WCDMA系统建设规划初期的关键要素

　　作者: 于富强 , 　出处:中国通信网,　责任编辑: 张宾,　 2008-08-01 00:10

　　本文总结了IS95CDMA/1X建设中经验与教训，阐述了WCDMA系统建设规划初期应考虑的关键要素并进行了分析。

　　1、引言

　　目前，3G的脚步离我们越来越近，建设新的3G移动通信网络条件已基本成熟，可以预见不久的将来，3G将会在更复杂的无线环境条件下为用户提供更优良的网络服务。

　　与2G移动通信网相比，3G移动通信网络必须具有提供更完备的网络覆盖的能力、支持更高速率要求的数据服务，以及综合了话音、数据及其他各种的实时多媒体业务。由于3G技术的复杂性，对网络规划设计提出了新的挑战及更高的要求。在3G标准中，WCDMA标准由于可以通过GSM网络平滑过渡等原因，在全球市场上占据主导地位。

　　本文总结了多年IS95CDMA/1x网络规划建设的经验，提出了WCDMA系统建设规划初期应考虑的关键要素，并进行了深入的分析。最后提出对WCDMA系统规划流程的建议。

　　2、IS95CDMA/1x网络建设中常见问题剖析及其借鉴

　　2.1软切换问题分析

　　软切换的主要优点是前向和反向业务信道的路径分集。因为在前向和反向链路上只需要较小的功率就可以获得分集增益，这意味着总的系统干扰减少了，提高了系统的平均容量。同时移动台发射功率的减少延长了电池的使用时间，也就是延长了通话时间。虽然软切换给系统带来了无可比拟的优点，但在CDMA下行链路中，基站为移动台发送附加的信号，软切换对系统也产生了更多的干扰。因为接收机的RAKE指针数量的限制，移动台有可能不能收集所有的基站发射的能量，所以下行信道的增益取决于宏分集增益和由此而带来的干扰造成的性能损耗。同时，软切换占有多个信道资源而增加了设备投资和系统备板的复杂性，主要表现在：基站需增加额外的CE单元;Abis接口需增加额外的传输链路;移动台需增加额外的RAKE解调器;基站内不同扇区间需增加额外的链路等等。因此，软切换区域过多对网络会带来负面的影响。

　　根据实际工程经验，当网络实际容量达到预期设计的负荷目标时，软切换比例控制在35%比较合适;网络实际容量不大时，根据美国SPRINT公司的营运经验，软切换比例控制在不超过50%较为合适。

　　在建网初期，用户的增长需要一定的时间，当用户数远低于网络的设计负荷时，小区覆盖能力超出设计覆盖范围，导致小区重叠区域过多，从而产生过高的软切换比例。因此，应注重对此问题的分析和提出相应的解决方案。

　　为了克服软切换区域过多给网络带来的负面影响，在WCDMA工程设计阶段就需要采取相应的方法控制过多的软切换区。主要可以采用以下几种方法：

　　(1)按照网络设计的要求合理选择站址：在考虑共站址的NodeB基站时，对原有基站如GSM基站，存在位置不理想、高度不适宜(过高或过低)、天线安装位置受限、周围建筑物阻挡等情况的站址尽量避免使用，虽然前期节约了工程投资，但如果系统软切换的范围控制不当，无形中浪费了系统后期的CE资源;市区基站中，对于小蜂窝区基站宜选高于建筑物的平均高度但低于最高建筑物的楼房作为站址。避免选择今后可能有新建筑物影响覆盖区的站址。

　　基站的疏密布置应对应于话务密度分布，应在满足覆盖指标的前提下，在未来1～2年内，只需通过调整信道配置等方式，不对基站数量做较大调整就可满足容量需求，以避免对网络的覆盖和切换区的控制造成不利的后果;还应充分考虑基站的有效覆盖范围，使系统满足覆盖目标的要求。

　　(2)合理设置邻居列表：邻居列表设置应加以定期调整，初期系统承载用户量不多时，为提高系统的服务质量，邻居列表应设置多一些，随着网上用户数量的增加，基站覆盖区域缩小，邻居列表应相应缩短，一方面缩短了系统搜索时间，另一方面也减小了系统软切换的区域。

　　(3)合理调整软切换参数：由于环境的改变、无线业务的变化和人为失误等原因，经常会造成参数设置不合理，合理调整软切换参数是改善控制软切换区的重要方法。

　　2.2导频污染问题分析

　　导频污染是指在同一区域有过多(数目超过Rake接收机的指峰数，即相干接收机的数目)强度接近的信号。有时由于站址布局不合理或受地形地貌的影响，有过多无线信号越区覆盖到相邻小区，从而产生导频污染。导频污染的直接影响是容易产生掉话，一旦出现导频污染问题就很难通过优化调整等手段消除。因此，在WCDMA设计阶段就应努力克服导频污染问题。

　　在网络设计阶段控制导频污染，根据多年的工程建设经验，建议从以下几个方面考虑：(1)采用可靠的软件仿真设计，进行模型修正以准确地确定小区覆盖，控制越区覆盖范围;(2)选择合适的站址;(3)选择合适的NodeB发射功率;(4)充分估计预期发展的用户数对网络覆盖的影响等。

　　2.3干扰问题分析

　　在CDMA网络中决定手机能否接入网络的指标不是RSSI(接收端电平)而是Ec/Io。网络测试时经常遇到这种情况，当某区域的干扰信号强度比较强时，手机的接收电平很高，但却无法正常接入网络。我们通过测试分析，可找到通常引起干扰的原因包括：来自带内其他小区的干扰、由直放站及室内分布系统等引入的干扰及其他系统的干扰等。

　　为了避免这些干扰的产生，在WCDMA设计规划阶段需要控制以下方面：(1)合理规划站址、天线、发射功率等，控制越区覆盖区域;(2)在低话务地区利用直放站延伸网络信号时，要进行严格的设计前查勘、合理设计、严格施工及审核，避免草率施工而产生后期难以解决的对网络质量的冲击;(3)室内覆盖主要是为了吸收话务量、解决室内信号盲区，室内话务量是整个网络话务的主要来源，因此，在解决室内覆盖时，首先要考虑的问题是优先利用现有的室内覆盖系统、同时采取合适的手段以降低可能带来的干扰。

　　3、WCDMA网络规划中的核心问题

　　CDMA网络的规划设计和GSM网络的规划设计有很大的不同，在GSM系统的网络中，信号强度决定小区的覆盖范围，而在CDMA系统设计中，小区内和小区间的干扰对CDMA网络的覆盖和容量都产生影响。根据我们长期工程建设中的经验，进行网络的覆盖和容量设计主要考虑以下情况。

　　3.1无线链路预算问题

　　链路预算只能提供粗略的路径损耗值，在实际的工程设计中，只能作为参考值，不能用来指导工程建设。

　　要得到用来指导网络建设的路径损耗情况，必须采用合适的传播模型，并且在小区的地形条件中进行模型参数的修正，得到反映各不同地区实际无线环境对无线电信号影响情况的模型修正系数。这样才能较准确地预测出小区的覆盖范围，进行进一步的链路级仿真计算，控制导频污染等问题。

　　一般是对不同的地理分区，选择3～4个具有代表性的区域进行模型校正，一条测试路径应为8字型或螺旋性，避免系统误差。校正后的模型，实测数据与模型的方差不大于8dB，否则要考虑测试路径、地理分区、测试数据的有效性。

　　3.2容量与干扰问题

　　CDMA系统的QoS及容量极大地受干扰影响，干扰使得覆盖和容量都同时发生变化。也就是说，在设计的初期就需要确定网络的负荷极限以避免因承载话务量的增大而导致的严重干扰。

　　实际容量与干扰规划时需注意以下几个方面：(1)NodeB端发射功率对容量和干扰的影响：NodeB端发射功率影响网络覆盖范围及网络容量、每用户的话务量影响整个网络容量，但同时NodeB端发射功率过大也会对无线网络产生不可忽视的影响。(2)软切换对容量和干扰的影响：影响网络容量的另一个因素是软切换及其所需的额外开销，此时基站需增加额外的CE单元、Abis接口需增加额外的传输链路、移动台需增加额外的RAKE解调器、基站内不同扇区间需增加额外的链路等。同时软切换备选链路过多会对系统产生额外的干扰，即使激活集中不把额外的链路纳入其中，但仍对系统造成了额外的干扰。(3)混合业务对容量和干扰的影响：更多地考虑用户行为及用户终端服务特性的多变性，对多种混合业务进行合乎实际的业务容量估算，是网络设计中具有挑战性的工作。

　　不连续的口端带来动态性的话务负荷，同时，在多业务混合的网络中，给各种实时业务提供符合严格时延要求的服务也相对困难，这种动态速率选择需要针对不同的业务需求信道的不同分配相应的无线链路资源，这也是在WCDMA网络设计中使容量和覆盖取得平衡必项要考虑的话务因素。

　　3.3“远近效应问题”对选址影响的问题

　　由于CDMA网络对干扰的敏感度较高，用户通话时在上行链路产生的干扰表现为整个小区的噪声被抬高，当用户距离NodeB比较远时，为了保持一定的通话质量，NodeB会提高发射功率，这样就造成了对其他小区的干扰。这也就是CDMA中的“远近效应问题”。

　　同时，WCDMA网络中的高话务量、高数据业务地区，NodeB的数目将远远多于2G网络中基站的数目，合理选择站址就显得更加重要。因此，在建网中，将NodeB站址选择靠近用户多的地方将会降低网络的干扰，反之，则会增加网络干扰。因此，在选择站址时，网络设计人员一般需要遵循以下原则：NodeB位置尽量定在热点话务地区;切换或软切换的区域话务应尽量低。(后卫编辑)

　　3.4配套及其辅助设施对建网投资影响的问题

　　配套及其他辅助性投资约占建网成本的近50%，如何充分利用现有网络设施，也是我们网络设计中需要考虑的重要内容。

　　WCDMA的NodeB与现有的GSM基站共站可以节约大量的配套及辅助性资金。但考虑选择共站需要从总体出发，共站的前提首先是需要有足够的空间放置设备及天线，并要满足一定的隔离度要求;其次还要考虑到总体网络的上述干扰、容量等因素选择性地加以利用。

　　4、WCDMA初期建设总体规划流程

　　综合以上分析，我们认为在进行WCDMA无线网络规划时，可以按照以下流程开展：

　　(1)充分的业务预测及评估，确定规划目标：进行业务预测，通过对确定地区经济和用户行为等的分析，确定规划目标，包括对不同区域(密集市区、一般市区、郊区和农村等)覆盖、容量和服务的要求(数据业务速率和QoS等)。

　　(2)详尽的覆盖分析：通过链路预算进行初步、粗略的覆盖分析;进一步利用规划软件帮助进行比较精确的覆盖分析，其中需要进行传播模型参数校正来获得更加准确和可靠的覆盖预测。

　　(3)周到的容量分析：分析CDMA系统软容量的特性，从容量的角度分析小区范围。

　　将以上2、3步结果在规划软件上进行综合分析调整，从而在CDMA系统的覆盖和容量之间获得平衡，达到良好的设计效果。

　　(4)基站选择及站址勘察：根据规划结果进行基站选择及站址勘察，实地查勘考核与GSM基站共站的可能性。

　　(5)将查勘后取得的基站数据(可能与原设计有所改变)导入规划软件，再次进行分析，考核其合理性，并取得系统参数设计值，如下行信道功率分配、多载波频率规划、扰码规划和切换算法参数设置等。

　　(6)对不满意的部分再次进行查勘和系统分析，直至达到满意的结果和预期的设计目标。