主頁（http://www.www.xzhtuan.com）：iDEN無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及優(yōu)化探討
[摘要] 文章介紹了iDEN數(shù)字集群系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組成及性能特點，通過一個iDEN數(shù)字集群網(wǎng)的規(guī)劃和優(yōu)化實例，探討了iDEN網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化的方法。由于常用的規(guī)劃工具不支持iDEN系統(tǒng)仿真和分析，但考慮到iDEN與GSM網(wǎng)絡(luò)的相似性，可以采用GSM仿真規(guī)劃工具，通過修改相關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)對iDEN系統(tǒng)的仿真。
[關(guān)鍵詞] 數(shù)字集群；網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化；移動通信
[英文摘要]The architecture and functionalities of iDEN digital trunking system are introduced. Based on an example, the network planning and optimization methods are discussed. The commonly used network planning tools do not support the emulation and analysis of iDEN system, but similarity exists between iDEN and GSM networks. Therefore, by adopting GSM emulation tools and modifying relevant parameters, the emulation of iDEN system is finally realized.
[英文關(guān)鍵字] digital trunking; network planning; network optimization; mobile communication
1 iDEN系統(tǒng)
1.1 iDEN系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組成
iDEN是由Motorola公司開發(fā)的集移動電話、無線調(diào)度及無線數(shù)據(jù)傳輸于一體、功能強(qiáng)大的無線數(shù)字移動通信系統(tǒng)。iDEN集群通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組成和結(jié)構(gòu)與公眾蜂窩移動通信網(wǎng)很相似，分為基站子系統(tǒng)和核心網(wǎng)子系統(tǒng)兩大部分，核心網(wǎng)系統(tǒng)包含分組域部分和電路域部分，其中分組域部分用于處理調(diào)度呼叫和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，主要包括分組交換機(jī)、調(diào)度處理器等網(wǎng)絡(luò)單元；而電路域部分主要處理電話呼叫，主要包括基站控制器、編碼轉(zhuǎn)換器、移動交換機(jī)等與GSM移動通信網(wǎng)類似的網(wǎng)絡(luò)單元。iDEN系統(tǒng)的主要組成部分及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1.2 iDEN系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的性能特點
iDEN系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點與GSM系統(tǒng)非常相似，采用TDMA多址方式，載頻寬度為25 kHz，每載頻分為個6時隙，可用于控制或業(yè)務(wù)信道。iDEN系統(tǒng)話音采用4.2 kb/s的矢量和激勵線性預(yù)測編碼(VSELP)，調(diào)制方式為M-16QAM。上下行鏈路采用頻分雙工，在800 MHz頻段的收發(fā)間隔為45 MHz。
本文以上海國脈iDEN數(shù)字集群網(wǎng)的規(guī)劃和優(yōu)化實例為例，探討iDEN網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化的方法。
2 iDEN無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和仿真
無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃有3個主要目標(biāo)，即容量、覆蓋和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。對于類似數(shù)字集群這樣的新建網(wǎng)絡(luò)，一方面未來用戶的分布情況難以精確預(yù)測，另一方面網(wǎng)絡(luò)建設(shè)可以通過滾動發(fā)展來適應(yīng)用戶增長的需求，因此初期工程的規(guī)劃重點應(yīng)是網(wǎng)絡(luò)覆蓋和質(zhì)量。本文著重對這兩方面內(nèi)容進(jìn)行分析和探討。
2.1 規(guī)劃和仿真工具的選取
由于無線環(huán)境復(fù)雜等原因，只有通過數(shù)字化地圖和仿真軟件的結(jié)合，才能較為準(zhǔn)確地預(yù)測無線網(wǎng)絡(luò)的性能，得到一個良好的規(guī)劃設(shè)計方案。目前常用的規(guī)劃工具并不支持iDEN系統(tǒng)仿真和分析，但考慮到iDEN與GSM網(wǎng)絡(luò)的相似性，采用GSM仿真規(guī)劃工具，通過修改相關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)對iDEN系統(tǒng)的仿真。本文采用MSI公司的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工具——Planet進(jìn)行國脈iDEN系統(tǒng)的規(guī)劃仿真，實踐證明該方法行之有效。
2.2 無線網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃
預(yù)規(guī)劃是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)容量和網(wǎng)絡(luò)覆蓋的目標(biāo)，制訂初步的建設(shè)方案，為下階段采用規(guī)劃工具仿真分析打好基礎(chǔ)。
容量分析主要是結(jié)合用戶分布的預(yù)測情況以及單基站的典型容量情況，確定各地理區(qū)域所需的基站數(shù)量，本文對容量分析不做具體探討。
覆蓋分析則是從無線覆蓋的角度出發(fā)，確定各地理區(qū)域所需的基站數(shù)量。鏈路預(yù)算是基站覆蓋分析的關(guān)鍵，通過鏈路預(yù)算才能估算基站的有效覆蓋半徑，從而進(jìn)一步確定基站的設(shè)置數(shù)量。
經(jīng)過核算，iDEN系統(tǒng)的覆蓋通常受限于上行鏈路，表1為國脈iDEN系統(tǒng)基站的上行鏈路預(yù)算和覆蓋預(yù)測的結(jié)果。
綜合容量分析和覆蓋分析的結(jié)果，在滿足雙重需求的情況下，得到國脈iDEN無線網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃的結(jié)果（如表2所示）。
2.3 無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃仿真
2.3.1 無線覆蓋預(yù)測
與進(jìn)行GSM網(wǎng)絡(luò)仿真一樣，采用Planet軟件進(jìn)行無線覆蓋預(yù)測。首先導(dǎo)入上海市數(shù)字化地圖，并建立基站站點基本信息，另外還需要設(shè)定相應(yīng)的傳播模型才能進(jìn)行仿真分析。iDEN系統(tǒng)無線覆蓋預(yù)測可以采用修正的奧村模型(O-H)傳播模型，該模型的經(jīng)驗公式中K1~K6的取值需要采用路測數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，地貌修正因子(KCLUTTER)則根據(jù)路測的結(jié)果針對電子地圖中不同地貌類型的定義對傳播模型公式做進(jìn)一步修正。目前國脈iDEN系統(tǒng)采用800 MHz頻段，與現(xiàn)有GSM系統(tǒng)的900 MHz 頻段非常接近，因此公式中的K 值可參照900 MHz頻段傳播模型校正結(jié)果取定。
為了模擬整網(wǎng)的無線覆蓋情況，應(yīng)先使用Prediction工具計算每個基站的鏈路損耗情況，然后組合成整網(wǎng)覆蓋效果圖。由于iDEN系統(tǒng)要求的載波干擾比(C/I)較高，為了在下一步做頻率規(guī)劃和干擾分析時能夠準(zhǔn)確地反映基站之間信號相互影響的情況，在進(jìn)行鏈路損耗計算時，選取的計算半徑應(yīng)足夠大。按照7/21的頻率復(fù)用方式，iDEN系統(tǒng)的同頻基站間距為37/2R，約為扇區(qū)覆蓋半徑的4倍。同頻干擾發(fā)生概率最大的地方通常在覆蓋區(qū)邊緣，而基站站點抵達(dá)相鄰?fù)l基站扇區(qū)覆蓋邊緣的距離約為4.8R，因此鏈路損耗計算半徑最好能設(shè)定為基站覆蓋半徑的5倍左右。
經(jīng)過仿真軟件模擬分析，結(jié)合實際站點勘查情況，通過不斷調(diào)整、優(yōu)化后得出國脈iDEN集群系統(tǒng)的最終建設(shè)方案：上海市共設(shè)置基站40個，其中外環(huán)線內(nèi)的城區(qū)設(shè)置基站23個，全部為三扇區(qū)定向型基站；郊區(qū)設(shè)置基站17個，16個為全向基站，1個為三扇區(qū)定向型基站。無線網(wǎng)絡(luò)能夠覆蓋絕大部分陸地面積，網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況見表3。
2.3.2 頻率規(guī)劃和干擾分析
為了保證正常的通信質(zhì)量，iDEN系統(tǒng)要求無線同頻C /I應(yīng)大于18 dB，因此在進(jìn)行頻率規(guī)劃時，必須采用7/21或全向12的頻率復(fù)用方式。根據(jù)中國國家無線電管理委員會的規(guī)定，800 MHz集群通信系統(tǒng)的工作頻段共15 MHz，劃分為600個頻點。上海國脈iDEN集群系統(tǒng)使用56個頻點，按照7/21頻率復(fù)用方式，每個基站的最大配置為3/3/2。
頻率規(guī)劃采用Planet軟件的自動頻率規(guī)劃(AFP)工具完成，所有可用頻點按照7/21頻率復(fù)用方式分組設(shè)置，經(jīng)過大量計算和仿真分析，確定各基站的頻率分配計劃。
由于本次規(guī)劃僅要求保證陸地區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，因此在確定頻率分配方案時沒有考慮水域部分的網(wǎng)絡(luò)干擾情況，陸地區(qū)域無線網(wǎng)絡(luò)的干擾分析結(jié)果如表4所示。
3 iDEN系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化
由于無線環(huán)境的復(fù)雜性，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的必要手段，上海國脈的iDEN系統(tǒng)便經(jīng)歷了規(guī)劃、建設(shè)和優(yōu)化的過程。優(yōu)化結(jié)合無線網(wǎng)絡(luò)的路測和實際運(yùn)行情況，從無線參數(shù)調(diào)整和干擾解決兩方面入手進(jìn)行。
3.1 無線參數(shù)調(diào)整
圖1顯示iDEN系統(tǒng)包括了GSM系統(tǒng)所有功能，并疊加了調(diào)度呼叫處理子系統(tǒng)。在優(yōu)化過程中需要掌握這些子系統(tǒng)之間互相獨(dú)立又互相兼容的關(guān)系，才能靈活調(diào)整無線參數(shù)。
iDEN系統(tǒng)中涉及到的主要小區(qū)選擇參數(shù)有：Resel C /I +N Inbound Hysteresis、Resel C /I +N Inbound threshold、Resel Class等。
在電話系統(tǒng)中涉及到小區(qū)選擇、切換的主要參數(shù)有：Hdvr Class of Cell、Hdvr C /I +N Inbound Hysteresis、Hdvr C /I +N Inbound threshold、Hdvr C /I +N Outbound Hysteresis、Hdvr C /I +N Outbound threshold等。
在調(diào)度系統(tǒng)中涉及到小區(qū)選擇、切換的主要參數(shù)有：Recon. C /I +N Outbound Hysteresis、Recon. C /I +N Outbound threshold、Recon. Class等。
在分組數(shù)據(jù)系統(tǒng)中也有涉及到小區(qū)選擇、切換的參數(shù)。
在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中，通過路測發(fā)現(xiàn)：由于基站天線較高，附近高樓較多，建筑物密度高，某路段同時收到數(shù)個基站的信號，基站小區(qū)選擇、切換較頻繁，導(dǎo)致掉話嚴(yán)重。為此，我們調(diào)整了相關(guān)基站的小區(qū)選擇、切換參數(shù)，同時也調(diào)整了附近基站的功率和機(jī)頂功率(Pto)值等，參數(shù)調(diào)整情況見表5。從優(yōu)化后路測數(shù)據(jù)來看，基本解決了路段的切換問題。
3.2 無線干擾解決
iDEN系統(tǒng)采用的M-16QAM數(shù)字式調(diào)制技術(shù)與時分多址及數(shù)字語音編碼壓縮方法結(jié)合使用，信道利用率高，但系統(tǒng)對C /I +N 的要求也較高，需大于18 dB。iDEN系統(tǒng)使用了Motorola專有的測量評估方法——SQE。信號質(zhì)量評估(SQE)用于評估信號的質(zhì)量、誤碼等，該指標(biāo)對用戶通話質(zhì)量、登陸、小區(qū)選擇、切換等起重要作用。
在路測中發(fā)現(xiàn)郊區(qū)某古鎮(zhèn)旅游區(qū)覆蓋不好，手機(jī)在主干公路在該鎮(zhèn)處掉話，進(jìn)入該鎮(zhèn)后手機(jī)無法登陸。在路測時用頻率掃描測試到鄰近基站的控制信道接收信號電平(RSSI)較低，比該站的話音信道低約10 dB，至使手機(jī)在主干公路該鎮(zhèn)處無法登陸控制信道而顯示無覆蓋。
通過調(diào)整控制信道與話音信道無線收發(fā)信機(jī)(BR)的接入天線，隨后又進(jìn)行路測顯示主干公路該鎮(zhèn)處信號約為-95～-100 dBm，手機(jī)通話可保持到鎮(zhèn)內(nèi)，鎮(zhèn)內(nèi)有一個800 MHz全頻直放站，RSSI信號增強(qiáng)為-80 dBm，但SQE很差。
由于直放站的原因，導(dǎo)致干擾增加使iDEN手機(jī)無法解碼而掉話。關(guān)閉該直放站對該鎮(zhèn)進(jìn)行測試，RSSI信號為-90 dbm左右，SQE較好，說明干擾消除，未發(fā)生掉話現(xiàn)象，問題解決。
4 小結(jié)
雖然iDEN系統(tǒng)在中國的應(yīng)用還不太廣泛，相應(yīng)的規(guī)劃和優(yōu)化工作經(jīng)驗也不豐富，但它與GSM系統(tǒng)的相似性為解決規(guī)劃和優(yōu)化問題提供了很好的借鑒、參考作用。
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收稿日期：2004-11-17
(中國集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：陳曉亮) |
