CDMA網(wǎng)絡規(guī)劃覆蓋分析的仿真技術研究

摘要：CDMA網(wǎng)絡的覆蓋、容量和質量不是相互孤立而是互相制約的，從而導致了網(wǎng)絡覆蓋規(guī)劃的復雜性。針對CDMA網(wǎng)絡覆蓋的復雜特點，對網(wǎng)絡規(guī)劃中的覆蓋分析做了詳細的研究，在仿真關鍵參數(shù)導頻強度設置上提出了一些新的方法，最后在U-NET仿真系統(tǒng)中對提出的方法進行分析比較，實驗證明當網(wǎng)絡負荷增加到設計負荷時，仍然不用對網(wǎng)絡進行大量的調整，網(wǎng)絡也不會出現(xiàn)覆蓋空洞，用戶依然能夠比較正常地進行通話，保證網(wǎng)絡質量。
關鍵詞：網(wǎng)絡規(guī)劃；覆蓋分析；鏈路參數(shù)；仿真參數(shù)

0 引言
網(wǎng)絡覆蓋分析是網(wǎng)絡規(guī)劃中的重要步驟，也是衡量一個網(wǎng)絡優(yōu)劣的關鍵。CDMA網(wǎng)絡的覆蓋、容量和質量不是相互孤立的，而是互相制約的，從而導致了網(wǎng)絡覆蓋規(guī)劃的復雜性。覆蓋分析首先要是要進行鏈路預算，其次必須進行規(guī)劃區(qū)域的劃分，根據(jù)不同的區(qū)域特點選擇正確的傳播模型，最后在得到的小區(qū)范圍內進行業(yè)務建模和業(yè)務預測，可以判斷是覆蓋受限還是容量受限，最后確定小區(qū)的覆蓋范圍。
本文研究了CDMA網(wǎng)絡規(guī)劃仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)能模擬CDMA網(wǎng)絡的調節(jié)機制，通過前反向鏈路的功率控制自行調節(jié)將干擾最小化，實現(xiàn)網(wǎng)絡容量的最大化和覆蓋的最優(yōu)化。對CDMA網(wǎng)絡規(guī)劃的關鍵參數(shù)提出了新的方法，分析了仿真結果并做了分析比較。實驗證明當網(wǎng)絡負荷增加到設計負荷時，仍然不用對網(wǎng)絡進行大量的調整，網(wǎng)絡也不會出現(xiàn)覆蓋空洞，用戶依然能夠比較正常地進行通話，并保證網(wǎng)絡質量。

1 覆蓋分析基本方法
覆蓋分析一般分三步進行：調查并對覆蓋區(qū)域進行區(qū)分；進行鏈路預算；選擇傳播模型。結合覆蓋區(qū)域的容量需求仿真得出網(wǎng)絡覆蓋范圍。
規(guī)劃區(qū)域劃分：不同的覆蓋區(qū)域有不同的覆蓋策略和要求，所以首先對覆蓋區(qū)域進行分類。根據(jù)無線傳播環(huán)境可分為密集市區(qū)、市區(qū)、郊區(qū)(鄉(xiāng)鎮(zhèn))和農(nóng)村四大類。除了上述四大基本區(qū)域類型外，還有山地、林區(qū)、湖泊、海面、島嶼等特殊地形，由于各種地形的無線傳輸環(huán)境千差萬別，可根據(jù)當?shù)貙嶋H情況進行適當調整。
鏈路預算：對通信鏈路中的增益與損耗進行核算。即計算在一個呼叫連接中、保持一定呼叫質量下，鏈路所允許的最大傳播損耗。通過鏈路預算考慮上行鏈路和下行鏈路之間的傳播損耗差異，很顯然實際的覆蓋范圍應由覆蓋較差的一方?jīng)Q定。因此一個優(yōu)良的系統(tǒng)應在設計時就要做好鏈路預算，使覆蓋區(qū)內的反向信號與前向信號達到平衡。在CDMA無線設計時，對前向鏈路預算進行估算意義不大，因為前向鏈路預算不可預測因素較多，而在反向鏈路預算中各種因素或為已知或可準確估計，因此結果較為可靠。一般來講CDMA系統(tǒng)主要是反向受限，計算反向鏈路更有實際意義，則反向最大損耗為：

式中：Mf為陰影衰落余量；MI干擾余量；Lp為地物損耗；Lb為人體損耗。在特定的環(huán)境和上述參數(shù)采用缺省設置時，可變的是干擾余量MI(與系統(tǒng)容量相關)，反向鏈路最大損耗會隨著干擾余量的改變而變化。CDMA系統(tǒng)是一個白干擾系統(tǒng)，干擾余量表示CDMA系統(tǒng)自身的干擾使背景噪聲提高的程度，以dB表示為：

下面給出對于幾個不同的負載因子的干擾余量取值：μ=50％，MI=3 dB；μ=60％，MI=4 dB；μ=75％，MI=6 dB。本文采用的網(wǎng)絡負載因子為75％。
傳播模型的選擇：傳播模型是移動通信網(wǎng)小區(qū)規(guī)劃的基礎，模型的準確與否關系到小區(qū)規(guī)劃是否合理，運營商是否以比較經(jīng)濟合理的投資滿足了用戶的需求。多數(shù)模型是預期無線電波傳播路徑上的路徑損耗的，所以傳播環(huán)境對無線傳播模型的建立起關鍵作用。
Okumura-Hata模型最為常用，根據(jù)Okumura曲線圖所做的經(jīng)驗公式，該模型由在日本測得的平均測量數(shù)據(jù)構成，其頻率范圍為150～1 500 MHz。市區(qū)的路徑損耗中值可以用下面的近似解析式表示：

式中：f為載波頻率；hb為基站天線高度；hm為移動臺天線高度；d為收發(fā)距離；a(hm)為增益校正因子。
該模型采用數(shù)理統(tǒng)計分析方法分為市區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村三種情況考慮，并對這三種不同地區(qū)修正模型增益校正因子。在使用該模型時要結合本地的地形地物特性做修正。

2 仿真關鍵參數(shù)設置
對CDMA這樣的復雜系統(tǒng)，影響因素眾多且相互制約，理論上的覆蓋預測值往往誤差較大，而采用系統(tǒng)仿真則能夠通過模擬系統(tǒng)工作過程，得到滿足容量需求的覆蓋結果，合理估計網(wǎng)絡規(guī)模和投資規(guī)模，指導運營商在容量、覆蓋、質量三者間尋求最佳點。華為的U-Net仿真系統(tǒng)能仿真這個網(wǎng)絡的調節(jié)機制。本文采用仿真的方法對網(wǎng)絡規(guī)劃進行覆蓋分析，在仿真關鍵參數(shù)導頻強度的設置上提出了一些方法。
Ec／Io：這是一個反映手機端當前接收的導頻信號(Pilot)的水平，反映了手機在這一點上多路導頻信號的整體覆蓋水平，Ec／Io越大，說明有用信號的比例越大。