WCDMA系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化

0、引言

　　隨著中國3G的逐漸啟動(dòng)，各大運(yùn)營商都在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)前期規(guī)劃，以便在牌照發(fā)放后即可開展網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，從而取得市場先機(jī)贏得主動(dòng)并獲取最大的市場份額。為了能夠創(chuàng)造最大市場、贏得最多用戶并對用戶有持續(xù)的吸引力，3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)必須具備高覆蓋率和穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，系統(tǒng)需要具備相當(dāng)大的容量以面對可能發(fā)生的高話務(wù)沖擊，網(wǎng)絡(luò)必須是持續(xù)可贏利的。目前2G無線接入網(wǎng)已相當(dāng)成熟，網(wǎng)絡(luò)覆蓋和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量都達(dá)到了比較高的用戶滿意度，在進(jìn)行3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)，如何充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源、提高用戶滿意程度、節(jié)約建網(wǎng)投資成了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程中需重點(diǎn)考慮的問題。

　　作為3G標(biāo)準(zhǔn)之一的WCDMA系統(tǒng)，除了可以提供比第二代系統(tǒng)更高的頻譜利用率外，最主要的是可以為移動(dòng)用戶提供非對稱多媒體業(yè)務(wù)。另外，由于采用寬帶碼分多址(CDMA)接入方式，WCDMA系統(tǒng)在無線接口設(shè)計(jì)方面有許多新的特點(diǎn)，例如可以在上下行鏈路上支持頻率為1.5kHz的快速功率控制，軟/更軟切換和正交下行鏈路信道等。在WCDMA系統(tǒng)中，干擾分析特別重要，基站靈敏度要視特定小區(qū)和業(yè)務(wù)而定。這些都使得在規(guī)劃WCDMA系統(tǒng)時(shí)需考慮更多因素。目前，具體規(guī)劃優(yōu)良的WCDMA網(wǎng)絡(luò)已成為研究熱點(diǎn)之一。

1、WCDMA系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的關(guān)鍵點(diǎn)

　　WCDMA系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中有許多非常重要的關(guān)鍵點(diǎn)，包括小區(qū)呼吸效應(yīng)(cell breathing)、小區(qū)覆蓋與容量相互依賴關(guān)系、導(dǎo)頻功率分配等。

　　1.1　小區(qū)呼吸效應(yīng)

　　如果假定移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率固定，那么可以認(rèn)為改變基站接收功率相當(dāng)于改變了移動(dòng)臺(tái)與基站間的路徑損耗，這也就意味著基站覆蓋的有效范圍——小區(qū)大小是隨著小區(qū)中激活的用戶數(shù)N、用戶數(shù)據(jù)速率R_b、激活因子v在不斷變化的。這種變化就被稱為“小區(qū)呼吸”，這也是CDMA系統(tǒng)特有的特點(diǎn)。

　　1.2　WCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的軟容量和軟覆蓋

　　WCDMA系統(tǒng)是一個(gè)干擾受限系統(tǒng)，由上面的小區(qū)呼吸效應(yīng)也知道在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的時(shí)候，容量和覆蓋的規(guī)劃要聯(lián)合起來考慮，不像GSM系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)容量和覆蓋是分開來考慮的。這主要是由于小區(qū)的負(fù)荷會(huì)對小區(qū)允許的最大傳播損耗產(chǎn)生影響，也就是對覆蓋產(chǎn)生影響，同時(shí)小區(qū)負(fù)荷又是小區(qū)容量的決定因素。當(dāng)負(fù)荷較小時(shí)，WCDMA系統(tǒng)是上行鏈路覆蓋受限；當(dāng)負(fù)荷比較大時(shí)，下行鏈路容量受限。因此，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，覆蓋和容量的規(guī)劃對于上、下行鏈路是不同的。特別是3G系統(tǒng)提供多媒體業(yè)務(wù)，每種業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)不同，所以準(zhǔn)確地規(guī)劃覆蓋和容量就更為重要。

　　1.3　導(dǎo)頻功率分配

　　在WCDMA系統(tǒng)中，公共導(dǎo)頻信道(CPICH)信號(hào)強(qiáng)度與系統(tǒng)性能有很大關(guān)系，這主要表現(xiàn)在：

　　a)導(dǎo)頻信號(hào)的大小確定了小區(qū)的服務(wù)區(qū)域，每個(gè)移動(dòng)臺(tái)通過導(dǎo)頻信號(hào)決定自己的服務(wù)小區(qū)；

　　b)基站根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)大小的比較決定哪個(gè)小區(qū)可以進(jìn)入激活集內(nèi)進(jìn)行軟切換；

　　c)移動(dòng)臺(tái)使用導(dǎo)頻信號(hào)獲得系統(tǒng)消息和進(jìn)行信道估計(jì)。

　　分配過多的導(dǎo)頻信號(hào)功率將會(huì)減少用于業(yè)務(wù)信道的功率。當(dāng)導(dǎo)頻信號(hào)功率過大時(shí)，此小區(qū)所能接納的移動(dòng)臺(tái)數(shù)量必然會(huì)超出此小區(qū)業(yè)務(wù)信號(hào)強(qiáng)度所能服務(wù)的移動(dòng)臺(tái)數(shù)量；相反，如果導(dǎo)頻信號(hào)功率分配過小的話，導(dǎo)頻信號(hào)服務(wù)的小區(qū)范圍必然會(huì)減小，所能接納的移動(dòng)臺(tái)數(shù)量必然小于此小區(qū)業(yè)務(wù)信號(hào)強(qiáng)度所能服務(wù)的移動(dòng)臺(tái)數(shù)量。因此可以看出在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，導(dǎo)頻信道功率的分配是非常重要的，最優(yōu)的導(dǎo)頻信號(hào)功率可以在保證小區(qū)覆蓋基礎(chǔ)上對鄰小區(qū)產(chǎn)生最小的干擾，從而達(dá)到最大系統(tǒng)容量。

2、WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

　　2.1　覆蓋與容量的關(guān)系

　　WCDMA系統(tǒng)與GSM系統(tǒng)完全不同，它采用碼分多址接入方式，小區(qū)內(nèi)的用戶共享同一頻帶，這樣由于“呼吸效應(yīng)”在做網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)不能像規(guī)劃GSM系統(tǒng)那樣把覆蓋與容量分開來考慮，而必須把兩者結(jié)合起來規(guī)劃。

　　2.2　網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容性

　　在規(guī)劃WCDMA網(wǎng)絡(luò)時(shí)，首先必須考慮網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容性。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工程師不可能像規(guī)劃GSM網(wǎng)絡(luò)那樣，簡單地給相關(guān)小區(qū)增配頻率。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃初期就必須考慮確定的信號(hào)余量，在計(jì)算小區(qū)面積時(shí)作為因業(yè)務(wù)量增多而產(chǎn)生干擾的補(bǔ)償。這表明，從一開始，就需要用較小的小區(qū)或者更多的基站建網(wǎng)，這樣會(huì)提高投資成本。如果業(yè)務(wù)量信號(hào)余量定得太小，那么一旦將來業(yè)務(wù)量大量增加，就必須建造更多的基站。

　　2.3　綜合多媒體業(yè)務(wù)

　　實(shí)際上，WCDMA網(wǎng)絡(luò)必須同時(shí)滿足各種不同業(yè)務(wù)的需求。所以，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工程師要綜合考慮各種業(yè)務(wù)。對通信質(zhì)量要求不高的業(yè)務(wù)，WCDMA小區(qū)有較大的覆蓋范圍；反之，對一些通信質(zhì)量要求很高的業(yè)務(wù)，其小區(qū)覆蓋范圍就很小。這樣，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工程師在實(shí)際工作中不可能只考慮單一的WCDMA小區(qū)半徑，因?yàn)椴煌臉I(yè)務(wù)對應(yīng)于不同的小區(qū)半徑。如果把最小小區(qū)半徑，也就是說把通信質(zhì)量要求最高的業(yè)務(wù)作為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的標(biāo)準(zhǔn)，那么建網(wǎng)成本是極其昂貴的，也是不現(xiàn)實(shí)的。未來的WCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工程師應(yīng)從中級(jí)業(yè)務(wù)的小區(qū)半徑著手，這樣，小區(qū)實(shí)際有效范圍只能部分滿足高級(jí)業(yè)務(wù)的需求。

　　目前，各大網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件公司已經(jīng)著手開發(fā)和研制針對這種新的WCDMA網(wǎng)絡(luò)綜合多媒體業(yè)務(wù)的有效算法。實(shí)際上，由于WCDMA網(wǎng)絡(luò)本身的特點(diǎn)，例如快速功率控制、軟切換、下行鏈路正交碼并非完全“正交”等，WCDMA的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃比GSM網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜得多，所需規(guī)劃的參數(shù)也非常多，這時(shí)往往借助于仿真器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。

3、WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程

　　在WCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，為保證覆蓋，在進(jìn)行鏈路預(yù)算是要留有足夠的余量；為保證容量和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，在規(guī)劃階段應(yīng)該充分考慮對干擾的控制。WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的過程如圖1所示。

圖1　WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程

　　a)在確定的業(yè)務(wù)模型條件下選擇合適的站址；

　　b)選擇用于規(guī)劃的仿真工具，確定仿真需要的相關(guān)參數(shù)，包括傳播模型、天線參數(shù)、基站站距、容量和覆蓋要求以及鏈路預(yù)算參數(shù)等；

　　c)根據(jù)所擁有或預(yù)測的業(yè)務(wù)話務(wù)分布數(shù)據(jù)，細(xì)化話務(wù)分布區(qū)域，并進(jìn)一步確定WCDMA話務(wù)分布密度然后帶入仿真工具進(jìn)行仿真，得到初步的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃仿真結(jié)果；

　　d)根據(jù)仿真結(jié)果分析進(jìn)行模型核對，并進(jìn)一步對站址進(jìn)行篩選和重選，確定合理的布網(wǎng)方案，并根據(jù)合理的布網(wǎng)方案，調(diào)校相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行再一次的仿真，以達(dá)到最終設(shè)計(jì)要求。

4、WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

　　網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是改善移動(dòng)用戶所享有的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量且確保有效利用網(wǎng)絡(luò)資源的過程。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，有很多問題很難精確定義，這給網(wǎng)絡(luò)留下了一定的問題，這些問題的解決要通過網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化來解決：

　　a)業(yè)務(wù)量估計(jì)。在規(guī)劃階段業(yè)務(wù)量很難估計(jì)準(zhǔn)確。這是因?yàn)?G可以提供多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，新的業(yè)務(wù)模型沒有經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這給規(guī)劃帶來了不準(zhǔn)確性。

　　b)地理信息問題。在規(guī)劃階段，由于地理環(huán)境時(shí)刻在變化，尤其是城市，很難得到非常精確的地理信息。

　　由此可見，由于這些問題的存在，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是一項(xiàng)非常重要的工作。

5、結(jié)束語

　　WCDMA系統(tǒng)是一個(gè)先進(jìn)的系統(tǒng)，但是對網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化方面提出了新的挑戰(zhàn)。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的性能直接影響到未來網(wǎng)絡(luò)的性能，所以在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中要精心考慮和安排。