WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的分析

南京郵電學(xué)院 陳鄖 王妹



　　一．WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的原則



　　目前，WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃一般來說包括6個步驟：規(guī)劃目標(biāo)的定義、傳播模型校正、名義小區(qū)規(guī)劃、站址勘察、無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計及初始網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。其中規(guī)劃目標(biāo)的定義是整個網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的前提，它包括覆蓋目標(biāo)、容量目標(biāo)和質(zhì)量目標(biāo)3個方面。初始網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和質(zhì)量的要求雖然也比較復(fù)雜，但根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)經(jīng)驗、通過實地考察等手段還是可以比較合理地確定。但是容量目標(biāo)的定義卻非常復(fù)雜，所謂容量目標(biāo)的定義也就是話務(wù)模型的確定。WCDMA網(wǎng)絡(luò)具有小區(qū)呼吸效應(yīng)，隨著小區(qū)負載的增加，覆蓋會逐漸收縮。這種效應(yīng)大大增加了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的復(fù)雜性。所以，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化方法有可能導(dǎo)致低效的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。所以在WCDMA系統(tǒng)規(guī)劃過程中，要遵循以下總體組網(wǎng)原則：



　　1.連續(xù)覆蓋而不是熱點覆蓋



　　WCDMA系統(tǒng)初期應(yīng)該以一個合理的負荷來建網(wǎng)，以宏蜂窩三扇區(qū)單載頻為主，同時對一些重點建筑考慮室內(nèi)分布系統(tǒng)。后期擴容應(yīng)以增加載頻為主。



　　2.初期網(wǎng)絡(luò)部署原則


　　在初期網(wǎng)絡(luò)部署時，即要考慮投資，使用盡量少的基站，又要考慮長遠的發(fā)展，盡量大的網(wǎng)絡(luò)容量潛力。在網(wǎng)絡(luò)覆蓋和質(zhì)量要求確定的情況下，影響基站數(shù)量的因素主要有兩個：TMA的使用與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計負荷。這樣有4種方案：TMA+低負荷、TMA+高負荷、無TMA+低負荷、無TMA+高負荷。"TMA+高負荷"是我們建議采用的方案，它使用的基站數(shù)量較少，而且網(wǎng)絡(luò)容量潛力很大。



　　在WCDMA市區(qū)及郊區(qū)組網(wǎng)原則方案的研究中主要存在兩種思路。一是初始以較低的基站負荷(Loading)設(shè)計網(wǎng)絡(luò)；二是初始基于較高的基站負荷和一定的站間距設(shè)計網(wǎng)絡(luò)。兩種思路的區(qū)別主要體現(xiàn)在一期建網(wǎng)的"厚薄"程度上。這里的"厚薄"是指網(wǎng)絡(luò)建立的容量潛力，而不是網(wǎng)絡(luò)初期的"合同"容量。從長遠的發(fā)展來看思路二更符合運營商的利益：擴容平穩(wěn)、網(wǎng)絡(luò)容量潛力大。





　　二．WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的過程



　　無線工程設(shè)計通常包括確定設(shè)計目標(biāo)及信息收集、初步設(shè)計、站址勘察和最終設(shè)計等幾個階段。



　　在進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃前，先要確定設(shè)計目標(biāo)。主要包括所要覆蓋的區(qū)域、每個區(qū)域所支持的業(yè)務(wù)類型、每個區(qū)域內(nèi)每種業(yè)務(wù)所要達到的覆蓋率等。此外，還要收集各種業(yè)務(wù)量的密度分布圖、地形地貌數(shù)據(jù)資料、客戶初選的站址信息和網(wǎng)絡(luò)增長規(guī)劃等信息。設(shè)計目標(biāo)應(yīng)綜合考慮市場需求和成本因素。然后，根據(jù)所收集的信息進行初步設(shè)計。包括建立傳播模型和制定鏈路預(yù)算表，評估客戶站點并建議新站點，以及計算機輔助的網(wǎng)絡(luò)覆蓋及干擾分析等。初步設(shè)計要根據(jù)各區(qū)域的具體情況制定出相應(yīng)的業(yè)務(wù)量規(guī)劃和鏈路預(yù)算，分別從容量和覆蓋的角度估算基站數(shù)量，將兩者平衡，并結(jié)合客戶提供的初選站址信息，得出基站的初始布局。



　　在進行小區(qū)規(guī)劃時要借助專門的覆蓋仿真工具，通過Monte Carlo方法仿真移動話務(wù)量分布，對上行鏈路及下行鏈路進行分析。整個預(yù)測過程要迭代進行，直到發(fā)射功率達到穩(wěn)定值后，在多次系統(tǒng)模擬的基礎(chǔ)上進行統(tǒng)計平均。通過分析導(dǎo)頻覆蓋、Eb/I0值、反向功率和切換狀況等輸出結(jié)果，評估設(shè)計方案。如果覆蓋質(zhì)量等未能滿足要求，則需進行站點優(yōu)化。然后重新進行仿真運算，這是一個循環(huán)往復(fù)的過程，直至滿足各項需求。這種方法提供的小區(qū)覆蓋預(yù)測結(jié)果比用在設(shè)計之初的基于區(qū)域的鏈路計算更為精確。
當(dāng)站點位置最終確定并進行了站址勘測后，應(yīng)根據(jù)實際數(shù)據(jù)對此前的設(shè)計方案進行修正和優(yōu)化，生成對網(wǎng)絡(luò)覆蓋、干擾及軟切換性能的最終預(yù)測，確定系統(tǒng)參數(shù)，完成最終的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和基站配置。





　　三、WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的內(nèi)容



　　WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃可分為無線資源規(guī)劃、切換規(guī)劃、功控規(guī)劃、容量規(guī)劃、覆蓋規(guī)劃等眾多方面，容量規(guī)劃和覆蓋規(guī)劃是其核心內(nèi)容。



　　1． WCDMA覆蓋規(guī)劃



　　WCDMA覆蓋規(guī)劃起始于鏈路預(yù)算和實測獲得無線傳播模型的校正。WCDMA鏈路預(yù)算要考慮基站的設(shè)備配置和天線配置。鏈路預(yù)算中還包含了一些GSM鏈路預(yù)算中不包含的新參數(shù)。



　　鏈路預(yù)算的主要目的是在對當(dāng)前系統(tǒng)模型參數(shù)合理取值基礎(chǔ)上，分析小區(qū)的最大允許路徑損耗，從而得出各種情況下的覆蓋半徑。WCDMA系統(tǒng)的鏈路預(yù)算不是一個單純的線性過程，它和小區(qū)的負荷估算是結(jié)合進行的。首先，必須根據(jù)在不同移動臺速度下每種業(yè)務(wù)的質(zhì)量要求，獲得相應(yīng)的上、下行的Eb/N0指標(biāo)值(一般由設(shè)備廠家給出)，由此計算出各種業(yè)務(wù)的參考接收靈敏度。參考接收靈敏度與系統(tǒng)熱噪聲、業(yè)務(wù)速率和Eb/N0有關(guān)。然后，在設(shè)定或者已知小區(qū)負荷的情況下，上行最大允許路徑損耗的計算就變成一個簡單的與GSM系統(tǒng)上行鏈路預(yù)算相似的計算過程。而下行鏈路的預(yù)算問題要復(fù)雜些，面對的是如何把有限的總發(fā)射功率分配給各個活動終端的問題。鑒于終端位置分布、終端軟切換狀態(tài)等不確定性，必須建立一個模型，作一些簡化性的假設(shè)，然后才能計算出一個統(tǒng)計性的結(jié)果。



　　2． WCDMA容量規(guī)劃



　　WCDMA的頻率復(fù)用系數(shù)是1， 該系統(tǒng)是干擾受限系統(tǒng)，所以容量的實質(zhì)是對干擾量的估計。對于下行負荷的估計，一個重要方面是對于基站發(fā)信功率的估計。對于每個用戶所要求的最小功率，由基站到移動臺平均衰耗及移動臺靈敏度決定，條件是不存在多接入引起干擾（包括小區(qū)內(nèi)和小區(qū)外）。干擾引起的噪聲提升使得移動臺所需最少功率比原來有了提高，最后使得系統(tǒng)能接入的用戶數(shù)得以減少。



　　WCDMA的頻譜效率與鏈路性能有關(guān)，理論分析與仿真表明，上行鏈路的容量是下行鏈路容量的2～2.5倍。除了基站采用天線分集外，高容量主要是因為上行鏈路用了多用戶信號檢測技術(shù)，與一般接收機比較幾乎提供了2倍的容量。但在下行鏈路，兩個基站向同一移動臺發(fā)射信號，而它們并不正交，只能起到多徑分集的作用。





　　四．GSM和WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的比較



　　移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)中，考慮了GSM和WCDMA體制的不同，方法上有所異同。列表比較如下：






　　從上表可以看出，CDMA和GSM由于體制差異，在規(guī)劃方法上，CDMA的覆蓋和容量緊密相關(guān)，兩者都是動態(tài)變化的，需要大型仿真；而GSM覆蓋容量基本上是分離和靜態(tài)，預(yù)測方法即可。





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