CDMA無線網絡的規劃方法

2019-11-03 09:15:49

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中國聯通臺州分公司葛于地

　　一、了解當地的具體情況

　　CDMA網絡無線規劃要充分利用好當地的人口、經濟、地理等方面的基本信息，同時要體現出當地的特色，如體現出某地經濟發展不平衡的特點，體現出某地重點鄉鎮非常發達、城鄉差距小的特點等。CDMA網絡無線規劃不僅要達到較好的經濟效益，同時也要考慮一定社會效益，要在上述信息的基礎上，實現經濟效益和社會效益的雙豐收。在網絡規劃前期，需要充分調查以下的信息。

　　1．調查人口數量、分布、流動人口情況、經濟狀況，包括經濟總量、人均收入、企事業分布情況等，一方面，這些信息提供網絡規劃一個科學的建設規模；另一方面，網絡規劃應充分體現上述因素的特點，使規劃的網絡符合當地的實際情況，并與之相適應。如在基站的分布比例與人口、經濟分布相適應，使網絡規劃跟當地的實際相適應，做到比例合理，分布科學，層次分明，重點突出。

　　2．了解地理地形狀況，是平原、山區、湖泊還是海島。CDMA網絡的無線覆蓋跟地形密切相關，如山區和平原不同地形對無線覆蓋差別就非常大，山區由于山體的阻擋，一般來說基站覆蓋范圍較小，而在平原地區、沿海海域等區域，基站的覆蓋范圍則很大，在無線規劃時充分考慮各種地形帶來的影響。

　　3．了解重要的交通干線，著名的旅游景點信息。由于這些區域人流量非常大，對整個網絡的品牌有非常大的影響，需要在規劃時特別注意。交通干線方面主要包括城市地鐵、鐵路、高速公路、國道線、省道線及其他重要的交通干線等。這些信息必須在無線規劃前調查清楚，并在規劃時給予考慮。

　　二、利用現有網絡資源

　　對于一個完全新建的CDMA網絡，雖然不涉及原有網絡的優化、調整，但一般來講，也有現有的移動網絡可供參考。因此，這種情況下，CDMA網絡無線規劃時，更應該認真參考其他現有網絡（包括GSM和CDMA）的無線覆蓋現狀，認真分析，充分吸取現網的經驗和教訓，并將此作為CDMA網絡無線規劃的準確的參考模型，以大大提高無線規劃的準確性。

　　對于一個擴建的CDMA網絡無線規劃，則需要對現有網絡進行全面的測試和分析，在此基礎上，提出優化、調整的方案。無線優化除了網管數據上的修改外，工程硬件上主要包括以下幾個方面。

　　1．基站的搬遷。主要是將一些不合理的基站位置進行調整，以充分發揮該基站的作用，實現覆蓋目標。如某基站天線正前方被高大建筑物嚴重阻擋，某基站天線掛高非常高，造成嚴重的越區覆蓋和導頻污染等情況，這時要考慮搬遷基站。

　　2．天線掛高調整、天線型號的更換、天線方位角、俯仰角的調整。如將某個基站天線掛高上升或下降，將不帶電調的全向天線更換為帶下傾角的電調天線，將全向天線改為定向天線等等，通過對天線的調整和更換，控制基站的無線覆蓋區域，實現覆蓋目的。

　　完成上述的優化、調整使現網的資源得到了更好地利用,發揮了潛力，同時也為擴建的CDMA網絡無線規劃提供了準確的信息，使無線規劃更加科學、準確。事實上，許多真正的網絡優化、調整的規劃往往跟擴建無線規劃同時考慮，一起實施。

　　三、多種方式進行CDMA網絡無線規劃

　　目前，對于CDMA網絡的無線規劃來講，最基本、最主要的是基站設備，應該說，在CDMA網絡無線規劃時，最主要的還是考慮使用基站設備，這是毫無疑問的。但同時，隨著技術的不斷發展，新技術、新產品、新手段不斷涌現，除直放站（包括無線和光纖）外，出現了各種形式的微基站、遠端模塊基站，另外還有室內分布系統（包括隧道分布系統）的使用，超遠距離覆蓋技術的使用，基站的功率放大器和塔頂放大器的使用，天線負俯仰角的使用等等。具體介紹如下：

　　1．微基站和遠端模塊基站的使用。CDMA微基站本質跟GSM的微蜂窩基站是相同的，跟基站相比，其價格較低，一般來講體積較小，容量也較少。這種微基站一般適合話務量相對較小、增長潛力也不大的區域，如農村、一些交通干線等。遠端模塊基站是基站的一個部分，將射頻部分通過光纖拉遠至十公里到幾十公里遠，這跟光纖直放站非常相似，但光纖直放站不能增加系統的容量，而遠端模塊能提供容量，其本質上是施主基站的一個小區。一般遠端模塊價格比較便宜，使用方便，有較高的性價比，在那些話務需求不是很高的區域，比較適合使用。但由于遠端模塊基站需要光纖和施主基站兩個條件，其使用不是很靈活，而且施主基站的后期變化會直接導致遠端模塊基站也要做相應的變動，給未來網絡發展帶來一定的影響，而微基站則沒有此限制。

　　2．直放站（包括光纖和無線）的使用。由于價格低，使用方便，直放站在移動通信系統中一直占有一席之地。對那些容量需求不大、覆蓋范圍較小的區域，使用直放站有很高的經濟性，而且，由于沒有復雜的網絡規劃，直放站工程實施快，能迅速滿足市場業務發展的要求。再加上搬遷容易，直放站可以作為一個過渡的解決方案（在基站開通之前先迅速開通直放站，基站開通后再搬遷到新的站點），有較好的靈活性和機動性。應該說，在建網初期，考慮一定數量的直放站設置是解決網絡覆蓋問題的一個重要手段。由于CDMA系統是自干擾系統，直放站的使用會肯定增加施主基站引入噪聲電平，降低系統容量，如果使用不當，會造成施主基站性能下降，所以直放站的使用一定要謹慎。

　　3．室內分布系統（包括隧道分布系統）的使用。由于現代建筑物密度很高，建筑面積非常大，CDMA信號穿透損耗非常大（往往達到20db以上），完全依靠室外基站來解決室內的深度覆蓋是不現實的。另外，還有大量的隧道（包括地鐵等地下區域）也存在同樣的問題。為解決這部分區域的覆蓋，可采取室內分布系統的建設方式解決，室內分布系統的信號源可以是直放站，也可以是微基站、遠端模塊基站，具體的選擇應根據實際的條件來確定。

　　4．超遠距離覆蓋技術的使用。由于CDMA技術特有的優勢，在超遠距離覆蓋技術應用上，與其他移動通信系統相比有較大的優勢。根據目前測試情況，采用超遠距離覆蓋技術的CDMA基站，其覆蓋距離超過100公里以上。利用這一技術優勢，在我國廣闊的草原、荒漠及漫長的海岸附近海域，開通此項功能，將能大大擴大CDMA網絡的覆蓋范圍，提高品牌形象。

　　5．基站的功率放大器和塔頂放大器的使用。功率放大器能提高下行鏈路的預算，塔頂放大器能提高上行鏈路的預算，通過同時提高上、下行鏈路的預算來擴大基站的覆蓋范圍，同時避免了上、下行鏈路的預算的不平衡。目前這類產品較多，一般能改善下行鏈路的預算10db左右。增加基站的功率放大器和塔頂放大器，能有效擴大基站的覆蓋范圍，特別，跟前面CDMA超遠距離覆蓋技術的結合使用，更能發揮CDMA的覆蓋優勢。

　　6．天線負俯仰角的使用。隨著現代城市的快速發展，摩天大樓在迅速崛起，由于導頻污染嚴重，確保高層建筑中的CDMA網絡暢通成了一個問題。當然，問題的解決可以用前面提到的室內分布系統加以解決，但也可以使用天線負俯仰角的方式加以解決。天線負俯仰角，即天線向上“朝天”輻射，通過選擇特定波形的天線，朝向特定的高層建筑，為高層建筑提供主導頻。采取天線負俯仰角的方式有許多好處，實施難度小，減少投資，方便靈活。

　　通過充分利用不斷涌現新技術、新產品、新手段，以多樣化的方式進行CDMA網絡無線規劃，綜合使用，降低建設費用，加快建設速度。

　　四、合適的天線是網絡覆蓋的關鍵

　　在CDMA網絡中，天線直接決定網絡覆蓋，正確、合理地使用天線是關鍵。移動通信天線包括全向天線和定向天線，主要天線指標有以下幾個。

　　1．天線增益。天線增益是用來衡量天線朝一個特定方向收發信號的能力，它是選擇基站天線最重要的參數之一。一般來說，增益的提高主要依靠減小垂直面向輻射的半功率角，而在水平面上保持全向的輻射性能。天線增益對移動通信系統的運行質量極為重要，因為它決定蜂窩邊緣的信號電平。增加增益就可以在一確定方向上增大網絡的覆蓋范圍，或者在確定范圍內增大增益余量。

　　2．天線半功率角。半功率角是定向天線常用的一個很重要的參數，它是指天線的輻射圖中低于峰值３ｄＢ處所成夾角的寬度（天線的輻射圖是度量天線各個方向收發信號能力的一個指標，通常以圖形方式表示為功率強度與夾角的關系）。天線垂直的半功率角一般與該天線所對應方向上的覆蓋半徑有關。因此，在一定范圍內通過對天線垂直度（俯仰角）的調節，可以達到改善小區覆蓋質量的目的，這也是我們在網絡優化中經常采用的一種手段

　　3．天線的極化方式。所謂天線的極化，就是指天線輻射時形成的電場強度方向。當電場強度方向垂直于地面時，此電波就稱為垂直極化波；當電場強度方向平行于地面時，此電波就稱為水平極化波。由于電波的特性，決定了水平極化傳播的信號在貼近地面時會在大地表面產生極化電流，極化電流因受大地阻抗影響產生熱能而使電場信號迅速衰減，而垂直極化方式則不易產生極化電流，從而避免了能量的大幅衰減，保證了信號的有效傳播。因此，在移動通信系統中，一般均采用垂直極化的傳播方式。另外，隨著新技術的發展，最近又出現了一種雙極化天線。就其設計思路而言，一般分為垂直與水平極化和±４５°極化兩種方式，性能上一般后者優于前者，因此目前大部分采用的是±４５°極化方式。雙極化天線組合了＋４５°和－４５°兩副極化方向相互正交的天線，并同時工作在收發雙工模式下，大大節省了每個小區的天線數量；同時由于±４５°為正交極化，有效保證了分集接收的良好效果。（其極化分集增益約為５dB，比單極化天線提高約２dB。）

　　4.天線電子傾角。所謂電調天線，即指使用電子調整下傾角度的移動天線。電子下傾的原理是通過改變共線陣天線振子的相位，改變垂直分量和水平分量的幅值大小，改變合成分量場強強度，從而使天線的垂直方向圖下傾。由于天線各方向的場強強度同時增大和減小，保證在改變傾角后天線方向圖變化不大，使主瓣方向覆蓋距離縮短，同時又使整個方向圖在服務小區扇區內減小覆蓋面積但又不產生干擾。實踐證明，電調天線下傾角度在１°－５°變化時，其天線方向圖與機械天線的大致相同；當下傾角度在５°－１０°變化時，其天線方向圖較機械天線的稍有改善；當下傾角度在１０°－１５°變化時，其天線方向圖較機械天線的變化較大；當機械天線下傾１５°后，其天線方向圖較機械天線的明顯不同，這時天線方向圖形狀改變不大，主瓣方向覆蓋距離明顯縮短，整個天線方向圖都在本基站扇區內，增加下傾角度，可以使扇區覆蓋面積縮小，但不產生干擾，這樣的方向圖是我們需要的，因此采用電調天線能夠降低呼損，減小干擾。

　　一般來講，使用全向天線優點是節約天饋系統和射頻部分，減少設備費用，缺點是全向天線的增益較低，覆蓋范圍比較有限，而且覆蓋區域較難控制，因此全向天線適合那些覆蓋范圍需求較小的區域。定向天線有較高的增益，能實現較大范圍的覆蓋，能較好地控制覆蓋范圍，減少導頻污染。在同樣的條件下，采用高增益的定向天線的覆蓋效果明顯好于全向天線。在那些需要大范圍覆蓋的區域，可采用高增益的定向天線，如平原農村地區，采用17dBi的定向天線，在高速公路采用較小水平半功率角的高增益天線、公路雙向天線等；對基站密集的城區，要求的覆蓋范圍也不大，一般采用低增益的定向天線，如采用15dBi或13dBi的定向天線。為了有效控制天線的覆蓋范圍，對部分天線掛高較高的基站，采取帶電子傾角的天線，如在城區，經常使用帶6度或8度內置電子下傾角的定向天線，以控制覆蓋范圍，防止越區覆蓋。減少導頻污染。對個別掛高較高的全向天線基站，使用帶3度電子下傾角的全向天線能有效改善天線下方附近信號覆蓋。

　　五、CDMA網絡基站信道配置

　　跟GSM系統不同，CDMA網絡采用了獨特的軟切換技術，需要消耗一定信道資源，一般工程上將軟切換的比例定在35%左右，因此，在信道配置時，應增加軟切換所占用的額外信道。另外，CDMA還有一個獨特的優點是同一基站中的信道板在不同扇區之間能實現共享，如三扇區的定向基站共享所有信道板，這對于提高信道板的利用率是非常有好處的。

　　一般來說，單載波全向基站配置有8個、12個、16個、20個信道，單載波定向基站各扇區配置有4個、8個、12個、16個、20個信道，由這幾個配置相組合，如4/4/8配置、12/12/12配置、12/20/16配置等，具體配置應根據預計話務量來確定。在確定信道配置后，增加35%的軟切換的比例，計算出需要的信道數，再根據信道數計算出需要的信道板數。如朗訊公司，單塊CCU信道板能提供的信道數有20個、32個及128個等，所需的CCU信道板數量應以設計的信道數為基礎計算。由于CDMA基站扇區間的物理信道資源可以共享，所以在網絡實際運行中，它所能處理的話務量，還要大于設計理論值，這是其它制式不具備的獨特優點。

　　上述討論的是語音容量方面的考慮，對于目前的CDMA20001X系統，提供快速無線數據業務是CDMA網絡的優勢所在，因此，在考慮滿足語音容量的同時，應考慮滿足數據業務的容量需求。隨著CDMA網絡從單純的話音業務向數據業務、多媒體業務發展，未來在無線數據業務容量上需求將占據更加突出的位置。

　　隨著CDMA網絡的發展，用戶的增加，在部分區域，容量需求非常巨大，單載波配置已不能滿足容量的需求，這時，為了解決高話務區域的容量需求，配置雙載波、多載波基站成為解決容量問題的必然選擇。為了減少載波之間的硬切換，在設置雙載波、多載波基站時，盡量考慮成片設置，連續覆蓋。

　　五、CDMA網絡選址

　　為了實現網絡覆蓋目標，滿足容量需求，總的來講，在CDMA站址選擇時要考慮以下因素。

　　1．站高的確定。基站天線的高低直接影響著網絡的覆蓋，在一般城區，根據目前的建筑物密度和平均高度，天線高度選擇35米左右比較合適在農村地區，由于人口相對較少，建筑物也不是很密集，同時基站站距也較大，因此要求天線高度較高，選擇50米左右比較合適。對個別地區，如果要求的覆蓋范圍很大，如沿海海域，則站高應盡可能高，以擴大覆蓋范圍。

　　2．站距的確定。一般城區，在35米左右的站高條件下，700米左右的站距比較合適，這個站距，一方面基站設備容量能滿足所吸收的話務方面的需求，另一方面，也能滿足室內深度覆蓋的要求。而在其他區域，應該根據容量需求和站高條件，來確定基站的站距。增加站高，應適當增加站距；減少站高，應適當減少站距。

　　3．交通、傳輸、電源及配套等因素的考慮。在基站選址時，最好選擇交通方便的區域，為工程實施和日后維護提供便利。同時，應考慮傳輸、電源引入方便，配套工程施工難度小、造價低等因素。特別，應充分利用有利的地形條件，如小山坡，以擴大覆蓋范圍，降低工程造價。

　　CDMA網絡無線規劃是一項綜合性的系統工程，需要全面、及時了解當地的各種信息，并結合CDMA產品、技術的發展狀況，制定出科學、合理的規劃方案，在這個過程中，長期規劃、工程實施的實踐積累非常關鍵，是做好無線規劃的重要方面。

----《通信世界》