2023年12月16日发(作者：乙元槐)
华为公司无线网络规划部 李忠东 赵其勇
1 概述
移动通信行业进入理性发展时 期，可竞争的网络是有着较高性价比的网络，需要着眼于完善的服务和一流的网络质量，要用良好的网络设计保护投资。对于一个良好运行和可监控的无线网络而 言，无线网络规划和优化占据了很重要的位置。在频谱资源一定的情况下，如何提高网络覆盖率、增加网络容量、如何满足网络未来发展的需求都需要网络规划和优 化来解决，通过网络规划和优化实现各方面的良好平衡。
本文首先阐述了移动网络规划的 原则和策略；之后对于GSM和CDMA2000移动通信系统，在无线网络规划和优化方法上各自的技术特点，进行了阐述；最后，由于两种体制的移动通信网 络，在无线网络规划和优化方法上，又有很多相似和不同之处，本文对这些异同也进行了比较和探讨。
2 移动网络规划原则和策略
我们都知道，移动网络规划和优 化的基本原则是：在一定的成本下，在满足网络服务质量的前提下，建设一个容量和覆盖范围都尽可能大的无线网络，并适应未来网络发展和扩容的要求，也就是 CCCQ最优原则（C-Cost，C-Coverage，C-Capacity，Q-Quality）。
从移动网络演进的进程，有如下的基本策略：
在网络建设初期，考虑先覆盖、后容量，初期建设一张"薄网"；在网络建设中后期，全方位打造精品网络，提高QOS质量，关注容量需求，兼顾边际覆盖，提高覆盖率和系统资源利用率。同时关注业务的可持续发展性，简单灵活进行网络扩容和新业务的展开。
3 GSM网络规划关键技术
有很多关键技术支撑GSM体制下的移动通信系统，例如：功率控制，切换算法，DTX，跳频等。对于GSM的网络规划和优化而言，主要的关键技术是：频率计划，切换规划等，下面分别说明。
3.1 频率计划
在GSM系统中，由于频率资源 是有限的，频率的重复使用是提高频率利用率，提高系统容量的有效手段。在GSM系统中，主要的干扰来自同邻频的干扰，这是由系统的载干比C/I决定的，也 就是同频C/I>＝9dB，第一邻频C/I>-9dB,第二邻频C/I>-41dB，通常考虑同频和第一邻频的情况。频率计划的核心内 容就是如何进行有效的规划设计，从而保证整个网络各个扇区载频的频点都能够满足同邻频载干比的要求，保证通话质量，提高系统承载容量。
传统的频率复用方式是4×3， 由于通信频带的有限，随着网络需求容量和业务的增加，各种高复用度的频率复用方式也应运而生，而且大量地在各国商用网上得到运用，比如：多层紧密复用 （MRP）,1×3，1×1，同心圆等【1】【2】 。随着复用距离和复用度的提高，各种相应的抗干扰机制也大量地使用，用以降低系统干扰水平，比如：DTX,跳频，功率控制等。
在无线网络规划和优化中，最为重要和关键的技术就是针对不同的地理环境，网络配置和用户承载，进行上述频率计划技术的精细设计。
3.2 切换规划
切换是从移动通信的大区制转向蜂窝体制最为重要的无线链路控制手段，能够保持移动台MS在穿越不同的蜂窝小区时通话的连续性，减小掉话率，并能提供更好的通信质量。
在GSM中，为了适应无线环境的多重复杂性，降低慢衰落，涌现出了各种丰富有效的切换算法。无线网络中切换的规划和优化的主要内容，就是针对不同形态的场景，制定不同的切换判决，规划良好适应网络环境的不同"切换门限"。
下面列出常见的各种切换算法的分类，以及相应的"切换门限"：
表1 切换算法和触发条件
另外，在切换规划中需要注意如下几点：
1. 市区内切换带避开高话务区域
2. 市区内切换带尽量避开十字路口
3. 覆盖不好的区域的切换次数可以考虑降低
4. 覆盖良好的区域更多考虑更好小区切换
4 CDMA网络规划关键技术
CDMA是3G发展的一种先进的通信体制，涉及了很多更为复杂的技术，例如：前反向快速功控、软切换、准入负荷控制等。对于无线网络规划而言，CDMA规划的关键技术主要有：前向功率规划、容量规划、PN规划、切换规划、功控规划等。
4.1 前向功率规划
在CDMA 系统中，基站的功率资源是最为宝贵的系统资源，它直接决定了覆盖、系统支持的容量以及相应的业务类型。因此，CDMA网络规划和优化中，仔细研究基站的总功率和对应的前向各信道的功率资源配比是极为重要的。
基站总功率一般都是确定的，而 前向各个信道的功率配比决定了前向的覆盖范围，这里的前向覆盖是指：导频信道、同步信道、寻呼信道和业务信道达到一致的覆盖半径，这也是前向功率配比规划 的基本原则。 由于CDMA的自干扰性，随着小区用户的增加，导频、同步、寻呼和业务所需的功率也需同步增加，直到基站功率耗尽。需要注意的是：进行全网规划时，还要考 虑小区间的平衡和协调。
在实际工程运用和设计中，前向功率配比规划一般建议规划如下：
1. 导频信道功率：10-20% 总功率
2. 同步信道功率：1-3% 总功率
3. 寻呼信道功率：3.5-8% 总功率
4. 业务信道功率：69-85% 总功率
如果个别地区的室内穿透损耗过大（例如：中国东北地区，房屋结构厚实），需要斟酌考虑加大前向的导频功率比例。
另外，需要注意的是：对于一些非常特殊的地形（比如：隧道、海平面等），前向功率的配比也可以灵活考虑，不拘泥于上述的建议。
下面给出前向功率规划的背景资料，供参考。（附件中也有）
4.2 容量规划
在CDMA系统中，所有小区可共用相同频谱，这一点对提高CDMA系统容量非常有利。但也正是同频复用的原因，系统存在多用户间的干扰，这种多址干扰则又限制的系统的容量。
容量大小随用户分布、用户行为、系统解调门限等的改变而变化。CDMA的前反向容量也是有所差别的，在进行容量规划时，需要从前反向链路两个方面来考虑。
在容量规划中，由于CDMA系统反向覆盖容量比较易于量化，故一般可根据反向初步估算整个系统，然后通过仿真方式来最终得到整个系统的前反向规划设计。反向容量规划可以按照软阻塞公式或者极限容量公式来进行。
针对CDMA的软容量特性，引 入软阻塞分析CDMA的容量。软阻塞是指：基站有足够的信道可用，但是由于在该基站覆盖范围内已经有很多用户，如果增加一个用户，就会使干扰高于事先设定 的门限值，这次呼叫会被拒绝，为了获得更大的系统容量，运营商可以降低质量要求，降低阻塞负荷，这样系统容量随着质量指标的改变而改变。软阻塞属于一种指 标阻塞，随着不同负荷和不同业务质量要求而有不同的系统容量。
下面就是在高斯近似下的系统软阻塞反向容量模型公式：
其中：
根据以上公式可以看出，CDMA系统反向容量与功控精度、系统的解调门限（用户接入速率、运动速率都直接影响解调门限）、假定激活因子、小区干扰、小区负荷，系统软阻塞率有密切的关系，即CDMA系统的反向容量会随网络环境的变化而产生波动。
按照文献【3】的软阻塞公式编程仿真，可以得到下表所示的系统反向容量。
表2 不同环境下的系统反向容量
在CDMA1X系统中，前向容量分析必须考虑前向链路功率损耗、用户分布情况、链路信号衰减、系统解调门限、功率控制精度。
前向容量的规划一般都在专门的仿真平台上仿真得到，这里不赘述。
4.3 PN规划
在CDMA2000中，扇区是通过一个215长的m序列来区分的，它在不同扇区通过PN的相位作一定偏移来实现。由于只有有限数量的PN偏置，最多512个不同的相位可用，因此需要对PN偏置的应用进行规划，以避免PN混淆。【4】
在实际规划CDMA网络的PN偏置时，首先要确定系统参数PILOT_INC，PILOT_INC的取值决定了不同基站导频间的相位偏移量。之后规划可用的PN偏置数目，而可用的PN偏置个数＝512/PILOT_INC。
PILOT_INC越小，则可用导频相位偏置数越多，同相位的导频间复用距离将增大，这样将降低同相复用导频间的干扰。因此，两个导频的相位间隔问题类比于GSM中的邻频隔离；两个同相导频间的复用距离类比于GSM中的同频复用。
在实际应用中，工程中通常设置 PILOT_INC＝4。当PILOT_INC＝4时，可用的偏置数为128个，相邻两个偏置之间的相位差为256chips，相当于62km。
4.4 切换规划
软切换是CDMA系统中最有特 色的，也是最为广泛的切换类型。与GSM系统的硬切换不同的是，软切换是一种状态，由多个基站同时支持一个呼叫，CDMA的移动台经常在相当长的呼叫时间 里处于软切换状态【5】。而GSM中的硬切换是时间离散的短暂事件，当呼叫从一个小区交换到另外一个小区或者从一个载频交换到另一个载频时发生。CDMA 中的软切换机制更能够保证呼叫的完整性，降低同频干扰，降低掉话，均衡话务负荷。
在CDMA的无线网络规划中， 切换规划的关键点是：选取合理的切换带位置，尽量避免切换带在密集话务区；规划合理的切换带宽度，保证合理的软切换比例，一般软切换（不含更软切换）比例 要控制在40％以内；确定合理的切换参数（T-ADD、T-DROP、TT-DROP等）；制定有效合理的邻区关系和邻区优先级。
4.5 功控规划
CDMA功控的目的是即维持高 质量通信，又不对占用同一信道的其他用户产生不应有的干扰，使得每个移动台到达基站时都达到最小所需的信噪比。CDMA中的功率控制很大的好处是降低了平 均发射功率【4】。在一般的通信链路情况下，发射功率较低；在无线衰落较大的链路情况下，功控会自动升高功率，以抵抗衰落。
功控分为前向功率控制和反向功率控制，而反向功率控制又分为开环和闭环两部分。在无线网络功控规划中，主要需要仔细控制的参数有：误帧率FER、解调门限Eb/Nt、功控初始发射功率、功控步长等，规划中需要注意各参数配合规划的收敛性。
功控规划的注意点：
1. 功控分95和2000体制有慢速和快速的区别，实际规划中要仔细调查本地网手机用户版本，对于95和2000手机采用不同的功控策略；
2. 在呼叫建立过程中，就已经存在开环和闭环功控过程，因此功控参数要很好地与接入过程的参数进行配合；
3. 由于各个信道的解调门限是有区别的，因此针对信道的功控参数规划，还要注意将信道间增益差考虑进来。
5 GSM与CDMA网络规划的比较
GSM和CDMA系统作为蜂窝移动通信网络，在进行网络规划和优化中都有很多非常类似的方法可以相互借鉴；同时由于体制的不同，也有很多具体实施的方法存在差异，下面分别说明。
5.1 网络规划技术比较
移动网络规划技术中，考虑了GSM和CDMA体制的不同，方法上有所异同。列表比较如下：
表3 CDMA与GSM网络规划方法比较
从上表可以看出，CDMA和GSM由于体制差异，在规划方法上，CDMA的覆盖和容量紧密相关，两者都是动态变化的，需要大型仿真；而GSM覆盖容量基本上是分离和静态，预测方法既可。
5.2 网络优化技术比较
在移动网络的优化技术中，CDMA和GSM也各有异同，下面列表说明如下：
表4 CDMA与GSM网络优化方法比较
从上表可以看出，CDMA和GSM的网络优化，总的技术方法还是类同的，但是涉及到体制上差异，在一些具体的优化方法上有所不同。
6 小结
总体上说，GSM和CDMA的无线网络规划和优化，都是建构在蜂窝移动通信网络基础上的，技术方法上具有一定的共通性和可比拟性。但是由于通信体制上有本质的变化，体现出CDMA需要更多的信息论、通信原理和数理基础，相比GSM系统而言，稍复杂一些。
对于网络规划和优化而言，都需要具有有效分析问题的思路和解决的策略方法，在合适的场景下采用适合的解决方案。
2023年12月16日发(作者：乙元槐)
华为公司无线网络规划部 李忠东 赵其勇
1 概述
移动通信行业进入理性发展时 期，可竞争的网络是有着较高性价比的网络，需要着眼于完善的服务和一流的网络质量，要用良好的网络设计保护投资。对于一个良好运行和可监控的无线网络而 言，无线网络规划和优化占据了很重要的位置。在频谱资源一定的情况下，如何提高网络覆盖率、增加网络容量、如何满足网络未来发展的需求都需要网络规划和优 化来解决，通过网络规划和优化实现各方面的良好平衡。
本文首先阐述了移动网络规划的 原则和策略；之后对于GSM和CDMA2000移动通信系统，在无线网络规划和优化方法上各自的技术特点，进行了阐述；最后，由于两种体制的移动通信网 络，在无线网络规划和优化方法上，又有很多相似和不同之处，本文对这些异同也进行了比较和探讨。
2 移动网络规划原则和策略
我们都知道，移动网络规划和优 化的基本原则是：在一定的成本下，在满足网络服务质量的前提下，建设一个容量和覆盖范围都尽可能大的无线网络，并适应未来网络发展和扩容的要求，也就是 CCCQ最优原则（C-Cost，C-Coverage，C-Capacity，Q-Quality）。
从移动网络演进的进程，有如下的基本策略：
在网络建设初期，考虑先覆盖、后容量，初期建设一张"薄网"；在网络建设中后期，全方位打造精品网络，提高QOS质量，关注容量需求，兼顾边际覆盖，提高覆盖率和系统资源利用率。同时关注业务的可持续发展性，简单灵活进行网络扩容和新业务的展开。
3 GSM网络规划关键技术
有很多关键技术支撑GSM体制下的移动通信系统，例如：功率控制，切换算法，DTX，跳频等。对于GSM的网络规划和优化而言，主要的关键技术是：频率计划，切换规划等，下面分别说明。
3.1 频率计划
在GSM系统中，由于频率资源 是有限的，频率的重复使用是提高频率利用率，提高系统容量的有效手段。在GSM系统中，主要的干扰来自同邻频的干扰，这是由系统的载干比C/I决定的，也 就是同频C/I>＝9dB，第一邻频C/I>-9dB,第二邻频C/I>-41dB，通常考虑同频和第一邻频的情况。频率计划的核心内 容就是如何进行有效的规划设计，从而保证整个网络各个扇区载频的频点都能够满足同邻频载干比的要求，保证通话质量，提高系统承载容量。
传统的频率复用方式是4×3， 由于通信频带的有限，随着网络需求容量和业务的增加，各种高复用度的频率复用方式也应运而生，而且大量地在各国商用网上得到运用，比如：多层紧密复用 （MRP）,1×3，1×1，同心圆等【1】【2】 。随着复用距离和复用度的提高，各种相应的抗干扰机制也大量地使用，用以降低系统干扰水平，比如：DTX,跳频，功率控制等。
在无线网络规划和优化中，最为重要和关键的技术就是针对不同的地理环境，网络配置和用户承载，进行上述频率计划技术的精细设计。
3.2 切换规划
切换是从移动通信的大区制转向蜂窝体制最为重要的无线链路控制手段，能够保持移动台MS在穿越不同的蜂窝小区时通话的连续性，减小掉话率，并能提供更好的通信质量。
在GSM中，为了适应无线环境的多重复杂性，降低慢衰落，涌现出了各种丰富有效的切换算法。无线网络中切换的规划和优化的主要内容，就是针对不同形态的场景，制定不同的切换判决，规划良好适应网络环境的不同"切换门限"。
下面列出常见的各种切换算法的分类，以及相应的"切换门限"：
表1 切换算法和触发条件
另外，在切换规划中需要注意如下几点：
1. 市区内切换带避开高话务区域
2. 市区内切换带尽量避开十字路口
3. 覆盖不好的区域的切换次数可以考虑降低
4. 覆盖良好的区域更多考虑更好小区切换
4 CDMA网络规划关键技术
CDMA是3G发展的一种先进的通信体制，涉及了很多更为复杂的技术，例如：前反向快速功控、软切换、准入负荷控制等。对于无线网络规划而言，CDMA规划的关键技术主要有：前向功率规划、容量规划、PN规划、切换规划、功控规划等。
4.1 前向功率规划
在CDMA 系统中，基站的功率资源是最为宝贵的系统资源，它直接决定了覆盖、系统支持的容量以及相应的业务类型。因此，CDMA网络规划和优化中，仔细研究基站的总功率和对应的前向各信道的功率资源配比是极为重要的。
基站总功率一般都是确定的，而 前向各个信道的功率配比决定了前向的覆盖范围，这里的前向覆盖是指：导频信道、同步信道、寻呼信道和业务信道达到一致的覆盖半径，这也是前向功率配比规划 的基本原则。 由于CDMA的自干扰性，随着小区用户的增加，导频、同步、寻呼和业务所需的功率也需同步增加，直到基站功率耗尽。需要注意的是：进行全网规划时，还要考 虑小区间的平衡和协调。
在实际工程运用和设计中，前向功率配比规划一般建议规划如下：
1. 导频信道功率：10-20% 总功率
2. 同步信道功率：1-3% 总功率
3. 寻呼信道功率：3.5-8% 总功率
4. 业务信道功率：69-85% 总功率
如果个别地区的室内穿透损耗过大（例如：中国东北地区，房屋结构厚实），需要斟酌考虑加大前向的导频功率比例。
另外，需要注意的是：对于一些非常特殊的地形（比如：隧道、海平面等），前向功率的配比也可以灵活考虑，不拘泥于上述的建议。
下面给出前向功率规划的背景资料，供参考。（附件中也有）
4.2 容量规划
在CDMA系统中，所有小区可共用相同频谱，这一点对提高CDMA系统容量非常有利。但也正是同频复用的原因，系统存在多用户间的干扰，这种多址干扰则又限制的系统的容量。
容量大小随用户分布、用户行为、系统解调门限等的改变而变化。CDMA的前反向容量也是有所差别的，在进行容量规划时，需要从前反向链路两个方面来考虑。
在容量规划中，由于CDMA系统反向覆盖容量比较易于量化，故一般可根据反向初步估算整个系统，然后通过仿真方式来最终得到整个系统的前反向规划设计。反向容量规划可以按照软阻塞公式或者极限容量公式来进行。
针对CDMA的软容量特性，引 入软阻塞分析CDMA的容量。软阻塞是指：基站有足够的信道可用，但是由于在该基站覆盖范围内已经有很多用户，如果增加一个用户，就会使干扰高于事先设定 的门限值，这次呼叫会被拒绝，为了获得更大的系统容量，运营商可以降低质量要求，降低阻塞负荷，这样系统容量随着质量指标的改变而改变。软阻塞属于一种指 标阻塞，随着不同负荷和不同业务质量要求而有不同的系统容量。
下面就是在高斯近似下的系统软阻塞反向容量模型公式：
其中：
根据以上公式可以看出，CDMA系统反向容量与功控精度、系统的解调门限（用户接入速率、运动速率都直接影响解调门限）、假定激活因子、小区干扰、小区负荷，系统软阻塞率有密切的关系，即CDMA系统的反向容量会随网络环境的变化而产生波动。
按照文献【3】的软阻塞公式编程仿真，可以得到下表所示的系统反向容量。
表2 不同环境下的系统反向容量
在CDMA1X系统中，前向容量分析必须考虑前向链路功率损耗、用户分布情况、链路信号衰减、系统解调门限、功率控制精度。
前向容量的规划一般都在专门的仿真平台上仿真得到，这里不赘述。
4.3 PN规划
在CDMA2000中，扇区是通过一个215长的m序列来区分的，它在不同扇区通过PN的相位作一定偏移来实现。由于只有有限数量的PN偏置，最多512个不同的相位可用，因此需要对PN偏置的应用进行规划，以避免PN混淆。【4】
在实际规划CDMA网络的PN偏置时，首先要确定系统参数PILOT_INC，PILOT_INC的取值决定了不同基站导频间的相位偏移量。之后规划可用的PN偏置数目，而可用的PN偏置个数＝512/PILOT_INC。
PILOT_INC越小，则可用导频相位偏置数越多，同相位的导频间复用距离将增大，这样将降低同相复用导频间的干扰。因此，两个导频的相位间隔问题类比于GSM中的邻频隔离；两个同相导频间的复用距离类比于GSM中的同频复用。
在实际应用中，工程中通常设置 PILOT_INC＝4。当PILOT_INC＝4时，可用的偏置数为128个，相邻两个偏置之间的相位差为256chips，相当于62km。
4.4 切换规划
软切换是CDMA系统中最有特 色的，也是最为广泛的切换类型。与GSM系统的硬切换不同的是，软切换是一种状态，由多个基站同时支持一个呼叫，CDMA的移动台经常在相当长的呼叫时间 里处于软切换状态【5】。而GSM中的硬切换是时间离散的短暂事件，当呼叫从一个小区交换到另外一个小区或者从一个载频交换到另一个载频时发生。CDMA 中的软切换机制更能够保证呼叫的完整性，降低同频干扰，降低掉话，均衡话务负荷。
在CDMA的无线网络规划中， 切换规划的关键点是：选取合理的切换带位置，尽量避免切换带在密集话务区；规划合理的切换带宽度，保证合理的软切换比例，一般软切换（不含更软切换）比例 要控制在40％以内；确定合理的切换参数（T-ADD、T-DROP、TT-DROP等）；制定有效合理的邻区关系和邻区优先级。
4.5 功控规划
CDMA功控的目的是即维持高 质量通信，又不对占用同一信道的其他用户产生不应有的干扰，使得每个移动台到达基站时都达到最小所需的信噪比。CDMA中的功率控制很大的好处是降低了平 均发射功率【4】。在一般的通信链路情况下，发射功率较低；在无线衰落较大的链路情况下，功控会自动升高功率，以抵抗衰落。
功控分为前向功率控制和反向功率控制，而反向功率控制又分为开环和闭环两部分。在无线网络功控规划中，主要需要仔细控制的参数有：误帧率FER、解调门限Eb/Nt、功控初始发射功率、功控步长等，规划中需要注意各参数配合规划的收敛性。
功控规划的注意点：
1. 功控分95和2000体制有慢速和快速的区别，实际规划中要仔细调查本地网手机用户版本，对于95和2000手机采用不同的功控策略；
2. 在呼叫建立过程中，就已经存在开环和闭环功控过程，因此功控参数要很好地与接入过程的参数进行配合；
3. 由于各个信道的解调门限是有区别的，因此针对信道的功控参数规划，还要注意将信道间增益差考虑进来。
5 GSM与CDMA网络规划的比较
GSM和CDMA系统作为蜂窝移动通信网络，在进行网络规划和优化中都有很多非常类似的方法可以相互借鉴；同时由于体制的不同，也有很多具体实施的方法存在差异，下面分别说明。
5.1 网络规划技术比较
移动网络规划技术中，考虑了GSM和CDMA体制的不同，方法上有所异同。列表比较如下：
表3 CDMA与GSM网络规划方法比较
从上表可以看出，CDMA和GSM由于体制差异，在规划方法上，CDMA的覆盖和容量紧密相关，两者都是动态变化的，需要大型仿真；而GSM覆盖容量基本上是分离和静态，预测方法既可。
5.2 网络优化技术比较
在移动网络的优化技术中，CDMA和GSM也各有异同，下面列表说明如下：
表4 CDMA与GSM网络优化方法比较
从上表可以看出，CDMA和GSM的网络优化，总的技术方法还是类同的，但是涉及到体制上差异，在一些具体的优化方法上有所不同。
6 小结
总体上说，GSM和CDMA的无线网络规划和优化，都是建构在蜂窝移动通信网络基础上的，技术方法上具有一定的共通性和可比拟性。但是由于通信体制上有本质的变化，体现出CDMA需要更多的信息论、通信原理和数理基础，相比GSM系统而言，稍复杂一些。
对于网络规划和优化而言，都需要具有有效分析问题的思路和解决的策略方法，在合适的场景下采用适合的解决方案。