GSM、WCDMA差異分析

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北電網(wǎng)絡(luò)(中國)有限公司高級RF顧問 張長鋼



  WCDMA小區(qū)覆蓋是上行受限的,在設(shè)計中考慮手機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、無覆蓋等。這些門限值的設(shè)置通過用手機的最大發(fā)射功率(21dBm)減去陰影余量,減去穿透損耗余量。

  覆蓋舉例

  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,請注意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-20dB=1dBm

  ·車載:21dBm-7dB=14dBm

  ·室外:21dBm-0dB=21dBm

  以上的門限值表示:如果手機所需發(fā)射功率小于1dBm的區(qū)域表示可以達到室內(nèi)覆蓋。手機所需發(fā)射功率大于1dBm,但小于14dBm的區(qū)域表示可以達到車載覆蓋。同樣,手機所需發(fā)射功率大于14dBm,但小于21dBm的區(qū)域表示可以達到室外覆蓋。而手機所需發(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顯著的速率不對稱性,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(12.8384萬比特每秒)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)。

  覆蓋與容量

  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。空間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)的覆蓋上一節(jié)已談過,其容量則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)。WCDMA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。

  軟切換

  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,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°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°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的軟切更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,天線過高,容易造成越區(qū)覆蓋,造成導(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,同樣是北電網(wǎng)絡(luò)大量CDMA網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)驗總結(jié)。

  綜上所述,依據(jù)北電網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上的豐富經(jīng)驗,可以從無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計角度闡述GSM、WCDMA系統(tǒng)的一些主要不同點及其對系統(tǒng)的影響。正確理解了這些要點將會有利于指導(dǎo)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計,在一開始便確立一個良好的無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而避免后期不必要的優(yōu)化調(diào)整,節(jié)約投資,降低網(wǎng)絡(luò)運維成本,在保證高質(zhì)量的服務(wù)前提下,使網(wǎng)絡(luò)的容量和性能得到最充分發(fā)揮。


  
----《通信產(chǎn)業(yè)報》
   

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