WCDMA在設(shè)計規(guī)劃中與GSM的不同

　　GSM系統(tǒng)是目前全球覆蓋范圍最廣的第二代無線網(wǎng)絡(luò)，它采用TDMA接入方式，即在一個載頻信道內(nèi)，按相同的時間間隔劃分成每幀若干時隙的固定循環(huán)周期，每個時隙承載一個業(yè)務(wù)用戶信息和必要的信令。這樣，一個載頻信道由若干個用戶按時間順序依次占用，以不同時隙作為區(qū)分不同用戶的方式。在GSM系統(tǒng)中，每個載頻信道帶寬為200kHz，每幀8個時隙，即理論上可同時為8個用戶提供傳輸通道，時隙長度0．577ms，每幀時長4．615ms。WCDMA系統(tǒng)作為第三代無線網(wǎng)絡(luò)的主要標(biāo)準(zhǔn)之一將高速移動接入和基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的服務(wù)結(jié)合起來；在提高無線頻率利用效率的同時，為用戶提供內(nèi)容更豐富的無線通信服務(wù)。WCDMA的多址接入方式為CDMA，它是在擴(kuò)頻通信技術(shù)上發(fā)展起來的一種移動通信多址接入技術(shù)。原理是基于擴(kuò)頻技術(shù)，將需傳送的具有一定信號帶寬的信息數(shù)據(jù)，用一個帶寬遠(yuǎn)大于信息帶寬的高速偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴(kuò)展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。利用不同偽隨機(jī)碼序列之間的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，接收端作相關(guān)處理，把寬帶信號還原成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號即解擴(kuò)。不同用戶分配不同的擴(kuò)頻碼作為區(qū)分標(biāo)志，達(dá)到在同載頻內(nèi)多用戶互不干擾且同時通信的目的。在WCDMA網(wǎng)絡(luò)中，一個載頻的帶寬是5MHz。由于CDMA接入方式具有很好的抗干擾能力，它的各個小區(qū)使用相同的載頻。WCDMA系統(tǒng)是基于CDMA接入方式的網(wǎng)絡(luò)，其技術(shù)特點更接近CDMA，因而與GSM存在諸多不同。

　　WCDMA系統(tǒng)能提供比GSM質(zhì)量高的語音服務(wù)，同時具有高速率業(yè)務(wù)、很好的頻譜利用率和非常強(qiáng)的移動能力（軟和更軟切換）。同時，由于3G網(wǎng)絡(luò)的綜合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的特點，對網(wǎng)絡(luò)設(shè)計提出了更高的要求。北電網(wǎng)絡(luò)作為全球為數(shù)不多的擁有5種無線接入技術(shù)（TD�睲A、GSM、IS－95、WCDMA和CDMA2000）及提供其產(chǎn)品的廠商之一，在全球已為客戶建立了300多個移動網(wǎng)絡(luò)，其中包括分布在9個國家的30多個CDMA運營商建設(shè)的CDMA網(wǎng)絡(luò)，18個國家59個TDMA運營商建設(shè)的TDMA網(wǎng)絡(luò)以及31個國家60多個GSM運營商的GSM網(wǎng)絡(luò)。同時，北電網(wǎng)絡(luò)還在給6大泛歐運營商及北美運營商建設(shè)WCDMA網(wǎng)絡(luò)。

　　鏈路預(yù)算是無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基本工具，鏈路預(yù)算的結(jié)果決定小區(qū)的覆蓋半徑。我們首先來分析WCDMA和GSM在鏈路預(yù)算方面的差別。

　　在GSM系統(tǒng)中，上行鏈路和下行鏈路是基本平衡的，小區(qū)半徑可以由基站下行信號電平高于某一設(shè)計要求的門限值決定。WCDMA系統(tǒng)中，上行鏈路和下行鏈路的平衡并非網(wǎng)絡(luò)設(shè)計目標(biāo)�；�站功率在下行由小區(qū)所有用戶及信令共享，因而不會成為覆蓋受限鏈路。相反，手機(jī)發(fā)射功率是在規(guī)范中加以定義的。由于手機(jī)發(fā)射功率有限，上行鏈路則成為WCDMA系統(tǒng)覆蓋的受限鏈路。也就是說，小區(qū)的最大半徑取決于功率上限最小的一類手機(jī)。所以WCDMA系統(tǒng)的鏈路預(yù)算通常是指上行鏈路預(yù)算，即從最大允許的上行損耗中除掉路徑損耗以外的其他損耗和增益，從而得到最大允許的路徑損耗，再將最大允許的路徑損耗值帶入傳播模型中，得到預(yù)期的小區(qū)覆蓋半徑和覆蓋面積。應(yīng)該注意，這樣得出的小區(qū)半徑是在無負(fù)載情況下的最大小區(qū)半徑，即空載孤立小區(qū)的覆蓋半徑。由于WCDMA的覆蓋區(qū)域不像GSM那樣由信號電平的絕對值來決定，它的覆蓋與系統(tǒng)的負(fù)載或干擾水平相關(guān)。加入負(fù)載和鄰近小區(qū)干擾后，小區(qū)半徑會作相應(yīng)的收縮。在WCDMA的鏈路預(yù)算中，要引入一個參數(shù)稱之為負(fù)載因子，北電網(wǎng)絡(luò)建議取50％來作為覆蓋設(shè)計的負(fù)載余量。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中給所有小區(qū)均勻加入負(fù)載余量，使得系統(tǒng)在實際上非均勻的負(fù)載運行狀態(tài)下仍然能通過小區(qū)呼吸調(diào)整維持平衡。這是北電網(wǎng)絡(luò)多年CDMA網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、運維和優(yōu)化過程中的經(jīng)驗總結(jié)。這在GSM網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中是無須考慮的。

　　理解了WCDMA小區(qū)覆蓋是上行受限的，在設(shè)計中考慮手機(jī)上行功率分布非常重要，因為它可以反映上行鏈路的覆蓋水平。通過設(shè)置不同的上行功率要求門限值可以反映不同的覆蓋區(qū)域——室內(nèi)、車載、室外和無覆蓋等。這些門限值的設(shè)置是由手機(jī)的最大發(fā)射功率（21dBm）減去陰影余量，減去穿透損耗余量。以下是一個密集市區(qū)各環(huán)境的上行功率門限值的舉例，這里只考慮不同覆蓋要求所需的穿透損耗平均值。

　　·室內(nèi)：21dBm－20dBm＝1dBm

　　·車載：21dBm－7dBm＝14dBm

　　·室外：21dBm－0dBm＝21dBm以上門限值表示：手機(jī)所需發(fā)射功率小于1dBm的區(qū)域表示可以達(dá)到室內(nèi)覆蓋。手機(jī)所需發(fā)射功率大于1dBm，但小于14dBm的區(qū)域表示可以達(dá)到車載覆蓋。同樣，手機(jī)所需發(fā)射功率大于14dBm，但小于21dBm的區(qū)域表示可以達(dá)到室外覆蓋。而手機(jī)所需發(fā)射功率大于21dBm的區(qū)域表示可能存在覆蓋盲區(qū)。

　　作為第三代無線網(wǎng)絡(luò)的WCDMA系統(tǒng)不僅支持傳統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)，而且支持高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。鏈路預(yù)算必須考慮數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的覆蓋要求。由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)往往在上行鏈路和下行鏈路有著十分明顯的速率不對稱性，這一特性應(yīng)在系統(tǒng)的設(shè)計中得到充分體現(xiàn)。比如說，上行覆蓋的目標(biāo)可以設(shè)計成64比特每秒連續(xù)覆蓋，而在該覆蓋區(qū)內(nèi)支持更高的（128、384比特每秒）下行數(shù)據(jù)傳輸速率。北電網(wǎng)絡(luò)45W功放的基站設(shè)計正是把這種業(yè)務(wù)的不對稱性融入其中，基于這種基站所做的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計便能有效地支持非對稱性業(yè)務(wù)。

　　GSM系統(tǒng)中同一頻點的復(fù)用必須滿足一定的空間隔離要求�？臻g隔離要求取決于載干比（C/I）。也就是說，來自同一頻點的有用信號要高于干擾信號一定的比值。GSM系統(tǒng)小區(qū)的覆蓋上文已談過，其容量取決于載干比及硬件配置，上、下行容量是對稱的。而WCDMA采用編碼擴(kuò)頻技術(shù)，頻率復(fù)用為一，干擾信號來自本小區(qū)及所有鄰近小區(qū)，因而是自干擾系統(tǒng)。干擾信號經(jīng)擴(kuò)頻后形成許多微弱噪聲的疊加。噪聲累加會造成系統(tǒng)容量損耗。正因為這種同頻率的干擾特性，WCDMA系統(tǒng)的容量和覆蓋是相關(guān)的。上行容量和下行容量是獨立的，設(shè)計時最受限鏈路決定系統(tǒng)容量。因為基站功率在每一扇區(qū)由所有用戶及信令共享，增加干擾或覆蓋均會導(dǎo)致系統(tǒng)容量下降。在規(guī)劃設(shè)計WCDMA網(wǎng)絡(luò)時，按最受限上行鏈路確定覆蓋，按最受限下行功率確定容量。WCDMA系統(tǒng)在下行用導(dǎo)頻信號強(qiáng)度與系統(tǒng)總干擾的比值來衡量覆蓋水平，顯然它與系統(tǒng)的干擾水平相關(guān)。總之，WCDMA系統(tǒng)上下行容量均與覆蓋相關(guān)，通常系統(tǒng)的容量受限于下行。WCD�睲A系統(tǒng)設(shè)計是覆蓋與容量的平衡過程。北電網(wǎng)絡(luò)在這方面也積累了大量的經(jīng)驗。

　　GSM系統(tǒng)使用頻率分割，小區(qū)之間的移動采用不同頻點的硬切換。GSM規(guī)劃設(shè)計時要留出足夠的切換區(qū)，也就是說，有足夠的小區(qū)重疊以確保硬切換的成功率。而WCDMA系統(tǒng)則采用軟切換，即終端同時跟多個小區(qū)保持無線連接，軟切換是WCDMA（CDMA）系統(tǒng)所獨有的，軟切換增益可以提高小區(qū)邊界的通話質(zhì)量，或增加覆蓋區(qū)域。軟切換增益可以減小小區(qū)間重疊，擴(kuò)展小區(qū)覆蓋。因而在鏈路預(yù)算中要加入軟切換增益。這是GSM系統(tǒng)設(shè)計中沒有的。另一方面軟切換使得多鏈路下行功率發(fā)射影響系統(tǒng)容量。WCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計強(qiáng)調(diào)控制主服務(wù)小區(qū)的有效覆蓋，減少不必要的切換區(qū)。

　　由于其自干擾系統(tǒng)，WCDMA系統(tǒng)設(shè)計中天線的選擇直接影響到相鄰小區(qū)或扇區(qū)間的干擾控制的好壞，采用65度水平波瓣寬的天線做三扇區(qū)覆蓋要明顯好于GSM系統(tǒng)設(shè)計中常采用的90度水平波瓣寬的天線。其原因仍然是軟切換與硬切換的差別。WCDMA的更軟切換不需要過大的扇區(qū)間重疊。另外天線高度在同一范圍內(nèi)應(yīng)與周圍天線高度相當(dāng)，天線過高容易造成越區(qū)覆蓋，形成導(dǎo)頻污染，影響系統(tǒng)的容量和質(zhì)量。這是WCDMA系統(tǒng)設(shè)計中特有的，同時是北電網(wǎng)絡(luò)大量CDMA網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)驗總結(jié)。