重要08-0-UMTS初級(jí)培訓(xùn)教材-WCDMA小區(qū)擾碼規(guī)劃指導(dǎo)書

1、中興通訊中興通訊 UMTS 網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)初級(jí)教材網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)初級(jí)教材小區(qū)擾碼規(guī)劃原理與應(yīng)用小區(qū)擾碼規(guī)劃原理與應(yīng)用中興通訊中興通訊 UMTS 網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)部網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)部 中興通訊 UMTS 網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)初級(jí)教材WCDMA 小區(qū)擾碼規(guī)劃原理與應(yīng)用 WCDMA 小區(qū)擾碼規(guī)劃原理與應(yīng)用摘要本文介紹了 WCDMA 的小區(qū)擾碼規(guī)劃原理和設(shè)置原則，并詳細(xì)講解了使用Aircom 完成小區(qū)擾碼規(guī)劃的步驟。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞WCDMA、主擾碼、復(fù)用距離、設(shè)置原則目目 錄錄修改記錄.1關(guān)鍵詞.21項(xiàng)目背景.32WCDMA 小區(qū)擾碼.33小區(qū)擾碼在終端網(wǎng)絡(luò)搜索中的應(yīng)用.44擾碼規(guī)劃原理.55基于簇的擾碼復(fù)用方法.66擾碼設(shè)置原則.77擾碼規(guī)

2、劃操作指導(dǎo).98參考文獻(xiàn).141 1項(xiàng)目背景項(xiàng)目背景小區(qū)擾碼規(guī)劃是 WCDMA 無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的重要組成部分，迄今為止，這部分工作尚未開展。由于 WCDMA 商用建網(wǎng)迫在眉睫，各地預(yù)規(guī)劃也紛紛提出了擾碼規(guī)劃的需求，因此有必要立即展開 WCDMA 小區(qū)擾碼規(guī)劃研究。本指導(dǎo)書意在幫助 WCDMA 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃人員了解小區(qū)擾碼的構(gòu)成，擾碼規(guī)劃的原理和方法，并指導(dǎo)規(guī)劃人員使用 Aircom 提供的擾碼規(guī)劃工具輕松完成小區(qū)擾碼的規(guī)劃。2WCDMA 小區(qū)擾碼小區(qū)擾碼WCDMA系統(tǒng)采用碼分多址技術(shù)，不同基站或同一基站的不同扇區(qū)之間通過擾碼來區(qū)分?！?】下行鏈路擾碼序列的長(zhǎng)度為 38400 碼片，一共有 21812

3、62143 個(gè)擾碼序列，但系統(tǒng)只使用編號(hào)為 n0,24575 的部分?jǐn)_碼序列。這 24576 個(gè)擾碼序列分為三部分：k=0,1,2,8191 對(duì)應(yīng)的是 8192 個(gè)普通擾碼，用于正常模式；k+8192，k=0,1,2,8191 是在壓縮模式下當(dāng) n=SF/2 時(shí)所使用的可 替代擾碼,稱為右輔擾碼，共有 8192 個(gè)；其中：n 是信道化碼 Cch,SF,n中所對(duì)應(yīng)的 n 值。 前 8192 個(gè)擾碼序列又分成 512 個(gè)集，每個(gè)集包括 1 個(gè)主擾碼序列和跟隨在主擾碼序列之后的 15 個(gè)輔助擾碼序列： 主擾碼序列號(hào)： n=16*i i=0,511 對(duì)應(yīng)輔助擾碼組擾碼碼號(hào)：n=16*i+k k=1,1

4、5每個(gè)集合的主擾碼和15個(gè)次擾碼是一一對(duì)應(yīng)的，即第i個(gè)主擾碼對(duì)應(yīng)于第i個(gè)次擾碼集合。這樣，實(shí)際系統(tǒng)使用的擾碼序列的序號(hào)限定為k=0,1,8191。主擾碼集合分成 64 個(gè)擾碼組，每組包括 8 個(gè)主擾碼序列。第 j 個(gè)主擾碼序列組內(nèi)的主擾碼序列號(hào)為 168j16k，其中 j0，3，k0，7。每個(gè)小區(qū)只配置一個(gè)主擾碼。P-CCPCHP-CPICHPICHAICHAP-AICHCD/CA-ICHCSICH 和承載 PCH 的 SCCPCH 必須采用主擾碼。其他下行物理信道既可以采用主擾碼，也可采用主擾碼序列對(duì)應(yīng)的輔助擾碼序列。3小區(qū)擾碼在終端網(wǎng)絡(luò)搜索中的應(yīng)用小區(qū)擾碼在終端網(wǎng)絡(luò)搜索中的應(yīng)用通常，終端在

5、事先不知道小區(qū)任何信息的情況下搜索小區(qū)，需要經(jīng)過時(shí)隙同步、幀同步、捕獲主擾碼三個(gè)步驟。這三個(gè)步驟涉及到四個(gè)下行物理信道：主同步信道（P-SCH） 、從同步信道（S-SCH） 、主公共導(dǎo)頻信道 （P-CPICH） 、主公共控制物理信道（P-CCPCH.） 。當(dāng)然，如果終端上已經(jīng)存有某個(gè)小區(qū)的信息，如頻率、主擾碼等，那么終端可以利用這些信息來簡(jiǎn)化小區(qū)搜索過程。但我們知道，這實(shí)際上只是前一種情況的特殊現(xiàn)象，其搜索過程仍大致需要遵循這三個(gè)步驟?！?】(1) 時(shí)隙同步WCDMA 系統(tǒng)中，一個(gè)無線幀為 10ms，38400 碼片，又分為 15 個(gè)時(shí)隙。上文提到的主同步信道（P-SCH） 、從同步信道（S-

6、SCH） 、主公共導(dǎo)頻信道 （P-CPICH）和主公共控制物理信道（P-CCPCH.）之間是同步的。第一步的目的就是要獲取各時(shí)隙的邊界，從而與各物理信道實(shí)現(xiàn)時(shí)隙同步。這一步是通過捕獲主同步信道來實(shí)現(xiàn)的。 主同步信道不屬于碼信道，沒有經(jīng)過擴(kuò)頻和加擾處理。主同步信道在每個(gè)時(shí)隙的起始處重復(fù)發(fā)送主同步碼，為 256 碼片，占整個(gè)時(shí)隙的 1/10。所有小區(qū)的主同步碼相同，而且終端預(yù)先知道其碼片序列，因此只需要用一個(gè)性能較好的匹配濾波器就可以檢測(cè)、捕獲到該主同步碼，從而確定各物理信道的時(shí)隙邊界。 (2) 幀同步這一步是通過捕獲從同步信道來實(shí)現(xiàn)的。從同步信道也不屬于碼信道，沒有經(jīng)過擴(kuò)頻和加擾處理。從同步信道

7、上發(fā)送從同步碼，從同步碼也是 256 個(gè)碼片，在每個(gè)時(shí)隙的開始處與主同步碼一起發(fā)送，每個(gè)時(shí)隙使用一個(gè)從同步碼。所不同的是，從同步碼總共有 16 個(gè)不同的碼片序列，這些從同步碼又被編排成 64 個(gè)不同的組合，每個(gè)組合為 15 個(gè)從同步碼字長(zhǎng)，用于一個(gè)無線幀，需要注意的是，在某一組合中同一從同步碼可能出現(xiàn)若干次，而每個(gè)組合對(duì)應(yīng)于一組主擾碼。 我們知道，下行擾碼是由長(zhǎng)度為 18 位的移位寄存器生成的序列，因此總共有2181 個(gè)，常用的有 8192 個(gè)，又分為主擾碼和輔助擾碼，其中主擾碼有 512 個(gè)，分為 64組，每組 8 個(gè)。因此，在第二步實(shí)現(xiàn)物理信道的幀同步的同時(shí)，終端可以獲悉該小區(qū)的無線幀中使

8、用的從同步碼字組合，從而可以確定該小區(qū)使用的主擾碼所屬的組別。 (3) 捕獲主擾碼主公共導(dǎo)頻信道是一個(gè)碼信道，在整個(gè)小區(qū)內(nèi)廣播，每個(gè)小區(qū)有且僅有一個(gè)主公共導(dǎo)頻信道。該信道在發(fā)射前需要經(jīng)過擴(kuò)頻和加擾。通過第二步的幀同步過程，已經(jīng)確定該主擾碼所屬的組號(hào)，經(jīng)過與已識(shí)別碼組中的所有碼字進(jìn)行符號(hào)間的相關(guān)運(yùn)算，可以確定與本小區(qū)匹配的主擾碼。然后，就可以用主擾碼解碼主公共控制物理信道，從而解調(diào)出系統(tǒng)下發(fā)的廣播消息。 4擾碼規(guī)劃原理擾碼規(guī)劃原理從網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的角度看，WCDMA 擾碼規(guī)劃主要是指為小區(qū)分配主擾碼。WCDMA 下行總共有512 個(gè)主擾碼，每個(gè)小區(qū)分配一個(gè)主擾碼作為該小區(qū)的識(shí)別參數(shù)之一。當(dāng)小區(qū)的數(shù)量大

9、于512 個(gè)時(shí)，可重復(fù)分配一個(gè)主擾碼給不同的小區(qū)，只要能保證使用相同主擾碼的小區(qū)之間的距離足夠大，使得接收信號(hào)在另外一個(gè)使用同一個(gè)主擾碼的小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)低于門限電平即可。確定可使用同一擾碼的基站之間的最小距離是碼規(guī)劃的一個(gè)基本問題，也是關(guān)鍵問題。假設(shè)i小區(qū)和j小區(qū)使用同一個(gè)擾碼，兩個(gè)基站之間的距離為L(zhǎng)ij，覆蓋半徑分別為Ri和Rj（見圖 1） 。那么Lij必須足夠大，以滿足遠(yuǎn)處基站的信號(hào)功率遠(yuǎn)小于主基站的信號(hào)功率，并且，遠(yuǎn)處基站的信號(hào)電平應(yīng)該低于噪聲電平。為滿足以上要求，須使下面的不等式成立：【2】passloss10log( max(, )10log(max(, ) ijijijLR RR

10、R 其中是路徑損耗系數(shù)，是路徑損耗差值。表示passloss10log( max(, )ijijLR R遠(yuǎn)處基站信號(hào)的最小路徑損耗，表示主基站信號(hào)的最大路徑損耗。10log(max(, )ijR R從上式可得：passloss10max(,) (1 10)ijijLR R當(dāng)選取網(wǎng)絡(luò)中最大的小區(qū)半徑時(shí)，可由上式得到得到：(1)passloss10max(1 10)reuseLRLreuse就是碼的最小復(fù)用距離，上式在碼規(guī)劃中得到廣泛應(yīng)用。區(qū)區(qū) i區(qū)區(qū) jLijRiRj區(qū)區(qū)i區(qū)區(qū)j圖 1 相距 Lij的兩全向基站示意圖5基于簇的擾碼復(fù)用方法基于簇的擾碼復(fù)用方法在滿足擾碼復(fù)用距離的前提下，同一擾碼可

11、以在不同的基站中進(jìn)行復(fù)用。通常我們把復(fù)用距離內(nèi)使用不同擾碼的一組基站稱為一個(gè)簇，擾碼以簇的方式進(jìn)行復(fù)用，如圖 2 所示：11413121876391052114131218763910521141312187639105211413121876391052114131218763910521141312187639105211413121876391052圖 2 基于簇的擾碼復(fù)用方法在六邊形的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)簇的基站數(shù)量 N 必須滿足下列方程式【3】：N = i2 + ij + j2 ，其中，i 和 j 為非零整數(shù)。一個(gè)簇內(nèi)基站數(shù)量 N 和擾碼復(fù)用距離之間有下列關(guān)系【2】：(2)NRLreus

12、e3min由式（1） （2）可推導(dǎo)出：）10maxmin101 (3passlossRNR(3)22min2max101013passlossRRN根據(jù)上述擾碼規(guī)劃原理，下面分別給出四種典型的無線傳播環(huán)境下擾碼復(fù)用距離的推薦取值。密集城區(qū)的典型基站半徑是 300600 米，路徑衰減系數(shù)的典型取值是 4，小區(qū)邊緣的導(dǎo)頻強(qiáng)度 Ec 為85dbm，考慮為 30db，即同擾碼小區(qū)到達(dá)本小區(qū)邊緣的導(dǎo)頻強(qiáng)passloss度 Ec 衰減到115dbm，則 N=61，最小復(fù)用距離為 4km。 一般城區(qū)的典型基站半徑是 6001200 米，路徑衰減系數(shù)的典型取值是 3.5，小區(qū)邊緣的導(dǎo)頻強(qiáng)度 Ec 為90dbm

13、，考慮為 25db，即同擾碼小區(qū)到達(dá)本小區(qū)邊緣的導(dǎo)passloss頻強(qiáng)度 Ec 衰減到115dbm，則 N=61，最小復(fù)用距離為 km。郊區(qū)的典型基站半徑是 12003000 米，路徑衰減系數(shù)的典型取值是 3，小區(qū)邊緣的導(dǎo)頻強(qiáng)度 Ec 為95dbm，考慮為 20db，即同擾碼小區(qū)到達(dá)本小區(qū)邊緣的導(dǎo)頻強(qiáng)度passlossEc 衰減到115dbm，則 N=75，最小復(fù)用距離為 18km。農(nóng)村的典型基站半徑是 500010000 米，路徑衰減系數(shù)的典型取值是，小區(qū)邊緣的導(dǎo)頻強(qiáng)度 Ec 為100dbm，考慮為 20db，即同擾碼小區(qū)到達(dá)本小區(qū)邊緣的導(dǎo)頻強(qiáng)度passlossEc 衰減到120dbm，則

14、N=75,最小復(fù)用距離為 75km6擾碼設(shè)置原則擾碼設(shè)置原則下行擾碼規(guī)劃是完成將512組主擾碼分配給各扇區(qū)的過程。擾碼規(guī)劃應(yīng)基于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的最終結(jié)果，并遵循以下幾條原則：同擾碼復(fù)用時(shí)，復(fù)用基站間要有足夠的地理隔離。各典型無線環(huán)境的復(fù)用距離推薦為：密集城區(qū)：4km；一般城區(qū)：km；郊區(qū)：18km；農(nóng)村：75km；表1同擾碼復(fù)用分析區(qū)域擾碼復(fù)用距離（km）基站半徑（km）一個(gè)簇內(nèi)的最大基站數(shù)目最大使用擾碼數(shù)（以三扇區(qū)為例）密集城區(qū)40.61183一般城區(qū)0.61183郊區(qū)181.2375225農(nóng)村7551075225注：對(duì)于三扇區(qū)基站的情況，由于扇區(qū)覆蓋的方向性，擾碼復(fù)用距離內(nèi)的兩扇區(qū)可能在覆蓋上并

15、沒有交疊的范圍，因此可以復(fù)用一個(gè)擾碼，所以三扇區(qū)的情況下，擾碼復(fù)用距離內(nèi)的實(shí)際分配的擾碼數(shù)可以小于扇區(qū)總數(shù)。擾碼規(guī)劃應(yīng)充分考慮網(wǎng)絡(luò)分步建設(shè)的特點(diǎn)，預(yù)留一定數(shù)量的擾碼，以備網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容以及室內(nèi)分布系統(tǒng)使用；在分析各個(gè)區(qū)域內(nèi)最大使用的擾碼數(shù)目時(shí)，是按該區(qū)域內(nèi)宏蜂窩基站的最小半徑進(jìn)行計(jì)算。實(shí)際分配的擾碼數(shù)應(yīng)根據(jù)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的宏蜂窩基站數(shù)目進(jìn)行分配。未用到的擾碼均可用于后續(xù)擴(kuò)容。對(duì)于微蜂窩和室內(nèi)分布系統(tǒng)，由于基站之間的隔離度較好，尤其是不同的室內(nèi)分布系統(tǒng)之間，因此擾碼的復(fù)用率很高，預(yù)留100個(gè)擾碼供分配即可。要預(yù)留一定數(shù)目的擾碼作為邊界基站協(xié)調(diào)使用。通常，一個(gè)大的WCDMA網(wǎng)絡(luò)會(huì)分成若干個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，由不同的規(guī)

16、劃者進(jìn)行規(guī)劃。在不了解其他子網(wǎng)絡(luò)的擾碼分配方案時(shí)，很容易出現(xiàn)兩個(gè)子網(wǎng)邊界的基站分配了同一個(gè)擾碼，且同擾碼基站的站間距不滿足同擾碼復(fù)用距離而產(chǎn)生干擾的情況。為避免這種情況發(fā)生，必須大家約定好預(yù)留一定數(shù)目的擾碼作為邊界基站協(xié)調(diào)使用。預(yù)留擾碼數(shù)目原則上為一個(gè)簇內(nèi)可分配的擾碼數(shù)目（參見表1），但實(shí)際使用的擾碼數(shù)目可小于此數(shù)目。為了統(tǒng)一起見，建議擾碼分配方案如下：表2 推薦擾碼分配方案常用擾碼分配用于微蜂窩和室內(nèi)分布系統(tǒng)的擾碼分配邊界基站擾碼分配推薦值0224225324325511相鄰小區(qū)的擾碼最好在不同擾碼集合中。由小區(qū)初始搜索過程可知，終端通過捕獲輔同步信道來實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)物理信道的幀同步，同時(shí)通過獲悉

17、該小區(qū)的輔同步碼字組合，來確定該小區(qū)使用的主擾碼所屬的組別。定位到小區(qū)使用的主擾碼組后，再?gòu)膫€(gè)主擾碼中找到與本小區(qū)匹配的主擾碼，捕獲主擾碼的工作即告結(jié)束。當(dāng)相鄰小區(qū)使用同一個(gè)擾碼組中的擾碼時(shí)，由于二者的輔同步碼字組合相同，當(dāng)二者信號(hào)強(qiáng)度接近時(shí)，終端的判別可能會(huì)出現(xiàn)困難，所以相鄰小區(qū)的擾碼最好分配在不同的擾碼組中。Aircom的擾碼規(guī)劃工具支持該功能。7擾碼規(guī)劃操作指導(dǎo)擾碼規(guī)劃操作指導(dǎo)在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中。由于擾碼的數(shù)量太多以及基站位置的不規(guī)則分布，使得導(dǎo)頻分配效果的預(yù)測(cè)非常復(fù)雜，因此擾碼分配這一繁瑣的工作通常由網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工具自動(dòng)完成。本節(jié)以 Aircom Enterprise 3g ()提供的擾碼規(guī)

18、劃功能為例，講解使用 Aircom 完成小區(qū)擾碼規(guī)劃的步驟。1.創(chuàng)建擾碼方案（Scrambling Code Schema）WCDMA 下行有 64 個(gè)擾碼組，共 512 個(gè)主擾碼供分配，但并非所有的主擾碼都需要參與擾碼規(guī)劃。用戶可以創(chuàng)建自己的擾碼方案，在該方案中設(shè)置參與擾碼規(guī)劃的擾碼組和擾碼。創(chuàng)建擾碼方案從 3g-options-Code Schemas 訪問點(diǎn)擊 Add 按鈕可以創(chuàng)建一個(gè)新的擾碼方案，對(duì)擾碼方案進(jìn)行命名，選取想要使用的擾碼組和擾碼，然后點(diǎn)擊 OK 保存。這樣一個(gè)擾碼方案就已經(jīng)創(chuàng)建好了。建議參考表 2 設(shè)置擾碼方案。2.啟動(dòng)擾碼規(guī)劃Aircom 的擾碼規(guī)劃功能從 3g-too

19、ls-code planner 訪問注：在進(jìn)行擾碼規(guī)劃前，需完成基站的 prediction 工作。3.選取參與擾碼規(guī)劃的基站集合點(diǎn)擊上圖中的 next 按鈕，出現(xiàn)以下頁(yè)面，選取參與擾碼規(guī)劃的基站 filter.4.設(shè)置擾碼規(guī)劃參數(shù)點(diǎn)擊上圖中的 next 按鈕，出現(xiàn)以下頁(yè)面。在該頁(yè)面中設(shè)置與 Aircom 內(nèi)置的擾碼規(guī)劃算法相關(guān)的一些選項(xiàng)。其中，Neighbouring cells 選擇是否考慮鄰區(qū)，和第二層鄰區(qū)（即鄰區(qū)的鄰區(qū)） ，缺省為全選；Adjacent cells 選擇是否考慮鄰近的小區(qū)，以及參與算法計(jì)算的最大鄰近小區(qū)個(gè)數(shù)。Aircom 判斷一個(gè)小區(qū)是否為 Adjacent cell

20、的依據(jù)是在一個(gè)小區(qū) prediction radius 以內(nèi)的小區(qū)均為該小區(qū)的 Adjacent cells。該選項(xiàng)缺省為 Consider Adjacent cells，最大鄰近小區(qū)個(gè)數(shù)為14 個(gè)；Code reuse distance 選擇是否考慮擾碼復(fù)用距離，以及最小擾碼復(fù)用距離。Aircom 擾碼規(guī)劃算法中有一個(gè)參數(shù)是 Nearby cells，它的判斷依據(jù)是一個(gè)小區(qū)最小擾碼復(fù)用距離以內(nèi)的小區(qū)均為該小區(qū)的 Nearby cells。該選項(xiàng)缺省為 Consider code reuse distance，最小擾碼復(fù)用距離的設(shè)置和具體的無線環(huán)境有關(guān)，可以參考第 5 節(jié)中給出的建議；Sele

21、ct carriers for planning 選擇參與擾碼規(guī)劃的載波，根據(jù)實(shí)際情況選??；Resolution(m)設(shè)置的精度通常和地圖精度一致；Consider other cells under the same NodeB 選擇是否為同一個(gè) NodeB 下的所有小區(qū)分配唯一一個(gè)擾碼，這個(gè)選項(xiàng)可以確保在未設(shè)置復(fù)用距離，或同一基站的小區(qū)不在同一個(gè)物理位置（如射頻拉遠(yuǎn)）的情況下，同一基站的不同小區(qū)擾碼不同。5.設(shè)置基站的擾碼分配策略點(diǎn)擊上圖中的 next 按鈕，出現(xiàn)以下頁(yè)面。在該頁(yè)面中可以設(shè)置基站的擾碼分配策略。下面逐一解釋各個(gè)條目。Filter：列舉參與擾碼規(guī)劃的基站集合；State：設(shè)置每個(gè)基站集合在本次擾碼規(guī)劃中的狀態(tài)。共有三種狀態(tài)：Plan 表示該集合中的基站均參與本次擾碼分配；Read Only 表示該集合中已分配的小區(qū)擾碼會(huì)在本次擾碼規(guī)劃中加以考慮，但不會(huì)被改變；Ignore 表示該集合中的小區(qū)擾碼在本次規(guī)劃中不被考慮；# Code Groups：指定可以分