利用GSM路測數(shù)據(jù)輔助規(guī)劃WCDMA

　　摘要：本文分析了WCDMA規(guī)劃的難點(diǎn)和重要性，認(rèn)為精確WCDMA的覆蓋規(guī)劃是網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的關(guān)鍵。擁有GSM網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營商發(fā)展3G業(yè)務(wù)時，利用GSM的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行3G規(guī)劃是一種更精確的規(guī)劃方法。本文介紹了該技術(shù)的原理和應(yīng)用實(shí)例。

　　關(guān)鍵詞：WCDMA、GSM、無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、路測

　　主題：

　　DataofGSMRadio Network aid WCDMA Radio Network Planning

　　Abstract:Inthis article, difficulty and essentiality of WCDMA network planning are analyzed. The result is the key factor of WCDMA radio network planning is accurate coverage prediction and accurate planning. When a GSM operator deploys a WCDMA network, using data of GSM to aid WCDMA radio network planning is a good choice. Those principles and instances are introduced in the paper also.

　　Keywords:WCDMA,GSM,Radio Network Planning，Drive Test

　　1. 研究背景

　　WCDMA和所有基于CDMA技術(shù)體制的系統(tǒng)一樣，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃對于網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量而言非常重要。與GSM技術(shù)相比，WCDMA網(wǎng)絡(luò)在規(guī)劃方面具有以下顯著的特點(diǎn)：

　　u WCDMA 的頻率1×1復(fù)用，無需特別頻率規(guī)劃

　　u WCDMA 每載波的容量與所處環(huán)境，鄰區(qū)干擾等因素有關(guān)，具有“軟”特性

　　u WCDMA 系統(tǒng)覆蓋能力與系統(tǒng)負(fù)載狀況相關(guān)，存在小區(qū)收縮的現(xiàn)象。

　　u WCDMA 系統(tǒng)支持多種不同速率、不同 QoS 的業(yè)務(wù)。

　　通過理論分析和WCDMA在全球的工程實(shí)踐，WCDMA的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃應(yīng)該采取“整體規(guī)劃、分步實(shí)施”的方法，避免規(guī)劃前后相互矛盾，減少后期優(yōu)化的工作量。另外從商用網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)來看，網(wǎng)絡(luò)的高質(zhì)量的迅速開通是獲得競爭力的關(guān)鍵因素之一。從GSM的歷史運(yùn)營情況也可以得出類似的結(jié)論。

　　但是由于CDMA技術(shù)體制的特性，規(guī)劃不當(dāng)、站址不良的問題是很難用其他手段彌補(bǔ)的。精確的覆蓋預(yù)測與規(guī)劃是WCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中面臨的一個關(guān)鍵問題。

　　2. 主要的覆蓋預(yù)測方法對比

　　目前在無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中主要采用的覆蓋預(yù)測方法有兩種：

　　u 傳播模型法和模擬基站

　　u 射線跟蹤技術(shù)

　　由于移動通信條件限制，電波傳播過于復(fù)雜（尤其對于過去的計(jì)算機(jī)而要言，計(jì)算過于煩瑣）。傳播模型是基于數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法，利用測試數(shù)據(jù)提取傳播模型。常用的傳播模型有Hata模型和Coast-231模型。由于這兩種模型可校準(zhǔn)和調(diào)整的量比較少，在此基礎(chǔ)上，又發(fā)展了通用模型（公式），該方法可以涵蓋傳統(tǒng)的傳播模型。例如，Marconi公司提出的通用公式：

　　(1)

　　其中：d為基站與預(yù)測點(diǎn)間距離，Hms為基站天線高度Heff為手機(jī)天線的高度，diffn為繞射的影響，Clutter_loss為不同地貌的修正值。該模型可以提供更多的項(xiàng)目進(jìn)行校正。

　　模擬基站法，即在侯選站點(diǎn)逐個架設(shè)射頻發(fā)射機(jī)，然后利用進(jìn)行路測驗(yàn)證覆蓋。顯然采用這種方法具有很高的可靠性，但是這樣做要多花費(fèi)很多人力、物力。所以更多的時候，是利用模擬基站進(jìn)行連續(xù)波測試來對模型校正，值得注意的是一個城市不同區(qū)域往往會有不同的校正值。用校正過的模型進(jìn)行覆蓋預(yù)測與規(guī)劃仿真。

　　但是傳播模型的應(yīng)用有其適用條件，在建筑物不太密集，站點(diǎn)高度高于周圍建筑的時候，該方法有較好的效果。然而WCDMA的建設(shè)往往是從密集城區(qū)開始的，在密集城區(qū)往往會因?yàn)楦采w的原因會建設(shè)很多半高站和街道站。這樣的場景使用傳播模型法，效果就不理想。

　　射線追蹤技術(shù)來自于雷達(dá)散射與目標(biāo)特性的研究，它不同于傳播模型法。從本質(zhì)上講是一種基于電波傳播機(jī)理的預(yù)測方法，所以一般被稱為確定性方法。射線追蹤技術(shù)是按照幾何光學(xué)、幾何繞射的原理，加入一些電磁場的理論。在實(shí)現(xiàn)上利用計(jì)算機(jī)來模擬的電磁波在城區(qū)的傳播（含直射、反射和繞射）。利用幾何光學(xué)與幾何繞射原理來計(jì)算電磁波的運(yùn)行軌跡和場強(qiáng)�；�本的步驟有如下：

　　將電磁源進(jìn)行射線展開；按照幾何光學(xué)的原理進(jìn)行多徑跟蹤；按照電磁射線的原理進(jìn)行路徑損耗計(jì)算；在觀測點(diǎn)對各徑場強(qiáng)疊加，計(jì)算總場強(qiáng)（這是一個矢量疊加的過程）。

　　該方法具有精度高的特點(diǎn)。但是同時也存在一些限制：

　�。�1）該方法需要高精度的電子地圖，一般要求至少要5米精度。但是在很多國家由于技術(shù)條件的限制，以及國家安全的考慮，高精度的地圖獲得受到很大的限制。

　�。�2）該方法計(jì)算煩瑣且計(jì)算量大，對計(jì)算機(jī)硬件的配置要求較高，計(jì)算速度比較慢。與傳統(tǒng)傳播模型法比較，支持大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)仿真相對困難。

　　大多數(shù)規(guī)劃工具的都支持以上兩種方法，但是這兩種方法對近場預(yù)測和遮擋問題都有缺陷。在天線安裝在女兒墻或側(cè)墻上的時候，后向的遮擋往往預(yù)測不準(zhǔn)，容易高估干擾問題（實(shí)測結(jié)果表明，有時會有高達(dá)10dB的誤差）。而利用GSM的實(shí)際覆蓋測試數(shù)據(jù)可以克服這些缺陷。在3G和2G共站的情況下，可以考慮利用此方法進(jìn)行覆蓋預(yù)測。

　　3. GSM覆蓋數(shù)據(jù)的利用

　　在做WCDMA規(guī)劃時可以利用GSM的路測數(shù)據(jù)進(jìn)行覆蓋預(yù)測（尤其是1800MHz的GSM系統(tǒng)），通過分析發(fā)現(xiàn)：對GSM的路測數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚�，可以得到WCDMA的Ec和Ec/Io值。公式如下：

　�。�2）

　　其中主要的修正是：

　　，GSMBCCH信道發(fā)射功率與WCDMA導(dǎo)頻信道發(fā)射功率差。

　　，考慮2G與3G系統(tǒng)之間的頻率差帶來的路徑損耗差。

　　次要的修正是：

　　，代表饋纜的損耗和天線方向圖由于頻率不同的差異。

　　事實(shí)上上述方法僅僅描述了Ec的修正過程。利用特殊的路測平臺，將多個GSM站點(diǎn)的信號在同一點(diǎn)的場強(qiáng)記錄下來，加以處理可以得到Ec/Io的值。在Ec和Ec/Io的預(yù)測問題解決以后可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行其他仿真與規(guī)劃。事實(shí)上該方法繼承了模擬基站法的優(yōu)點(diǎn)。

　　基于2G路測數(shù)據(jù)的3G規(guī)劃工具是建立在特定路測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上的，經(jīng)過工具數(shù)據(jù)處理和分析，輸出3G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃或者優(yōu)化方案。作為3G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的一個重要環(huán)節(jié)，它的系統(tǒng)流程圖如下：


圖1 基于2G路測數(shù)據(jù)的3G預(yù)測系統(tǒng)流程圖

　　從圖中可以看出，該工具的輸入數(shù)據(jù)是網(wǎng)絡(luò)的路測數(shù)據(jù)和路測網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)輔助信息，如果路測數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)是2G網(wǎng)絡(luò)，則工具可以通過2G網(wǎng)絡(luò)路測數(shù)據(jù)的處理和分析，進(jìn)行3G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋預(yù)測，提供規(guī)劃的解決方案；如果路測數(shù)據(jù)的網(wǎng)路是3G網(wǎng)絡(luò)，則工具可以通過3G網(wǎng)絡(luò)路測數(shù)據(jù)的處理和分析，進(jìn)行3G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋預(yù)測，提供規(guī)劃、優(yōu)化方案。

　　華為已經(jīng)開發(fā)了該工具，并且在阿聯(lián)酋，香港等商用WCDMA網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了廣泛應(yīng)用，并取得了理想的效果。對提高覆蓋預(yù)測精度和減少優(yōu)化工作量幫助很大。

　　在未來發(fā)展WCDMA網(wǎng)絡(luò)，解決室內(nèi)覆蓋問題也是獲得競爭力的關(guān)鍵。WCDMA的室內(nèi)覆蓋應(yīng)該充分利用2G的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，做到多網(wǎng)合一。通過GSM的室內(nèi)覆蓋情況同樣可以預(yù)測WCDMA的室內(nèi)覆蓋。用此方法，可以對2G室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)進(jìn)行評估（用于WCDMA），并制定改造方案。主要的過程如下：

　　使用測試手機(jī)或掃頻儀測試室內(nèi)的GSMBCCH接收電平情況。根據(jù)上述計(jì)算出的等效BCCH接收電平門限以及實(shí)測的結(jié)果，就可以很容易判斷出已有室內(nèi)分布系統(tǒng)能否滿足3G業(yè)務(wù)需求。發(fā)現(xiàn)可能存在的問題區(qū)域，對覆蓋較弱的區(qū)域增加分支，對耦合損耗太小的區(qū)域考慮增加衰減器或做其它改動。

　　4. WCDMA與GSM的服務(wù)區(qū)

　　顯而易見GSM的話務(wù)分布對WCDMA的規(guī)劃是很有借鑒意義的。由于WCDMA具有軟容量和小區(qū)呼吸的特性，覆蓋、容量相互牽制，業(yè)務(wù)量的估計(jì)是很重要的。限于篇幅在此不再贅述。但是基于GSM話務(wù)量進(jìn)行的預(yù)測不失為一種簡單、可靠的方法。

　　WCDMA網(wǎng)絡(luò)和GSM網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行中必須進(jìn)行服務(wù)區(qū)劃分。在空閑模式下，手機(jī)的移動可能導(dǎo)致手機(jī)所處服務(wù)區(qū)的變化；在服務(wù)區(qū)發(fā)生變化的時候，將發(fā)起系統(tǒng)更新。過大的服務(wù)區(qū)劃分會導(dǎo)致尋呼消息要在很大的范圍發(fā)送，而過小的服務(wù)區(qū)劃分會帶來頻繁的系統(tǒng)更新，這兩種情形都會導(dǎo)致信令負(fù)荷過大的問題。另外不當(dāng)?shù)姆��?wù)區(qū)劃分與相關(guān)設(shè)置還會導(dǎo)致尋呼丟失等問題。

　　通常服務(wù)區(qū)的合理劃分，是通過網(wǎng)絡(luò)長期運(yùn)行，由話統(tǒng)數(shù)據(jù)優(yōu)化得來的。但是WCDMA開通時往往沒有運(yùn)行數(shù)據(jù)，所以很難進(jìn)行服務(wù)區(qū)的正確設(shè)置。但是可以參考GSM的服務(wù)區(qū)設(shè)置，因?yàn)閮烧叩脑O(shè)置原則是相同的。利用GSM的經(jīng)驗(yàn)并不意味著：以后對此問題就不需要優(yōu)化。但是該問題的優(yōu)化獲得一個很好的起點(diǎn)。

　　5. 小節(jié)

　　通過上述的分析與闡述，可以得出以下結(jié)論：GSM網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營數(shù)據(jù)對建設(shè)WCDMA的網(wǎng)絡(luò)是非常重要的。在無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃領(lǐng)域，主要表現(xiàn)在三個方面：

　�。�1）GSM路測數(shù)據(jù)對WCDMA的覆蓋預(yù)測與規(guī)劃有很高的價值。

　�。�2）GSM的話務(wù)分布對WCDMA規(guī)劃有很大幫助。

　　（3）WCDMA的服務(wù)區(qū)劃分可以借鑒GSM的經(jīng)驗(yàn)。

　　GSM運(yùn)營商要發(fā)展3G業(yè)務(wù)，充分利用GSM的現(xiàn)網(wǎng)的數(shù)據(jù)與信息，進(jìn)行WCDMA無線規(guī)劃，應(yīng)該是一條省時、省力、省錢的必由之路。充分合理發(fā)揮GSM的價值，可以讓運(yùn)營商在未來的競爭中占得先機(jī)。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 電磁射線理論 阮穎錚

　　[2] 3GPP TS 25.942. RF System Scenarios,2002,06

　　作者簡介

　　徐向明，男，1969年生，2000年4月畢業(yè)于電子科技大學(xué)，獲電磁場與微波技術(shù)工學(xué)博士學(xué)位。華為技術(shù)有限公司無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃部。主要研究方向：無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、射頻技術(shù)、電波傳播。


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