2024年5月12日发(作者:那曼)
网规网优
浅谈中国电信CDMA
无线网络规划
黄 栋 黄 帆 常永宇
北京邮电大学
【摘 要】文章主要阐述了中国电信CDMA网络规划的内容,首先介绍了CDMA通信的特点,其次详细分析了CDMA网
络规划中的问题及关键技术,最后针对EV-DO网络规划特殊性作了讨论。
【关键词】CDMA EV-DO 网络规划 软切换 基站共址
现如今移动通信行业已越来越成熟,国内的三大运
营商的竞争也愈演愈烈。众所周知,能够提供给用户最
好体验的网络才是最具有竞争力的网络,而为了提供完
善的服务和一流的网络质量,同时减少后期网络优化和
维护的成本,无线网络规划是十分重要的。如何提高网
络覆盖率、增加网络容量、降低掉话率以及为满足网络
未来发展的需求做好充足准备,这都需要依靠网络规划
来解决。
率,用户数的增加相当于背景噪声的增加,仅造成话音
质量的下降。所以只要采用功率控制技术,合理配置每
个用户的信号功率,限制干扰,CDMA网络即可容纳数
倍于GSM网络的用户。而且在CDMA网络满负载的情况
下,即使再增加少数用户,网络也不会出现阻塞现象,
而只会使话音质量略微下降。这种软容量特性极大地增
加了CDMA网络的灵活性。
1.2 通话质量佳
CDMA系统采用的直接序列扩频方式能提供包括时
间分集、频率分集和空间分集等多种分集技术,使得信
号在恶劣的传输环境中的性能得到极大改善。CDMA系
统的声码器可以根据背景噪声的改变,调整数据传输速
率和发射电平,从而大大抑制背景噪声,使用户在嘈杂
的环境中也能轻松通信。另外,CDMA系统采用软切换
技术,完全克服了传统硬切换技术容易掉话的缺点。
1 CDMA通信的主要特点
1.1 系统容量大
基于扩频技术的码分多址接入是CDMA移动通信系
统的技术基础,它通过给各个用户分配特定的地址码序
列,允许不同用户使用相同时隙和频率,采用共享信道
方式传输信息。由于所有移动用户都占用相同带宽和频
1.3 保密性强
收稿日期:2011-06-07
CDMA技术起源于军事保密通信系统,其超强保
责任编辑:左永君*******************
2011年第18期
13
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
网规网优
密性能是以扩频技术为基础的。CDMA手机在通信过程
中,用户所使用的地址码是由系统随机分配给用户的伪
随机码所构成的,且不同用户所使用的地址码各不相
同,在接收端只有与之完全匹配的用户才能接收到相应
的数据,地址码在每次通话后即时更换,这就确保了
用户信息的保密性。此外,CDMA的信号经过扩频调制
后,完全淹没在噪声中,不容易被发现,具有高度的隐
蔽性。
用户需求分析:用户需求是整个网络建设的基础,
如果用户需求信息不准确,后面所有的工作可能都是无
用功。了解用户需求需要掌握规划区域人口分布情况、
经济消费水平、常用业务类型等信息,并对收集到的数
据信息做进一步的处理,得到无线网络规划目标。
无线环境测试:收集规划区域无线传播环境信息,
对规划区域进行频谱扫描和场强测试,了解规划区域无
线频段的使用情况,得到能够反映规划区域无线传播环
境特征的传播模型。
网络规模估算:根据测试得到的无线环境数据,设
计人员可大致确定分别在满足覆盖目标和满足容量目标
的前提下所需的基站数目。进而,设计者比较满足覆盖
需求和容量需求的基站数目,选择其中较大者,作为初
步布站的数目。
基站站址规划:基于上述步骤收集到的各种信息,
进行覆盖和容量的规划,得到一个理论上满足要求的网
1.4 绿色环保
通过采用码分多址、语音激活以及功率控制等多项
技术,CDMA手机比传统手机的接收灵敏度更高、发射功
率更小,这对环境和人体都起到了保护作用,也降低了手
机信号对周边电器设备造成的影响。另外,基站和手机发
射功率的降低,也大大延长了手机的通信时间,这意味着
电池、手机寿命的延长。
2 无线网络规划流程
无线网络规划流程可以分为七个部分:用户需求分
析,无线环境测试,网络规模估算,基站站址规划,无
线网络仿真,无线参数规划和网络规划验证,如图1所
示:
络拓扑结构所对应的一组规划站点。由于实际的物理环
境所限,从技术角度考虑最适宜建站的地方,并不一定
能够安放基站设备;因此在站址规划的过程中,可行的
方法是为拟定安放的基站设定基站搜索圈,方便后续步
骤中通过实地勘察,在基站搜索圈中确定基站站址,安
放基站设备。
无线网络仿真:在设计方案用于工程实施之前,需
要使用计算机进行网络仿真,对网络实际建成以后的运
行性能进行预测,从而评价一个设计方案是否达到了预
期的设计要求。这大大降低了网络建设的成本,也降低
了网络规划对设计人员经验的依赖。网络仿真主要根据
设计方案提供的站址信息、基站参数信息、系统参数信
息,建立无线网络模型,进行网络模拟,得到规划区域
内移动台发射功率、接收功率、小区软切换区、软切换
比例等性能参数,用以分析现有设计方案是否满足了覆
盖目标和容量目标。若不满足,设计者需要对方案进行
修改,并重新进行网络仿真。
无线参数规划:无线网络的参数规划主要包括每
个站点选用的天线型号或参数,具体有每个站点的经纬
图1 无线网络规划流程图
度、扇区朝向、天线挂高、下倾角、定标功率、搜索窗
14
2011年第18期
责任编辑:左永君*******************
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
网规网优
口、小区半径、导频设置、邻区列表等。
网络规划验证:尽管通过网络仿真,规划方案初步
满足理论要求,但是网络的实际运行环境同计算机模拟
环境的差异仍可能是巨大的,因此设计人员需要实地勘
察设计方案中的基站站址是否都切实可行。若不可行,
需要重新在已选定的基站搜索圈中选择新的基站站址或
者重新规划站址,并重复上述的网络仿真和调整过程,
保证所选基站站址和设计参数可以实现设计目标。
加,噪声增大,下行信道所需的功率也要同步增加,因
此基站功率也制约了系统容量。总的来说,CDMA系统
容量大小受到基站功率分配、用户分布情况、链路信号
衰落、系统解调门限等因素的影响。需要注意的是,在
进行全网规划时需考虑相邻小区之间的平衡和协调,此
外还要综合考虑网络的覆盖与容量性能,在二者之间取
得平衡。
3.2 关于软切换的规划问题
软切换是CDMA系统特有的关键技术之一,其基本
原理如下:当移动台从一个小区向另一小区切换时,移
动台先与目标小区的基站建立通信链路,再切断与原小
区基站之间的通信链路,即在任何时候移动台至少可跟
一个基站保持联系。这就降低了切换过程中掉话的可能
性,保证了小区边缘用户的服务质量,实现了蜂窝移动
通信的“无缝”覆盖。需要说明的是,软切换只能在具
有相同频率的CDMA信道之间进行。
软切换技术也有一些弊端:处于软切换中的用户比
普通用户多占用系统资源,过于频繁地进行软切换或者
太高的软切换比例会导致系统资源的浪费;当切换触发
机制设定不合理时也会导致过于频繁的控制信息交互,
影响用户的正常通信。因此在进行规划时应注意:如何
适当地选择切换带的位置与宽带以减少用户切换次数,
如何配置导频功率使得各小区切换率保持适当的水平,
如何制定合理有效的邻区关系与邻区优先级以提高切换
成功率。
3 CDMA无线网络规划问题与关键技术
采用CDMA技术的无线系统,相对于GSM技术,具
有众多性能优势。然而新的技术也带来了一系列新的问
题,比如容量与覆盖之间特殊的相关性、软切换对系统
性能的影响、导频偏置的选择等,都给无线网络规划增
添了新的研究课题。
3.1 关于网络覆盖与容量的规划问题
CDMA是一个干扰受限的系统,干扰水平的增大直
接影响着系统容量,影响着系统提供服务的质量。当负
载超过某个门限时,用户受到的干扰将急剧增大,服务
质量会下降得很快,小区覆盖范围大幅收缩,从而产生
覆盖的盲点。这种小区覆盖面积动态变化的效应称之为
呼吸效应。因此,如何合理地布置基站,选择基站参
数,使得用户需求在各个基站之间均匀承担,成为了
CDMA无线规划需要解决的重要问题。
首先进行覆盖规划。在无线通信系统中,基站的发
射功率决定了下行链路的覆盖范围。CDMA下行链路包
括1个导频信道、1个同步信道、至多7个寻呼信道以及多
个前向业务信道共计64个信道,在基站总功率一定的前
提下,对各信道的功率资源配比进行良好的规划可有效
提高覆盖范围。另外考虑到呼吸效应,需要对每个小区
的覆盖预留合理的余量空间。
其次是容量规划。如前所述,CDMA系统具有自干
扰性,系统中所有小区使用相同频谱,用户数的增加只
相当于背景噪声的增加,这可有效提高系统容量;而由
于用户的同频复用导致系统存在多用户间的干扰,这又
在某种程度上限制了系统的容量;另外随着用户数的增
3.3 关于导频的规划问题
导频,通常指前向导频信道,它是CDMA前向控制
信道中的一种,其作用是引导在覆盖区内工作的移动台
进行同步和切换。一个导频信号即一个未经过调制的正
交伪随机(PN)二进制序列,所有CDMA扇区都在同
一个前向导频信道上不间断地发送导频信号,为移动台
接收机的相干解调提供相位基准。为了克服多径效应,
移动台使用导频搜索窗口收集一个导频信号的各个多径
分量进行多径合并,作为该导频的接收信号。移动台根
据接收到的导频信号的相位来区分不同基站,这就避免
了GSM系统那样复杂的频率规划。但是如果相邻导频信
责任编辑:左永君*******************
2011年第18期
15
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
网规网优
号的相位距离不合理,或者移动台的导频搜索窗口设置
不合理,将会导致通信质量的降低甚至是通信系统的瘫
痪。
在对CDMA系统进行导频PN规划时,关键点在于首
先要确定系统中导频PN的最小序号差PILOT_INC,也就
是说,系统任意两个导频PN之间的最小相位差为64
×
PILOT_INC个PN码片,在此基础上再确定可用导频集和
复用集,最后为各基站的扇区设置合适的导频PN,达到
导频分配的目标。PILOT_INC常设置为3或4。
能有效地解决小区呼吸效应。
其次是容量规划。采用了各种高速传输技术的
EV-DO网络的容量无疑比CDMA2000 1X有了显著的提
高。EV-DO的吞吐量取决于很多因素,包括调度算法、
业务优先级、用户位置、信道环境等,这也导致了使用
闭式表达式不易给出EV-DO容量的数值解。
第三是切换规划。EV-DO网络前向链路采用虚拟软
切换,可以 直接进行业务协商和建立业务连接,降低了
对系统信道资源的占用率,加快了切换速度。但相对于
CDMA2000 1X系统来说,缺少了宏分集增益的虚拟软切
4 CDMA 1x EV-DO网络规划设计
2009年1月工信部正式发放3G牌照,中国电信开始
了其3G标准CDMA2000网络的建设。CDMA2000的第一
阶段是CDMA2000 1X,其容量可达到CDMA One的1.5
倍。由于无线Internet等高速分组业务需求的不断增长,
CDMA2000 1X已经不能完全满足业务发展的需要。为
此,3GPP2制定了CDMA2000 1X增强标准CDMA2000
1x EV-DO,采用此增强标准的网络简称为EV-DO网
络。EV-DO网络新增了多种高速数据业务和实时通信
业务,如无线宽带、综合办公、视频电话等3G标志性业
务。因为这些业务的话务模型、速率特点和系统网络结
构与普通数据业务有一定区别,所以在网络规划时要充
分考虑EV-DO技术特点带来的影响。
换增益会比普通软切换增益低一些。
最后是PN规划。EV-DO与CDMA2000 1X的导频
PN相位的原理相同,最大PN共有512个,由系统参数
PILOT_INC决定可使用的导频数。在基站完全共址的情
况下,EV-DO与CDMA2000 1X网络采用相同的配置;
若不共址,则对EV-DO的PN进行单独规划,PILOT_INC
和预留PN与CDMA2000 1X网络一致。
4.2 EV-DO网络拓扑的规划策略
(1)基站共址问题
表1列出了基站共址的优缺点。需要说明的是,
EV-DO网络在与CDMA2000 1X网络基站共址时,通过
增加合路器即可实现共用天线与馈线系统,不过会带来
一定的合路损耗;而在与GSM网络基站共址时,天馈
系统是无法共用的。从表中可以看出,无论基站是否共
址,都有着各自的缺点。因此,决定基站是否共址,应
结合网络拓扑规划及其它实际情况综合考虑。
表1 基站共址的优缺点
基站共址
优点
节约基站建设成本、空间及周期
共用天馈降低投资
覆盖范围一致便于维护
覆盖范围一致缺乏灵活性
共用天馈存在合路损耗
基站不共址
灵活调整覆盖范围
无合路损耗
基站建设成本高
新建天馈成本高
维护成本高
4.1 EV-DO与CDMA2000 1X网络规划的区别
EV-DO系统是由CDMA2000 1X系统演进而来的,
因此这两个系统的很多基础技术都是相同的,在规划内
容和流程上有着许多相似点,但是具体而言二者仍有些
许差别。下面仍从覆盖规划、容量规划、切换规划和PN
规划四个角度来分析。
首先是覆盖规划。小区呼吸现象是CDMA2000 1X网
络的典型现象,当用户数增加时,干扰加大,超过某个
门限时会导致小区半径收缩,小区边缘的用户就有可能
处于覆盖盲区或弱区,这种现象使得网络规划变得十分
困难。而EV-DO网络进行了时分复用,基站总是满功率
发射,导频信噪比相对稳定,小区范围不随用户数或是
业务量的变化而产生大的改变,切换区域相对稳定,这
缺点
(2)网络拓扑规划
在进行EV-DO网络拓扑规划时,可以有两种方式:
16
2011年第18期
责任编辑:左永君*******************
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
网规网优
独立建网和混合建网。所谓独立建网,即摒弃原有网
络,完全独立地建设一个全新网络。此种方法对现有网
络资源利用率低,投资成本高,一般不予采用。而混合
建网是指充分利用现有网络资源,对现网的设备进行共
用和升级,必要时可使用全新站点和全新设备的建网方
式。比如说,一方面EV-DO网络的下行覆盖范围较大,
对于以下行流量为主的不对称业务,对CDMA2000 1X
网络设备进行升级即可满足EV-DO网络的下行覆盖要
求。而另一方面,EV-DO网络可能需要承载高速率的上
行业务(如视频电话),此时EV-DO网络的上行覆盖
范围将比CDMA2000 1X网络小,在这种情况下,重用
CDMA2000 1X网络规划将导致这类业务在上行链路得不
到连续覆盖,此时就需要建设全新的站点与设备。
总的说来,EV-DO网络的建设,需要根据各地实际
情况充分分析、灵活选择,并且要有充分的预见性。比
如在网络建设的初期,用户需求较小,可以充分利用已
有的网络规划进行前期建设;而随着网络的发展,在用
户数量快速增长、用户需求迅速增大时,要加大基站建
设的投资力度,根据实际的用户需求去建设网络。
【作者简介】
黄 栋:
北京邮电大学信息与通信工
程学院无线通信理论与技术实验室
硕士研究生,目前主要研究方向为
CDMA移动通信系统中的关键技术。
黄 帆:
北京邮电大学通信与信息系
统专业博士研究生,主要研究方向
为B3G/4G移动通信系统中的关键技
术。
常永宇:
教授,博士生导师,现任
职于北京邮电大学信息与通信学院
无线通信理论与技术实验室,主要
从事3G及B3G/4G移动通信系统中的
关键技术研究。
5 结束语
网络规划作为网络建设与运营的基础,有着至关重
要的作用,电信运营商应给予充分重视,并利用好现有
的网络资源,准确预测业务发展需求,统筹规划,因地
施材,以促进我国电信事业的健康发展。
致 歉
参考文献
本刊2011年第16期所载《农村地区900MHz
[1]王慧亮,陈幸,欧阳筑. CDMA无线通信方式可行性研究
[J]. 农村电气化,2011(1).
[2]梁博瑜,陈旭翔. CDMA的网络规划与优化[J]. 电脑知识
与技术,2008(29).
[3]李英奇. CDMA2000网络规划思路和方法[J]. 电信技术,
2009(3).
[4]谢卫浩,马跃,蒋明刚. CDMA2000 1x EV-DO无线网络
规划的特点和建议[J]. 移动通信,2006(7).
[5]张健明,杨大成. CDMA2000 1x EV-DO无线网络规划
探讨[J]. 移动通信,2007(10). ★
WCDMA系统应用分析》一文,作者应为:程敏,
刘天立。其中,遗漏的第二作者刘天立毕业于四川
理工学院电子工程系工业自动化专业,任中国联通
重庆万州网络分公司建设部经理,从事移动网络建
设、规划工作。特此向刘天立先生致歉。
《移动通信》编辑部
责任编辑:左永君*******************
2011年第18期
17
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
2024年5月12日发(作者:那曼)
网规网优
浅谈中国电信CDMA
无线网络规划
黄 栋 黄 帆 常永宇
北京邮电大学
【摘 要】文章主要阐述了中国电信CDMA网络规划的内容,首先介绍了CDMA通信的特点,其次详细分析了CDMA网
络规划中的问题及关键技术,最后针对EV-DO网络规划特殊性作了讨论。
【关键词】CDMA EV-DO 网络规划 软切换 基站共址
现如今移动通信行业已越来越成熟,国内的三大运
营商的竞争也愈演愈烈。众所周知,能够提供给用户最
好体验的网络才是最具有竞争力的网络,而为了提供完
善的服务和一流的网络质量,同时减少后期网络优化和
维护的成本,无线网络规划是十分重要的。如何提高网
络覆盖率、增加网络容量、降低掉话率以及为满足网络
未来发展的需求做好充足准备,这都需要依靠网络规划
来解决。
率,用户数的增加相当于背景噪声的增加,仅造成话音
质量的下降。所以只要采用功率控制技术,合理配置每
个用户的信号功率,限制干扰,CDMA网络即可容纳数
倍于GSM网络的用户。而且在CDMA网络满负载的情况
下,即使再增加少数用户,网络也不会出现阻塞现象,
而只会使话音质量略微下降。这种软容量特性极大地增
加了CDMA网络的灵活性。
1.2 通话质量佳
CDMA系统采用的直接序列扩频方式能提供包括时
间分集、频率分集和空间分集等多种分集技术,使得信
号在恶劣的传输环境中的性能得到极大改善。CDMA系
统的声码器可以根据背景噪声的改变,调整数据传输速
率和发射电平,从而大大抑制背景噪声,使用户在嘈杂
的环境中也能轻松通信。另外,CDMA系统采用软切换
技术,完全克服了传统硬切换技术容易掉话的缺点。
1 CDMA通信的主要特点
1.1 系统容量大
基于扩频技术的码分多址接入是CDMA移动通信系
统的技术基础,它通过给各个用户分配特定的地址码序
列,允许不同用户使用相同时隙和频率,采用共享信道
方式传输信息。由于所有移动用户都占用相同带宽和频
1.3 保密性强
收稿日期:2011-06-07
CDMA技术起源于军事保密通信系统,其超强保
责任编辑:左永君*******************
2011年第18期
13
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
网规网优
密性能是以扩频技术为基础的。CDMA手机在通信过程
中,用户所使用的地址码是由系统随机分配给用户的伪
随机码所构成的,且不同用户所使用的地址码各不相
同,在接收端只有与之完全匹配的用户才能接收到相应
的数据,地址码在每次通话后即时更换,这就确保了
用户信息的保密性。此外,CDMA的信号经过扩频调制
后,完全淹没在噪声中,不容易被发现,具有高度的隐
蔽性。
用户需求分析:用户需求是整个网络建设的基础,
如果用户需求信息不准确,后面所有的工作可能都是无
用功。了解用户需求需要掌握规划区域人口分布情况、
经济消费水平、常用业务类型等信息,并对收集到的数
据信息做进一步的处理,得到无线网络规划目标。
无线环境测试:收集规划区域无线传播环境信息,
对规划区域进行频谱扫描和场强测试,了解规划区域无
线频段的使用情况,得到能够反映规划区域无线传播环
境特征的传播模型。
网络规模估算:根据测试得到的无线环境数据,设
计人员可大致确定分别在满足覆盖目标和满足容量目标
的前提下所需的基站数目。进而,设计者比较满足覆盖
需求和容量需求的基站数目,选择其中较大者,作为初
步布站的数目。
基站站址规划:基于上述步骤收集到的各种信息,
进行覆盖和容量的规划,得到一个理论上满足要求的网
1.4 绿色环保
通过采用码分多址、语音激活以及功率控制等多项
技术,CDMA手机比传统手机的接收灵敏度更高、发射功
率更小,这对环境和人体都起到了保护作用,也降低了手
机信号对周边电器设备造成的影响。另外,基站和手机发
射功率的降低,也大大延长了手机的通信时间,这意味着
电池、手机寿命的延长。
2 无线网络规划流程
无线网络规划流程可以分为七个部分:用户需求分
析,无线环境测试,网络规模估算,基站站址规划,无
线网络仿真,无线参数规划和网络规划验证,如图1所
示:
络拓扑结构所对应的一组规划站点。由于实际的物理环
境所限,从技术角度考虑最适宜建站的地方,并不一定
能够安放基站设备;因此在站址规划的过程中,可行的
方法是为拟定安放的基站设定基站搜索圈,方便后续步
骤中通过实地勘察,在基站搜索圈中确定基站站址,安
放基站设备。
无线网络仿真:在设计方案用于工程实施之前,需
要使用计算机进行网络仿真,对网络实际建成以后的运
行性能进行预测,从而评价一个设计方案是否达到了预
期的设计要求。这大大降低了网络建设的成本,也降低
了网络规划对设计人员经验的依赖。网络仿真主要根据
设计方案提供的站址信息、基站参数信息、系统参数信
息,建立无线网络模型,进行网络模拟,得到规划区域
内移动台发射功率、接收功率、小区软切换区、软切换
比例等性能参数,用以分析现有设计方案是否满足了覆
盖目标和容量目标。若不满足,设计者需要对方案进行
修改,并重新进行网络仿真。
无线参数规划:无线网络的参数规划主要包括每
个站点选用的天线型号或参数,具体有每个站点的经纬
图1 无线网络规划流程图
度、扇区朝向、天线挂高、下倾角、定标功率、搜索窗
14
2011年第18期
责任编辑:左永君*******************
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
网规网优
口、小区半径、导频设置、邻区列表等。
网络规划验证:尽管通过网络仿真,规划方案初步
满足理论要求,但是网络的实际运行环境同计算机模拟
环境的差异仍可能是巨大的,因此设计人员需要实地勘
察设计方案中的基站站址是否都切实可行。若不可行,
需要重新在已选定的基站搜索圈中选择新的基站站址或
者重新规划站址,并重复上述的网络仿真和调整过程,
保证所选基站站址和设计参数可以实现设计目标。
加,噪声增大,下行信道所需的功率也要同步增加,因
此基站功率也制约了系统容量。总的来说,CDMA系统
容量大小受到基站功率分配、用户分布情况、链路信号
衰落、系统解调门限等因素的影响。需要注意的是,在
进行全网规划时需考虑相邻小区之间的平衡和协调,此
外还要综合考虑网络的覆盖与容量性能,在二者之间取
得平衡。
3.2 关于软切换的规划问题
软切换是CDMA系统特有的关键技术之一,其基本
原理如下:当移动台从一个小区向另一小区切换时,移
动台先与目标小区的基站建立通信链路,再切断与原小
区基站之间的通信链路,即在任何时候移动台至少可跟
一个基站保持联系。这就降低了切换过程中掉话的可能
性,保证了小区边缘用户的服务质量,实现了蜂窝移动
通信的“无缝”覆盖。需要说明的是,软切换只能在具
有相同频率的CDMA信道之间进行。
软切换技术也有一些弊端:处于软切换中的用户比
普通用户多占用系统资源,过于频繁地进行软切换或者
太高的软切换比例会导致系统资源的浪费;当切换触发
机制设定不合理时也会导致过于频繁的控制信息交互,
影响用户的正常通信。因此在进行规划时应注意:如何
适当地选择切换带的位置与宽带以减少用户切换次数,
如何配置导频功率使得各小区切换率保持适当的水平,
如何制定合理有效的邻区关系与邻区优先级以提高切换
成功率。
3 CDMA无线网络规划问题与关键技术
采用CDMA技术的无线系统,相对于GSM技术,具
有众多性能优势。然而新的技术也带来了一系列新的问
题,比如容量与覆盖之间特殊的相关性、软切换对系统
性能的影响、导频偏置的选择等,都给无线网络规划增
添了新的研究课题。
3.1 关于网络覆盖与容量的规划问题
CDMA是一个干扰受限的系统,干扰水平的增大直
接影响着系统容量,影响着系统提供服务的质量。当负
载超过某个门限时,用户受到的干扰将急剧增大,服务
质量会下降得很快,小区覆盖范围大幅收缩,从而产生
覆盖的盲点。这种小区覆盖面积动态变化的效应称之为
呼吸效应。因此,如何合理地布置基站,选择基站参
数,使得用户需求在各个基站之间均匀承担,成为了
CDMA无线规划需要解决的重要问题。
首先进行覆盖规划。在无线通信系统中,基站的发
射功率决定了下行链路的覆盖范围。CDMA下行链路包
括1个导频信道、1个同步信道、至多7个寻呼信道以及多
个前向业务信道共计64个信道,在基站总功率一定的前
提下,对各信道的功率资源配比进行良好的规划可有效
提高覆盖范围。另外考虑到呼吸效应,需要对每个小区
的覆盖预留合理的余量空间。
其次是容量规划。如前所述,CDMA系统具有自干
扰性,系统中所有小区使用相同频谱,用户数的增加只
相当于背景噪声的增加,这可有效提高系统容量;而由
于用户的同频复用导致系统存在多用户间的干扰,这又
在某种程度上限制了系统的容量;另外随着用户数的增
3.3 关于导频的规划问题
导频,通常指前向导频信道,它是CDMA前向控制
信道中的一种,其作用是引导在覆盖区内工作的移动台
进行同步和切换。一个导频信号即一个未经过调制的正
交伪随机(PN)二进制序列,所有CDMA扇区都在同
一个前向导频信道上不间断地发送导频信号,为移动台
接收机的相干解调提供相位基准。为了克服多径效应,
移动台使用导频搜索窗口收集一个导频信号的各个多径
分量进行多径合并,作为该导频的接收信号。移动台根
据接收到的导频信号的相位来区分不同基站,这就避免
了GSM系统那样复杂的频率规划。但是如果相邻导频信
责任编辑:左永君*******************
2011年第18期
15
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
网规网优
号的相位距离不合理,或者移动台的导频搜索窗口设置
不合理,将会导致通信质量的降低甚至是通信系统的瘫
痪。
在对CDMA系统进行导频PN规划时,关键点在于首
先要确定系统中导频PN的最小序号差PILOT_INC,也就
是说,系统任意两个导频PN之间的最小相位差为64
×
PILOT_INC个PN码片,在此基础上再确定可用导频集和
复用集,最后为各基站的扇区设置合适的导频PN,达到
导频分配的目标。PILOT_INC常设置为3或4。
能有效地解决小区呼吸效应。
其次是容量规划。采用了各种高速传输技术的
EV-DO网络的容量无疑比CDMA2000 1X有了显著的提
高。EV-DO的吞吐量取决于很多因素,包括调度算法、
业务优先级、用户位置、信道环境等,这也导致了使用
闭式表达式不易给出EV-DO容量的数值解。
第三是切换规划。EV-DO网络前向链路采用虚拟软
切换,可以 直接进行业务协商和建立业务连接,降低了
对系统信道资源的占用率,加快了切换速度。但相对于
CDMA2000 1X系统来说,缺少了宏分集增益的虚拟软切
4 CDMA 1x EV-DO网络规划设计
2009年1月工信部正式发放3G牌照,中国电信开始
了其3G标准CDMA2000网络的建设。CDMA2000的第一
阶段是CDMA2000 1X,其容量可达到CDMA One的1.5
倍。由于无线Internet等高速分组业务需求的不断增长,
CDMA2000 1X已经不能完全满足业务发展的需要。为
此,3GPP2制定了CDMA2000 1X增强标准CDMA2000
1x EV-DO,采用此增强标准的网络简称为EV-DO网
络。EV-DO网络新增了多种高速数据业务和实时通信
业务,如无线宽带、综合办公、视频电话等3G标志性业
务。因为这些业务的话务模型、速率特点和系统网络结
构与普通数据业务有一定区别,所以在网络规划时要充
分考虑EV-DO技术特点带来的影响。
换增益会比普通软切换增益低一些。
最后是PN规划。EV-DO与CDMA2000 1X的导频
PN相位的原理相同,最大PN共有512个,由系统参数
PILOT_INC决定可使用的导频数。在基站完全共址的情
况下,EV-DO与CDMA2000 1X网络采用相同的配置;
若不共址,则对EV-DO的PN进行单独规划,PILOT_INC
和预留PN与CDMA2000 1X网络一致。
4.2 EV-DO网络拓扑的规划策略
(1)基站共址问题
表1列出了基站共址的优缺点。需要说明的是,
EV-DO网络在与CDMA2000 1X网络基站共址时,通过
增加合路器即可实现共用天线与馈线系统,不过会带来
一定的合路损耗;而在与GSM网络基站共址时,天馈
系统是无法共用的。从表中可以看出,无论基站是否共
址,都有着各自的缺点。因此,决定基站是否共址,应
结合网络拓扑规划及其它实际情况综合考虑。
表1 基站共址的优缺点
基站共址
优点
节约基站建设成本、空间及周期
共用天馈降低投资
覆盖范围一致便于维护
覆盖范围一致缺乏灵活性
共用天馈存在合路损耗
基站不共址
灵活调整覆盖范围
无合路损耗
基站建设成本高
新建天馈成本高
维护成本高
4.1 EV-DO与CDMA2000 1X网络规划的区别
EV-DO系统是由CDMA2000 1X系统演进而来的,
因此这两个系统的很多基础技术都是相同的,在规划内
容和流程上有着许多相似点,但是具体而言二者仍有些
许差别。下面仍从覆盖规划、容量规划、切换规划和PN
规划四个角度来分析。
首先是覆盖规划。小区呼吸现象是CDMA2000 1X网
络的典型现象,当用户数增加时,干扰加大,超过某个
门限时会导致小区半径收缩,小区边缘的用户就有可能
处于覆盖盲区或弱区,这种现象使得网络规划变得十分
困难。而EV-DO网络进行了时分复用,基站总是满功率
发射,导频信噪比相对稳定,小区范围不随用户数或是
业务量的变化而产生大的改变,切换区域相对稳定,这
缺点
(2)网络拓扑规划
在进行EV-DO网络拓扑规划时,可以有两种方式:
16
2011年第18期
责任编辑:左永君*******************
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
网规网优
独立建网和混合建网。所谓独立建网,即摒弃原有网
络,完全独立地建设一个全新网络。此种方法对现有网
络资源利用率低,投资成本高,一般不予采用。而混合
建网是指充分利用现有网络资源,对现网的设备进行共
用和升级,必要时可使用全新站点和全新设备的建网方
式。比如说,一方面EV-DO网络的下行覆盖范围较大,
对于以下行流量为主的不对称业务,对CDMA2000 1X
网络设备进行升级即可满足EV-DO网络的下行覆盖要
求。而另一方面,EV-DO网络可能需要承载高速率的上
行业务(如视频电话),此时EV-DO网络的上行覆盖
范围将比CDMA2000 1X网络小,在这种情况下,重用
CDMA2000 1X网络规划将导致这类业务在上行链路得不
到连续覆盖,此时就需要建设全新的站点与设备。
总的说来,EV-DO网络的建设,需要根据各地实际
情况充分分析、灵活选择,并且要有充分的预见性。比
如在网络建设的初期,用户需求较小,可以充分利用已
有的网络规划进行前期建设;而随着网络的发展,在用
户数量快速增长、用户需求迅速增大时,要加大基站建
设的投资力度,根据实际的用户需求去建设网络。
【作者简介】
黄 栋:
北京邮电大学信息与通信工
程学院无线通信理论与技术实验室
硕士研究生,目前主要研究方向为
CDMA移动通信系统中的关键技术。
黄 帆:
北京邮电大学通信与信息系
统专业博士研究生,主要研究方向
为B3G/4G移动通信系统中的关键技
术。
常永宇:
教授,博士生导师,现任
职于北京邮电大学信息与通信学院
无线通信理论与技术实验室,主要
从事3G及B3G/4G移动通信系统中的
关键技术研究。
5 结束语
网络规划作为网络建设与运营的基础,有着至关重
要的作用,电信运营商应给予充分重视,并利用好现有
的网络资源,准确预测业务发展需求,统筹规划,因地
施材,以促进我国电信事业的健康发展。
致 歉
参考文献
本刊2011年第16期所载《农村地区900MHz
[1]王慧亮,陈幸,欧阳筑. CDMA无线通信方式可行性研究
[J]. 农村电气化,2011(1).
[2]梁博瑜,陈旭翔. CDMA的网络规划与优化[J]. 电脑知识
与技术,2008(29).
[3]李英奇. CDMA2000网络规划思路和方法[J]. 电信技术,
2009(3).
[4]谢卫浩,马跃,蒋明刚. CDMA2000 1x EV-DO无线网络
规划的特点和建议[J]. 移动通信,2006(7).
[5]张健明,杨大成. CDMA2000 1x EV-DO无线网络规划
探讨[J]. 移动通信,2007(10). ★
WCDMA系统应用分析》一文,作者应为:程敏,
刘天立。其中,遗漏的第二作者刘天立毕业于四川
理工学院电子工程系工业自动化专业,任中国联通
重庆万州网络分公司建设部经理,从事移动网络建
设、规划工作。特此向刘天立先生致歉。
《移动通信》编辑部
责任编辑:左永君*******************
2011年第18期
17
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.