（管理科学与工程专业论文）wcdma无线网络规划及市场预测研究.pdf

直立堂血占堂亟土鲤塞生堂焦逭塞 垣童 摘要 本论文的主要内容是有关w c d m a 无线网络的规划方法和市场预测等内容的前瞻性 研究。 论文通过与第二代无线n 络( g s m 、c d m a ) 相对比的方法，对w c d m a 无线网络规划 的技术特点、规划原则及相关的关键环节进行了深入浅出的细致分析。给出t w c d m a 无 线网络规划的方法、流程及获得结果的仿真分析，并提供了南京市区w c d m a 网络规划的 具体案例。 为合理的规划网络，恰当的控制网络成本，文章进一步对未来5 年内全球( 中国) 3 g 的用户数、3 g 业务收入，网络设备和终端市场发展情况进行了详细的预测分析。作者对 全球3 g 运营商和南京本地运营商的资费政策进行了调查分析，指出移动数据业务在未来 移动通信网络中将获得快速发展：论文列举了很多运营商实例，借此展现典型3 g 应用在 全球范围内的发展情况；它山之石，可以攻玉，中国的运营商可以从国外3 g 运营商的经 验中寻找适合自身的发展战略。 主题词：容量负荷链路预算a r p ua r p m 系统预测移动数据业务 直立鲣虫厶坐亟! ：型 宜生坐焦迨塞 ! ! 堂! a b s 扛a c t t h et h e s i si sm a i n l ya b o u tt h ep l a n n i n gm e t h o do fw c d m a w i r e l e s sn e t w o r ka n d m a r k e tf o r e c a s ta n a l y s i s f o rt h ef i r s tp a r t ，t h et c c h n i n a la d v a n t a g e s 、p l a n n i n gp r i n c i p a la n dk e y a p p r o a c h e so f w c d m a t e c h n o l o g ya r ei l l u s t r a t e dc o m p a r e dw i t ht h es e c o n dg e n e r a t i o nw i r e l e s ss y s t e m ，g s m c d m af o re x a m p l e b e s i d e s ，p l a n n i n gp r o c e d u r e sa n ds i m u l a t i o nf o rv o i c ea n dd a t as e r v i c e si n w c d m aw i r e l e s sn e t w o r ka r ea n a l y z e di nd e t a i l ，a n dt h ec a s eo f n a n j i n gw c d m an e t w o r k p l a n n i n gi sp r o v i d e da sw e l l i no r d e rt op l a na p p r o p r i a t ew c d m an e t w o r ka tl o w e rr i s k ，t h et h e s i sf o r e c a s tc h i n a o n g i n gd e v e l o p m e n to f 3 gi nt h ef o l l o w i n g5y e a r s ( 2 0 0 6 2 0 1 0 ) ，i n c l u d i n gs u b s c r i b e r ss c a l e 、 s e r v i c er e v e n u ea n dn e t w o r ke q u i p m e n t si n v e s t m e n t b a s e do ni n v e s t i g a t i o n ，t h ea u t h o rp o i n t s t h a tm o b i l ed a t as e r v i c ew i l lg r o wr a p i d l ya n dp l a ya l li m p o r t a n tr o l ei nf u t u r em o b i l e c o m m u n i c a t i o ni n d u s t r y t h e n ，g l o b a l3 g t y p i c a la p p l i c a t i o n s a sw e l la sm o b i l eo p e r a t o r s m a r k e ts t r a t e g ya r ei l l u s t r a t e df o l l o w e d b yo t h e r sf a u l t s ，w i s em e nc o r r e c tt h e i ro w n ，c h i n a o p e r a t o r sm a y l e a r ne x p e r i e n c eo f o t h e rc o u n t r i e s k e yw o r d s ：c a p a c i t yl o a d l i n kb u d g e ta r p ua r p m s y s t e mf o r e c a s t m o b i l e d a t aa p p l i c a t i o n i l 南京邮电大学 硕士学位论文摘要 学科、专业：管理学管理科学与工程 研究方向：信息系统与网络的管理 作者：2 0 0 3 级研究生邱真指导教师塑金堡 题目：w c d m a 无线网络规划及市场预测研究 英文题目：t h ep l a n n i n go fw c d m aw i r e l e s sn e t w o r k & m a r k e t f o r e c a s tr e s e a r e h 主题词：容量负荷链路预算 a r p ua r p m系统预测 移动数据业务 k e y w o r d s ：c a p a c i t yl o a d l i n kb u d g e ta r p u a r p m s y s t e mf o r e c a s t m o b i l ed a t aa p p l i c a t i o n 虚盛业虫盔堂筮：匕受窟生堂焦迨塞 监塞主厦盎亟洼翟盘 论文专用术语注释表 c d m a 3 g f d d t d d g s m g p r s u t r a n h s d p a h s - d s c h c w t s d s - c d 眦 b s m s d t x m a p l c w c s p s a m r f e r b l e r b e r u e u l d l s m s p a s w v a s n g n b s s s i r m i i w i d e b a n dc o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s t h et h i r dg e n e r a t i o nt e l e c o m m u n i c a t i o n f r e q u e n c yd i v i s i o nd u p l e x t i m ed i v i s i o nd u p l e x g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e u m t sr a d i oa c c e s sn e t w o r k h i g hs p e e dd o w n l i n kp a c k e ta c c e s s h i g h s p e e dd o w n ii n ks h a r e dc h a n n e l c h i n ac o m m u n i c a t i o n ss t a n d a r d sa s s o c i a t i o n d e r e c ts e q u e n c ec d m a b a s es t a t i o n m o b il es t a t i o n d i s c o n t i h u et r a n s m i s s i o n m a x i m u ma 1 1 0 w a b l ep a t hl o s s c o n t i n u o u sw a v e ( u n m o d u l a t e ds i g n a l ) c i r c u i t s e r v i c e p a c k e ts e r v i c e a u t o m a t i cm u l t i p l er a t e f r a m ee r r o rr a t e b 1 0 c ke r r o rr a t i o b i te r r o rr a t i 0 u s e re q u i p m e n t u pl i n k ( r e v e r s e1i n k ) d o w nl i n k ( f o r w a r d1 i n k ) s h o r tm e s s a g es e r v i c e p e r s o n a la c c e s sp h o n es y s t e m w i r e l e s sv a l u ea d d e ds e r v i c e n e x tg e n e r a t i 0n e t b a s es t a t i o ns y s t e m s i g n a lt oi n t e r f e r e n c er a t i o m i n i s t r yo fi n d u s t r yi n f o r m a t j o n 1 v 南京邮电大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 研究生签名 南京邮电大学学位论文使用授权声明 期： 垒! 坛l 婶 南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留 本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权 南京邮电大学研究生部办理。 研究生签名：j 匿罩，一垂师签 日期 础i 妒 亘宝型生叁坐亟生丛塑生芏也迨塞i l 丝 引论 第二代移动通信系统( 如g s m ) ，促使语音业务走向了无线传输方式。在无线通信最 为发达的一些国家，移动电话的数量已经超过了固定电话的数量，并且移动电话的普及率 超过了8 0 。然而，第二代系统的数据处理能力有限，这就要求第三代系统能够提供高 比特速率业务来传输和接收高质量的图像和视频，并且还能以高数据速率接入全球网络。 第三代移动通信，即国际电信联盟( i t u ) 定义的i m t 一2 0 0 0 ( i n t e r n a t i o n a lm o b i l e t e l e c o m m u n i c a t i o n - - 2 0 0 0 ) ，俗称3 g 。其典型特征包括：全球无缝覆盖，统一频段、统 - - $ 1 式：支持高质量的多媒体业务、更高的频谱利用率和更大的网络容量等。从理论上看。 3 g 可以提供更大的频宽，传输速度大约在3 8 4 k b p s 到2 m b p s 之间，比2 g 网络足足快了三 倍。 中国已经对3 g 网络的三大主要技术标准( w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 、t d s c d m a ) 进行了三 个阶段的测试：室内、外场和针对t d s c d m a 的专场测试，国内的试验网也初具规模。 3 g 第一阶段测试( 室内) 2 0 0 1 年开始，2 0 0 3 年9 月结束，测试是在实验室进行，除测试单机外，还测了设备 之间的互操作性、2 g 和3 g 之间的漫游等。考虑到中国巨大的市场上将由众多的厂商共同 提供设备，因此在这次历时2 年的室内测试中，不同厂商之间的设备互操作性和兼容性以 及相互干扰等指标成为信息产业部要求测试的重要内容。 3 g 第二阶段测试( 外场) 3 g 第二阶段测试于2 0 0 4 年3 月启动，2 0 0 4 年9 月结束，1 1 月宣布测试结果、主要 目的是验证多个厂家的相互操作性，为运营商网络规划、设计和业务提供积累经验，为频 谱规划和分配提供技术依据，进一步验证中国制定的3 g 技术规范的可操作性。试验地点 选在了技术力量较强的北京、上海、广州。 3 g 第三阶段测试( 专场) 3 g 商用试验网的测试于2 0 0 5 年3 月启动，2 0 0 5 年6 月结束，9 月宣布测试结果。该 阶段主要测试t d - s c d m a ，w c d m a 和c d m a 2 0 0 0 也进行了补充测试内容测试。第三阶段的测 试仍是中国移动、中国联通、中国网通、中国电信、中国铁通、中国卫通等6 个运营商同 时参加。专项测试中，t d s c d 盹a 的产业链发展迅速。 面对中国市场的巨大蛋糕，中国对3 g 制式的选择，将直接影响各大电信设备厂商的 竞争格局。目前3 g 市场的领导者- - e r i c s s o n 、n o k i a 和s i e m e n s 目前具有相当的市场份 额和占有率。a l c a t e l 也宣称其在3 g 市场上的优势地位，对l u c e n t 、n o r t e l 、和m o t o r o l a 1 直塞鲤生盘堂! 醚蜒缝生堂焦监塞 蔓i 垃 等国外厂商来说将面临极大的竞争压力，而h u a w e i 和z t e 等中国本土厂商，也已经逐渐 从外围渗透到3 g 的价值链中，设备厂商之间的竞争日趋自热化。 中国3 g 的政策制定要达到3 点预期，第一：资源的合理配置；第二：竞争格局；第 三：培养整个产业的国际竞争力。目前国家在3 g 发展中的决策机构以及相关职能机构有 国家发改委、国家信息产业部、科技部、信产部无线电管理局和国资委等。2 0 0 6 年的 t d s c d m a 产业经济年会提出，我国政府3 g 决策1 6 个字方针：审查标准，划分频率、发 放牌照，监管经营。 在3 g 的3 大技术标准中，w c d m a 作为中国移动g s m g p r s 网络的自然延续，在网络演 进上相对比较平滑，是中国移动的首选。w c d m a 继承了g s m 标准化程度高和开放性好的特 点，其技术比较成熟，采用w c d m a 标准的国家和运营商数目众多，将来可漫游的国家也较 多。作为一种成熟且市场前景广阔的技术，本文重点对w c d m a 无线网络的规划、未来用户 市场规模和业务的开展进行研究。 论文的研究方法和个人所做的工作 本论文的完成是经过相关专业课程的理论学习以及近一年在m o t o r o l a 有限公司实习 过程中接受的相关培训和实践项目的基础上完成的，本人有幸接受了摩托罗拉公司有关 w c d m a 网络相关知识的培训，通过南京市的实际网络规划案例对w c d m a 的网络规划方法进行 了详细介绍。指出w c d m a 的规划者面对的是一个动态变化的环境，负载、小区的边界、用 户归属的小区都在动态变化，各种因素相互制约。既要保证一定的通话效果和服务质量， 又要把干扰降低到最小。 市场规模的科学预测与网络的合理规划也是分不开的，论文搜集了大量有关3 g 市场 方面的调查结果和统计数据，依据逻辑曲线的预；贝| l 模型，结合世界各大知名研究机构的统 计和研究成果，对未来的3 g 市场规模进行了预测。通过南京本地通信市场发展数据的实 际调查分析，研究了未来移动业务的发展趋势和3 g 的热点应用。作者进一步对w c d m a 在 各国开展的情况进行了研究，总结其成败的经验，在我国即将进行3 g 大规模网络建设之 际，希望本论文对通信行业运营商、设备厂商和众多终端与内容提供商迎接3 g 时代的到 来，采用合理的运营策略能有所帮助。 2 奁塞竖立厶堂堑妥塞生坐遣途塞 墨二童! 鱼鲢錾登基型塑圭要挂塞笪剑照速堂：蕴匿 第一章3 g 的频谱规划和主要技术体制的演进、发展 随着第三代移动通信技术的兴起，3 g 商用在我国已经迫在眉睫。目前，国内运营商 都在积极备战3 g 。进行各种规模3 g 业务网络及业务的测试。2 0 0 2 年1 0 月，我国信息产 业部对国际电联承认的3 种3 g 标准的频率作出规划，w c d m , 标准获得6 0 m 的核心频段和 6 0 m 的扩展频段；c d m a 2 0 0 0 标准获得6 0 m 的核心频段和6 0 m 的扩展频段；t d s c d m a 标准 获得5 5 m h z 核心频段和i o o m h z 扩展频段，分布在1 8 8 0 m h z 到1 9 2 0 m h z 、2 0 1 0 m h z 到2 0 2 5 m h z 、 2 3 0 0 m l l z 到2 4 0 0 m h z 之间1 。政府支持本土企业自主开发3 g 标准，希望能在3 g 时代改变由 国外标准一统天下的局面。 1 13 g 的频谱规划 国际电联对第三代移动通信系统划分配了2 3 0 m h z 频率，即上行1 8 8 5 - - 2 0 2 5m h z ，下 行2 11 0 - - 2 2 0 0m h z 共2 3 0 m h z ，其中1 9 8 0 2 0 1 0 m h z 和2 1 7 0 2 2 0 0 m h z 用于移动卫星业务。 2 0 0 0 年5 月的w r c ( 世界无线电大会) 还通过了i m t 一2 0 0 0 的扩展频谱规划，进一步确定了 3 g 未来的发展方向。如图1 1 所示： 阻i - i m t - 2 0 0 0 频奉分配鹫幽”来源：h t t p ：w w w 3 9 p p o r g ， 3 g 网络技术中公认的三大主流技术体制包括两种频分双工( f d d ) 即w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 2 3 0 0 m h z 到2 4 0 0 m h z 之问直归军方所有 3 壅瘟墅! 垫厶堂塑上婴筮圭兰丝丝篁墨二至! 鱼煎筮煎丛型塑土蕉蕉垄签劐笪撞蠡二蕴星 和一种时分双工( t d d ) 技术t d s c d m a 。前两种技术体制相对比较成熟，而t d - s c d m a 是 我国提出的自主知识产权的3 g 体制，虽然提出的较晚，但是在技术实现上有了很多创新， 具有一定的发展潜力。3 g 主要技术体制演进图如图1 2 所示。 2 1w c d m a 的发展 圈1 2 世界3 g 主要技术律制演进蹦图片来源= 泰尔只 w c d l d a 最早由欧洲和日本提出，其核心网基于演进中的g s m g p r s 网络技术，空中接 口采用直接序列扩频2 的宽带c d v d 。w c d i v l 的网络结构如图1 3 所示： c o t e n 昭m q k - l i 。_ l i 。 u n h n丽爿二 叩 i i 蘸卤崮 刚i 3w c d m a 同耋 结构图圈片来源：3 g p p , n2 5 9 4 2 目前全球绝大多数w c d m a 网络系统和设备都是基于3 g p pr 9 9 技术体制规范。今后3 g p p 2 所谓直接序列( d s ) 扩频，就是直接用具有高码举的扩频码序列拒发端去扩展信号的频辩丽在收端，用相同的扩频玛 序州去进行解扩，把展宽的扩频信吁还原成原始的竹息 4 壅堕幽b 点芏鲍土型【盥坌芏笪熊噩笙= 重耍鲢撼匿堑割塑圭重挂茎蓬劐鲤望堂：蕉莲 和一种时分双工( t i ) d ) 技术t ds c d m a 。前两种技术体制相对比较成熟，而t o s c i ) m a 是 我国提出的自主知识产权的3 g 体制。虽然提出的较晚，但是在技术实现上有了很多创新， 具有一定的发展潜力。3 g 主要技术体制演迸图如图l 一2 所示。 阿i - 2 * 界3 g 主要技术体制谪进刚圈片米鞠：泰尔罔 w c i ) i a 最早由欧洲和t = j 本提出，其核心网基于演进中的g s m g p r s 网络技术，空中接 口采用直接序列扩频2 的宽带c d 姒。w c d 舭的网络结构如图1 3 所示： c o t e n e l w o d _lmlh u n 洲 刚i - 3w c d m a 网络绪柑圈阱j 1 来渊：3 g p p t r2 s 9 4 2 目前全球绝大多数w c i ) m a 霹j 络系统和设备都是基 于3 6 p pr 9 9 技术体制规范。今后3 g p p 目自口全球绝大多数w c d m a 网络系统和设备都是基于3 g p pr 9 9 技术体制规范。今后3 g p p 2 所 胃直接序列( n s ) 扩频，就是直接用具甘高码半的扩频码序列在发端去扩展情号的颠 。而枉收端，用相同的扩频码 序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原戚原始的仿息。 4 盛基竖皇叁堂亟主受塞量堂焦盈童蓥= 童3 鱼鲤塑造趣劐塑圭黑拄苤往劐艘遁蕴：蕴屋 r 9 9 的发展方向将是基于全i p 方式的网络架构并将演进为r 4 、r 5 两个序列版本。r 4 版本初 步确定了未来发展的框架，启动了部分全i p 演进内容。而r 5 版本将实现核心网的传输控制 和业务分离，i p 化将从核心网逐步延伸到无线接入部分u t r a n 年h 终端u e 。r e l e a s e 5 中引入 了高速下行分组接入方案- - h s d p a ，是对现有w c d m a 系统高成本效益的升级。h s d p a 在下行 链路上，采用了新的面向分组数据业务的共享传输信道( h s d s c h ) ，以及一整套有助于提 高频谱效率的机制，如动态自适应编码与调制、快速调度与自动重传等：h s d p a 与r 9 9 和r 4 完全兼容。其业务可以共存于同一个5 删z 载波上。 目前，3 g 的知识产权大部分掌握在发达国家手中，w c d m a 基本专利掌握在约2 7 家公司 手中，其中o u a l c o m 、e r i c s s o n 、n o k i a 拥有大部分专利，另夕f m o t o r o l a 、n t t 、l u c e n t 、 i n t e rd i g i t a l 等公司也都拥有w c d m a 的部分专利，内容涉及扩频通信等w c d m a 系统无法跨 越的核心技术。2 0 0 5 年6 月2 3 日，根据e t s i 上各公司的w c d m a 基本专利申明，华为公司以4 6 项w c d m a 基本专利占到整个w c d m a 基本专利的5 ，跻身全球前五。而在c d m a 2 0 0 0 中，国内 专利拥有就更少了。w c d m a 专利持有情况如图1 4 所示： 陶l - 4w c d m a 专利持有情况数据来源：p d a y r e s c a r c h 。2 0 0 4 6 2 2c d m a 2 0 0 0 的发展 c d m a2 0 0 0 核心网采用演进中的i s 一9 5c d m a 核心网( a n s i - 4 1 ) 。无线单载波c d m a 2 0 0 0 l x 采用与i s - 9 5 相同的带宽，而容量提高了一倍。第一阶段支持1 4 4 k b s 业务速率，第二阶 段支持6 1 4 k b s ，3 g p p 2 已完成这部分的标准化工作。增强型单载波c d m a 2 0 0 01 xe v 包括d 0 ( d a t ao n l y ) * n d v ( d a t aa n dv o i c e ) 两个阶段。多数的c d m a 2 0 0 0 运营商都已经部署并 开通了商用的c d m a 2 0 0 01 xe v d o ( r e l0 ) 网络。其中，韩国和日本的运营商对e v d o 的发 展起了非常重要的推动作用。e v d o 目前从终端到系统，从芯片到测试仪表，都已经形成 5 直立鲤鱼盍芏亟主亟嚣垒堂焦迨塞筮二童3 鱼笪麴盥塑剑塑圭要蕉丕签亟麴堡耋：蕉基 了成熟的产业链。而c d m a 2 0 0 0i xe v d v 由于技术的复杂性，前景并不明朗。 c d m a 2 0 0 01 x 的主要优势在于兼容性。能实现对i s 一9 5 系统的完全兼容，技术延续性好， 可靠性高。使现有i s 一9 5 的运营商( 如中国联通) 从中获得最大程度的投资保护，并可以 针对不同的用户群提供灵活的业务选择。 c d m a 2 0 0 0 标准专利的实际分布为q u a l c o m3 1 、n o k i a2 2 、m o t o r o l a11 、e r i c s s o n 6 、l u c e n t5 、s i e m e n s5 、其他2 5 。如图1 5 所示： 圈1 5c i ) m a 2 咖专利持有情况数据来源：p d l y 嘶r e h 2 0 0 4 6 2 3t d s c d m a 的发展 t d s c d m a 标准由中国无线通信标准组织( c w t s ) 提出，2 0 0 0 年5 月，国际电联无线大 会上正式将t d s c d m a 列入世界3 g 无线传输标准之一。中国电信和中国网通都在密切跟踪 t d s c d m a 技术发展，在一系歹i j t d s c d m a 测试过程中，成功地培育了一批国有t d s c d m a 主力 制造商，这对于中国民族通信制造业在3 g 时代走向全球通信市场提供了良好的成长机遇。 同时，由于t d s c d m a 日臻成熟，各大国际著名厂商也纷纷采取注资或合资成立子公司的方 式向t d s c d m a 产业链渗透，国际厂商的强大研发力量和雄厚资金加快y t d s c d m a 产业链发 展步伐。现在t d s c d m a 设备领域正式组成了4 对组合：华为+ 西门子、大唐+ 阿尔卡特、 普天+ 北电、中兴+ 爱立信组合，合作的方式分别为合资、参股、合资、o e m 合作，4 家系 统设备厂商t d s c d m a 产品目前已经完成大部分的测试工作，已进入系统设备产业化阶段。 大部分的芯片产品功能和性能都有很大的提高，部分企业已经实现3 8 4 k 业务，商用的终端 开发全面进入快速道，已经有1 5 个厂商提供专项的测试。 从3 g 技术的危度看，t d - s c d m a 是所有3 g 技术中起步最晚的技术，所t d s c d m a 在技术上 6 匿更鲤鱼盍堂亟：近嚣圭堂焦迨奎熊二重煎蛰翅置趣剑塑圭壁整鲞篮劐曲遗进：蕴盛 吸收了其他3 g 技术以及互联网技术的长处。t o s c d m a 采用的关键技术有：智能天线+ 联合 检测、多时隙c d m a + d s c d m a 、同步c d 姒、信道编译码和交织等。其优势主要在于：频谱 利用率高，支持多种通信接口，频谱灵活性强，系统性能稳定，与传统系统兼容性好，系 统设备成本低。当然，与w c d m a 比起来，t d 一$ c d m a 也有不足之处。比如，在对c d m a 技术的 利用方面，t d s c d m a 因为要与g s m 的小区兼容，小区复用系数为3 ，降低了频谱利用率。又 因为t o s c d m a 频带宽带窄，不能充分利用多径，降低了系统效率，实现软切换和软容量能 力较困难。t d s c d m a 同时要精确定时，小区间保持同步，对定时系统要求高。w c d m a 则不 需要小区间同步。可适应室内、室外，甚至地铁等不同环境的应用，另外，w c d m a 对移动 性的支持更加优质，适合宏蜂窝、蜂窝、微蜂窝组网，而t o s c d m a 只适合微蜂窝，对高速 移动的支持也较差。 我国在t d s c d m 标准中，目前大唐只有1 6 项专利，在信息产业部研究院组织的专业测 算中大唐占基本专利的7 3 。t d - s c d m a 标准专利的分布情况为：n o k i a3 1 、e r i c s s o n2 3 、s i e m e n s1 l 、大唐7 ，3 、q u a l c o m2 、i n t e r - - d i g i t a l2 、其他2 3 。如图1 6 所示： 胃l - 6 t m s c d m a 专剥持柯情况数撂来源：p d 纠r 臼h p 曲，2 0 0 4 6 截至2 0 0 5 年8 月，中国t d s c d 雌研发累计投资超过3 5 亿美元。2 0 0 6 年1 t 2 0 日，信产 部将t d s c d m a 确认为国家通信标准，t o s c d m a 的商业化前景总算拨云见日，尽管目前争议 颇多。 7 噩塞蟹虫盔堂亟耋受鲤垒堂焦迨塞箍二茎兰鱼鳆薤置遂型塑圭曩菇鲞佳麴酋燕釜= 趁屋 表l l 为3 种主流技术体制的比较 l 技术体制w c d m a c d m a 2 0 0 0t d s c d m a l 提f | 1 幽采 咄洲、f 1 奉荧嘲、韩国中国 叫络“础g s m i s - 9 5c d m 0 s m 信号带宽 5 m h zl2 5 ，5 m h zl6 m h z 弭， 速帛 38 4 m o p sn l2 2 8 8 m c p si2 8 m c p s 多址方式 d s - c d m a d s - c d m a ；f f l m c - c d m ad s - c d m a 雨l t d d 同步方式异步，i 刊廖( 可选) 矧世 同步( g p s 或其他由式) 梭心阿 g s m m a pa n s i - 4 ig s m m a p 扩额 w a l s ht 情通化) + g o l d 序列w a l s h ( 信道化) + m 序列w a l s h 【信道化) + p n 序列 调制 数据调制：q p s k b p s k数据靖制：q p s k b p s kd o p s k 1 6 q a m 扩额硐划- q p s k扩颁i j 可制：q p s k o q p s k 表1 - 13 种主流技术体制的比较 直基邺生盘堂熊监窭生堂僮途窑蓥兰童堡蟹旦m 盂缉塑鳖趣捌啦挂直 第二章：w c d m a 无线网络规划的特点 3 g 技术在网络覆盖范围、容量和数据业务的支持能力上都有了很大的提高，各种技 术标准不断发展并趋于融合和统一。w c d m a 是第三代移动通信最具竞争力的技术之一。 w c d m a 与传统的g s m 网络有着本质的不同，由此对网络规划便提出了更高的要求，网络规 划的结果直接决定了网络的投资成本和性能。 g s m 网络规划基于基站的传播分柝。其规划过程大致如下：根据基站的发射功率和天 线配置，计算下行链路的覆盖区域和分析小区的容量，借助电子地图估算各个小区的业务 量，再通过话务模型( j t g e r l a n g b 或e r l a n g c ) 计算出所需的信道数目，接下来给基站分 配合理的频率。如果网络进行扩容，网络规划工程师只需给相应的小区分配新的信道：如 果总的频率规划中已经没有合适的频率，就必须增加新的基站或扇区，重新进行频率计算 和信道分配3 。 w c d m a 网络的规划与g s m 完全不同1 2 1 远近效应 w c d m a 是一个自干扰系统，尤其是在城市密集区，网络的容量越大，容纳的用户越多， 就越容易产生背景噪音，每个用户都对其他用户构成干扰，每个小区都对其它小区构成干 扰，过多的干扰势必影响解调的效果。单一地提高发射功率只能改善某一小区的接收信号， 当网络的发射功率提高一倍时，小区的容量只增加1 0 “1 ，反而增加了对所有相邻小区的 干扰，从而影响了整个网络的通信质量。所以对整个系统来说，每个用户都以最小的功率 发射信号及其重要。 可以设想，如果小区中的所有用户均以相同的功率发射信号，则靠近基站的手机到 达基站的信号就强，而远离基站的手机到达基站的信号就弱，这样将导致强信号掩盖弱信 号，这就是移动通信中的”远近效应”问题。w c d m a 所有用户共同使用同一频率( 载波) ， 所以。远近效应问题更加突出。c d m a 功率控制的目的就是克服”远近效应“，使系统既能 维持高质量通信，又不对占用同一信道的其它用户产生不应有的干扰。w c d m a 采用快速功 率控制方法来降低干扰( i 5 0 0 h z ) ，而g s m 针对上行链路的功率调整频率为2 h z 。 简单的讲：小区容量与用户的实际分布有关，当用户分布均匀时，可以用统计平均 值来解决这个问题；而当用户数量很少时，则必须通过模拟方法对网络进行动态分析。 9 壶基哑虫占堂亟尘型塞生堂僮i 金室苤三重盥垒世盂缝旦终援到殴垃虚 2 2 呼吸效应和软切换 一个小区的业务量越大，就意味着干扰的增大，小区面积就要相对减少，这种小区面 积动态变化的效应称为“小区呼吸”，w c d m a 网络的覆盖( 小区面积) 和与小区内的话务量 ( 容量) 的变化是息息相关的，小区容量( 全负荷时) 与小区半径成反比关系。而g s m 网 络在这方面就简单的多，其容量只取决于硬件的配置，而其覆盖也主要由地貌及系统本身 决定。w c d m a 的这种“呼吸效应”大大增加了网络规划的复杂性。 为降低小区负荷饱和所造成的干扰增大，网络规划时的负荷因子多预设为6 0 “1 ，由 此，“呼吸效应”得到了抑制，相邻小区还可以相互补偿负荷容量，我们称之为软负荷。 围2 - 1w c d m a 叶1 的戟切授罔j 来振：3 g p r n2 5 9 4 2 w c d m a 的频内切换是软切换，一个手机用户可以同时分派给多个基站，如图2 一l 。软 切换解决了网络信号的波动问题，改善了上行链路的容量和网络的运行质量，但却影响了 下行链路的容量，因此需要将软切换区域控制在一个合理的范围内。软切换比例指软切换 开销，即发生软切换的连接数与同时系统中所有连接的连接数的比值。软切换开销一般在 2 0 4 0 ，其中更软切换开销在5 1 5 。“。如果软切换开销过大，不但占用过多信道资 源，而且容易导致导频污染。 2 3 复杂的业务模型 网络规划必须建立在一定的话务模型基础之上不同地区不同业务的话务模型有着不 同的特点。3 g 系统将不局限于提供话音业务和低速电路型数据业务，而且支持包括高速分 组数据业务在内的多种业务接入。各种业务对质量要求( q o s ) 的不同将直接影响信噪比 参数的设定和最终网络设计结果。对通信质量要求不高的业务，w c d m a 小区有着较大的覆 盖范围：反之，对一些通信质量要求很高的业务，其小区覆盖范围就很小。 1 0 壶立堂虫盖堂亟受兰量生堂焦逢塞 墓三童幽堕盂缝旦簦基划曲挂直 数据业务的信息速率要高于语音业务，数据速率越高，其最大允许传播损耗越小，覆 盖范围越小。因此在进行3 g 规划时，必须考虑最高速率数据的连续覆盖问题。由于数据业 务的覆盖范围小于语音业务，因此当语音与数据业务同时存在于同一个系统时，应保证数 据业务的覆盖。运营商在初期建网时，需要平衡数据业务的覆盖与投资的关系。网络规划 工程师在实际工作中必须依据混合业务模型，从中级业务的小区半径着手进行规划，如在 城区的覆盖多以6 4 k 业务的连续覆盖来规划网络。 基塞韭! b 盔芏筮! ：婴2 笙室建堡塞 翌三重型垡! b 丝基璺蓬型救毽臣 第三章w c 蹦a 网络规划的程序 全球范围内，人们正紧锣密鼓地开发和研制新的规划工具和计算方法。目前市场上的 规划工具有基站设备供应商提供的p l a n m a s t e r ( 中兴公司) 、n e t a c t ( 诺基亚) 、t e m s ( 爱 立信) 等，还有第三方公司女o a i r c o m ( 英国) 、l s ( 德国) 、m s i ( 英国) 、f o r s k ( 法国) 等公司提供的网络规划工具，此外还有专注于系统仿真如摩托罗拉公司的n e t p l a n 等。 总的来说，规划的程序主要涉及以下几个步骤：明确设计目标、容量分析、链路预算、 系统仿真和优化等。每个阶段需要获得无线网络的关键指标来进行分析和设计。对于一个 新的既d 兢a 鼹络的规划，其输入的参数一般是基于现存的2 g 网络的分析结果进行假设。 3 1 明确设计目标 在进行网络规划之前，先要确定设计目标，主要包括所要覆盖的区域、每个区域所支 持的业务类型、每个区域内每种业务所要达到的覆盖概率等，这些数据的确定多从耳蔚网 络的运营数据中得出。如要求下行p s6 4 k b i t s 服务时的覆盖率达到8 0 ，b l e r ( 误块率) 值小于5 ，最大下行负荷7 0 等。 设计目标应综合考虑市场需求和成本因素，具体来说，覆盖需求的设计内容包括：地 形信息、传播条件、覆盖地区；容量的设计目标包括：可用频率、用户数量和增长预测、 用户分布信息；业务质量要求包括：区域位置覆盖率、拥塞率等统计指标。 w c d m a 网络规划的复杂性，要求我们在网络规划初期就能洞悉w c d m a 网络的扩容条件和 成本。最典型的扩容方法包括：采用更多的功率放大器、增加频点、采用发射分集增加容 量等。根据相应的设计目标和区域内的无线传播环境即可以估计基站的大致数目和对基站 进行配置。 3 2 容量分析 系统容量是指移动通信系统所能容纳的用户数，它是决定一个移动通信系统规模大小 的决定性参数。从技术角度更确切地说系统容量是指系统中各基站所包含的无线信道数 和移动电话交换局的交换、控制即处理能力“1 。容量预测和链路预算交替进行的，其规划 过程如图3 一l 所示： 1 2 蠹塞整生盔堂堡：量堑窟垒堂焦迨童蓥三童鳖旦坚壁缝趁型鳇霆庄 圈3 - 1 搜刘过程示意瑚囤片来搞l ：f 1 3 l 3 2 1 上行负荷 在实际的网络规划中，应根据对用户的发展预测。设定上下行的最大允许负荷。系统 的性能与系统负载有很大联系，适当的网络负载设计目标，既- t p 2 保证网络资源的利用率， 又可以在较长的时间保证网络的发展和在突发话务的情况下保障系统性能。市区基站网络 结构的调制余量很小，应尽量考虑一步到位，如果规划时负荷设得过低，当网络话务升高 后，容易出现覆盖空洞。郊区及农村的系统负荷可取小一些，因为这些地区的话务量一般 较小。上行链路一次链接的负荷因子l j 的计算公式为“”： 0 2 1 厂一 1 + 毒 上式中，w 为w c d m a 码片速率，3 8 4 m c h i p s ，r j 为用户j 的比特速率，取决于业务类型， v j 为物理层上，第j 个用户激活因子，对于话音，假设d t x ( 不连续发射) 期间5 0 话音激 活，取值0 6 7 ，对于数据，取值1 。e b n 0 3 为一定q o s 条件下，所要求的值。 系统总负荷因子定义为“： = l 当负荷因子等于1 时，噪声提升接近无穷大，系统达到极限容量。 上行负荷还应该考虑其他小区的干扰因素，所以上行负荷因子需进行如下修改，口为 1 比特能鞋与噪声频谱密度之比甲位d b 赢逮韭虫盍堂瑟主班塞生堂焦丝塞釜三重型剑盘基堑赶型茧霆定 其他小区于本小区干扰之比( 全向天线宏小区时取值5 5 ) 。 仇，= ( 1 + 口) l j ，= l 3 _ 2 2 下行负荷 下行负荷因子叩。比上行负荷因子增加一个新参数房，表示下行正交因子，岛= l 表 示完好正交用户，一般情况下取值o 4 - 0 9 ，对于下行链路，干扰之比q 取决于用户位置 每一个用户是不同的。 驴言_ 器卅岛) + q 定义度量值推荐 每小医连接总数；每小区用户数( 1 + 欤切换开销) k 物理层激活斟子 对于语音假殴5 0 话音激活取0 6 7 ，对于数据，取1 e b n 。 每比特信号能量噪声带密度，要求满足预先定义的取决于比特率、多径衰落信道、发天线分集、移动台 q o s 速度 ww c d m a 码片率 3 8 4 m c h i p s s r j 用户j 的比特速率 取决于业务 9 7 用户j 的正交性 取决于多径传播：1 表示完全正交；0 表示完全不正交 飞。蠲$ 。 小区中甲均正交性蚓予多径信道：6 0 非多径信道：9 0 r 均q 、卜均其他小区对本小区功砗 比( 由用户收到的信号)宏小区，伞向天线，5 5 表3 1 计算下行负荷因子参数表“1 对于下行负荷的估计，一个重要方面是对于基站发射平均功率的估计，在乡村、公路 沿线等低话务密度地区，覆盖是主要问题，由于移动台的发射功率有限，基站需有功率足 够大的功放：对于每个用户所要求的最小功率，由基站到移动台平均衰耗及移动台灵敏度 决定，由于干扰引起的噪声提升加到最小功率上，表示成在小区内对用户所要求的发射功 率。 基站发射功率的计算公式为： 4 。矽z 喜_ 紫 x = l 一 上式中，最一为基站发射功率；n i f 为移动台接收前端噪声谱密度，一： - 1 0 8 2 d b m ( 对应于3 8 4 m c p s 的热噪声电平) + n f