前言
無線接入技術(shù)是目前發(fā)展迅速、市場巨大、組網(wǎng)快捷、使用方便的一種接入網(wǎng)技術(shù)。SCDMA(SynchronousCodeDivisionMultiple Access,同步碼分多址)無線接入系統(tǒng)融合了智能天線、同步碼分多址、軟件無線電及全質(zhì)量話音壓縮編碼等先進技術(shù),目前該系統(tǒng)在大慶油田、遼河油田通信網(wǎng)中已獲得廣泛應(yīng)用,并顯示了強大的生命力,本文將對其系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃做以下介紹。
一、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基本原則及目標
網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基本原則是在一定的成本和滿足服務(wù)質(zhì)量的前提下,建設(shè)一個容量和覆蓋范圍盡可能大的無線網(wǎng)絡(luò),能適應(yīng)未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和擴容的要求,即CCCQ最優(yōu)原則(C-Cost,C-Coverage,C-Capacity,Q-Quality);一般移動通信網(wǎng)絡(luò)都是分期建設(shè)的,在建設(shè)的初期,考慮先覆蓋、后容量,初期建成一張“薄網(wǎng)”,在建設(shè)的中后期,全方位打造精品網(wǎng)絡(luò),提高語音質(zhì)量,關(guān)注容量需求,兼顧邊際覆蓋,提高無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和系統(tǒng)資源利用率,關(guān)注業(yè)務(wù)的可持續(xù)發(fā)展,可簡單靈活的進行網(wǎng)絡(luò)擴容和新業(yè)務(wù)的展開。
網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的目標如下表所示:

二、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的前期調(diào)研
網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的前期調(diào)研是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基礎(chǔ),調(diào)研的基礎(chǔ)資料準確與否直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的客觀性、合理性,關(guān)系到將建成的無線接入網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量。前期調(diào)研的內(nèi)容包括:了解本地通信業(yè)務(wù)發(fā)展情況及地形、地物、地貌和經(jīng)濟發(fā)展等信息,了解本地的社會人文狀況和用戶消費特性,收集擬覆蓋區(qū)的電子地圖、街道圖、地形高度圖,購買當(dāng)?shù)?:10000市區(qū)地圖,收集本地區(qū)其它移動運營商BTS(基站收發(fā)信機)的分布情況,最好有該地區(qū)相關(guān)運營商的BTS分布圖,了解本地區(qū)通信管道及線路的分布現(xiàn)狀,以確定BTS的可實施性和投資估算。實踐證明,成功的前期調(diào)研可以讓我們在接下來的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中少走很多“彎路”。
三、系統(tǒng)組網(wǎng)方式
系統(tǒng)組網(wǎng)方式的選擇應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)用戶的容量、用戶的分布和話務(wù)量及網(wǎng)絡(luò)所覆蓋范圍的電波傳播條件綜合確定。目前常用的組網(wǎng)方式有兩種,其組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如下圖所示,

單BSC組網(wǎng)

單LMCC和多BSC組網(wǎng)
BSC(基站控制器)在系統(tǒng)中處于BTS和本地固定交換中心或LMCC(本地移動控制中心)之間,其主要功能是控制和管理所轄的BTS建立和釋放無線資源,處理來自移動終端、本地固定交換中心或LMCC的呼叫請求,處理BSC內(nèi)部移動終端的越區(qū)切換,響應(yīng)移動終端的登錄、鑒權(quán)和位置更新等。1個BSC最多可以連接96個BTS,容納4萬個用戶(按照每用戶0.05Erl計算)。
BTS是SCDMA系統(tǒng)的前端設(shè)備,通過空中接口實現(xiàn)與各種用戶終端的通信連接,通過E1數(shù)字中繼鏈路連接到BSC,物理上可以用光纜、數(shù)字微波或電纜傳輸。BTS設(shè)置于各個蜂窩小區(qū)的中心,分別工作于不同的載波頻率,組成一個高話務(wù)密度的無線通信系統(tǒng)。每個BTS工作于一個載頻,占用0.5MHz帶寬。
LMCC位于BSC和PSTN之間,其主要功能包括與外部網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)(如接入到PSTN,LMCC與PSTN之間通過NO.7/NO.1信令連接)、跨BSC的移動用戶的話路交換、用戶的部分移動性管理等,同時還完成號碼分配、局數(shù)據(jù)管理和用戶計費等功能,最大可以支持128k×128k交換網(wǎng)絡(luò),提供10萬中繼,
支持最多16個BSC的組網(wǎng)連接。
BSC和LMCC位于中心交換局機房內(nèi),而BTS可與BSC和LMCC在一起,也可分布在各個地點,形成一個個小區(qū)。
四、電波傳播模型及鏈路預(yù)算
SCDMA無線接入系統(tǒng)工作在1800MHz,繞射和穿透能力差,其電波傳播特性和GSM1800完全一致,這是由頻段決定的。實踐證明,修正的Hata模型與該系統(tǒng)的實測結(jié)果比較吻合,是適合其工作頻率的電波傳播模型,其針對不同的地形給出了鏈路損耗不同的修正公式,即
Lu=46.33+33.9logf-13.82loghb-a(hm)+(44.9-6.55loghb)logd(城市)
Lu=46.33+33.9logf-13.82loghb-a(hm)+(44.9-6.55loghb)logd-K(郊區(qū))
Lu=46.33+33.9logf-13.82loghb-a(hm)+(44.9-6.55loghb)logd-Q(開闊區(qū))
其中a(hm)為用戶終端天線高度修正因子,f為計算頻率(MHz),hm為用戶終端天線的有效高度(m),hb為BTS天線的有效高度(m),d為BTS與用戶終端之間的距離(Km),a(hm)取值為
a(hm)=(1.1logf-0.7)hm-1.56logf+0.8
K取值為
K=2log2(f/28)+5.4
Q取值為
Q=4.78log2f-18.33logf+40.94
當(dāng)hm取1.7m,hb取60m時,Hata修正模型的路徑損耗表如下所示:

為了提高覆蓋預(yù)測的準確性,需要根據(jù)實測結(jié)果對傳播模型進行修正。在進行實際測試時,可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛泊_定幾種比較典型的地形,如高密度區(qū)、中密度區(qū)和低密度區(qū),選取幾個典型的環(huán)境,利用路測儀器和測試手機進行測試,然后根據(jù)路測數(shù)據(jù)對理論計算結(jié)果進行修正。
上行鏈路的最大損耗預(yù)算公式為(其中beamforming_gain為天線陣增益)
Lmax=Phandset_t+handset_ant_gain+ BTS_ant_gain + beamforming_gain
-PBTS_r- total_margins
下行鏈路的最大損耗預(yù)算公式為(其中beamforming_gain為天線陣增益)
Lmax=PBTS_t+handset_ant_gain + BTS_ant_gain + beamforming_gain
-Phandset_r-total_margins
由以上公式可得出正反向鏈路的損耗預(yù)算表,如下所示:

當(dāng)hm取1.7m,hb取60m時,由Hata修正模型的路徑損耗表可知,SCDMA無線接入系統(tǒng)對移動終端的覆蓋范圍為
•城市<1.3Km
•郊區(qū)<3Km
•開闊區(qū)<12Km
五、系統(tǒng)容量預(yù)算
1、話務(wù)量簡介
由于無線頻率資源有限,移動用戶只是在呼叫時才占用一個信道,呼叫結(jié)束后立即釋放信道。如果所有信道都被占用,用戶的呼叫就要發(fā)生阻塞。話務(wù)量大小取決于單位時間的平均呼叫次數(shù)和平均每次呼叫占用的時長,常用單位為Erl(愛爾蘭),1Erl表示1個信道在考察時間內(nèi)完全被占用的話務(wù)強度。如果1個小時內(nèi)信道被占用半小時,那么該信道在這個期間的話務(wù)強度為0.5Erl。
2、愛爾蘭表
一定的阻塞率下,信道數(shù)對應(yīng)的話務(wù)量如下表所示:

3、容量計算
1個SCDMA的BTS共有30個業(yè)務(wù)碼道,用于移動終端時,由于留做位置更新和切換,能夠同時占用的數(shù)目為26個,在5%阻塞率下,
單BTS話務(wù)能力為20.943Erl,按照每戶0.025Erl計算,可以支持約830個用戶,按照每戶0.05Erl計算,可以支持約410用戶;
單BSC最大話務(wù)容量時可連接96個BTS,話務(wù)能力為2010Erl,按照每戶0.025Erl計算,可以支持約8萬個用戶,按照每戶0.05Erl計算,可以支持約4萬個用戶;
單LMCC最多可以連接16個BSC,話務(wù)能力為32168Erl,按照每戶0.025Erl計算,可以支持約120萬個用戶,按照每戶0.05Erl計算,可以支持約60萬個用戶。
六、網(wǎng)絡(luò)頻率規(guī)劃
SCDMA無線接入系統(tǒng)屬于碼分多址系統(tǒng),每個碼道對應(yīng)于某個載頻上的一個地址碼和一個PN(PseudorandomNumber)碼。系統(tǒng)為每個用戶分配了各自的地址碼,不同的碼型代表不同的碼分物理信道,該系統(tǒng)采用32個正交Walsh偽隨機序列作為每個用戶的地址碼,即每個BTS可提供32個碼道;PN碼是用來識別系統(tǒng)的不同小區(qū),同一小區(qū)內(nèi)的不同碼道使用同一個PN碼,同一載頻上的不同小區(qū)使用不同的PN碼以彼此區(qū)分。因此當(dāng)SCDMA網(wǎng)絡(luò)中同一個載頻上的小區(qū)數(shù)目小于PN碼數(shù)時,不存在頻率復(fù)用和頻率規(guī)劃的問題;當(dāng)需要實施多載頻時,也沒有頻率規(guī)劃的問題;只有當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中同一個載頻上的小區(qū)數(shù)目大于PN碼數(shù)時,存在小區(qū)PN碼的復(fù)用問題。PN碼復(fù)用的基本原則是在網(wǎng)絡(luò)中的任意位置不會產(chǎn)生PN碼沖突,因為PN碼沖突會導(dǎo)致干擾劇增,容量下降,因此在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中應(yīng)避免發(fā)生此種情況,采用的方法是使來自干擾小區(qū)的導(dǎo)頻信號小于終端的接收門限或使終端收到的主服務(wù)小區(qū)與干擾小區(qū)的導(dǎo)頻信號比值大于一定的解調(diào)門限。
結(jié)束語
SCDMA無線接入系統(tǒng)建設(shè)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程,而網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是其中的一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié),優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是建成一個投資省、覆蓋廣、容量高、效果好的無線接入網(wǎng)的必要條件,在實際的規(guī)劃工作中,還應(yīng)通過無線覆蓋的實測數(shù)據(jù)、話務(wù)分析和干擾分析,動態(tài)調(diào)整BTS的布局,最后確定一個合理的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。
----《通信世界》