1、引言
CDMA2000是美國向ITU提出的第三代移動通信空中接口的標準建議,是IS-95向3G演進的技術體制方案。從CDMAOne向3G演進的路徑為:IS-95A,IS-95B,CDMA2000 1x和CDMA2000 1x EV。CDMA2000標準的技術細節主要由3GPP2(3rd Generation Partnership Project 2)組織完成。
CDMA2000的第一階段是CDMA2000 1X,其容量可達到CDMAOne的1.5倍。由于無線Internet等高速分組業務需求的不斷增長,CDMA2000 1X已經不能完全滿足業務發展的需要。在CDMA2000 1X的基礎上,3GPP2制定了CDMA2000 1X增強標準,分為兩個分支:1x EV-DO和1x EV-DV。在1x EV-DV技術中,數據和話音共用一個載波;而在1x EV-DO中,則采用獨立的載波傳輸高速分組數據。
與CDMA2000 1x相比,1x EV-DO在無線傳輸技術上進行了許多革新,這一點在前向鏈路上尤為突出。在前向鏈路上,1x EV-DO的革新體現在時分復用、自適應編碼和調制、滿功率的時分導頻、虛擬軟切換、智能調度算法、H-ARQ等;在反向鏈路上,1x EV-DO也增加了自適應調制、輔助導頻、速率控制和H-ARQ等。這些新技術使得1x EV-DO的分組數據接入能力得到大大提高。
由于1x EV-DO在前、反向鏈路上的優化和改進,使得1x EV-DO在技術特點上與傳統的碼分多址方式有了較大的不同,干擾模型也發生了很大的變化。在網絡規劃中,應當充分的考慮1x EV-DO技術特點帶來的影響。
2、1x EV-DO與CDMA2000 1X網絡規劃的相似點
1x EV-DO是從CDMA2000 1X發展而來的,是CDMA2000的不同發展階段和分支,很多基礎技術都是相同的,例如:采用Rake接收機技術、碼分多址方式、FDD雙工模式等。因此,在很多方面,1x EV DO與CDMA2000 1X的網絡規劃具有相似性。
(1)規劃內容和流程相似
在規劃流程方面,首先要進行預規劃,通過鏈路預算和容量估算,估計小區的覆蓋半徑和容量,得到基站數目的預算。然后進行初步規劃,進行站址選擇、站型設計、初步的參數選擇等。最后進行詳細規劃,通過仿真,了解覆蓋效果,不斷調整各參數,在預算內達到最好的覆蓋效果。在規劃內容方面,1x EV-DO和CDMA2000 1X都要進行傳播模型校正、業務模型預測、仿真分析、覆蓋預測、鄰小區規劃、PN相位規劃等。
(2)射頻性能相似
兩者的擴頻速率均為1.2288MHz,頻點間隔和保護帶寬相同,載波頻率相近,碼片速率相同,基站和終端的發射功率類似。這些相似特點使得1x EV-DO和CDMA2000 1X在聯合組網時,可以共用現網的射頻設備。
(3)傳播模型可共用
由于兩者的帶寬相同、頻點相近,1x EV-DO的無線網絡規劃可以使用CDMA2000規劃時所用的傳播模型,無需重新進行校正。
(4)鄰小區規劃方法相似
在移動通信網絡中,基站必須傳送一個鄰小區列表給移動臺,移動臺對列表里的小區的信標信道進行測量,以便在移動的過程中及時地進行切換。鄰小區列表一般將有可能發生切換(軟切換)的小區列入。過大的鄰小區列表會增加移動臺的測試負荷,減慢切換速度和增加移動臺的耗電量;而過小的鄰小區列表則有可能漏掉一些應該切換的鄰小區,導致移動臺掉話。因此,鄰小區規劃是無線網絡規劃的一個重要內容。1x EV-DO和CDMA2000 1X都采用導頻輔助進行切換判決,鄰小區規劃的原則相同。
(5)PN相位規劃方法相似
PN相位用來區分小區,每個小區采用同一個偽隨機序列的不同相位進行加擾和擴頻。移動臺處理接收到最強的PN序列,讀取其相位以區分小區。導頻PN相位是扇區的一個參數,在網絡規劃和擴容時,需要對每個小區的導頻PN相位進行設置。1x EV-DO和CDMA2000 1X的PN相位使用方法是相同的,PN規劃包括2個步驟:首先,設置合適的PILOT_INC,確定可用的PN數目;然后,為各小區設置合適的PN相位。
(6)網絡規劃工具貫穿整個規劃過程的始終
碼分多址的空中接口使系統的覆蓋、容量和質量相互關聯,許多因素的變化都會直接影響網絡規劃的結果。傳統的以經驗為主的規劃方法已不能完全適用于碼分多址系統,從需求階段到詳細設計階段,直至以后的優化階段,都需要借助網絡規劃工具進行輔助設計。規劃設計結果對網絡規劃工具的依賴性很強。
3、1x EV-DO的規劃特點
1x EV-DO專門為高速分組數據業務進行了優化,在網絡規劃方面有其獨特之處。
(1)鏈路預算
鏈路預算用于估算小區的覆蓋半徑,在初步規劃階段扮演了一個很重要的角色。CDMA2000 1X的覆蓋主要受反向鏈路限制,鏈路預算也應以反向鏈路為主。同時,在CDMA2000 1X網絡中,話音業務仍然是最基礎的業務,因此,CDMA2000 1X的鏈路預算以9.6kb/s速率為主,兼顧19.2kb/s~153.6kb/s。
1x EV-DO主要為了高速分組業務設計,鏈路預算應根據所使用的業務特點進行。對于非對稱的以下行為主的數據業務,重點應進行前向業務信道的鏈路預算;對于對稱型數據業務(如交互式游戲等),重點應進行反向鏈路預算(1x EV-DO Rev.A的反向速率等級從4.8kb/s~1.8Mb/s不等)。
鏈路預算的公式為:最大路徑損耗(MAPL)=發射機發射功率+發射天線增益-發射饋線損耗+接收天線增益-接收饋線損耗-接收靈敏度+余量預留。1x EV-DO和CDMA2000 1X的預算方法類似,但在雙天線終端和多用戶分集方面,1x EV-DO將帶來更大的增益。
(2)容量估算
GSM的話音業務的容量可用Erlang B模型估計,CDMA2000 1X的話音業務的容量需要結合干擾模型估計,這兩種容量模型,都已經推導出閉式的表達式,可以比較容易地給出數值解。
1x EV-DO的單用戶吞吐量和扇區吞吐量比CDMA2000 1X有了顯著的提高。1x EV-DO的扇區吞吐量取決于很多因素,包括調度算法、業務優先級、用戶位置、信道環境等,難以用閉式表達式給出1x EV-DO的容量的數值解,單一情景下的試驗和仿真也不能得到普遍適用的值。因此,1x EV-DO的容量估算必須依賴于能針對特定場景進行仿真的規劃軟件。
(3)業務模型
3G業務種類繁多,從不同的角度可進行不同的分類。3GPP和3GPP2兩個組織按QoS特征對移動通信網絡的業務進行了類似的分類,分為:會話類、流類、交互類和后臺類。
1x EV-DO Rev.0的反向鏈路與CDMA2000 1X相似,反向鏈路的業務支持能力不強。1x EV-DO Rev.A在反向鏈路上做了重大改進,增加了反向信道的峰值速率,優化了QoS來保證時延敏感的業務,眾多高速率、低時延的反向業務(如視頻電話、VoIP等)在1x EV-DO上將得到應用。由于1x EV-DO支持種類豐富的數據業務,業務模型的預測在1x EV-DO的規劃中非常重要,高速率的反向業務的應用將使1x EV-DO的反向覆蓋受到很大的限制。
(4)傳播模型
在進行1x EV-DO的規劃時,如果傳播模型未經過校正,可用CDMA2000 1X的現網數據進行傳播模型的校正,如圖1所示。傳統的傳播模型校正多采用CW測試來收集數據,這種方法工作量大,只能對少數區域進行測試。龐大的工作量往往使CW測試在應用中的可行性不高。而在已有CDMA2000 1X網絡的情況下,可以利用CDMA2000 1X的站址,通過測試導頻接收功率來計算傳播模型校正所需的路徑損耗數據,使工作量得以大大減輕。
圖1 傳播模型校正示意圖
(5)覆蓋規劃
CDMA2000 1X的覆蓋、容量和服務質量三者緊密相關,覆蓋規劃不能脫離其他兩方面單獨進行。以控制干擾為核心,處理好三方面的關系是網絡規劃和優化的重點。由于覆蓋、容量和服務質量的相互制約,小區呼吸現象是CDMA2000 1X網絡的典型現象。當用戶數增加時,干擾加大,小區半徑收縮,小區邊緣的用戶有可能處于覆蓋盲區或弱區。這種現象使規劃變得困難,難以有效解決輕負載時的過覆蓋和重負載時的小區邊緣無信號的矛盾。
1x EV-DO進行了時分復用,基站總是滿功率發射,導頻信噪比相對穩定,小區尺寸不隨業務量的變化而產生大的改變,切換區域相對穩定,能有效的解決小區呼吸效應,基本不需在規劃時預留較大的余量。
(6)鄰小區規劃
1x EV-DO與CDMA2000 1X的網絡拓撲結構相似,射頻特性相同,下行都采用導頻輔助進行相干解調,可以通過調整導頻信道的發射功率來調整小區的覆蓋面積。在兩者完全共址的情況下,鄰小區的配置應該是一致的。如果1x EV-DO與CDMA2000 1X的基站不共址,1x EV-DO的鄰小區需要單獨進行規劃,除了考慮地理上的鄰近原則外,還要考慮導頻Ec/Io的覆蓋情況。鄰小區規劃示意圖如圖2所示:
圖2 鄰小區規劃示意圖
(7)PN規劃
1x EV-DO與CDMA2000 1X的導頻相位PN的原理相同,最大PN數目共有512個,由增量參數(PILOT_INC)決定可使用的導頻數。PILOT_INC一般可取3或4,可用導頻相位的數目為128~170個。有時,為了擴容需要,常常在規劃時預留一部分的PN相位。
在完全共址的情況下,1x EV-DO與CDMA2000 1X采用相同的配置。若不共址,則對1x EV-DO的PN進行單獨規劃,PILOT_INC和預留PN與CDMA2000 1X網絡一致。
4、1x EV-DO的建設策略
1x EV-DO從CDMA2000 1X技術發展而來,并且,在1x EV-DO商用的時候,市場上往往已經有了成熟的CDMA2000 1X商用網絡。因此,在進行1x EV-D0的商用時,必須考慮與現有CDMA2000 1X網絡的兼容問題。
(1)重用CDMA2000 1X網絡的網絡規劃,還是一步到位,獨立規劃?
網絡規劃是