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摘要: 文章详细介绍了iDEN数字集群通信网的网络结构及特点，通过一个iDEN数字集群通信网的规划实例，探讨了iDEN网络规划方法。由于常用的网络规划工具不支持iDEN系统规划仿真分析，考虑到iDEN数字集群网络与GSM无线通信网络的相似性，可以采用GSM网络仿真规划工具，通过修改相关参数，实现对iDEN数字集群通信网的规划。
关键词: 数字集群；网络规划；iDEN；移动通信
1iDEN系统简介
1.1iDEN系统的网络结构
iDEN系统的起源设计是作共网使用的，所以它是集指挥调度、双工互连、分组数据和短消息于一体的工作方式。由于iDEN系统的电话互连部分采用了数字蜂窝通信系统类似的结构，因此有人认为iDEN是GSM系统的一种技术，其实它和GSM是完全不同的技术。随着iDEN系统的软件版本升级以及技术提升，话音编码由VSELP改进为AMBE，调制技术也由16QAM 改进为64QAM。这样，他的系统容量又将提高一倍，数据传输速率也将大大提高。
iDEN系统的网络结构从功能上主要由两部分组成，即调度应用与电话互连。从结构上也可以分为移动交换中心和基站。电话互连主要是由蜂窝移动交换机、基站控制器等构成，调度应用方面主要由调度处理器、分组数据端口、分组交换机等构成。iDEN系统与GSM移动通信网有着类似的网元结构。iDEN系统的网络结构如图1所示。
1.2iDEN系统的特点
首先，在功能方面，iDEN在传统的调度通信基础上，大量吸收了数字蜂窝通信系统的优点，增强了电话互联功能，其无线电话功能与个人移动通信系统同在一个水平线上，同时将数字蜂窝通信系统的增值业务如短信息服务、语音信箱及基于IWF上的电路数据应用于iDEN系统中。
第二，iDEN可以较高效率地使用传统的频谱，iDEN采纳传统的800MHz频谱(806MHz～825MHz，85lMHz～870MHz)，除欧洲外，该段频谱在全球被广泛应用于集群通信，无需调整，iDEN可以使用不连续频点，方便运营商灵活配置频率资源，通过TDMA技术，iDEN将一个25kHz的物理信道划分成6个数字通信时隙，频率利用率较高。
第三，iDEN系统可以在800MHz频段的一条25kHz信道上传送6路语音/数据（不包括为控制目的而保留的时隙），其调度通信容量可以达到模拟集群调度容量的6倍，从而大大提高了信道利用率，则一般采用3路时隙传送一路话音，以得到更优越的话音质量。
第四，蜂窝式的小区结构提高了网络的覆盖能力，iDEN采纳7€?的小区复用方式，将一个基站分为扇形小区，扩大小区的容量，提高大区域的组网能力，同时，还可以采取全向基站的方式，以12€?的全向小区复用方式，因地制宜，逐步发展。
第五，手机工作耐久性好，耗电量小。手机利用不连续发射的耗电控制功能，既提高了信道利用率，又节省了手机的耗电量。
第六，可以实现跨系统调度通信。
第七，iDEN的用户终端和基站设备都要不断进行无线链路质量测量和估算。测量包括上、下行链路信号电平、相邻小区下行信号电平（RSSI），并采用载噪比C/(I+N)的计算结果，对信道质量（比特差错率）进行估算。用户终端在越区切换时可以选择最佳的服务基站。
第八，iDEN在注册用户每次开机时对其进行验证。未通过验证的用户终端将被拒绝服务。每个移动用户终端发起电话互联呼叫或在位置区域改变时亦可进行验证。
2iDEN数字集群通信网规划
iDEN网络规划应遵循无线网规划的常规方法逐步进行，经过区域划分、业务模型完成网络覆盖、系统容量等指标在地理位置上的初步分解，获得所需基站的大致数目、基站的大致配置情况等规划设置。
2.1iDEN数字集群通信网规划工具
由于无线传播环境复杂等原因，对于无线网络规划而言，必须通过数字地图和仿真软件结合使用，才能够获得较好的规划效果。目前常用的规划工具并不支持iDEN网络规划和仿真分析，但是考虑到iDEN网络与GSM移动通信网有着类似的网元结构，采用GSM仿真规划工具，通过修改相关无线参数，实现对iDEN网络的规划仿真。本文采用Planet进行iDEN网络的规划仿真，实践证明该方法行之有效。
2.2iDEN数字集群通信网预规划
预规划是以网络覆盖质量和网络容量为目标，制定初步的建设方案，为下一阶段采用规划工具仿真分析打下良好的基础。
网络覆盖分析是从无线覆盖的角度出发，确定各区域所需的基站数量。链路预算是分析基站覆盖问题的有效方法，通过链路预算能够估算出基站的有效覆盖半径，从而计算出所需的基站数量。网络容量分析是结合用户分布的预测及单基站的典型容量情况，确定各区域所需的基站数量，由于网络建设初期用户预测较难，本文将不做过多探讨。经过计算分析，iDEN系统的覆盖与其他网络类似，受限与上行链路，表1为深圳运联通iDEN系统基站的上行链路预算表。
2.3iDEN数字集群通信网规划仿真
2.3.1无线覆盖预测
网络覆盖特性的规划仿真分析是进行网络性能仿真分析的第一步，也是尤为重要的一步，其主要目的是确保网络运行中各项覆盖特性指标满足设计要求。首先导入深圳市数字地图，建立基站数据库，设定相应的传播模型参数进行仿真分析。选取传播模型是规划仿真决定成败的主要因素。结合网络特点和覆盖区域特性，本文将介绍通过奥村-哈特模型（Okumura-Hata）作为传播模型进行仿真分析。奥村-哈特模型是基于实地测量的即以准平坦地形、大城市市区的中值场强或路径损耗作为参考，对其他传播环境和地形条件等因素分别以校正因子的形式进行修正，用来预测地面移动系统信号的强度。目前使用的主要频段资源为800~900MHz。通过路测数据和地貌修正因子等数据对传播模型公式做进一步修正。目前深圳运联通iDEN网络采用800MHz，与现有GSM系统的900MHz频段非常接近，因此公式中相关数据可参照900MHz频段传播模型校正结果取定。
为了模拟整网的无线覆盖情况，首先使用Prediction工具计算每个基站的链路损耗情况，然后构成整网覆盖效果图。由于iDEN系统要求的载波干扰比（C/I）较高，为了在下一步做频率规划和干扰分析时能准确反映基站间信号相互影响的情况，在进行链路损耗计算时，选取的计算半径应足够大。按照7/12的频率复用方式，iDEN系统的同频基站间距为37/2R，约为扇区覆盖半径的4倍。同频干扰发生概率最大的地方通常在覆盖区域边界，而基站站点抵达相邻同频基站扇区覆盖边界的距离约为4.8R，因此链路损耗计算半径最好设定为基站覆盖半径的5倍左右。
经过仿真软件分析，结合实际站点勘察情况，通过不断调整、优化后得出深圳运联通iDEN网络的最优建设方案：深圳市新建26个基站和5个直放站，其中关内新建12个基站和5个直放站，宝安和龙岗两区新建14个基站。iDEN网络主要覆盖了深圳关内、宝安和龙岗的主要城区、道路、码头、机场、口岸等地，实现90%的户外覆盖。部分临近基站的楼宇，已实现室内覆盖。
2.3.2频率规划与干扰分析
为了保证正常的通信质量，iDEN系统要求无线同频C/I应大于18dB，因此在进行频率规划时，应采用7/21或全向12的频率复用方式，得到每个基站的最大配置为3/3/2。频率规划采用Planet软件完成，所有可用频点按照7/12频率复用方式分组设置，经过大量仿真计算，确定各基站的频率配置计划。
3小结
iDEN数字集群通信网在我国运营还处于初级阶段，经过在上海、深圳等大中城市公共系统的推广使用，已经成为一个网络结构稳定，通信技术先进、运营维护成熟的数字集群网络。目前相应的规划和优化工作经验还较为欠缺，但是它和GSM系统的相似性为解决iDEN系统规划和优化问题提供了很好的借鉴作用。
参考文献：
[1]郑祖辉,陆锦华,丁锐.数字集群移动通信系统（第3版）[M].北京:电子工业出版社,2008.1.
[2]郑祖辉.集群移动通信工程[M]. 北京:人民邮电出版社, 1996.2.
[3]MOTOROLA . MOTOROLA iDEN系统手册[Z]. 2001.
作者简介：霍励（1983-），男，河北省秦皇岛市，工学学士，广东省电信规划设计院有限公司北京分院，助理工程师，毕业于南京邮电大学信息工程专业，参加工作后一直从事CDMA、GSM、TD-SCDMA和集群等无线网络规划、优化、设计和网络咨询等工作。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
关键词: 数字集群；网络规划；iDEN；移动通信
1iDEN系统简介
1.1iDEN系统的网络结构
iDEN系统的起源设计是作共网使用的，所以它是集指挥调度、双工互连、分组数据和短消息于一体的工作方式。由于iDEN系统的电话互连部分采用了数字蜂窝通信系统类似的结构，因此有人认为iDEN是GSM系统的一种技术，其实它和GSM是完全不同的技术。随着iDEN系统的软件版本升级以及技术提升，话音编码由VSELP改进为AMBE，调制技术也由16QAM 改进为64QAM。这样，他的系统容量又将提高一倍，数据传输速率也将大大提高。
iDEN系统的网络结构从功能上主要由两部分组成，即调度应用与电话互连。从结构上也可以分为移动交换中心和基站。电话互连主要是由蜂窝移动交换机、基站控制器等构成，调度应用方面主要由调度处理器、分组数据端口、分组交换机等构成。iDEN系统与GSM移动通信网有着类似的网元结构。iDEN系统的网络结构如图1所示。
1.2iDEN系统的特点
首先，在功能方面，iDEN在传统的调度通信基础上，大量吸收了数字蜂窝通信系统的优点，增强了电话互联功能，其无线电话功能与个人移动通信系统同在一个水平线上，同时将数字蜂窝通信系统的增值业务如短信息服务、语音信箱及基于IWF上的电路数据应用于iDEN系统中。
第二，iDEN可以较高效率地使用传统的频谱，iDEN采纳传统的800MHz频谱(806MHz～825MHz，85lMHz～870MHz)，除欧洲外，该段频谱在全球被广泛应用于集群通信，无需调整，iDEN可以使用不连续频点，方便运营商灵活配置频率资源，通过TDMA技术，iDEN将一个25kHz的物理信道划分成6个数字通信时隙，频率利用率较高。
第三，iDEN系统可以在800MHz频段的一条25kHz信道上传送6路语音/数据（不包括为控制目的而保留的时隙），其调度通信容量可以达到模拟集群调度容量的6倍，从而大大提高了信道利用率，则一般采用3路时隙传送一路话音，以得到更优越的话音质量。
第四，蜂窝式的小区结构提高了网络的覆盖能力，iDEN采纳7€?的小区复用方式，将一个基站分为扇形小区，扩大小区的容量，提高大区域的组网能力，同时，还可以采取全向基站的方式，以12€?的全向小区复用方式，因地制宜，逐步发展。
第五，手机工作耐久性好，耗电量小。手机利用不连续发射的耗电控制功能，既提高了信道利用率，又节省了手机的耗电量。
第六，可以实现跨系统调度通信。
第七，iDEN的用户终端和基站设备都要不断进行无线链路质量测量和估算。测量包括上、下行链路信号电平、相邻小区下行信号电平（RSSI），并采用载噪比C/(I+N)的计算结果，对信道质量（比特差错率）进行估算。用户终端在越区切换时可以选择最佳的服务基站。
第八，iDEN在注册用户每次开机时对其进行验证。未通过验证的用户终端将被拒绝服务。每个移动用户终端发起电话互联呼叫或在位置区域改变时亦可进行验证。
2iDEN数字集群通信网规划
iDEN网络规划应遵循无线网规划的常规方法逐步进行，经过区域划分、业务模型完成网络覆盖、系统容量等指标在地理位置上的初步分解，获得所需基站的大致数目、基站的大致配置情况等规划设置。
2.1iDEN数字集群通信网规划工具
由于无线传播环境复杂等原因，对于无线网络规划而言，必须通过数字地图和仿真软件结合使用，才能够获得较好的规划效果。目前常用的规划工具并不支持iDEN网络规划和仿真分析，但是考虑到iDEN网络与GSM移动通信网有着类似的网元结构，采用GSM仿真规划工具，通过修改相关无线参数，实现对iDEN网络的规划仿真。本文采用Planet进行iDEN网络的规划仿真，实践证明该方法行之有效。
2.2iDEN数字集群通信网预规划
预规划是以网络覆盖质量和网络容量为目标，制定初步的建设方案，为下一阶段采用规划工具仿真分析打下良好的基础。
网络覆盖分析是从无线覆盖的角度出发，确定各区域所需的基站数量。链路预算是分析基站覆盖问题的有效方法，通过链路预算能够估算出基站的有效覆盖半径，从而计算出所需的基站数量。网络容量分析是结合用户分布的预测及单基站的典型容量情况，确定各区域所需的基站数量，由于网络建设初期用户预测较难，本文将不做过多探讨。经过计算分析，iDEN系统的覆盖与其他网络类似，受限与上行链路，表1为深圳运联通iDEN系统基站的上行链路预算表。
2.3iDEN数字集群通信网规划仿真
2.3.1无线覆盖预测
网络覆盖特性的规划仿真分析是进行网络性能仿真分析的第一步，也是尤为重要的一步，其主要目的是确保网络运行中各项覆盖特性指标满足设计要求。首先导入深圳市数字地图，建立基站数据库，设定相应的传播模型参数进行仿真分析。选取传播模型是规划仿真决定成败的主要因素。结合网络特点和覆盖区域特性，本文将介绍通过奥村-哈特模型（Okumura-Hata）作为传播模型进行仿真分析。奥村-哈特模型是基于实地测量的即以准平坦地形、大城市市区的中值场强或路径损耗作为参考，对其他传播环境和地形条件等因素分别以校正因子的形式进行修正，用来预测地面移动系统信号的强度。目前使用的主要频段资源为800~900MHz。通过路测数据和地貌修正因子等数据对传播模型公式做进一步修正。目前深圳运联通iDEN网络采用800MHz，与现有GSM系统的900MHz频段非常接近，因此公式中相关数据可参照900MHz频段传播模型校正结果取定。
为了模拟整网的无线覆盖情况，首先使用Prediction工具计算每个基站的链路损耗情况，然后构成整网覆盖效果图。由于iDEN系统要求的载波干扰比（C/I）较高，为了在下一步做频率规划和干扰分析时能准确反映基站间信号相互影响的情况，在进行链路损耗计算时，选取的计算半径应足够大。按照7/12的频率复用方式，iDEN系统的同频基站间距为37/2R，约为扇区覆盖半径的4倍。同频干扰发生概率最大的地方通常在覆盖区域边界，而基站站点抵达相邻同频基站扇区覆盖边界的距离约为4.8R，因此链路损耗计算半径最好设定为基站覆盖半径的5倍左右。
经过仿真软件分析，结合实际站点勘察情况，通过不断调整、优化后得出深圳运联通iDEN网络的最优建设方案：深圳市新建26个基站和5个直放站，其中关内新建12个基站和5个直放站，宝安和龙岗两区新建14个基站。iDEN网络主要覆盖了深圳关内、宝安和龙岗的主要城区、道路、码头、机场、口岸等地，实现90%的户外覆盖。部分临近基站的楼宇，已实现室内覆盖。
2.3.2频率规划与干扰分析
为了保证正常的通信质量，iDEN系统要求无线同频C/I应大于18dB，因此在进行频率规划时，应采用7/21或全向12的频率复用方式，得到每个基站的最大配置为3/3/2。频率规划采用Planet软件完成，所有可用频点按照7/12频率复用方式分组设置，经过大量仿真计算，确定各基站的频率配置计划。
3小结
iDEN数字集群通信网在我国运营还处于初级阶段，经过在上海、深圳等大中城市公共系统的推广使用，已经成为一个网络结构稳定，通信技术先进、运营维护成熟的数字集群网络。目前相应的规划和优化工作经验还较为欠缺，但是它和GSM系统的相似性为解决iDEN系统规划和优化问题提供了很好的借鉴作用。
参考文献：
[1]郑祖辉,陆锦华,丁锐.数字集群移动通信系统（第3版）[M].北京:电子工业出版社,2008.1.
[2]郑祖辉.集群移动通信工程[M]. 北京:人民邮电出版社, 1996.2.
[3]MOTOROLA . MOTOROLA iDEN系统手册[Z]. 2001.
作者简介：霍励（1983-），男，河北省秦皇岛市，工学学士，广东省电信规划设计院有限公司北京分院，助理工程师，毕业于南京邮电大学信息工程专业，参加工作后一直从事CDMA、GSM、TD-SCDMA和集群等无线网络规划、优化、设计和网络咨询等工作。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文