CDMA直放站應用和網絡規劃與優化

2019-11-03 09:14:52

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供稿：網友

聶森

　　聯通一期網絡建設中大量采用直放站，獲得了較好的使用效果，使CDMA直放站技術在中國發展走上了快車道，但是在使用中也暴露出一些問題，特別是涉及到CDMA系統網絡方面。作為第一次大規模CDMA網建設，運營商和直放站設備廠家都是摸著石頭過河，出現問題是在所難免的。通過對一些省份應用調查分析，我們發現有以下因素：

　　1、對直放站的優、缺點認識不足。在沒有充分了解產品特性的情況下，把直放站當作基站使用，期望直放站的覆蓋范圍和覆蓋距離與基站相同，這顯然是不合適的。與此同時，對保證直放站的應用效果的一些基本條件如：直放站要求的隔離度、施主信號質量要求、對基站的噪聲影響沒有給予足夠的重視。這樣必然會使應用效果大打折扣。

　　2、直放站廠家對CDMA技術、直放站應用技術理解不深和儲備不夠，缺乏有經驗的工程應用人員和測試設備。CDMA技術中的噪聲、導頻、搜索窗口等方面都是非常抽象的，初次接觸的人員要有一個理解過程，國內大規模的啟動CDMA網直放站建設，造成這方面應用技術跟不上。

　　3、CDMA網的規劃和優化技術缺乏。直放站是配合網絡無線覆蓋的工具，必須在良好的規劃和優化技術指導下進行，而一期網絡建設中，最缺乏的恰恰就是這個方面。

　　4、運營商、主設備廠家、直放站廠家之間的配合不好。直放站應用涉及到對許多基站系統參數進行調整，需要主設備廠家給予足夠的配合，只有在運營商的協調下良好的溝通才可以得到好的效果。

　　仔細觀察，上述4點因素都是從不同的角度圍繞著的網絡規劃優化和直放站的關系這個核心，這充分說明直放站的應用離不開網絡規劃和優化的配合，或者說沒有網絡規劃和優化的指導，就不可能真正用好直放站。

　　那么直放站的建設中是如何考慮網絡規劃和優化的呢？

　　CDMA移動通訊技術是一項偉大的、優秀的技術，同時也是一項復雜、深邃技術，CDMA移動通訊技術始創人之一，A.J.Viterbi教授在業界第一本專著CDMA:PRinciple of Spread Spectrum Communications（這本書有中文譯本）中寫道：“CDMA技術超乎人們的直覺”，對于CDMA的碼分多址、擴頻、噪聲和容量等等觀念，經歷過GSM技術并向CDMA技術跨越的人們對此都有深刻的體驗。直放站在實際應用中要獲得良好的效果，不但需要高品質的直放站產品，高水平的工程應用技術、網絡優化技術甚至更加重要，直放站混合組網技術即是網絡發展的趨勢之一。

　　直放站應用于CDMA網絡將會引起網絡拓撲結構的變化、額外的鏈路功率預算、噪聲的影響、時間延時、更多的多徑信息等等，這些變化會對小區的覆蓋范圍、小區切換關系、上下行鏈路功率預算、小區用戶容量等系統參數都會產生較大的影響。直放站混合組網技術要求把直放站作為一個與基站等同的網元來看待，在網絡尚處于規劃階段時就開始考慮，評估與計算系統的上下行覆蓋、干擾、噪聲、系統參數設置等等，而不是僅僅當作網絡優化的一個工具使用，下面簡單從幾方面說明涉及的網絡規劃和優化工作。

　　1、直放站規劃

　　網絡規劃設計是移動通信網的建設中極其重要的環節，它對于網絡的建設成本與網絡建立后的運行質量有重要的影響。混合組網規劃設計目標是指導工程以最低的成本建造成符合近期和遠期話務需求，具有一定服務等級的移動通信網絡。具體地講就是要達到服務區內最大程度的時間、地點的無線覆蓋，滿足所要求的通信概率；在有限的帶寬內通過頻率復用，提供盡可能大的系統容量；盡可能減少干擾，達到所要求的服務質量；在滿足容量要求的前提下，盡量減少系統設備單元，降低成本等幾個方面目標。

　　直放站混合組網的網絡規劃技術是建立在CDMA系統網絡規劃技術之上的，基本流程與系統網絡規劃一致，在充分了解和測試所規劃區內的相關信息，利用網絡規劃軟件對基站和直放站覆蓋區域進行仿真，達到最佳組網的目的。

　　直放站混合組網規劃循序漸進的工作，是一個階梯式循環往復的過程。對于一個網絡來說，移動用戶在不斷地增長，無線環境在不斷的變化，話務分布情況也在變化之中，因此，網絡是在循環反復的網絡規劃與優化的過程中不斷發展壯大起來的。

　　直放站混合網絡規劃主要包括以下基本過程和內容：

　　（1）網絡規劃資料收集與調查分析

　　（2）勘察、選址和電測

　　（3）網絡容量考慮

　　（4）無線覆蓋設計及覆蓋預測

　　（5）干擾分析

　　（6）無線資源參數設計

　　2、直放站噪聲優化

　　直放站是一個有源的雙向放大設備，在放大有用的信號同時，必然也會引入一定的噪聲，作為一個有源設備，直放站即使不中繼任何有用信號也會發射噪聲信號，相當于一個帶內干擾源，系統總是希望直放站的噪聲系數越小越好，但這在實際上是不可能的。

　　直放站噪聲對系統的影響主要集中在上行鏈路，影響分兩種。

　　其一是引起基站熱噪聲電平升高，直放站等效于干擾源，即使所覆蓋區域沒有用戶，即上行鏈路無輸入，它也會向基站發出干擾噪聲，導致基站熱噪聲電平升高，這意味著基站接收機的靈敏度降低！影響所有處于本基站覆蓋區的用戶（注意：這時并不影響直放站覆蓋區的用戶）。對小區覆蓋范圍來講，會引起上行覆蓋半徑減小，對基站覆蓋區的用戶來講，手機的的發射功率會相應增大，或者處在小區邊緣的用戶會發生單通或上行話音質量下降或掉話等現象。

　　其二是直放站與施主基站通過無線連接，可以等效為串聯放大器。對處于直放站覆蓋區的用戶的影響相當與增大了基站接收機的噪聲系數。對于直放站覆蓋區，在考慮上行鏈路功率預算時，原先用于基站上行鏈路功率預算的基站接收機噪聲系數被串聯噪聲系數取代，串聯噪聲系數只影響直放站覆蓋區的用戶，若增大，影響直放站覆蓋區的上行功率預算，會使上行覆蓋半徑減小。

　　通常，我們總是希望直放站對基站熱噪聲貢獻最小，同時直放站的覆蓋區最大，但是這是不可能同時得到的，這兩種影響是互斥的，必須在對網絡整體性能全盤把握、施主基站的使用環境參數設置非常了解的情況下，仔細調整、反復路測驗證才能獲得最佳的效果。

　　3、系統參數優化

　　小區中增加直放站會引起施主基站的覆蓋半徑變化、相鄰小區變化、增加傳播的多徑、導頻混淆、導頻污染等等。

　　4、導頻混淆和導頻污染

　　直放站應用后，擴展了基站的的作用范圍，可能會在局部破壞了原先的PN規劃，引起導頻混淆和導頻污染。

　　導頻混淆是CDMA特有的，與GSM不同，CDMA基站是靠不同PN的偏置來區分的，由于PN信號經過一段空間傳輸后會，偏置會發生變化，與其他基站發生混淆，移動臺可能同時接收到兩個不同基站、PN偏置卻相同的信號，并且強度相近，這樣會使手機解調失敗，引起話音質量下降、掉話。

　　導頻污染在地形復雜的地區特別容易發生，當多個滿足解調要求、并且強度相近的導頻信號出現在同一個地區，一般數目超過三個，手機無法同時解調，則多出的信號就成為強干擾，這是將發生導頻污染。

　　引起導頻混淆和導頻污染的原因大多是網絡規劃不當、地形復雜（城區內大樓反射、街道效應等），解決的辦法最好是在網絡規劃設計階段就考慮，首先要獲得周圍站點圖、基站PN、相鄰關系、距離、切換門限等相關信息，對所有周圍基站，根據距離信息計算PN變化量，根據自由空間傳播公式計算信號強度，最后根據這些結果分析是否會產生PN混淆和污染。工程應用中發生了導頻混淆發生后可通過調整天線、功率、小區參數等解決。

　　一般認為導頻污染在是在優化中經常遇到的問題，而由于CDMA能夠提供多達128個可選導頻，作導頻規劃時比較容易，很少出現鄰導頻混淆和同導頻混淆問題，但是我們在通一期直放站網優過程中也發現了一些混淆的問題，影響很嚴重，因此也不能掉以輕心。

　　5、鄰區列表

　　直放站改變了網絡的拓撲結構，可能會引起周圍小區的切換鄰區發生變化，必須一一修改所有周圍小區的相鄰小區列表參數，達到與實際相鄰關系一致。

　　6、搜索窗口參數

　　直放站對系統搜索窗口參數的影響要從直放站群延時和產生多徑兩方面考慮。可能會對直放站所在的施主基站和周圍基站都有影響，必須根據實際情況仔細調整這些參數，這是實際應用中調整最頻繁的參數。

　　對于基站CSM(Cell Site Modem)的影響：

　　接入信道搜索窗口(access Channel Search Windows)

　　上行業務信道多徑搜索窗口（Reverse Link Traffic Channel Multipath）

　　對于移動臺MSM(Mobile Station Modem)的影響：

　　激活組搜索窗口（Active Set Search Window）

　　鄰居組搜索窗口（Neighbor Set Search window）

　　7、切換參數

　　一般情況下，整個系統的的切換參數都設置為相同或相近。網絡規劃希望在新的導頻信號強度還沒有大到可以對其他導頻信號產生干擾之前，就已經被加到有效組。

　　通常我們希望T_ADD門限設置的小一些，這樣可以使新導頻盡早加入到有效組，T_ADD門限值與擴頻增益和系統要求的最小Eb/Io有關。但是過小的T_ADD值設置，容易產生軟切換，對系統容量提出了更高的要求，造成不必要的浪費。

　　在類似隧道應用的直放站會帶來一些特殊的切換考慮，優化調整中要給予足夠的重視。

　　混合組網給運營商帶來巨大的經濟利益同時也給網絡建設者提出了更高的要求，不但要求有良好的基站網絡建設經驗和深諳CDMA噪聲容量理論，熟悉直放站的應用理論，更要求具備動態網絡建設的發展眼光，不斷測試、優化，再測試、再優化的，使之成為一個低成本、高質量、高效益的移動通訊網絡。

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