用Global Mapper进行基站选址方法简介_基站选址原则与方法

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用Global Mapper进行基站选址方法简介

摘要：在进行移动网络建设中，合理的选址能够最大限度地发挥基站的作用，节省建设成本，降低后期维护和优化难度。本文结合工作实际，介绍了一种适合基层规划、优化人员进行基站选址的地图工具软件，并通过实例、结合奥村覆盖模型和软件模拟覆盖功能，简述用该软件进行基站选址的方法，并就基站选址中需注意的问题进行了探讨。

关键词：基站、选址、损耗、覆盖、奥村模型

1、引言

中国电信移动网通过近三年的扩容建设，网络规模日趋扩大。随着农村用户的增多，有关网络覆盖和信号质量的投诉也大大增加，用户需求与网络质量之间的矛盾日益凸现。通过DT/CQT测试和话务指标分析，可以发现市区、县城、干道、集镇等人员密集区域基站较多，网络有效覆盖率和信号质量比较好，基本能够满足用户室内外正常通信需求；而广大农村区域，特别是山区和丘陵地区，因站址布局较稀，站间距离大，无线信号的介质衰耗、阴影阻挡慢衰落现象都很明显。根据测试统计，在起伏高差40米左右的丘陵地区，天线挂高50米的基站有效覆盖范围只有半径2公里左右，超过此范围后室外通信勉强可以，但室内信号质量将会明显下降，由于现在用户对移动通信的语音质量、掉话等要求很高，因此用户投诉大量增加，对业务发展极为不利。

对于丘陵、山区等地形起伏区域的基站选址，必须充分考虑信号的传播特性，既要防止阴影阻挡，又不能使信号越区覆盖，因此仅靠直觉、不准确的信息和猜测是行不通的，必须全盘考虑，采用好的工具，准确分析，科学规划，增大单个基站的覆盖范围，节省投资成本。

2、Global Mapper软件介绍

网规网优常用的有mapinfo、Google Earth等地图软件，但此类软件主要以平面方式显示，Google Earth虽然可以进行一定的3维查看，但无定量分析，不是很准确，而对于专业的覆盖仿真软件，一般的基层网优人员是很难用到的。

Global Mapper能够通过加载tif、hgt等格式的高程数据文件进行直观的、定量的3维分析，主要有以下优点：

（一）对电脑硬件要求低，普通笔记本既可以顺畅运行；

（二）既可以宏观地查看整个覆盖环境3D图形，轻松得知周围的制高点，又可以查看电波传播方向的剖面图，或进行简单的基站模拟覆盖分析，从而知道基站的大致覆盖范围、是否有阴影阻挡或越区覆盖；

（三）从互联网上公开下载的SRTM高程数据文件非常准确且与所测试的GPS座标严格吻合；

（四）可以方便地打开多种格式的地理信息文件，省去了格式转换的麻烦，如直接打开tab、kml等类型文件。

图一用Global Mapper显示电波传播方向上的剖面图

图二用Global Mapper进行基站信号模拟覆盖

图二中设定基站天线挂高60米，天线下倾角-2度，覆盖方位0～360度，左上紫色区域为电波直射区域。

3、利用Global Mapper选取相对制高点

相比移动公司，电信公司在农村地区的基站密度要低许多，主要差距是覆盖薄弱，以湖南省常德市为例，农村平原地区的基站密度只有移动的1/3～1/2，山区只有1/5至1/3。由于电信的cdma2000基站比移动的GSM基站容量大，覆盖性能上有着码分多址的先天性优点，因此，我们要充分发挥网络优势，选取相对较高的站点，扩大基站覆盖范围。

以下通过实例分析介绍选取制高点建站的好处：

图三农村丘陵地区基站布局案例

图四3D图示

图三中，红色六边形区域是一起伏高度为30米的丘陵地区，但在5号位置有一相对周围高70米左右的小山包（图四）。

在此区域有两种建站方案：一种是建4个基站，分布在1、2、3、4号位置，平均站间距5公里；另一种是在中间5号位置只建1个站。

根据奥村模型，查天线高度增益因子图，建在5号位置比其他位置的电波损耗小9dB（覆盖半径5公里），在损耗相同的前提下，覆盖半径增加了2.8倍。既只需建一个站既可达到建4个站的覆盖效果。

图五5号位置至覆盖边缘的剖面图

但此区域的实际情况却恰是在1、2、3、4号位置建了4个基站。根据此地实测，在对天线进行多次调整后，天线挂高50米的基站实际有效覆盖距离只能达到2公里（在边缘地带室外平均场强-85dBm），在两个基站中间部位仍有覆盖弱区存在，导致产生了较多的投诉。如果当初能够较好地规划，将基站建在中间的小山包上，则可节省3个基站资源，而且覆盖效果会更理想。

图六基站天线高度增益因子

4、利用Global Mapper选址实例

在图七半径6.5公里的六边形区域中，许多地方信号很弱，只能勉强在室外通话，严重制约了e9等融合套餐的推广，影响了业务发展。当地支局长提出要在黄龙村位置新建基站，并与当地村干部联系，初步选好了站点。

图七基站和村庄示意图

我们通过对该区域已有基站布局、地形特点和测试情况进行分析，该区域中间总共有

4个已建基站和一个未建基站，但都位于区域边缘位置，在中间有约10多个村距离基站平均5～7公里，只有很薄的信号覆盖。这些村的地形是起伏高度为40米的丘陵。通过对支局长提供的站点查勘，发现如将基站建在此处，天线挂高50米的话，也只能有效覆盖半径2公里左右的区域，最多只能覆盖2个村，在目前建设成本非常紧张的情况下，是很不划算的。

为了选择好的站点，我们首先用Global Mapper进行分析，发现最合适的站址是中部山脉的顶峰。通过地图导航，并咨询当地住户，得知山上有一个林场，最后终于找到了一条简易山路直通山顶。

图八汽车可以直达山顶

图九覆盖区地貌图

图十覆盖剖面图（可看出相对高差约110米）

设计天线挂高50，用奥村模型公式对覆盖衰耗和收信功率计算如下：

路径损耗：

LM =Lbs +AM(f,d)–Hb(h,d)-Hm(h,f)-Kh =105.45+27+2+2+2=146.45

说明：

Lbs为自由空间路径耗损： 32.45+20 Lg900+20 Lg5=105.45

AM(f,d)为基本中值耗损，查表得AM(900,5)=27

Hb(h,d)为基站天线高度增益因子：Hb(160,5)=-2

Hm(h,f)为手机高度增益因子：Hm(2,900)=-2

Kh为丘陵传播衰耗中值：Ks（40，中部）=-2

则：手机接收中值信号功率为：

Pr=Pt-LM+Gb+Gm-Lb-Lm=43-146.45+17+2-3-0=-87.45（dBm）

说明：

Pt：基站发射功率，为43dBm

LM:路径损耗，为146.45dB

Gb：基站天线增益，为17dB

Gm：手机天线增益，为2dB

Lb：基站馈线损耗，为3dB

Lm:手机馈线损耗，为0

通过上述理论计算，在5公里覆盖边缘平均收信功率为-87.45 dBm，基本上能够满足通信要求，而且所覆盖的村可达10个左右，比原定方案多了5倍。

下面图十一和图十二分别显示了基站建于不同位置的模拟覆盖示意图。可以看出，在天线挂高相同的情况下，建于位置较矮的黄龙村时覆盖范围明显小于位置较高的林场山顶。实际建设时，需合理控制天线的下倾角，以防信号过远覆盖。

图十一基站建于较低位置黄龙村的模拟覆盖图（下倾角-1度）

图十二基站建于林场山顶位置的模拟覆盖图（下倾角-1.5度）

5、结束语

Global Mapper功能非常强大，作用也很广泛，除利用其进行基站选址外，也是进行网络优化计算天线工参、处理用户投诉分析覆盖情况的很好工具。针对农村，特别是丘陵和山区的基站选址，在建站初期要选取相对位置较高的制高点，充分发挥C网基站的容量和覆盖优势，发展更多的用户，但也不能一味盲目的求高，根据经验，相对高度在50～100米时可以通过合理的天线参数将覆盖和干扰结合得最好，如相对高度大于200米后，将较难控制信号的越区覆盖，导致系统内干扰增加；基站选址除根据地形外，还要结合住户的分布情况和前端部门的业务发展策略，有的放矢；网规上要考虑整个网络的网孔结构，尽量使基站分布均匀；建设方面要充分考虑投资成本，如果建一个高山站在房屋、道路及电源、光缆等配套设施投资过高，就要考虑是否分成多个站建设，及是否与其他运营商共站等；维护方面还要考虑后期的运营成本及进行维护优化是否便捷。

参考文献：

1． 周月臣编 《移动通信工程设计》