WCDMA网络规划的重点与原则分析

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本文摘自《城市建设理论研究》2013年11期。作者：杨智恒

摘要：本文介绍了WCDMA无线网络的基本原则与流程，并根据个人多年的实践工作经验，对网络规划的目标与重点进行了分析。针对网络规划后期所遇到的问题给出了解决思路。
　　关键字：WCDMA、网络规划、重点、原则
　　中图分类号： TN711 文献标识码： A 文章编号：
　　引言
　　无线网络规划，就是在一定的成本下，在满足网络服务质量的前提下，建设一个容量和覆盖范围都尽可能大的无线网络，并能适应未来网络发展和扩容的要求。无线规划方案的优劣直接关系到无线网络服务质量的高低、工程投资的多少、经济效益的好坏，其重要性不言而喻。
　　网络规划是一项系统工程，从无线传播理论的研究到天馈设备指标分析，从网络能力预测到工程详细设计，从网络性能测试到系统参数调整优化，贯穿了整个网络建设的全部过程，大到总体设计思想，小到每一个小区参数。对于电信运营商来说，系统所能提供的覆盖范围、业务类型、用户容量、服务质量是最关心的问题。
　　一、网络规划的原则
　　1.1覆盖与容量的关系
　　WCDMA系统与GSM系统完全不同，它采用码分多址接入方式，小区内的用户共享同一频带，这样由于“呼吸效应”在做网络规划时不能像规划GSM系统那样把覆盖与容量分开来考虑，而必须把两者结合起来规划。
　　1.2网络扩容性
　　在规划WCDMA网络时，首先必须考虑网络扩容性。网络规划不可能像规划GSM网络那样，简单地给相关小区增配频率。网络规划初期就必须考虑确定的信号余量，在计算小区面积时作为因业务量增多而产生干扰的补偿。这表明，从一开始，就需要用较小的小区或者更多的基站建网，这样会提高投资成本。如果业务量信号余量定得太小，那么一旦将来业务量大量增加，就必须建造更多的基站。
　　1.3综合多媒体业务
　　实际上，WCDMA网络必须同时满足各种不同业务的需求。所以，网络规划工程师要综合考虑各种业务。对通信质量要求不高的业务，WCDMA小区有较大的覆盖范围；反之，对一些通信质量要求很高的业务，其小区覆盖范围就很小。这样，网络规划工程师在实际工作中不可能只考虑单一的WCDMA小区半径，因为不同的业务对应于不同的小区半径。如果把最小小区半径，也就是说把通信质量要求最高的业务作为网络规划的标准，那么建网成本是极其昂贵的，也是不现实的。未来的WCDMA网络规划工程师应从中级业务的小区半径着手，这样，小区实际有效范围只能部分满足高级业务的需求。
　　目前，各大网络规划软件公司已经着手开发和研制针对这种新的WCDMA网络综合多媒体业务的有效算法。实际上，WCDMA网络本身的特点，例如快速功率控制、软切换、下行链路正交码并非完全“正交”等，WCDMA的网络规划比GSM复杂得多，所需规划参数也非常多，这时往往借助于仿真器实现网络规划。
　　二、网络规划的目标
　　2.1网络覆盖目标
　　a)根据运营商要求，确定网络完成连续覆盖的区域和面积，并将目标区域根据不同的地貌类型分类及区域面积统计。
　　b)明确各区域运营商所要达到的覆盖要求、区域覆盖概率和边缘覆盖概率。地铁、铁路和公路的覆盖需要采用大覆盖基站、直放站等特殊解决方案。
　　2.2网络容量目标
　　针对市场策略和用户发展情况，确定网络容量目标。通常将业务目标划分为几个阶段，通过收集现网移动用户数，并采用适当的业务预测方法得到各阶段的用户数。
　　业务预测是确定移动通信网建设规模的重要依据，决定了工程建设的投资及建成投产后的经济效益。它既要反映客观需要，又要考虑现实条件的可能性。WCDMA网络建设初期，业务预测可采用渗透率法进行预测。
　　2.3网络质量(QoS)目标
　　质量目标是指每种业务所要达到的质量要求。对于电路型(CS)业务衡量标准是阻塞率，对于分组数据(PS)业务衡量标准是最大延时时间和时延比例。
　　2.4成本目标
　　在满足上述3个目标要求的情况下，应尽可能控制建设成本；或者在投资规模确定后，尽可能满足上述3个目标。
　　通常情况下上述4个目标是相互关联、相互制约的，确定目标时需要综合考虑。
　　三、网络规划的流程
　　在WCDMA网络规划中，为保证覆盖，在进行链路预算是要留有足够的余量；为保证容量和网络质量，在规划阶段应该充分考虑对干扰的控制。WCDMA无线网络规划的过程下：
　　a)在确定的业务模型条件下选择合适的站址；
　　b)选择用于规划的仿真工具，确定仿真需要的相关参数，包括传播模型、天线参数、基站站距、容量和覆盖要求以及链路预算参数等；
　　c)根据所拥有或预测的业务话务分布数据，细化话务分布区域，并进一步确定WCDMA话务分布密度然后带入仿真工具进行仿真，得到初步的网络规划仿真结果；
　　d)根据仿真结果分析进行模型核对，并进一步对站址进行筛选和重选，确定合理的布网方案，并根据合理的布网方案，调校相关参数，进行再一次的仿真，以达到最终设计要求。
　　四、网络规划的重点与难点
　　WCDMA系统无线网络规划中有许多非常重要的关键点，包括小区呼吸效应(cellbreathing)、小区覆盖与容量相互依赖关系、导频功率分配等。
　　4.1小区呼吸效应
　　如果假定移动台的发射功率固定，那么可以认为改变基站接收功率相当于改变了移动台与基站间的路径损耗，这也就意味着基站覆盖的有效范围——小区大小是随着小区中激活的用户数N、用户数据速率Rb、激活因子v在不断变化的。这种变化就被称为“小区呼吸”，这也是CDMA系统特有的特点。
　　4.2WCDMA网络规划中的软容量和软覆盖
　　WCDMA系统是一个干扰受限系统，由上面的小区呼吸效应也知道在进行网络规划的时候，容量和覆盖的规划要联合起来考虑，不像GSM系统网络规划时容量和覆盖是分开来考虑的。这主要是由于小区的负荷会对小区允许的最大传播损耗产生影响，也就是对覆盖产生影响，同时小区负荷又是小区容量的决定因素。当负荷较小时，WCDMA系统是上行链路覆盖受限；当负荷比较大时，下行链路容量受限。因此，在网络规划时，覆盖和容量的规划对于上、下行链路是不同的。特别是3G系统提供多媒体业务，每种业务的服务质量(QoS)不同，所以准确地规划覆盖和容量就更为重要。
　　4.3导频功率分配
　　在WCDMA系统中，公共导频信道(CPICH)信号强度与系统性能有很大关系，这主要表现在：
　　a)导频信号的大小确定了小区的服务区域，每个移动台通过导频信号决定自己的服务小区；
　　b)基站根据导频信号大小的比较决定哪个小区可以进入激活集内进行软切换；
　　c)移动台使用导频信号获得系统消息和进行信道估计。
　　分配过多的导频信号功率将会减少用于业务信道的功率。当导频信号功率过大时，此小区所能接纳的移动台数量必然会超出此小区业务信号强度所能服务的移动台数量；相反，如果导频信号功率分配过小的话，导频信号服务的小区范围必然会减小，所能接纳的移动台数量必然小于此小区业务信号强度所能服务的移动台数量。因此可以看出在进行网络规划时，导频信道功率的分配是非常重要的，最优的导频信号功率可以在保证小区覆盖基础上对邻小区产生最小的干扰，从而达到最大系统容量。
　　五、网络规划遗留问题处理
　　网络优化是改善移动用户所享有的整个网络质量且确保有效利用网络资源的过程。在网络规划时，有很多问题很难精确定义，这给网络留下了一定的问题，这些问题的解决要通过网络优化来解决：
　　5.1业务量估计
　　在规划阶段业务量很难估计准确。这是因为3G可以提供多种数据业务，新的业务模型没有经验数据，这给规划带来了不准确性。
　　5.2地理信息问题
　　在规划阶段，由于地理环境时刻在变化，尤其是城市，很难得到非常精确的地理信息。
　　六、结束语
　　无线网络规划是一个不断调整最终达到满意结果的动态过程。由于WCDMA是自干扰和支持多业务的技术特点，导致网络规划更加复杂化，有很多技术细节需要进一步探讨。
　　参考文献：
　　[1]葛维秋等，WCDMA网络规划与GSM网络规划的比较，科技创新与应用，2012年13期
　　[2]张扬等，WCDMA网络规划方法，科技传播，2010年第18期