2.1 GHz cdma2000 HPRD網絡部署的研究

王 敏

（中國電信股份有限公司技術創新中心 北京100031）

1 引言

目前，中國電信已經獲得了由工業和信息化部無線電管理局劃分的 2×15MHz （1920～1935MHz/2110～2125MHz）2G頻段資源，用于3G移動網絡的發展建設。如何充分有效地利用這一段寶貴的頻率資源，以已有的800 MHz cdma2000網絡為基礎，有計劃、有步驟地部署建設2.1 GHz cdma2000 HRPD網絡，進而滿足未來3G移動數據業務的發展需求，是需要認真考慮的重要問題。

2 2.1 GHz cdma2000 HRPD網絡室外覆蓋性能

為了探究以800 MHz cdma2000 HRPD網絡為基礎，通過1∶1建設方式部署 2.1 GHz cdma2000 HRPD網絡的可行性，采用理論計算與外場測試相結合的方式，針對800 MHz cdma2000 HRPD網絡和2.1 GHz cdma2000 HRPD網絡的室外鏈路損耗和網絡覆蓋性能進行了綜合分析與評估。

2.1 理論計算

800 MHz cdma2000 HRPD系統與2.1 GHz cdma2000 HRPD系統的室外鏈路損耗主要體現在傳播損耗和饋線損耗兩個方面。

在饋線損耗方面，如果考慮7/8饋線，2 GHz頻段的饋線損耗為6.11 dB/100 m，而800 MHz頻段的饋線損耗為3.63 dB/100 m，2 GHz頻段與800 MHz頻段的饋線損耗差異為2.48 dB/100 m；如果考慮1/2饋線，2 GHz頻段的饋線損耗為10.7 dB/100 m，而800 MHz頻段的饋線損耗為6.46 dB/100 m，2 GHz頻段與800 MHz頻段的饋線損耗差異為4.24 dB/100 m。參考CDMA現網，基站機頂至天線多采用7/8饋線，饋線參考長度約為50 m，可以得出2.1 GHz cdma2000 HRPD系統與800 MHz cdma2000 HRPD系統的實際饋線損耗差異約為1.3 dB。

在傳播損耗方面，考慮到初期2.1 GHz cdma2000 HRPD系統將主要集中部署在大中城市的熱點地區，其小區半徑多在1 km以內，因此采用了COST231-Walfishlkegami模型進行800 MHz頻段和2.1 GHz頻段的傳播損耗的對比分析。

依據COST231-Walfish-lkegami模型進行分析得出，在無障礙視距環境下，2.1 GHz cdma2000 HRPD系統與800 MHz cdma2000 HRPD系統的傳播損耗差異約為7.5 dB；在大型城區非視距環境下，2.1 GHz cdma2000 HRPD系統與800 MHz cdma2000 HRPD系統的傳播損耗差異約為16 dB；在中型城區非視距環境下，2.1 GHz cdma2000 HRPD系統與800 MHz cdma2000 HRPD系統的傳播損耗差異約為12 dB。

2.2 外場測試

基于外場實驗網絡，對2.1 GHz和800 MHz cdma2000 HRPD系統的室外網絡覆蓋性能進行了對比測試。

2.1 GHz cdma2000 HPRD系統弱覆蓋區域接收電平如圖1所示。

從接收電平來看，2.1 GHz cdma2000 HRPD網絡的統計平均接收電平為-71.54 dBm，800 MHz cdma2000 HRPD系統的平均接收電平為-59.14 dBm，考慮到測試網絡中2.1 GHz系統的天線增益高于800 MHz系統2 dB，因此2.1 GHz與800 MHz cdma2000 HRPD系統的平均鏈路損耗差異約為14.4 dB，與理論計算基本符合。

2.1 GHz cdma2000 HPRD系統弱覆蓋區域信干噪比如圖2所示。

從業務性能來看，2.1 GHz cdma2000 HRPD網絡的平均SINR為7.67 dB，平均DRC申請速率為1 735 kbit/s，800 MHz cdma2000 HRPD網絡的平均SINR為6.51 dB，平均DRC申請速率為1 767 kbit/s，兩者性能基本相當，其主要原因在于，與有用信號的傳播損耗一樣，干擾信號也隨著頻段的升高而快速衰落。因此，在密集城區環境下，以1∶1網絡建設方式部署2.1 GHz網絡基本可以滿足網絡室外覆蓋需求。

特別指出的是，在外場局部區域，仍存在2.1 GHz弱覆蓋現象。具體地說，從接收電平來看，該區域的2.1 GHz cdma2000 HRPD系統的統計平均接收電平為-82.7 dBm，800 MHz cdma2000 HRPD系統的平均接收電平為-68.59 dBm，考慮到測試網絡中2.1 GHz系統的天線增益高于800 MHz系統2 dB，因此2.1 GHz與800 MHz cdma2000 HRPD系統的鏈路損耗差異約為16.1 dB，其主要原因在于，相比于800 MHz信號，2.1 GHz頻段繞射能力較差，受高大建筑物遮擋信號衰落較快。從業務性能來看，該區域內800 MHz cdma2000 HRPD系統的平均DRC申請速率為 1 070 kbit/s，平均 SINR為 2.59 dB，2.1 GHz cdma2000 HRPD網絡的平均DRC申請速率為626 kbit/s，平均 SINR為0.91 dB，低于 800 MHz系統 1.7 dB，其主要原因在于主覆蓋3個基站的2.1 GHz信號均受到建筑物遮擋而衰落較大，無主覆蓋信號，因此需要考慮覆蓋增強技術。

3 2.1 GHz cdma2000 HRPD網絡室內覆蓋性能

為了探究以800 MHz cdma2000 HRPD網絡為基礎，通過1∶1網絡建設方式部署2.1 GHz CDMA網絡的可行性，采用理論計算與外場測試相結合的方式，針對800 MHz cdma2000 HRPD網絡和2.1 GHz cdma2000 HRPD網絡的室內鏈路損耗和網絡覆蓋性能進行了綜合分析與評估。

3.1 室外覆蓋室內場景

3.1.1 理論計算

在室外覆蓋室內場景下，800 MHz cdma2000 HRPD系統與2.1 GHz cdma2000 HRPD系統的室內鏈路損耗差異主要考慮空間傳播損耗、饋線損耗和穿透能力3個方面因素。

在饋線損耗方面，如果考慮7/8饋線，2 GHz頻段的饋線損耗差異為6.11 dB/100 m，而800 MHz頻段的饋線損耗為3.63 dB/100 m，2 GHz頻段與 800 MHz頻段的饋線損耗差異為2.48 dB/100 m；如果考慮1/2饋線，2 GHz頻段的饋線損耗為10.7 dB/100 m，而800 MHz頻段的饋線損耗為 6.46 dB/100 m，2 GHz頻段與 800 MHz頻段的饋線損耗差異為4.24 dB/100 m。參考CDMA現網，基站機頂至天線多采用7/8饋線，參考饋線統計長度50 m，可以得出，2.1 GHz cdma2000 HRPD系統與 800 MHz cdma2000 HRPD系統的實際饋線損耗差異約為1.3 dB。

在空間傳播損耗方面，考慮到初期2.1 GHz cdma2000 HRPD系統將主要集中部署在大中城市的熱點地區，其小區半徑多在1 km以內，因此采用了COST231-Walfislkegami模型進行800 MHz頻段和2.1 GHz頻段的傳播損耗對比分析，具體計算與分析結果同室外覆蓋性能分析。

在穿透能力方面，相比于800 MHz頻段，2.1 GHz頻段的穿透損耗較小，但繞射能力較差，因此其穿透能力總體上弱于800 MHz頻段，依據測試結果統計，兩者差異約為 1.5～5.5 dB。

3.1.2 外場測試

基于外場實驗網絡，進行了2.1 GHz cdma2000 HRPD系統和800 MHz cdma2000 HRPD系統的室內覆蓋性能的對比測試。

室外覆蓋室內場景下800 MHz/2.1 GHz接收電平如圖3所示。從測試結果來看，800 MHz cdma2000 HRPD系統的信號的平均接收電平為75 dBm，2.1 GHz cdma2000 HRPD系統的信號的平均接收電平為87 dB，弱于800 MHz約為12 dB。特別指出得是，在室內縱深區域，2.1 GHz系統信號已經出現較大衰落（90 dBm以下），遠遠低于800 MHz信號，其網絡性能呈現不穩定狀態。

3.2 室內分布場景

3.2.1 理論計算

在室內分布場景下，800 MHz cdma2000 HRPD系統與2.1 GHz cdma2000 HRPD系統的室內鏈路損耗差異主要考慮空間傳播損耗、饋線損耗、插入損耗和穿透能力3個方面因素。

在饋線損耗方面，2 GHz頻段和800 MHz頻段的每百米饋線損耗差異參見室外覆蓋室內場景部分。在實際網絡中，2 GHz頻段室內分布系統與800 MHz頻段室內分布系統的實際饋線損耗差異與具體情況（建筑物高度、覆蓋面積、布線方式等）密切相關。

在空間傳播損耗和穿透能力方面，采用了馬特內-馬恩納 （Keenan-Motley）多墻模型進行 800 MHz頻段和2.1 GHz頻段的室內空間傳播損耗和穿透能力對比分析。馬特內-馬恩納多墻模型是在馬特內-馬恩納模型的基礎上提出的，主要考慮了自由空間損耗和穿透損耗兩個方面，具體公式如下：

其中，LFS表示發射機到接收機的自由空間損耗；Lwj表示穿透j類墻體的損耗，具體值與頻率密切相關；Nwj表示發射機與接收機之間的j類墻體的數目，典型值為2；Lf表示穿過相鄰地板的損耗，具體值與頻率密切相關；Nf表示發射機與接收機之間的地板的數目。

3.2.2 外場測試

基于外場實驗網絡，進行了2.1 GHz cdma2000 HRPD系統和800 MHz cdma2000 HRPD系統的室內覆蓋性能的對比測試。室內分布系統場景下800 MHz/2.1 GHz接收電平如圖4所示。

在2.1 GHz信號引入之前，測試區域室內分布系統主要用于傳送800 MHz/1 900 MHz GSM、800 MHz CDMA和2 GHz WCDMA信號，因此其天線部署已經考慮了2 GHz高頻信號的因素。考慮CDMA 2.1 GHz信號的引入，采用增加3 dB電橋并與原有信號合路的方式改造已有室分系統，即2.1 GHz室內分布系統采用與800 MHz室內分布系統完全相同的布線方式。因此，影響測試區域2.1 GHz室內分布系統性能的主要因素包括饋線損耗差異、空間傳播損耗差異以及穿透損耗。

從測試結果來看，1F 800 MHz cdma2000 HRPD系統信號的平均接收電平為-67.59 dBm，1F 2.1 GHz cdma2000 HRPD系統信號的平均接收電平為-55.31 dB，高于800 MHz約為12 dB，其主要原因在于2.1 GHz信源輸出功率為43 dBm而 800 MHz信源輸出功率為 31.5 dBm；3F 800 MHz cdma2000 HRPD系統信號的平均接收電平為-58.92 dBm，1F 2.1 GHz cdma2000 HRPD系統信號的平均接收電平為-49.2 dB，高于 800 MHz，約為 9.72 dB，其原因同 1F。

4 結束語

針對容量受限的大中型城區環境，由于有用信號與小區間干擾信號隨著頻段的增加而同時衰減，因此在接收電平和信干噪比滿足要求的情況下，仍可以通過1:1建設方式部署2.1 GHz cdma2000 HRPD系統，滿足室外網絡部署需求；同時，在高層遮擋嚴重、陰影衰落明顯的區域，2.1 GHz cdma2000 HRPD系統出現弱覆蓋或者覆蓋盲區的幾率大大增加，因此需要考慮進行室外網絡覆蓋增強，具體包括增加基站、高增益天線、RRU上塔等。

針對室外覆蓋室內場景，如果以800 MHz cdma2000 HRPD網絡為基礎，通過1∶1建設方式部署2.1 GHz cdma2000 HRPD系統，考慮空間傳播損耗、饋線損耗和穿透損耗差異因素，2.1 GHz系統的室內覆蓋效果明顯弱于800 MHz系統，在縱深較大或者遮擋嚴重等局部區域，需要考慮進行覆蓋增強；針對室內分布場景，考慮空間傳播損耗、饋線損耗和穿透損耗差異因素，2.1 GHz系統的室內覆蓋效果弱于800 MHz系統，需要考慮進行覆蓋增強，如提升信源功率、增加干放、增加天線密度等。

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