（通信与信息系统专业论文）联通cdma网无线网络规划与优化.pdf

南京邮电学院工程硕士研究生学位论文 摘要 摘要 枣庄联通c d m a 网络从建设i s 一9 5 网络开始，经过三期工程建设，c d m a 网 络规模和业务能力不断增强。无线网络作为网络规划和优化的重要组成部分，对 其提出了更高的要求。合理的无线网络规划不仅可以以最少的资金满足网络需 求，同时也能提高网络质量。无线网络规划的目标是指导工程以最低成本满足近 期和远期话务需求，并且保证具有一定服务等级。无线网络规划的内容是确定规 划区在规划期内所需的基站数量、位置、及频率配置、基站的天线类型、高度和 发射功率等参数。 由于网络结构、无线环境、用户分布和使用行为是不断变化的，需要持续不 断对网络进行调整以适应各种变化。网络优化的目的就是要对投入运行的无线网 络进行参数采集、数据分析，找出影响网络质量的原因，使其达到最佳运行状态， 使网络资源获得最佳效益，同时了解网络的增长趋势，为扩容提供依据。 本文介绍了c d m a 网络规划、优化的主要内容，从规划、方案、流程提出了 网络规划优化的手段、方法，并从网络概况、覆盖、网络运行质量等方面对枣庄 c d m a 无线网络现状进行了详尽分析，总结了存在的主要问题。从工程实用角度， 主要从话务数据、频率设置、无线网络结构、基站设置等方面对枣庄c d m a 无线 网络规划进行了详细说明，对枣庄下一步网络规划提出了合理化方案与建议。以 硬件优化、覆盖优化、容量优化、参数优化、边界优化、直放站优化、干扰优化、 数据优化等手段，通过规划、优化、流程、方法的实际应用，全面、系统地实施 了枣庄c d m a 无线网络优化，解决了枣庄c d m a 网络存在的突出问题，提升了网络 质量提高了网络效益。 关键词：c d , m a 规划优化覆盖容量参数接入话务基站 干扰信道 南京邮电学院工程硕士研究生学位论文 摘要 a b s t r a c t s t a r tf r o mt h eb e g i n n i n go fz a o z h u a n gu n i c o m sc o n s t r u c t i o no fi t si s 一9 5 c d m an e t w o r k ，a f t e rt h r e ep h a s e so fe n g i n e e r i n gc o n s t r u c t i o n ，t h es i z ea n ds e r v i c e c a p a b i l i t yo ft h ec d m a n e t w o r kh a sb e e nc o n s t a n t l ye n h a n c e d w i r e l e s sn e t w o r k p l a n n i n ga n do p t i m i z a t i o ni so n eo ft h ei m p o r t a n tp a r t so fm o b i l en e t w o r kp l a n n i n g a n do p t i m i z a t i o n r e a s o n a b l ew i r e l e s sn e t w o r kp l a n n i n gn o to n l yc o u l dm e e tt h e r e q u i r e m e n t st ot h en e t w o r k w i t ht h el e a s tc a p i t a l ，b u ta l s oc o u l di m p r o v et h eq u a l i t y o fn e t w o r k t h ea i mo fw i r e l e s sn e t w o r kp l a n n i n gi st om e e tt h en e a r - t e r ma n d l o n g - t e r ms e r v i c ed e m a n d s a n dt oe n s u r et h em o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r kw i t l la c e r t a i ng r a d eo f s e r v i c e t h ec o n t e n t so f w i r e l e s sn e t w o r kp l a n n i n gi st od e t e r m i n et h e p a r a m e t e r ss u c ha st h en u m b e ra n dl o c a t i o n so f b a s es t a t i o n si nt h er e g i o ne o n c e m e d ， t h ef r e q u e n c ya s s i g n m e n t s ，t h ea n t e n n at y p ea n dh e i g h to fe a c hb a s es t a t i o n ，t h e e m i s s i o np o w e r , a n ds oo n a st h en e t w o r k i n f r a s t r u c t u r e ，t h ew i r e l e s se n v i r o n m e n t ，t h e c u s t o m e r d i s t r i b u t i o na n db e h a v i o u ro ft h ec u s t o m e r sa r ca l w a y sc h a n g i n g ，i ti sn e e d e dt ok e e p a d j u s t i n gt h en e t w o r kt om e e ta l lk i n d so ft h o s ec h a n g e s t h ep u r p o s eo fn e t w o r k o p t i m i z a t i o ni st oa c q u i r et h ep a r a m e t e r s ，a n a l y s et h ed a t aa c q u i r e do nt h er u n n i n g w i r e l e s sn e t w o r k ，a n df i n dt h ec a u s e st oi n f l u e n c et h eq u a l i t yo fn e t w o r k ，i no r d e rt o r e c e i v et h el a r g e s tb e n e f i to fp r e s e n tn e t w o r kr e s o u r c ea n da tt h es a m et i m et og r a s p t h et r e n do fn e t w o r kg r o w t ha n dt oe x p a n dt h en e t w o r kc a p a c i t yi nt h en e x tp h a s eo f n e t w o r kc o n s t r u c t i o n t h i st h e s i st r i e st op r o v i d et h em a i nc o n t e n t so fc d m an e t w o r kp l a n n i n ga n d o p t i m i z a t i o n ，a n db r i n g sf o r w a r dt h em e t h o d so fn e t w o r kp l a n n i n ga n do p t i m i z a t i o n ， i n c l u d i n gt h ep r o c e d u r e sa n dt h ep r o c e s s e s t h i st h e s i sp a r t i c u l a r l ya n a l y z e st h e p r e s e n tc o n d i t i o no fz a o z h u a n g sc d m a w i r e l e s sn e t w o r ki na s p e c t so ft h en e t w o r k g e n e r a lc o n d i t i o n ，c o v e r a g e a n dn e t w o r k o p e r a t i o nq u a i l t y t h ep r o b l e m s o f z a o z h u a n g sc d m an e t w o r kw i r e l e s sn e t w o r ka r es u m m a r i z e da n dt h ep r o p o s a lt o n e x tp h a s eo f t h en e t w o r kp l a n n i n ga n de x p a n d i n gi sa l s og i v e i l o nt h eo t h e rh a n d ，t h i st h e s i sw i l ls h o wt h ew o r k sw eh a v ed o n eo nt h ea s p e c to f 南京邮电学腕 二程硕士研究生学位论文摘要 z a o z l a u a n g sc d m a n e t w o r kw i r e l e s so p t i m i z a t i o n t h eo p t i m i z a t i o nw o r ki n c l u d e s t h eo p t i m i z a t i o nt ow k e l e s s c o v e r a g e ，c a p a c i t y ，p a r a m e t e r s ，c e l lb o r d e r s ，t h ed i r e c t a m p l i f i c a t i o ns t a t i o n s ，t h ed i s t u r b a n c ea n ds oo n f i n a l l yt h eb e n e f i t so ft h e o p t i m i z a t i o no f z a o z h u a n g sc d m a w i r e l e s sn e t w o r ka r ea l s os h o w n k e yw o r d s ：c d m a ，n e t w o r kp l a n n i n g ，n e t w o r ko p t i m i z a t i o n ，r a d i oc o v e r a g e ， s y s t e mp a r a m e t e r s 南京邮电学院学位论文独创性声明 x 7 6 5 1 9 0 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 含为获得南京邮电学院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： 玲肆飙叫 南京邮电学院学位论文使用授权声明 南京邮电学院、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 南京邮电学院研究生部办理。 研究生签名：导师签名： 南京邮电学院工程硕士研究生学位论文 第一章绪论 、第一章绪论 1 1c d m a 系统原理及特点 c d m a 蜂窝移动通信系统是在频分多址( f d 姒) 、模拟蜂窝网和时分多址 ( t d m a ) 数字蜂窝网的基础上发展起来的。从技术角度来看，c d m a 蜂窝通信系 统的技术最先迸，也最复杂。可以说，在一定范围内，它反映了现代通信的技术 水平。 c d m a 通信，是利用正交( 或尽可能正交) 的不同扩频码分配给不同用户调 制信号，实现多用户同时使用同一频率接入系统和网络的通信。所有的信号用各 不相同的编码序列来区分。由于利用相互正交( 或尽可能正交) 的编码去调制信 号，会将原信号频谱带宽扩展，因此又称这种方式的通信为扩展频谱通信( s p r e a d s d e c t r u mc o m m u n i c a t i o n ) 。c d m a 通信有伪随机编码调制和信号相关处理两大特 点。正是这两大特点，使c d m a 通信具有许多优点：抗干扰性、抗噪音、抗多径 衰落、能在低功率下工作、保密性强、可多址复用和可高精度测量等。 总的来说，c d m a 系统通常具有以下一些特点： l 、c d m a 系统的许多用户共享同一频率。 2 、通信容量大。一些能降低干扰功率的技术，如话音激活技术等，可以自 然地用于提高系统容量。 3 、容量的软特性。t d m a 系统中同时可接入的用户数是固定的，无法再多接 入任何一个用户，而d s c d m a 系统中，多增加一个用户只会使通信质量略有下降， 不会出现硬阻塞现象。 4 、由于信号被扩展在一较宽频谱上而可以减小多径衰落。如果频谱带宽比 信道的相关带宽大，那么固有的频率分集将具有减少小尺度衰落的作用。 5 、在c d m a 系统中，信道数据速率很高，因此码片( c h i p ) 时长很短，通常比 信道的时延扩展小得多。因为p n 序列有低的自相关性所以大于一个码片宽度 的时延扩展部分，可受到接收机的自然抑制：另一方面，如果采用分集接收最大 合并比技术，可获得最佳的抗多径衰落效果。 6 、平滑的软切换和有效的宏分集。d s c d m a 系统中所有小区使用相同的频 率，这不仅简化了频率规划，也使越区切换得以完成。 南京邮电学院工程硕= 匕研究生学位论文 第一章绪论 7 、低信号功率谱密度。在d s c d m a 系统中，信号功率被扩展到比自身频带 宽度宽百倍以上的频带范围内，因而其功率谱密度大大降低。 由此可见，c d m a 系统以其独有的技术特点和优势，将在未来的移动通信中 能发挥主导作用，其发展前景是非常广阔的。 1 2c d m ai s 9 5 标准系统 i s 一9 5 标准是第二代c d m a 系统c d m a o n e 技术核一t b ，它是n - c d m a 无线空中接 口标准，定义了c d m a 空中接口的物理层、第二层和第三层的规范。 i s 一9 5 包括i s 一9 5 a 和i s 一9 5 b 两个标准。 i s 一9 5 b 则是对i s 一9 5 a 标准的加强。i s 一9 5 b 在i s 一9 5 a 的基础上，完全兼容 i s 一9 5 a 配置( 包括基站硬件) ，通过对物理信道捆绑应用，实现比i s 一9 5 a 更高 比特率的数据业务。高速数据业务的覆盖区进入i s 一9 5 b 覆盖的中低速覆盖区时， 用户的数据业务不会中断，但在i s 一9 s a 的覆盖区中部署c d m a l x 系统则没有这样 的服务效果。 c o m ai s - 9 5 系统指标： i s 一9 5 的主要技术参数如下： 1 、工作频带 下行：8 6 9 8 9 4 m h z ( 基站发射) ：8 2 4 8 6 9 m h z ( 基站接收) 。 上行：8 2 4 8 6 9 m h z ( 移动台发射) ；8 6 9 8 9 4 m h z ( 移动台接收) 。 双工间隔为4 5 m h z 。 2 、信道数 6 4 ( 码分信道) 载频。 每一小区可分为3 个扇区，可共用一个载频。 每一个网络分为9 个载频，其中收发各占1 2 5 m h z ，共占2 5 m h z 带宽。 3 、射频带宽 第一频道：2 1 7 7 m h z ： 其它频道：2 1 2 3 m h z 。 4 、调制方式 基站：q p s k 。 移动台：o q p s k 。 南京邮电学院工程碗= l 研究生学位论文第一章绪论 5 、扩频方式 d s ( 直接序列扩频) 。 6 、语音编码 可变速率c e l p ，最大速率为8 k b i t s ，最大数据速率为9 6 k b i t s ，每帧时 间为2 0 m s 。 7 、信道编码 卷积编码：下行码速r = l 2 ，约束长度k = 9 。 上行码速r = l 2 ，约束长度k = 9 。 交织编码：交织间距2 0 m s 。 p n 码：码片速率为1 2 2 8 8 m c h i p s ( 兆码片每秒) 。 基站识别码为m 序列，周期为2 ”l 。 6 4 个正交沃尔什函数组成6 4 个码分信道。 导频、同步信道：供移动台作载频和时间同步。 8 、多径利用 采用r a k e 接收方式，移动台为3 个，基站为4 个。 1 3c d m a2 0 0 0 1 x 标准系统 i s - 9 5 系统以其高语音质量、稳定的性能以及空中接口的大容量而被广泛应 用，但它的不足在于再也无法向用户提供更高比特率、更灵活的而且具有不同服 务质量等级的业务，也无法为一个用户同时提供多种业务。基于i s 一9 5 标准的 c d m a o n e 技术具有较好的后向兼容性，可以从i s - 9 5 a 到i s 一9 5 b ，再到c d m a 2 0 0 0 的i x r t t ，c d m a 2 0 0 0 的3 x r t t ，或跳过i s 一9 5 b ，直接过渡到i x r t t 。 第二代移动通信系统( 2 g ) 与第三代移动通信系统( 3 g ) 的基本特征的比较， 如表卜1 。 c d m a 2 0 0 0 标准是为了满足3 g 无线通信系统的要求提出来的。c d m a 2 0 0 0 提 供了从第二代i s 一9 5 系统的平稳过渡，这样可以在保护现有资本投资的基础上在 有附加容量和高级业务需求的区域有选择性的无缝地逐步建立c d m a 2 0 0 0 网络。 c d m a 2 0 0 0l x 系统指标： c d m a 2 0 0 0 标准规定了用于满足第三代无线通信系统( 3 g ) 要求的c d 姒技术 的扩展频谱无线接口技术标准。由于c d m a 2 0 0 0l x 在采用q p s k 方式调制时，i 南京邮电学院工程硕士研究生学位论文 第一章绪论 路和q 路上总的可用正交函数的数目比i s 一9 5 多了大约一倍，所以对于相同条件 下的普通话音业务而言，其容量大致是i s 一9 5 系统的2 倍。 2 g3 g 最大数据速率典型值1 4 4 k b i t s 1 4 4 k b i t s ( 第一阶段) 可扩 展到3 8 4 k b i t y s ，直至达到 可扩展到6 4 k b i t s 2 m b i t y s 数据业务消息和相对低比特率的数高比特率的i n t e m e t 和多媒 据业务体业务 载频非连续的载频，比如公共2 g h z 载频宽度同时 8 0 0 m h z 、9 0 0 m h z 、1 8 0 0 m h z用于陆地和卫星 等 多种模式模拟和数字并常常用两个增强的多模方式，用于低 载频 高比特率的数据和室内汽 车卫星 表i - i2 g 与3 g 的比较 c d m a 2 0 0 0i x 的主要技术参数如下： 1 、工作频段： c d m a 2 0 0 0 的工作频段有8 个频带类( b a n dc l a s s ) 。b a n dc l a s s0 对应北 美蜂窝频段，b a n dc l a s s1 对应北美p s c 频段，b a n dc l a s s2 对应t a c s 频段，b a n d c l a s s3 对应j t a c s 频段，b a n dc l a s s4 对应韩国p c s 频段，b a n dc l a s s5 对应北美n m t - 4 5 0 频段。b a n dc l a s s6 对应i m t 一2 0 0 0 频段，b a n dc l a s s7 对应 北美7 0 0 m h z 频段。其中北美p c s 频段的上行为8 2 4 8 4 9 m h z ，下行为8 6 9 - 8 9 4 m h z ， 它提供了a m p s i s 一9 5c d m a 同频段运营的条件。 2 、码片速率：n * i 2 2 8 8 m c s ( c d m a 2 0 0 01 x 中n = i ，c d m a 2 0 0 03 x 中n = 3 ，n 可以被扩展成6 、9 、1 2 ) 。 3 、帧长和结构：帧长和交织长度为5 、l o 、2 0 、4 0 m s 。 4 、数据调制：上行：b p s k ： 下行：q p s k 。 5 、扩频调制：上行：q p s k ； 4 南京邮电学院工程硕士研究生学位论文 第一章绪论 下行：q p s k 。 6 、检测：导频辅助相干检测。 7 、信道化码：w a l s h 码和长码( 上行链路) ； w a l s h 码或准正交码( 下行链路) 。 8 、扰码：长m 序列码和短p n 码。 9 、信道编码：约束长度为9 ，速率为1 2 、1 3 、1 4 或1 6 的卷积码： 上级约束长度为4 ，速率为1 2 、1 3 、1 4 的t u r b o 码。 l o 、功率控制：开环和8 0 0 m h z 的快速闭环功率控制。 11 、随机接入机制：基本接入、功率控制接入、预约接入或指定接入。 1 2 、导频结构：上行为码分专用导频； 下行为公用码分导频或公用码分导频和专用辅助导频。 1 3 、基站同步：同步。 1 4 本论文的内容安排 本文主要研究c d 姒无线网络的规划与优化的内容、流程、方法，并结合枣庄 联通c d m a 网络现状，从工程实际出发，对枣庄c d m a 无线网络进行了规划和优化， 效果明显。 第一章简单介绍c d 姒网络的概况。 第二章介绍c d m a 无线网络规划流程、方法、工具、内容。 第三章介绍c d m a 无线网络优化流程、步骤、内容，对路测、c q t i 女t 试进行了 重点介绍。 第四章介绍了枣庄联通c d m a 无线网络的现状。 第五章介绍枣庄联通c d t j a 无线网络规划的主要内容与方法。 第六章介绍枣庄联通c d m a 无线网络优化的主要内容与方法。 第七章总结全文工作提出改进的方向。 南京邮电学院工程硕士研究生学位论文第二章c d m a 无线网络规划 第二章c d m a 无线网络规划 2 1 无线网络规划概述 2 1 1 无线网络规划的重要性 移动通信网络规划是一个复杂的系统工程，规划由网络规模预测、传输系 统规划设计、核心网络规划设计、电源配套规划设计和无线系统规划设计等几大 部分组成。 无线网络规划是移动通信系统规划最为关键的部分，无线子系统的投资通 常能占到网络总投资的2 3 以上，其设计成败关系着整个移动通信网络建设的成 败。无线网络规划是根据覆盖需求、容量需求以及其它特殊需求，结合覆盖区域 的地形地貌特征，设计合理可行的无线网络布局，以最小的投资满足需求的过程。 完整的移动通信网络建设包括前期调研( 可行性研究) 、网络规划、工程实 旋和网络优化等阶段。网络规划是整个建设过程中的关键阶段，决定了系统的投 资规模，规划结果确立了网络的基本架构，基本决定了网络的效果。合理的网络 规划可以节省投资成本和建成后网络的运营成本，提高网络的服务等级，提高用 户的满意度。 蜂窝移动通信网络的性能受到地形地貌、用户分布、用户移动性、业务类 型等各种因素的影响。只有在规划设计阶段充分考虑网络的覆盖需求、容量需求、 规划区域的无线传播环境、可提供业务类型的话务模型等因素，结合系统能够提 供的容量、系统的接收灵敏度等性能参数，通过链路预算、网络拓扑结构设计、 仿真、实地勘察等工作，才能使设计的网络合理有效，达到预期的覆盖效果，为 尽可能多的用户提供优质服务。 对于新建网络，其规划只需要考虑无线传播环境和覆盖容量需求，规划相 对比较简单：对于扩容网络，其规划可以看作是网络优化的一种手段，可以改善 现有网络的性能，设计方案需要首先解决现有网络存在的相关问题。 2 1 2 无线网络规划的设计目标与方案 无线网络规划指的是根据网络建设所得整体要求，设计无线覆盖目标，以 及为实现该目标所进行的基站位置和配置的设计。 无线设计目标包含覆盖目标、容量目标、成本目标三方面内容。 1 、覆盖目标 6 南京邮电学院工程硕士研究生学位论文 第二章c d m a 无线网络规划 用于描述覆盖目标的指标主要有业务质量、通信概率和软切换率。 话音业务的质量可以从接续和传输两个方面来衡量。 通信概率描述了小区内( 小区边缘) 覆盖到的面积占总面积的百分比，它 又可分为区内通信概率和边缘通信概率，其中区内通信概率的典型值为 9 0 0 一9 5 ，边缘通信概率的典型值为7 5 8 0 。 软切换率描述了小区内处于软切换的面积占总面积的百分比。 2 、容量目标 描述的是在系统建成后所能满足的话音用户数和数据用户数，该指标主要 结合网络规模预测所提出的网络建设要求做出。 3 、成本目标 在保证满足覆盖和容量目标的基础上，降低建设成本，节约开支是网络建 设的重要目标之一。 设计方案应包含的内容有：基站布局方案和基站设备配置方案，基站的配 置方案需要确定选用的每个基站类型以及每个基站的参数信息，这些参数包括： 扇区数目、信道板数目、载频参数、功率参数、天线参数、导频参数、软切换参 数、馈线和连接器损耗、接收机噪声系数等。 2 1 3 无线网络规划的几个问题 2 1 3 1 变化的网络负载与规划 c d m a 是一个干扰受限的系统，干扰水平的增大直接影响着系统容量， 影响着系统提供服务的质量。研究表明，若要保持系统性能稳定，负载约在 6 0 8 0 之间。当负载超过这个值时，用户收到的干扰将急剧增大，服务质量会 下降的很快，小区覆盖范围收缩，从而产生覆盖的盲点。因此，如何合理的布置 基站，选择基站参数使得用户需求在各个基站之间均匀承担，成为c d m a 无 线规划需要解决的重要问题。 2 1 3 2 软切换与规划 采用软切换技术能保证小区边缘用户的服务质量。但是，过高的软切换比 例会带来系统资源的浪费，使得网络中得到服务的总用户数下降。如何选择站址， 如何配置导频功率使得每小区内软切换率保持适当的水平，在规划过程中，尤其 应当注意。 南京雌电学院工程硕士研究生学位论文第二章c d m a 无线网络规划 2 1 3 3 导频与规划 导频对c d m a 系统至关重要。移动台使用导频区分基站，如果导频搜索 窗口的大小设置不合理，一方面移动台可能将不同的导频误认为相同的导频，另 一方面处于小区边缘的移动台也可能搜索不到可用的导频信号；此外，对于前向 链路，导频干扰比基本上决定了其覆盖范围，导频的功率大小直接影响着小区负 载大小和软切换比例。如果导频发射功率偏小，会使下行覆盖出现盲点；若偏大， 则又会出现多个基站覆盖同一个地区，产生导频污染。 2 1 3 4 新业务与规划 c d m a 网络巨大的技术优势使得构筑更加丰富的移动业务成为可能，不 同的业务特点，对于系统资源不同的需求，应该如何规划，如何设计基站参数， 如何分配系统资源使得我们可以以最经济的满足各种业务不同的q o s 要求。 2 2 无线网络规划流程 无线网络规划是一个不断设计、修改、再设计、再修改的迭代过程，概括地 说，可分为数据准备、系统设计、方案验证三大步骤。 2 2 1 数据准备 数据准备是整个网络设计的基础。规划实质上就是数据分析、处理和决策 的过程，详实、准确的数据是设计一个优秀方案的根本。在数据准备阶段中，应 当收集的数据信息有： 地理数据 业务密度分布 无线传播模型 其他系统干扰 2 2 ，1 1 地理数据 地理数据指的是规划区内道路、建筑、地形地貌等基本情况。无线网络规 划需要建立数字化的地理信息数据库一一电子地图，它是迸行基站选址的基础， 也是进行业务密度预测，网络模拟和传播模型校正的必各数据。 2 2 1 2 业务密度分布 业务密度分布反映了业务( 话音业务、数据业务) 在规划区域内分布疏密 的情况，它是选择基站站址最重要的根据。进行业务密度预测的方法有多种。 南京邮电学院工程硕二e 研究生学位论文 第二章c d m a 无线刚络规划 2 2 1 3 无线传播模型 对于无线链路损耗，通常采用经验公式的方法进行估计。对于特殊的规划 区，则需要选择适当的经典传播模型对其进行校正，形成适合目标规划区使用的 模型。 2 2 2 系统设计与调整 2 2 2 1 链路预算 链路预算是进行网络预设计最重要的手段。进行链路预算时，应全面考虑 信号从发送端到接收端所可能经历的增益和损耗，根据所采用的无线技术对接收 信号大小的要求，确定出前反向链路可以忍受的最大链路损耗。 以最大的链路损耗为限制条件，根据已进行过校正的传播模型，以及为保 证一定的通信可靠性的要求所预留出的链路余量，确定出小区半径和目标规划区 所需的小区数目。 2 2 2 2 容量估算 容量估算通过对单小区所能满足的话音和数据用户数目的估算，估计实现 系统容量目标所需要的基站数目。 2 2 2 3 性能分析 性能分析以规划区的业务密度分布图、电子地图为基础信息，根据设计方 案提供的站址信息、基站参数信息、系统参数信息，建立无线网络模型，进行网 络模拟，得到规划区域内每点的移动台发射功率、接收功率；各点最强的e c i o 、 合并导频强度、超过覆盖门限导频数：每小区软切换区、软切换比例、每小区负 载等性能参数，用以分析现有设计方案是否满足了覆盖目标和容量目标。 2 2 2 4 导频规划 导频规划主要是导频的相位分配，导频相位分配是c d m a 系统设计过程 中需要仔细解决的问题，不良的导频分配会衍生出很多的问题。 2 2 2 5 规划验证 通过对规划、设计方案实施结果和规划、设计方案预期效果的对比，可对 规划、设计方案提出修改意见提升规划的准确性、科学性、合理性。 2 - 3 规划方法与内容 2 3 1 规划方法： 南京邮【岜学院t 程硕士研究生学位论文第二章c d m a 无线网络规划 无线网络规划是根据覆盖需求、容量需求以及其他特殊需求，结合覆盖区域 的地形地貌特征，设计合理可行的无线网络布局，以最小的投资满足需求的过程。 蜂窝移动通信网络的性能受到地形地貌、用户分布、用户移动性、业务类型 等各种因素的影响。只有在规划设计阶段充分考虑网络的覆盖需求、容量需求、 规划区域的无线传播环境、可提供业务类型的话务模型等因素，结合系统能够提 供的容量、系统的接收灵敏度等性能参数，通过链路预算、网络拓扑结构设计、 仿真、实地勘察等工作，才能使设计的网络合理有效，达到预期的覆盖效果，为 尽可能多的用户提供优质服务。 对于新建网络，其规划只需要考虑无线传播环境和覆盖容量需求，规划相对 比较简单； 对于扩容网络，其规划可以看作是网络优化的一种手段，可以改善现有网络 的性能，设计方案需要首先解决现有网络存在的相关问题。 c d m a 无线网络的规划是一个复杂的系统工程，合理的流程可以有效控制 规划设计过程、确保设计质量。 c d m a 无线网络的规划包括需求分析、可提供站点勘察、场强测试与频谱 扫描、网络拓扑结构设计、规划站点勘察与验证、无线参数设置和提交设计方案 等步骤。 2 3 2 规划内容： 下面对各阶段需要执行的操作进行简要介绍。 1 、需求和基础数据收集 业务需求和无线传播环境等各方面的信息是整个网络规划的基础，具体包括 以下几个方面： 覆盖需求； 容量需求： 系统设计要求； 可提供资源： 规划区域的无线传播环境和人口分布； 现有网络信息： 频率信息： 0 南京邮电学院工程硕士研究生学位论文 第二章c d m a 无线网络规划 其他特殊需求。 2 、可提供站点勘察 蜂窝移动通信系统的运营商，一般可以提供一些具备建站条件的候选点。为 了节省投资，网络规划时应该尽量选用这些候选点。 需求分析阶段可以收集到运营商可提供站点的部分信息，根据对整个项目的 了解程度，判断是否需要在本阶段对这些站点进行进一步勘察，以便详细收集这 些站点的相关信息。对于城区等比较复杂的网络，一般在本阶段对位置比较关键， 影响网络拓扑结构搭建的，可提供站点进行勘察，其余对网络影响比较小的站点， 可以在网络拓扑结构设计完成后，作为后续的候选点进行勘察。 对于郊区或乡村网络，站点相对分散，网络结构比较简单，单个站点的变更 对周围站点的影响不大。一般在网络拓扑结构搭建完成后，将这些可提供站点作 为首选候选点，在规划站点勘察阶段收集相关信息。 可提供站点勘察有三方面的作用： 收集可提供站点的经纬度、高度、周围无线传播环境、遮挡情况、周围 存在的干扰源等信息，为站点的选用提供参考；如果和其他网络共站，同时收集 其他网络的无线参数，设计时，需要考虑不同网络的隔离。 收集规划区域的地形地貌特征，为各区域选择合适的无线传播模型。 如果需要进行场强测试，选择场强测试站点。 可提供站点勘察完成后，根据站点选用的原则，从中选出符合基本要求的站 点作为候选点，在网络拓扑结构设计阶段，作为搭建网络架构的基础。原则上， 通过审核后的可提供站点除非不满足网络拓扑结构设计要求，否则应该选用。 3 、场强测试 无线信号的传播受地形起伏情况、站点周围地物分布情况、密集程度、天线 相对周围区域高度等因素影响较大。为了使规划结果更加贴近实际网络状况，设 计时，各区域可以根据这些条件从模型库中选用合适模型。如果当前规划区域的 无线环境和模型库中所有模型都不匹配，则需要对该区域进行场强测试。利用场 强测试数据进行模型校正，可以得到该区域对应的模型。 场强测试选用的测试点必须具有典型意义，也就是其周围的地形地貌特征在 规划区域中具有代表性。根据该站点的测试数据校正得到的传播模型才能应用到 南京邮电学院丁程顼士研究生学位论文 第二章c d m a 无线网络规划 类似环境中去。 4 、频谱扫描 频谱扫描主要用于确定准备选用的频段是否存在干扰，以便为项目选用没有 干扰或干扰相对较小的频点。蜂窝移动通信系统上下行链路采用不同的频段进行 信号传输。频谱扫描时，、上下行频段都需要测试。 频谱扫描一般需要包括路测和定点测试。路测用于发现哪些区域可能存在干 扰，比较粗略；定点测试用于从可能存在干扰的区域中，找出干扰的频段、比较 具体的位置或方向、干扰强度等详细信息。 5 、网络拓扑结构设计 完成基础数据的收集、站点的勘察，得到规划区域适用的无线传播模型后， 可以基于这些信息进行网络的拓扑结构设计。 网络拓扑结构设计是基于规划区域的无线传播环境，根据覆盖规划和容量规 划，得到各区域的小区半径，在可提供站点基础上搭建网络架构，对于没有可提 供蟊占点的空缺位置，添加理论上满足需求的站点，并运用仿真工具进行验证的过 程。这是设计出理论上满足需求的网络的过程。 网络拓扑结构设计的输出结果是一组理论上满足覆盖和容量等各种需求的 虚拟站点，我们称之为规划站点。在设计结果中，包括规划站点的经纬度、天线 挂高、扇区朝向、下倾角等信息。根据这些数据，从实际环境中找出参数接近的 站点，这就是规划站点的勘察。 6 、规划站点勘察与验证 规划站点的勘察就是根据网络拓扑结构设计得到的，理论上满足覆盖容量需 求的规划站点信息，从实际环境中找出能够满足需求的现实存在站点的过程。 规划站点勘察时一般要求每个规划站点选用2 3 个候选点。 规划站点勘察完成后，需要对候选点进行验证。具体过程如下： ( 1 ) 将最佳候选点的相关参数输入到仿真工具中，替代原有的规划站点。 ( 2 ) 执行仿真，验证候选点是否能够满足覆盖和容量需求，仿真过程中可以对 天线挂高、朝向、下倾角等参数进行微调：各参数的调整幅度受限于候选点的实 际环境，比如天线挂高受限于建筑物高度和可采用的增高方式、扇区朝向受限于 周围存在的遮挡情况。 南京邮电学院工程硕：仁研究生学位论文 第二章c d m a 无线网络规划 ( 3 ) 依次代入其他候选点，执行仿真，列出满足需求的候选点信息。 如果某个规划站点所有的候选点都不能满足覆盖或容量需求，则需要对该规 划站点重新勘察，如果该规划站点无法找到合适的候选点，则需要对网络拓扑结 构进行调整。 7 、无线参数设置 规划站点勘察与验证阶段已经确定了所有的站点，下一步需要设定各站点的 无线参数，主要包括天线挂高、扇区朝向、下倾角、p n 、初始邻区、搜索窗口、 切换参数、发射功率等。 这些参数包括架设天线时需要设置的参数和后台需要设置的参数，可以通过 仿真获得，也可以由规划完成设置后，利用仿真工具进行验证。 2 4 规划工具 2 4 1 概述 常用工具有：g p s 、测距仪、数字电子地图、无线导航软件系统、场强测试 系统、频谱扫描系统、p l a n e t 仿真规划用软件等。 2 4 2 作用 g p s ：g p s 系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定 时的多功能系统，用以确定所选基站的经度、纬度。 由于卫星的位置精确可知，在g p s 观测中，我们可得到卫星到接收机的距 离，利用三维坐标中的距离公式，利用3 颗卫星，就可以组成3 个方程式，解出 观测点的位置( x ，y ，z ) 。 测距仪：以激光测距方式、6 倍放大倍率测量距离。 数字电子地图：利用g i s 地理信息系统，将各种信息与地理信息直观的展现。 可直观展现基站在地图中的位置及有关信息( 如经、纬度等) 。 无线导航系统：将各基站的无线参数( 如p n 码) 予以显现，对同、邻p n 码直观显现。 场强测试系统：测试信号强度。如e c i o 、功率等。 频谱扫描系统：测量干扰及强度、小区参数等。 p l a n e t 仿真规划用软件：对规划后的基站覆盖范围进行仿真。 2 4 3 应用 南京邮电学院工程硕士研究生学位论文第二章c d m a 无线网络规划 实际规划中，应以数字电子地图、无线导航软件系统、场强测试系统、频 谱扫描系统、p l a n e t 仿真规划用软件等系统综合运用，以提高规划的准确性、 科学性。 各系统使用示例： 1 、使用p n 规划软件来规划枣庄城区p n ： 将枣庄联通c d m a 基站的名称、经纬度、p n 等参数按照软件要求的格式制 作成文本文件( 已含电子地图) ，并使用p n 规划软件打开该文本文件，就可对 枣庄联通的c d m a 网络进行p n 检查和规划了。下面以枣庄市市中区城区的p n 规划为例，如图2 - 1 。 圈2 - 1 枣i = l 三币丌】甲区城区晌p n 规划 其中，红颜色( 百货批发城基站) 表示该基站所使用的p n 组与当前所检查 的p n 组为同一p n 组：蓝颜色( 市中电视台基站) 表示该基站所使用的p n 组 是当前所检查的p n 组的下一p n 组；绿颜色( 局一中基站) 表示该基站所使用 的p n 组是当前所检查的p n 组上一p n 组。 ( 1 ) 使用该软件可以对基站的p n 进行合理规划和检查，避免同、邻p n 组 的出现。 南京邮电学院工程顾士研究生学位论文 第二章c d m a 无线网络规划 ( 2 ) 使用该软件可以看出基站的地理信息( 如经度、纬度等以及基站的距 离长度) 。 2 、使用a g i l e n t 频谱仪查找干扰源 c d m a 的上行频段( 8 2 5 m 8 3 s m ) 容易受到外界干扰源的干扰，从而使得 基站基底噪声的抬高，易造成通话话音不清晰、启呼困难、掉话等问题。如何快 速查找干扰源，消除外界干扰是一个值得探讨的问题。下面以事例说明。 ( 1 ) 现象与结果：有用户反映在枣庄联通1 4 5 基站下启起呼困难，无法正常 拨打和接听电话。经使用频谱仪查找为一个h u b 引起干扰，关闭后正常。 ( 2 ) 查找方法： 通过o m p 网管统计底噪，发现1 4 5 号第一扇区的底噪过高( 达到7 0 d b m ) ， 如图2 - 2 。 图2 - 2o m p 网管统计1 4 5 号站第一扇区底噪 ( 3 ) 使用a g i l e m 频谱仪，安装全向天线确定干扰源存在1 4 5 基站的东南面。 ( 4 ) 使用a g i l e n t 频谱仪，安装定向关线在确定的区域内进行仔细排查，最 后在网吧内找出干扰源为一个h u b 。 h u b 设备辐射严重的频谱，如图2 3 。 南京邮电学院工程硕士研究生学位论文 第二章c d m a 无线网络规划 图2 - 3h u b 设备辐射严重的频谱 f 常h u b 设备辐射的频谱，如图2 4 。 图2 - 4 正常h u b 设备辐射的频谱 6 南京邮电学院工程硕：l 研究生学位论文第二章c d m a 无线网络规划 3 、场强测试系统 使用场强测试系统可测出信号强度e e i o 。 以忙时与非忙时高话务区域信号测试为例： ( 1 ) 测试目的 测试网络当话务量升高时，对网络的信号覆盖范围以及覆盖质量的影响 程度。 ( 2 ) 测试方法 选择高话务密度区域，选定在高话务密度区域的测试路线，在忙时 ( 1 7 ：0 0 - - 1 8 ：0 0 ) 和非忙时( 0 0 ：0 0 一l ：0 0 ) 按同样的测试路线进行 信号测试。最终统计信号的覆盖强度和信号接收质量，来说明小区在高 话务地区的忙时和非忙时信号覆盖差异。 ( 3 ) 测试工具 c a i t ( c d m aa i ri n t e r f a c et e s t ) 测试工具： k y e e r o3 g 手机；