第三講 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)的網(wǎng)絡規(guī)劃



3.1　網(wǎng)絡參考模型


　　CDMA網(wǎng)絡參考模型定義了網(wǎng)中的功能實體和相互間的接口，見圖1。從圖中
可看出CDMA網(wǎng)絡參考模型與GSM網(wǎng)相似。



　MSC 移動交換中心　　　HLR 歸屬位置寄存器
　　　　　　　　　　　　VLR 拜訪位置寄存器　　AC 鑒權中心
　　　　　　　　　　　　MC 短消息中心　　　　　SME 短消息實體
　　　　　　　　　　　　PSTN 公用交換電話網(wǎng)　　MS 移動臺
　　　　　　　　　　　　EIR 設備識別寄存器　　BS 基站系統(tǒng)
　　　　　　　　　　　　OMC 操作維護中心　　　IWF 互連功能

圖1　CDMA網(wǎng)網(wǎng)絡參考模型



　

3.2　交換網(wǎng)絡規(guī)劃



1.　交換網(wǎng)絡組織


CDMA網(wǎng)采用3級結(jié)構(gòu)，見圖2。具體為：在大區(qū)中心(如北京、上海、廣州、
沈陽、武漢等)設立一級移動業(yè)務匯接中心并網(wǎng)狀相連；在各省會或大城市設立二
級移動業(yè)務匯接中心，并與相應的一級匯接中心相連；在移動業(yè)務本地網(wǎng)中設一個
或若干個移動端局MSC，也可視業(yè)務量由一個MSC覆蓋多個移動業(yè)務本地網(wǎng)。移動業(yè)
務本地網(wǎng)原則上以固定電話網(wǎng)的長途編號區(qū)編號為2位和3位的區(qū)域來劃分。



圖2　CDMA網(wǎng)的網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

　

　

2.　信令網(wǎng)組織


目前，中國電信和中國聯(lián)通的移動通信網(wǎng)信令網(wǎng)都是專門組建的，因為不但
要傳送電話用戶部分TUP消息，還要傳移動應用部分MAP消息。
CDMA網(wǎng)的信令網(wǎng)與其交換網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)相對應，也分為三級結(jié)構(gòu)：高級信令轉(zhuǎn)接
點HSTP、低級信令轉(zhuǎn)接點LSTP和信令點SP。
　HSTP負責轉(zhuǎn)接本大區(qū)內(nèi)及本大區(qū)與其他大區(qū)間的信令業(yè)務。HSTP可兼有
LSTP的功能。LSTP負責轉(zhuǎn)接本服務區(qū)內(nèi)及至其上級HSTP的信令業(yè)務。SP是信令消息
的源點和目的點。
　　信令轉(zhuǎn)接點STP可采用獨立式設備，也可采用與移動匯接中心合設的方式。
　　信令網(wǎng)中網(wǎng)絡節(jié)點間采用中國7號信令。




3.　信令方式
　Um接口(也稱空中接口)的無線信令規(guī)程由《800MHz CDMA數(shù)字蜂窩移動通
信網(wǎng)空中接口技術規(guī)范》規(guī)定。中國電信和中國聯(lián)通均已頒布了此規(guī)范。此規(guī)范基
于TIA／EIA／IS-95A—寬帶雙模擴頻蜂窩系統(tǒng)移動臺－基站兼容性標準。
A接口的信令規(guī)程由《800MHz CDMA數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)移動業(yè)務交換中心
與基站子系統(tǒng)間接口信令技術規(guī)范》規(guī)定。中國電信和中國聯(lián)通均已頒布了此規(guī)范
。中國聯(lián)通頒布的A接口信令規(guī)程與EIA／TIA／IS－634的信令規(guī)程基本兼容，是其
一個子集。
B、C、D、E、N和P接口的信令規(guī)程由《800MHz CDMA數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)移
動應用部分技術規(guī)范》規(guī)定。中國電信和中國聯(lián)通均已頒而了此規(guī)范。此規(guī)范基于
TIA／EIA／IS－41C—蜂窩無線通信系統(tǒng)間操作標準。中國聯(lián)通頒布的MAP為IS－
41C的子集，第一階段使用IS－41C中51個操作(OPERATION)中的19個，主要為鑒權
、切換、登記、路由請求、短消息傳送等。
　Ai接口的信令規(guī)程由《800MHz CDMA數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)與PSTN網(wǎng)接口技
術規(guī)范》規(guī)定。中國電信和中國聯(lián)通均已頒布了此規(guī)范。此信令規(guī)程也稱MTUP。中
國聯(lián)通頒布的MTUP為與《中國國內(nèi)電話網(wǎng)No.7信號方式技術規(guī)范》所規(guī)定的信令規(guī)
程相兼容的子集，即MTUP不使用NNC、SSB、ANU、CHG、FOT和RAN消息；另外，只接
收不發(fā)送4個消息：后續(xù)地址消息SAM，帶一信號后續(xù)地址消息的SAO，主叫用戶掛
機信號CCL和用戶本地忙信號SLB。



4.　編號計劃


(1) 移動用戶號碼薄號碼DN
為移動用戶作被叫時，主叫用戶所需撥的號碼。DN由國家碼、移動接入碼
、HLR識別碼和移動用戶號四部分共12位號碼組成。中國的國家碼為86，國內(nèi)撥號
時可省略。移動接入碼采用網(wǎng)號方案，長城網(wǎng)為133，中國聯(lián)通擬為132。CDMA網(wǎng)與
GSM網(wǎng)DN的區(qū)別在于移動接入碼的不同。


(2) 國際移動用戶識別碼IMSI與移動臺識別碼MIN
　IMSI是在CDMA網(wǎng)中唯一地識別一個移動用戶的號碼，由移動國家碼、移動
網(wǎng)絡碼和移動用戶識別碼三部分共15位號碼。中國的移動國家碼為460，長城網(wǎng)各
中國聯(lián)通的移動網(wǎng)絡碼為03。
　MIN碼是為了保證CDMA／AMPS雙模工作而沿用AMPS標準定義的。長城網(wǎng)和
中國聯(lián)通對MIN的定義有所不同，長城網(wǎng)的定義為3H1H2H3××××××，中國聯(lián)通
的定義為132H1H2H3××××，其中H1H2H3為HLR識別碼。


(3) 電子序列號ESN
　ESN是唯一地識別一個移動臺設備的32比特的號碼，每個雙模移動臺分配一
個唯一的電子序號，由廠家編號和設備序號構(gòu)成�？罩薪涌�、A接口和MAP的信令消
息都使用到ESN。


(4) 系統(tǒng)識別碼SID和網(wǎng)絡識別碼NID
SID是CDMA網(wǎng)中唯一識別一個移動業(yè)務本地網(wǎng)的號碼。SID按省份分配。
NID是一個移動業(yè)務本地網(wǎng)中唯一識別一個網(wǎng)絡的號碼，可用于區(qū)別不同的MSC。移
動臺可根據(jù)SID和NID判斷其漫游狀態(tài)。




5.　同步要求


(1) 無線同步要求
CDMA系統(tǒng)對無線定時要求十分嚴格。在IS－95中規(guī)定，同一前向CDMA信道
的導頻PN序列與所有Walsh序列間的時間誤差須小于50ns；同一基站的不同CDMA信
道的發(fā)射時間須在±1μs內(nèi)；所有基站的導頻PN序列的發(fā)射時間須在±10μs內(nèi)，
因此，每個基站都需使用GPS作為時間基準參考源。


(2) 網(wǎng)絡同步要求
網(wǎng)絡同步的目的是使網(wǎng)絡節(jié)點間數(shù)字信息流的幀同步，保障話音、信令、
網(wǎng)管數(shù)據(jù)的正常傳送。
　　長城網(wǎng)和中國聯(lián)通CDMA網(wǎng)的技術體制均規(guī)定CDMA網(wǎng)內(nèi)以GPS系統(tǒng)作為時鐘基準
，同時以公用數(shù)字同步網(wǎng)的同步基準作為備用時鐘基準。
　一級移動業(yè)務匯接中心和二級移動業(yè)務匯接中心的同步基準來自二級A類
BITS。MSC、VLR、HLR、AC的同步基準來自二級B類BITS。BSC從MSC來的數(shù)據(jù)流中提
取時鐘。BTS從BSC來的數(shù)據(jù)流中提取時鐘。

3.3　無線網(wǎng)絡規(guī)劃

　移動通信網(wǎng)的工程建設大致可分為6個步驟：擬定網(wǎng)絡需達到的覆蓋指標和話務
要求；初步網(wǎng)絡規(guī)劃；基站站址現(xiàn)場勘察；修正網(wǎng)絡規(guī)劃，完成工程設計；系統(tǒng)調(diào)
測和網(wǎng)絡優(yōu)化；根據(jù)優(yōu)化結(jié)果或網(wǎng)絡擴容要求，返回第一步。CDMA網(wǎng)絡的設計同樣
遵循這個步驟，但在很多方面又區(qū)別于GSM和TACS網(wǎng)。


1.　頻率配置


中國聯(lián)通CDMA網(wǎng)的工作頻段為835MHz～839MHz(基站收)、880MHz～884MHz(基
站發(fā))，即4MHz可用頻率，上下行頻率間隔為45MHz。CDMA基本頻道為AMPS的384號
頻道(836.52MHz)，第二CDMA頻道為425號(837.75MHz)。
　　長城網(wǎng)的工作頻段為825MHz～835MHz(基站收)、870MHz～880MHz(基站
發(fā))，即10MHz可用頻率，上下行頻率間隔為45MHz。CDMA基本頻道為AMPS的283號頻
道(833.49MHz)，第二CDMA頻道為242號(832.26MHz)。擴展CDMA頻道依次為201號
(831.03MHz)、160號(829.80MHz)、119號(828.57MHz)、78號(827.34MHz)和37號
(826.11MHz)。長城網(wǎng)共有7個可用CDMA頻道。


2.　無線覆蓋


　　CDMA網(wǎng)絡的無線覆蓋主要取決于設備噪聲系數(shù)、干擾影響、衰落儲備、Eb/No
等因數(shù)，其具體分析見表1。

表1　無線覆蓋參數(shù)的設定

序號
項目內(nèi)容
典型值
備注

1
帶寬(HZ)
1228800
CDMA單載頻帶寬

2
Blotzman常數(shù)(w/(Hz*k))
1.38E-23
有單位常量

3
溫室(k)
290
　

4
基站噪聲系數(shù)(dB)
5
典型值

5
接收機干擾影響(dB)
4~6
　

6
軟切換增益(dB)
3~4
　

7
基站天線曾益(dBi)
9~17
　

8
饋線損耗(dB)
1~3
　

9
正態(tài)衰落儲備(dB)
9~11
　

10
建筑物穿透損耗(dB)
10~25
根據(jù)地形地物取值

11
Eb/N。(dB)
6~7
　

12
所需C/I(dB)
-14
　


　

其中帶寬和Boltzman常數(shù)為固定值，基站噪聲系數(shù)根據(jù)設備而定，干擾影響由
網(wǎng)絡設計負載百分比取定，衰落儲備由無線信號邊緣覆蓋率給出， Eb/No根據(jù)話音
質(zhì)量與FER的相應關系綜合取定。
　　由于CDMA為寬帶系統(tǒng)，有較高的擴頻增益，故當C/I為負值時仍能得到好的服
務質(zhì)量，這一點大大優(yōu)于傳統(tǒng)的GSM和模擬系統(tǒng)。在同等條件下，CDMA比GSM傳播距
離要大1．3～2．1倍左右。對于大城市高話務密度區(qū)CDMA基站半徑最小可設置在
300 m左右；對于郊區(qū)開闊地，應充分發(fā)揮其覆蓋范圍大的特點，半徑可達 50 km
以上。表2給出了幾種不同地區(qū)的基站覆蓋半徑。

表2　各類地區(qū)的基站覆蓋半徑

區(qū)域
城市密集區(qū)
城區(qū)
郊區(qū)
鄉(xiāng)村
車輛

建筑物穿透損耗 18~25 15~20 10~15 10 6
CDMA基站半徑(km) 0.9 1.5 4.3 21.0 33.0



3.　基站話務配置


（1） 基站容量的確定
　　確定CDMA基站容量的主要參數(shù)有：處理增益、Eb/No、話音激活因子、頻率復
用系數(shù)，以及基站天線扇區(qū)數(shù)等。
　　對于單扇區(qū)單載頻的基站最大配置可為61個信道，目前工程上一般取值為全向
23個，定向20個，見表3。

表3　典型站型容量配置表

　
GOS=2%
GOS=5%

站型
信道數(shù)
(個)
話務量
(個)
用戶數(shù)
(個)
信道數(shù)
(個)
話務量
(Erl)
用戶數(shù)
(個)

O1
23
15.76
631
23
18.08
724

O2
46
36.53
1462
46
40.55
1622

1/1/1
20/20/20
39.54
1582
20/20/20
45.75
1830

2/2/2
40/40/40
93.00
3720
40/40/40
103.8
4152




　由于CDMA基站扇區(qū)間的物理信道資源可以共享，所以在網(wǎng)絡實際運行中，它所能
處理的話務量，還要大于設計理論值，這是其它制式不具備的獨特優(yōu)點。


（2） 話務配置
　　與GSM網(wǎng)相比，CDMA網(wǎng)基站的話務配置具有更大的靈活性，因此，它也是工程
建設中的重點。首先，需對實地進行詳細查勘，了解當?shù)匾苿釉拕辗植紶顩r；其次
要利用先進的網(wǎng)絡規(guī)劃軟件預測；最后根據(jù)預測結(jié)果，分配基站話務量。最終設計
值與網(wǎng)絡開通后的實際話務量差值應不超過30％。




4.　干擾分析與協(xié)調(diào)


　　IS-95指定CDMA網(wǎng)所用頻段為：上行824～849 MHz、下行869～ 894 MHz。我國
目前已建成的ETACS網(wǎng)使用的頻率正好為880～890 MHz，故未來建設的CDMA網(wǎng)必然
會對現(xiàn)有網(wǎng)絡產(chǎn)生很大的影響。這類干擾的存在是我國獨有的現(xiàn)象，在世界其他國
家和地區(qū)，或因為沒有采用ETACS制式，或因為沒有使用CDMA技術，因而不存在此
類現(xiàn)象。它的解決也是影響到CDMA網(wǎng)絡建設的關鍵問題之一。
　　CDMA發(fā)端信號對ETACS收端的影響可用下式表示：

Pr＝ Pt－LoA－Lb－10 lg（30 /25）

其中，Pt：CDMA單扇區(qū)輸出的最大功率；Pr： ETACS接收的信號強度；LoA：CDMA
帶外損耗；Lb：CDMA、ETACS天線隔離度。
　　為保證不產(chǎn)生干擾，要求Pr 值小于ETACS接收機靈敏度，即調(diào)整天線隔離度，
理論計算需達到86 dB以上。天線隔離度有水平、垂直和傾斜之分：
　　水平隔離度Lh＝22＋20lg10（d/λ）－（Gtx＋Grx）
　　垂直隔離度Lv＝28．0＋40lg10（d/λ）
　　傾斜隔離度Ls＝（Lv－Lh ）（θ/90）＋Lh
　　其中，d：天線水平間距（米）；Gtx、 Grx：天線增益；θ：兩天線在垂直面
內(nèi)的夾角。
　　要滿足隔離要求，CDMA與ETACS天線垂直間距應大于6 m或水平間距保持在1
km以上。但實際傳播環(huán)境并非自由空間，由地形、地物和建筑物等引起的繞射損耗
是理論無法計算的。要分析這些情況，還需要到現(xiàn)場對無線信號場強進行測試。
　　在空間去耦的同時，還可以調(diào)整天線相對位置、使用干擾抵消器、采用波瓣較
窄的天線等方法，來加大隔離度。但這些都不能保證從根本上解決干擾問題，最好
的辦法是實行頻率協(xié)調(diào)，重新劃分這段頻率，并給予一定的保護帶寬。



5.PN-Offset的規(guī)劃


　　由于CDMA系統(tǒng)頻率復用系數(shù)約為1，所以它不需要進行頻率規(guī)劃。但是在實際
情況中會有一個潛在的問題，那就是：盡管所有的基站都使用不同的PN-Offset，
然而在移動臺端看來，由于傳播時延（鄰PN-Phase干擾）和PN-Offset復用距離不
夠（同PN-Phase干擾），就會使一些非相關的導頻信號看起來一樣。鄰PN-Offset
干擾是影響大覆蓋區(qū)基站的主要因素，同PN-Offset干擾是影響小覆蓋區(qū)基站的主
要因素。因此PN-Offset的規(guī)劃是CDMA系統(tǒng)特有的問題。
　　所有具有相同頻率但不同PN碼相位的導頻集有四種：有效導頻集、相鄰導頻集
、侯選導頻集和剩余導頻集，PN-Offset干擾只會發(fā)生在前兩種導頻集中。
　�。�1） 如果兩個相位上非相關的信道都落在同一有效導頻搜索窗口中，兩者都
會成為三個最強信號中的一個，有效導頻集PN-Offset干擾就會發(fā)生。移動臺就會
解擴并合并非相關的前向業(yè)務信道信號。
　　（2） 如果一個遠端業(yè)務信道落入相鄰導頻集，且它的 Ec/Io＞T－add，相鄰
導頻集PN-Offset干擾就會發(fā)生。移動臺就會切換到錯誤的導頻上，并解擴錯誤的
信號。
　　它們的共同結(jié)果是強干擾和掉話。
　　避免鄰PN-Offset干擾的方法是：
　�。�使鄰PN-Offset 間的間隔比傳播時延造成的不同要大得多。
　　最小要求的間隔值 　　S［chip］≥R× ［1021/10a －1］＋W/2
　　其中，R為小區(qū)半徑，單位為chip（1 chip＝244 m）；W為有效導頻窗口尺寸
，單位為chip； a為路徑損耗指數(shù)。
　　．大的小區(qū)需要大的間隔，即增大相鄰小區(qū)PN碼的相位偏差。
　　避免同PN-Offset干擾的方法是：
　�。�使傳播時延造成的不同大于導頻搜索窗尺寸W的一半；
　�。甈N復用距離的最小值D應滿足：D＞W(wǎng)/2＋2R。
　　現(xiàn)以7/21復用方式舉例如下：
　　工程中通常設置使Pilot－inc＝4，它是CDMA導頻信道 PN碼序列時間偏置參數(shù)
的公差值。在這種復用模式中，以簇為復用單位。1簇含有4個子簇，每個子簇又含
有7個基站，若為3扇區(qū)，則有21個扇區(qū)，通常稱之為7/21復用方式。一般1個子簇
也有3 個基站的分法，本文暫不討論。




6.　軟切換區(qū)的設置


　　CDMA系統(tǒng)有硬切換、軟切換和更軟切換三種切換方式。硬切換只存在于不同載
頻之間。所謂軟切換是指移動臺在切換過程中，在與新的基站建立聯(lián)系時，并不立
即中斷與原有基站之間的通信，即“先接再斷”。目前，工作在同一載頻時，
CDMA可實現(xiàn)BTS之間、BSC 之間和MSC之間的軟切換。同一基站不同扇區(qū)之間的切換
稱之為更軟切換。
　　在軟切換過程中，移動臺與不同基站建立聯(lián)系，始終保持不變的是最初建立呼
叫所選用的聲碼器。因此，若聲碼器置于BSC內(nèi)，則在不同BSC之間需設置中繼直達
電路，把聲碼器連接起來；若置于MSC內(nèi)，也需同樣處理。但由于MSC控制范圍大，
內(nèi)部聲碼器數(shù)目多，故設置直連電路耗費較大。一般采用ATM方式連接不同MSC，來
實現(xiàn)它們之間的軟切換。從這點上講，BSC和MSC綜合設置可節(jié)省傳輸投資。
　　另一個重要方面就是軟切換區(qū)的設置。軟切換技術的引入確實降低了切換掉話
率，提高了通信質(zhì)量。但為了實現(xiàn)軟切換，在基站配置時需專門拿出一些信道卡，
來作為軟切換信道。因此，軟切換信道配置過多，勢必造成資源浪費；過少則降低
軟切換成功率。應結(jié)合各地的實際特點，以及CDMA網(wǎng)絡的建設和發(fā)展規(guī)模，合理地
設置軟切換區(qū)比例。工程上一般使之保持在30％～40％之間。



7.　多載波的應用
　　近年來由于移動用戶成倍增長，在一些大城市高話務地區(qū)，話務密度由原來的
每平方公里幾個、十幾個爾朗，發(fā)展到幾十個、上百個。未來二三年內(nèi)將會更高。
CDMA 多載波技術的應用是解決這么高的話務密度的重要方法。
　　因為CDMA系統(tǒng)中多載波之間為硬切換，所以在多載波的設計中首先要考慮的因
素就是如何減少硬切換。應注意以下問題：
　　（1） 要優(yōu)化硬切換以減少發(fā)生掉話的危險；
　�。�2） 避免多載波基站孤立，應在一群小區(qū)中實施多載波以減少硬切換；
　　（3） 避免使高話務小區(qū)成為硬切換發(fā)生的邊界小區(qū)。
　　網(wǎng)絡規(guī)劃時，應盡量使多載波基站連片存在。在切換上，可采用偽導頻方法，
即在多載波覆蓋區(qū)域邊緣，設置一些對多載波只發(fā)射導頻信號的基站。當移動臺移
至此處時，利用此導頻觸發(fā)軟切換，但采用其它載頻的業(yè)務信道，然后再將導頻信
號切換到該載頻上，實際完成硬切換。處理多載波之間的硬切換還有環(huán)路觸發(fā)和判
別FER等方法，可根據(jù)工程具體特點，靈活運用。




8　直放站的應用
　　移動通信直放站作為一種實現(xiàn)無線覆蓋的輔助技術手段，常用來解決基站難以
覆蓋的盲區(qū)或?qū)⒒�站信號進行延伸。在網(wǎng)絡建設初期，它可以利用較少的投資，較
短的周期，來迅速擴大無線覆蓋范圍。它的設置應充分考慮以下幾個環(huán)節(jié)：主要解
決諸如郊縣主要交通公路、鐵路等狹長地形的覆蓋； 對于基站載頻利用率不高的
區(qū)域，可以通過直放站將富余的通信能力轉(zhuǎn)給需要的地方，提高設備利用率；盡量
設在相對隔離區(qū)域，以免產(chǎn)生無線干擾；選擇合適的基站作為信號源。
　　在使用CDMA直放站時的注意事項有：
　�。�1） 時延問題：直放站與信號源基站之間存在著4 ms時延，因此在設計其覆
蓋范圍時，要同時考慮多徑引起的時延和固有時延，使之不超過一個碼片時間長度
，才不會引起碼間串擾。
　�。�2） 天線設置：直放站的引入會引起基站的背景噪聲增加，噪聲的增加量與
直放站的噪聲系數(shù)、系統(tǒng)增益、天線增益和傳播損耗等參數(shù)有關。我們在考慮其覆
蓋環(huán)境，使之具有一定的傳播損耗的同時，也需慎重選擇天線增益，從而使直放站
的引入不會導致基站的通信質(zhì)量下降。
　�。�3） 分集技術：對于多徑信號較多、移動用戶移動速度較快的地區(qū)，若采用
直放站技術，則必須考慮使用分集天線系統(tǒng)，才能保證通話質(zhì)量，如高速公路地區(qū)
；對于多徑信號較少、移動用戶移動速度較慢的地區(qū)，可以不必采用分集系統(tǒng)，如
室內(nèi)分布系統(tǒng)。



9　其他問題
　　在移動通信網(wǎng)絡設計中，高話務熱點地區(qū)是設計的難點和重點。CDMA 網(wǎng)在進
一步縮小宏蜂窩基站半徑（已達到300 m）和采用多載波技術的同時，也可以使用
微蜂窩、更多扇區(qū)和智能天線技術。由于CDMA系統(tǒng)共享同一載頻，所以對于微蜂窩
的應用，干擾控制是首要問題，可以利用建筑物來解決干擾，CDMA微蜂窩基站宜設
在室內(nèi)、地下、隧道或地鐵等場所。
　　當三扇區(qū)不能滿足容量要求時，若采用六扇區(qū)技術，可提高基站容量 1．8倍
。智能天線的引入，也可擴大網(wǎng)絡容量1．3倍左右，同時也減少了無線信號干擾。