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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，CDMA2000 1x和CDMA2000
2、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1x EV-DO中，则采用独立的载波传输高速分组数据。与CDMA2000
3、 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.
4、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。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
5、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
6、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
7、，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，
8、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，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
9、-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
10、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
11、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
12、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
13、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，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
14、，则对1x EV-DO的PN进行单独规划，PILOT_INC和预留PN与CDMA2000 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
15、-DO网络能够提供前向的连续覆盖。另外，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，很多用户对新
16、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