IS-95 CDMA系统的无线网络设计（高鹏）

         IS-95 CDMA系统的无线网络设计（高鹏）
摘要    本文讨论了IS-95 CDMA移动通信系统无线网络的设计方法及若干问题
关键词  CDMA 覆盖 容量
1 引言   
    从1996年开始，北京、上海、广州、西安等城市进行了IS-95 CDMA商用试验。目前CD-
MA系统即将在我国开始大规模建设，因此对CDMA无线网络的设计的研究变得十分必要。
2 CDMA无线网络的设计基础
2.1 无线网络设计过程
    无线网络设计包括设计前的准备工作、初步设计、站址确定和设计的优化及最终设计
等4个步骤。
   （1）设计前的准备工作
    设计前须与用户协商以对下列问题达成共识：
    *建网的目标和需求。根据服务区域、服务对象、业务量、服务等级、话务量分布和投
     资限额确定建网目标。
    *根据业务及用户预测和话务量统计决定建网初期及终期容量，并且统计出用户话务量
     分布。
    *获取覆盖计划和实施策略。
   （2）初步设计
    根据建网城市特点、地形地物状况确定场强预测模型；建立链路预算；根据用户及设
计需要选择合适的站址；规划话务量的分配；覆盖区设计；干扰分析。
   （3）站址确定和设计的优化
    根据实际情况，对初步设计中的站址选择进行修改。在修改过程中，既要考虑网络性
能的要求又必须考虑架设基站的困难。可能需要较长时间的努力，才能达到对网络性能及
现实问题的兼顾。
   （4）最终设计
    通过软件预测计算，设计结果以彩图及报告的形式产生。内容包括：前向及反向覆盖
性能、干扰情况、切换情况等。
2.2 CDMA无线网络设计考虑的问题
   （1）清频
    CDMA系统所用频段及保护带不可被其他无线信号占用。系统安装前必须进行现场测试，
对可能的干扰源进行分析并清除。
   （2）话务量分布
    话务量分布对CDMA系统性能有重要的影响。为保证设计中预测的准确性，建议利用当
地现有成熟无线系统话务分布的统计数据。
   （3）覆盖区设计
    对于高话务密度区应以最大容量为设计目标，对于低话务密度区应以最大覆盖范围为
设计目标。
2.3 关键参数的取定
   （1）Eb／N0的取值
    质量要求和移动台的移动性有密切关系。对于高移动性用户，例如在高速公路上高速
行驶的用户，质量的极端要求Eb／N0为8dB；若所有用户均为高移动性用户，则Eb／N0的
平均值可取7dB。固定用户只要3dB就可运行，而我国移动台96％以上是手持机，因此整体
移动性较低，为此取Eb／N0为6dB是适宜的。但是在设计中需留有一定的余量，因此Eb／N
0一般应取为6.5dB。
   （2）软切换比例
    软切换的使用将降低总体的手机发射功率，有利于系统容量的进一步提高；但另一方
面，软切换占用了多个小区的物理信道单元，造成物理信道单元的浪费。因此必须对这两
个方面予以协调和平衡。理论研究和实际测试均表明，软切换比例为35％左右是比较理想
的。
3 无线网的覆盖计算
3.1 基站接收机的灵敏度
    无线网覆盖计算的第一步是确定接收机的灵敏度。对于IS－95 CDMA基站而言，接收
机的灵敏度取决于话音编码速率、接收机噪声系数和Eb／N0等参数。因此不同厂家的设备、
不同的话音质量要求都将引起接收机灵敏度的不同。
3.2 反向链路预算
    反向链路预算主要取决于干扰余量、衰落余量、软切换增益等因素，具体计算公式如
下：  L=Pout - Lb - Lcar － IM － FM + Gs + Ga - Lc - Pin其中，Pout为移动台的
EIRP；L为最大允许的路径损耗；Lb为人体损耗;Lcar为汽车损耗；IM为干扰余量，由小区
负载因子X决定;FM为阴影衰落余量，由设计所要求的无线可通率决定；Gs为软切换增益，
由软切换比例及无线可通率决定；Ga为基站接收天线增益;Lc为基站馈线损耗;Pin为基站
接收机灵敏度。
3.3 前向链路预算
    在无线设计时，不需对前向链路进行人工计算，而只能信任软件模拟的结果，原因如
下：
   （1）在反向链路预算中，各种因素或为已知，或可准确估计，因此结果较为可靠。而
前向链路不可预测因素较多（如周围基站的干扰情况、移动台的移动速度等），因网络具
体情况而不同，无法给出一个通用的取值。
   （2）有些厂家曾采用3dB作为周围基站的干扰系数进行前向链路预算与实际情况比较，
对于不同网络，不同地区，结果相差悬殊。
   （3）链路预算的意义在于高速公路等小话务量开阔地区覆盖半径的粗略计算。因为在
建筑物密集地区，受大话务量限制，小区半径很小，信号强度并非小区半径的限制因素。
而对于小话务量开阔地域，前向链路强于反向链路，因此计算反向链路更有实际意义。
4 导频偏移量的规划
    在IS－95CDMA系统中，每个基站利用导频PN序列的时间偏置来标识它的前向信道。导
频序列的时间偏置常用导频偏移量来区别，导频偏移量是指相对于零偏置导频序列的偏置
值，其取值范围为0～511。
4.1 导频偏移量的配置原则
    相邻基站的导频偏移量应有足够的隔离，使用相同导频偏移量的基站间距应满足干扰
要求D＞5r（r为小区半径）。应预留备用导频偏移量，供特殊站点使用（超高站）。
4.2 PILOT－INC的取值
    在IS－95中定义导频偏移量的增量为PILOT－INC。综合考虑CDMA系统建设的规模、每
个基站所要覆盖的范围、有效导频集搜索窗口的大小确定PILOT-INC。根据运营商的经验，
PILOT－INC通常取值为4～10，此时可用于分配的导频偏移量数为128～51。
    例如：工程中取PILOT－INC为10时，按每组有17个导频偏移量共分3组，其偏移量分
别为0×64O、1×640…
                表1 导颁偏移量的取值
50×640比特码片，如表1所示。
4.3 导频偏移量的复用
    当多个基站使用相同偏移量的导频信号时可能出现两种情况：（1）移动台在某基站
工作时，受到相同偏移量基站导频信号的干扰；（2）移动台接收到其他导频信号无法唯
一判断该导频信号所归属的基站。为避免这些情况的出现，必须保证基站之间有足够的距
离间隔。
5 结论
    本文对CDMA无线网络设计的若干问题进行了探讨。实际上CDMA无线网络设计中需要涉
及的技术细节还很多，如前、反向链路的干扰及与其它移动通信系统的干扰等。只要我们
在设计中不断摸索，总结经验，就能使CDMA网络的设计更加优化、更加合理。