无 线 网 设 计 中 的 考 虑 因 素

人 们 已 经 认 识 到， 市 场 从 覆 盖、 容 量 提 供 直 到 网 络 的 质 量 分 阶
段 地 成 熟， 后 者 是 业 务 成 功 和 用 户 满 意 标 志 的 关 键 阶 段。 跨 过 这
一 发 展 点， 市 场 在 业 务 范 围 方 面 就 有 区 别， 成 功 取 决 于 成 本 效 益。

蜂 窝 区 和 PCS 网 络 的 经 营 者 渴 望 利 用 移 动 业 务 的 放 松 管 制、 固
定 移 动 的 会 聚 和 全 球 技 术 成 功， 达 到 早 期 成 熟。 最 近 PHS 在 日 本 的
成 功 以 及 在 香 港 逐 步 与 GSM/DCS 技 术 相 兼 容 是 远 东 市 场 近 来 的 重 大
发 展。 同 时， 随 着 越 来 越 多 的 微 小 区 部 署 及 延 伸 到 地 铁、 大 楼 内 和
住 宅 无 线 本 地 环 路 方 案 的 出 现， 各 种 技 术 也 在 日 趋 成 熟。 像 CDMA
这 种 新 技 术 通 过 提 供 更 高 的 系 统 容 量 为 模 拟 AMPS/TACS 系 统 开 拓 了
前 进 的 道 路， 正 在 向 GSM/DCS 的 全 球 成 功 发 起 挑 战。 在 这 方 面， 数 字
AMPS 作 为 一 种 竞 争 技 术 也 在 脱 颖 而 出。

切 实 可 行 的 计 划 和 运 用 这 些 技 术 必 须 注 意 到 这 些 技 术 的 优 势
和 未 来 潜 力。 这 一 途 径 必 须 符 合 市 场 定 位 和 网 络 寿 命 周 期， 在 本
文 中 我 们 通 过 展 示 面 临 的 状 况 而 不 是 提 供 解 决 方 法 来 考 虑 这 些 问
题。

有 技 术 制 约 的 规 划

考 虑 到 网 路 的 生 命 期， 当 技 术 改 良 及 其 进 步 与 经 营 途 径 紧 密 相
连 时， 创 新 的 规 划 能 产 生 出 有 效 的 实 施。 对 今 日 技 术 进 行 投 资 的
规 模 可 密 切 注 视 推 向 市 场 的 时 间 表， 例 如， 模 拟 AMPS 可 以 通 过 向
数 字 AMPS 演 进 而 蓬 勃 发 展。 把 诸 如 此 类 的 发 展 问 题 留 到 后 面， 考
虑 一 下 技 术 差 异 如 何 出 现 在 系 统 的 计 划 中 及 制 约 的 相 互 作 用 是 有
启 发 性 的。两 大 类 技 术 可 以 信 号 覆 盖 和 业 务 量 负 荷 之 间 的 关 系 模
型 说 明 其 特 征：多 载 波 TDMA 或 FDMA， 以 及 随 机 接 入 CDMA。

多 载 波 FDMA 或 TDMA 技 术

这 些 是 每 载 波 单 一 或 多 信 道 系 统， 对 这 种 系 统， 信 号 覆 盖 的 质
量 与 话 务 量 负 荷 是 相 互 独 立 的， 话 务 量 负 荷 通 过 信 道 可 用 性 或 呼
叫 阻 塞 率 来 衡 量。 对 于 蜂 窝 区 系 统， 这 些 原 理 已 众 所 周 知 并 理 解。
因 此， 传 统 部 署 计 划 正 在 考 虑 向 更 深 层 覆 盖 方 向 (室 内 或 室 外 演
进， 或 用 微 蜂 窝 区) 来 增 加 容 量。 例 如， 基 站 站 址 分 布 不 太 规 则 的
蜂 窝 区 分 割 和 频 率 规 划 就 存 在 实 际 制 约 微 小 区 的 布 局， 在 一 定 程
度 上 脱 离 了 蜂 窝 状 网 格， 以 便 为 局 部 业 务 量 高 的 地 区 增 加 容 量。
这 种 技 术 十 分 吸 引 人， 但 是 规 划 将 基 于 对 信 号 和 干 扰 等 值 线 的 设
计。 尽 管 这 种 原 理 是 初 级 的， 它 揭 示 了 业 务 量 与 覆 盖 深 度 的 无 关
性， 即 一 旦 信 号 的 电 平 足 够， 只 要 增 加 微 小 区 的 信 道 就 可 以 增 加
容 量。 这 样， 设 计 难 题 就 转 向 了 蜂 窝 区 参 数， 转 向 与 相 邻 微 小 区 或
宏 区 的 切 换 处 理。

在 这 类 传 统 的 系 统 中， 只 需 要 针 对 干 扰 考 虑 一 定 余 量， 定 出 信
号 的 门 限， 如 模 拟 AMPS 比 数 字 GSM 要 求 更 高 的 载 噪 比 (C/I) 门 限。 干
扰 的 决 定 因 素 是 话 务 量 强 度 和 分 布， 即 只 有 在 使 用 中 的 信 道 才 会
成 为 干 扰 的 原 因 之 一。 信 号 层 相 当 于 覆 盖， 业 务 层 的 生 成 决 定 了
信 号 和 干 扰 电 平， 干 扰 又 是 通 过 频 率 规 划 确 定 的。 在 系 统 一 级 这
决 不 是 静 态 的，内 在 地 取 决 于 切 换 的 边 界。 这 些 边 界 是 由 蜂 窝 区 参
数 设 定 的。因 此，即 使 系 统 控 制 的 直 观 化 十 分 复 杂，它 也 可 以 作 为 概
率 等 值 线 (由 切 换 迟 滞 或 余 量 来 设 定) 层 面 进 行 模 拟。

CDMA 和 随 机 接 入

这 种 类 型 与 FDMA 和 TDMA 技 术 的 运 转 完 全 不 同， 因 此 无 线 网 络 规
划 以 仿 真 和 更 为 复 杂 的 方 式 来 制 定。CDMA 系 统 自 动 将 话 务 量 负 荷
与 信 号 覆 盖 联 系 起 来。 随 机 接 入 的 性 质 (对 负 荷 递 增 的 适 度 响 应)
在 许 多 情 况 下 十 分 惊 人 地 重 新 规 定 了 覆 盖。 换 句 话 说，CDMA 的 信 道
阻 塞 模 型 与“经 典 的 爱 尔 兰” 原 理 不 同。

为 了 说 明 这 一 点， 让 我 们 考 虑 整 个 时 间 内 出 现 的 话 务 量 高 蜂
期。 从 理 论 上 讲，CDMA 肯 定 会 按 高 峰 来 考 虑 覆 盖 区， 动 态 地 缓 和 需
求。 在 这 样 做 的 过 程 中， 它 规 定 了 新 增 蜂 窝 多 站 址 的 等 值 线。 低 话
务 量 区 将 享 有 良 好 的 覆 盖， 如 果 需 求 预 报 比 较 精 确 地 预 测 了 这 些
地 点 的 话 务 量， 它 还 可 能 导 致 最 初 的 蜂 窝 区 站 址 数 减 少。 假 定 服
务 质 量 期 望 值 在 所 有 市 场 都 是 区 分 是 否 有 竞 争 力 的 因 素， 我 们 需
要 分 析 CDMA 对 预 期 的 恢 复 正 常 的 能 力。

城 市 CDMA 使 用

设 计 大 容 量 CDMA 展 示 出 技 术 参 数 间 的 一 些 迷 人 关 系。 直 接 序 列
IS－95 CDMA 受 到 来 自 蜂 窝 区 内 在 用 用 户 反 向 链 路 (移 动－ 基 站 路 径)
干 扰 的 极 大 限 制。 功 率 控 制 确 保 所 有 反 向 路 径 (需 要 的 和 干 扰) 以
同 一 电 平 到 达 基 站， 这 就 对 最 高 容 量 施 加 了 限 制。 例 如， 如 果 系 统
负 荷 达 75％ 的 最 大 容 量， 只 有 25％ 的 总 功 率 可 用 来 抗 干 扰。 事 实
上， 这 就 开 始 对 有 载 城 市 蜂 窝 区 的 规 模 设 计 施 加 了 制 约 因 素， 即
反 向 路 径 的 最 大 允 许 路 径 损 耗 按 比 例 减 少。CDMA 的 农 村 轻 负 荷 蜂
窝 区 规 划 比 较 容 易， 不 必 考 虑 CDMA 软 切 换 的 敏 感 性 和 硬 切 换 的 变
幻 莫 测。

CDMA 功 率 计 划

IS－95 CDMA 系 统 将 重 点 从 频 率 规 划 转 向 功 率 规 划， 至 少 对 单 CDMA
载 波 情 况 是 这 样。 设 计 不 止 一 个 载 波 的 CDMA 系 统 给 切 换 和 蜂 窝 区
参 数 设 置 增 加 了 极 大 的 复 杂 性。单 一 载 波 CDMA 系 统 的 使 用 已 获 得
某 些 成 功。

诸 如 MSI PlaNET 等 设 计 工 具 通 过 对 随 机 放 置 移 动 体 的 位 置 和 密
度， 进 行 蒙 特 卡 罗 模 拟， 建 立 随 机 用 户 信 道 动 态 利 用 的 模 型。 这 相
当 于 话 务 量 分 布 图。 其 目 的 是 在 已 定 的 话 务 量 图 的 前 提 下 调 整 站
址 位 置， 使 侯 选 站 址 的 正 反 路 径 得 以 平 衡。 覆 盖 区 域 的 正 向 和 反
向 路 径 是 平 衡 的。 然 而， 仍 有 一 些 小 块 地 区 未 能 达 到 路 径 平 衡， 它
们 由 蓝 色 和 红 色 (正 向 和 反 向) 区 域 标 明。 平 衡 决 定 性 地 取 决 于 导
频 有 效 辐 射 功 率 (ERP)、 话 务 量 负 荷、 导 频 信 噪 比 (Ec/Io) 余 量以 及 话
音 信 噪 比 (Eb/Io)。 更 有 趣 的 是 切 换 分 析 (状 态 显 示)。 站 址 间 软 切 换
为 黄 色 区 域。 注 意 用 绿 色 表 示 的 区 域 为 软 切 换 状 态， 即 可 能 从 站
址 内 过 渡 到 站 址 间。 当 考 虑 导 致 最 终 硬 切 换 时 (未 显 示)， 情 况 的 形
成 是 复 杂 的。 在 规 划 站 址 时，重 要 的 是 要 将 CDMA 覆 盖 集 中 在 话 务 量
高 度 集 中 的 地 区，否 则 电 干 扰 引 起 的 音 区 会 扩 大 这 些 盲 区，用 参 数
调 整 难 以 改 善。

CDMA 微 小 区

在 系 统 控 制 情 况 下， 将 CDMA 延 伸 到 分 层 衬 底／迭 加 不 是 简 单 易 做
的。 站 址 移 动 范 围 不 大， 以 站 内 扇 区 间 切 换 为 主 的 业 务 可 以 采 用
这 种 方 式。 普 遍 的 使 用 就 要 求 认 真 仔 细 的 考 虑 这 种 方 法 可 能 会 引
起 争 论， 它 与 硬 切 换 分 层 的 CDMA 软 容 量 概 念 相 抵 触， 即 连 续 软 切
换 措 施 的 原 理 否 定 了 这 种 可 能 性。 这 并 不 意 味 着 微 小 区 使 用 是 不
可 行 的， 相 反， 它 告 诫 不 要 用 分 层 结 构 来 增 加 容 量。

AMPS 和 TACS 的 经 验 和 潜 力

预 测 认 为 AMPS 系 统 至 少 到 2005 年 能 有 利 润 地 运 营， 发 展 情 况 足
以 使 大 多 数 基 础 设 施 供 应 商 保 持 继 续 投 资。 在 全 球 范 围 内， 目 前
模 拟 与 数 字 比 例 成 为 70:30， 模 拟 移 动 用 户 超 过 3 千 万。 不 仅 如 此，
1995 和1996 年 每 年 的 发 展 继 续 超 过 40％。预 计 发 展 将 趋 于 平 稳，但 现
有 的 模 拟 市 场 (主 要 是 北 美 和 南 美) 正 在 推 动 向 增 强 特 性 继 续 发 展
的 计 划 (甚 至 应 用 于“慢 速 移 动”或 步 行 通 信 的 微 小 区)，并 推 动 供 应
商 提 供 室 内 或 地 铁 产 品。

欧 洲 和 远 东 (如 香 港 和 新 加 坡) 的 管 制 和 政 府 压 力， 通 过 只 授 予
数 字 技 术 的 许 可 性 已 形 成 向 数 字 技 术 的 一 些 转 移。 竞 争 政 策 已 不
寻 常 地 形 成 一 种 气 候， 在 仍 设 法 最 大 限 度 地 提 高 对 其 模 拟 网 络 投
资 回 报 的 同 时，既 有 模 拟 又 有 数 字 技 术 的 经 营 者 正 在 考 虑 转 向。

数 字 AMPS 开 发 遗 留 的 基 础

从 历 史 上 看， 大 多 数 网 络 都 以 模 拟 AMPS/TACS 衬 底 来 规 划， 许 多 网
络 都 只 是 临 时 使 用。 这 些 网 络 暴 露 出 蜂 窝 区 选 址 差 的 特 点， 尤 其
在 覆 盖 扩 展 仍 是 优 先 考 虑 的 地 方。 现 在， 同 样 的 问 题 也 因 取 得 站
址 或 架 设 天 线 受 到 越 来 越 多 限 制 等 方 面 的 困 难 而 产 生。 在 许 多 情
况 下， 与 一 竞 争 者 共 用 最 佳 性 第 二 位 的 选 择 方 案 是 明 智 之 举。

频 率 规 划 难 题

频 谱 压 力 已 把 焦 点 转 移 到 频 率 规 划 的 最 佳 化。 随 着 蜂 窝 区 分
裂， 缩 小 了 蜂 窝 区 规 模， 现 实 世 界 压 力 已 对 合 格 站 址 的 获 得 施 加
了 限 制。 在 这 场 战 斗 中， 模 拟 技 术 遭 受 重 创， 因 为 它 对 脱 离 蜂 窝 网
格 的 站 址 位 置 最 敏 感。 模 拟 网 络 容 量 的 不 断 增 加 使 蜂 窝 区 面 积 不
足 一 公 里， 这 已 处 于 技 术 限 制 的 边 缘。 模 拟 微 小 区 的 实 施 需 要 很
高 的 成 本。

具 有 TDMA 结 构 的 数 字 AMPS 为 移 动 辅 助 切 换 (MAHO) 开 辟 了 前 景， 即
移 动 台 能 在 空 闲 时 隙 中 监 视 和 测 量 相 邻 蜂 窝 区 控 制 信 道。 它 通 过
有 效 的 切 换 较 好 地 管 理 了 蜂 窝 区 边 界， 使 频 率 规 划 负 担 减 轻。 此
外， 它 也 为 向 具 有 微 区 和 容 量 减 缓 的 分 层 蜂 窝 区 结 构 演 进 开 辟 了
道 路。 数 字 AMPS 频 率 规 划 的 处 理 与 GSM 系 统 中 已 得 到 公 认 的 多 信 道
载 波 安 排 很 相 似。

如 果 不 考 虑 站 址 定 位 制 约 的 话，AMPS 覆 盖 层 在 技 术 上 适 合 数 字
AMPS IS 136 TDMA。 作 为 容 量 的 迭 加， 它 有 明 显 的 优 点， 尤 其 是 用 双 模
式 运 转。 这 是 很 自 然 的 下 一 步， 这 种 改 变 看 上 去 切 实 可 行， 但 网 络
质 量 无 法 保 证 在 正 常 负 荷 下 能 比 得 过 设 计 良 好 的 模 拟 AMPS 网 络。

向 数 字 化 转 移

AMPS/TACS 和 CDMA IS 136 TDMA 标 准 是 双 模 式 的， 因 此 能 在 无 线 网 络
中 作 为 混 合 技 术 使 用。 而 对 GSM、DCS 或 DECT 和 PHS 就 不 能 说 同 样 的 话
了。 这 为 技 术 创 建 了 发 展 道 路， 但 它 是 否 能 产 生 可 行 的 网 络 呢？

中 国 市 场 上 占 优 势 地 位 的 是 TACS 网 络， 在 技 术 互 用 性 和 兼 容 性
方 面， 自 然 发 展 是 CDMA、 这 一 前 景 必 须 以 中 期 过 渡 策 略 (尤 其 是 GSM
网 络 在 中 国 的 推 广 使 用) 来 分 析。

TACS-CDMA 双 模 式 网 络

暂 时 把 频 谱 的 策 略 考 虑 放 在 一 边， 模 拟 TACS 和 CDMA 技 术 并 不 协
调 一 致， 除 非 作 为 一 种 临 时 过 渡 的 方 便 措 施， 这 依 赖 于 精 明 的 频
谱 划 分 和 伴 随 的 使 TACS 网 络 不 再 接 受 新 用 户 的 决 策。 香 港 和 记 电
信 公 司 采 用 的 就 是 这 种 策 略。 双 模 式 移 动 台 是 实 现 这 一 双 层 网 络
原 理 的 先 决 条 件， 两 种 模 式 推 向 市 场 时 可 用 不 同 的 价 位。 然 而， 站
址 获 得 问 题 和 希 望 两 种 技 术 并 置 挫 败 了 分 割 的 目 标。 在 城 市 地 区
为 什 么 不 迅 速 转 向 CDMA？ 为 什 么 不 把 TACS 基 础 设 施 转 向 低 密 度 地
区？ 这 一 彻 底 改 变 的 主 张 使 遗 留 的 站 址 得 到 赞 同， 它 设 想 CDMA 部
署 在 现 有 的 TACS 站 址 (或 子 集)， 随 着 容 量 增 加 使 用 低 功 率 手 持 机
是 可 行 的，有 成 本 效 益 的。 在 这 种 情 况 下 产 生 了 一 种 有 趣 的 可 能
性， 在 双 模 式 情 况 下 有 选 择 地、 渐 进 地 使 TACS 站 址 退 役，要 多 于
CDMA 的 补 偿 占 用。 要 实 现 这 一 复 杂 的 替 代 需 要 有 完 善 的 工 具 来 分
析 各 技 术 层 及 混 合 TACS/CDMA 业 务 溢 出 情 况。

使 用 低 功 率 手 持 机 的 CDMA 情 况 必 须 得 到 网 络 的 支 持。 这 种 情 况
用 CDMA 也 许 更 为 灵 活， 但 最 终 是 它 所 工 作 环 境 内 的 抵 押 品。 对 射
频 辐 射 危 险 性 的 重 视 不 断 加 强 以 及 因 容 量 关 系 蜂 窝 区 面 积 的 不 断
缩 小 自 然 是 相 互 合 作 的。 然 而 系 统 控 制 和 软 切 换 实 现 将 在 复 杂 性
增 加 的 情 况 下 运 行， 而 且 除 非 行 人 的 移 动 性 符 合 设 想， 还 会 有 切
换 失 败 的 风 险。

TACS 技 术 在 蜂 窝 区 面 积 方 面 受 到 限 制， 而 CDMA 有 可 能 发 展 成 微
小 区。CDMA 的 分 层 蜂 窝 区 结 构 (HCS) 现 在 不 可 行。

GSM 容 量 难 题

GSM 已 成 为 蜂 窝 移 动 通 信 和 PCS 市 场 的 业 已 证 实 的 全 球 技 术。 目
前， 它 还 不 具 备 适 应 AMPS/TACS 或 CDMA 的 良 好 技 术。 对 容 量 限 制 作 一
比 较， 对 GSM 的 一 个 主 要 忧 虑 是 它 将 与 CDMA 相 对 抗 的 能 力。 这 种 争
论 是 长 期 的，这 里 我 们 的 兴 趣 是 了 解 前 景 如 何， 以 及 它 如 何 才 能 比
最 初 部 署 的 宏 区 提 供 更 多 容 量。

许 多 已 经 部 署 的 系 统 实 施 4×3 频 率 复 用， 即 四 个 站 址 3 个 扇 形
的 蜂 窝 格 式。 这 受 到 网 络 质 量 可 接 受 的 载 波 干 扰 比 (C/I) 余 量 制
约。 转 向 3×3 频 率 复 用 将 受 相 邻 信 道 干 扰 的 限 制，这 是 GSM 的“唯 一
致 命 弱 点”。

使 用 切 实 可 行 的 频 率 规 划 以 增 加 容 量 的 下 一 步 将 依 赖 于 GSM 无
线 电 网 络 性 能， 如 跳 频 (FH) 和 不 连 续 传 输 (DTX)。 现 在 一 些 供 应 商
提 供 诸 如 智 能 迭 加／衬 底 (IOU) 和 分 层 蜂 窝 区 结 构 (HCS) 等 先 进 性 能。
HCS 结 构 是 在 综 合 宏 区/ 微 小 区 网 络 中 实 施 微 小 区 的 实 际 方 式。MSI
公 司 参 与 了 欧 洲 的 IOU 试 验。 试 验 是 否 成 功 取 决 于 卖 主 所 提 供 的
先 进 基 站 控 制 器 (BSC) 能 力， 和 MSI 的 规 划 工 具 PlaNET 的 特 性， 这 种
工 具 能 够 设 计 并 规 划 实 际 的 IOU 站 址。 操 作 和 维 护 中 心 (OMC) 测 得
的 数 据 以 很 好 的 结 果 验 证 了 MSI PlaNET 模 型。

IOU 以 网 络 两 个 层 间 蜂 窝 区 内 切 换 的 原 理 为 基 础， 即 正 规 的 超
频 率。 超 频 率 的 复 用 更 为 严 格。 主 要 的 吸 引 力 是 不 用 新 站 址 就 能
增 加 容 量 的 能 力。 试 验 的 典 型 结 果 表 明 容 量 增 加 约 30%。

微 小 区 规 划

规 划 微 小 区 是 因 地 置 宜 和 资 源 密 集 的 活 动， 在 设 计 工 具 中 没
有 良 好 地 综 合 微／宏 HCS 层： 经 验 表 明， 传 播 的 复 杂 性 质 使 精 确 通
用 模 型 的 产 生 十 分 困 难。 与 宏 区 的 方 式 大 致 相 同， 模 型 需 要 校 准
或 调 整。 认 识 到 这 一 点，MSI PlaNET 具 有 模 型 选 择， 从 半 经 验 主 义 到
目 前 在 工 具 中 实 施 的 射 线 跟 踪 型。 信 号 电 平 的 传 播 预 测 如 图 6 所
示。 实 际 经 验 已 证 明， 某 种 因 地 制 宜 的 修 正 对 有 效 部 署 来 说 是 不
可 少 的。 因 此， 在 工 具 中 显 示 信 号 和 干 扰 (图 7) 的 能 力 简 化 了 分
析， 增 加 了 对 微 小 区 和 宏 区 系 统 层 的 了 解。 一 种 可 能 的 情 况 是 使
用 测 得 的 微 小 区 信 号 干 扰 分 析 来 推 测 宏 区 覆 盖。

对 各 种 技 术 的 这 一 实 际 分 析 可 以 清 楚 地 看 出， 所 有 技 术 都 有 多
面 性。 要 选 择 一 胜 者 并 非 易 事， 但 是 从 实 际 情 况 分 析 中 好 好 选 择
会 取 得 较 好 的 结 果。 良 好 的 工 具 和 技 能 是 关 键 因 素。

安 沃 尔·巴 吉 瓦，公 司 科 技 主 任，国 际 移 动 系 统 公 开 上 市 公 司，
英 国 伦 敦