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拓扑距离在CDMA网络PN规划中的应用
【摘 要】 PN 码在CDMA 网络中重要的无线资源,PN 码是CDMA 组网的关键参数.当前PN 规划主要使用欧氏距离进行距离计算,该方法准确度较低,本文使用拓扑距离进行PN 规划,将欧氏距离扩展到拓扑距离,分析了PN 规划的主要规则和算法,通过软件编程实现,并在本地网实践中得到初步的使用.该方法可以提高了PN 规划的普适性和灵活性,提供PN 规划的效率.
【关键词】 拓扑距离 CDMA PN 规划 欧氏距离
一、引言
PN 码在CDMA 码分多址移动通信网络中重要的无线资源,用于区分每个小区的无线信号.对于CDMA 网络,最重要的参数之一就是PN 码,这是CDMA 组网的关键参数.优质的网络能提升品牌,增强终端用户的忠诚度,而切换失败、掉话、高误帧率等网络故障是网络质量的杀手,是由于网络系统参数设置不合理.
网络建设是从无到有,从简单到复杂的过程.前期网络由于用户数少,网络建设偏重覆盖,基站密度和数量较小,PN 混淆比较容易避免.在网络的扩容过程中,新建站点的PN 规划不断占用预留资源,PN 复用距离变小,且室内覆盖的PN 规划亦不合理,导致部分区域存在PN 混淆.尤其是在密集城区宏基站、室内分布微蜂窝,PN 问题严重限制了未来网络的新建扩容.
PN 规划一般使用实际距离（欧氏距离）规划,该方法存在一定的不足之处,准确度较低.本文主要提出拓扑距离在PN 规划的应用,将欧氏距离扩展到拓扑距离,采用动态规划的方式,提高PN 规划的精确性和灵活性,减少PN 规划的工作量.
二、PN 规划中的拓扑距离计算
拓扑距离是基于数学中网络分析（图论）的基础上,两个节点之间的距离不再以长度（公里、米等）作为衡量单位,而是以两个节点之间的最短路径（最短边数或中间节点数）,或者是两点之间间隔的点数来代替.
拓扑距离（最短路径）是在对全部点进行Delaunay 三角网的基础上[4],通过Delaunay 三角网可以计算基站之间的最短边数量或查找点的一级、二级邻接点集,该方法计算量较大,算法复杂,运算速度相对较慢,但结果更加精确（图1）；而拓扑距离（间隔点数）是一种简化的方法,以两个点为直径求一个外接圆,用外接圆内部包含的点数代替这两个点之间的距离,该方法算法简单,计算速度快,结果也相对准确（图2）.利用欧氏距离和拓扑距离分别对点集合进行计算,计算的结果如（表1）.传统PN 规划计算中,只考虑基站间的欧氏距离,但未考虑隔离基站间的间隔基站数.在满足基本间隔距离的情况下,如果间隔基站数不够,依然能引起PN 混淆.通过拓扑距离的计算,将距离统一为拓扑距离,实现距离计算的统一,辅助人工检查分析,直至找到合适的PN,满足复用的要求.
通常在基站密度均匀的区域,如城区内部或农村区域,使用欧氏距离进行PN 规划的结果基本可靠的,但在城区边缘（郊区或城乡结合处）,城区基站密度较大,农村基站密度较小,基站密度变化较大,如果使用欧氏距离进行PN 规划,很容易造成错误.
以某城市CDMA 网络PN 规划为例,A 基站是当前需规划的基站点,B 点和C 点是2 个规划的结果.根据欧氏距离计算,A 点与B 点间的距离相对较远,但拓扑距离较近,最短路径数为3,间隔基站点数为4,而A 点与C 点之间的最短路径为6,间隔基站数为31,达到PN 复用的要求（表2）.B 点与A 点间隔基站较少,容易形成One-way,造成PN 混淆.应该选择C 基站的PN 作为A 基站的规划PN.
在实际的PN 规划中,除了距离之外,地形地貌对PN规划影响也较大,所谓“山相隔,水相连”,还需结合实际无线环境,如海域、湖区、山体、峡谷等特殊场景的PN 规划,如只是考虑到空间上的邻近关系,未考虑基站所在的实际环境,规划结果可能偏差较大.
三、PN 规划方法及实现
随着CDMA 网络规模的日益扩大,网络规划越来越复杂,人力已无法胜任任何导频PN 的分配工作,使用计算机软件实现网络规划已经成为必然选择.在计算机辅助的情况下,分析出最佳的PN.
为了区分同一小区多径PN 码和不同小区的PN 码,在PN 码规划中,相邻小区需要设置足够大的PN 码间隔,使多径产生的时延远远小于相邻小区PN 码间隔.在当前CDMA系统中,PILOT_INC 一般取值为2 ～ 8,对于宏基站,西部或农村地区PILOT_INC 设置为4,一般区域设置为3,大都市密集城区或室内分布小区设置为2,海域、湖泊等覆盖范围较大的区域可设置为6.
基于拓扑距离的PN 规划方法已在CDMA 网络优化空间分析系统实现,采用GIS 技术,结合实际网络规划、优化经验,重点解决与地理空间相关的网络规划、优化方法,主要完成PN 分析、邻区分析、GIS 综合管理、基站信息管理等功能.
四、总结
PN 码在CDMA 网络中重要的无线资源, 不合理的PN 对CDMA 网络质量影响较大.当前PN 规划主要使用欧氏距离进行距离计算,该方法准确度较低,在城区边缘规划常造成偏差.本文使用拓扑距离进行PN 规划,将欧氏距离扩展到拓扑距离,分析了PN 规划的主要规则、算法和特点,并通过软件编程实现,验证了方法的可行性.通过拓扑距离PN规划可以提高PN 规划精度和效率.
当然,基于拓扑距离的PN 规划也有需完善的地方,需在未来的工作中提高和改进,PN 规划功能尚未实现智能化,仍有很多需要人工参与.下一步应结合地理环境进行动态PN 规划分析,提供全网PN 规划、优化解决方案,实现PN规划的智能化.
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