主頁(yè)（http://www.130131.com）：iDEN無(wú)線(xiàn)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(diǎn)，通過(guò)一個(gè)iDEN數(shù)字集群網(wǎng)的規(guī)劃和優(yōu)化實(shí)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(guò)修改相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(dòng)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(kāi)發(fā)的集移動(dòng)電話(huà)、無(wú)線(xiàn)調(diào)度及無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸于一體、功能強(qiáng)大的無(wú)線(xiàn)數(shù)字移動(dòng)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(dòng)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(huà)呼叫，主要包括基站控制器、編碼轉(zhuǎn)換器、移動(dòng)交換機(jī)等與GSM移動(dòng)通信網(wǎng)類(lèi)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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的性能特點(diǎn)
    iDEN系統(tǒng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點(diǎn)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(gè)6時(shí)隙，可用于控制或業(yè)務(wù)信道。iDEN系統(tǒng)話(huà)音采用4.2 kb/s的矢量和激勵(lì)線(xiàn)性預(yù)測(cè)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(guó)脈iDEN數(shù)字集群網(wǎng)的規(guī)劃和優(yōu)化實(shí)例為例，探討iDEN網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化的方法。

2 iDEN無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和仿真
    無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃有3個(gè)主要目標(biāo)，即容量、覆蓋和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。對(duì)于類(lèi)似數(shù)字集群這樣的新建網(wǎng)絡(luò)，一方面未來(lái)用戶(hù)的分布情況難以精確預(yù)測(cè)，另一方面網(wǎng)絡(luò)建設(shè)可以通過(guò)滾動(dòng)發(fā)展來(lái)適應(yīng)用戶(hù)增長(zhǎng)的需求，因此初期工程的規(guī)劃重點(diǎn)應(yīng)是網(wǎng)絡(luò)覆蓋和質(zhì)量。本文著重對(duì)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(wú)線(xiàn)環(huán)境復(fù)雜等原因，只有通過(guò)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(cè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的性能，得到一個(gè)良好的規(guī)劃設(shè)計(jì)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(guò)修改相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(guó)脈iDEN系統(tǒng)的規(guī)劃仿真，實(shí)踐證明該方法行之有效。

2.2 無(wú)線(xiàn)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(hù)分布的預(yù)測(cè)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(duì)容量分析不做具體探討。

    覆蓋分析則是從無(wú)線(xiàn)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(guò)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(guò)核算，iDEN系統(tǒng)的覆蓋通常受限于上行鏈路，表1為國(guó)脈iDEN系統(tǒng)基站的上行鏈路預(yù)算和覆蓋預(yù)測(cè)的結(jié)果。

    綜合容量分析和覆蓋分析的結(jié)果，在滿(mǎn)足雙重需求的情況下，得到國(guó)脈iDEN無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃的結(jié)果（如表2所示）。

2.3  無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃仿真

2.3.1  無(wú)線(xiàn)覆蓋預(yù)測(cè)
    與進(jìn)行GSM網(wǎng)絡(luò)仿真一樣，采用Planet軟件進(jìn)行無(wú)線(xiàn)覆蓋預(yù)測(cè)。首先導(dǎo)入上海市數(shù)字化地圖，并建立基站站點(diǎn)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(wú)線(xiàn)覆蓋預(yù)測(cè)可以采用修正的奧村模型(O-H)傳播模型，該模型的經(jīng)驗(yàn)公式中K1~K6的取值需要采用路測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，地貌修正因子(KCLUTTER)則根據(jù)路測(cè)的結(jié)果針對(duì)電子地圖中不同地貌類(lèi)型的定義對(duì)傳播模型公式做進(jìn)一步修正。目前國(guó)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(wú)線(xiàn)覆蓋情況，應(yīng)先使用Prediction工具計(jì)算每個(gè)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(shí)能夠準(zhǔn)確地反映基站之間信號(hào)相互影響的情況，在進(jìn)行鏈路損耗計(jì)算時(shí)，選取的計(jì)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(diǎn)抵達(dá)相鄰?fù)�頻基站扇區(qū)覆蓋邊緣的距離約為4.8R，因此鏈路損耗計(jì)算半徑最好能設(shè)定為基站覆蓋半徑的5倍左右。

    經(jīng)過(guò)仿真軟件模擬分析，結(jié)合實(shí)際站點(diǎn)勘查情況，通過(guò)不斷調(diào)整、優(yōu)化后得出國(guó)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(gè)，其中外環(huán)線(xiàn)內(nèi)的城區(qū)設(shè)置基站23個(gè)，全部為三扇區(qū)定向型基站；郊區(qū)設(shè)置基站17個(gè)，16個(gè)為全向基站，1個(gè)為三扇區(qū)定向型基站。無(wú)線(xiàn)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(jiàn)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(wú)線(xiàn)同頻C /I應(yīng)大于18 dB，因此在進(jìn)行頻率規(guī)劃時(shí)，必須采用7/21或全向12的頻率復(fù)用方式。根據(jù)中國(guó)國(guó)家無(wú)線(xiàn)電管理委員會(huì)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(gè)頻點(diǎn)。上海國(guó)脈iDEN集群系統(tǒng)使用56個(gè)頻點(diǎn)，按照7/21頻率復(fù)用方式，每個(gè)基站的最大配置為3/3/2。

    頻率規(guī)劃采用Planet軟件的自動(dòng)頻率規(guī)劃(AFP)工具完成，所有可用頻點(diǎn)按照7/21頻率復(fù)用方式分組設(shè)置，經(jīng)過(guò)大量計(jì)算和仿真分析，確定各基站的頻率分配計(jì)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(shí)沒(méi)有考慮水域部分的網(wǎng)絡(luò)干擾情況，陸地區(qū)域無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的干擾分析結(jié)果如表4所示。

3 iDEN系統(tǒng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化
    由于無(wú)線(xiàn)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(guó)脈的iDEN系統(tǒng)便經(jīng)歷了規(guī)劃、建設(shè)和優(yōu)化的過(guò)程。優(yōu)化結(jié)合無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的路測(cè)和實(shí)際運(yùn)行情況，從無(wú)線(xiàn)參數(shù)調(diào)整和干擾解決兩方面入手進(jìn)行。

3.1 無(wú)線(xiàn)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(guò)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(wú)線(xiàn)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(huà)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(guò)程中，通過(guò)路測(cè)發(fā)現(xiàn)：由于基站天線(xiàn)較高，附近高樓較多，建筑物密度高，某路段同時(shí)收到數(shù)個(gè)基站的信號(hào)，基站小區(qū)選擇、切換較頻繁，導(dǎo)致掉話(huà)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(shí)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(jiàn)表5。從優(yōu)化后路測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，基本解決了路段的切換問(wèn)題。

3.2 無(wú)線(xiàn)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(shí)分多址及數(shù)字語(yǔ)音編碼壓縮方法結(jié)合使用，信道利用率高，但系統(tǒng)對(duì)C /I +N 的要求也較高，需大于18 dB。iDEN系統(tǒng)使用了Motorola專(zhuān)有的測(cè)量評(píng)估方法——SQE。信號(hào)質(zhì)量評(píng)估(SQE)用于評(píng)估信號(hào)的質(zhì)量、誤碼等，該指標(biāo)對(duì)用戶(hù)通話(huà)質(zhì)量、登陸、小區(qū)選擇、切換等起重要作用。

    在路測(cè)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(huà)，進(jìn)入該鎮(zhèn)后手機(jī)無(wú)法登陸。在路測(cè)時(shí)用頻率掃描測(cè)試到鄰近基站的控制信道接收信號(hào)電平(RSSI)較低，比該站的話(huà)音信道低約10 dB，至使手機(jī)在主干公路該鎮(zhèn)處無(wú)法登陸控制信道而顯示無(wú)覆蓋。

    通過(guò)調(diào)整控制信道與話(huà)音信道無(wú)線(xiàn)收發(fā)信機(jī)(BR)的接入天線(xiàn)，隨后又進(jìn)行路測(cè)顯示主干公路該鎮(zhèn)處信號(hào)約為-95～-100 dBm，手機(jī)通話(huà)可保持到鎮(zhèn)內(nèi)，鎮(zhèn)內(nèi)有一個(gè)800 MHz全頻直放站，RSSI信號(hào)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(wú)法解碼而掉話(huà)。關(guān)閉該直放站對(duì)該鎮(zhèn)進(jìn)行測(cè)試，RSSI信號(hào)為-90 dbm左右，SQE較好，說(shuō)明干擾消除，未發(fā)生掉話(huà)現(xiàn)象，問(wèn)題解決。

4 小結(jié)
    雖然iDEN系統(tǒng)在中國(guó)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(yàn)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(wèn)題提供了很好的借鑒、參考作用。

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收稿日期：2004-11-17