主頁（http://www.130131.com）：iDEN無線網絡規(guī)劃及優(yōu)化探討

[摘要] 文章介紹了iDEN數(shù)字集群系統(tǒng)的網絡組成及性能特點，通過一個iDEN數(shù)字集群網的規(guī)劃和優(yōu)化實例，探討了iDEN網絡規(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網絡的相似性，可以采用GSM仿真規(guī)劃工具，通過修改相關參數(shù)，實現(xiàn)對iDEN系統(tǒng)的仿真。

[關鍵詞] 數(shù)字集群；網絡規(guī)劃；網絡優(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.

[英文關鍵字] digital trunking; network planning; network optimization; mobile communication

1 iDEN系統(tǒng)

1.1  iDEN系統(tǒng)的網絡組成
    iDEN是由Motorola公司開發(fā)的集移動電話、無線調度及無線數(shù)據(jù)傳輸于一體、功能強大的無線數(shù)字移動通信系統(tǒng)。iDEN集群通信系統(tǒng)的網絡組成和結構與公眾蜂窩移動通信網很相似，分為基站子系統(tǒng)和核心網子系統(tǒng)兩大部分，核心網系統(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度呼叫和分組數(shù)據(jù)業(yè)務，主要包括分組交換機、調度處理器等網絡單元；而電路域部分主要處理電話呼叫，主要包括基站控制器、編碼轉換器、移動交換機等與GSM移動通信網類似的網絡單元。iDEN系統(tǒng)的主要組成部分及網絡結構如圖1所示。

1.2  iDEN系統(tǒng)無線網絡的性能特點
    iDEN系統(tǒng)無線網絡的技術特點與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)務信道。iDEN系統(tǒng)話音采用4.2 kb/s的矢量和激勵線性預測編碼(VSELP)，調制方式為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)字集群網的規(guī)劃和優(yōu)化實例為例，探討iDEN網絡規(guī)劃和優(yōu)化的方法。

2 iDEN無線網絡的規(guī)劃和仿真
    無線網絡規(guī)劃有3個主要目標，即容量、覆蓋和網絡質量。對于類似數(shù)字集群這樣的新建網絡，一方面未來用戶的分布情況難以精確預測，另一方面網絡建設可以通過滾動發(fā)展來適應用戶增長的需求，因此初期工程的規(guī)劃重點應是網絡覆蓋和質量。本文著重對這兩方面內容進行分析和探討。

2.1  規(guī)劃和仿真工具的選取
    由于無線環(huán)境復雜等原因，只有通過數(shù)字化地圖和仿真軟件的結合，才能較為準確地預測無線網絡的性能，得到一個良好的規(guī)劃設計方案。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網絡的相似性，采用GSM仿真規(guī)劃工具，通過修改相關參數(shù)，實現(xiàn)對iDEN系統(tǒng)的仿真。本文采用MSI公司的網絡規(guī)劃工具——Planet進行國脈iDEN系統(tǒng)的規(guī)劃仿真，實踐證明該方法行之有效。

2.2 無線網絡預規(guī)劃
    預規(guī)劃是根據(jù)網絡容量和網絡覆蓋的目標，制訂初步的建設方案，為下階段采用規(guī)劃工具仿真分析打好基礎。

    容量分析主要是結合用戶分布的預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。鏈路預算是基站覆蓋分析的關鍵，通過鏈路預算才能估算基站的有效覆蓋半徑，從而進一步確定基站的設置數(shù)量。
經過核算，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)基站的上行鏈路預算和覆蓋預測的結果。

    綜合容量分析和覆蓋分析的結果，在滿足雙重需求的情況下，得到國脈iDEN無線網絡預規(guī)劃的結果（如表2所示）。

2.3  無線網絡規(guī)劃仿真

2.3.1  無線覆蓋預測
    與進行GSM網絡仿真一樣，采用Planet軟件進行無線覆蓋預測。首先導入上海市數(shù)字化地圖，并建立基站站點基本信息，另外還需要設定相應的傳播模型才能進行仿真分析。iDEN系統(tǒng)無線覆蓋預測可以采用修正的奧村模型(O-H)傳播模型，該模型的經驗公式中K1~K6的取值需要采用路測數(shù)據(jù)進行校正，地貌修正因子(KCLUTTER)則根據(jù)路測的結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果取定。

    為了模擬整網的無線覆蓋情況，應先使用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確地反映基站之間信號相互影響的情況，在進行鏈路損耗計算時，選取的計算半徑應足夠大。按照7/21的頻率復用方式，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，而基站站點抵達相鄰同頻基站扇區(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定為基站覆蓋半徑的5倍左右。

    經過仿真軟件模擬分析，結合實際站點勘查情況，通過不斷調整、優(yōu)化后得出國脈iDEN集群系統(tǒng)的最終建設方案：上海市共設置基站40個，其中外環(huán)線內的城區(qū)設置基站23個，全部為三扇區(qū)定向型基站；郊區(qū)設置基站17個，16個為全向基站，1個為三扇區(qū)定向型基站。無線網絡能夠覆蓋絕大部分陸地面積，網絡覆蓋情況見表3。

2.3.2  頻率規(guī)劃和干擾分析
    為了保證正常的通信質量，iDEN系統(tǒng)要求無線同頻C /I應大于18 dB，因此在進行頻率規(guī)劃時，必須采用7/21或全向12的頻率復用方式。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頻率復用方式分組設置，經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)域的網絡質量，因此在確定頻率分配方案時沒有考慮水域部分的網絡干擾情況，陸地區(qū)域無線網絡的干擾分析結果如表4所示。

3 iDEN系統(tǒng)無線網絡的優(yōu)化
    由于無線環(huán)境的復雜性，網絡優(yōu)化是保證網絡質量的必要手段，上海國脈的iDEN系統(tǒng)便經歷了規(guī)劃、建設和優(yōu)化的過程。優(yōu)化結合無線網絡的路測和實際運行情況，從無線參數(shù)調整和干擾解決兩方面入手進行。

3.1 無線參數(shù)調整
    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)之間互相獨立又互相兼容的關系，才能靈活調整無線參數(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)。
    在網絡優(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，導致掉話嚴重。為此，我們調整了相關基站的小區(qū)選擇、切換參數(shù)，同時也調整了附近基站的功率和機頂功率(Pto)值等，參數(shù)調整情況見表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)字式調制技術與時分多址及數(shù)字語音編碼壓縮方法結合使用，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。信號質量評估(SQE)用于評估信號的質量、誤碼等，該指標對用戶通話質量、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，手機在主干公路在該鎮(zhèn)處掉話，進入該鎮(zhèn)后手機無法登陸。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。

    通過調整控制信道與話音信道無線收發(fā)信機(BR)的接入天線，隨后又進行路測顯示主干公路該鎮(zhèn)處信號約為-95～-100 dBm，手機通話可保持到鎮(zhèn)內，鎮(zhèn)內有一個800 MHz全頻直放站，RSSI信號增強為-80 dBm，但SQE很差。

    由于直放站的原因，導致干擾增加使iDEN手機無法解碼而掉話。關閉該直放站對該鎮(zhèn)進行測試，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
    雖然iDEN系統(tǒng)在中國的應用還不太廣泛，相應的規(guī)劃和優(yōu)化工作經驗也不豐富，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。

5 參考文獻
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收稿日期：2004-11-17