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摘要 總結(jié)了IS95 CDMA/1X建設(shè)中經(jīng)驗與教訓，闡述了WCDMA系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃初期應(yīng)考慮的關(guān)鍵要素并進行了分析。
1、引言
目前，3G的腳步離我們越來越近，建設(shè)新的3G移動通信網(wǎng)絡(luò)條件已基本成熟，可以預見不久的將來，3G將會在更復雜的無線環(huán)境條件下為用戶提供更優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
與2G移動通信網(wǎng)相比，3G移動通信網(wǎng)絡(luò)必須具有提供更完備的網(wǎng)絡(luò)覆蓋的能力、支持更高速率要求的數(shù)據(jù)服務(wù)，以及綜合了話音、數(shù)據(jù)及其他各種的實時多媒體業(yè)務(wù)。由于3G技術(shù)的復雜性，對網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計提出了新的挑戰(zhàn)及更高的要求。在3G標準中，WCDMA標準由于可以通過GSM網(wǎng)絡(luò)平滑過渡等原因，在全球市場上占據(jù)主導地位。
本文總結(jié)了多年IS95 CDMA/1x網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)的經(jīng)驗，提出了WCDMA系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃初期應(yīng)考慮的關(guān)鍵要素，并進行了深入的分析。最后提出對WCDMA系統(tǒng)規(guī)劃流程的建議。
2、IS95 CDMA/1x網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中常見問題剖析及其借鑒
2.1 軟切換問題分析
軟切換的主要優(yōu)點是前向和反向業(yè)務(wù)信道的路徑分集。因為在前向和反向鏈路上只需要較小的功率就可以獲得分集增益，這意味著總的系統(tǒng)干擾減少了，提高了系統(tǒng)的平均容量。同時移動臺發(fā)射功率的減少延長了電池的使用時間，也就是延長了通話時間。雖然軟切換給系統(tǒng)帶來了無可比擬的優(yōu)點，但在CDMA下行鏈路中，基站為移動臺發(fā)送附加的信號，軟切換對系統(tǒng)也產(chǎn)生了更多的干擾。因為接收機的RAKE指針數(shù)量的限制，移動臺有可能不能收集所有的基站發(fā)射的能量，所以下行信道的增益取決于宏分集增益和由此而帶來的干擾造成的性能損耗。同時，軟切換占有多個信道資源而增加了設(shè)備投資和系統(tǒng)備板的復雜性，主要表現(xiàn)在：基站需增加額外的CE單元；Abis接口需增加額外的傳輸鏈路；移動臺需增加額外的RAKE解調(diào)器；基站內(nèi)不同扇區(qū)間需增加額外的鏈路等等。因此，軟切換區(qū)域過多對網(wǎng)絡(luò)會帶來負面的影響。
根據(jù)實際工程經(jīng)驗，當網(wǎng)絡(luò)實際容量達到預期設(shè)計的負荷目標時，軟切換比例控制在35%比較合適；網(wǎng)絡(luò)實際容量不大時，根據(jù)美國SPRINT公司的營運經(jīng)驗，軟切換比例控制在不超過50%較為合適。
在建網(wǎng)初期，用戶的增長需要一定的時間，當用戶數(shù)遠低于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計負荷時，小區(qū)覆蓋能力超出設(shè)計覆蓋范圍，導致小區(qū)重疊區(qū)域過多，從而產(chǎn)生過高的軟切換比例。因此，應(yīng)注重對此問題的分析和提出相應(yīng)的解決方案。
為了克服軟切換區(qū)域過多給網(wǎng)絡(luò)帶來的負面影響，在WCDMA工程設(shè)計階段就需要采取相應(yīng)的方法控制過多的軟切換區(qū)。主要可以采用以下幾種方法：
（1）按照網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的要求合理選擇站址：在考慮共站址的NodeB基站時，對原有基站如GSM基站，存在位置不理想、高度不適宜（過高或過低）、天線安裝位置受限、周圍建筑物阻擋等情況的站址盡量避免使用，雖然前期節(jié)約了工程投資，但如果系統(tǒng)軟切換的范圍控制不當，無形中浪費了系統(tǒng)后期的CE資源；市區(qū)基站中，對于小蜂窩區(qū)基站宜選高于建筑物的平均高度但低于最高建筑物的樓房作為站址。避免選擇今后可能有新建筑物影響覆蓋區(qū)的站址。
基站的疏密布置應(yīng)對應(yīng)于話務(wù)密度分布，應(yīng)在滿足覆蓋指標的前提下，在未來1～2年內(nèi)，只需通過調(diào)整信道配置等方式，不對基站數(shù)量做較大調(diào)整就可滿足容量需求，以避免對網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和切換區(qū)的控制造成不利的后果；還應(yīng)充分考慮基站的有效覆蓋范圍，使系統(tǒng)滿足覆蓋目標的要求。
（2）合理設(shè)置鄰居列表：鄰居列表設(shè)置應(yīng)加以定期調(diào)整，初期系統(tǒng)承載用戶量不多時，為提高系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，鄰居列表應(yīng)設(shè)置多一些，隨著網(wǎng)上用戶數(shù)量的增加，基站覆蓋區(qū)域縮小，鄰居列表應(yīng)相應(yīng)縮短，一方面縮短了系統(tǒng)搜索時間，另一方面也減小了系統(tǒng)軟切換的區(qū)域。
（3）合理調(diào)整軟切換參數(shù)：由于環(huán)境的改變、無線業(yè)務(wù)的變化和人為失誤等原因，經(jīng)常會造成參數(shù)設(shè)置不合理，合理調(diào)整軟切換參數(shù)是改善控制軟切換區(qū)的重要方法。
2.2 導頻污染問題分析
導頻污染是指在同一區(qū)域有過多（數(shù)目超過Rake接收機的指峰數(shù)，即相干接收機的數(shù)目）強度接近的信號。有時由于站址布局不合理或受地形地貌的影響，有過多無線信號越區(qū)覆蓋到相鄰小區(qū)，從而產(chǎn)生導頻污染。導頻污染的直接影響是容易產(chǎn)生掉話，一旦出現(xiàn)導頻污染問題就很難通過優(yōu)化調(diào)整等手段消除。因此，在WCDMA設(shè)計階段就應(yīng)努力克服導頻污染問題。
在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計階段控制導頻污染，根據(jù)多年的工程建設(shè)經(jīng)驗，建議從以下幾個方面考慮：（1）采用可靠的軟件仿真設(shè)計，進行模型修正以準確地確定小區(qū)覆蓋，控制越區(qū)覆蓋范圍；（2）選擇合適的站址；（3）選擇合適的NodeB發(fā)射功率；（4）充分估計預期發(fā)展的用戶數(shù)對網(wǎng)絡(luò)覆蓋的影響等。
2.3 干擾問題分析
在CDMA網(wǎng)絡(luò)中決定手機能否接入網(wǎng)絡(luò)的指標不是RSSI（接收端電平）而是Ec/Io。網(wǎng)絡(luò)測試時經(jīng)常遇到這種情況，當某區(qū)域的干擾信號強度比較強時，手機的接收電平很高，但卻無法正常接入網(wǎng)絡(luò)。我們通過測試分析，可找到通常引起干擾的原因包括：來自帶內(nèi)其他小區(qū)的干擾、由直放站及室內(nèi)分布系統(tǒng)等引入的干擾及其他系統(tǒng)的干擾等。
為了避免這些干擾的產(chǎn)生，在WCDMA設(shè)計規(guī)劃階段需要控制以下方面：（1）合理規(guī)劃站址、天線、發(fā)射功率等，控制越區(qū)覆蓋區(qū)域；（2）在低話務(wù)地區(qū)利用直放站延伸網(wǎng)絡(luò)信號時，要進行嚴格的設(shè)計前查勘、合理設(shè)計、嚴格施工及審核，避免草率施工而產(chǎn)生后期難以解決的對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的沖擊；（3）室內(nèi)覆蓋主要是為了吸收話務(wù)量、解決室內(nèi)信號盲區(qū)，室內(nèi)話務(wù)量是整個網(wǎng)絡(luò)話務(wù)的主要來源，因此，在解決室內(nèi)覆蓋時，首先要考慮的問題是優(yōu)先利用現(xiàn)有的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)、同時采取合適的手段以降低可能帶來的干擾。
3、WCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的核心問題
CDMA網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計和GSM網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計有很大的不同，在GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中，信號強度決定小區(qū)的覆蓋范圍，而在CDMA系統(tǒng)設(shè)計中，小區(qū)內(nèi)和小區(qū)間的干擾對CDMA網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和容量都產(chǎn)生影響。根據(jù)我們長期工程建設(shè)中的經(jīng)驗，進行網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和容量設(shè)計主要考慮以下情況。
3.1 無線鏈路預算問題
鏈路預算只能提供粗略的路徑損耗值，在實際的工程設(shè)計中，只能作為參考值，不能用來指導工程建設(shè)。要得到用來指導網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的路徑損耗情況，必須采用合適的傳播模型，并且在小區(qū)的地形條件中進行模型參數(shù)的修正，得到反映各不同地區(qū)實際無線環(huán)境對無線電信號影響情況的模型修正系數(shù)。這樣才能較準確地預測出小區(qū)的覆蓋范圍，進行進一步的鏈路級仿真計算，控制導頻污染等問題。
一般是對不同的地理分區(qū)，選擇3～4個具有代表性的區(qū)域進行模型校正，一條測試路徑應(yīng)為8字型或螺旋性，避免系統(tǒng)誤差。校正后的模型，實測數(shù)據(jù)與模型的方差不大于8dB，否則要考慮測試路徑、地理分區(qū)、測試數(shù)據(jù)的有效性。
3.2 容量與干擾問題
CDMA系統(tǒng)的QoS及容量極大地受干擾影響，干擾使得覆蓋和容量都同時發(fā)生變化。也就是說，在設(shè)計的初期就需要確定網(wǎng)絡(luò)的負荷極限以避免因承載話務(wù)量的增大而導致的嚴重干擾。
實際容量與干擾規(guī)劃時需注意以下幾個方面：（1）NodeB端發(fā)射功率對容量和干擾的影響：NodeB端發(fā)射功率影響網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍及網(wǎng)絡(luò)容量、每用戶的話務(wù)量影響整個網(wǎng)絡(luò)容量，但同時NodeB端發(fā)射功率過大也會對無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生不可忽視的影響。（2）軟切換對容量和干擾的影響：影響網(wǎng)絡(luò)容量的另一個因素是軟切換及其所需的額外開銷，此時基站需增加額外的CE單元、Abis接口需增加額外的傳輸鏈路、移動臺需增加額外的RAKE解調(diào)器、基站內(nèi)不同扇區(qū)間需增加額外的鏈路等。同時軟切換備選鏈路過多會對系統(tǒng)產(chǎn)生額外的干擾，即使激活集中不把額外的鏈路納入其中，但仍對系統(tǒng)造成了額外的干擾。（3）混合業(yè)務(wù)對容量和干擾的影響：更多地考慮用戶行為及用戶終端服務(wù)特性的多變性，對多種混合業(yè)務(wù)進行合乎實際的業(yè)務(wù)容量估算，是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中具有挑戰(zhàn)性的工作。
不連續(xù)的（或間斷突發(fā)性的）數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求給網(wǎng)絡(luò)的無線接口端帶來動態(tài)性的話務(wù)負荷，同時，在多業(yè)務(wù)混合的網(wǎng)絡(luò)中，給各種實時業(yè)務(wù)提供符合嚴格時延要求的服務(wù)也相對困難，這種動態(tài)速率選擇需要針對不同的業(yè)務(wù)需求信道的不同分配相應(yīng)的無線鏈路資源，這也是在WCDMA網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中使容量和覆蓋取得平衡必項要考慮的話務(wù)因素。
3.3 “遠近效應(yīng)問題”對選址影響的問題
由于CDMA網(wǎng)絡(luò)對干擾的敏感度較高，用戶通話時在上行鏈路產(chǎn)生的干擾表現(xiàn)為整個小區(qū)的噪聲被抬高，當用戶距離NodeB比較遠時，為了保持一定的通話質(zhì)量，NodeB會提高發(fā)射功率，這樣就造成了對其他小區(qū)的干擾。這也就是CDMA中的“遠近效應(yīng)問題”。
同時，WCDMA網(wǎng)絡(luò)中的高話務(wù)量、高數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)地區(qū)，NodeB的數(shù)目將遠遠多于2G網(wǎng)絡(luò)中基站的數(shù)目，合理選擇站址就顯得更加重要。因此，在建網(wǎng)中，將NodeB站址選擇靠近用戶多的地方將會降低網(wǎng)絡(luò)的干擾，反之，則會增加網(wǎng)絡(luò)干擾。因此，在選擇站址時，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計人員一般需要遵循以下原則：NodeB位置盡量定在熱點話務(wù)地區(qū)；切換或軟切換的區(qū)域話務(wù)應(yīng)盡量低。
3.4 配套及其輔助設(shè)施對建網(wǎng)投資影響的問題
配套及其他輔助性投資約占建網(wǎng)成本的近50%，如何充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，也是我們網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中需要考慮的重要內(nèi)容。
WCDMA的NodeB與現(xiàn)有的GSM基站共站可以節(jié)約大量的配套及輔助性資金。但考慮選擇共站需要從總體出發(fā)，共站的前提首先是需要有足夠的空間放置設(shè)備及天線，并要滿足一定的隔離度要求；其次還要考慮到總體網(wǎng)絡(luò)的上述干擾、容量等因素選擇性地加以利用。
4、WCDMA初期建設(shè)總體規(guī)劃流程
綜合以上分析，我們認為在進行WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，可以按照以下流程開展：
（1）充分的業(yè)務(wù)預測及評估，確定規(guī)劃目標：進行業(yè)務(wù)預測，通過對確定地區(qū)經(jīng)濟和用戶行為等的分析，確定規(guī)劃目標，包括對不同區(qū)域（密集市區(qū)、一般市區(qū)、郊區(qū)和農(nóng)村等）覆蓋、容量和服務(wù)的要求（數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率和QoS等）。
（2）詳盡的覆蓋分析：通過鏈路預算進行初步、粗略的覆蓋分析；進一步利用規(guī)劃軟件幫助進行比較精確的覆蓋分析，其中需要進行傳播模型參數(shù)校正來獲得更加準確和可靠的覆蓋預測。
（3）周到的容量分析：分析CDMA系統(tǒng)軟容量的特性，從容量的角度分析小區(qū)范圍。
將以上2、3步結(jié)果在規(guī)劃軟件上進行綜合分析調(diào)整，從而在CDMA系統(tǒng)的覆蓋和容量之間獲得平衡，達到良好的設(shè)計效果。
（4）基站選擇及站址勘察：根據(jù)規(guī)劃結(jié)果進行基站選擇及站址勘察，實地查勘考核與GSM基站共站的可能性。
（5）將查勘后取得的基站數(shù)據(jù)（可能與原設(shè)計有所改變）導入規(guī)劃軟件，再次進行分析，考核其合理性，并取得系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計值，如下行信道功率分配、多載波頻率規(guī)劃、擾碼規(guī)劃和切換算法參數(shù)設(shè)置等。
（6）對不滿意的部分再次進行查勘和系統(tǒng)分析，直至達到滿意的結(jié)果和預期的設(shè)計目標。
