CDMA网络规划覆盖分析的仿真技术研究

摘要：CDMA网络的覆盖、容量和质量不是相互孤立而是互相制约的，从而导致了网络覆盖规划的复杂性。针对CDMA网络覆盖的复杂特点，对网络规划中的覆盖分析做了详细的研究，在仿真关键参数导频强度设置上提出了一些新的方法，最后在U-NET仿真系统中对提出的方法进行分析比较，实验证明当网络负荷增加到设计负荷时，仍然不用对网络进行大量的调整，网络也不会出现覆盖空洞，用户依然能够比较正常地进行通话，保证网络质量。
关键词：网络规划；覆盖分析；链路参数；仿真参数

0 引言
网络覆盖分析是网络规划中的重要步骤，也是衡量一个网络优劣的关键。CDMA网络的覆盖、容量和质量不是相互孤立的，而是互相制约的，从而导致了网络覆盖规划的复杂性。覆盖分析首先要是要进行链路预算，其次必须进行规划区域的划分，根据不同的区域特点选择正确的传播模型，最后在得到的小区范围内进行业务建模和业务预测，可以判断是覆盖受限还是容量受限，最后确定小区的覆盖范围。
本文研究了CDMA网络规划仿真系统，该系统能模拟CDMA网络的调节机制，通过前反向链路的功率控制自行调节将干扰最小化，实现网络容量的最大化和覆盖的最优化。对CDMA网络规划的关键参数提出了新的方法，分析了仿真结果并做了分析比较。实验证明当网络负荷增加到设计负荷时，仍然不用对网络进行大量的调整，网络也不会出现覆盖空洞，用户依然能够比较正常地进行通话，并保证网络质量。

1 覆盖分析基本方法
覆盖分析一般分三步进行：调查并对覆盖区域进行区分；进行链路预算；选择传播模型。结合覆盖区域的容量需求仿真得出网络覆盖范围。
规划区域划分：不同的覆盖区域有不同的覆盖策略和要求，所以首先对覆盖区域进行分类。根据无线传播环境可分为密集市区、市区、郊区(乡镇)和农村四大类。除了上述四大基本区域类型外，还有山地、林区、湖泊、海面、岛屿等特殊地形，由于各种地形的无线传输环境千差万别，可根据当地实际情况进行适当调整。
链路预算：对通信链路中的增益与损耗进行核算。即计算在一个呼叫连接中、保持一定呼叫质量下，链路所允许的最大传播损耗。通过链路预算考虑上行链路和下行链路之间的传播损耗差异，很显然实际的覆盖范围应由覆盖较差的一方决定。因此一个优良的系统应在设计时就要做好链路预算，使覆盖区内的反向信号与前向信号达到平衡。在CDMA无线设计时，对前向链路预算进行估算意义不大，因为前向链路预算不可预测因素较多，而在反向链路预算中各种因素或为已知或可准确估计，因此结果较为可靠。一般来讲CDMA系统主要是反向受限，计算反向链路更有实际意义，则反向最大损耗为：

式中：Mf为阴影衰落余量；MI干扰余量；Lp为地物损耗；Lb为人体损耗。在特定的环境和上述参数采用缺省设置时，可变的是干扰余量MI(与系统容量相关)，反向链路最大损耗会随着干扰余量的改变而变化。CDMA系统是一个白干扰系统，干扰余量表示CDMA系统自身的干扰使背景噪声提高的程度，以dB表示为：

下面给出对于几个不同的负载因子的干扰余量取值：μ=50％，MI=3 dB；μ=60％，MI=4 dB；μ=75％，MI=6 dB。本文采用的网络负载因子为75％。
传播模型的选择：传播模型是移动通信网小区规划的基础，模型的准确与否关系到小区规划是否合理，运营商是否以比较经济合理的投资满足了用户的需求。多数模型是预期无线电波传播路径上的路径损耗的，所以传播环境对无线传播模型的建立起关键作用。
Okumura-Hata模型最为常用，根据Okumura曲线图所做的经验公式，该模型由在日本测得的平均测量数据构成，其频率范围为150～1 500 MHz。市区的路径损耗中值可以用下面的近似解析式表示：

式中：f为载波频率；hb为基站天线高度；hm为移动台天线高度；d为收发距离；a(hm)为增益校正因子。
该模型采用数理统计分析方法分为市区、郊区、农村三种情况考虑，并对这三种不同地区修正模型增益校正因子。在使用该模型时要结合本地的地形地物特性做修正。

2 仿真关键参数设置
对CDMA这样的复杂系统，影响因素众多且相互制约，理论上的覆盖预测值往往误差较大，而采用系统仿真则能够通过模拟系统工作过程，得到满足容量需求的覆盖结果，合理估计网络规模和投资规模，指导运营商在容量、覆盖、质量三者间寻求最佳点。华为的U-Net仿真系统能仿真这个网络的调节机制。本文采用仿真的方法对网络规划进行覆盖分析，在仿真关键参数导频强度的设置上提出了一些方法。
Ec／Io：这是一个反映手机端当前接收的导频信号(Pilot)的水平，反映了手机在这一点上多路导频信号的整体覆盖水平，Ec／Io越大，说明有用信号的比例越大。