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SCDMA无线接入系统的网络规划
2006年6月20日 13:54  来源:通信世界  作者:穆乃刚
  前言

  无线接入技术是目前发展迅速、市场巨大、组网快捷、使用方便的一种接入网技术。  
SCDMA(SynchronousCodeDivisionMultiple Access,同步码分多址)无线接入系统融合了智能天线、同步码分多址、软件无线电及全质量话音压缩编码等先进技术,目前该系统在大庆油田、辽河油田通信网中已获得广泛应用,并显示了强大的生命力,本文将对其系统的网络规划做以下介绍。

  一、网络规划的基本原则及目标

  网络规划的基本原则是在一定的成本和满足服务质量的前提下,建设一个容量和覆盖范围尽可能大的无线网络,能适应未来网络发展和扩容的要求,即CCCQ最优原则(C-Cost,C-Coverage,C-Capacity,Q-Quality);一般移动通信网络都是分期建设的,在建设的初期,考虑先覆盖、后容量,初期建成一张“薄网”,在建设的中后期,全方位打造精品网络,提高语音质量,关注容量需求,兼顾边际覆盖,提高无线网络覆盖率和系统资源利用率,关注业务的可持续发展,可简单灵活的进行网络扩容和新业务的展开。

  网络规划的目标如下表所示:



  二、网络规划的前期调研

  网络规划的前期调研是网络规划的基础,调研的基础资料准确与否直接关系到网络规划的客观性、合理性,关系到将建成的无线接入网络的通信质量。前期调研的内容包括:了解本地通信业务发展情况及地形、地物、地貌和经济发展等信息,了解本地的社会人文状况和用户消费特性,收集拟覆盖区的电子地图、街道图、地形高度图,购买当地1:10000市区地图,收集本地区其它移动运营商BTS(基站收发信机)的分布情况,最好有该地区相关运营商的BTS分布图,了解本地区通信管道及线路的分布现状,以确定BTS的可实施性和投资估算。实践证明,成功的前期调研可以让我们在接下来的网络规划中少走很多“弯路”。

  三、系统组网方式

  系统组网方式的选择应根据网络用户的容量、用户的分布和话务量及网络所覆盖范围的电波传播条件综合确定。目前常用的组网方式有两种,其组网结构如下图所示,



  单BSC组网



  单LMCC和多BSC组网

  BSC(基站控制器)在系统中处于BTS和本地固定交换中心或LMCC(本地移动控制中心)之间,其主要功能是控制和管理所辖的BTS建立和释放无线资源,处理来自移动终端、本地固定交换中心或LMCC的呼叫请求,处理BSC内部移动终端的越区切换,响应移动终端的登录、鉴权和位置更新等。1个BSC最多可以连接96个BTS,容纳4万个用户(按照每用户0.05Erl计算)。

  BTS是SCDMA系统的前端设备,通过空中接口实现与各种用户终端的通信连接,通过E1数字中继链路连接到BSC,物理上可以用光缆、数字微波或电缆传输。BTS设置于各个蜂窝小区的中心,分别工作于不同的载波频率,组成一个高话务密度的无线通信系统。每个BTS工作于一个载频,占用0.5MHz带宽。

  LMCC位于BSC和PSTN之间,其主要功能包括与外部网络的互联(如接入到PSTN,LMCC与PSTN之间通过NO.7/NO.1信令连接)、跨BSC的移动用户的话路交换、用户的部分移动性管理等,同时还完成号码分配、局数据管理和用户计费等功能,最大可以支持128k×128k交换网络,提供10万中继,

  支持最多16个BSC的组网连接。

  BSC和LMCC位于中心交换局机房内,而BTS可与BSC和LMCC在一起,也可分布在各个地点,形成一个个小区。

  四、电波传播模型及链路预算

  SCDMA无线接入系统工作在1800MHz,绕射和穿透能力差,其电波传播特性和GSM1800完全一致,这是由频段决定的。实践证明,修正的Hata模型与该系统的实测结果比较吻合,是适合其工作频率的电波传播模型,其针对不同的地形给出了链路损耗不同的修正公式,即

  Lu=46.33+33.9logf-13.82loghb-a(hm)+(44.9-6.55loghb)logd(城市)

  Lu=46.33+33.9logf-13.82loghb-a(hm)+(44.9-6.55loghb)logd-K(郊区)

  Lu=46.33+33.9logf-13.82loghb-a(hm)+(44.9-6.55loghb)logd-Q(开阔区)

  其中a(hm)为用户终端天线高度修正因子,f为计算频率(MHz),hm为用户终端天线的有效高度(m),hb为BTS天线的有效高度(m),d为BTS与用户终端之间的距离(Km),a(hm)取值为

  a(hm)=(1.1logf-0.7)hm-1.56logf+0.8

  K取值为

  K=2log2(f/28)+5.4

  Q取值为

  Q=4.78log2f-18.33logf+40.94

  当hm取1.7m,hb取60m时,Hata修正模型的路径损耗表如下所示:



  为了提高覆盖预测的准确性,需要根据实测结果对传播模型进行修正。在进行实际测试时,可以根据当地的地形地貌确定几种比较典型的地形,如高密度区、中密度区和低密度区,选取几个典型的环境,利用路测仪器和测试手机进行测试,然后根据路测数据对理论计算结果进行修正。

  上行链路的最大损耗预算公式为(其中beamforming_gain为天线阵增益)

  Lmax=Phandset_t+handset_ant_gain+ BTS_ant_gain + beamforming_gain

  -PBTS_r- total_margins

  下行链路的最大损耗预算公式为(其中beamforming_gain为天线阵增益)

  Lmax=PBTS_t+handset_ant_gain + BTS_ant_gain + beamforming_gain

  -Phandset_r-total_margins

  由以上公式可得出正反向链路的损耗预算表,如下所示:



  当hm取1.7m,hb取60m时,由Hata修正模型的路径损耗表可知,SCDMA无线接入系统对移动终端的覆盖范围为

  •城市<1.3Km

  •郊区<3Km

  •开阔区<12Km

  五、系统容量预算

  1、话务量简介

  由于无线频率资源有限,移动用户只是在呼叫时才占用一个信道,呼叫结束后立即释放信道。如果所有信道都被占用,用户的呼叫就要发生阻塞。话务量大小取决于单位时间的平均呼叫次数和平均每次呼叫占用的时长,常用单位为Erl(爱尔兰),1Erl表示1个信道在考察时间内完全被占用的话务强度。如果1个小时内信道被占用半小时,那么该信道在这个期间的话务强度为0.5Erl。

  2、爱尔兰表

  一定的阻塞率下,信道数对应的话务量如下表所示:



  3、容量计算

  1个SCDMA的BTS共有30个业务码道,用于移动终端时,由于留做位置更新和切换,能够同时占用的数目为26个,在5%阻塞率下,

  单BTS话务能力为20.943Erl,按照每户0.025Erl计算,可以支持约830个用户,按照每户0.05Erl计算,可以支持约410用户;

  单BSC最大话务容量时可连接96个BTS,话务能力为2010Erl,按照每户0.025Erl计算,可以支持约8万个用户,按照每户0.05Erl计算,可以支持约4万个用户;

  单LMCC最多可以连接16个BSC,话务能力为32168Erl,按照每户0.025Erl计算,可以支持约120万个用户,按照每户0.05Erl计算,可以支持约60万个用户。

  六、网络频率规划

  SCDMA无线接入系统属于码分多址系统,每个码道对应于某个载频上的一个地址码和一个PN(Pseudo?randomNumber)码。系统为每个用户分配了各自的地址码,不同的码型代表不同的码分物理信道,该系统采用32个正交Walsh伪随机序列作为每个用户的地址码,即每个BTS可提供32个码道;PN码是用来识别系统的不同小区,同一小区内的不同码道使用同一个PN码,同一载频上的不同小区使用不同的PN码以彼此区分。因此当SCDMA网络中同一个载频上的小区数目小于PN码数时,不存在频率复用和频率规划的问题;当需要实施多载频时,也没有频率规划的问题;只有当网络中同一个载频上的小区数目大于PN码数时,存在小区PN码的复用问题。PN码复用的基本原则是在网络中的任意位置不会产生PN码冲突,因为PN码冲突会导致干扰剧增,容量下降,因此在网络规划中应避免发生此种情况,采用的方法是使来自干扰小区的导频信号小于终端的接收门限或使终端收到的主服务小区与干扰小区的导频信号比值大于一定的解调门限。

  结束语

  SCDMA无线接入系统建设是一项复杂的系统工程,而网络规划是其中的一个至关重要的环节,优秀的网络规划是建成一个投资省、覆盖广、容量高、效果好的无线接入网的必要条件,在实际的规划工作中,还应通过无线覆盖的实测数据、话务分析和干扰分析,动态调整BTS的布局,最后确定一个合理的网络规划。
 
 [关键词]:SCDMA 无线接入 智能天线  发表评论    【推荐】 【打印

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