2.1 GHz cdma2000 HPRD网络部署的研究

王 敏

（中国电信股份有限公司技术创新中心 北京100031）

1 引言

目前，中国电信已经获得了由工业和信息化部无线电管理局划分的 2×15MHz （1920～1935MHz/2110～2125MHz）2G频段资源，用于3G移动网络的发展建设。如何充分有效地利用这一段宝贵的频率资源，以已有的800 MHz cdma2000网络为基础，有计划、有步骤地部署建设2.1 GHz cdma2000 HRPD网络，进而满足未来3G移动数据业务的发展需求，是需要认真考虑的重要问题。

2 2.1 GHz cdma2000 HRPD网络室外覆盖性能

为了探究以800 MHz cdma2000 HRPD网络为基础，通过1∶1建设方式部署 2.1 GHz cdma2000 HRPD网络的可行性，采用理论计算与外场测试相结合的方式，针对800 MHz cdma2000 HRPD网络和2.1 GHz cdma2000 HRPD网络的室外链路损耗和网络覆盖性能进行了综合分析与评估。

2.1 理论计算

800 MHz cdma2000 HRPD系统与2.1 GHz cdma2000 HRPD系统的室外链路损耗主要体现在传播损耗和馈线损耗两个方面。

在馈线损耗方面，如果考虑7/8馈线，2 GHz频段的馈线损耗为6.11 dB/100 m，而800 MHz频段的馈线损耗为3.63 dB/100 m，2 GHz频段与800 MHz频段的馈线损耗差异为2.48 dB/100 m；如果考虑1/2馈线，2 GHz频段的馈线损耗为10.7 dB/100 m，而800 MHz频段的馈线损耗为6.46 dB/100 m，2 GHz频段与800 MHz频段的馈线损耗差异为4.24 dB/100 m。参考CDMA现网，基站机顶至天线多采用7/8馈线，馈线参考长度约为50 m，可以得出2.1 GHz cdma2000 HRPD系统与800 MHz cdma2000 HRPD系统的实际馈线损耗差异约为1.3 dB。

在传播损耗方面，考虑到初期2.1 GHz cdma2000 HRPD系统将主要集中部署在大中城市的热点地区，其小区半径多在1 km以内，因此采用了COST231-Walfishlkegami模型进行800 MHz频段和2.1 GHz频段的传播损耗的对比分析。

依据COST231-Walfish-lkegami模型进行分析得出，在无障碍视距环境下，2.1 GHz cdma2000 HRPD系统与800 MHz cdma2000 HRPD系统的传播损耗差异约为7.5 dB；在大型城区非视距环境下，2.1 GHz cdma2000 HRPD系统与800 MHz cdma2000 HRPD系统的传播损耗差异约为16 dB；在中型城区非视距环境下，2.1 GHz cdma2000 HRPD系统与800 MHz cdma2000 HRPD系统的传播损耗差异约为12 dB。

2.2 外场测试

基于外场实验网络，对2.1 GHz和800 MHz cdma2000 HRPD系统的室外网络覆盖性能进行了对比测试。

2.1 GHz cdma2000 HPRD系统弱覆盖区域接收电平如图1所示。

从接收电平来看，2.1 GHz cdma2000 HRPD网络的统计平均接收电平为-71.54 dBm，800 MHz cdma2000 HRPD系统的平均接收电平为-59.14 dBm，考虑到测试网络中2.1 GHz系统的天线增益高于800 MHz系统2 dB，因此2.1 GHz与800 MHz cdma2000 HRPD系统的平均链路损耗差异约为14.4 dB，与理论计算基本符合。

2.1 GHz cdma2000 HPRD系统弱覆盖区域信干噪比如图2所示。

从业务性能来看，2.1 GHz cdma2000 HRPD网络的平均SINR为7.67 dB，平均DRC申请速率为1 735 kbit/s，800 MHz cdma2000 HRPD网络的平均SINR为6.51 dB，平均DRC申请速率为1 767 kbit/s，两者性能基本相当，其主要原因在于，与有用信号的传播损耗一样，干扰信号也随着频段的升高而快速衰落。因此，在密集城区环境下，以1∶1网络建设方式部署2.1 GHz网络基本可以满足网络室外覆盖需求。

特别指出的是，在外场局部区域，仍存在2.1 GHz弱覆盖现象。具体地说，从接收电平来看，该区域的2.1 GHz cdma2000 HRPD系统的统计平均接收电平为-82.7 dBm，800 MHz cdma2000 HRPD系统的平均接收电平为-68.59 dBm，考虑到测试网络中2.1 GHz系统的天线增益高于800 MHz系统2 dB，因此2.1 GHz与800 MHz cdma2000 HRPD系统的链路损耗差异约为16.1 dB，其主要原因在于，相比于800 MHz信号，2.1 GHz频段绕射能力较差，受高大建筑物遮挡信号衰落较快。从业务性能来看，该区域内800 MHz cdma2000 HRPD系统的平均DRC申请速率为 1 070 kbit/s，平均 SINR为 2.59 dB，2.1 GHz cdma2000 HRPD网络的平均DRC申请速率为626 kbit/s，平均 SINR为0.91 dB，低于 800 MHz系统 1.7 dB，其主要原因在于主覆盖3个基站的2.1 GHz信号均受到建筑物遮挡而衰落较大，无主覆盖信号，因此需要考虑覆盖增强技术。

3 2.1 GHz cdma2000 HRPD网络室内覆盖性能

为了探究以800 MHz cdma2000 HRPD网络为基础，通过1∶1网络建设方式部署2.1 GHz CDMA网络的可行性，采用理论计算与外场测试相结合的方式，针对800 MHz cdma2000 HRPD网络和2.1 GHz cdma2000 HRPD网络的室内链路损耗和网络覆盖性能进行了综合分析与评估。

3.1 室外覆盖室内场景

3.1.1 理论计算

在室外覆盖室内场景下，800 MHz cdma2000 HRPD系统与2.1 GHz cdma2000 HRPD系统的室内链路损耗差异主要考虑空间传播损耗、馈线损耗和穿透能力3个方面因素。

在馈线损耗方面，如果考虑7/8馈线，2 GHz频段的馈线损耗差异为6.11 dB/100 m，而800 MHz频段的馈线损耗为3.63 dB/100 m，2 GHz频段与 800 MHz频段的馈线损耗差异为2.48 dB/100 m；如果考虑1/2馈线，2 GHz频段的馈线损耗为10.7 dB/100 m，而800 MHz频段的馈线损耗为 6.46 dB/100 m，2 GHz频段与 800 MHz频段的馈线损耗差异为4.24 dB/100 m。参考CDMA现网，基站机顶至天线多采用7/8馈线，参考馈线统计长度50 m，可以得出，2.1 GHz cdma2000 HRPD系统与 800 MHz cdma2000 HRPD系统的实际馈线损耗差异约为1.3 dB。

在空间传播损耗方面，考虑到初期2.1 GHz cdma2000 HRPD系统将主要集中部署在大中城市的热点地区，其小区半径多在1 km以内，因此采用了COST231-Walfislkegami模型进行800 MHz频段和2.1 GHz频段的传播损耗对比分析，具体计算与分析结果同室外覆盖性能分析。

在穿透能力方面，相比于800 MHz频段，2.1 GHz频段的穿透损耗较小，但绕射能力较差，因此其穿透能力总体上弱于800 MHz频段，依据测试结果统计，两者差异约为 1.5～5.5 dB。

3.1.2 外场测试

基于外场实验网络，进行了2.1 GHz cdma2000 HRPD系统和800 MHz cdma2000 HRPD系统的室内覆盖性能的对比测试。

室外覆盖室内场景下800 MHz/2.1 GHz接收电平如图3所示。从测试结果来看，800 MHz cdma2000 HRPD系统的信号的平均接收电平为75 dBm，2.1 GHz cdma2000 HRPD系统的信号的平均接收电平为87 dB，弱于800 MHz约为12 dB。特别指出得是，在室内纵深区域，2.1 GHz系统信号已经出现较大衰落（90 dBm以下），远远低于800 MHz信号，其网络性能呈现不稳定状态。

3.2 室内分布场景

3.2.1 理论计算

在室内分布场景下，800 MHz cdma2000 HRPD系统与2.1 GHz cdma2000 HRPD系统的室内链路损耗差异主要考虑空间传播损耗、馈线损耗、插入损耗和穿透能力3个方面因素。

在馈线损耗方面，2 GHz频段和800 MHz频段的每百米馈线损耗差异参见室外覆盖室内场景部分。在实际网络中，2 GHz频段室内分布系统与800 MHz频段室内分布系统的实际馈线损耗差异与具体情况（建筑物高度、覆盖面积、布线方式等）密切相关。

在空间传播损耗和穿透能力方面，采用了马特内-马恩纳 （Keenan-Motley）多墙模型进行 800 MHz频段和2.1 GHz频段的室内空间传播损耗和穿透能力对比分析。马特内-马恩纳多墙模型是在马特内-马恩纳模型的基础上提出的，主要考虑了自由空间损耗和穿透损耗两个方面，具体公式如下：

其中，LFS表示发射机到接收机的自由空间损耗；Lwj表示穿透j类墙体的损耗，具体值与频率密切相关；Nwj表示发射机与接收机之间的j类墙体的数目，典型值为2；Lf表示穿过相邻地板的损耗，具体值与频率密切相关；Nf表示发射机与接收机之间的地板的数目。

3.2.2 外场测试

基于外场实验网络，进行了2.1 GHz cdma2000 HRPD系统和800 MHz cdma2000 HRPD系统的室内覆盖性能的对比测试。室内分布系统场景下800 MHz/2.1 GHz接收电平如图4所示。

在2.1 GHz信号引入之前，测试区域室内分布系统主要用于传送800 MHz/1 900 MHz GSM、800 MHz CDMA和2 GHz WCDMA信号，因此其天线部署已经考虑了2 GHz高频信号的因素。考虑CDMA 2.1 GHz信号的引入，采用增加3 dB电桥并与原有信号合路的方式改造已有室分系统，即2.1 GHz室内分布系统采用与800 MHz室内分布系统完全相同的布线方式。因此，影响测试区域2.1 GHz室内分布系统性能的主要因素包括馈线损耗差异、空间传播损耗差异以及穿透损耗。

从测试结果来看，1F 800 MHz cdma2000 HRPD系统信号的平均接收电平为-67.59 dBm，1F 2.1 GHz cdma2000 HRPD系统信号的平均接收电平为-55.31 dB，高于800 MHz约为12 dB，其主要原因在于2.1 GHz信源输出功率为43 dBm而 800 MHz信源输出功率为 31.5 dBm；3F 800 MHz cdma2000 HRPD系统信号的平均接收电平为-58.92 dBm，1F 2.1 GHz cdma2000 HRPD系统信号的平均接收电平为-49.2 dB，高于 800 MHz，约为 9.72 dB，其原因同 1F。

4 结束语

针对容量受限的大中型城区环境，由于有用信号与小区间干扰信号随着频段的增加而同时衰减，因此在接收电平和信干噪比满足要求的情况下，仍可以通过1:1建设方式部署2.1 GHz cdma2000 HRPD系统，满足室外网络部署需求；同时，在高层遮挡严重、阴影衰落明显的区域，2.1 GHz cdma2000 HRPD系统出现弱覆盖或者覆盖盲区的几率大大增加，因此需要考虑进行室外网络覆盖增强，具体包括增加基站、高增益天线、RRU上塔等。

针对室外覆盖室内场景，如果以800 MHz cdma2000 HRPD网络为基础，通过1∶1建设方式部署2.1 GHz cdma2000 HRPD系统，考虑空间传播损耗、馈线损耗和穿透损耗差异因素，2.1 GHz系统的室内覆盖效果明显弱于800 MHz系统，在纵深较大或者遮挡严重等局部区域，需要考虑进行覆盖增强；针对室内分布场景，考虑空间传播损耗、馈线损耗和穿透损耗差异因素，2.1 GHz系统的室内覆盖效果弱于800 MHz系统，需要考虑进行覆盖增强，如提升信源功率、增加干放、增加天线密度等。

1 张玉凤，杜滢，顾旻霞.2 GHz cdma2000数字蜂窝移动通信网设备技术要求：高速分组数据 （HRPD）（第二阶段）接入网（AN）

2 杜滢，龚达宁，严砥.2 GHz cdma2000数字蜂窝移动通信网技术要求：高速分组数据（HRPD）（第二阶段）空中接口