CDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃覆蓋分析的仿真技術(shù)研究

摘要：CDMA網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、容量和質(zhì)量不是相互孤立而是互相制約的，從而導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)劃的復(fù)雜性。針對CDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋的復(fù)雜特點(diǎn)，對網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的覆蓋分析做了詳細(xì)的研究，在仿真關(guān)鍵參數(shù)導(dǎo)頻強(qiáng)度設(shè)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(jìn)行分析比較，實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷增加到設(shè)計負(fù)荷時，仍然不用對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行大量的調(diào)整，網(wǎng)絡(luò)也不會出現(xiàn)覆蓋空洞，用戶依然能夠比較正常地進(jìn)行通話，保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；覆蓋分析；鏈路參數(shù)；仿真參數(shù)

0 引言
網(wǎng)絡(luò)覆蓋分析是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的重要步驟，也是衡量一個網(wǎng)絡(luò)優(yōu)劣的關(guān)鍵。CDMA網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、容量和質(zhì)量不是相互孤立的，而是互相制約的，從而導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)劃的復(fù)雜性。覆蓋分析首先要是要進(jìn)行鏈路預(yù)算，其次必須進(jìn)行規(guī)劃區(qū)域的劃分，根據(jù)不同的區(qū)域特點(diǎn)選擇正確的傳播模型，最后在得到的小區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行業(yè)務(wù)建模和業(yè)務(wù)預(yù)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(luò)規(guī)劃仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)能模擬CDMA網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)機(jī)制，通過前反向鏈路的功率控制自行調(diào)節(jié)將干擾最小化，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)容量的最大化和覆蓋的最優(yōu)化。對CDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的關(guān)鍵參數(shù)提出了新的方法，分析了仿真結(jié)果并做了分析比較。實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷增加到設(shè)計負(fù)荷時，仍然不用對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行大量的調(diào)整，網(wǎng)絡(luò)也不會出現(xiàn)覆蓋空洞，用戶依然能夠比較正常地進(jìn)行通話，并保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

1 覆蓋分析基本方法
覆蓋分析一般分三步進(jìn)行：調(diào)查并對覆蓋區(qū)域進(jìn)行區(qū)分；進(jìn)行鏈路預(yù)算；選擇傳播模型。結(jié)合覆蓋區(qū)域的容量需求仿真得出網(wǎng)絡(luò)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(jìn)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(dāng)?shù)貙?shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
鏈路預(yù)算：對通信鏈路中的增益與損耗進(jìn)行核算。即計算在一個呼叫連接中、保持一定呼叫質(zhì)量下，鏈路所允許的最大傳播損耗。通過鏈路預(yù)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(shí)際的覆蓋范圍應(yīng)由覆蓋較差的一方?jīng)Q定。因此一個優(yōu)良的系統(tǒng)應(yīng)在設(shè)計時就要做好鏈路預(yù)算，使覆蓋區(qū)內(nèi)的反向信號與前向信號達(dá)到平衡。在CDMA無線設(shè)計時，對前向鏈路預(yù)算進(jìn)行估算意義不大，因?yàn)榍跋蜴溌奉A(yù)算不可預(yù)測因素較多，而在反向鏈路預(yù)算中各種因素或?yàn)橐阎蚩蓽?zhǔn)確估計，因此結(jié)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(shí)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(shè)置時，可變的是干擾余量MI(與系統(tǒng)容量相關(guān))，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(fù)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(luò)負(fù)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(chǔ)，模型的準(zhǔn)確與否關(guān)系到小區(qū)規(guī)劃是否合理，運(yùn)營商是否以比較經(jīng)濟(jì)合理的投資滿足了用戶的需求。多數(shù)模型是預(yù)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(guān)鍵作用。
Okumura-Hata模型最為常用，根據(jù)Okumura曲線圖所做的經(jīng)驗(yàn)公式，該模型由在日本測得的平均測量數(shù)據(jù)構(gòu)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(jié)合本地的地形地物特性做修正。

2 仿真關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置
對CDMA這樣的復(fù)雜系統(tǒng)，影響因素眾多且相互制約，理論上的覆蓋預(yù)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(jié)果，合理估計網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和投資規(guī)模，指導(dǎo)運(yùn)營商在容量、覆蓋、質(zhì)量三者間尋求最佳點(diǎn)。華為的U-Net仿真系統(tǒng)能仿真這個網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)機(jī)制。本文采用仿真的方法對網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃進(jìn)行覆蓋分析，在仿真關(guān)鍵參數(shù)導(dǎo)頻強(qiáng)度的設(shè)置上提出了一些方法。
Ec／Io：這是一個反映手機(jī)端當(dāng)前接收的導(dǎo)頻信號(Pilot)的水平，反映了手機(jī)在這一點(diǎn)上多路導(dǎo)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。