CDMA网络穿透损耗测试问题研究

周锦斌

【摘 要】由于CDMA是自干扰系统，站间距过小反而会导致网络性能下降，因此，在移动网络规划设计过程中，为了保证室内覆盖质量，我们需要获得对应的穿透损耗值，便于我们准确地进行链路损耗预算，指导移动网络的建设方案。本文提出一种新的穿透损耗测试方法，用于获取各种材料的单体穿透损耗值以及各类建筑物的整体穿透损耗值，帮助我们准确地进行链路损耗预算，指导CDMA网络的建设方案。

【关键词】室内覆盖；穿透损耗；测试

0.概述

穿透损耗测试包括两种情况：一种是具有一定厚度的单个材料的穿透损耗测试，如玻璃，砖墙，水泥板等的穿透损耗测试。另一种是各种类型建筑物的整体穿透损耗测试，如玻璃幕墙大厦，水泥墙写字楼等的整体穿透损耗测试。前者能够给我们提供单体材料穿透损耗的参考数值，后者对解决实际工程中的室内覆盖问题十分重要。

鉴于传统的穿透损耗测试方法有若干缺点，本文提出一种新的穿透损耗测试方法，用于获取各种材料的单体穿透损耗值以及建筑物的整体穿透损耗值，有助于移动网络规划工作的开展。

1.单体材料穿透损耗测试

传统的穿透损耗测试方法，是采用手持设备采集现网测试信号数据进行穿透损耗分析。比如测试钢化玻璃的穿透损耗，先将手机伸到玻璃窗外测试信号强度，然后回到窗内测试室内信号，将两次测试的平均值的差值作为玻璃的穿透损耗。

这种方法有几点不妥。主要原因有以下几点：

第一，采用现网测试手机作为测试设备，意味着以该手机的信号强度标准为基准。虽然测试结果为相对差值，但即使是测试手机，也有相应的测试精度，比如误差为±2dB。这些误差会影响最终的测试结果。

第二，将现网信号作为测试信号，由于小区复用，不一定能保证信号源的单一性，即手机收到相同标识的扇区的信号而导致测试结果不准确。当然这种情况因为距离问题不常见，但鉴于无线环境的复杂性，并不能完全排除这种可能性，尤其是高层建筑。

第三，现网使用的频率没有2G频段，无法直接取得2G频段各种材料的穿透损耗值。

第四，所选的测试环境是否典型，如果测试环境不够典型，将不可避免地出现多信号源的现象。

对于第四点，不少人有疑问，周围有建筑恰恰是现实的情况反映，为什么反而对测试结果造成误差？这点有些类似传播模型校正，比如普通市区模型，为什么不选一个现实的站点进行电测及传播模型校正，而是选一片平整的典型的普通市区楼房区域进行电测和模型校正。现实的站点似乎更能反映电波的传播情况，但是其覆盖范围的适用性很窄，或者说其覆盖区域是不可复制的，其它地方很难找到类似的区域，不具备典型性。第四点中的穿透损耗测试也是一样，对于现网窄带信号的测试方法，周围近距离（如50M以内）的建筑物的强反射信号强度较强，时延很小，而接收设备不具备多径处理能力，因此反射信号将对最终结果有较大影响。同时测试环境也是不可复制的，即使在实际应用中周围同样有楼反射，但其相位和强度都无法预测，导致效果完全不同，因此测试结果的适用性值得商榷。

综上所述，当前测试方法的局限性在于：测试设备标准未知，测试频段并非3G频段以及测试环境并非典型环境。

根据当前的资料和对穿透损耗的理解，比较合适的测试方法如下：

（1）采用比较精确的设备进行测试，比如扫频仪，误差为±1dB。测试误差在可控制范围内，而且其标准得到广泛认可。

（2）自行搭建信号发射源，发射预定频段信号进行测试，取得该频段准确的穿透损耗测试值。

（3）针对所需要测试的材料类型，选取典型的测试目标建筑。为了避免强反射信号的干扰，需要选取比较孤立的建筑物进行测试。此外，对测试目标楼有要求。假设楼右侧为玻璃窗墙，我们在楼右侧设定信号发射源对测试目标楼直射，距离测试目标楼距离大于200米（防止近场效应的影响），同时距离不应过大，避免接收信号淹没在背景噪声中。每一个位置取样点5次～8次，平均后消除快衰落的影响，依次测出1，2，3，4，……，n，n+1处的平均电平值，再对其进行处理得到玻璃幕墙的穿透损耗。

当然，这样测出的结果仅仅适用于单体材料的穿透损耗，对于建筑物整体的穿透损耗，仍然需要其它方法进行测试。

2.建筑物整体穿透损耗测试

传统的建筑物整体穿透损耗测试方法如下：在建筑物中收集特定BCCH的现网平均电平值，并在建筑物外面收集的平均电平值，两者差值为建筑物的整体穿透损耗均值，然后统计80%覆盖概率的损耗值，为最终整体损耗值。

类似于前面的分析，这种方法同样存在一些不妥之处。为了消除这些误差影响，需要对各种建筑物进行分类，并对同一种类型的建筑进行多次测试，将最终测试结果综合考虑，得到实际的穿透损耗值。

这种方法最大的优势在于其结合实际网络情况进行测试，特别是对同种类型的建筑多次测试后，在特定的环境下将获得与实际网络性能比较一致的结果，但这种测试方法得到的结果仍然无法作为参照标准，只是在工程建设中有一定的参考价值。

比较合适的测试方法如下：

（1）采用比较精确的设备进行测试，比如扫频仪，误差为±1dB。测试误差在可控制范围内，而且其标准得到广泛认可。

（2）自行搭建信号发射源，发射预定频段信号进行测试，取得该频段准确的穿透损耗测试值。

（3）针对所需要测试的建筑物类型，选取典型的测试目标建筑。为了避免强反射信号的干扰，需要选取比较孤立的建筑物进行测试。此外，对测试目标楼有要求。

我们在楼右侧设定信号发射源对测试目标楼直射，距离测试目标楼距离大于200米（防止近场效应的影响），同时距离不应过大，避免接收信号淹没在背景噪声中。每一个位置取样点5次～8次，平均后消除快衰落的影响，依次测出1，2，3，4，……，n，n+1处的平均电平值，再对其进行处理得到玻璃幕墙的穿透损耗。沿着测试路径1，2，3分别进行测试，再将测试结果进行处理分析，这样就得到单信号源对建筑物的整体穿透损耗值。

这样测试得出整体穿透损耗将比较保守，因为实际情况中周围建筑物往往有多条反射信号，CDMA的RAKE接收机完全可以把这些信号合并以加强覆盖效果，此外，密集市区的建筑物往往不只由单一扇区解决覆盖，因此实际情况将比测试情况好。但测试结果具有比较可靠的参考性。

3.一些穿透损耗参考值

穿透损耗测试结果往往是具有统计意义的参数值，不同的测试条件及测试环境，都会造成测试结果相差甚远。

4.结论

本文提出了“单体材料的穿透损耗值测试方法”以及“建筑物整体损耗值测试方法”，从工程的角度看，后者对解决覆盖更加重要。提出的“单信号源测试法”相信能够比较准确地测试出建筑物的穿透损耗结果。具有比较好的参考意义。原来的现网测试方法结合实际网络情况测试实际的穿透损耗，虽然不具备广泛适用性，也有参考价值。因此，可以以前者为主，后者为辅结合进行测试，最终得到比较准确的测试结果，帮助我们准确地进行链路损耗预算，指导CDMA网络的建设方案。

【参考文献】

[1][芬]哈里霍尔马，安提托斯卡拉著，周胜等译.WCDMA技术与系统设计.机械工业出版社，2002.

[2][美]Kyong II Kim编著，刘晓宇，杜志敏等译.CDMA系统设计与优化.人民邮电出版社.

[3]孙立新，刑宁霞编著.CDMA（码分多址）移动通信技术.人民邮电出版社，2000.

[4]杨大成等编著.cdma2000技术.北京邮电大学出版社，2001.