第七章 覆 盖 测 试

吴志忠

卞国栋 陈臻勇 （江苏省移动局）

蜂窝小区覆盖范围是衡量蜂窝移动通信网服务质量的重要指标之一。如果覆盖范围达不到设计要求，就必须进行网络优化。将小区覆盖情况结合话务量分析可以对各相邻小区之间的话务均衡给出直接参考依据，是防止同频道干扰和邻频道干扰的必要步骤。

7-1 要求

7-1-1 覆盖区边缘最小接收电平

对于GSM900系统，发射功率峰值为2W或1W的手持机，覆盖区边缘最小接收信号强度可为28dBμV/m。对于在900MHz频率、50Ω负载，该值能换算成-104dBmw的接收功率。

考虑到噪声和快衰落的影响，需增加10dB瑞利衰落引起的恶化量，对慢衰落的影响需增加8dB保护，最小接收信号功率设计指标通常定在-80～-88dBm。

7-1-2 载波干扰比(C/I)决定覆盖范围

大蜂窝结构中的基站覆盖区设计遵循噪声受限或称传播受限原则，因此规定了覆盖区边缘的最小接收信号电平。而小蜂窝系统属于干扰受限系统，除了考虑场强覆盖范围外，还必须考虑覆盖范围内的载干比C/I。从传播角度考虑，小蜂窝的场强覆盖范围容易满足，而载干比C/I可能在某些区域达不到要求，所以小蜂窝系统还必须考虑满足C/I值的覆盖情况，对于C/I值达不到指标的区域仍然要视为盲区。

7-1-3 接入电平决定小区服务范围

接入电平可决定小区实际的服务范围。例如，在市区中某室外基站绝大部分用户为室外用户，其最小接入电平设置在-69dBm，那么该室外基站的服务范围就小于场强覆盖范围。因此，可以通过调整最小接入电平参数来调整蜂窝小区对呼叫接入的服务范围，以达到调节话务量的目的。但如果室外基站还需为室内用户服务的话，最小接入电平的设置必须考虑到建筑物的穿透损耗，例如选在-94dBm左右 。

如果最小接入电平参数设置太高，则覆盖区内的有些移动台将不能接入。如果最小接入电平参数太低，则以该电平接入的通话质量就较差。

7-1-4 越区切换算法对覆盖的影响

当越区切换采用不同的算法时会轻微影响覆盖范围。

7-1-5 室内覆盖

若利用室外基站对室内覆盖，其覆盖范围将随建筑物高度而变化，如图7-1所示。由图可看出，室外基站对建筑物低层内的覆盖范围比对室外移动台的覆盖范围小很多，但随着建筑物层次的升高，室内覆盖半径会越来越大。室内覆盖范围还与建筑物的穿透损耗有关，而穿透损耗与建筑物的结构有很大关系，如钢筋混凝土结构、钢外壳结构、砖木结构和石头结构，其穿透损耗将大不一样。一般情况，我国有窗户建筑物的穿透损耗约为20dB，无窗户建筑物的穿透损耗约为26dB，对楼层内的走廊由于电波需穿透两堵墙其穿透损耗约为40dB或更多。我国北方地区建筑物的穿透损耗会高于此范围。

对于话务量高、用户集中的室内覆盖或电波穿透能力更差的地下设施等，则需要用室内基站覆盖来满足高话务量的需求及达到满意的服务质量。

7-2 测试设备

(1) 场强测试需要一套完整的测试设备，包括测试仪器、便携机、测试车和电源等。其基本要求是测试仪器必须具备多信道的场强测试功能，能自动满足采样要求的数据采集系统，能实时处理及后

图 7-1

台处理的数据贮存系统。

(2) 测试仪器必须具备通话跟踪测试功能，对测试手机编程，以便它象普通手机一样正常通话，并能记录手机的各种状态（如HANDOVER、BLOCK CALL、DROP CALL、EXCELLENT CALL、X-TALK、NOISE CALL等），包括手机当时所占上的BCCH或载波信道号及其场强电平值、时隙、时间提前量以及相邻6个小区BCCH及场强电平值。

(3) 测试系统应具备全球定位系统(GPS)，一般用户使用的是粗码（C/A码），实时定位精度较低，为几十米。若测试所需定位精度达到米级水平，则还需配备GPS实时差分系统。除了GPS系统外，还应配备方向传感器和速度传感器， 用于由于地形地物引起的接收卫星信号很差地方的定位。

选择具有能实时输入记录地物标记功能的测试仪器。该标记在数据处理后的覆盖分布图上能帮助测试分析人员精确确定该点的位置。

(4) 一辆专用测试车，供安装测试仪器和测试人员在内操作使用。

(5) 具有下列一种或几种电源供应方法。

·汽车点火器电源供电

·汽车发电机供电

·车上附加蓄电池供电

·UPS供电

7-3 数据采集

无线电移动通信环境中，载波波长远小于周围建筑物的尺寸，故电波主要以直射、反射、散射的方式传播，呈现多径传播现象。

移动接收天线接收的合成多径波将出现信号衰落现象，它包括慢衰落和快衰落两部分。引起慢衰落的原因是移动通信环境、地域的不均匀性，它满足概率论中的对数正态分布。快衰落则是由周围建筑物的反射、散射引起的，它服从瑞利衰落。

7-3-1 采样长度

对采样长度上的原始数据样本求中值可得到局部平均值。若采样长度太短，则不能消除快衰落变化部分而影响局部平均值；若采样长度太长，则所得到的中值不能表征地形、地物特征的局部平均值。

采样长度应定为40个波长。

7-3-2 采样个数

根据William ，在40个波长的间隔内，采用36或最多为50个采样点是得到本地均值较合适的平均过程。

7-3-3 采样速率

在保证40个波长的间隔内，取36到50之间的样值，还必须考虑移动台运动速度(车速)、仪器的采样速率及同时测试的信道数。

例如采样长度L为32λ，仪器的采样速率Vs为30Samples/s，车速Vm为25km/h，频率为900MHz的载频，则可求出32λ采样长度中采样个数为

采样个数 =

=[32×3×/(900×)][30×3600/(25×)]

=46 Samples

若车速Vm＝100km/h，则采样数为11.5，不满足要求，此时必须提高仪器的采样速率。

若同时测试10个信道，车速Vm=25km/h，则每个信道采样数只有4.6，因此必须把仪器的采样速率提高10倍。

7-4 呼叫测试

在GSM系统测试中，呼叫测试是一个十分重要的内容，它模拟用户使用情况，利用软件控制测试手机来获取网络信息，能准确而迅速地评估网络质量，发现问题，并找出原因。并且所需设备不多，携带方便，实用性强。

7-4-1 测试准备

(1) 输入BSC中实际的小区参数，如小区编号、BCCH、BSIC、TCH等，有的情况下还需输入CGI加强小区识别及相邻小区定义供分析使用。使用IUO（Intelligent Underlay Overlay）技术的小区还需输入IUO频率号、出/入门限参数值。

(2) 输入基站数据，如基站名称、基站位置(经纬度)、天线类型及增益、天线高度、天线方位角及俯仰角、发射功率等。在测试与分析中，可做动态资料连接，随时查询。

(3) 设置手机参数。包括追踪手机的呼叫间隔及通话时长、扫描手机的扫描载频等，并对话机状态进行标识，主要的有Idle、Make a call、call drop、End a call、Handover、Call Reselection、Location Updating。

7-4-2 测试

(1) 呼叫跟踪测试(Call Tracking Test)，通过测试手机和移动通信网不断地建立呼叫，了解网络的工作状况及各项通信参数。一般能记录的有BCCH、TCH、Rxlevel、RxQual、Tx Power、Time Advance、Time slot、BSIC、Cell ID以及相邻六个小区的BCCH、BSIC、Rxlevel等。这些参数可通过曲线或柱状图等显示出来，反映了通话质量及小区环境等重要内容。

通过功率控制曲线可以观察功率控制是否灵敏、有效。BSC中有关功率控制参数是否合适。

根据测试结果可以判断接收质量(Rxlevel)变差的性质。结合相邻小区环境，可以分析同频、邻频的可能性。根据Rxlevel、RxQual、相邻小区环境分析切换的类型，是不是紧急切换，为什么频繁切换，是不是“乒乓效应”，有无“岛”问题等。通过对通话中的具体事件（如掉话、切换、noise call等）的定位与分析，可从微观角度提高网络的服务水平。

(2) 强迫信道切换/禁止信道切换

强迫信道切换能强迫话机切换到六个相邻小区之一（如在待机状态，则是位置更新），锁定某一小区的一个载频，指定通话向相邻小区另一载频切换，在这两个小区之间进行通话测试，可以得出两小区之间明显的切换带。由此来评估切换参数设置的合理性，借以平衡话务量。

禁止信道切换则是禁止话机切换到相邻小区，用以了解当前小区最大覆盖范围，调查小区半径以避免干扰。

分析IUO小区中超复用(Super)层和常规复用（Regular）层之间的切换情况，调整出/入门限，来合理分配Super层与Regular层的话务量。

(3) 在分析中，可以对应相应的第三层信息。利用话务统计功能将Call Tracking记录的测量数据做分项统计，如总共拨通电话次数、掉话次数、位置更新次数等。

(4) 如果测试系统中提供了GPS卫星定位，配合相应的地图信息，可以在测试结束后利用重放功能进行分析。如果没有则应加强现场的测试去分析。

7-5 场强覆盖测试

互易定理适用于场强覆盖问题，因此对于场强覆盖测试只需进行下行(BS→MS)场强测试就能得到实际的场强覆盖分布情况。呼叫测试可以和场强覆盖测试同时进行，也可以单独进行。

7-5-1 测试准备

(1) 制定测试计划，即确定测试的范围和测试的信道，以及具体测试目的和指标。测试范围指测试的地区以及测试的每一个基站的BCCH和每一个扇区所用载频的详细计划。由于测试仪器限制，一次测试不可能扫描全部所需测试的信道，因此，要将这些地区分片、分块、分几次测试，也就需要作几份测试计划。例如某地区的测试分为三部分，一部分是测试所有的信令信道，其余两部分测试话音信道。

(2) 调用小区设计数据（CDD）库资料， 该数据库可以是软件形式或书面设计文件形式。它包括基站安装的地面资料、基站设计资料、天线资料、同频信道资料、频率规划表等。

(3) 选定测试信道。对于蜂窝小区一般取信令信道和每个扇区的一个话音信道。在选定测试信道时，需注意以下几点：

1) 选择同频和邻频信道最少的信道作为测试信道；

2) 所选测试信道不能存在邻频现象；

3) 有选择性地选择低端、高端和中间频率的信道。

4) 确定测试时其它基站中需闭塞的信道，它们是与测试信道同频或邻频的信道。如果测试信道选择合适，需闭塞的信道不会很多。以及根据具体情况，根本不可能交叉覆盖的信道也不需闭塞。

(4) 测试地区地图及数字电子地图。

(5) 确定测试路线，保证测试详细、全面，行走路线重复少，覆盖范围均匀、详细。

(6) 确定测试时间。由于大局测试需要闭塞的信道较多，为不影响用户的正常用，一般选在晚上子夜进行。

(7) 通讯联络准备。

7-5-2 测试

(1) 交换机房人员在交换机端闭塞测试计划中需闭塞的信道。

(2) 基站人员按测试计划开启所需的测试信道，并闭塞下行链路的功率控制功能。

(3) 测试人员在测试车中将所测试信道登录在测试仪器上。

(4) 定位系统的校准，包括GPS、方向传感器、速度传感器的校准。

(5) 测试手机编程，准备通话测试。

(6) 扫描测试（SCANING TEST）

测试时，测试仪器自动扫描、记录收集到的测试信道场强值。

(7) 跟踪测试（TRACKING TEST）

测试人员通过测试手机进行拨打测试，并观察通话情况，记录何时、何地手机发生HANDOVER，BLOCK CALL、DROP CALL等。

仪器自动记录手机的通话状况，包括手机的状态变化，所占信道的强度值等等。

(8) 大局测试需分几次测试完成，几次测试的路线可能有较多重复；小局测试应侧重覆盖面，测试范围应往外拓展，一般要向外延伸十来公里，直到信号强度减弱到规定的电平值（例如-110dBm）为止。

7-6 C/I覆盖测试

7-6-1 C/I覆盖测试

在GSM中，下行同频干扰根据信道的类型可分为两种。一种是由于BCCH造成的同频干扰，另一种是使用了相同的业务信道而造成的同频干扰。

同频干扰的测试原理是根据BCC或基站同步时间来识别同频基站。测试方法是采用专用设备（如R/S公司TS9952）或其它可替换方法进行测试

(1) 选择确定测试点

(2) 数据准备

准备好基站数据资料，用EXCEL或其它软件编辑行成如表7-1 。

(3) 启动测试设备

(4) 加载基站数据库

(5) 设置测试环境，进行测试、记录

7-6-2 同频小区隔离带调查

锁定所要测量的载频，在几个同频小区之间进行测试，可分析这些同频小区之间是否有足够的隔离带。

表 7-1

7-7 多径效应测试

在数字网中确切地了解干扰产生的原因对网络优化、规划都是非常重要的。信道冲激响应的测试可以揭示所有本地干扰产生的原因与影响，有助于了解多径传输特点、测量多径时延、分析误码原因、评估网络质量。

(1) 选定测试点

(2) 启动测试设备并配置系统参数

(3) 测试并记录数据

(4) 分析

7-8 测试结果和分析

测试所采集的数据通过实时处理或后台处理，可以得到所需的直观方便的图示形式结果。

7-8-1 同时测试的各信道场强值

(1) 用表格形式显示各信道的场强值，见图7-2

图7-2

(2)用波形图显示各信道的场强值，见图7-3。

图7-3

可以检查该基站小区是否有损坏的信道，损坏的信道应及时闭塞，否则要影响系统的服务质量。并可通过无线环境统计、无线干扰记录进一步找出信道损坏的原因。频率选择性衰落也可使某信道的场强值很小。

7-8-2 基站的信道覆盖情况

(1) BCCH信道覆盖图(见图7-4)

每个测试点有30个BCCH的场强值，其中最强的值即为移动台建立呼叫时应占的BCCH，从而得到整个测试范围的BCCH覆盖情况。图中的英文字母代表所占有的信道号，颜色代表信道的信号强度等级。由字母分布情况可以判断有无信令交叉覆盖及何处信令交叉覆盖严重。由颜色可以判断有无信号强度非常弱的盲区。结合话务量分析及用户密集程度，再根据信令覆盖情况，就可以判断小区基站的覆盖范围是否合理，相邻基站覆盖区交叠范围是否合理。通过该图也可分析信令干扰情况。

图 7-4

(2) 话音质量覆盖图(见图7-5)

由话音质量覆盖图可看出所经路径通话质量，结合接收电平覆盖图可判断网络是否存在同频干扰或基站天线发射是否正常，小区覆盖情况是否符合设计要求，有无盲区，有助于分析同频干扰和掉话问题。

图7-5

7-8-3 信道切换分布图

信道切换分布图显示小区切换分布情况，见图7-6。切换点两侧的颜色表示切换前后的场强大小。由此可判断切换前后的场强是否正常，即是否属于正常切换。正常切换点的分布能说明小区的边缘范围和与邻近小区的交叉覆盖程度。以便作出是否要调整覆盖范围。

图 7-6

图 7-7

7-8-4 邻频道载干比C/Ａ值

分析邻频道载波干扰比，可以知道频率规划是否合理。

7-8-5 同频道载干比C/I值

同频道干扰测试结果见图7-7，根据BCCH测试图和频谱分布图(图7-8)可判定是否存在同频道干扰或其他干扰。

图 7-8

8.6 多径响应CIR值

多径响应测试结果见图7-9、图7-10。根据CIR 的2D、3D分布图可确切了解多径干扰情况和误码情况。

图 7-9

7-9 盲区

7-9-1 产生盲区的主要原因

(1) 移动台处于障碍物后面，如丘陵凹地、山坡背面等天线辐射阴影区内以及位于隧道或地下车库内等情况，可以看作移动台暂时处于“盲区”；

(2) 相邻两个基站的覆盖区不交叠；

(3) 覆盖区内不满足同频道干扰指标的地区。

(4) 由于TACS网和GSM网之间互调干扰引起盲区。

图 7-10

7-9-2 调整措施

(1) 丘陵凹地引起的盲区，可用其它基站覆盖（如图7-11所示），只要交换局的处理能力可以处理过量的切换的话，但这也会引起对其它小区同频道干扰的增加。

图 7-11

(2) 消除隧道和地下车库内的盲区，可以采用泄漏电缆技术、微蜂窝技术或直放站等。

(3) 如果相邻两个基站的覆盖区不交叠部分内用户较多或者不交叠部分较大时，应增加这两个基站的覆盖范围（如提高发射功率，天线高度等），使这两个基站的覆盖区交叠深度达到0.27R（R为小区半径），或者增加基站。

(4) 蜂窝同频中继器（直放站）用于填补基站覆盖区内的盲区或延伸覆盖范围，例如隧道、游乐场及郊外住宅区等。但中继器有时可能会产生互调干扰，引起对其它小区同频道干扰，因此实施时一定要注意既要能填充盲区，又不要产生干扰。

(5) 在远离发射天线和接收地点安装无源反射器，以改变入射能量的方向。在移动无线电环境下，无源反射器会增加较大的附加损耗。

(6) 分集接收

利用分集接收机接收时，需要的信号电平比常规接收机低很多，因此在常规接收的盲区内，分集接收机有可能正常工作，即盲区得到消除或变小。

(7) 提高载波干扰比C/I

当覆盖区内不满足同频道干扰指标时，采取措施提高抗同频道干扰指标，见第五章5-1-4节降低同频道干扰的措施。

(8) 抗同频道干扰天线

当基站覆盖区太小或相邻两个基站交叠不够需要升高天线高度以增加基站覆盖范围时，另外当丘陵地区有许多盲点需要升高天线覆盖这些盲点时，还必须考虑同频道干扰不能增加，因此可以采用抗同频道干扰天线。

全向天线可采用伞形方向图（见图7-12）天线，定向天线可采用第五章中抗同频干扰天线。

图 7-12

(9) 消除互调干扰引起的盲区的措施见第五章降低互调干扰的措施。

覆 盖 测 试