WCDMA 900MHZ试验网规划设计与实施

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本文摘自《中国新通信》2013年4期。作者：房巍

【摘要】近几年来，我国3G网络迅速发展，如何经济有效地以较低的投资提供优质的WCDMA网络，提升网络覆盖率和数据业务已成了亟待解决的问题。本文就WCDMA 900MHZ试验网规划设计与实施问题展开讨论，对WCDMA900试验网的性能测试过程和结果进行了总结和分析。
　　【关键词】WCDMA900MHZ试验网规划设计性能
　　随着我国3G网络业务的迅速发展，如何经济有效地以较低的投资提供优质的WCDMA网络，并进一步提升网络覆盖率及数据业务已经成为运营商在3G业务发展中亟需解决的问题。
　　中国联通WCDMA网目前承载在2.1GHZ频段。使用2.1GHZ频段在广大农村和偏远地区覆盖时面临传播性能相对较差、站点投资成本较高，覆盖面积小，无法保证连续覆盖等诸多困难，而900MHZ频段传播特性好，无线电波传播损耗要小于2.1GHZ。在相同的发射功率和传播条件下，900MHZ网络的覆盖距离是2.1GHZ网络的1.7-2.2倍，覆盖面积是2.1GHZ网络的4-5倍。同时900MHZ WCDMA网络可以跟现有的900MHZ GSM共站，共用机房、电源、传输、天馈等配套资源，更有效的利用网络资源。根据电磁波在自由空间传播的特点，使用900MHZ频段组建WCDMA网络有天然的优势，研究WCDMA 900MHZ网络部署及关键性技术对提高网络服务质量具有很现实的意义。
　　一、WCDMA 900M系统国内外发展现状
　　3GPP于2005年12月完成了WCDMA900技术的研究并发布了TR25.816规范。WCDMA900的工作频段上行为880～915 MHz，下行为925～960MHz。研究表明，与目前普遍使用的2.1GHz频段相比，900 MHz频段具有频率低、信号穿透性强等优势，单个基站覆盖范围明显扩大，可有效降低运营商网络建设和运营成本。
　　目前，900MHZ WCDMA产业链已经成熟，在世界25个国家已经批准建设并运营服务。全球已发布663款支持900MHZ WCDMA的终端，超过了24%的HSPA终端支持900MHz频段。在欧洲，中东，非洲以及亚太区域支持WCDMA900已经是大多数新发布HSPA终端的标配。
　　二、中国联通部署WCDMA900MHZ实验网设计规则
　　2.1频率资源及部署方式
　　因900MHZ频率资源紧张，目前已无合适的空闲 900M频段供中国联通申请使用，联通目前现有6M GSM900带宽，共有30个频点，依赖原有的900M频率资源重整，采用Refarming技术：频率重用技术，即对现有频率进行重新分配。频率重组分配方案主要有三种：方案1：WCDMA 5 MHz + GSM 1 MHz。在采用标准WCDMA 5M载波带宽时，中国联通只剩下6-5=1（M）频点供GSM900使用，而这是无法满足GSM900基本要求的；
　　方案2：WCDMA 4.2MHz + GSM 1.8MHz。GSM900M预留1.8M可用带宽，9个频点，最大站型配置S111，由于GSM900M可用频点较少，适用GSM网络负荷较轻的场景；
　　方案3：WCDMA 3.8MHz + GSM 2.2MHz。GSM900M预留2.2M可用带宽，11个可用频点；
　　本次WCDMA900规划，为应对潜在话务需求，并考虑拆对区域内GSM900室外站点进行翻频，故900M频率分组方案建议采用方案3，即WCDMA 3.8MHz + GSM 2.2MHz。
　　2.2隔离区设置策略
　　按目前3G发展趋势来看，2G业务拐点即将出现（即2G网络承载的话务量将开始逐渐减少），3G覆盖需求不断增长，语音ARPU值逐渐减少，HSPA业务需求迅速增长，因此可结合话务减少情况对郊区900M进行减容退频；另外，由于山区、乡村区域受山体阻隔、复用距离大等因素影响，从上述分析来看，在乡村、山区可考虑对GSM900频率进行重整后引入WCDMA900技术（即WCDMA乡村、郊区部署方式），WCDMA900技术具有较强的广覆盖和数据服务能力，可以提升3G网络覆盖水平。鉴于市区GSM容量压力较大，引入WCDMA900时会增加额外异频切换，对网络质量将产生一定负面影响，因此不建议在市区采取连续部署方式，而只将其作为个别区域的补盲部署使用。结合密集城区双频网覆盖情况，可将原有900M逐步退网，或逐步搬迁以满足个别区域和郊区的容量需求，只保留1800M连续覆盖。如此以来，中国联通的3G将变成WCDMA900提供乡村、山区广域高速数据服务，WCDMA2100提供市区及重点乡镇以上区域大容量高速数据服务的网络结构。WCDMA2100和WCDMA900的切换点应考虑在重点乡镇以下区域。
　　2.3WCDMA 900站点地理勘测
　　由于需要考虑到对现网的影响尽可能小，决定将实验局部署在WCDMA和GSM话务量都较低的乡镇区域，建设一定数量宏基站构成的规模连续面覆盖区域。经过注意筛选和实地考察，最终决定选取望城区星城镇区域作为本次实验网布局区域。该镇，北连县城，南接省会长沙。镇域面积87平方公里，该镇站点分布适中，话务量较城区较小，比一般乡村区域要大，没有高山等复杂地理环境，比较适合测试条件。选取望城县星城镇作为主测试区域，内含WCDMA基站27个，共81个小区，GSM基站29个，小区87个。
　　2.4天馈系统建设方案
　　根据链路预算结果，本次规划区域WCDMA900覆盖半径与G900相当，采取与原有GSM900站点共站的方式建设WCDMA900。这不仅减少GW之间的干扰，运营商还可节省站点和配套设备投资。在共站场景下，通过调整WCDMA900功率使其和G900的覆盖区域基本相同。同时结合工程参数的调整，使其达到最优覆盖，只需要进行软件定义，即可在原G900系统实现WCDMA900的开通，WCDMA900与G900共用原天馈系统，不需要新增任何资源。

对于天馈空间足够的站点，可通过增加独立天馈的方式，实现WCDMA900的开通。并具有独立维护、优化WCDMA900网络的优势。对于2G容量较大需求的小区，可通过增加新增DCS1800M小区，并更换天线为双频天线实现GSM话务的迁移以及WCDMA900的开通。
　　三、WCDMA900试验网性能测试及验证
　　本次试验网测试分主要进行W900/W2100单站覆盖性能对比测试和整网拉网测试。测试规模为1个RNC共27个W 900站点，全部位于望城区星城镇，测试场景包括乡镇聚居区域和乡村山区。
　　3.1WCDMA900单站性能测试
　　单站覆盖测试最好选取网络覆盖边缘区域的站点，并且不受阻挡，以期能准确评估W900和W2100站点的极限覆盖性能，综合考虑，本次单站极限覆盖测试站点选星城西塘，星城西塘基站相关信息如下。
　　站点位置信息：长沙市望城县星城镇西塘村大湖重建地。
　　路况信息经现场勘查，路旁并无高层物体阻挡影响无线信号传播。
　　主要测试内容包括：单站导频信道覆盖测试、基站空载时的语音测试、语音业务覆盖测试、基站空载时的视频业务测试、CS64k业务覆盖测试、基站空载时的HSDPA业务测试
　　3.2WCDMA900单站实验站点———主要测试结论
　　从测试的结果来看，WCDMA900的RSCP覆盖电平要远优于W2100，无线质量也要好于W2100，可以看出900M频段的传播性能要明显好于2100M，尤其是在郊区空旷的场景时。HSDPA业务吞吐率差别不大，WCDMA900稍好，平均吞吐率4.7Mbps大于W2100下的4.3Mbps。
　　根据无线传播理论，900M频段具有天然性的传播优势，所以WCDMA900在测试中的覆盖和信号质量方面表现要明显优于W2100，具体测试数据分析结果如下：
　　1、WCDMA900语音业务覆盖是W2100的1.36倍；
　　2、CS64K业务覆盖WCDMA900为W2100的1.12倍；
　　3、HSDPA业务覆盖WCDMA900约为W2100的1.08倍；
　　3.3WCDMA900试验局整网覆盖测试
　　在27个W900试验站点全部建设好并完成单站验证后，对WCDMA900试验局整网进行了拉网测试，从测试效果来看，W900网络比W2100网络覆盖能力有不少的提升。
　　对测试结果进行分析得出，W900的覆盖优势明显，尤其在减少弱覆盖和清除覆盖盲区（RSCP值小于-90dBm的区域）方面性能优越，能大大减少现网的3G覆盖盲区，进一步加强乡村、边远区域的3G覆盖，提升用户体验。
　　四、结束语
　　中国联通而言，引进WCDMA900的主要瓶颈是现有900M频谱匮乏。故本人建议，中国联通只在山区、乡村使用WCDMA900，这些区域对900M频率资源需求相对较少，自然阻隔多，频率复用间隔大，再结合半速率应用、扇区合并及1800M热点部署等技术，是完全可以满足GSM900基本质量要求的，中国联通应积极推动WCDMA900技术的应用，尽早完成WCDMA900的使用报批工作，尽快落实WCDMA900的外场试验，同时还应在设备招标规范、定制终端等方面加大对WCDMA900的支持，以便为后期网络演进做好必要的准备工作。