CDMA1X 容量覆盖规划指导书

1、目 录第1章 概述2第2章 CDMA系统容量分析32.1 采用吞吐量描述的系统空口容量42.2 反向容量分析52.2.1 CDMA系统极限容量分析52.2.2 CDMA系统容量软阻塞特性82.3 前向容量分析92.3.1 前向容量理论分析92.3.2 典型覆盖区域系统前向容量11第3章 覆盖分析123.2 影响覆盖的因素133.2.1 设备因素133.2.2 环境因素143.2.3 技术体制因素163.2.4 业务因素183.3 传播模型基本原理183.4 数据和语音业务覆盖分析213.4.1 数据业务与语音业务覆盖分析的差别213.4.2 覆盖范围分析213.5 覆盖小结21第4章 混合因素

2、分析21第5章 混合规划方法215.1 混合规划基本思路215.2 话务模型分析215.2.1 语音业务话务模型215.2.2 数据业务话务模型215.2.3 用户类型分类及比例215.2.4 用户运动速率比例215.3 信道资源分配215.3.1 扇区载频平均空口容量215.3.2 平均载频的设计吞吐量215.3.3 载频和基站资源规划215.3.4 BSC信道资源配置215.4 小结21第6章 参考文献21关键词：CDMA 容量 覆盖负荷摘 要：本文开始先分别探讨了在CDMA网络中对容量和覆盖有影响的参数的作用，例如，容量相关的FER，系统负荷，阻塞率覆盖相关的设备因素，环境因素，体制因素

3、等影响。并分析了相关参数的实质影响因素，分析容量和覆盖的可调节的结合点：系统负荷，从覆盖和容量两个方面考虑如何设定系统负荷可以达到平衡，实现代价最小。最后讨论如何计算和配置合理的CDMA容量。缩略语清单：BHE Busy Hour Erlang 忙时数据业务爱尔兰CDR Call Data Rate 数据业务速率DRF Dormant Reduction Factor 数据业务激活因子BHAT Busy Hour Average Throughput 忙时平均吞吐量(bps)BHT Busy Hour Throughput 忙时总吞吐量(bit)BHN Busy Hour Num 忙时数据业务

4、使用次数SIR Signal Interference Ratio 信噪比参考资料清单：名称作者编号发布日期查阅地点或渠道出版单位混合业务反向CSM5000芯片资源计算应关翔语音与数据混合情况下的信道配置张超华为CDMA2000数据业务模型的基本概念应关翔华为CDMA2000数据业务模型V1张超CRP产品CDMA2000 WLL无线网络规划估算工具的使用说明谭杨波CDMA系统设计与优化Kyoung I1 Kim人民邮电出版社实用传播模型赵宇第1章 概述在CDMA网络规划中两个重要的方面就是覆盖和容量的规划，这两个方面是相互制约又相互依赖的。由于CDMA1X系统软的容量特性，容量的增大会使得覆盖

5、范围收缩，而覆盖范围的增大同时也就意味着容量的减小，所以我们规划时，要兼顾覆盖和容量，使两者达到平衡。从容量的角度考虑，CDMA系统具有软容量特性，容量大小随用户行为模型的改变而改变，用户行为模型包括用户分布、用户行为、系统解调门限等。当用户行为模型固定的情况下，还可以调节系统负荷，改变准入门限参数来改变系统容量。CDMA系统能同时支持语音和数据业务，前反向容量不一样，在进行容量规划时，需要从前反向链路两个方面来考虑。从覆盖的角度考虑，覆盖规划中需要注意的因素有以下几个方面：设备因素，环境因素，技术因素。首先应该与客户做充分的沟通交流，了解其对数据和语音业务的特殊要求，确定其话务模型; 仔细考

6、察建立系统所在地的环境，确定传播模型; 结合公司设备的特性，利用链路预算来确定基站的覆盖范围; 再根据具体要求和地理环境确定基站的数目和基站位置。最后，从覆盖和容量的平衡综合考虑，需要分析对两者同时有重要影响的可调参数的值，例如系统负荷，合理取值，获得容量与覆盖的平衡点。本指导书通过对CDMA系统容量和覆盖的关键因素分析，提出了混合业务的容量和覆盖的规划思路和方法。第2章 CDMA系统容量分析 CDMA系统空口容量与外界干扰密切相关，体现为软容量。小区半径、无线配置、用户行为、环境因素等参数的改变，都将导致系统容量的变化，变化范围可与原容量相差23倍。CDMA系统中，所有小区可共用相同频谱，这

7、一点对提高CDMA系统容量非常有利。但也正是同频复用的原因，系统存在多用户间的干扰，这种多址干扰则又限制的系统的容量。对于反向链路而言，基站为了正确解码手机的信号，要求到达基站处的接收信号必须满足要求的门限SIR，即手机的发射功率必须大到足以克服传输损耗、噪声、各种干扰。在CDMA系统中，无线传播环境、话音激活程度、功率控制等多方面的因素都会影响到网络中的干扰分布，因此，CDMA系统的容量是动态变化的，很难找到适用于所有情况的一种方法来评估CDMA网络的容量。一个实际而合理的方法是评估理想情况下一个中心放置的基站允许接入的呼叫数量，针对这种理想情况作出各种假设，然后再根据实际情况进行相应的修正

8、。前向链路容量受限于基站总的发射功率、CDMA同信道干扰和手机接收机的Eb/Nt门限。基站总的发射功率在各种信道之间进行功率分配，包括导频信道、同步信道、寻呼信道、业务信道等，因此分配给每个业务信道的功率是有限的。当分配给业务信道的功率不再能满足移动台接收机的Eb/Nt时，系统容量就达到了极限。与反向链路不同，手机要求的Eb/Nt随移动台的移动速率和多径环境的变化而呈现较大的变化范围。而且由于手机不使用分集天线，这意味着除非明确知道移动台正处于软切换或者更软切换状态下，否则不能保证手机一定存在至少两条路径。由于前向链路性能更多地依赖于各种环境因素，需要评估各种因素的组合，从而确定小区内支持的用

9、户数。 同时移动台固有的随机移动性更增加了前向链路容量分析的复杂性。在前向链路，需要额外的业务信道用于软切换。这个数量与所设计的切换区域的大小有关。 软切换增加了反向链路的容量，但降低了前向链路的容量。软切换分布和比例对前向链路的容量有非常大的影响。在实际应用中，反向容量一般是通过计算得到，而前向容量因为计算非常复杂，多数情况下，前向容量通过仿真得到。在进行容量规划时，要做到准确的规划，首先根据反向进行估算，然后根据估算的结果进行仿真，得到前向容量，并确定前向还是反向受限，最终根据受限方来进行容量规划。根据研究结果，不管是95系统还是2000系统，没有绝对的哪一方受限，而是要具体分析。例如在密

10、集城区，小区半径较小时前向功率（一般为43dBm）受限，在开阔地带，小区半径较大时反向功率（一般为23dBm）受限，分界点一般出现在5至10公里的位置，在分界点上前反向功率到达平衡。考虑到规划过程的简便性和规划方法的易实施性，结合以前的研究成果，现阶段都是按照反向受限来进行容量规划。具体前反向哪一方受限，同很多具体环境因素有关，如用户分布系数，解调门限，小区干扰，用户业务行为，需要具体问题具体分析。在CDMA系统中反向容量可以采取两种分析方法，极限容量分析和软阻塞特性分析。两种方法从不同侧面分析了系统的容量特性，极限容量基于系统中的干扰克服分析，软阻塞容量同时基于系统中的干扰克服和服务质量分析

11、。两种方法从CDMA系统的不同侧面进行分析，结果可能不尽相同，在进行具体项目操作的时候，需要根据项目需求（客户需求，市场需求）灵活选取，最终目标是做出具有竞争力的方案。2.1 采用吞吐量描述的系统空口容量由于CDMA2000可以同时支持语音和数据业务，为了能对二者进行统一的计算，我们直接采用“吞吐量”对语音业务和数据业务进行统一描述。对于语音业务： S：吞吐量（bps或kbps）AV：忙时用户话务量（Erl）v： 信道速率（RC1为9.6kbps，RC2为14.4kbps）r：激活因子，语音为0.42.2 反向容量分析2.2.1 CDMA系统极限容量分析在CDMA系统中，所有小区可共用相同频谱

12、，这一点对提高CDMA系统容量非常有利。但也正是同频复用的原因，系统存在多用户间的干扰，这种多址干扰则又限制的系统的容量。如果小区允许m个用户同时工作，则它必须能同时提供n个信道，n越大，多址干扰越强，n的极限是保证信号功率与干扰功率的比值大于或等于某一个门限，使系统能提供可以接受的话音质量。对于反向链路而言，基站为了正确解码手机的信号，要求到达基站处的接收信号必须满足要求的门限SIR，即手机的发射功率必须大到足以克服传输损耗、噪声、各种干扰。对于CDMA系统，由于是一个自干扰系统，对于一个呼叫而言，其它所有移动台的信号是其干扰的主要来源。当有一个新的移动台接入网络时，网络中原有的移动台则需要

13、增大发射功率以克服增加的干扰，从而保证获得要求的服务质量。随着移动台的不断增加，干扰不断增加，要求各移动台的发射功率继续加大，这样将会达到一个极限：即移动台已经达到了最大发射功率，无法提供更大的发射功率。对于在网上的移动台而言，没有足够的功率来克服一个新的呼叫接入时带来的新增加的干扰；对于准备接入的移动台而言，无法提供足够的功率来克服现有网上用户所产生的干扰。因此这时将达到系统的容量极限。在CDMA系统中，无线传播环境、话音激活程度、功率控制等多方面的因素都会影响到网络中的干扰分布，因此，CDMA系统的容量是动态变化的，很难找到适用于所有情况的一种方法来评估CDMA网络的容量。一个实际而合理的

14、方法是评估理想情况下一个中心放置的基站允许接入的呼叫数量，针对这种理想情况作出各种假设，然后再根据实际情况进行相应的修正。首先考虑一个全向小区的情况。假设将该小区的手机分为两类，已开机和未开机的用户。而已开机的用户又可以分为以下四种情况：通话激活模式：用户在通话期间且正在发射。通话非激活模式：用户在通话期间但没有发射。接入模式：用户为空闲状态且正在接入发射。非接入模式：用户在空闲状态没有发射。假定在接入模式的用户产生的干扰很小。主要考虑激活通话激活状态的手机。假设在一个给定的小区的给定时间同时有M个用户在通话在发射。在CDMA系统中，对每个手机来说，则有M-1个同信道干扰。在每个小区中，基站接

15、收到的第i个移动台的平均信号功率为Sri，其对应的比特能量为：Eb=Sri/R-式2-1其中R为移动台信息速率，单位为Bps。热噪声功率谱密度为N0，Bw为扩频带宽，则热噪声功率为N0Bw。在基站端，平均同信道干扰功率谱密度为： -式2-2 其中，i从1到M-1，mf为话音激活因子。对式2，假定反向链路有一个理想的功控，所有移动台的信号到达基站时具有同样的功率，即对所有移动台Sri相同，则总的干扰和热噪声功率谱密度为：-式2-3 则有：-式2-4其中，Gp为处理增益。 从上式可以得到：-式2-5以上只考虑了一个小区内的用户之间的干扰，当考虑来自其它小区的干扰时，假定来自其它小区的干扰因子为f，

16、则式2-4变为：-式2-6另外实际网络中，不可能有完全理想的功率控制，考虑功控因子为gc，则有：-式2-7则：-式2-8由上式可得：-式2-9Mmax是当Srd时小区的极点容量。为了简化起见，将式中的1忽略。-式2-10对于IS95而言，式中各参数的典型平均取值为：mf=0.5 (0.4d0.6)Eb/It=6d7dB (4d5)f=0.6(0.56d1.28) gc=0.8 (0.7d0.85)由于CDMA系统具有软容量的特点，不同环境条件下，系统容量具有很大差别。根据以上的定义，通过假设一定的条件可以得到小区的容量，而这些假设条件是与环境、用户行为等密切相关的。这里假设按f取0.6，mf取

17、0.5， g取0.8，来考虑单载频基站的容量。若按8K EVRC计，则R=9.6kbit/s。建议FER保持在约1%，系统通过合适的Eb/It值来保证网络所需FER。Eb/Nt取决于无线传播环境和移动台的移动速度。对于IS95系统：这里以Eb/It取7dB的情况来估算小区容量。根据上面的公式，则对于单载频全向小区的容量有：Nmax25个信道若按2%的呼损，根据Erlang B表，单载频全向小区支持的话务量为17.5Erl。在CDMA系统中，扇区化是降低干扰的常用方法，从而增加了系统容量。对于3扇区的小区而言，其扇区化因子大约为2.55。因此对于三扇区小区，则每扇区的容量约为：Mmax=25*2

18、.55/321信道若按2%的呼损，根据Erlang B表，则对于三扇区小区，每扇区的话务量为14Erl。对于CDMA2000 1X系统：在CDMA系统中，通过提高编码技术和调制技术等可以降低对Eb/It，由于CDMA2000 1x反向链路采用相干解调等技术，根据仿真结果，在不同环境中，CDMA20001X 对Eb/It的要求比IS95降低了13dB，根据不同环境条件下的平均结果，可以考虑Eb/It取5dB。同样假设对于f取0.6，mf取0.5， g取0.8，。则根据上述类似的分析，可以得出：对于单载频全向小区的容量有：Nmax40个信道若按2%的呼损，根据Erlang B表，单载频全向小区支持

19、的话务量为31Erl。对于三扇区小区，其单扇区的容量为：Nmax34个信道若按2%的呼损，根据Erlang B表，则对于三扇区小区，每扇区的话务量为25.5Erl。而在实际工程中，扇区负荷因子通常限定为0.5-0.7。2.2.2 CDMA系统容量软阻塞特性针对CDMA的软容量特性，引入软阻塞分析CDMA的容量。软阻塞是指：基站有足够的信道可用，但是由于在该基站覆盖范围内已经有很多用户，如果增加一个用户，就会使干扰高于事先设定的门限值，这次呼叫会被拒绝，为了获得更大的系统容量，运营商可以降低质量要求，降低阻塞负荷，这样系统容量随着质量指标的改变而改变。软阻塞属于一种指标阻塞，随着不同负荷和不同业

20、务质量要求而有不同的系统容量。下面就是在高斯近似下的系统软阻塞反向容量模型公式：其中：；：阻塞率；W/R：处理增益 ；：平均话音激活因子；：话音激活因子平方的平均；：干扰因子；：二阶干扰因子；：解调门限标准差（功率控制方差）；：解调中值（=，为解调门限）；：系统阻塞负荷；：系统爱尔兰容量。根据以上公式可以看出，CDMA系统反向容量与功控精度、系统的解调门限（用户接入速率、运动速率都直接影响解调门限）、假定激活因子、小区干扰、小区负荷，系统软阻塞率有密切的关系，即CDMA系统的反向容量会随网络环境的变化而产生波动。其中，功控精度属于设备参数，解调门限、激活因子、小区干扰属于系统参数，系统软阻塞率

21、属于规划指标，都属于不可调整参数。只有小区负荷在一定范围内，属于网络规划过程中的可以调整参数。2.3 前向容量分析2.3.1 前向容量理论分析在CDMA1X系统中，前向容量分析必须考虑前向链路功率损耗、用户分布情况、链路信号衰减、系统解调门限、功率控制精度。其特点是：l 业务类型不同影响设备总的前向容量；l 运动速率不同导致系统解调门限不同，对系统前向容量影响较大；l 在小区中心区域，前向干扰主要为多径分量，在小区边界，前向干扰主要为邻区干扰；l 前向链路的容量取决于小区的总发射功率，以及发射功率在业务信道与其它附加信道的分配情况；l 用户分布情况直接影响基站前向容量。下面给出理论分析结果：P

22、tatal：基站发射功率Ppil：同步信道功率Ppag：寻呼信道功率Ptraf：业务信道功率Np：寻呼信道数Ktraf：用户分布系数a ：业务信道语音激活因子 M：系统激活用户数 Kf:：系统干扰系数 qpil：导频信道解调门限 qsync：同步信道解调门限 qpag：寻呼信道解调门限 qtraf：业务信道解调门限 Gpil：导频信道扩频增益 Gsync：同步信道扩频增益 Gpag：寻呼信道扩频增益 Gtraf：业务信道扩频增益2.3.2 典型覆盖区域系统前向容量根据以上公式，我们计算出了在不同移动台运动速度下，全向站单载频的前向吞吐量。表2-1 不同环境下的系统前向容量基本参数静止3km/h

23、8km/h30km/h100km/h噪声背景(dBm)-105-105-105-105-105路径损耗(dB)130130130130130系统干扰指数22222用户地理分布系数0.40.40.40.40.4最大发射功率(W)2020202020导频信道解调门限(dB)-15-15-15-15-15同步信道解调门限(dB)66666寻呼信道解调门限(dB)666661X9.6K语音业务解调门限6.87.468.499.549.08基站吞吐量(Kbps)285.7245.4193.6152.0169.01X19.2K数据业务解调门限4.85.878.417.58基站吞吐量(Kbps)452.83

24、59.7272.8197.2238.71X38.4K数据业务解调门限4.55.236.328.317.4基站吞吐量(Kbps)485.2410.1319.1201.8248.81X76.8K数据业务解调门限3.64.145.047.175.98基站吞吐量(Kbps)596.9527.1428.4262.4345.11X153.6K数据业务解调门限3.24.115.227.95.57基站吞吐量(Kbps)654.46530.74411.04221.76379.21第3章 覆盖分析无线通信系统的性能主要受到移动无线信道的制约，发射机和接收机之间的传播路径非常复杂，从简单的视距传播，到遭遇各种复杂地

25、形，如建筑物、山脉，树木等。无线信道不像有线信道那样固定可预见，具有极度的随机性。所以只能利用统计方法，并根据特定频带上的通信系统测量值来进行传输范围预测。在无线通信系统中，电波传播经常在不规则地区，估计路径损耗时，要考虑特定地区的地形地貌。采用适当的传播模型可以提高覆盖半径计算的准确性。图3-1 前向传播路径损耗图信号在传播过程中，从端到端之间，存在多种损耗与增益，包括馈线损耗，天线增益，软切换增益所有的损耗与增益都会对覆盖半径造成影响，需要对所有相关参数进行计算，得到最大允许路径损耗，从而计算最大覆盖半径，这个过程叫链路预算。图31就是前向链路损耗图。链路预算：对通信链路中的增益与损耗进行

26、核算。即计算在一个呼叫连接中、保持一定呼叫质量下，链路所允许的最大传播损耗，从而结合传播模型确定基站的覆盖范围。仅举前向链路预算为例，反向与前向链路预算同理。前向链路预算：最大允许路径损耗基站业务信道最大允许发射功率基站馈线损耗基站天线增益软切换增益干扰余量接收机灵敏度人体损耗建筑物穿透损耗衰落余量移动台天线增益移动台馈线损耗链路预算大部分参数都是固定的缺省参数，或者与设备相关，无法调整的值，只有干扰余量是一个可以在一定范围内自由调整的值。为了正确的预测基站的覆盖范围，我们通常采用链路预算的方法计算出允许的最大路径损耗，再根据传播模型计算出覆盖半径，据此结合传播模型可以定出单个基站的覆盖范围，

27、结合要覆盖区域的大小，得出满足网络覆盖需求的基站数。在进行链路分析的时候，不仅要考虑基站到移动台的前向信号能正确解调，还有考虑需要考虑移动台到基站的反向信号也能正确解调，需要对前反向链路的平衡综合考虑。3.2 影响覆盖的因素通过链路预算公式，可以得到影响基站覆盖范围的因素有：3.2.1 设备因素设备的发射能力、接收能力、相关器件损耗及增益。具体参数为：发射功率、接收机灵敏度（主要表现为噪声系数、解调门限）、器件及线缆损耗、天线增益。1. 发射功率发射功率是由设备决定的。一般在cdma20001X系统中，基站的前向功放输出为40W、20W等。根据不同的应用要求进行选择。一般为20W，即43dBm

28、。移动台的最大发射功率一般为200mW，即23dBm。对WLL的固定终端来说，最大发射功率可以达到250mW。2. 接收机灵敏度接收机灵敏度是指在接收机机柜顶或者移动台天线末端测量的信号电平，在此电平下，接收机正好能够正确解调空中信道消息。灵敏度与接收机的噪声指标、热噪声、信息速率以及要求的Eb/Nt有关。华为的基站接收机静态灵敏度在1x的典型应用时，为-126dBm。移动台一般比基站灵敏度差6dB。3. 器件及线缆损耗器件及线缆损耗是指发射机输出和天线输入之间的所有部件的综合损耗，主要包括CDU，馈线，接头等的损耗。基站侧的损耗系数如下表31：450MHZ800MHZ2000MHZ7/8馈线

29、(dB/100m)2.74.036.465/4馈线(dB/100m)1.92.984.771/2跳线(dB/100m)7.611.217.7表3-1 基站馈线损耗列表对于移动台，由于其馈线较短，而且天线增益很小，所以一般将天线增益与馈线损耗合计为0dB。对于WLL固定台，馈线损耗如表32：450MHz900MHzSyv5051（dB/100m）1420Syv5071（dB/100m）1014.3表3-2 固定台馈线损耗列表4. 天线增益天线的选择主要从天线增益、半功率角等方面来考虑。根据实际网络覆盖要求选择适当的天线，定向天线增益一般为15dBi19dBi，全向天线增益一般为为10dBi，市区

30、一般选择水平半功率角为65度左右的定向天线，郊区及农村可选半功率角稍大的天线。这些参数由设备的实现方式决定，不同供应商设备的实现方式不同，指标不同。在影响覆盖的诸多因素中，设备相关的参数指标最具可比性。3.2.2 环境因素由于传播环境的复杂性，在不同的传播环境中，阴影效应程度、地物损耗等不同，无线电波传播能力不同。另外，考虑到话音业务终端贴近人体，也存在一定程度的链路损耗。具体参数为：阴影衰落余量（主要体现为阴影衰落标准差和所要求的覆盖概率)、建筑物穿透损耗、人体损耗。1. 阴影衰落余量接收信号中值并非一个常数，它随位置和时间的变化服从正态分布。在几十公里范围内，接收信号中值电平随位置变化远大

31、于随时间变化。因此，陆地移动通信中，为简化分析，只考虑位置变化给通信概率带来的影响，即位置概率。这里中值电平指数十个波长范围内的小段中值电平。链路预算得到的路径损耗值为中值，由于阴影衰落，实际的路径损耗在此值上下波动为了保证一定的边缘覆盖概率（一般75%），需要留出一定的余量，即阴影衰落余量。根据阴影衰落标准差和边缘覆盖概率要求（运营商确定），可以得到所需的阴影衰落余量：Mf（dB值）=NTRMSINV（边缘覆盖概率）r其中NTRMSINV()函数为标准正态分布累积函数的逆函数，75%的边缘覆盖概率对应函数值为0.68。r为阴影衰落标准差，800MHz频率时，一般准平滑地形的城区为6-8dB。

32、要注意边缘覆盖概率与区域覆盖概率的区别，75%的的边缘覆盖概率对应90%的区域覆盖概率。2. 人体损耗对于手持移动台，需要考虑人体损耗的影响，人体损耗典型值3dB。数据终端由于使用方式不同，可以不考虑人体损耗影响。3. 地物损耗接收点地物对信号强度的影响。主要考虑建筑物穿透损耗。移动台位于建筑物内时，需要考虑建筑物的穿透性能而造成的性能下降。建筑物的穿透损耗在不同的地区有较大的差异，一般在1025dB范围内。对于车载台的情况，也应考虑相应的损耗，一般取10dB。发射机在建筑物内被接收到的信号场强，对于无线系统来说是非常重要的。一些文献的测试报告显示：随高度的增加，建筑物内接收信号场强增加。在低

33、楼层中，城区的杂散结构引起大的衰减，减少了信号的穿透力。在高楼层由于可能存在视距路径使得外墙处可能具有强的入射信号。无线信号的穿透能力是频率及建筑物高度的函数。天线、入射角度等也有很大的影响。测试显示，随着频率的增加穿透损耗减小。在Liverpool的测试中显示，在频率为441MHZ，896.5MHZ和1400MHZ时，市区建筑物底层测得的穿透损耗值约为16.4dB，11.6dB，7.6dB，Turkmani的测试结果显示，频率为900MHZ、1900MHZ、2100MHZ时穿透损耗值分别是14.2dB、13.4dB、12.8dB。在窗前的测试显示，平均穿透损耗比没有窗户的穿透损耗小6dB。还

34、有Walker在Chicago测试了7个外部发射机的无线信号进入14个不同建筑的情况，结果显示，从底层到15层透射损耗以每层1.9dB递减。从15层向上开始递增。在高层，透射损失的增加归因与相邻建筑物的阴影效应。这里假如只考虑建筑物内的信号的话，并且频率为800MHZ，有以下地物损耗经验值可以借鉴: 密集城区：25dB 城区：20dB 郊区：15dB 农村：10dB 高速公路：10dB（计算车内衰减）3.2.3 技术体制因素CDMA系统是自干扰系统，用户数越多，小区负荷越重，对某一通信链路的干扰越大，则为达到相同通信质量所需用以消除干扰影响的功率代价越大，小区的覆盖范围越小。同时，为了降低干扰

35、提高性能，系统要在保证通信质量的前提下尽量降低前反向的发射功率，即需要采用功率控制根据环境等因素的不同调整发射功率。为了保证功率控制的实施则需要一定的功率储备。软切换是CDMA技术体制的又一关键技术，由于软切换的存在，处于软切换区域的移动台对单一基站的信号要求降低，从而提高了单个基站的覆盖范围（当然是以牺牲前向容量为代价的）。CDMA系统中，接收机解调门限（Eb/Nt）随数据速率和移动台运动状态而不同，在其它条件相同的情况下，解调门限不同，则接收机灵敏度不同，直接影响覆盖范围。具体参数为：干扰余量（系统负荷影响）、功控余量、软切换增益、Eb/Nt；这些参数由CDMA技术体制决定，是CDMA系统

36、与其它不同体制系统在覆盖分析中最本质的差别。1. 干扰余量CDMA系统为自干扰系统，其覆盖与容量密切相关，在链路预算中就表现为干扰余量的引入。对于反向链路，不同的负载水平对应不同的干扰上升。例如，3dB的干扰上升对应50的负载，4dB的干扰上升对应60%的负载。对于前向链路，负载与干扰的关系同样存在，但难以进行理论计算，需要通过仿真确定，在链路预算中干扰余量的取值由系统的设计容量要求决定。2. 软切换增益在软切换中，移动台连接到多个基站上通信，软切换是为了降低对其它小区的干扰和通过宏分集提高性能。在下行链路中，因为接收机的RAKE指针数量的限制，移动台有可能不能收集所有的基站发射的能量，所以下

37、行信道的增益依赖于宏分集增益和增加的干扰。在上行链路中，宏分集的效果完全是正面的，BSC对接收到的信号进行选择分集，试图监测信号的基站越多，则正确接收的可能性就越大。软切换增益是在两个或多个小区的边界处通过软切换而得到的增益。软切换增益取决于阴影相关性和覆盖率，覆盖率要求越大，所需的重叠区域就越大。除了小区选择带来增益外，软切换还通过增加分集而带来宏分集增益。实际增益取决于无线环境以及RAKE分支数。宏分集除了提供抗多径衰落的增益外，还提供抗阴影的增益。实际上，在CDMA系统中，软切换增益的优点是有效降低了为得到特定的边界覆盖率而需的余量。据分析，软切换的阴影衰落边限比硬切换的阴影衰落边限小2

38、2.5dB，因此，宏分集可以用来增大蜂窝的覆盖范围。软切换主要用于电路交换业务，因为宏分集对于低时延业务保证低延时高质量来说是很重要的。而对于分组数据没有严格的延时要求，因此，软切换对于非实时的分组数据业务来说并不是那么重要，这些分组数据业务可以采用时间分集，即通过重传来实现。3. Eb/Nt在CDMA系统中，容量的估计是基于整个网络进行的，而不象其它系统，以每载频或每个独立的小区来考虑容量。CDMA系统是一个干扰受限系统，其链路的性能取决于接收机在干扰信号中识别有用信号的能力。在CDMA中，建议FER保持在约1%。通过合适的Eb/Nt值来保证要求的FER。实际上，不同用户为保持一定的FER所

39、要求的Eb/Nt不尽相同，它取决于无线传播环境和移动台的移动速度，建议采用如下的Eb/Nt：低速移动台，速率为5km/h时，Eb/Nt=5dB；在这种情况，衰落周期远大于移动台功率控制更新的时间，因此，快速功控响应机制可以补偿任何衰落的影响，这归因于快速功率控制跟随快衰落的能力。中速移动台，速率为30k/mph时，Eb/Nt=7dB；在这种情况下，高速和低速的优点都不能得到应用，因此，所要求的Eb/Nt要高一些。高速移动台，速率为100km/h时，Eb/Nt=6.5dB；在这种情况下，与码片长度相比，衰落周期要小，因此链路上仅有突发错误发生，它们能够被交织和viterbi译码纠正，因此要求的E

40、b/Nt要小一些。链路预算中，Eb/Nt体现在接收机灵敏度中。3.2.4 业务因素CDMA网络提供包括语音业务和不同速率数据业务的多种业务。业务类型不同，信息速率不同，则扩频增益不同、解调门限不同，接收机灵敏度不同，覆盖范围不同。对于数据和语音业务的覆盖需要分别分析。3.3 传播模型基本原理现在我们可以通过链路预算工具包方便快捷的计算出传播损耗，链路预算详细的描述可以参考其他课程，这里只做概念性的描述。在前向和反向两个方向上，很显然实际的覆盖范围应由覆盖较差的一方决定。不同的覆盖范围将造成系统性能的下降，还可能使实际覆盖小区与预期规划不一致。因此，一个优良的系统应在设计时就要做好链路预算，使覆

41、盖区内的反向信号与前向信号达到平衡。实际上，需要了解在一个呼叫连接中，在保持一定呼叫质量情况下链路所允许的最大传播损耗。在蜂窝移动通信系统中，反向链路指的是移动台发、基站收的信号链路，前向链路指的是移动台收、基站发的信号链路。图3-3 前反向链路平衡对前向链路，基站发射机前端输出功率Poutb，馈线损耗Lfb，基站天线增益Gab，空间传输损耗Ld，移动台天线增益Gam，衰落余量为Mf，干扰余量为If。则：对反向链路，移动台发射机输出功率Poutm，基站分集接收增益GdB，基站接收电平Pinb，衰落余量为Mf，干扰余量为If。根据互易定理，天线收发增益相同。则：为了保持平衡，应保证前反向链路允许

42、的最大传播损耗尽可能一致。系统的平衡状态可以用系统是反向链路受限还是前向链路受限来分析。Ldb-Ldm，系统为反向受限Ldm-Ldb，系统为前向受限|Ldm-Ldb|，系统基本保持平衡其中用于考虑链路预算时所采用的所有因子的容差，最多为12dB。传播模型概述传播模型是非常重要的，它是移动通信网小区规划的基础。可以说传播模型的准确与否关系到小区规划是否合理，运营商是否以比较经济合理的投资满足了用户的需求。由于我国幅员辽阔，各省、市的无线传播环境千差万别，传播模型也会存在较大差异，一个优秀的移动无线传播模型要具有能够根据不同的特征地貌轮廓，像平原、丘陵、山谷等，或者是不同的人造环境，例如开阔地、郊

43、区、市区等，做出适当的调整。多数模型是预期无线电波传播路径上的路径损耗的。所以传播环境对无线传播模型的建立起关键作用，确定某一特定地区的传播环境的主要因素有：l 自然地形（高山、丘陵、平原、水域等）；l 人工建筑的数量、高度、分布和材料特性；l 该地区的植被特征；l 天气状况；l 自然和人为的电磁噪声状况。另外，无线传播模型还受到系统工作频率和移动台运动状况的影响。一般分为：室外传播模型和室内传播模型。常用的模型如表3-3所示。表3-3 几种常见的传播模型模 型 名 称适用范围Okumura-Hata适用于900/1900MHz宏蜂窝预测 Cost231-Hata适用于1900MHz 宏蜂窝预

44、测Cost231 Walfish-Ikegami适用于900和1900MHz微蜂窝预测Keenan-Motley适用于900和1900MHz室内环境预测规划软件PLANET中使用适用于900和1900MHz宏蜂窝预测l Okumura-Hata模型该模型现在最为常用，该模型由在日本测得的平均测量数据构成。市区的路径损耗中值可以用下面的近似解析式表示：式中：-从基站到移动台的路径损耗，单位：dB；f-载波频率，单位：MHz；-基站天线高度，单位：米；-移动台天线高度，单位：米；d-基站到移动台之间的距离，单位：km；对于中小城市修正，对于大城市，为：在郊区，传播模型可以修正为，在开阔地，传播模型

45、可以修正为，3.4 数据和语音业务覆盖分析3.4.1 数据业务与语音业务覆盖分析的差别数据业务与语音业务覆盖分析的方法相同，都是通过链路预算结合传播模型确定基站覆盖范围。但是由于业务性质的不同以及传输速率的不同，在进行数据业务链路预算时与语音业务有不同考虑。1. 解调门限（Eb/Nt）不同语音业务是实时性很强的业务，其对FER要求较高，通常要求FER低于2；数据业务可以容忍一定程度的时延，其对FER的要求比语音业务要低（可以通过重传解决误码）。基站接收机解调所需Eb/Nt与FER的要求直接相关，所以在数据业务中基站接收机的解调门限比语音业务低。而且，不同服务速率的Eb/Nt也是不同的。2. 处

46、理增益不同处理增益，在数值上等于扩谱带宽与数据速率的比值。它表示了经过解调后，用户信噪比可增加的倍数。对于语音业务，扩谱带宽是1.2288Mbps，业务信道数据速率是9.6kbps，处理增益为21.07dB；数据业务的处理增益随业务信道的无线配置（数据速率）而有所变化。3. 接收机灵敏度不同接收机灵敏度是指接收机输入端为保证信号能成功地检测和解码（或保持所需要的FER）而必须达到的最小信号功率。对于单个移动用户来说，在给定移动台的发射功率时，基站和用户的覆盖范围受限于基站接收机的灵敏度。在CDMA系统中，所有用户是在同一频段上发送信号，接收机除了需要克服热噪声、接收机内部噪声外，还需要克服来自

47、系统内部的噪声。因此，CDMA接收机的最小接收功率由所需的Eb/Nt、处理增益、和全部的干扰噪声决定。一般情况下，CDMA接收机灵敏度是指系统无负载时，接收机输入端所需的最小信号功率。从灵敏度定义可以看出，数据业务与语音业务的解调门限不同、处理增益不同，则接收机灵敏度不同。4. 软切换增益不同。软切换增益是在两个小区或多个小区的边界处通过切换而得到的增益，更具体地说，是处于软切换时，为保证一定的边缘覆盖效率所需的阴影衰落余量比无软切换时的减少量。在语音业务链路预算中，要考虑24dB软切换增益；数据业务中，补充信道没有软切换，通常不考虑软切换增益。5. 人体损耗不同。语音业务中，考虑到移动台紧贴

48、人体，链路预算时通常考虑3dB左右的人体损耗；数据业务中通常不考虑人体损耗。6. 信道发射功率不同。在移动台侧，总功率为23dBm，同时存在反向导频信道，基本信道和数据业务时的补充信道。不同的服务类型，不同的业务速率，补充信道与基本业务信道的吞吐量之比是不同的，而三者的覆盖范围应该是一致的，三者的比例会随服务的不同而不同，所以，不同服务类型下，每个信道的发射功率是不一致的。3.4.2 覆盖范围分析通过链路预算并结合传播模型，我们可以计算出在一定的覆盖要求下、不同环境下，数据业务与语音业务对不同状态的移动台的覆盖范围。在800MHzCDMA系统覆盖分析中，在系统负荷为50的情况下，综合考虑前反向

49、链路平衡，使用Okumura-Hata模型，对于CDMA1X的多种业务速率，我们可以大致得到其在不同条件下的覆盖半径，覆盖半径(km)如表34所示：表3-4 覆盖半径列表密集城区业务速率(kbps)覆盖半径(km)9.69.69.619.29.638.49.676.89.6153.69.6静止(0km/h)1.150.980.950.860.760.67车速(30km/h)1.010.890.830.740.660.57城区业务速率(kbps)覆盖半径(km)9.69.69.619.29.638.49.676.89.6153.69.6静止(0km/h)1.601.361.311.191.050

50、.92车速(30km/h)1.401.231.151.030.910.80车速(100km/h)1.431.221.181.070.960.86郊区业务速率(kbps)覆盖半径(km)9.69.69.619.29.638.49.676.89.6153.69.6静止(0km/h)4.193.573.443.122.752.42车速(30km/h)3.673.233.012.712.392.09车速(100km/h)3.753.213.092.802.512.25乡村业务速率(kbps)覆盖半径(km)9.69.69.619.29.638.49.676.89.6153.69.6静止(0km/h)2

51、0.9717.8417.2215.6313.7512.10车速(30km/h)18.3416.1415.0513.5511.9710.44车速(100km/h)18.7616.0415.4414.0112.5411.23高速公路业务速率(kbps)覆盖半径(km)9.69.69.619.29.638.49.676.89.6153.69.6车速(100km/h)16.3513.9813.4612.2210.939.79得到覆盖半径以后，可以计算每个基站的覆盖面积，对于S1/1/1站型覆盖面积，如图所示，红色方框表示基站，R为覆盖半径。假定基站为三扇区，每一个正六边形代表一个扇区，则一个基站的覆盖

52、面积即为三个正六边形的面积，为1.949R2。同时，从图中还可以看出，站间距为1.5R。对于O1站型，就是一个正六边形面积，为2.598R2.基站数=覆盖区域面积/一个基站的覆盖面积。图3-5 S1/1/1基站覆盖面积示意图在实际工程中，由于实际环境的复杂性，采用经验公式和经典模型进行的链路预算与覆盖范围的计算，并不能直接应用于目标网络的设计，但是，所得出的结论对网络的战略性规划具有指导作用。3.5 覆盖小结在网络建设的不同时期，对不同速率数据业务有不同的覆盖要求（覆盖概率）。虽然高速率的数据业务是CDMA2000_1x系统的最大优点，但在网络建设初期，出于建设成本的考虑，不可能实现高速率数据

53、业务的连续覆盖。计算的结果显示，在相同的参数条件下，要实现153.6kbps数据业务的连续覆盖，覆盖相同面积区域所需的基站数为语音业务时的2.53倍。所以在网络建设初期，需要关注客户的需求，了解哪些地方需要实现较低速率数据业务（19.2kbps，38.4kbps）的连续覆盖，哪些地方只需要语音连续覆盖，对于规划一个高效，优质，低价的网络有重要意义。第4章 混合因素分析在CDMA网络规划中两个重要的方面就是覆盖和容量的规划，这两个方面是相互制约又相互依赖的，从上面的分析可以看出，基于CDMA1X系统软容量特性，容量的增大会使得覆盖范围收缩，而覆盖范围的增大同时也就意味着容量的减小，体现出（小容量，大覆盖，大容量，小覆盖）的特点，所以我们规划时，要兼顾覆盖和容量，使两者达到平衡。特别要强调的一点是覆盖和容量之间的纽带就是系统负荷，系统负荷越高，则容量越大，覆盖越小，系统负荷越低，则容量越小，覆盖越大。在规划中，一般是认为一定范围内的人口密度是一个常数，覆盖的面积与用户数成正比，当设定系统负