时4个用户在激活模式下应用,对于HSPA单基站支持下行7.2Mbit/s,上行1.4Mbit/s,可承载CS域和PS域业务,最高速率可达384kbps,输出功率最大可达20dBm,设备功耗可控制10W左右。

家庭基站的应用将有效解决3G网络覆盖下,小块信号微弱区域的覆盖,增加了系统容量。考虑到在3G网络建设初期,系统容量有较大的富余,在传输不到位的时候,还可以使用一些类似小区域覆盖解决方案,这就是解决微小区域覆盖盲区或信号微弱区域的微功率移动通信无线信号增强系统。该方案使用的无线信号增强器可以利用室外基站的信号,通过信号放大,进行室内小块区域的覆盖,该设备具有不需要传输资源,同时具有小功率、低增益、低成本、智能保护、反向关断、自激检测和便于安装等的功能,是小功率家庭基站的补充方案。由此,两类小区域覆盖方案的应用将有可能彻底解决移动通信难以解决的室内小区域信号微弱问题。

通信技术的进步从来就是伴随着新新系统、新设备一起生产的,随着时间的推移,3G家庭基站相关的标准已逐渐稳定,相关产品也会逐步完善。可以预计,各个厂家将陆续推出符合3GPP标准的家庭基站的产品和解决方案,从而促进3G家庭基站逐步走向规模商用,3G家庭基站及其相关解决方案也将会在3G网络中起到应有的作用。

(通信世界周刊-交流用)

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