浅析：WCDMA网路规划与优化

随着第三代移动通信技术的兴起，3G的商用已经迫在眉睫，而在网路建设的初期，网路规划尤为重要，对于运营商而言，从客户的满意度中提高ARPU值，前期的网路规划是关键竞争因素。在全球范围内，人们正紧锣密鼓地开发和研制新的规划工具和计算方法。作为三大标准之一的WCDMA已经开始在欧洲和亚洲的一些国家和地区进行商用，取得了良好的效果。WCDMA与传统的GSM网路有着本质的不同，由此对网路规划便提出了更高的要求，规划的好坏将直接影响到网路性能和建设成本。

　　 一、WCDMA无线网路规划的关键　　

　　 1．功率控制是关键

　　 WCDMA的规划和目前的GSM网路规划有着本质的不同，比GSM规划更复杂，因WCDMA是一个自干扰系统，单一地提高发射功率只能改善某一小区的接收信号（当网路的发射功率提高一倍时，小区的容量只增加10％），反而增加了对所有相邻小区的干扰，从而影响了整个网路的通信品质。网路的容量越大，容纳的用户越多，就越容易产生背景噪音，每个用户都对其他用户构成干扰，每个小区都对其他小区构成干扰，过多的干扰势必影响解调的效果。所以採用合理的功率控制方法，降低干扰便是WCDMA无线网路规划的关键,链路性能和系统容量都取决于干扰功率的控制结果，简要的讲：既要保证一定的通话效果和服务品质，又要把干扰降低到最小。

　　2．业务模型为导向

　　3G系统将不局限于提供话音业务和低速电路型数据业务，而且支援包括高速分组数据业务在内的多种业务接入。各种业务对品质要求（QoS）的不同将直接影响信噪比参数的设定和最终网路设计结果。对通信品质要求不高的业务，WCDMA小区有着较大的覆盖范围；反之，对一些通信品质要求很高的业务，其小区覆盖范围就很小。网路规划工程师在实际工作中必须依据混合业务模型，从中级业务的小区半径着手进行规划。在小区中均匀覆盖区域提供高速率业务，在小区边缘提供低速率业务。覆盖区域设计成连续覆盖，并对热点覆盖区域进行优化。否则，业务密集区域干扰增加，使品质变差；另一方面，品质可能过剩，造成资源的浪费。

　　3．非对称的上下行链路

　　3G网路业务的另一个显着特点是上下行链路的非对称性：下行带宽的需求往往大于上行带宽需求。上行链路跟覆盖范围有关（coveragelimited），而下行链路是受容量限制（capacitylimited）的。上行链路发射功率由手机提供；下行链路发射功率由基站供给。理论分析与倣真表明：上行链路的容量是下行链路容量的2到2.5倍，除了基站採用了天线分集技术外，主要是因为上行链路用了多用户信号检测技术。与一般接收机比较，系统几乎提供了两倍的容量，但在下行链路两个基站向同一移动臺发射信号而它们并不正交，只能起到多径分集的作用。

　　4．软切换

　　GSM是硬切换，存在乒乓切换等弊端，而WCDMA是软切换，更有利于基站的分级接收，提高了小区的容量，也降低了对EB/N0门限的要求。一个手机用户可以同时分派给多个基站。软切换解决了网路信号的波动，却加大了网路的业务量。对于WCDMA的规划者来说，此时面对的是一个动态变化的环境，负载、小区的边界、归属的小区都在动态变化，各种因素相互制约。软切换虽然能够改善上行链路的容量和网路的运行品质，但却影响了下行链路的容量，因此需要将软切换区域控制在一个合理的范围内。

二、WCDMA网路规划的程式　　

　　以上对WCDMA无线网路的特点做了一些说明，下面着重谈一下如何进行实际的网路规划。规划的程式主要涉及以下几个步骤：覆盖和容量规划、链路预算、系统倣真和优化。

　　1．覆盖和容量规划

　　在进行网路规划之前，先要确定设计目标，主要包括所要覆盖的区域、每个区域所支援的业务类型、每个区域内每种业务所要达到的覆盖概率等。此外，还要收集各种业务量的密度分佈图、地形地貌数据资料和网路增长规划等资讯。设计目标应综合考虑市场需求和成本因素。例如决定是否需要在乡村实现各种高速数据业务的无缝覆盖。这些因素将极大地影响所需要的基站数目和配置。

　　如前所述，一个小区的业务量越大，就意味着干扰的增大，小区面积就要相对减少，这种小区面积动态变化的效应称为“小区唿吸”，所以覆盖和容量是息息相关的。在经过一系列工作，得到无线网路环境特性、确定控制信道分配、规划切换参数后，接下来进行详细的覆盖预测和分析。WCDMA网路规划的复杂性要求我们在各个层面都具备新技术和新知识,在网路建设初期就能洞悉WCDMA网路的扩容条件和成本。网路规划工程师不可能像规划GSM网路那样，扩容时简单地给相应的小区增配频率，分配新的信道。网路规划初期就必须考虑到可持续性发展的要求，通过小区覆盖规划，确定大概的小区需求的数量，进一步初步确定投资,CDMA初期应该以一个合理的负荷，而不是低负荷来建网，网路扩容以增载入频为主，增加新站为辅。

　　2.链路预算

　　简单地说链路预算是对一条通信链路中各种衰耗和增益的核算，链路预算和覆盖及容量规划是结合在一起的，根据各区域的具体情况制订出相应的业务量规划和链路运算（不同的信道类型有各自的链路预算），分别从容量和覆盖的角度估算基站数量，对两者进行平衡，并结合客户提供的初选站址资讯得出基站的初始佈局。基站的数量主要取决于两个因素：小区的覆盖范围和支援的容量。

　　在乡村、公路沿线等低话务密度地区，覆盖是主要问题，由于移动臺的发射功率有限，网路覆盖范围受限于上行链路（基站需有功率足够大的功放），而上行链路的小区边界又受上行负载因子的影响；在市区等高话务密度地区，系统容量取决于下行链路的可分配功率，通过分配不同的导频功率，可以控制下行链路的覆盖范围。需要特别指出的是，在WCDMA中，多径传播已不再成为消极因素，而是理想的结果。因为接收机能将时延至少为1Chip(WCDMA网路数据传输率为3.84Mbit/s,即1Chip=0.26微秒，相当于78米)的信号组合成有效信号。表1为上行链路预算所得的部分结果示例。



　　3.系统倣真

　　在倣真之前要做的工作是传播模型的校正（MODELTUNING），无线传播模型用于提供对于无线传播环境的模拟和计算，它是行动通讯网小区规划中重要的一个部分，是整个网路规划工作的基础。传播模型的准确与否关系到小区规划是否合理。由于现实环境的复杂性，目前常用CW波测试得到的数据，对传播模型参数进行修正，获得符合本地区实际环境的无线传播模型。根据这些修正模型进行计算，再加上由地形地物参数引入的修正因子，得到较正确的预测结果。

利用GIS数据以及现网的相关数据（经纬度，磁区配置，天线倾角等），可以借助专业化规划设计软体进行无线网路的倣真。图2所示为Ec／Io的强度图（注：码片能量与其他小区干扰之比，单位dB）。在系统分析时，导频覆盖图是较为重要的一个环节，通过分析Ec／Io的强度，可以粗略的预计某种服务可能的覆盖范围。如图所示，大于－14dB的区域在进行话音唿叫的时候可以保证优良品质的，小于－14dB的区域可能还是可以通话，只不过服务可靠性比较差。



　　3．系统优化

　　通过分析导频覆盖、Ec／Io值、反向功率和切换状况等输出结果评估设计方案，如果预算所得到的覆盖品质未能满足要求，须进行站点优化。常用的优化措施包括调整基站位置、数量、发射功率、导频功率、天线方位角和倾角等，然后重新进行倣真运算。这是一个迴圈往復的过程，直至满足各项指标需求。

　　系统倣真的结果可用于系统实施和系统优化，从而加速网路建设进度,保证了系统建设品质。在站点位置最终确定并进行了站址勘测后，根据实际数据对此前的设计方案进行修正和优化，生成对网路覆盖、干扰及软切换性能的最终预测，确定系统的参数，完成最终的网路设计和基站配置。

　　三、总结　　

　　WCDMA网路的规划是一个系统工程，需要依靠丰富的无线网路规划和运营经验的积累。虽然有一些CDMA网路规划的经验可以借鉴，但要复杂得多。总之，要充分利用现有2G网路条件和运营经验进行3G的规划和实施，平衡好覆盖、容量和服务品质的关系。