蜂窩網路中如何提升上行覆蓋

❶ 為什麼移動通信中的下行頻率比上行頻率的高

GSM基站覆蓋延伸系統應用後系統上、下行平衡考慮
一、引言

隨著移動用戶的增加，移動用戶的活動范圍越來越廣，移動網路要不斷加深覆蓋的范圍及深度。然而在解決山區道路、邊遠地區村落的覆蓋問題時，如新建基站、直放站等傳統網路優化方式在工程實施上難度很高，投資成本和效益回報也不合理。

眾所周知，通過加強基站的發射功率可以擴大基站到終端的覆蓋范圍。通過自由空間衰耗公式：Ls=32.45+20*log(f)MHz +20log(d)Km可以知道，基站發射功率提高6dBm，覆蓋距離將提高一倍。手機接收信號加強，但普通手機的最大功率33dBm，如果遠離基站，手機的上行信號如果不增強就無法解析。造成系統上、下行覆蓋不平衡，後果便是單通、質量差、掉話等。基站覆蓋延伸系統從基站系統上、下行兩個方向改善基站覆蓋范圍，是解決信號廣度、深度覆蓋的一種好辦法。

二、基站覆蓋延伸系統簡介

基站覆蓋延伸系統主要由基站放大器和塔頂放大器兩部分組成，簡稱基放和塔放。基放是安裝在基站機房裡，用於提高基站發射功率，擴大下行信號覆蓋范圍。塔放是安裝在基站天線口的低雜訊放大設備，用來增強手機上行發射功率，提高基站接收靈敏度。基站覆蓋延伸系統工作原理如圖1所示。

通常基站載頻發射功率為43dBm/單載波。而200W的基放輸出功率能達到53dBm/單載波，下行信號增強10dB。基站覆蓋延伸系統對上行信號增強約10dB。整個系統能有效地延伸基站的覆蓋范圍。

三、加裝基站覆蓋延伸後對系統上、下行覆蓋的影響

1、加裝塔放對系統雜訊系數的分析：

雜訊系數NF用來描述放大器對信噪比的惡化程度，雜訊系數越小，輸出的信噪比惡化程度就越小。

對一個多級放大系統，它的系統雜訊系數為：
NF = F1+ (F2－1)/G1 + (F3－1)/G1*G2 + ……
其中：F1、F2、F3…是第一級到第三級的的雜訊系數，無源器件的雜訊系數等於其損耗值。
G1,G2…是第一級到第二級的增益，無源器件增益等於其損耗值得倒數。
從以上公式可以看出，多級放大系統的雜訊系數主要取決於第一級的雜訊系數F1。
塔放的原理就是通過在基站接收系統的前端，即緊靠接收天線下增加一個低雜訊放大器來實現對基站接收性能的改善。

2、上、下行平衡的分析

2.1 上、下行平衡的定義

在我們所要求的覆蓋區域內，保證上、下鏈路正常傳輸，基站和手機分別接收的信號可以解調，從而保證雙向通信的正常建立。

2.2 原基站系統上、下行平衡的理論推算

如圖所示：

理論上基站口的上行接收靈敏度MBTS=－110dBm，上行分集接收增益約F=4dB，手機的接收靈敏度MMS=－104dBm，手機的最大發射功率PMS=33dBm，假設BTS到天線口的信號衰減量R=4dB，天線增益為S，基站發射功率為T。

若要求上、下行平衡，則上行可允許的最大空間損耗HRX=下行可允許的最大空間損耗HTX。

其中： MBTS=PMS－HRX+F+S－R
MMS=T－R+S－HTX
所以： HRX =PMS－MBTS +F+S－R
HTX =T－R+S－ MMS
由HRX= HTX可得：
為保證上下行的理想平衡,基站口的發射有效功率為
T= PMS－MBTS +F+MMS
=33dBm－(－110dBm)+4dB+(－104dBm)=43dBm
由此可以看出，基站單載波發射功率在(20W)43dBm時，上行覆蓋范圍和下行覆蓋范圍相當，系統處於較理想的平衡狀態。

2.3、加裝基放後的上、下行平衡推算。

2.3.1 塔放增益的選擇。

未加裝塔放的原基站系統雜訊系數Nfsys(天線口)約為：

Nfsys = Nfbts+ Lc 【公式－1】

其中：Nfbts是基站本身的雜訊系數

Lc為饋線迴路的損耗

加裝塔放後系統雜訊系數約為：

NF = NFTA + (Nfsys－1)/GTA 【公式－2】

從上述兩公式中可以得出以下結論：

⑴ 基站在使用塔放前雜訊系數Nfsys是由BTS設備本身雜訊系數Nfbts和天饋線損耗Lc決定的。

⑵使用塔放後的基站接收雜訊系數NF主要取決於塔放的雜訊系數NFTA。在饋線較長，損耗Lc越大時，加裝塔放對基站系統的接收靈敏度改善越明顯。

⑶ 塔放增益GTA越大，基站接收系統雜訊NF越小。但塔放增益GTA增大，也會提高白雜訊KTB電平，影響基站對信號的接收。

一般GSM基站對0級信號通話質量的底部雜訊定義是小於－113dBm。常溫情況下，GSM系統的白雜訊NKTB=－121dBm，為保證上行的通話質量，接收雜訊電平值要滿足以下要求：塔放增益GTA +（－121dBm）+ NF － Lc≤－113dBm。加裝塔放後系統雜訊系數NF約等於2dB。一般情況下，Lc≤4dB，所以塔放增益G≤10dB。當然每個站點塔放的工作增益應根據饋線迴路的損耗Lc的大小做適當調整。

2.3.2基放功率的選擇。

一般情況下，基站口的發射功率是43dBm/單載波時，下行覆蓋－104dBm的地方，手機信號到達基站剛好能夠被解調，屬於較理想的平衡狀態。

這里我們還是首先假設條件如下：

基站口上行接收靈敏度為－110dBm（分集處理增益4dB）；
手機的最大發射功率為33dBm。
基站接收信號最低載噪比 C/I=9；
基站自身的雜訊系數為Nfbts =3.5dB;
通過基站解調上行信號的最低載噪比C/I=9－Nfbts=9－3.5=5.5dB，
塔放雜訊系數為NFTA=1.5dB；
饋線迴路的損耗Lc=4dB；
塔放增益GTA =10dB；

要使得手機信號到達基站能夠被正確解調需要同時滿足兩個條件：1、到達基站（分集增益4dB後）電平值信號電平值不低於-110dBm；2、基站解調時信號載噪比C/I不得低於3.5dB。下面我們來分析加裝塔放前後天線口需要的電平值的大小區別。

⑴ 未加裝塔放前基站天線口的最低接收信號電平
= 基站口上行接收靈敏度（分集處理前） + Lc
= －110dBm + 4dB
= －106dBm
基站處理後解調前C/I=－106－Lc－NKTB－Nfbts =7.5dB> 5.5dB
兩個條件都滿足時天線口的最低電平值為P前 = -106dBm
⑵ 加裝塔放後的基站天線口的最低接收信號電平
= 基站口上行接收靈敏度 + Lc － 塔放增益
= －110 + 4－10
= －116dBm
加裝延伸系統後的整體雜訊系數NF約為2dB，那麼
基站處理後的C/I= －116－ NKTB－NF= 3dB <5.5dB
由於C/I不能達到5.5dB，不能被正確解調。

為了保證解調時的最低C/I值5.5dB，所需要的天線口最低接收電平值為－116+(5.5－3)=－113.5dBm

兩個條件都滿足時天線口的最低電平值為P後= -113.5dBm
⑶通過比較可以看出，加裝塔放後基站上行靈敏度抬高值為
P前－P後 = －106－（－113.5）=7.5dB

在以上情況下,塔放提高了基站的接收靈敏度7.5dB。很顯然對於Lc越大,提高的基站接收靈敏度就越大，具體詳細列表如下：

饋線迴路 基站設備雜訊 加裝塔放後整體 基站接收
的損耗Lc 系數Nfbts 雜訊系數 靈敏度改善量
3dB 3.5dB 2 dB 6.5 dB
4 dB 7.5 dB
5 dB 8.5 dB

由以上結論可以看出，要想使得基站在加裝覆蓋延伸系統後仍保持理想平衡狀態，基放的功率Pj=43+基站接收靈敏度改善量。

以上結論是基於上下行傳輸損耗完全一致來推斷的。如果基站的分集接收效果好於4dB，或者在草原、沙漠、海域等區域信號覆蓋需求大於通話質量需求的情況下，基站放大器功率也可以適當放大。

四、由於上、下行平衡原因可能出現的問題探討

在實際的應用中，無線信號的繞射、反射、和周圍無線環境的影響，下行信號強於－94dBm時對正常通信才具有保障。無形之中將手機的接收信號強度由原來理論的－104dBm提升到－94dBm，所以，我們將－94dBm作為下行信號覆蓋的邊緣場強來對上、下行的平衡來做分析，來探討可能出現的問題及克服辦法。

Lc=4dB情況下，使用了53dBm（200W）的基放，下行覆蓋范圍延伸了10dB。塔放改善了基站接收靈敏度7.5dB。覆蓋范圍的延伸情況如下圖所示：

由此可以得出以下結論：

⑴ 在下行信號高於－91.5dBm的B、A區域內，上、下行都具有距理論極限10dB的餘量，上、下行可以正常通信，我們認為是平衡的。

⑵ 在下行信號為－101.5dBm ~ －91.5dBm的D、C區域內，下行有2.5dB以上餘量，基本可以正常通信；上行具有的餘量在0~10dB之間，從而上行通信具有一些不可靠性。

⑶ 在下行信號為－104dBm ~ －101.5dBm的E區域內，下行有0~2.5dB的餘量，具有不可靠性；上行具有的信噪比已經不能滿足要求，不能通信。我們認為這個區域是不平衡的。

安裝基站覆蓋延伸系統後基站統計指標的變化是和基站周圍的用戶分布相關的。在Lc=4dB情況下，如果大部分用戶多分布在B、C區域內，覆蓋延伸系統開通前基站掉話率較高，開通後該指標會大大改善。相反如果用戶大多分布在D、E區域內，開通前用戶不能通話，不會對掉話指標造成影響；但開通後，這些用戶進入了不可靠通話區域，就會大大影響基站掉話率指標。通常的辦法是加大基站天線俯仰角，或降低下行發射功率，縮小下行覆蓋范圍接近上行覆蓋范圍。或者通過基站參數設置抬高該基站允許接入電平值，改善基站統計指標。

結束語：基站覆蓋延伸系統可以以最快捷的方式擴大系統覆蓋范圍。但不同的用戶分布范圍、不同的基站饋路損耗值Lc就對基站有不同的指標影響。因此在使用該設備之前需要作詳細的現場勘查，根據具體情況來設計覆蓋功率，否則會引起質差、掉話率高等指標惡化的問題。

❷ 蜂窩系統四大主要功能

常見的蜂窩移動通信系統按照功能的不同可以分為三類，它們分別是宏蜂窩、微蜂窩以及智能蜂窩，通常這三種蜂窩技術各有特點。 [2]

宏蜂窩技術
蜂窩移動通信系統中，在網路運營初期，運營商的主要目標是建設大型的宏蜂窩小區，取得盡可能大的地域覆蓋率，宏蜂窩每小區的覆蓋半徑大多為1 km～25 km，基站天線盡可能做得很高。在實際的宏蜂窩小內，通常存在著兩種特殊的微小區域。一是「盲點」，由於電波在傳播過程中遇到障礙物而造成的陰影區域，該區域通信質量嚴重低劣；二是「熱點」，由於空間業務負荷的不均勻分布而形成的業務繁忙區域，它支持宏蜂窩中的大部分業務。以上兩「點」問題的解決，往往依靠設置直放站、分裂小區等辦法。除了經濟方面的原因外，從原理上講，這兩種方法也不能無限制地使用，因為擴大了系統覆蓋，通信質量要下降；提高了通信質量，往往又要犧牲容量。近年來，隨著用戶的增加，宏蜂窩小區進行小區分裂，變得越來越小。當小區小到一定程度時，建站成本就會急劇增加，小區半徑的縮小也會帶來嚴重的干擾，另一方面，盲區仍然存在，熱點地區的高話務量也無法得到很好的吸收，微蜂窩技術就是為了解決以上難題而產生的。

微蜂窩技術
與宏蜂窩技術相比，微蜂窩技術具有覆蓋范圍小、傳輸功率低以及安裝方便靈活等優點，該小區的覆蓋半徑為30 m～300 m，基站天線低於屋頂高度，傳播主要沿著街道的視線進行，信號在樓頂的泄露小。微蜂窩可以作為宏蜂窩的補充和延伸，微蜂窩的應用主要有兩方面：一是提高覆蓋率，應用於一些宏蜂窩很難覆蓋到的盲點地區，如地鐵、地下室；二是提高容量，主要應用在高話務量地區，如繁華的商業街、購物中心、體育場等。微蜂窩在作為提高網路容量的應用時一般與宏蜂窩構成多層網。宏蜂窩進行大面積的覆蓋，作為多層網的底層，微蜂窩則小面積連續覆蓋疊加在宏蜂窩上，構成多層網的上層，微蜂窩和宏蜂窩在系統配置上是不同的小區，有獨立的廣播信道。

智能蜂窩技術
智能蜂窩技術是指基站採用具有高分辨陣列信號處理能力的自適應天線系統，智能地監測移動台所處的位置，並以一定的方式將確定的信號功率傳遞給移動台的蜂窩小區。對於上行鏈路而言，採用自適應天線陣接收技術，可以極大地降低多址干擾，增加系統容量；對於下行鏈路而言，則可以將信號的有效區域控制在移動台附近半徑為100~200 波長的范圍內，使同道干擾大小為減小。智能蜂窩小區既可以是宏蜂窩，也可以是微蜂窩。利用智能蜂窩小區的概念進行組網設計，能夠顯著地提高系統容量，改善系統性能。

❸ 蜂窩網路的可靠性

無線蜂窩網在提高無線網路的覆蓋率方面起到關鍵性作用。在寬頻無線城域網中，可採用網狀結構來實現低成本高效率的大面積覆蓋。網狀結構的優點很多，如網路出故障時提供有效的迂迴路由，確保通信暢通無阻;與專線或菊花鏈相比更具彈性和可靠性，而且網路具有自配置、自組織和自愈的能力。
首先進入這個市場的有Tropos、Mesh-Network和BelAir網路公司，此外NortelNetworks也不甘落後。從目前來看，互聯網和FTTH（光纖到戶）都是蜂窩網的應用領域。
長期以來，無線網路信奉中央控制模式，這也帶來潛在的風險，比如傳輸瓶頸、遺留的老系統或單點故障等。但是，無線蜂窩網路作為無線交換另一項技術日漸興起。通過組織成的網格拓撲結構，從交換機到接入點，蜂窩網路都能分配智能。
這種拓撲結構的發展符合計算機行業體系結構的演變過程。首先，計算環境是獨立主機系統，隨後是客戶機/伺服器，然後是對等網路。網路的體系結構將毫無疑問進化成一個分布式、動態的無線體系結構。
蜂窩網路允許節點或接入點與其他節點通信，而不需要路由到中心交換點，從而消除了集中式的故障，提供自我恢復和自我組織的功能。雖然通信量的決策是在本地實施，但系統可以在全球管理。 今天的無線局域蜂窩網路採用基於802.11a/b/g標准，但是它們可以擴展到任何射頻技術，如UltraWideband或802.15.4Zigbee。因為網路智能保留在每一個接入點，所以不需要集中式交換機——只需要智能接入點和網路處理器、交換能力和系統軟體。
網路在蜂窩結構中相互連接時，首先，節點的自我發現功能必須確定它們是作為無線設備的接入點來服務，還是作為來自另一節點的信息量的骨幹網來服務，或者兩項功能都具備。
其次，單一的節點用發現查詢/響應協議來定位它們的鄰居。這些網路協議必須簡潔，所以不能增加信息流量的負擔，即它們不能超過可用帶寬的1%到2%。
一旦某節點識別出另一個節點，它們會計算路徑信息，如接收信號的強度、吞吐量、錯誤率和遺留的老系統等。這些信息必須在節點之間交換，但又不能佔用太多的帶寬。基於這些信息，每一個節點都能夠選擇通向其鄰居的最佳路徑，從而使每一時刻的服務質量達到最優。
網路發現和路徑選擇的過程在後台運行，這樣每一個節點保留現有鄰居的列表並不斷重新計算最佳路徑。因為在維護、重新安排或出故障時，假如一個節點從網路中斷開，臨近它的節點可以迅速地重新配置它們的信息列表並重新計算路徑，以便在網路發生變化時，保持信息流量。這種自我恢復的特性或糾錯能力，是蜂窩結構與集線器輻射網路的區別所在。 每一個節點都是自我管理的，作為一個有組織的網路的一部分，它可以作為單一實體從中心點得到管理和配置。採用SNMP協議，系統管理員可以設置和監控單個元素、節點、域或整個網路。發現協議簡化了尋找和定位節點，並在管理顯示屏上顯示的任務。
因為蜂窩網路依賴於管理、控制和發現信息，它們必須保障自身流量和用戶流量的安全。帶內信息通過加密隧道進行傳輸，可以防止竊聽或類似的攻擊。基於標準的安全技術，如802.1x和高級加密標准等加密技術，確保只有經授權的無線網路設備和節點能連接進來並得到正確的加密。
當布線困難或費用昂貴時，蜂窩網路是一項極佳的無線技術。商用市場上最普遍的蜂窩網路體系結構，是由從無線鏈接上的路由數據包到中心有線網路構成的。此體系結構對那些希望創建無線寬頻蜂窩網路，比如用802.11熱點來覆蓋廣泛的地理范圍的無線Internet供應商（WISP）來說,是最佳的選擇。利用802.11這個無需政府授權的頻段，蜂窩網路技術能夠以比現有蜂窩技術低得多的成本來提供高帶寬。此結果將導致未來的手機接入互聯網的費用保持在人們能夠普遍接受的價格水平，從而帶來一個全新的無線設備和服務市場，比如在手持媒體播放器上傳輸視頻。
在企業級市場，蜂窩架構讓IT部門將無線覆蓋延伸到沒有布線基礎設施的地區。在這種狀況下，蜂窩接入點與現有無線網路接入點整合，來延長Wi-Fi，覆蓋到那些無法通過有線接入的地區。需要指出的是，蜂窩網路接入點的增加會提高網路的潛力。在802.11環境中，當數據包在用戶設備和有線網路之間傳遞時，每一個無線跳將會增加1ms～2ms的延遲。
所以，在設計蜂窩網路時，需要仔細考慮蜂窩網路的大小及採用應用軟體的類型。另一個讓人關心的問題是蜂窩網路為私人所有。但是，我們開始看到關於標准化的努力在不斷付諸實施，因為一些公司在基於現有802.11的技術上開發系統。事實上，1月11～16日召開的IEEE802.11工作小組會議上，成立了一個研究小組，為蜂窩網路開發建立一個業界公認的標准。這向前邁出了重大一步，因為蜂窩網路的使用將會隨著標準的形成而得到發展。通過擴大無線網路的覆蓋區域，超越現有的物理界線，蜂窩技術將會為現有802.11無線網路系統提供很好的補充。

❹ 如何提升手機網路上行速度

1、也是提升效果最顯著的是通過載波聚合(carrier aggregation，CA)，這是增加上行/上傳速度的主要解決方案。透過結合兩個以上的載波，整體網路帶寬得以擴展；正成為主流標準的LTE Cat 6，可利用單個20MHz的載波提供50Mbps的上行速度，即將問世的Cat 7標准則能利用兩個20MHz載波，將上行速度提升一倍，達到100Mbps。

2、提升網路上行速度的方法是透過高階調變(higher-order molation)；基本的LTE利用正交振幅調變(Quadrature Amplitude Molation，QAM)讓每個發射出的符號代表更多位，因此在相同的總帶寬能提高數據傳輸速率。16 QAM能透過載波聚合讓兩個20MHz頻段結合，讓上行速度達到100Mbps。

3、而利用64QAM，上行速度可增加50%達 到150Mbps，不過轉移至64 QAM需要更好的信號雜訊比(signal-to-noise ratio)；這會在智能手機靠近基地台時發生，而隨著在人口密集的都會區有越來越多的大型或小型基地檯布署，64QAM變得實際可行，能改善使用者體驗。

❺ 提升手機網路上行速度有幾種方法

身為智能手機使用者，我們已經很習慣每天用它看新聞視頻、下載應用程序與游戲，或是觀看YouTube的視頻片段；而我們也越來越常把自己拍攝的影片上傳到YouTube——根據該公司的統計，全球每一分鍾就有300小時的視頻內容上傳。此外，全球一天有7,000萬張照片被上傳到Instagram。

顯 然使用者渴望與其他人分享生活體驗，而值得注意的是，在一些大型體育賽事或文化活動期間，移動通信網路上行流量(uplink traffic)就會大幅增加。我們會想要用智能手機做更多的事情，對網路流量的需求也越來越高，但目前的瓶頸在於上傳速度。隨著高畫質的1,200萬 以上像素、支持4K視頻的攝影機成為手機標配，我們的移動通信網路必須要適應急遽增加的上傳流量。

有三種方法能提升LTE網路的上傳速度，第一個、也是提升效果最顯著的是通過載波聚合(carrier aggregation，CA)，這是增加上行/上傳速度的主要解決方案。透過結合兩個以上的載波，整體網路帶寬得以擴展；正成為主流標準的LTE Cat 6，可利用單個20MHz的載波提供50Mbps的上行速度，即將問世的Cat 7標准則能利用兩個20MHz載波，將上行速度提升一倍，達到100Mbps。

提升LTE網路上傳速度的三種方法
Source：Will Strauss

第 二個提升網路上行速度的方法是透過高階調變(higher-order molation)；基本的LTE利用正交振幅調變(Quadrature Amplitude Molation，QAM)讓每個發射出的符號代表更多位，因此在相同的總帶寬能提高數據傳輸速率。16 QAM能透過載波聚合讓兩個20MHz頻段結合，讓上行速度達到100Mbps。

而利用64QAM，上行速度可增加50%達 到150Mbps，不過轉移至64 QAM需要更好的信號雜訊比(signal-to-noise ratio)；這會在智能手機靠近基地台時發生，而隨著在人口密集的都會區有越來越多的大型或小型基地檯布署，64QAM變得實際可行，能改善使用者體驗。

❻ 蘋果手機怎麼提升蜂窩網速

如果大家想要提高蘋果手機的上網速度，可以參考以下方法。具體方法如下：

工具/原料：

1、首先在我們的手機桌面上找到設置並點擊它。