CDMA及第三代移動通信系統(tǒng)(三)(共11頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第三講CDMA數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃3.1網(wǎng)絡(luò)參考模型 CDMA網(wǎng)絡(luò)參考模型定義了網(wǎng)中的功能實(shí)體和相互間的接口，見圖1。從圖中可看出CDMA網(wǎng)絡(luò)參考模型與GSM網(wǎng)相似。MSC 移動交換中心HLR 歸屬位置寄存器VLR 拜訪位置寄存器AC 鑒權(quán)中心MC 短消息中心SME 短消息實(shí)體PSTN 公用交換電話網(wǎng)MS 移動臺EIR 設(shè)備識別寄存器BS 基站系統(tǒng)OMC 操作維護(hù)中心IWF 互連功能圖1CDMA網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)參考模型3.2交換網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃1.交換網(wǎng)絡(luò)組織 CDMA網(wǎng)采用3級結(jié)構(gòu)，見圖2。具體為：在大區(qū)中心(如北京、上海、廣州、沈陽、武漢等)設(shè)立一級移動業(yè)務(wù)匯接中心并網(wǎng)狀相

2、連；在各省會或大城市設(shè)立二級移動業(yè)務(wù)匯接中心，并與相應(yīng)的一級匯接中心相連；在移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)中設(shè)一個或若干個移動端局MSC，也可視業(yè)務(wù)量由一個MSC覆蓋多個移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)。移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)原則上以固定電話網(wǎng)的長途編號區(qū)編號為2位和3位的區(qū)域來劃分。圖2CDMA網(wǎng)的網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖2.信令網(wǎng)組織 目前，中國電信和中國聯(lián)通的移動通信網(wǎng)信令網(wǎng)都是專門組建的，因?yàn)椴坏獋魉碗娫捰脩舨糠諸UP消息，還要傳移動應(yīng)用部分MAP消息。 CDMA網(wǎng)的信令網(wǎng)與其交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對應(yīng)，也分為三級結(jié)構(gòu)：高級信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)HSTP、低級信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)LSTP和信令點(diǎn)SP。 HSTP負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)接本大區(qū)內(nèi)及本大區(qū)與其他大區(qū)間的信令業(yè)務(wù)。HSTP

3、可兼有LSTP的功能。LSTP負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)接本服務(wù)區(qū)內(nèi)及至其上級HSTP的信令業(yè)務(wù)。SP是信令消息的源點(diǎn)和目的點(diǎn)。信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)STP可采用獨(dú)立式設(shè)備，也可采用與移動匯接中心合設(shè)的方式。信令網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間采用中國7號信令。3.信令方式 Um接口(也稱空中接口)的無線信令規(guī)程由800MHz CDMA數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)空中接口技術(shù)規(guī)范規(guī)定。中國電信和中國聯(lián)通均已頒布了此規(guī)范。此規(guī)范基于TIAEIAIS-95A寬帶雙模擴(kuò)頻蜂窩系統(tǒng)移動臺基站兼容性標(biāo)準(zhǔn)。 A接口的信令規(guī)程由800MHz CDMA數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)移動業(yè)務(wù)交換中心與基站子系統(tǒng)間接口信令技術(shù)規(guī)范規(guī)定。中國電信和中國聯(lián)通均已頒布了此規(guī)范。中國聯(lián)通頒布

4、的A接口信令規(guī)程與EIATIAIS634的信令規(guī)程基本兼容，是其一個子集。 B、C、D、E、N和P接口的信令規(guī)程由800MHz CDMA數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)移動應(yīng)用部分技術(shù)規(guī)范規(guī)定。中國電信和中國聯(lián)通均已頒而了此規(guī)范。此規(guī)范基于TIAEIAIS41C蜂窩無線通信系統(tǒng)間操作標(biāo)準(zhǔn)。中國聯(lián)通頒布的MAP為IS41C的子集，第一階段使用IS41C中51個操作(OPERATION)中的19個，主要為鑒權(quán)、切換、登記、路由請求、短消息傳送等。 Ai接口的信令規(guī)程由800MHz CDMA數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)與PSTN網(wǎng)接口技術(shù)規(guī)范規(guī)定。中國電信和中國聯(lián)通均已頒布了此規(guī)范。此信令規(guī)程也稱MTUP。中國聯(lián)通頒布的M

5、TUP為與中國國內(nèi)電話網(wǎng)No.7信號方式技術(shù)規(guī)范所規(guī)定的信令規(guī)程相兼容的子集，即MTUP不使用NNC、SSB、ANU、CHG、FOT和RAN消息；另外，只接收不發(fā)送4個消息：后續(xù)地址消息SAM，帶一信號后續(xù)地址消息的SAO，主叫用戶掛機(jī)信號CCL和用戶本地忙信號SLB。4.編號計(jì)劃(1) 移動用戶號碼薄號碼DN 為移動用戶作被叫時，主叫用戶所需撥的號碼。DN由國家碼、移動接入碼、HLR識別碼和移動用戶號四部分共12位號碼組成。中國的國家碼為86，國內(nèi)撥號時可省略。移動接入碼采用網(wǎng)號方案，長城網(wǎng)為133，中國聯(lián)通擬為132。CDMA網(wǎng)與GSM網(wǎng)DN的區(qū)別在于移動接入碼的不同。(2) 國際移動用戶

6、識別碼IMSI與移動臺識別碼MIN IMSI是在CDMA網(wǎng)中唯一地識別一個移動用戶的號碼，由移動國家碼、移動網(wǎng)絡(luò)碼和移動用戶識別碼三部分共15位號碼。中國的移動國家碼為460，長城網(wǎng)各中國聯(lián)通的移動網(wǎng)絡(luò)碼為03。 MIN碼是為了保證CDMAAMPS雙模工作而沿用AMPS標(biāo)準(zhǔn)定義的。長城網(wǎng)和中國聯(lián)通對MIN的定義有所不同，長城網(wǎng)的定義為3H1H2H3，中國聯(lián)通的定義為132H1H2H3，其中H1H2H3為HLR識別碼。(3) 電子序列號ESN ESN是唯一地識別一個移動臺設(shè)備的32比特的號碼，每個雙模移動臺分配一個唯一的電子序號，由廠家編號和設(shè)備序號構(gòu)成。空中接口、A接口和MAP的信令消息都使用

7、到ESN。(4) 系統(tǒng)識別碼SID和網(wǎng)絡(luò)識別碼NID SID是CDMA網(wǎng)中唯一識別一個移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)的號碼。SID按省份分配。NID是一個移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)中唯一識別一個網(wǎng)絡(luò)的號碼，可用于區(qū)別不同的MSC。移動臺可根據(jù)SID和NID判斷其漫游狀態(tài)。5.同步要求(1) 無線同步要求 CDMA系統(tǒng)對無線定時要求十分嚴(yán)格。在IS95中規(guī)定，同一前向CDMA信道的導(dǎo)頻PN序列與所有Walsh序列間的時間誤差須小于50ns；同一基站的不同CDMA信道的發(fā)射時間須在1s內(nèi)；所有基站的導(dǎo)頻PN序列的發(fā)射時間須在10s內(nèi)，因此，每個基站都需使用GPS作為時間基準(zhǔn)參考源。(2) 網(wǎng)絡(luò)同步要求 網(wǎng)絡(luò)同步的目的是使網(wǎng)絡(luò)

8、節(jié)點(diǎn)間數(shù)字信息流的幀同步，保障話音、信令、網(wǎng)管數(shù)據(jù)的正常傳送。長城網(wǎng)和中國聯(lián)通CDMA網(wǎng)的技術(shù)體制均規(guī)定CDMA網(wǎng)內(nèi)以GPS系統(tǒng)作為時鐘基準(zhǔn)，同時以公用數(shù)字同步網(wǎng)的同步基準(zhǔn)作為備用時鐘基準(zhǔn)。 一級移動業(yè)務(wù)匯接中心和二級移動業(yè)務(wù)匯接中心的同步基準(zhǔn)來自二級A類BITS。MSC、VLR、HLR、AC的同步基準(zhǔn)來自二級B類BITS。BSC從MSC來的數(shù)據(jù)流中提取時鐘。BTS從BSC來的數(shù)據(jù)流中提取時鐘。3.3無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃移動通信網(wǎng)的工程建設(shè)大致可分為6個步驟：擬定網(wǎng)絡(luò)需達(dá)到的覆蓋指標(biāo)和話務(wù)要求；初步網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；基站站址現(xiàn)場勘察；修正網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，完成工程設(shè)計(jì)；系統(tǒng)調(diào)測和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化；根據(jù)優(yōu)化結(jié)果或網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容要求，

9、返回第一步。CDMA網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)同樣遵循這個步驟，但在很多方面又區(qū)別于GSM和TACS網(wǎng)。1.頻率配置 中國聯(lián)通CDMA網(wǎng)的工作頻段為835MHz839MHz(基站收)、880MHz884MHz(基站發(fā))，即4MHz可用頻率，上下行頻率間隔為45MHz。CDMA基本頻道為AMPS的384號頻道(836.52MHz)，第二CDMA頻道為425號(837.75MHz)。 長城網(wǎng)的工作頻段為825MHz835MHz(基站收)、870MHz880MHz(基站發(fā))，即10MHz可用頻率，上下行頻率間隔為45MHz。CDMA基本頻道為AMPS的283號頻道(833.49MHz)，第二CDMA頻道為242號(

10、832.26MHz)。擴(kuò)展CDMA頻道依次為201號(831.03MHz)、160號(829.80MHz)、119號(828.57MHz)、78號(827.34MHz)和37號(826.11MHz)。長城網(wǎng)共有7個可用CDMA頻道。2.無線覆蓋CDMA網(wǎng)絡(luò)的無線覆蓋主要取決于設(shè)備噪聲系數(shù)、干擾影響、衰落儲備、Eb/No等因數(shù)，其具體分析見表1。表1無線覆蓋參數(shù)的設(shè)定 序號項(xiàng)目內(nèi)容典型值備注1帶寬(HZ)CDMA單載頻帶寬2Blotzman常數(shù)(w/(Hz*k)1.38E-23有單位常量3溫室(k)2904基站噪聲系數(shù)(dB)5典型值5接收機(jī)干擾影響(dB)466軟切換增益(dB)347基站天線

11、曾益(dBi)9178饋線損耗(dB)139正態(tài)衰落儲備(dB)91110建筑物穿透損耗(dB)1025根據(jù)地形地物取值11Eb/N。(dB)6712所需C/I(dB)-14其中帶寬和Boltzman常數(shù)為固定值，基站噪聲系數(shù)根據(jù)設(shè)備而定，干擾影響由網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)負(fù)載百分比取定，衰落儲備由無線信號邊緣覆蓋率給出， Eb/No根據(jù)話音質(zhì)量與FER的相應(yīng)關(guān)系綜合取定。由于CDMA為寬帶系統(tǒng)，有較高的擴(kuò)頻增益，故當(dāng)C/I為負(fù)值時仍能得到好的服務(wù)質(zhì)量，這一點(diǎn)大大優(yōu)于傳統(tǒng)的GSM和模擬系統(tǒng)。在同等條件下，CDMA比GSM傳播距離要大1321倍左右。對于大城市高話務(wù)密度區(qū)CDMA基站半徑最小可設(shè)置在300 m左

12、右；對于郊區(qū)開闊地，應(yīng)充分發(fā)揮其覆蓋范圍大的特點(diǎn)，半徑可達(dá) 50 km以上。表2給出了幾種不同地區(qū)的基站覆蓋半徑。表2各類地區(qū)的基站覆蓋半徑 區(qū)域城市密集區(qū)城區(qū)郊區(qū)鄉(xiāng)村車輛建筑物穿透損耗182515201015106CDMA基站半徑(km)0.91.54.321.033.03.基站話務(wù)配置（1） 基站容量的確定確定CDMA基站容量的主要參數(shù)有：處理增益、Eb/No、話音激活因子、頻率復(fù)用系數(shù)，以及基站天線扇區(qū)數(shù)等。對于單扇區(qū)單載頻的基站最大配置可為61個信道，目前工程上一般取值為全向23個，定向20個，見表3。表3典型站型容量配置表 GOS=2%GOS=5%站型信道數(shù)(個)話務(wù)量(個)用戶數(shù)(

13、個)信道數(shù)(個)話務(wù)量(Erl)用戶數(shù)(個)O12315.766312318.08724O24636.5314624640.5516221/1/120/20/2039.54158220/20/2045.7518302/2/240/40/4093.00372040/40/40103.84152由于CDMA基站扇區(qū)間的物理信道資源可以共享，所以在網(wǎng)絡(luò)實(shí)際運(yùn)行中，它所能處理的話務(wù)量，還要大于設(shè)計(jì)理論值，這是其它制式不具備的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。（2） 話務(wù)配置與GSM網(wǎng)相比，CDMA網(wǎng)基站的話務(wù)配置具有更大的靈活性，因此，它也是工程建設(shè)中的重點(diǎn)。首先，需對實(shí)地進(jìn)行詳細(xì)查勘，了解當(dāng)?shù)匾苿釉拕?wù)分布狀況；其次要利用先

14、進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件預(yù)測；最后根據(jù)預(yù)測結(jié)果，分配基站話務(wù)量。最終設(shè)計(jì)值與網(wǎng)絡(luò)開通后的實(shí)際話務(wù)量差值應(yīng)不超過30。4.干擾分析與協(xié)調(diào)IS-95指定CDMA網(wǎng)所用頻段為：上行824849 MHz、下行869 894 MHz。我國目前已建成的ETACS網(wǎng)使用的頻率正好為880890 MHz，故未來建設(shè)的CDMA網(wǎng)必然會對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生很大的影響。這類干擾的存在是我國獨(dú)有的現(xiàn)象，在世界其他國家和地區(qū)，或因?yàn)闆]有采用ETACS制式，或因?yàn)闆]有使用CDMA技術(shù)，因而不存在此類現(xiàn)象。它的解決也是影響到CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的關(guān)鍵問題之一。CDMA發(fā)端信號對ETACS收端的影響可用下式表示：Pr PtLoALb10 lg

15、（30 /25）其中，Pt：CDMA單扇區(qū)輸出的最大功率；Pr： ETACS接收的信號強(qiáng)度；LoA：CDMA帶外損耗；Lb：CDMA、ETACS天線隔離度。為保證不產(chǎn)生干擾，要求Pr 值小于ETACS接收機(jī)靈敏度，即調(diào)整天線隔離度，理論計(jì)算需達(dá)到86 dB以上。天線隔離度有水平、垂直和傾斜之分：水平隔離度Lh2220lg10（d/）（GtxGrx）垂直隔離度Lv28040lg10（d/）傾斜隔離度Ls（LvLh ）（/90）Lh其中，d：天線水平間距（米）；Gtx、 Grx：天線增益；：兩天線在垂直面內(nèi)的夾角。要滿足隔離要求，CDMA與ETACS天線垂直間距應(yīng)大于6 m或水平間距保持在1 km

16、以上。但實(shí)際傳播環(huán)境并非自由空間，由地形、地物和建筑物等引起的繞射損耗是理論無法計(jì)算的。要分析這些情況，還需要到現(xiàn)場對無線信號場強(qiáng)進(jìn)行測試。在空間去耦的同時，還可以調(diào)整天線相對位置、使用干擾抵消器、采用波瓣較窄的天線等方法，來加大隔離度。但這些都不能保證從根本上解決干擾問題，最好的辦法是實(shí)行頻率協(xié)調(diào)，重新劃分這段頻率，并給予一定的保護(hù)帶寬。 5.PN-Offset的規(guī)劃由于CDMA系統(tǒng)頻率復(fù)用系數(shù)約為1，所以它不需要進(jìn)行頻率規(guī)劃。但是在實(shí)際情況中會有一個潛在的問題，那就是：盡管所有的基站都使用不同的PN-Offset，然而在移動臺端看來，由于傳播時延（鄰PN-Phase干擾）和PN-Offse

17、t復(fù)用距離不夠（同PN-Phase干擾），就會使一些非相關(guān)的導(dǎo)頻信號看起來一樣。鄰PN-Offset干擾是影響大覆蓋區(qū)基站的主要因素，同PN-Offset干擾是影響小覆蓋區(qū)基站的主要因素。因此PN-Offset的規(guī)劃是CDMA系統(tǒng)特有的問題。所有具有相同頻率但不同PN碼相位的導(dǎo)頻集有四種：有效導(dǎo)頻集、相鄰導(dǎo)頻集、侯選導(dǎo)頻集和剩余導(dǎo)頻集，PN-Offset干擾只會發(fā)生在前兩種導(dǎo)頻集中。（1） 如果兩個相位上非相關(guān)的信道都落在同一有效導(dǎo)頻搜索窗口中，兩者都會成為三個最強(qiáng)信號中的一個，有效導(dǎo)頻集PN-Offset干擾就會發(fā)生。移動臺就會解擴(kuò)并合并非相關(guān)的前向業(yè)務(wù)信道信號。（2） 如果一個遠(yuǎn)端業(yè)務(wù)信道

18、落入相鄰導(dǎo)頻集，且它的 Ec/IoTadd，相鄰導(dǎo)頻集PN-Offset干擾就會發(fā)生。移動臺就會切換到錯誤的導(dǎo)頻上，并解擴(kuò)錯誤的信號。它們的共同結(jié)果是強(qiáng)干擾和掉話。避免鄰PN-Offset干擾的方法是：使鄰PN-Offset 間的間隔比傳播時延造成的不同要大得多。最小要求的間隔值 SchipR 1021/10a 1W/2其中，R為小區(qū)半徑，單位為chip（1 chip244 m）；W為有效導(dǎo)頻窗口尺寸，單位為chip； a為路徑損耗指數(shù)。大的小區(qū)需要大的間隔，即增大相鄰小區(qū)PN碼的相位偏差。避免同PN-Offset干擾的方法是：使傳播時延造成的不同大于導(dǎo)頻搜索窗尺寸W的一半；PN復(fù)用距離的最小

19、值D應(yīng)滿足：DW/22R?，F(xiàn)以7/21復(fù)用方式舉例如下：工程中通常設(shè)置使Pilotinc4，它是CDMA導(dǎo)頻信道 PN碼序列時間偏置參數(shù)的公差值。在這種復(fù)用模式中，以簇為復(fù)用單位。1簇含有4個子簇，每個子簇又含有7個基站，若為3扇區(qū)，則有21個扇區(qū)，通常稱之為7/21復(fù)用方式。一般1個子簇也有3 個基站的分法，本文暫不討論。6.軟切換區(qū)的設(shè)置CDMA系統(tǒng)有硬切換、軟切換和更軟切換三種切換方式。硬切換只存在于不同載頻之間。所謂軟切換是指移動臺在切換過程中，在與新的基站建立聯(lián)系時，并不立即中斷與原有基站之間的通信，即“先接再斷”。目前，工作在同一載頻時，CDMA可實(shí)現(xiàn)BTS之間、BSC 之間和MS

20、C之間的軟切換。同一基站不同扇區(qū)之間的切換稱之為更軟切換。在軟切換過程中，移動臺與不同基站建立聯(lián)系，始終保持不變的是最初建立呼叫所選用的聲碼器。因此，若聲碼器置于BSC內(nèi)，則在不同BSC之間需設(shè)置中繼直達(dá)電路，把聲碼器連接起來；若置于MSC內(nèi)，也需同樣處理。但由于MSC控制范圍大，內(nèi)部聲碼器數(shù)目多，故設(shè)置直連電路耗費(fèi)較大。一般采用ATM方式連接不同MSC，來實(shí)現(xiàn)它們之間的軟切換。從這點(diǎn)上講，BSC和MSC綜合設(shè)置可節(jié)省傳輸投資。另一個重要方面就是軟切換區(qū)的設(shè)置。軟切換技術(shù)的引入確實(shí)降低了切換掉話率，提高了通信質(zhì)量。但為了實(shí)現(xiàn)軟切換，在基站配置時需專門拿出一些信道卡，來作為軟切換信道。因此，軟切

21、換信道配置過多，勢必造成資源浪費(fèi)；過少則降低軟切換成功率。應(yīng)結(jié)合各地的實(shí)際特點(diǎn)，以及CDMA網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和發(fā)展規(guī)模，合理地設(shè)置軟切換區(qū)比例。工程上一般使之保持在3040之間。7.多載波的應(yīng)用近年來由于移動用戶成倍增長，在一些大城市高話務(wù)地區(qū)，話務(wù)密度由原來的每平方公里幾個、十幾個爾朗，發(fā)展到幾十個、上百個。未來二三年內(nèi)將會更高。CDMA 多載波技術(shù)的應(yīng)用是解決這么高的話務(wù)密度的重要方法。因?yàn)镃DMA系統(tǒng)中多載波之間為硬切換，所以在多載波的設(shè)計(jì)中首先要考慮的因素就是如何減少硬切換。應(yīng)注意以下問題：（1） 要優(yōu)化硬切換以減少發(fā)生掉話的危險；（2） 避免多載波基站孤立，應(yīng)在一群小區(qū)中實(shí)施多載波以減少硬切換；（3） 避免使高話務(wù)小區(qū)成為硬切換發(fā)生的邊界小區(qū)。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，應(yīng)盡量使多載波基站連片存在。在切換上，可采用偽導(dǎo)頻方法，即在多載波覆蓋區(qū)域邊緣，設(shè)置一些對多載波只發(fā)射導(dǎo)頻信號的基站。當(dāng)移動臺移至此處時，利用此導(dǎo)頻觸發(fā)軟切換，但采用其它載頻的業(yè)務(wù)信道，然后再將導(dǎo)頻信號切換到該載頻上，實(shí)際完成硬切換。處理多載波之間的硬切換還有環(huán)路觸發(fā)和判別FER等方法，可根據(jù)工程具體特點(diǎn)，靈活運(yùn)用。8直放站的應(yīng)用移動通信直放站作為一種實(shí)現(xiàn)無線覆蓋的輔助技術(shù)手段，常用來解決基站難以覆蓋的盲區(qū)或?qū)⒒拘盘栠M(jìn)行延伸。在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，它可以利用較少的投資，較