WCDMA系统覆盖和容量的平衡规划

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作者：山东移动通信有限责任公司济宁分公司 顾涛

　　            山东移动通信有限责任公司 吕雪峰

　　一、WCDMA系统的容量和覆盖

　　WCDMA系统是一种自干扰系统，每一个移动台的信号对于其他移动台来说都是干扰信号，这种干扰主要来自两部分，一是本小区的其他用户的干扰，一是其他小区的用户的干扰。

　　小区的干扰水平和移动台的多少息息相关。可以接入的移动台数量越多，小区的容量则越大，信号干扰也越大。这种制约关系给网络规划带来了难度。

　　1.小区负荷与噪声增加量

　　在WCDMA系统中，随着用户的增加，小区的噪声也随之增加，基站的接收灵敏度降低，结果导致小区覆盖的缩小，形成所谓的呼吸效应。图1表述了在某种无线传播环境下，小区负荷和覆盖之间的关系，从图中可以看到，当小区的负荷达到50%时，干扰提升3dB，覆盖降为空载时的84%。
　　2.业务速率与处理增益

　　WCDMA系统是扩频系统，在扩频和解扩过程中会产生扩频增益。业务速率越高处理增益越小，解调所需的CIR也越大，覆盖范围就越小。高速率的业务往往分布在基站附近，而低速率业务可以在距离基站较远处接入。

　　3.容量和覆盖的关系

　　图2为WCDMA宏小区在144kbit/s情况下覆盖和容量的关系。当小区负荷增加时，由于干扰的增加，不论是上行还是下行，小区所允许的最大路径损耗都在减少，即小区的覆盖缩小。当小区负荷比较低时，小区的上行覆盖半径小于下行覆盖半径，此时系统的覆盖和容量均受限于上行，随着负荷的增加，干扰增加，在上行方向覆盖降低，在下行方向，由于功率共享的原因其覆盖降低更快，以至于负荷达到一定程度后，小区的上行覆盖半径大于下行覆盖半径，此时系统的覆盖和容量均受限于下行。
　　二、覆盖和容量的平衡规划

　　WCDMA系统的覆盖和容量是密不可分的两个关键因素，在规划WCDMA无线网络时，需要同时考虑到容量和覆盖这两个方面，既要满足网络覆盖的要求，又要满足网络容量的需求。图3为覆盖和容量平衡规划的一种方式。
　　在该图中，随着网络负荷的增加，干扰增大，小区覆盖减小，所需的基站数量增多；另一方面，负荷的增加致使单个小区能承载的话务量增加，所需要的基站数目减少。这样，在某一个恰当的负荷L下，满足覆盖所需的基站数目与满足容量所需要的基站数目相等，即图中两条曲线的交点(L，N)所示。如果在该地建设N个基站，则在初期负荷小于L时，小区的覆盖会较大，这样既能够满足覆盖的需求，同时也可满足容量的需求，但在后期当网络承载大于L的负荷时，由于呼吸效应，就会使覆盖出现萎缩。

　　一般认为WCDMA有以下两种规划方法。

　　1.低负荷小容量网络规划

　　该方法使用刚好能够满足覆盖又能够满足容量需求的数目的基站，也就是采用图3所指的两条曲线的交点。采用这种方法规划出的网络一般能够承载的负荷较低，当用户增加时，小区超过设计负荷，出现覆盖空洞，这时就需要增加基站。当然采用不改变网络拓扑的其他扩容方式(如增加第二载波)也是可以的，但是由于网络设计负荷较低，这会造成资源的浪费。

　　2.高负荷大容量网络规划

　　对于WCDMA网络，当上行负荷超过50%或者下行负荷超过75%时，我们就认为是不稳定系统。在规划时可以在该负荷下只考虑覆盖需求实施规划。这样，网络既可满足覆盖又可以满足上行最大50%和下行最大75%的负荷需求。在这种情况下，当网络负荷达到涉及指标时就可以不采用增加基站的方式来扩容，而考虑其他的网络扩容方案(比如增加第二载波等)。但是在网络运行初期，系统设计负荷过大，会造成资源浪费。

　　网络设计时，一般会通过系统仿真确定基站位置，以保证全网的性能。在这样的网络上增加基站，改变网络拓扑，如果站址选择不恰当，很容易增加整个系统的干扰水平，这对WCDMA这样一个干扰敏感的系统来说是不利的，但在建设初期规划大容量的网络也是不合理的，在实际规划设计中，采用何种规划方法要根据投资力度合理选择。本文认为，运营商宜规划一张负荷高、容量大的网络，免去今后加站造成干扰的问题，为优异的网络质量打下坚实的基础打造，如果出于投入资金的考虑，可以采用一步规划到位，分步实施建设的方法，就是考虑目前及今后一段时间内容量增长的需求，网络建设和基站部署分阶段、分区域进行，但部分高话务、高价值的区域可以一步建设到位。