1、CDMA2000 网络规划摘要：CDMA 网络规划是移动通信系统规划最为关键的部分。无线子系统的投资通常能占到网络总投资的三分之二以上，其设计成败关系着整个移动通信网络建设的成败。CDMA 网络规划包括传播模型，链路预算，性能分析，导频规划等方面。本篇论文就 CDMA 2000 1x EV-DO 的网络规划做了一定的论述。关键词：网络规划 移动通信 CDMA 2000 1x EV-DO1 概论CDMA2000 是美国向 ITU 提出的第三代移动通信空中接口的标准建议，是IS-95 向 3G 演进的技术体制方案。从 CDMAOne 向 3G 演进的路径为：IS-95A，IS-95B，CDMA20
2、00 1x 和 CDMA2000 1x EV。CDMA2000 标准的技术细节主要由 3GPP2(3rd Generation Partnership Project 2)组织完成。CDMA2000 的第一阶段是 CDMA2000 1X，其容量可达到 CDMAOne 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。在 CDMA2000 1X 的基础上，3GPP2 制定了CDMA2000 1X 增强标准，分为两个分支：1x EV-DO 和 1x EV-DV。在 1x EV-DV 技术中，数据和话音共用一个载波;而在
3、1x EV-DO 中，则采用独立的载波传输高速分组数据。与 CDMA2000 1x 相比，1x EV-DO 在无线传输技术上进行了许多革新，这一点在前向链路上尤为突出。在前向链路上，1x EV-DO 的革新体现在时分复用、自适应编码和调制、满功率的时分导频、虚拟软切换、智能调度算法、H-ARQ 等;在反向链路上，1x EV-DO 也增加了自适应调制、辅助导频、速率控制和 H-ARQ 等。这些新技术使得 1x EV-DO 的分组数据接入能力得到大大提高。由于 1x EV-DO 在前、反向链路上的优化和改进，使得 1x EV-DO 在技术特点上与传统的码分多址方式有了较大的不同，干扰模型也发生了很
4、大的变化。在网络规划中，应当充分的考虑 1x EV-DO 技术特点带来的影响。2 什么是无线网络规划2.1 无线网络规划的内涵无线网络规划指的是根据网络建设的整体要求，设计无线覆盖目标，以及为实现该目标所进行的基站位置和配置的设计。天线设计导频分配多载 波配置软切换区设计容量分析覆盖分析链路预算站 址无线设计目标？无 线 网 络 规 划参 数新 建 网 络规划 网 络 扩 容规划图 1 无线网络规划2.2 CDMA 规划特殊问题采用 CDMA 技术的无线系统，相对于 GSM 技术，具有众多优势，尤其表现在容量方面，若配给相同的频率资源，前者容量常常可达到后者的 35 倍。然而新的技术也带来了一
5、系列新的问题，尽管采用 CDMA 技术，各个蜂窝小区可以使用相同的频率，无需像 GSM 网络一样进行复杂的频率规划，但是容量与覆盖之间特殊的相关性、软切换对系统性能的影响、导频偏置的选择都给无线网络规划增添了新的研究课题。2.2.1 变化的网络负载与规划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。研究表明，若要保持系统性能稳定，负载约在 60 80之间。当负载超过这个值时，用户受到的干扰将急剧增大，服务质量会下降得很快，小区覆盖范围收缩，从而产生覆盖的盲点。因此，如何合理的布置基站，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 CDMA
6、无线规划需要解决的重要问题。2.2.2 软切换与规划软切换是 CDMA 系统的独到之处，采用软切换技术能保证小区边缘用户的服务质量。但是，处于软切换中的用户比普通用户多占用系统资源（信道板资源，功率资源等） ，过高的软切换比例会带来系统资源的浪费，使得网络中可得到服务的总用户数下降。2.2.3 导频与规划导频对 CDMA 系统至关重要。移动台使用导频区分基站，如果同导频相位的复用距离不恰当，或者相邻导频的距离不恰当，移动台可能把来自不同基站的导频信号误认为同一基站的导频；如果导频搜索窗口的大小设置不合理，一方面移动台可能将不同的导频误认为相同的导频，另一方面处于小区边缘的移动台也可能搜索不到可
7、用的导频信号；此外，对于前向链路，导频干扰比基本上决定了其覆盖范围，导频的功率大小直接影响着小区负载大小和软切换比例。如果导频发射功率偏小，会使下行覆盖出现盲点；若偏大，则又会出现多个基站覆盖同一个地区，产生导频污染。2.2.4 新业务与规划CDMA 网络巨大的技术优势使得构筑更加丰富的移动业务成为可能，这些丰富的业务为人们的生活带来便利，同时也为移动通信运营商和相关行业带来了新的利润增长点。然而新业务的引入，同样也为无线网络的规划提出了新的研究课题。不同的业务特点，对于系统资源不同的需求，应该如何规划，如何设计基站参数，如何分配系统资源使得我们可以最经济的满足各种业务不同的QoS 要求，这都
8、是网络规划人员需要考虑的问题。3 1x EV-DO 的规划特点1x EV-DO 专门为高速分组数据业务进行了优化，在网络规划方面有其独特之处。3.1 链路预算链路预算用于估算小区的覆盖半径，在初步规划阶段扮演了一个很重要的角色。CDMA2000 1X 的覆盖主要受反向链路限制，链路预算也应以反向链路为主。同时，在 CDMA2000 1X 网络中，话音业务仍然是最基础的业务，因此，CDMA2000 1X 的链路预算以 9.6kb/s 速率为主，兼顾 19.2kb/s153.6kb/s。1x EV-DO 主要为了高速分组业务设计，链路预算应根据所使用的业务特点进行。对于非对称的以下行为主的数据业务
9、，重点应进行前向业务信道的链路预算;对于对称型数据业务(如交互式游戏等)，重点应进行反向链路预算(1x EV-DO Rev.A 的反向速率等级从 4.8kb/s1.8Mb/s 不等)。链路预算的公式为：最大路径损耗(MAPL)=发射机发射功率+发射天线增益-发射馈线损耗+接收天线增益- 接收馈线损耗-接收灵敏度 +余量预留。1x EV-DO和 CDMA2000 1X 的预算方法类似，但在双天线终端和多用户分集方面，1x EV-DO 将带来更大的增益。3.2 容量估算GSM 的话音业务的容量可用 Erlang B 模型估计，CDMA2000 1X 的话音业务的容量需要结合干扰模型估计，这两种容量
10、模型，都已经推导出闭式的表达式，可以比较容易地给出数值解。1x EV-DO 的单用户吞吐量和扇区吞吐量比 CDMA2000 1X 有了显著的提高。1x EV-DO 的扇区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，难以用闭式表达式给出 1x EV-DO 的容量的数值解，单一情景下的试验和仿真也不能得到普遍适用的值。因此，1x EV-DO 的容量估算必须依赖于能针对特定场景进行仿真的规划软件。3.3 业务模型3G 业务种类繁多，从不同的角度可进行不同的分类。 3GPP 和 3GPP2 两个组织按 QoS 特征对移动通信网络的业务进行了类似的分类，分为：会话类、流类、交互
11、类和后台类。1x EV-DO Rev.0 的反向链路与 CDMA2000 1X 相似，反向链路的业务支持能力不强。1x EV-DO Rev.A 在反向链路上做了重大改进，增加了反向信道的峰值速率，优化了 QoS 来保证时延敏感的业务，众多高速率、低时延的反向业务(如视频电话、VoIP 等)在 1x EV-DO 上将得到应用。3.4 传播模型在进行 1x EV-DO 的规划时，如果传播模型未经过校正，可用 CDMA2000 1X 的现网数据进行传播模型的校正，如图 2 所示。传统的传播模型校正多采用CW 测试来收集数据，这种方法工作量大，只能对少数区域进行测试。庞大的工作量往往使 CW 测试在应
12、用中的可行性不高。而在已有 CDMA2000 1X 网络的情况下，可以利用 CDMA2000 1X 的站址，通过测试导频接收功率来计算传播模型校正所需的路径损耗数据，使工作量得以大大减轻。图 2 传播模型校正示意图3.5 覆盖规划CDMA2000 1X 的覆盖、容量和服务质量三者紧密相关，覆盖规划不能脱离其他两方面单独进行。以控制干扰为核心，处理好三方面的关系是网络规划和优化的重点。由于覆盖、容量和服务质量的相互制约，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，小区半径收缩，小区边缘的用户有可能处于覆盖盲区或弱区。这种现象使规划变得困难，难以有效解决轻负载时
13、的过覆盖和重负载时的小区边缘无信号的矛盾。1x EV-DO 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，小区尺寸不随业务量的变化而产生大的改变，切换区域相对稳定，能有效的解决小区呼吸效应，基本不需在规划时预留较大的余量。3.6 邻小区规划1x EV-DO 与 CDMA2000 1X 的网络拓扑结构相似，射频特性相同，下行都采用导频辅助进行相干解调，可以通过调整导频信道的发射功率来调整小区的覆盖面积。在两者完全共址的情况下，邻小区的配置应该是一致的。如果 1x EV-DO 与 CDMA2000 1X 的基站不共址，1x EV-DO 的邻小区需要单独进行规划，除了考虑地理上的邻近原则外
14、，还要考虑导频 Ec/Io 的覆盖情况。邻小区规划示意图如图 3 所示：图 3 邻小区规划示意图3.7 PN 规划1x EV-DO 与 CDMA2000 1X 的导频相位 PN 的原理相同，最大 PN 数目共有 512 个，由增量参数(PILOT_INC) 决定可使用的导频数。PILOT_INC 一般可取 3 或 4，可用导频相位的数目为 128170 个。有时，为了扩容需要，常常在规划时预留一部分的 PN 相位。在完全共址的情况下，1x EV-DO 与 CDMA2000 1X 采用相同的配置。若不共址，则对 1x EV-DO 的 PN 进行单独规划，PILOT_INC 和预留 PN 与CDM
15、A2000 1X 网络一致。4 1x EV-DO 的建设策略1x EV-DO 从 CDMA2000 1X 技术发展而来，并且，在 1x EV-DO 商用的时候，市场上往往已经有了成熟的 CDMA2000 1X 商用网络。因此，在进行 1x EV-D0 的商用时，必须考虑与现有 CDMA2000 1X 网络的兼容问题。网络规划是一个十分繁重的任务，工程浩大，费时费力。如果 1x EV-DO能重用 CDMA2000 1X 的网络，可以节省下大量的成本。考虑到 1x EV-DO 的下行覆盖范围较大，对于以下行流量为主的不对称业务，重用 1x 网络规划的1x EV-DO 网络能够提供前向的连续覆盖。另
16、外，重用 1x 网络还可以简化邻区配置和 PN 规划，使得 1x EV-DO 的工程周期大大缩短。但是，如果考虑到 1x EV-DO 可能需要承载高反向速率的业务(如视频电话)，1x EV-DO 的反向覆盖将比 CDMA2000 1X 网络小。在这种情况下，重用 1X 网络规划将导致这类业务在反向链路得不到连续覆盖。独立于 CDMA2000 1X 网络的规划可保证对称型低时延业务的连续覆盖，但投资巨大，站点选址也面临相当大的难度。在进行 1x EV-DO 的网络规划时，业务规划应该走在前头。在现实生活中，业务是逐步发展起来的。一般来说，用户数的发展符合 S 型的成长曲线。在网络初期，很多用户对
17、新生事物持观望态度，并不急于进入网络。网络发展到一定程度后，用户数快速增长。随着市场需求量的饱和，用户数增速将放缓。因此，在网络规划初期，必须做好业务的分期规划，对业务的发展有一个预期，在此基础上，进行 1x EV-DO 网络的分阶段滚动规划。1x EV-D0 与 CDMA2000 1X 相互补充，共同发展。1x EV-DO 的建设从重点城市重点地区开始，由点到面逐步展开。一方面，在需求活跃地区，加强 1x EV DO 的深度覆盖，另一方面，在其他广大地区，做好 CDMA2000 1X 网络的优化，共同构成一个覆盖全国的网络。5 结束语CDMA2000 1x EV-DO 吸引人眼球的是其升级的
18、技术带来的高速承载能力，以及由高速承载能力所带来的一些可视电话、手机电视、移动电子商务等新鲜业务，但它的背后隐含着庞大的投资。在建设 CDMA2000 1x EV-D0 的时候，要理性地看待成本问题，经济建网，研究无线网络规划的规律，促进 3G 网络的健康发展。参考文献：1章坚武 移动通信 西安电子科技大学出版社 20072罗玉平 CDMA 移动通信系统的网络规划湖北邮电技术 20023杨大成 CDMA2000 1x 移动通信系统. 机械工业出版社，20034吴志忠 移动通信无线电波传播. 人民邮电出版社, 2002CDMA2000 网络规划班级：07 通信 1 班学号：200727032姓名：姚坤
