40/40/40
103.8
4152
由于CDMA基站扇区间的物理信道资源可以共享,所以在网络实际运行中,它所能处理的话务量,还要大于设计理论值,这是其它制式不具备的独特优点。
(2) 话务配置
与GSM网相比,CDMA网基站的话务配置具有更大的灵活性,因此,它也是工程建设中的重点。首先,需对实地进行详细查勘,了解当地移动话务分布状况;其次要利用先进的网络规划软件预测;最后根据预测结果,分配基站话务量。最终设计值与网络开通后的实际话务量差值应不超过30%。
2.3 干扰分析与协调
IS-95指定CDMA网所用频段为:上行824~849 MHz、下行869~894 MHz。我国目前已建成的ETACS网使用的频率正好为880~890 MHz,故未来建设的CDMA网必然会对现有网络产生很大的影响。这类干扰的存在是我国独有的现象,在世界其他国家和地区,或因为没有采用ETACS制式,或因为没有使用CDMA技术,因而不存在此类现象。它的解决也是影响到CDMA网络建设的关键问题之一。
CDMA发端信号对ETACS收端的影响可用下式表示:
Pr=Pt-LoA-Lb-10 lg(30 /25)
其中,Pt:CDMA单扇区输出的最大功率;Pr:ETACS接收的信号强度;LoA:CDMA带外损耗;Lb:CDMA、ETACS天线隔离度。
为保证不产生干扰,要求Pr 值小于ETACS接收机灵敏度,即调整天线隔离度,理论计算需达到86 dB以上。天线隔离度有水平、垂直和倾斜之分:
水平隔离度Lh=22+20lg10(d/λ)-(Gtx+Grx)
垂直隔离度Lv=28.0+40lg10(d/λ)
倾斜隔离度Ls=(Lv-Lh )(θ/90)+Lh
其中,d:天线水平间距(米);Gtx、Grx:天线增益;θ:两天线在垂直面内的夹角。
要满足隔离要求,CDMA与ETACS天线垂直间距应大于6 m或水平间距保持在1 km以上。但实际传播环境并非自由空间,由地形、地物和建筑物等引起的绕射损耗是理论无法计算的。要分析这些情况,还需要到现场对无线信号场强进行测试。
在空间去耦的同时,还可以调整天线相对位置、使用干扰抵消器、采用波瓣较窄的天线等方法,来加大隔离度。但这些都不能保证从根本上解决干扰问题,最好的办法是实行频率协调,重新划分这段频率,并给予一定的保护带宽。
2.4 PN-Offset的规划
由于CDMA系统频率复用系数约为1,所以它不需要进行频率规划。但是在实际情况中会有一个潜在的问题,那就是:尽管所有的基站都使用不同的PN-Offset,然而在移动台端看来,由于传播时延(邻PN-Phase干扰)和PN-Offset复用距离不够(同PN-Phase干扰),就会使一些非相关的导频信号看起来一样。邻PN-Offset干扰是影响大覆盖区基站的主要因素,同PN-Offset干扰是影响小覆盖区基站的主要因素。因此PN-Offset的规划是CDMA系统特有的问题。
所有具有相同频率但不同PN码相位的导频集有四种:有效导频集、相邻导频集、侯选导频集和剩余导频集,PN-Offset干扰只会发生在前两种导频集中。
(1) 如果两个相位上非相关的信道都落在同一有效导频搜索窗口中,两者都会成为三个最强信号中的一个,有效导频集PN-Offset干扰就会发生。移动台就会解扩并合并非相关的前向业务信道信号。
(2) 如果一个远端业务信道落入相邻导频集,且它的Ec/Io>T-add,相邻导频集PN-Offset干扰就会发生。移动台就会切换到错误的导频上,并解扩错误的信号。
它们的共同结果是强干扰和掉话。
避免邻PN-Offset干扰的方法是:
.使邻PN-Offset间的间隔比传播时延造成的不同要大得多。
最小要求的间隔值 S[chip]≥R×[1021/10a -1]+W/2
其中,R为小区半径,单位为chip(1 chip=244 m);W为有效导频窗口尺寸,单位为chip; a为路径损耗指数。
.大的小区需要大的间隔,即增大相邻小区PN码的相位偏差。
避免同PN-Offset干扰的方法是:
.使传播时延造成的不同大于导频搜索窗尺寸W的一半;
.PN复用距离的最小值D应满足:D>W/2+2R。
2.5 软切换区的设置
CDMA系统有硬切换、软切换和更软切换三种切换方式。硬切换只存在于不同载频之间。所谓软切换是指移动台在切换过程中,在与新的基站建立联系时,并不立即中断与原有基站之间的通信,即“先接再断”。目前,工作在同一载频时,CDMA可实现BTS之间、BSC之间和MSC之间的软切换。同一基站不同扇区之间的切换称之为更软切换。
在软切换过程中,移动台与不同基站建立联系,始终保持不变的是最初建立呼叫所选用的声码器。因此,若声码器置于BSC内,则在不同BSC之间需设置中继直达电路,把声码器连接起来;若置于MSC内,也需同样处理。但由于MSC控制范围大,内部声码器数目多,故设置直连电路耗费较大。一般采用ATM方式连接不同MSC,来实现它们之间的软切换。从这点上讲,BSC和MSC综合设置可节省传输投资。
另一个重要方面就是软切换区的设置。软切换技术的引入确实降低了切换掉话率,提高了通信质量。但为了实现软切换,在基站配置时需专门拿出一些信道卡,来作为软切换信道。因此,软切换信道配置过多,势必造成资源浪费;过少则降低软切换成功率。应结合各地的实际特点,以及CDMA网络的建设和发展规模,合理地设置软切换区比例。工程上一般使之保持在30%~40%之间。
2.6 多载波的应用
近年来由于移动用户成倍增长,在一些大城市高话务地区,话务密度由原来的每平方公里几个、十几个尔朗,发展到几十个、上百个。未来二三年内将会更高。CDMA多载波技术的应用是解决这么高的话务密度的重要方法。
因为CDMA系统中多载波之间为硬切换,所以在多载波的设计中首先要考虑的因素就是如何减少硬切换。应注意以下问题:
(1) 要优化硬切换以减少发生掉话的危险;
(2) 避免多载波基站孤立,应在一群小区中实施多载波以减少硬切换;
(3) 避免使高话务小区成为硬切换发生的边界小区。
网络规划时,应尽量使多载波基站连片存在。在切换上,可采用伪导频方法,即在多载波覆盖区域边缘,设置一些对多载波只发射导频信号的基站。当移动台移至此处时,利用此导频触发软切换,但采用其它载频的业务信道,然后再将导频信号切换到该载频上,实际完成硬切换。处理多载波之间的硬切换还有环路触发和判别FER等方法,可根据工程具体特点,灵活运用。
2.7 直放站的应用
移动通信直放站作为一种实现无线覆盖的辅助技术手段,常用来解决基站难以覆盖的盲区或将基站信号进行延伸。在网络建设初期,它可以利用较少的投资,较短的周期,来迅速扩大无线覆盖范围。它的设置应充分考虑以下几个环节:主要解决诸如郊县主要交通公路、铁路等狭长地形的覆盖;对于基站载频利用率不高的区域,可以通过直放站将富余的通信能力转给需要的地方,提高设备利用率;尽量设在相对隔离区域,以免产生无线干扰;选择合适的基站作为信号源。
在使用CDMA直放站时的注意事项有:
(1) 时延问题:直放站与信号源基站之间存在着4 ms时延,因此在设计其覆盖范围时,要同时考虑多径引起的时延和固有时延,使之不超过一个码片时间长度,才不会引起码间串扰。
(2) 天线设置:直放站的引入会引起基站的背景噪声增加,噪声的增加量与直放站的噪声系数、系统增益、天线增益和传播损耗等参数有关。我们在考虑其覆盖环境,使之具有一定的传播损耗的同时,也需慎重选择天线增益,从而使直放站的引入不会导致基站的通信质量下降。
(3) 分集技术:对于多径信号较多、移动用户移动速度较快的地区,若采用直放站技术,则必须考虑使用分集天线系统,才能保证通话质量,如高速公路地区;对于多径信号较少、移动用户移动速度较慢的地区,可以不必采用分集系统,如室内分布系统。
2.8 其他问题
在移动通信网络设计中,高话务热点地区是设计的难点和重点。CDMA网在进一步缩小宏蜂窝基站半径(已达到300 m)和采用多载波技术的同时,也可以使用微蜂窝、更多扇区和智能天线技术。由于CDMA系统共享同一载频,所以对于微蜂窝的应用,干扰控制是首要问题,可以利用建筑物来解决干扰,CDMA微蜂窝基站宜设在室内、地下、隧道或地铁等场所。
当三扇区不能满足容量要求时,若采用六扇区技术,可提高基站容量1.8倍。智能天线的引入,也可扩大网络容量1.3倍左右,同时也减少了无线信号干扰。
3、结束语
CDMA技术在我国的大规模商用,还处于初级阶段,许多问题的研究与解决,还需要我们在实践中不断地学习和检验。对于工程技术人员,进一步地了解和掌握其工程特点,是提高CDMA技术和扩大其市场的重要前提。
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