SCDMA無線接入系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

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?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?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算表，如下所示：



　　當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)，每個碼道對應于某個載頻上的一個地址碼和一個PN（PseudorandomNumber）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，不存在頻率復用和頻率規(guī)劃的問題；當需要實施多載頻時，也沒有頻率規(guī)劃的問題；只有當網(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碼的復用問題。PN碼復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碼沖突會導致干擾劇增，容量下降，因此在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中應避免發(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。


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