1、CDMA網絡海域超遠距離優化方法的研究摘要：本文從海域超遠距離覆蓋模型出發，詳細介紹了CDMA網絡海域超遠距離的各種優化手段，并在臺州海域得到了很好的驗證。關鍵詞：遠海、覆蓋距離、設備功率、天饋、參數1 引言無線電波在海面傳播時，傳播路徑主要是通過空氣傳播的直達波和經過海面反射的反射波。對于在海面船只上的移動臺，受海浪的影響，移動臺的實際高度有較大起伏。而船只大小不同，也將使得移動臺的使用高度發生變化，一般漁船駕駛艙高度為4米左右，而客輪約為20米左右。由于海面傳播損耗很小，信號可以傳播到很遠的海面上。此時，地球不能再看作平面，而應把它看作球面，即地球曲率將對信號傳播產生影響。另外處于傳播路徑

2、上的島嶼、山、巨輪也會對信號傳播產生陰影效應。因此在海域鏈路預算時與陸地上不一樣，采用的優化方法也有所區別。2 海域超遠距離覆蓋模型在一定范圍和氣候條件下的海面可以近似為一個光滑的球體，無線電波在大氣層中傳播線路是一個向地球方向彎曲的弧線，曲率半徑為R 4，但不會與地球相交。圖1電波傳播平面圖結合實際測試的結果，可以得到在海面上的近似視距公式為：d0=4.12*(+)其中，Hb是天線掛高，單位為米；Hm是移動臺高度，單位為米；d0是視距距離，單位為公里。通常，根據接收點離開發射天線的距離，稱小于d的區域為明區，大于d的區域為暗區，也叫陰影區。理論上，無線信號傳播至視距極點的空間傳播損耗小于CD

3、MA鏈路預算的允許的最大傳播損耗。也就是說，對于明區（視距范圍內），語音業務的無線信號是能夠完全覆蓋的。進入陰影區之后，主要依靠電磁波的繞射傳播，信號衰減相對于明區要快的多，所以信號在陰影區中傳播的距離相當有限。優化工程師提升海域覆蓋主要考慮從兩個方面進行：如何擴大明區范圍內視距距離、如何在暗區范圍內提高信號強度，同時兼顧覆蓋與容量關系。3 海域超遠距離硬件優化方法為了實現海域超遠距離覆蓋，不僅需要改善下行信號及傳播模式，還需要考慮改善上行信號及傳播模式。主要通過圖2中各種手段，來提高海域的超遠覆蓋距離。圖2CDMA海域覆蓋技術手段3.1鏈路預算表表1是在CDMA帶寬為1.2288MHZ，業務

4、速率為9.6Kbps, FER%為1%，小區負載50%，覆蓋區邊緣的通信概率75%條件下的例子。傳播影響因子因子數值單位備注熱噪聲譜密度-173.87dBm/HzCDMA底噪功率-112.98dBm處理增益21.07dB解調門限Eb/Nt4.2dB解調門限Ec/Nt-16.87dB基站噪聲系數4dB基站靈敏度-125.85dBm移動臺天線增益5dBi假定終端使用室外全向天線基站天線增益18dBi基站饋線損耗4dB基站饋線接頭等損耗2dB塔放絕對增益6dB假定使用塔放基站天饋增益23dB小區負載0.5%干擾裕量3.01dB軟切換增益0dB信號單一正態衰落方差6dB覆蓋區邊緣的通信概率0.75%正

5、態衰落裕量4.05dB綜合余量7.06dB移動臺最大發射功率23dBm終端發射功率200毫瓦人體損耗0dB假定用戶采用固定臺船體穿透損耗0dB假定固定臺使用室外天線最大允許空間損耗164.79dB表1鏈路預算表3.2天線高度優化公式1：d0=4.12*(+)公式2：通過理論計算，無線信號傳播至視距極點的空間傳播損耗小于CDMA鏈路預算的允許的最大傳播損耗。根據公式1，明區的距離主要由基站天線和移動臺天線的高度（海拔高度）直接決定，以下為天線在不同高度下的明區距離和到達視距極點的空間傳播損耗：基站天線高度（米）移動臺天線高度（米）視距距離（公里）極點傳播損耗（dB）基站天線高度（米）移動臺天線高

6、度（米）視距距離（公里）極點傳播損耗（dB）100449.48136.351002059.67126.06150458.74135.821502068.94125.37200466.56135.512002076.75125.08250473.44135.302502083.63125.01300479.66135.143002089.85125.06400490.71134.9440020100.90125.405004100.44134.8050020110.63125.96表2天線高度與視距距離對應表從表2中可以看出，隨著基站的天線高度（海拔高度）的增加，視距距離也隨之增加；在不同移動臺

7、高度情況下，移動臺高度越高，視距距離也越大，在移動臺高度4米和20米情況下，兩者視距距離相差10.2公里。因此在網絡規劃時候，作為超遠距離覆蓋的基站天線掛高應在200米以上，而在漁船上終端換成固定臺，同時外接天線并置于船頂上，這樣視距距離能達到80公里左右。3.3上行鏈路優化上行最大允許空間損耗基站天饋增益移動臺天饋增益移動臺發射功率綜合余量人體損耗船體損耗基站靈敏度。一般情況下基站靈敏度、綜合余量、人體損耗、船體損耗、移動臺發射功率是不變的（個別參數調整參考第4節），現場能優化調整的是基站天饋增益、移動臺天饋增益。如果移動臺天線采用外接5dbi增益的天線（掛在船頂上，無3db的人體損耗和15

8、db的船體損耗）、基站側增加絕對增益為6db的塔放，則上行最大允許空間損耗增加了29db。3.3下行鏈路優化下行鏈路預算主要提高基站發射功率，對于普通的宏基站，每載扇一般被分配20W的功率，對于需要進行超遠距離覆蓋的基站來說，通常1個載頻板只配置1個載波，以期望基站將所有的功率都分配給1個載扇使用，那么，超遠距離覆蓋的基站載扇所擁有的功率約為80W（以華為BTS3900為例），基站發射功率提高6dBm，覆蓋距離將提高一倍。采用同PN技術，多個RRU覆蓋相同區域，不同的RRU 天線以相同一個方向覆蓋，這樣遠海區域既能保證信號單一，又能提高下行鏈路功率。為了上下行鏈路匹配，一般情況下當前向功率增加

9、到80W后，反向需要增加塔放，且塔放絕對增益大于6db（扣除增加塔方引起接頭損耗、塔放自身損耗）。3.4天饋系統優化（1）塔放系統整改塔放從技術原理上講是通過補充上行饋線和雙工濾波器等造成的損耗來降低基站接收系統噪聲系數，從而提高基站接收系統靈敏度，提高上行接收電平，改善弱信號覆蓋，擴大基站覆蓋范圍。圖 3塔放在天饋系統中的位置根據天饋系統噪聲公式：得到：Ø 當天線至基站設備之間的距離越短，塔放對饋線損耗的補充就越少，甚至反而出現增加上行塔放后導致整體天饋損耗增大的情況；Ø 當塔放系統噪聲越小，自身引入噪聲就越小；Ø 當塔放放大增益越大，對天饋系統的損耗補充的就越

10、好；因此使用高增益低噪聲的塔放，且安裝在天線口，及時更換老化的塔放。（2）基站側天線和饋線整改在海域場景下，天線易被海水腐蝕，使用壽命會大幅度下降，及時跟蹤更換。從鏈路預算表上看，更換高增益天線和減少饋線損耗對補償鏈路損耗非常明顯。（3）RRU掛塔方式為了減小因饋線過長帶來的整體天饋損耗，除了采用上行塔放的方式，也可采用RRU掛塔方式，以縮短天線和設備間的饋線長度4 海域超遠距離參數優化方法4.1 PN優化PN碼主要作用為每個扇區在短碼中指配一個時間偏置，同時系統利用PN短碼的時間偏置來區別扇區，在前向鏈路進行正交調制和區別扇區，在反向鏈路中用于對反向業務信道進行正交解調，PN碼最小偏移值為6

11、4chips，共有512個PN偏置來作扇區識別(215 /64=512)，一個PN碼經過15.6km傳播后會延遲64chips。由于超遠距離小區覆蓋半徑大約為80KM左右，也就是說經過80KM傳播時延后，碼片延遲了329個chips，約5.4個PN偏置。如果使用的PN間隔同陸地上相同(PN-INC=3)，當海島基站信號傳播到陸地或遠距離海面上時候，考慮到海面傳播時延的情況，這時可能已經延遲到另一個碼片，手機將無法解調出正確的PN碼將引起干擾，導致掉話和呼叫失敗等現象。所以對島站與陸地的PN間隔可以適當的加大，超遠距離覆蓋基站的PN碼間隔應修改為12的倍數，同時所有超遠距離覆蓋基站與大陸上相鄰基

12、站PN碼間隔6，這樣解決了由于PN延時導致的干擾。4.2功控參數優化（1）REV_MAX_FCH_SET_PT（FCH外環設定值的最大值） 該值設的高，則在無線環境比較惡劣時，能夠保證一定話音質量，但是系統的反向容量會減小；該值設的低，在拐彎等衰弱環境下，可能出現掉話。在海面應用中，為了使得反向鏈路盡量不受限，應該將該值適當調高，建議為11db。（2）FOR_MAX_CHANNEL_GAIN（前向信道最大發射功率）前向信道的最大的發射功率限制，調整這個值能使容量和質量之間達到一個很好的平衡，在海面環境下，可以犧牲容量來滿足覆蓋要求。所以這個值應該根據實際的需要來確定，建議設置為8dB，占扇區功

13、率的15.85%。（3）VOICE_FER_X（語音業務的期望FERX） DATA_FER_X（語音業務的期望FERX） 目標FER設置的大，可以節省前向碼道功率，增加系統容量，但是會造成物理層鏈路實際誤幀率提高，鏈路質量下降，語音質量下降；一般情況下，前向FER為13時，前向的語音質量差別不大，所以在前向負荷較重的網絡，可以適當增大目標FER，達到降低前向負荷、擴大前向容量的目的；目標FER設置的小，物理層鏈路的實際誤幀率降低，語音質量會有一定的提升，但會消耗相對比較多的前向功率資源。根據海域特點，主要考慮的是覆蓋距離和容量，建議前反向FCH語音期望FER1設置為3, 前反向FCH數據期望F

14、ER1設置為5。4.3射頻參數優化 遠海網絡考慮的主要是覆蓋，可以考慮導頻信道增益在廠家推薦值上再增加1-2db，建議PLTCHGAIN（導頻信道增益）為24，具體根據現網用戶數量而定。圖 4前向覆蓋鏈路平衡4.4接入參數優化MAXCELLR（小區半徑），用于設置反向公共信道和反向業務信道初始搜索窗口，海面覆蓋較遠，反向搜索窗設置要相應變大,實際應根據小區的覆蓋半徑來設置相應的值，此值為雙向小區半徑，建議為100200。為了讓遠海用戶更容易接入網絡，可適當調整功率增量、接入試探數、開環功控參數、接入信道前綴長度，具體根據現場網絡而定。CELLMODE，基站的小區模式，LARGE對應小區半徑最大

15、250km，傳統小區設置為NORMAL，對應小區半徑最大125km，此參數影響基站的最遠覆蓋范圍，建議為LARGE4.5切換參數優化 SRCH_WIN_N，激活集和候選集的搜索窗口大小，由于海面覆蓋較遠，時延較大，為了保證可以對鄰區關系正常搜索，需要變大，建議為4060chips。SRCH_WIN_R，相鄰集的搜索窗口大小，由于海面覆蓋較遠，時延較大，為了保證可以對鄰區關系正常搜索，需要變大，建議為226452chips。Max_Arrival_Thresh，PN 識別最大誤差門限, 海面覆蓋遠，時延大，設置大可以更好的識別PN，建議為226。TCHSCHWSZ（TCH 搜索窗口尺寸），等價與

16、小區覆蓋半徑（反向），表示業務信道搜索窗的大小，對于每個業務信道，基站都有一個搜索窗，只有當反向信號落入到搜索窗里面的時候，基站才能捕獲并解調該信號。建議值為416（TCHSCHWSZ *64chips）。 鄰區數量，由于海域上信號強度變化快，遠海區域信號比較純，通過減少鄰區數量，提高鄰區搜索速度，一般設置1015個。搜索鄰區時長與相鄰集數目對應關系如表3（搜索窗口大小分別為40chips、100chips、226chips，手機芯片的最大搜索速度為4800chips/s下） 。相鄰集數目搜索鄰區時長30個1.67秒25個1.40秒20個1.13秒15個0.86秒10個0.59秒表 3相鄰集數

17、目與搜索鄰區時長對應表5、效果驗證在2010年對臺州12個超遠距離覆蓋小區進行了天饋整治和參數優化調整，主要調整項目有：（1）每個載扇射頻功率從40W增加到80W。（2）TCHSCHWSZ從2修改為48。（3）搜索窗口大小，控制鄰區數量，基本上保證在15條左右。（4）接入參數：功率增量、接入試探數、MAXCELLR。（5）功控參數：REV_MAX_FCH_SET_P（11db）、FOR_MAX_CHANNEL_GAIN(-8db)、VOICE_FER_X3，DATA_FER_X5。（6）增加導頻信道增益。（7）老化的天線和功放進行更換，并采用高增益單極化天線，建議漁民多用固定臺終端。（8）調整

18、超遠距離覆蓋基站PN碼偏置相隔12，并與就近海岸線上的基站PN碼偏置相隔6。優化前全天掉話指標4月15日4月16日4月17日4月18日4月19日掉話數掉話率掉話數掉話率掉話數掉話率掉話數掉話率掉話數掉話率臨海東磯島644.752755.08653.53654.34755.54椒江大陳島14211.191789.171349.341288.5714812.63玉環批山島203.16233.54213.27133.12173.56表 4優化前超遠覆蓋基站掉話KPI優化后全天掉話指標6月10日 6月11日 6月12日 6月13日 6月14日 掉話數掉話率掉話數掉話率掉話數掉話率掉話數掉話率掉話數掉話率臨海東磯島221.66%342.75%252.43%332.85%392.77%椒江大陳島444.17%515.56%543.71%473.03%523.62%玉環批山島122.47%102.19%122.90%102.16%81.88%表 5優化