IS-95 CDMA系統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)（高鵬）

         IS-95 CDMA系統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)（高鵬）
摘要    本文討論了IS-95 CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法及若干問(wèn)題
關(guān)鍵詞  CDMA 覆蓋 容量
1 引言   
    從1996年開始，北京、上海、廣州、西安等城市進(jìn)行了IS-95 CDMA商用試驗(yàn)。目前CD-
MA系統(tǒng)即將在我國(guó)開始大規(guī)模建設(shè)，因此對(duì)CDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)的研究變得十分必要。
2 CDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
2.1 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過(guò)程
    無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作、初步設(shè)計(jì)、站址確定和設(shè)計(jì)的優(yōu)化及最終設(shè)計(jì)
等4個(gè)步驟。
   （1）設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作
    設(shè)計(jì)前須與用戶協(xié)商以對(duì)下列問(wèn)題達(dá)成共識(shí)：
    *建網(wǎng)的目標(biāo)和需求。根據(jù)服務(wù)區(qū)域、服務(wù)對(duì)象、業(yè)務(wù)量、服務(wù)等級(jí)、話務(wù)量分布和投
     資限額確定建網(wǎng)目標(biāo)。
    *根據(jù)業(yè)務(wù)及用戶預(yù)測(cè)和話務(wù)量統(tǒng)計(jì)決定建網(wǎng)初期及終期容量，并且統(tǒng)計(jì)出用戶話務(wù)量
     分布。
    *獲取覆蓋計(jì)劃和實(shí)施策略。
   （2）初步設(shè)計(jì)
    根據(jù)建網(wǎng)城市特點(diǎn)、地形地物狀況確定場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)模型；建立鏈路預(yù)算；根據(jù)用戶及設(shè)
計(jì)需要選擇合適的站址；規(guī)劃話務(wù)量的分配；覆蓋區(qū)設(shè)計(jì)；干擾分析。
   （3）站址確定和設(shè)計(jì)的優(yōu)化
    根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)初步設(shè)計(jì)中的站址選擇進(jìn)行修改。在修改過(guò)程中，既要考慮網(wǎng)絡(luò)性
能的要求又必須考慮架設(shè)基站的困難�？赡苄枰�較長(zhǎng)時(shí)間的努力，才能達(dá)到對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能及
現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的兼顧。
   （4）最終設(shè)計(jì)
    通過(guò)軟件預(yù)測(cè)計(jì)算，設(shè)計(jì)結(jié)果以彩圖及報(bào)告的形式產(chǎn)生。內(nèi)容包括：前向及反向覆蓋
性能、干擾情況、切換情況等。
2.2 CDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)考慮的問(wèn)題
   （1）清頻
    CDMA系統(tǒng)所用頻段及保護(hù)帶不可被其他無(wú)線信號(hào)占用。系統(tǒng)安裝前必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，
對(duì)可能的干擾源進(jìn)行分析并清除。
   （2）話務(wù)量分布
    話務(wù)量分布對(duì)CDMA系統(tǒng)性能有重要的影響。為保證設(shè)計(jì)中預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，建議利用當(dāng)
地現(xiàn)有成熟無(wú)線系統(tǒng)話務(wù)分布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
   （3）覆蓋區(qū)設(shè)計(jì)
    對(duì)于高話務(wù)密度區(qū)應(yīng)以最大容量為設(shè)計(jì)目標(biāo)，對(duì)于低話務(wù)密度區(qū)應(yīng)以最大覆蓋范圍為
設(shè)計(jì)目標(biāo)。
2.3 關(guān)鍵參數(shù)的取定
   （1）Eb／N0的取值
    質(zhì)量要求和移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)性有密切關(guān)系。對(duì)于高移動(dòng)性用戶，例如在高速公路上高速
行駛的用戶，質(zhì)量的極端要求Eb／N0為8dB；若所有用戶均為高移動(dòng)性用戶，則Eb／N0的
平均值可取7dB。固定用戶只要3dB就可運(yùn)行，而我國(guó)移動(dòng)臺(tái)96％以上是手持機(jī)，因此整體
移動(dòng)性較低，為此取Eb／N0為6dB是適宜的。但是在設(shè)計(jì)中需留有一定的余量，因此Eb／N
0一般應(yīng)取為6.5dB。
   （2）軟切換比例
    軟切換的使用將降低總體的手機(jī)發(fā)射功率，有利于系統(tǒng)容量的進(jìn)一步提高；但另一方
面，軟切換占用了多個(gè)小區(qū)的物理信道單元，造成物理信道單元的浪費(fèi)。因此必須對(duì)這兩
個(gè)方面予以協(xié)調(diào)和平衡。理論研究和實(shí)際測(cè)試均表明，軟切換比例為35％左右是比較理想
的。
3 無(wú)線網(wǎng)的覆蓋計(jì)算
3.1 基站接收機(jī)的靈敏度
    無(wú)線網(wǎng)覆蓋計(jì)算的第一步是確定接收機(jī)的靈敏度。對(duì)于IS－95 CDMA基站而言，接收
機(jī)的靈敏度取決于話音編碼速率、接收機(jī)噪聲系數(shù)和Eb／N0等參數(shù)。因此不同廠家的設(shè)備、
不同的話音質(zhì)量要求都將引起接收機(jī)靈敏度的不同。
3.2 反向鏈路預(yù)算
    反向鏈路預(yù)算主要取決于干擾余量、衰落余量、軟切換增益等因素，具體計(jì)算公式如
下：  L=Pout - Lb - Lcar － IM － FM + Gs + Ga - Lc - Pin其中，Pout為移動(dòng)臺(tái)的
EIRP；L為最大允許的路徑損耗；Lb為人體損耗;Lcar為汽車損耗；IM為干擾余量，由小區(qū)
負(fù)載因子X(jué)決定;FM為陰影衰落余量，由設(shè)計(jì)所要求的無(wú)線可通率決定；Gs為軟切換增益，
由軟切換比例及無(wú)線可通率決定；Ga為基站接收天線增益;Lc為基站饋線損耗;Pin為基站
接收機(jī)靈敏度。
3.3 前向鏈路預(yù)算
    在無(wú)線設(shè)計(jì)時(shí)，不需對(duì)前向鏈路進(jìn)行人工計(jì)算，而只能信任軟件模擬的結(jié)果，原因如
下：
   （1）在反向鏈路預(yù)算中，各種因素或?yàn)橐阎�，或可�?zhǔn)確估計(jì)，因此結(jié)果較為可靠。而
前向鏈路不可預(yù)測(cè)因素較多（如周圍基站的干擾情況、移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)速度等），因網(wǎng)絡(luò)具
體情況而不同，無(wú)法給出一個(gè)通用的取值。
   （2）有些廠家曾采用3dB作為周圍基站的干擾系數(shù)進(jìn)行前向鏈路預(yù)算與實(shí)際情況比較，
對(duì)于不同網(wǎng)絡(luò)，不同地區(qū)，結(jié)果相差懸殊。
   （3）鏈路預(yù)算的意義在于高速公路等小話務(wù)量開闊地區(qū)覆蓋半徑的粗略計(jì)算。因?yàn)樵?br />建筑物密集地區(qū)，受大話務(wù)量限制，小區(qū)半徑很小，信號(hào)強(qiáng)度并非小區(qū)半徑的限制因素。
而對(duì)于小話務(wù)量開闊地域，前向鏈路強(qiáng)于反向鏈路，因此計(jì)算反向鏈路更有實(shí)際意義。
4 導(dǎo)頻偏移量的規(guī)劃
    在IS－95CDMA系統(tǒng)中，每個(gè)基站利用導(dǎo)頻PN序列的時(shí)間偏置來(lái)標(biāo)識(shí)它的前向信道。導(dǎo)
頻序列的時(shí)間偏置常用導(dǎo)頻偏移量來(lái)區(qū)別，導(dǎo)頻偏移量是指相對(duì)于零偏置導(dǎo)頻序列的偏置
值，其取值范圍為0～511。
4.1 導(dǎo)頻偏移量的配置原則
    相鄰基站的導(dǎo)頻偏移量應(yīng)有足夠的隔離，使用相同導(dǎo)頻偏移量的基站間距應(yīng)滿足干擾
要求D＞5r（r為小區(qū)半徑）。應(yīng)預(yù)留備用導(dǎo)頻偏移量，供特殊站點(diǎn)使用（超高站）。
4.2 PILOT－INC的取值
    在IS－95中定義導(dǎo)頻偏移量的增量為PILOT－INC。綜合考慮CDMA系統(tǒng)建設(shè)的規(guī)模、每
個(gè)基站所要覆蓋的范圍、有效導(dǎo)頻集搜索窗口的大小確定PILOT-INC。根據(jù)運(yùn)營(yíng)商的經(jīng)驗(yàn)，
PILOT－INC通常取值為4～10，此時(shí)可用于分配的導(dǎo)頻偏移量數(shù)為128～51。
    例如：工程中取PILOT－INC為10時(shí)，按每組有17個(gè)導(dǎo)頻偏移量共分3組，其偏移量分
別為0×64O、1×640…
                表1 導(dǎo)頒偏移量的取值
50×640比特碼片，如表1所示。
4.3 導(dǎo)頻偏移量的復(fù)用
    當(dāng)多個(gè)基站使用相同偏移量的導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)可能出現(xiàn)兩種情況：（1）移動(dòng)臺(tái)在某基站
工作時(shí)，受到相同偏移量基站導(dǎo)頻信號(hào)的干擾；（2）移動(dòng)臺(tái)接收到其他導(dǎo)頻信號(hào)無(wú)法唯
一判斷該導(dǎo)頻信號(hào)所歸屬的基站。為避免這些情況的出現(xiàn)，必須保證基站之間有足夠的距
離間隔。
5 結(jié)論
    本文對(duì)CDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的若干問(wèn)題進(jìn)行了探討。實(shí)際上CDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中需要涉
及的技術(shù)細(xì)節(jié)還很多，如前、反向鏈路的干擾及與其它移動(dòng)通信系統(tǒng)的干擾等。只要我們
在設(shè)計(jì)中不斷摸索，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，就能使CDMA網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)更加優(yōu)化、更加合理。