多方面对WCDMA进行无线网络规划的分析

    作者：lqot

    一．WCDMA无线网络规划的原则

    目前，WCDMA无线网络的规划一般来说包括6个步骤：规划目标的定义、传播模型校正、名义小区规划、站址勘察、无线网络设计及初始网络优化。

    其中规划目标的定义是整个网络规划的前提，它包括覆盖目标、容量目标和质量目标3个方面。初始网络的覆盖和质量的要求虽然也比较复杂，但根据现有网络经验、通过实地考察等手段还是可以比较合理地确定。但是容量目标的定义却非常复杂，所谓容量目标的定义也就是话务模型的确定。WCDMA网络具有小区呼吸效应，随着小区负载的增加，覆盖会逐渐收缩。这种效应大大增加了网络规划的复杂性。所以，传统的网络规划优化方法有可能导致低效的网络设计。所以在WCDMA系统规划过程中，要遵循以下总体组网原则：

    1.连续覆盖而不是热点覆盖

    WCDMA系统初期应该以一个合理的负荷来建网，以宏蜂窝三扇区单载频为主，同时对一些重点建筑考虑室内分布系统。后期扩容应以增加载频为主。

    2.初期网络部署原则

    在初期网络部署时，即要考虑投资，使用尽量少的基站，又要考虑长远的发展，尽量大的网络容量潜力。在网络覆盖和质量要求确定的情况下，影响基站数量的因素主要有两个：TMA的使用与网络设计负荷。这样有4种方案：TMA+低负荷、TMA+高负荷、无TMA+低负荷、无TMA+高负荷。"TMA+高负荷"是我们建议采用的方案，它使用的基站数量较少，而且网络容量潜力很大。

    在WCDMA市区及郊区组网原则方案的研究中主要存在两种思路。一是初始以较低的基站负荷(Loading)设计网络；二是初始基于较高的基站负荷和一定的站间距设计网络。两种思路的区别主要体现在一期建网的"厚薄"程度上。这里的"厚薄"是指网络建立的容量潜力，而不是网络初期的"合同"容量。从长远的发展来看思路二更符合运营商的利益：扩容平稳、网络容量潜力大。

    二．WCDMA无线网络规划的过程

    无线工程设计通常包括确定设计目标及信息收集、初步设计、站址勘察和最终设计等几个阶段。

    在进行网络规划前，先要确定设计目标。主要包括所要覆盖的区域、每个区域所支持的业务类型、每个区域内每种业务所要达到的覆盖率等。此外，还要收集各种业务量的密度分布图、地形地貌数据资料、客户初选的站址信息和网络增长规划等信息。设计目标应综合考虑市场需求和成本因素。然后，根据所收集的信息进行初步设计。包括建立传播模型和制定链路预算表，评估客户站点并建议新站点，以及计算机辅助的网络覆盖及干扰分析等。初步设计要根据各区域的具体情况制定出相应的业务量规划和链路预算，分别从容量和覆盖的角度估算基站数量，将两者平衡，并结合客户提供的初选站址信息，得出基站的初始布局。

    在进行小区规划时要借助专门的覆盖仿真工具，通过MonteCarlo方法仿真移动话务量分布，对上行链路及下行链路进行分析。整个预测过程要迭代进行，直到发射功率达到稳定值后，在多次系统模拟的基础上进行统计平均。通过分析导频覆盖、Eb/I0值、反向功率和切换状况等输出结果，评估设计方案。如果覆盖质量等未能满足要求，则需进行站点优化。然后重新进行仿真运算，这是一个循环往复的过程，直至满足各项需求。这种方法提供的小区覆盖预测结果比用在设计之初的基于区域的链路计算更为精确。当站点位置最终确定并进行了站址勘测后，应根据实际数据对此前的设计方案进行修正和优化，生成对网络覆盖、干扰及软切换性能的最终预测，确定系统参数，完成最终的网络设计和基站配置。

    三、WCDMA无线网络规划的内容

    WCDMA无线网络规划可分为无线资源规划、切换规划、功控规划、容量规划、覆盖规划等众多方面，容量规划和覆盖规划是其核心内容。

    1．WCDMA覆盖规划

    WCDMA覆盖规划起始于链路预算和实测获得无线传播模型的校正。WCDMA链路预算要考虑基站的设备配置和天线配置。链路预算中还包含了一些GSM链路预算中不包含的新参数。

    链路预算的主要目的是在对当前系统模型参数合理取值基础上，分析小区的最大允许路径损耗，从而得出各种情况下的覆盖半径。WCDMA系统的链路预算不是一个单纯的线性过程，它和小区的负荷估算是结合进行的。首先，必须根据在不同移动台速度下每种业务的质量要求，获得相应的上、下行的Eb/N0指标值(一般由设备厂家给出)，由此计算出各种业务的参考接收灵敏度。参考接收灵敏度与系统热噪声、业务速率和Eb/N0有关。然后，在设定或者已知小区负荷的情况下，上行最大允许路径损耗的计算就变成一个简单的与GSM系统上行链路预算相似的计算过程。而下行链路的预算问题要复杂些，面对的是如何把有限的总发射功率分配给各个活动终端的问题。鉴于终端位置分布、终端软切换状态等不确定性，必须建立一个模型，作一些简化性的假设，然后才能计算出一个统计性的结果。

    2．WCDMA容量规划

    WCDMA的频率复用系数是1，该系统是干扰受限系统，所以容量的实质是对干扰量的估计。对于下行负荷的估计，一个重要方面是对于基站发信功率的估计。对于每个用户所要求的最小功率，由基站到移动台平均衰耗及移动台灵敏度决定，条件是不存在多接入引起干扰（包括小区内和小区外）。干扰引起的噪声提升使得移动台所需最少功率比原来有了提高，最后使得系统能接入的用户数得以减少。

    WCDMA的频谱效率与链路性能有关，理论分析与仿真表明，上行链路的容量是下行链路容量的2～2.5倍。除了基站采用天线分集外，高容量主要是因为上行链路用了多用户信号检测技术，与一般接收机比较几乎提供了2倍的容量。但在下行链路，两个基站向同一移动台发射信号，而它们并不正交，只能起到多径分集的作用。

    四．GSM和WCDMA无线网络规划的比较

    移动网络规划技术中，考虑了GSM和WCDMA体制的不同，方法上有所异同。列表比较如下：

    表1：GSM与WCDMA比较

    从上表可以看出，CDMA和GSM由于体制差异，在规划方法上，CDMA的覆盖和容量紧密相关，两者都是动态变化的，需要大型仿真；而GSM覆盖容量基本上是分离和静态，预测方法即可。

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