450MHz/800MHz CDMA网络融合分析

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中国电信目前运营有两张基于cdma2000的网络，即450MHzCDMA致富通无线接入网络和800MHzCDMA网络，两张网络的覆盖既有重叠覆盖的区域，也有独立覆盖的区域，可以预见的是，在相当长的时间内，两张网络将会共存下去，但今后两网如何共存，以何种方式共同发展，以及两网是否有融合的可能都是中国电信面临的问题。

450MHz/800MHz单基站覆盖情况对比

假定在同等条件下，450MHz和800MHz两种频率的网络在不同地形环境（包括密集城区、一般城区、郊区、农村、高速公路），进行前反向链路预算对比。

1.链路预算

链路预算是用于确定某一给定无线链路的最大允许路径损耗。一定传播环境下，小区的覆盖范围大小直接取决于收发端之间所允许的最大路径损耗。

链路预算中的最大允许路径损耗可大致用下列公式定性表示：

最大允许路径损耗＝发射功率－接收机灵敏度－裕量-其它

简单归结为五部分：发射端、接收端、最大允许路径损耗、裕量和其它。

(1）发射功率主要是指天线的有效发射功率，可以是EIRP（有效全向发射功率）也可以是ERP（有效发射功率）。公式分别表示如下：

EIRP=发射功率（dBm）+发射天线增益（dBi）-馈线损耗（dB）-人体损耗（dB）-跳线损耗(dB)-其他损耗估计（dB）

(2）接收机灵敏度(Prec)数据速率和最坏的信道条件下在天线接收端要求的最小信号水平。公式表示如下：

Eb/No=Prec/(数据速率×热噪声功率谱密度)

由上式可得到用dBm表示的接收机灵敏度：

Prec(dBm)=热噪声功率谱密度（dBm/Hz）+(Eb/No)req(dB)+数据速率（dB-Hz）

(3）裕量和其它（包括衰落裕量、干扰裕量、穿透损耗、软切换增益等）。

其中，衰落裕量是充分考虑了信道衰落变化的情况，为保证小区中通信的可靠性而预留的量。它是与一定的小区边缘通信概率要求相对应的。

2.各频段链路预算和覆盖半径对比

场景对比的基本条件：9.6k语音业务、全向基站、终端为无增益手持机、考虑建筑物和车体损耗等、不同地形环境考虑（包括密集城区、一般城区、郊区、农村和高速公路五类）。

下面对450MHz、800MHz两个频段，在不同地形环境进行覆盖对比分析。

(1)前向链路预算对比（基站—＞终端）

通过相同频率不同地形环境覆盖对比可以看出，对于同频率在不同的环境下，前向覆盖差别主要来源于正态衰落方差和建筑物穿透损耗。800MHz频率前向覆盖半径：密集城区<一般城区<郊区<农村<高速公路；450MHz频率覆盖半径：密集城区<一般城区<郊区<农村<高速公路。

表1 不同频率同类地形覆盖对比表

通过不同频率、同地形环境覆盖对比（如表1所示）可以看出，在同类地形覆盖情况下，450MHz的前向覆盖半径>800MHz的前向覆盖半径，大约是1.22～1.27倍。若考虑450MHz的终端采用室外定向天线（八木天线有11dBi的增益），450MHz的前向覆盖半径大约是800MHz的2.5～2.9倍。
频率不同导致覆盖的差别，除频率外，主要还取决于天馈线缆损耗和穿透损耗，频率越高，馈线损耗越高;频率越低，穿透损耗越高，无线信号的穿透能力是频率及建筑物高度的函数，如在市区底层，450MHz较800MHz的穿透损耗高约4dB。
(2)反向链路预算对比（终端—＞基站）
通过同频率不同地形环境覆盖对比发现，对于同频率在不同的环境下，反向覆盖差别主要来源于正态衰落方差和建筑物穿透损耗，800MHz频率反向覆盖半径：密集城区<一般城区<郊区<农村<高速公路；450MHz频率反向覆盖半径：密集城区<一般城区<郊区<农村<高速公路。
表2  不同频率同地形环境覆盖对比

从表2可以看出，在同类地形覆盖情况下，450MHz的反向覆盖半径>800MHz的反向覆盖半径,大约在1.20～1.25倍。若考虑450MHz采用室外定向天线（八木天线增益11dBi），450MHz的反向覆盖半径大约是800MHz覆盖半径的2.48～2.58倍。
此外，由于450MHz是公共频段，尤其在城区，存在干扰的几率较大，对覆盖有一定影响。
3.单基站覆盖对比小结
通过以上分析可以得出：
(1)不同覆盖环境（包括密集城区、一般城区、郊区、农村、高速公路），前向覆盖半径都要大于反向覆盖半径，因此链路预算中通常是反向受限。
(2)对于同一频率，覆盖半径：
密集城区<一般城区<郊区<农村<高速公路。
(3)对于同一地形，覆盖半径：
450MHz>800MHz。
在各种地形大约相差1.20～1.25倍。
如果按照目前致富通现状，用户普遍使用具有11dB增益的定向天线的固定台，则在各种地形两者大约相差2.48～2.58倍。


双网融合
由于450MHz和800MHz网络都是基于cdma2000的技术，因此，双网融合在技术上是可行的。双网融合可以使目前的CDMA800MHz网络覆盖以较快的速度延展到农村或更偏远的区域，实现短期内扩大网络覆盖规模。用户使用双频终端，既可以在450MHz网络中起呼，也可以在800MHz网络中起呼。目前各地两网覆盖现状多呈现互为补充状态，两网融合能够最终实现对业务区（除极偏僻区域）的无缝覆盖，使双频移动终端能够在村通网络与800MHzCDMA网络之间漫游切换，使原村通无线接入网络成为800MHzCDMA 网络的延伸，扩大网络覆盖范围，提升中国电信移动产品竞争力。
1.双网融合网络结构
800MHzCDMA移动通信网络和CDMA无线接入网络漫游改造解决方案的设备连接图如图1所示。

图1  设备连接图（原有移动网出标准A接口）

如果800MHzCDMA移动网的MSC和BSC之间A1/A2接口为非标准接口，则需要在移动网的MSC和村通无线接入网络的村通ANC之间通过增加一个支持标准A1/A2接口的MSC设备来互联（如图2所示）。

图2  设备连接图（原有移动网非标准A接口）

2.双网融合相关规定
对于普通村通用户，只登记在无线接入系统，经过V5口通过固定网络进行通信；对于CDMA双频终端用户，建议其IMSI按照800MHzCDMA移动网的放号规范统一规划，确保IMSI在800MHzCDMA移动通信网络和CDMA村通无线接入网络都不冲突。对于村通无线接入控制器的小区配置，建议按照800MHzCDMA移动网的小区配置规范统一规划。规范规定，CDMA双频终端用户在村通网络中通过A1/A2接口接入800MHz CDMA移动通信网络。CDMA双频终端用户可以自由漫游到800MHz CDMA移动通信网络或其它CDMA村通无线接入网络，呼叫通过移动网络。对于紧急呼叫，合法的本地村通用户通过V5接口经固网接续，在村通网络间有漫游关系的其它村通网络村通用户通过A3/A7接口回其归属村通网络的V5接口经固网接续，CDMA双频终端用户和其它地区村通漫游用户（不包括在村通网络间有漫游关系的村通用户）以及非法用户通过A1/A2接口经800MHz CDMA移动通信网络接续。支持CDMA双频终端用户在村通无线接入网和800MHz移动网间的切换功能。业务形式支持但不限于支持一机双号、双机同振等方式。
双网融合在技术上可行，而且已经有了比较完善的规范和规定，因此，双网融合是大势所趋。据悉，某些省份已经在做双网融合的试点建设工作。
双网融合覆盖优化及双频终端发展建议
1.两网融合各区域的网络覆盖特点及优化建议
如表3所示，在不影响现有村通网络覆盖规模、减小对原有村通固定台用户的冲击、保证CDMA800MHz网络的正常发展的前提下，个别区域建议新增800MHz基站扩大覆盖面积或补网加强覆盖，蓝色部分为重点考虑的区域。覆盖优化或补网后，用户可使用双频终端实现两网间漫游切换，利用现有的450MHz网络完成CDMA800MHz网络暂时未覆盖地区的过渡。

表3   不同区域网络覆盖特点及优化建议

双网融合初期，在无线侧覆盖方面可主要考虑对450MHz覆盖范围内的道路及可与800MHz覆盖区相连的区域进行800MHz基站补网，不必要对450MHz覆盖区域进行800MHz基站整体补网。
2.对双频终端发展的建议
(1)双网融合初期，鉴于覆盖的局限性，以及网络的稳定性，首先针对小规模特定用户（诸如家里安装450MHz固定台，但仍有移动通信需求的农村用户；对覆盖有高要求的户外运动用户等）推出。待网络不断优化，对当前CDMA网络覆盖盲区，针对有发展需求的区域进行优化后，再进一步推广双模机，主要目标客户群是城乡流动群体和农村常住群体。
(2)此外，为避免发展手持机对原450MHz覆盖区域使用固定台用户的冲击，笔者建议推出家庭型融合性产品，一方面保留原固定台用户，另一方面发展新的移动用户以及策反其他运营商的移动用户。