CDMA室分設計同其他3G系統(tǒng)的異同

包浩卿　嚴佩敏

摘 要：闡述3G室內(nèi)覆蓋分布系統(tǒng)的建設必要性及室內(nèi)覆蓋的基本原理，分析CDMA室內(nèi)覆蓋分布系統(tǒng)與其他3G分布系統(tǒng)的設計上的異同，探討以上分析結(jié)構對于CDMA室內(nèi)覆蓋的參考意義。

關鍵詞：CDMA2000 分布系統(tǒng) 3G

中圖分類號：TN915 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）006-083-03

1 引言

當下國內(nèi)三大運營商運營的3G系統(tǒng)分別是：中國電信CDMA2000，中國移動TD-SCDMA及聯(lián)通的WCDMA。從制式上來，這三種3G系統(tǒng)都是源自CDMA技術。

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，各地高樓聳立，這些場所都采墻體材料，對無線電波有較強的屏蔽和吸收效果，造成手機無線信號較大的傳輸衰耗，在室內(nèi)形成了移動信號的弱區(qū)甚至盲區(qū)，移動用戶單向通話或通話時續(xù)時斷，甚至會出現(xiàn)不在服務區(qū)的現(xiàn)象。解決室內(nèi)覆蓋問題對運營商和移動用戶都是意義重大的事情。

2 室內(nèi)分布系統(tǒng)的設計

室內(nèi)分布系統(tǒng)的原理是利用室內(nèi)天線分布系統(tǒng)將移動通信基站的信號均勻分布在室內(nèi)每個角落，從而保證室內(nèi)區(qū)域擁有理想的信號覆蓋。無線室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)主要由二部分組成（見圖1）：信號源和室內(nèi)天饋線分布系統(tǒng)。信號源主要分為兩類：基站、射頻拉遠和直放站；室內(nèi)天饋線分布系統(tǒng)由有源器件、無源器件、天線、纜線等組成。

圖1 室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)組成示意圖

而就其系統(tǒng)組成結(jié)構分類的話，可分為同軸電纜分布系統(tǒng)、光纖分布系統(tǒng)、五類線分布方式、光電混和分布方式、泄漏電纜分布方式和多系統(tǒng)合路綜合分布系統(tǒng)。針對普通樓宇室內(nèi)環(huán)境進行的室內(nèi)覆蓋分布系統(tǒng)建設一般采用的是同軸電纜分布系統(tǒng)，若樓宇數(shù)量眾多或單棟樓宇面積巨大，則主干采用光纖，由光遠端機把信源信號放大。一般而言，室內(nèi)分布系統(tǒng)設計指的就是上述這種方式。

3 CDMA室分系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的異同

WCDMA、CDMA2000與TD-SCDMA都能在靜止狀態(tài)下提供2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，對三種3G系統(tǒng)在室內(nèi)分布系統(tǒng)設計規(guī)劃上，既有共同的特點，又一些關鍵技術仍存在著較大的差別，性能上也有所不同，表現(xiàn)出較大差異。

3.1 頻段劃分

表1 3G頻段劃分

這里不得不說的是C網(wǎng)由于現(xiàn)網(wǎng)設備只運營在2G頻段（上行：825MHz—835MHz，下行：870MHz—880MHz），而國家下發(fā)的1900MHz頻段作為現(xiàn)網(wǎng)的補充頻段預留。

而TD-SCDMA在試驗網(wǎng)還曾獲得2010MHz-2025MHz的頻譜，加上表1上國家規(guī)定的移動3G頻段，TD-SCDMA共有35MHz的帶寬。

3.2 雙工模式

WCDMA與CDMA2000都是采用FDD（頻分數(shù)字雙工）模式，TD-SCDMA采用TDD（時分數(shù)字雙工）模式。FDD是將上行（發(fā)送）和下行（接收）的傳輸使用分離的兩個對稱頻帶的雙工模式，需要成對的頻率，通過頻率來區(qū)分上、下行，對于對稱業(yè)務（如語音）能充分利用上下行的頻譜，但對于非對稱的分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務（如互聯(lián)網(wǎng)）時，由于上行負載低，頻譜利用率則大大降低。TDD是將上行和下行的傳輸使用同一頻帶的雙工模式，根據(jù)時間來區(qū)分上、下行并進行切換，物理層的時隙被分為上、下行兩部分，不需要成對的頻率，上下行鏈路業(yè)務共享同一信道，可以不平均分配，特別適用于非對稱的分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務（如互聯(lián)網(wǎng)）。TDD的頻譜利用率高，而且成本低廉，但由于采用多時隙的不連站覆蓋半徑較小，同時也造成抗衰落和抗多普勒頻移的性能較差，當手機處于高速移動的狀態(tài)下時通信能力較差。WCDMA與CDMA2000能夠支持移動終端在時速500公里左右時的正常通信，而TD-SCDMA只能支持移動終端在時速120公里左右時的正常通信。TD-SCDMA在高速公路及鐵路等高速移動的環(huán)境中處于劣勢。

3.3 越區(qū)切換技術

WCDMA與CDMA2000都采用了越區(qū)“軟切換”技術，即當手機發(fā)生移動或是目前與手機通信的基站話務繁忙使手機需要與一個新的基站通信時，并不先中斷與原基站的聯(lián)系，而是先與新的基站連接后，再中斷與原基站的聯(lián)系，這是經(jīng)典的CDMA技術?！败浨袚Q”是相對于“硬切換”而言的。

而TD-SCDMA則是采用了越區(qū)“接力切換”技術，接力切換是一種改進的硬切換技術，可高切換成功率，與軟切換相比可以減少切換時對鄰近基站信道資源的占用時間。

3.4 三種3G的室內(nèi)分布系統(tǒng)設計參數(shù)

由于三種制式的3G分屬不同的運營商，各運營商對分布系統(tǒng)設計參數(shù)上要求也有著較大的差異。

3.4.1 CDMA2000的分布系統(tǒng)設計參數(shù)

（1）CDMA2000 1X信號覆蓋電平。

標準層、裙樓：目標覆蓋區(qū)域內(nèi)95%以上位置，前向Ec≥-85dBm，Ec/Io≥-8dB；

地下層、消防及緊急通道：目標覆蓋區(qū)域內(nèi)95%以上位置，前向Ec≥-90dBm，Ec/Io≥-8dB；

電梯必須保證覆蓋100%位置，前向Ec≥-90dBm，Ec/Io≥-8dB（前向空載）。

（2）CDMA2000 EV-DO信號覆蓋要求。

標準層、裙樓：目標覆蓋區(qū)域內(nèi)95%以上位置，EvDO載波前向接收信號強度RXpower應大于-80dBm，C/I比應大于-5dB（邊緣速率大于153.6kbps）；

電梯、地下層、消防及緊急通道：目標覆蓋區(qū)域內(nèi)95%以上位置，EvDO載波前向接收信號強度RXpower應大于-85dBm，C/I 比應大于-8dB（邊緣速率大于76.8kbps）。

（3）接通率。

要求在目標覆蓋區(qū)域內(nèi)的98%位置，99%的時間移動臺可接入網(wǎng)絡。

（4）掉話率。

忙時話務統(tǒng)計：掉話率1%。

（5）切換成功率。

室內(nèi)外小區(qū)和室內(nèi)各小區(qū)之間的切換成功率>95%。

（6）信號外泄。

如室內(nèi)外采用同頻，室內(nèi)導頻在建筑物10米處的信號強度應比室外導頻信號強度低10dB以上，且最大不得超過-90dBm；如室內(nèi)外采用異頻建設，則室內(nèi)導頻信號強度在建筑物10米處的泄漏不得超過-90dBm。

3.4.2 TD-SCDMA的分布系統(tǒng)設計參數(shù)

（1）接通率。

移動臺在無線覆蓋區(qū)域內(nèi)90%的位置，99%的時間可接入網(wǎng)絡。

（2）呼損率。

無線信號呼損：語音業(yè)務無線信號呼損不高于2%。

（3）差錯率。

塊差錯率目標值（BLER Target）：語音1%，CS64K 0.1～1%，PS數(shù)據(jù)5～10%；PCCPCH RSCP≥-85dBm；PCCPCH C/I≥-3dBm。

（4）信號外泄。

室外信號泄漏強度：室內(nèi)信號的外泄電平，在室外≥10m處PCCPCH RSCP≤-95dBm。

3.4.3 WCDMA的分布系統(tǒng)設計參數(shù)

（1）覆蓋邊緣導頻（CPICH）（下行75%、上行50%）。

重要樓宇或區(qū)域（高速數(shù)據(jù)業(yè)務）：導頻覆蓋邊緣場強≥-85dBm且Ec/Io≥-10；

次重要樓宇或區(qū)域（低速數(shù)據(jù)業(yè)務）：導頻覆蓋邊緣場強≥-90dBm且Ec/Io≥-12；

一般性樓宇或區(qū)域（語音業(yè)務、可視電話業(yè)務）：導頻覆蓋邊緣場強≥-95dBm且Ec/Io≥-14。

（2）通話效果。

對于12.2kbps 的語音業(yè)務，BLER<=1%

對于64kbps 的CS 數(shù)據(jù)業(yè)務，BLER<=0.5%

對于PS 數(shù)據(jù)業(yè)務，BLER<=10%

覆蓋區(qū)域內(nèi)通話應清晰，無斷續(xù)、回聲等現(xiàn)象。

（3）信號外泄。

導頻信號在室外10米處≤-90dBm，或室外10米處小于室外主導頻強度10dB以上。

（4）天線口輸出功率。

一般區(qū)域0-5dBm，推薦3dBm左右；

特殊區(qū)域5-10dBm，推薦7dBm左右。

從上述三點上可以看出，無論在天線的建議輸出功率、覆蓋的邊緣場強，還是在信號外泄等典型室內(nèi)覆蓋的設計參數(shù)上，三種3G制式所規(guī)定的指標都是有明顯的區(qū)別。如果在同一樓宇內(nèi)，建設三套不同的3G分布系統(tǒng)系統(tǒng)，雖然在最終的網(wǎng)絡覆蓋上能達成類似的良好效果，參數(shù)指標上的差異還是會形成結(jié)構上，主干功率分配上完成不同的三套分布系統(tǒng)設計。

3.5 分布系統(tǒng)設計流程

在室內(nèi)覆蓋分布系統(tǒng)的建設過程中，三種制式的分布系統(tǒng)就設計流程上來說基本是一致，遵循如圖2的順序。

4 對CDMA室分系統(tǒng)建設的參考意義

首先，現(xiàn)網(wǎng)CDMA2000室分在頻段上，由于使用2G頻段（800MHz），饋線或者空間傳播損耗較小，比其他兩種3G系統(tǒng)有優(yōu)勢。相同的樓宇結(jié)構下，可以使用更少的天線來覆蓋相同區(qū)域，同時使用的信號源輸出功率要求較其他系統(tǒng)更低。

然而在大型樓宇的分布系統(tǒng)設計中，采用多系統(tǒng)合路平臺，將多家運營商的分布系統(tǒng)合路進一套上下行分纜的室分系統(tǒng)中（TD-SCDMA為時分的上下行，在POI系統(tǒng)中，TD-SCDMA系統(tǒng)僅在上行分路上進行信號合路）。由于CDMA系統(tǒng)使用的信號源輸出功率不高，并且由于合路在2G頻段，而其他3G系統(tǒng)均為POI合路器后端進行合路，所以CDMA系統(tǒng)要考慮預留更多的功率以應對信源輸出不足及更多的器件插損。所以在POI合路的分布系統(tǒng)設計中，CDMA的天線口功率是首要滿足的。

5 結(jié)束語

作為時下室外網(wǎng)絡的對于室內(nèi)的信號的補充和優(yōu)化而進行的3G信號室內(nèi)覆蓋中，通過本文對三種3G室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的介紹和論述，可以認識到三種3G標準的室內(nèi)覆蓋分布系統(tǒng)設計的流程上基本是一致的，存在差異的是其頻段、雙工模式和分布系統(tǒng)參數(shù)上的差異。本文旨在通過技術和設計上的比較，在CDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)設計上帶來一定的幫助。

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