WCDMA無線網絡的規劃方法

中國聯合網絡通信有限公司清遠市分公司 趙 斌

WCDMA無線網絡的規劃方法

中國聯合網絡通信有限公司清遠市分公司 趙 斌

一、WCDMA無線網絡與2G無線網絡的區別

WCDMA（第二代無線通信技術）無線網絡同2G（GSM，全球移動通信系統，以下簡稱2G）無線網絡在本質上就是有區別的，2G無線網絡主要的業務范圍是語音服務，所承擔的數據形式單一，提供的服務項目有限，所以2G無線網絡的規劃方法相比WCDMA網絡規劃要簡單得多；WCDMA無線網絡所提供的內容不僅包含語音數據還包括更加豐富多樣的數據種類和業務，這也為我們提供了更加豐富多彩的生活。即WCDMA無線網絡要比2G無線網絡更加精彩，其規劃也比2G無線網絡復雜很多。

一般在2G無線網絡系統的無線規劃中，主要考慮的是通話語音業務范圍、業務數量和少量的數據業務，譬如SMS業務等，經過規劃可以確定分配給定信道的數量多少，通常在小區的通信容量是一個定數。所以，在2G無線網絡的無線規劃中，網絡的覆蓋和數據的容量規劃可以獨立地進行規劃。

WCDMA無線網絡系統中，不僅僅是有語音數據的規劃，還包含了多種不同速率、不同QoS（Quality of Service）服務質量需求的業務、多種業務聯合的環境和WCDMA無線網絡系統本身的特點，這都表現了WCDMA無線網絡系統的規劃內容要相比2G無線網絡系統規劃內容豐富得多。在這里要特別注意的是，在規劃WCDMA無線網絡系統的時候，小區的網絡覆蓋和數據容量需求需要相互結合起來考慮規劃。WCDMA無線系統覆蓋的能力同網絡系統負載情況相互關聯，當網絡系統負載增加時就會導致無線網絡覆蓋范圍縮小，WCDMA無線網絡每載波的容量同其所處自然環境、使用用戶和業務情況一同發生變化，網絡使用也相繼發生相應的變化，臨區干擾等因素也是相互關聯的，所以它具有小區呼吸效應，即“軟”特性。所以在WCDMA網絡系統中，功率控制（TPC）、軟切換和更軟切換產生的增益、上下行鏈路的功率預算等因素都是在進行WCDMA無線網絡規劃時需要認真分析和考慮的。

2G無線網絡系統的無線網絡規劃是在小區的數據容量和覆蓋范圍兩者間求得最佳平衡點，然而WCDMA無線網絡系統的無線網絡規劃主要是在數據容量、覆蓋范圍、服務質量之間尋求最佳平衡點。

二、WCDMA無線網絡規劃方案設計步驟及原則

WCDMA無線網絡規劃的具體要求是可以根據規劃出的方法使得WCDMA無線網絡的使用特性和網絡覆蓋規劃滿足規劃需求，同時設定相應的工程參數和無線資源參數，并要求可以滿足信號覆蓋面積、系統數據容量和服務質量需求的業務，使無線網絡的工程造價成本最低,滿足設計需求。

1.WCDMA無線網絡規劃方案設計步驟。

（1）就需要根據無線網絡自身特點進行分析，譬如WCDMA無線網絡具有的小區呼吸效應（使用用戶和業務情況發生變化，網絡使用也相繼發生相應的變化），隨著小區網絡負載的增加，覆蓋面積會逐漸縮小。

（2）需要了解網絡運營商對無線網絡運行環境、無線業務的需求等要求，在不同的網絡運行環境下，不同的業務需求就決定了不同的網絡所需要達到的性能指標。

（3）再對以上兩個條件進行分析，把其納入無線網絡規劃中。

2.WCDMA無線網絡系統規劃原則如下。

（1）WCDMA無線網絡建設采用全國統一規劃，分步實施的網絡規劃建議方案，即確保網絡規模可持續發展的規劃原則。

（2）規劃前對所規劃環境進行分析，根據覆蓋范圍的廣度和深度，覆蓋區域的基礎設施狀況實現全覆蓋（重要城市和中等發達地區，人口稠密的地級市和縣級市地區等）、部分覆蓋（地區面積廣、人口稀少地區等）。隨著網絡覆蓋面積的不斷擴大和發展，網絡覆蓋從現在的經濟發達省市到經濟中等發達地區大鄉鎮村屯的網絡覆蓋，再到經濟欠發達地區部分鄉鎮的網絡覆蓋，最終實現全國范圍內的網絡覆蓋。

（3）無線網絡規劃中要對所覆蓋網絡現有的通信基礎設施，包含通信信號塔、通信傳送線路、通信機房、通信站等進行調查與了解，并運用合理的工程施工技術，對其加以利用，從而避免重復建設浪費資源，這也為網絡建設降低了建設成本。

（4）無線網絡規劃內容要對所建設的網絡數據容量、覆蓋范圍、網絡質量和投資效益進行綜合分析，通過合理的技術手段使其可以相互協調工作，從而達到優化的無線網絡服務。

（5）網絡的規劃要確保其可持續發展性能可以滿足用戶的數量增長需求，網絡可升級擴充，可達到遠期預計發展目標的擴展性。

（6）無線網絡規劃要將網絡覆蓋與所提供的業務范圍規劃結合起來，根據所需設計規劃網絡使用功能，對于外圍網絡和內部網絡并重的建設進行充分考慮，使得無線網絡規劃和實際應用相互協調。

（7）WCDMA無線網絡規劃需要做好無線支撐系統的規劃建設，可以使所提供的服務滿足不同用戶的QoS服務質量等級要求。

三、WCDMA無線網絡規劃的流程

WCDMA無線網絡規劃流程包括：規劃目標（現網資源分析、市場調研、運營商需求分析、業務模型分析）、預規劃（CW測試、模型校正、鏈路運算、基站勘察、網絡估算）、初始布局（基站規則、站址調整，傳輸、電源、配套需求、預測仿真）、滿足需求、做出最終規劃。WCDMA無線網絡規劃流程見圖1。

圖1 WCDMA無線網絡規劃流程

通過對所覆蓋的小區進行市場調研，了解現在已有網絡資源、通信信號塔、通信傳送線路、通信機房、通信站等和小區內每個區域所需業務支持的類型和流量。另外還要收集各種區域所需業務種類數量的密度分布圖、區域地形狀況地貌特征數據資料、運營商所初步確定站址數據信息和無線網絡可持續發展使用的長期規劃等信息。規劃方法的目標確定要從綜合性能考慮其市場氛圍的需求和造價成本的因素。

預規劃進程是把規劃目標前所收集到的信息資料進行綜合考慮，對網絡的覆蓋、網絡的容量、服務的質量等加以分析、歸納和總結，得到理論上的網絡覆蓋、網絡容量規劃和服務質量、業務范圍的初步設計方案。其中包括建立傳播模型、創建鏈路預算表、對站點的評估、新站點的建立，并進行計算機輔助模擬的網絡覆蓋和周圍環境所帶來的干擾分析等。初步布局按照各區域的具體情況分析制訂出相應的基站勘察、業務量、網絡估算和鏈路預算，分別從網絡容量和網絡覆蓋的方面估算出需要基站的數量，權衡網絡容量和網絡覆蓋的搭配，結合初選站址的目標信息，做出基站建設的初始布局。對站址進行實地勘測（站址周圍環境、通信基礎設施、信號塔、通信傳送線路、通信機房、通信站等）綜合研究，并且對站址進行可行性研究、結構核算，估算出站址成本。其中需要各方面規劃人員的協調配合，涉及無線規劃、傳輸規劃、施工、土建工程等。通過實際勘測，多次調整初始布局的站址信息，使其成為最終站址，并整理最終站址的地理環境、建筑物、坐標系、天線的位置、天線的傾斜角度、方位角、高度、基站數量、基站位置等信息，做出詳細的站址信息報告。確定好站址，進行碼字和頻率的系統分配，做出最終的規劃方案。其規劃內容包括網絡覆蓋規劃、網絡容量評估、環境干擾規劃、站址分布、碼字規劃、頻率規劃、計算功率預算、參數集規劃等多種部分綜合的整體的設計方案。

四、WCDMA無線網絡規劃的內容

WCDMA無線網絡規劃內容可被分為網絡覆蓋規劃、網絡容量規劃、碼片和頻率規劃、無線資源規劃、切換規劃、功控規劃、計算功率預算、參數集規劃、頻率規劃等多方面，其中挽留過覆蓋規劃和網絡容量規劃是核心內容。在WCDMA無線網絡系統中該區域的所有用戶都是在空中接入共享接口，所以具有相同環境下的相互干擾資源，每個用戶影響其他用戶的同時，引起用戶的使用發射功率發生變化，所以在進行WCDMA無線網絡規劃時，網絡覆蓋和網絡容量是息息相關的，相互聯系，相互制約，所以規劃中必須進行迭代計算。下面是CDMA無線網絡規劃的幾點規劃內容。

1. WCDMA無線網絡覆蓋的方式取決于所覆蓋的區域、區域類型和傳播條件。WCDMA無線網絡覆蓋范圍的計算通過對鏈路預算和實地勘測所獲得的無線網絡傳播模型校正。WCDMA無線網絡鏈路預算中包含干擾余量、快衰落余量、軟切換增益等參數，這些參數是在GSM鏈路預算中不采用的新參數。WCDMA無線網絡鏈路預算的主要目的是預算出在各種環境情況下所覆蓋的網絡半徑，這需要對當前系統模型參數合理取值，并分析小區的最大允許的路徑損耗等。WCDMA無線網絡系統的鏈路預算不是一個單純的線性過程，它需要和小區的負荷估算相結合進行綜合預算。首先，必須根據在不同移動臺速度下每種業務的質量要求，獲得相應的上、下行的Eb/N0指標值，由此計算出各種業務的參考接收的靈敏度。參考接收靈敏度與系統熱噪聲、業務速率和Eb/N0有關。然后，在設定或者已知小區負荷的情況下，上行最大允許路徑損耗的計算就變成一個簡單地與GSM系統上行鏈路預算相似的計算過程。而下行鏈路的預算問題要復雜些，面對的是如何把有限的總發射功率分配給各個活動終端的問題。鑒于終端位置分布、終端軟切換狀態等不確定性，必須建立一個模型，做一些簡化性的假設，然后才能計算出一個統計性的結果。

2. WCDMA無線網絡容量與GSM無線網絡相比，WCDMA無線挽留過系統容量規劃更依賴于覆蓋，容量直接和功率預算有關。功率預算針對的是一種典型的業務，然而WCDMA無線網絡在實際中可能同時存在著多種不同的業務類型，包括通話語音業務和數據傳送業務。這就需要使不同的使用用戶、無線網絡系統的容量在上行鏈路和下行鏈路不相同。通過理論上的分析和結合仿真效果分析可以看出來，上行鏈路的網絡容量是下行鏈路網絡容量的2～2.5倍。由于WCDMA無線網絡系統是干擾受限網絡系統，網絡容量的規劃本質上是要對環境干擾量的估計要充分地考慮。對于下行負荷載量的估計，主要是通過對網絡基站發射功率進行估計。按照每個用戶所需求的最小功率，以基站到移動臺平均衰耗及移動臺靈敏度來確定。頻率干擾所引起的噪聲提升使得移動臺所需最小功率比原來有所提高，最后會導致網絡系統能接入的用戶數量減少，所以基站需要具有一定的抗干擾能力。

3. 碼片和頻率。從網絡規劃的角度看，WCDMA無線網絡系統中的碼片和頻率規劃相對比較簡單，其主要任務是為下行鏈路分配擾碼。擾碼組的碼序列限制在512個，擾碼在網絡規劃中被分配給扇區，因為擾碼的數目太多，擾碼分配這一繁瑣的工作通常由網絡規劃工具自動完成。WCDMA無線網絡系統的頻率復用因子為1，是典型的空中接口干擾受限系統。如果運營商有兩個或三個以上的載頻，那么WCDMA無線網絡系統頻率規劃時要考慮到這些載頻分別用于宏蜂窩、微蜂窩、室內覆蓋等，同時還要考慮到本運營商內部寬帶系統和窄帶系統間的干擾和運營商運營網絡之間的干擾。

五、WCDMA無線網絡規劃方法

WCDMA無線網絡的網絡覆蓋、網絡容量和網絡性能之間的關系之間是相互影響、相互制約的。網絡用戶的分布、用戶的移動速度和用戶所使用的業務模型都直接影響到無線網絡的覆蓋、網絡的容量和網絡的性能。所以要準確地描述出未來網絡規劃的實際情況，不僅需要通過鏈路預算、網絡容量推算等方法估算出WCDMA無線網絡的大概建設規模以及基本建設方案，而且還需要采用專用的網絡規劃和仿真工具，采集準確的地理環境、建筑物、坐標系、天線位置、天線傾斜角度、方位角、高度、基站數量、基站位置等信息，做出詳細的站址信息報告，制訂規劃方案。

六、結論

合理優秀的規劃方案在WCDMA網絡建設中可以帶來最佳的網絡運營效益。因此，規劃WCDMA無線網絡時，要盡量提高高頻譜效率，合理利用已有無線網絡設施，為更多的用戶提供多種業務內容，降低運營成本。