城区站址资源已被耗尽 基站部署是否成3G软肋

　　从欧洲的3G部署可以看出，3G与2G的发展无法相提并论，城区的站址资源已被耗尽，要想在次优的站址上获得好的通信质量，这对基站部署提出了更高的要求

　　叶惠/编译

　　对于欧洲的3G产业来说，2004年是具有里程碑意义的一年。和记电讯意大利公司在16

个月的运营之后，终于在2004年中期迎来了第100万个用户。欧洲的3G终于可以松一口气了。到2004年7月份，西欧的UMTS系统覆盖已经从原来的6个国家、8个网络上升到14个国家、29个网络。

　　为什么UMTS能够在欧洲站稳脚跟？其根本原因还在于它最终解决了西欧在2G移动通信中所面临的各种挑战。

　　例如，当西欧的移动通信网络还沉浸于稳定的用户增长时，这些网络大部分已经有超过10年的历史，面临着严重的容量不足。UMTS采用WCDMA技术，可以缓解欧洲现有的容量瓶颈。WCDMA每MHz提供的容量远远大于采用TDMA技术的GSM网络。同时，它还能降低运营成本。甚至，它还能促进现有网络ARPU值的上升，这对于已经连续3年饱受ARPU值下降之苦的欧洲移动通信运营业来说，无疑是一个相当大的推动力。从早期的2.5G数据服务的经验来看，3G所能提供的更高的数据能力是推动整个产业发展的重要因素。

　　3G与2G发展历程无法相提并论

　　虽然在欧洲3G目前已经呈现出健康发展的良好状况，但其在网络扩展和RF(基站射频系统)方面仍然面临不小的挑战。可能有些人会把2G到3G的演进与上世纪90年代中期的1G到2G的演进相提并论，或者进行简单的比较。事实上，从2004年欧洲3G的发展来看，它已经表现出了与当初90年代中期的那场演进完全不同的地方。

　　通过10多年的发展，欧洲移动通信业的发展已经非常成熟，它的渗透率已经达到了85%左右。高渗透率的背后是原有的基站站址几乎都已经使用完毕。与此同时，欧洲出于对环保的考虑，对站址的位置和大小的要求也越来越苛刻。

　　从基于TDMA的GSM技术到基于WCDMA的UMTS技术的转变意味着全球的网络规划都要做出重大的调整。TDMA规划战略的前提是，通过在一群蜂窝内重复利用一定数量的信道从而达到相同信道内的干扰最小，而WCDMA则在每个蜂窝内使用所有的频带。更重要的是，WCDMA的蜂窝大小是动态变化的参数——蜂窝的大小与整个蜂窝里通话的人数、数据传输速率等因素相关。WCDMA网络中可能发生的同信道干扰会提高背景噪声并且降低网络的容量。这些使得与GSM相比，WCDMA的网络规划面临更大的挑战，尤其是在还需要考虑相邻蜂窝之间的干扰时更是如此。

　　然而，在过去的13年中，最严峻的挑战莫过于用户期望值的提高。1992年，欧洲开通了第一个“数字呼叫”即数字移动通信。既没有QoS的要求，用户对掉话率、衰减等指标也没有要求。而现在，用户对于网络的要求大大提高。事实上，欧洲是世界上移动通信QoS最高的地区。因此新的UMTS业务也必须相当于甚至高于现有的QoS。

　　建在房顶的移动通信基站

　　欧洲城市地区的基站大部分都位于屋顶。由于受限于站址选址，最早的3G只能选择共站的方式。其目前在房顶上部署基站的情况就如同早晨上班往返列车那样恶劣和拥挤。然而，为满足UMTS的频谱要求，需要新的天线，因此，整个基站站址情况需要重新进行部署。目前，最常用的战略是采用多频天线的解决方案。反过来，这将促进整个欧洲对能够同时支持UMTS2100MHz、GSM900MHz、GSM1800MHz的双频和多频天线的需求。

　　无论使用何种天线，其中必须要解决的是在同一站址中的干扰问题。当工作在不同频段天线的距离很近时，必然会产生RF(射频)干扰，如互调或寄生产物，这还会导致BTS或B节点的阻塞。发生这种情况最典型的环境是主要频段之间的距离太短，以及天线的物理位置太近。

　　射频干扰往往使得UMTS/GSM基站共址很困难，甚至不可能实现，因此，新的UMTS运营商不得不在原GSM基站附近另选站址，但往往并不理想。那么对于RF来说，其挑战就在于能够在比较恶劣的条件下如何尽量保持最佳性能，与此同时，还要使其在新的站址上占地面积最小。

　　灵活性是RF的最基本要求

　　由于对3G基站选址的各种限制，包括其还必须严格满足WCDMA网络规划的各项要求，使得欧洲3G运营商对基站RF的精密度和灵活性提出了更高的要求。首先，最重要的就是对天线性能的要求。为确保蜂窝与蜂窝之间的干扰最小，3G的天线不仅在选址上要准确，而且还要尽量减少体积，提高收发信功能和满负载运行能力。

　　根据以往部署移动通信网络所遇到的挑战，可以预见3G网络的部署可能遇到的问题，欧洲的3G网络规划也正在着手解决这些问题。在这些挑战当中，灵活性似乎是最基本的目标，但这已经需要涉及到几种最前沿的RF技术——尤其是在控制蜂窝的尺寸、形状、方向以及功率这几方面。为了弥补CDMA收发信的方式以及经常不能选择最佳站址的缺点，就要求天线具有各种各样的倾斜角。甚至，还需要有远程控制的功能，这将通过通信协议与后台的网络管理中心相连接。这与上世纪90年代对天线倾斜度进行控制以适应GSM网络初建时所遇到的困难相似。

　　与此同时，对于大多数欧洲的3G站址来说，塔顶放大器的需求也是迫在眉睫。这些塔顶放大器能够放大从终端来的上行信号，从而减少馈线和共站组件的信号损耗，并减少系统噪声，通过提高单元大小从而提高灵活性。然而最大的需求还在于对下一代小型化和分量轻组件的需求。那么，这种需求又回到了对灵活性的要求上了——放大器的增益范围要宽些以及更多的双频和多频可选解决方案。出于这些考虑，那么天线的选择范围也要求更宽一些。

　　在一些十分拥挤的站址上，还需要天线分离滤波器，以便使用单馈线同时支持2G和3G的频段。大多数欧洲的运营商把这种方式看成是不得已的选择，因为这种方式缺点很多，比如，提高衰减、产生互调的危险、系统冗余度降低以及对不同业务之间的隔离度下降。

　　最后，对天线孔径的选择范围也要求更广。例如，在GSM网络中，65度角就可以满足要求，但在WCDMA网络中为减少相邻单元之间的干扰，90度、45度甚至30度的孔径都可能被用到。因为这些可以允许WCDMA网络规划者打破蜂窝网的对称模式，并且把蜂窝单元之间的干扰降低到最低。

　　从高覆盖到高容量的转变

　　欧洲运营商从原来的由覆盖驱动到容量驱动的战略转变对RF提出了更大的挑战。最近的一份调查报告显示，2003年底到2004年底欧洲的3G用户增长了10倍。

　　这就意味着UMTS的运营商将继续在主要城市加大3G网络的覆盖并提高网络容量。因为，这些地区是运营商最大的潜在收入来源，也是运营商可能受到语音容量挑战最大的地区。

　　然而，现在的3G运营商更多的是依靠2.5G技术EDGE来弥补在主要城市中心之间存在的覆盖空隙，随着越来越多的GSM用户转移到UMTS上，这种方式将会变得越来越行不通。随着覆盖战略从城市中心向外扩展，可以看到，大功率天线系统以及3G塔顶放大器将有助于更大范围的覆盖。

　　然而，从长远来看，还会存在更多的挑战。分析师预计在2004年底到2009年底，欧洲的3G用户将增长50倍。到时候这样的用户规模将与目前的GSM用户规模基本持平，而达到这种用户规模所需要的时间仅仅是GSM达到这种规模所需时间的一半。这就对欧洲3G网络规划者以及RF提供商提出了更为严峻的挑战。

　　与此同时，3G用户增长的驱动力主要来自GSM网络用户的转移。为满足这种快速增长的容量需求，尤其是在一些站址资源十分匮乏的主要城市，将是3G网络规划者的长期问题。很明显，提出的解决方案需要更先进的基站RF技术。

　　这些先进的解决方案几乎都需要建立在两种基本因素上：更先进的混合天线解决方案(包括有源天线和无源天线)以及更高的智能化和更强的控制能力。然而，目前的天线都是无源的，很明显，现有的天线需要加入有源RF组件，比如低噪声放大器、多滤波器和过滤器，以及更强的控制功能。同样地，还需要在天线内设置更多智能化、以及可调和可控的天线辐射参数。其底线是能为网络规划者提供更高的灵活性。

　　在过去的一段时间内，WCDMA网络仿真工具也有很大的提高，这将有助于最终产生更动态和智能化的网络管理战略，并且有可能最终实现所谓的“动态天线性能控制”。这里，有源和无源天线组件的各种参数也可以依照仿真工具的要求准确地加以调整，这样在闭环实时环境中也可以进行修正。