大唐WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及優(yōu)化

摘要：WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)無疑是目前最具有發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè)，它的產(chǎn)品、技術(shù)、以及標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展等情況都備受關(guān)注。其中功率管理，移動性管理，負(fù)載管理，等幾個方面都包含在無線資源管理中。功率管理則是重中之重的一環(huán)。無線網(wǎng)絡(luò)體系中，資源的獲取最終都由功率來決定，因此如何有效地使用無線資源，它唯一的途徑就是對功率運(yùn)用的嚴(yán)格控制。本文分為兩大部分，第一部分從技術(shù)特點(diǎn)對WCDMA原理進(jìn)行了說明;第二部分介紹第三代移動通信系統(tǒng)的國際應(yīng)用狀況分析。

關(guān)鍵詞：無線網(wǎng)絡(luò)容量與覆蓋;網(wǎng)絡(luò)革新

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）22-0065-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

1 WCDMA原理和技術(shù)特點(diǎn)

3GPP（歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織）制定了WCDMA，并由ISO、設(shè)備生產(chǎn)商、器件供應(yīng)商、IODC所支持，也必將成為主流體制。基于GSM/GPRS的基礎(chǔ)演化出“管理中樞”，并與GSM/GPRS保持相容性。其主要包括了TDM、ATM和IP技術(shù)，從而演化成全網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。從邏輯上看由分組域和電路域組成，分別完成分組型和電路型業(yè)務(wù)。WCDMA體系調(diào)動性管理構(gòu)架的核心是GPRS隧道技術(shù)和MAP技術(shù)。WCDMA作為空中接口：碼片3.84Mcps/v，信號帶寬5MHz，運(yùn)營模式可支持同一或不同BSC下小區(qū)切換，掌握方式為上下行閉環(huán)及外環(huán)P，采用QPSK對上行和下行進(jìn)行編制。

2 WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)籌備

2.1 網(wǎng)絡(luò)籌備流程

應(yīng)對不同情況下，無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃包括了計(jì)算鏈路存量、基站密度及預(yù)算，同時預(yù)測覆蓋率，規(guī)劃參數(shù)，并策劃整個網(wǎng)絡(luò)。在此規(guī)劃中，性能測量都需被引入，如掉話率和閉塞等指標(biāo)。針對不同業(yè)務(wù)采取不同策略，高比特和低比特業(yè)務(wù)均勻覆蓋全部小區(qū)，既可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)覆蓋，也可以實(shí)現(xiàn)特定區(qū)域覆蓋。無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃可分成三個步驟，準(zhǔn)備階段：制定覆蓋及容量標(biāo)準(zhǔn)、執(zhí)行策略;預(yù)測階段：小區(qū)業(yè)務(wù)量估算、覆蓋范圍估算和鏈路計(jì)算;調(diào)整階段：優(yōu)化覆蓋率、控制ACLR、規(guī)劃導(dǎo)頻參數(shù)、切換PN偏移。再確認(rèn)其環(huán)境特性和控制信道的分配、計(jì)議切換參數(shù)后，分析具體的覆蓋率。在籌備過程中，需要持續(xù)地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)解析，評估其干擾比例，從而預(yù)測不同的小區(qū)覆蓋率，小區(qū)內(nèi)的干擾比例，是否具有唯一性。在反復(fù)反饋過程后，直至達(dá)到約束。過程是否自動化且覆蓋中是否有縫隙都需要使用規(guī)劃工具來監(jiān)督。一般情況下，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的不均衡，會導(dǎo)致性能下降。同時也存在著兩個方面的因素：一方面，質(zhì)量會隨著業(yè)務(wù)稠密范圍干擾的增加而反向變化;另一方面，隨著質(zhì)量的多余，容易產(chǎn)生不必要的損失。為了改善系統(tǒng)效能，可以通過自調(diào)節(jié)的控制小區(qū)范圍、天線方向和上行鏈路TX門限這三種方法。

2.2 WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中天線選型

就無線信號而言，仍然存在如何減少網(wǎng)絡(luò)干擾，有效利用頻率資源以及如何最大功率完成電波信號轉(zhuǎn)化的問題。基站天線連接用戶終端與控制設(shè)備，完成兩者間的互通，此方法在蜂窩移動通信系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。基站數(shù)量的多少由用戶量來決定，中小型城市的移動通信需求，只需要較少的載頻和基站即可滿足，并采用角形反射器或全向天線。移動終端需求量隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也在急劇增加，已不能滿足于舊基站的使用，尤其對于市區(qū)多路徑衰落、區(qū)域分配和多信道網(wǎng)絡(luò)組織的改善，更好的發(fā)展數(shù)字蜂窩技術(shù)，都需要配置新型天線。數(shù)字蜂窩系統(tǒng)廣泛應(yīng)用平板式天線，其優(yōu)點(diǎn)為剖面低、結(jié)構(gòu)精細(xì)、電性能穩(wěn)定、便于安裝。隨著信號檢測方式和無線技術(shù)的改變，必須隨之調(diào)整蜂窩網(wǎng)絡(luò)，更新基站天線，因此雙極化天線得以運(yùn)用，例如現(xiàn)代化天線和自調(diào)節(jié)控制天線。

由此表格可知，基站天線的采用應(yīng)依據(jù)以下原則：（1）合理挑選定向天線的3dB波束寬度及增益，按照所需扇區(qū)的數(shù)量、話務(wù)密度以及覆蓋要求。（2）采用雙工器來消減天線地點(diǎn)。（3）將雙極化天線應(yīng)用于城市密集區(qū)。在實(shí)際情況中，定向天線的下傾角和最大輻射波束范圍可以根據(jù)通信質(zhì)量需求和話務(wù)散布情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。為了避免干擾，工程中需要注意天線的隔離度，按照經(jīng)緯隔離度的要求進(jìn)行安裝。

2.3 WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)的存儲量與覆蓋策劃

在WCDMA系統(tǒng)中，覆蓋率和存儲量是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的重要部分。覆蓋率一般用小區(qū)半徑來表示，存儲量一般用吞吐率來表示，兩者之間通過干擾余量相聯(lián)系。其中發(fā)射和接收天線的高度、傳送環(huán)境和Max路徑損耗決定著覆蓋范圍的面積，而Max路徑損耗也與干擾余量有關(guān)。小區(qū)接收到的干擾會隨著系統(tǒng)負(fù)載的變化成正比變化，為了能正常通信，在規(guī)劃系統(tǒng)時干擾余量MI需要相對應(yīng)的大一些，MI增加會帶來了可接受范圍內(nèi)的最大路徑損耗的減小，從而覆蓋半徑d也會隨之地減小;反之，相反。小區(qū)的存儲量（吞吐率為全部用戶的傳輸速率之和）與負(fù)載因子有關(guān)，根據(jù)《WCDMA技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)》中有關(guān)干擾余量和負(fù)載因子的關(guān)系式：

Ml= 1/（1 - gUL）

MI干擾余量：gUL負(fù)載因子

無線網(wǎng)規(guī)劃中的覆蓋率主要通過對鏈路進(jìn)行預(yù)算和系統(tǒng)的仿真來實(shí)現(xiàn)。鏈路預(yù)算的目的是為了獲取小區(qū)的覆蓋半徑，那么就要在滿足覆蓋條件的基礎(chǔ)上分析不同場景中的路徑損耗。但是鏈路的預(yù)算會受很多因素的影響，主要從TX、空間損耗和RX等三個方面考慮。1）TX：TX功率、TX增益及人為損耗;2）空間損耗：穿透損耗和陰影衰落余量;3）RX： RX靈敏度、RX和軟切換增益、干擾和快衰落余量、線纜及人為損耗。由于陰影衰落服從對數(shù)正態(tài)分布，因此障礙物的狀況、工作頻率、車速等都會影響陰影衰落。覆蓋概率需要陰影衰落余量來保證。一般在移動通信系統(tǒng)中，區(qū)域覆蓋概率為90%，在沒有余量時，邊緣覆蓋概率只有50%，所以需要一定的陰影衰落余量。WCDMA是一個自擾亂系統(tǒng)，也就是說，隨著用戶數(shù)量的變化，干擾也隨著正向變化。外界的干擾和頻率的復(fù)用方式是干擾的主要來源。因此，這兩種主要來源是否準(zhǔn)確決定著系統(tǒng)的干擾是否準(zhǔn)確。從這一點(diǎn)上，WCDMA與傳統(tǒng)的TDMA以及FD-MA是不同的。WCDMA的TX功率（上行和下行）需要遞增以保障RX端能接收到信號且該信號能達(dá)到解碼所需要的Eb/No。

在WCDMA設(shè)計(jì)中，分兩步來計(jì)算一個小區(qū)覆蓋的大小：Max路徑耗損的計(jì)算和小區(qū)覆蓋范圍的計(jì)算。在范圍邊緣允許的路徑損耗也就是Max路徑損耗，根據(jù)《鏈路預(yù)算》Max路徑損耗的計(jì)算有以下計(jì)算公式：

上行

PL UL= Pout UE+ Ga__ BS+ Ga UE- Lf_ BS- Mf- Ml - /p- /b-s_BS

其中：PL_UL上行鏈路Max傳播損耗/Pout_UE終端業(yè)務(wù)信道Max發(fā)射功率/Ga_BS基站天線增益/Ga_UE終端設(shè)備天線增益/U_BS饋線損耗/Mf陰影衰落余量/MI干擾余量/Lp建筑物穿透損耗/Lb人體損耗/S_BS基站TX靈敏度

下行

PL DL= Pout BS- Lc BS- Lf BS+ Ga BS+ GaUE- Mf- M/- /p- SUE

其中：PL_DL下行鏈路Max傳播損耗/Pout_BS基站業(yè)務(wù)信道Max發(fā)射功率/Lc_BS基站內(nèi)合路器消耗、S_UE終端設(shè)備rIX靈敏度

覆蓋半徑（采用COST231 - Hata模型）：PL=46.3+33.9logf- 13.82logHb-a（Hm）+44.9-6.5 5logHb）logd+Cm

其中：PL傳輸損耗lf工作頻率ld傳播距離/Cm環(huán)境校正因子/Hb為天線高度/Hm為終端天線高度以定向小區(qū)為例，說明以下系統(tǒng)的各個參數(shù)的取值：

3 總結(jié)

本文簡介了WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)原理以及對WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃。至今，后繼大唐/ADI、CYIT等企業(yè)推行了移動臺的基帶芯片，在測試了對已開發(fā)的芯片的各項(xiàng)指標(biāo)后，對于設(shè)計(jì)方面的目標(biāo)已經(jīng)預(yù)期。通過TDSCDMA產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)測試后，這些移動臺的通信功能已經(jīng)趨向穩(wěn)定了。

參考文獻(xiàn)：

[1]何林娜，數(shù)字移動通信技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[2]張平等.WCDMA移動通信系統(tǒng)[M].人民郵電出版社，2001.

[3]陳殿福，李英濤，從GSM向3G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)[J].中國無線電管理，2000（03）.

[4]吳偉陵.移動通信中的關(guān)鍵技術(shù)[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2000.

[5]王江舟，閔范保，聶敏，朱暢華，第三代移動通信系統(tǒng)無線增強(qiáng)技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.

[6] Honkasalo H，Pehkonen K，Niemi M T，et aI.Wcdma and wlanfor 3G and beyond[J].IEEE Wireless Communications， 2002，9（2）：14-18.

【通聯(lián)編輯：光文玲】

作者簡介：水晶（1983-），女，安徽蕪湖人，本科，生產(chǎn)調(diào)度工程師，主要研究方向?yàn)橥ㄓ嵲O(shè)備。