WCDMA無(wú)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的原則



　　目前，WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃一般來(lái)說(shuō)包括6個(gè)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)及初始網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。其中規(guī)劃目標(biāo)的定義是整個(gè)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(gè)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(yàn)、通過(guò)實(shí)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(fù)載的增加，覆蓋會(huì)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(jì)。所以在WCDMA系統(tǒng)規(guī)劃過(guò)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(diǎn)覆蓋



　　WCDMA系統(tǒng)初期應(yīng)該以一個(gè)合理的負(fù)荷來(lái)建網(wǎng)，以宏蜂窩三扇區(qū)單載頻為主，同時(shí)對(duì)一些重點(diǎn)建筑考慮室內(nèi)分布系統(tǒng)。后期擴(kuò)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(shí)，即要考慮投資，使用盡量少的基站，又要考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)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(gè)：TMA的使用與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)負(fù)荷。這樣有4種方案：TMA+低負(fù)荷、TMA+高負(fù)荷、無(wú)TMA+低負(fù)荷、無(wú)TMA+高負(fù)荷。"TMA+高負(fù)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(fù)荷(Loading)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)；二是初始基于較高的基站負(fù)荷和一定的站間距設(shè)計(jì)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(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展來(lái)看思路二更符合運(yùn)營(yíng)商的利益：擴(kuò)容平穩(wěn)、網(wǎng)絡(luò)容量潛力大。





　　二．WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的過(guò)程



　　無(wú)線工程設(shè)計(jì)通常包括確定設(shè)計(jì)目標(biāo)及信息收集、初步設(shè)計(jì)、站址勘察和最終設(shè)計(jì)等幾個(gè)階段。



　　在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃前，先要確定設(shè)計(jì)目標(biāo)。主要包括所要覆蓋的區(qū)域、每個(gè)區(qū)域所支持的業(yè)務(wù)類型、每個(gè)區(qū)域內(nèi)每種業(yè)務(wù)所要達(dá)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(zhǎng)規(guī)劃等信息。設(shè)計(jì)目標(biāo)應(yīng)綜合考慮市場(chǎng)需求和成本因素。然后，根據(jù)所收集的信息進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。包括建立傳播模型和制定鏈路預(yù)算表，評(píng)估客戶站點(diǎn)并建議新站點(diǎn)，以及計(jì)算機(jī)輔助的網(wǎng)絡(luò)覆蓋及干擾分析等。初步設(shè)計(jì)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(jìn)行小區(qū)規(guī)劃時(shí)要借助專門的覆蓋仿真工具，通過(guò)Monte Carlo方法仿真移動(dòng)話務(wù)量分布，對(duì)上行鏈路及下行鏈路進(jìn)行分析。整個(gè)預(yù)測(cè)過(guò)程要迭代進(jìn)行，直到發(fā)射功率達(dá)到穩(wěn)定值后，在多次系統(tǒng)模擬的基礎(chǔ)上進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均。通過(guò)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(píng)估設(shè)計(jì)方案。如果覆蓋質(zhì)量等未能滿足要求，則需進(jìn)行站點(diǎn)優(yōu)化。然后重新進(jìn)行仿真運(yùn)算，這是一個(gè)循環(huán)往復(fù)的過(guò)程，直至滿足各項(xiàng)需求。這種方法提供的小區(qū)覆蓋預(yù)測(cè)結(jié)果比用在設(shè)計(jì)之初的基于區(qū)域的鏈路計(jì)算更為精確。
當(dāng)站點(diǎn)位置最終確定并進(jìn)行了站址勘測(cè)后，應(yīng)根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)此前的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修正和優(yōu)化，生成對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋、干擾及軟切換性能的最終預(yù)測(cè)，確定系統(tǒng)參數(shù)，完成最終的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和基站配置。





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



　　WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃可分為無(wú)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(shí)測(cè)獲得無(wú)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(duì)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(gè)單純的線性過(guò)程，它和小區(qū)的負(fù)荷估算是結(jié)合進(jìn)行的。首先，必須根據(jù)在不同移動(dòng)臺(tái)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(jì)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(fù)荷的情況下，上行最大允許路徑損耗的計(jì)算就變成一個(gè)簡(jiǎn)單的與GSM系統(tǒng)上行鏈路預(yù)算相似的計(jì)算過(guò)程。而下行鏈路的預(yù)算問(wèn)題要復(fù)雜些，面對(duì)的是如何把有限的總發(fā)射功率分配給各個(gè)活動(dòng)終端的問(wèn)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(gè)模型，作一些簡(jiǎn)化性的假設(shè)，然后才能計(jì)算出一個(gè)統(tǒng)計(jì)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(shí)質(zhì)是對(duì)干擾量的估計(jì)。對(duì)于下行負(fù)荷的估計(jì)，一個(gè)重要方面是對(duì)于基站發(fā)信功率的估計(jì)。對(duì)于每個(gè)用戶所要求的最小功率，由基站到移動(dòng)臺(tái)平均衰耗及移動(dòng)臺(tái)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(dòng)臺(tái)所需最少功率比原來(lái)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?yàn)樯闲墟溌酚昧硕嘤脩粜盘?hào)檢測(cè)技術(shù)，與一般接收機(jī)比較幾乎提供了2倍的容量。但在下行鏈路，兩個(gè)基站向同一移動(dòng)臺(tái)發(fā)射信號(hào)，而它們并不正交，只能起到多徑分集的作用。





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



　　移動(dòng)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(dòng)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(cè)方法即可。





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