WCDMA无线网络规划的关键点

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由于WCDMA系统是一个自干扰系统，对于WCDMA无线网络的建设需要遵循统一规划、分布实施这个大原则，这一点与GSM网络建设相比有较大的区别，因为GSM网络可以通过小区分裂来不断扩容其网络容量。在提供WCDMA无线网络规划解决方案时，准确把握好WCDMA无线网络规划的几个关键点对于建设一个合理、有效、高质量的网络至关重要，以下从几个方面做一个相关分析。1、业务预测
　　1.1　UMTS QoS类型
　　在UMTS中，定义了4种业务类型：会话类型、流类型、互动类型、后台类型。这些类型之间的主要区别在于电信业务对时延的敏感程度，具体如表1所示。

表1　类型特征

　　在UMTS初期，会话类型和数据流类型将通过实时连接方式传送，互动类型和后台类型的业务将使用分组时序安排的非实时分组数据来传送。
　　1.2　业务模型
　　WCDMA网络可提供的业务分已有业务和3G特有业务，已有业务包括语音、短消息、多媒体消息、WAP浏览、Java下载、位置服务、数据接入，3G特有业务包括可视电话、流媒体、PTT、Presence/IM。需要从以下几个方面进行分析。
　　（1）用户总数；
　　（2）用户分布（需参考现网用户分布情况）；
　　（3）各种业务的平均呼叫频率、持续时间（需参考现网业务流量分布情况）；
　　（4）上下行数据速率、质量要求；
　　（5）各种业务的比例分布。
　　在对以上几个方面进行分析时还需结合不同业务的相应策略、不同业务的生命周期、现有3G运营商业务情况综合分析。
2、WCDMA无线网络规划
　　由于WCDMA系统是一个自干扰系统这个特点，对于WCDMA无线网络规划需依据连续覆盖和一次规划、分步实施这两个主要原则。
　　2.1　WCDMA无线网络预规划
　　2.1.1　覆盖区域分类
　　为更好地规划好网络，需要对覆盖区域进行合理地分类，不同类型的区域予以不同的覆盖目标（CS12.2k/64k、PS64k/128k/384k等），通常覆盖区域可分为密集城区、普通城区、市郊、县城、高速公路等。每个地区可根据自己的特点进行针对性地分类。同时覆盖区域的物理位置划分需结合地理特征、现网业务流量分布综合确定。
　　2.1.2　模型校准
　　传播模型反映的是在某种特定环境或传播路径下电波的传播损耗情况。在传播模型应用方面较多的是基于大量测量数据的统计模型，统计模型的研究历史悠久，是一种比较成熟的技术，它得到了包括国际电联（ITU）、欧洲电信标准协会（ETSI）以及许多著名通信厂商的认可和采用。统计模型适用于宏蜂窝信号的预测，对微蜂窝以及更小的蜂窝小区及室内信号的覆盖预测有较大的偏差。
　　传播模型有COST231-HATA传播模型（适宜于宏小区传播模型）、标准传播模型（Standard Propagation Model）（适宜于宏小区传播模型）、COST231-Walfisch-1Kegami模型（适宜于有建筑物高度的城市微小区）等多种，例如标准传播模型（Standard Propagation Model）：
　　
　　（1）Lpath：路径损耗（dB）；
　　（2）K1：常量偏移。与频率相关的常数；
　　（3）K2：距离衰减系数；
　　（4）K3：基站天线高度修正系数；
　　（5）K4：与衍射损耗相关的系数，必须大于0；
　　（6）K5：基站天线高度及距离修正系数；
　　（7）K6：与移动台高度相关的系数；
　　（8）K7：绕射修正系数；
　　（9）f（clutter）：地物衰减修正系数；
　　（10）d：基站与移动台间的距离（km）；
　　（11）HTxeff、HRxff：基站天线和移动台天线的有效高度（m）。
　　由于传播模型的结果在网络预规划以及系统仿真中都会用到，因此传播模型校准是无线网络规划中一项基础性工作。根据无线电波的传播理论，信号在几十个波长的距离上经历慢的随机变化，其统计规律服从对数正态分布。当我们在40个波长的空间距离上取平均的话，就可以得到其均值包络，这个量通常称作本地均值，其和特定地点上的平均值相对应。模型校正的CW测试就是要取得特定长度上的本地均值，从而利用这些本地均值来对该区域的传播模型校正。在传播模型校准中需要掌握好以下关键点。
　　（1）尽可能选择服务区内具有代表性的传播环境。例如密集城区、一般城区、郊区、开阔带等；
　　（2）测试站点条件必须能代表典型基站条件。这里的条件包括天线挂高、周围地物地貌类型等；
　　（3）站址选择的原则是要使它能够覆盖足够多的地物类型（这些地物类型来自数字地图），一般需要保证每一个地物模型至少有1个最佳测试站点；
　　（4）路线选择上要求尽可能经过各种地物、测试数据分布尽量均匀、测试距离主要由信号的场强来决定，对于GPS难以定位，路面高度落差过大的路线不宜选择。
　　2.1.3　链路预算
　　链路预算是覆盖规划的重要组成部分，具体流程如图1所示。

图1　流程图

　　WCDMA网络建设初期一般都可以认为系统覆盖上行链路受限，因此主要对上行链路进行计算。链路计算公式：
　　最大允许路径损耗=最大UE发射功率-身体损耗-阴影衰落+软切换增益-穿透损耗-快衰落余量-干扰余量+天线增益-馈线损耗-接收机灵敏度
　　根据链路计算可以从覆盖角度得到基站站距从而初步得到所需基站大致数量，在上面公式中，对于不同速率的业务其接收机灵敏度是不同的。因此，对于相同面积的区域进行不同业务的连续覆盖，所需基站数量差别非常大，所以前文所叙“不同类型的区域予以不同的覆盖目标”对于网络规划来说非常重要，做准合理的区域分类可以有效提高规划的准确性及控制和投资。
　　2.2　站址选择
　　根据链路预算可以得到不同覆盖区域的WCDMA基站数量和站距要求。在此基础上进行站址选择，一个基站站址选择的合理与否不仅关系到自身的效果，而且直接关系到附近其他基站的位置和效果，关系到全网的通信质量，因此进行站址选择需要考虑好以下因素。
　　（1）充分考虑基站的有效覆盖范围使系统满足覆盖目标的要求；
　　（2）对具备共站址条件、站址分布合理的可用站点，3G系统应尽量利用现有的可用机房和天面、铁塔资源，以节省建设投资。对具备共站条件，但站址分布不合理的GSM基站应予以放弃；
　　（3）充分考虑数据业务需求，在数据业务高密度区应保证WCDMA系统基站覆盖的连续性；
　　（4）应考虑其它系统干扰因素，保证必要的空间隔离。与GSM基站共址时要满足系统间隔离度要求；
　　（5）避免在雷达站附近设站，如果设站应采取措施防止相互干扰和保障安全；
　　（6）不宜选择在易燃、易爆建筑物场所附近。
　　2.3　系统仿真
　　在网络规划阶段，通过计算机仿真对各种场景下网络的覆盖、容量和服务质量进行评估，通过对一定电波传播环境和用户分布下的用户通信行为进行足够多次的迭代式模拟，得到其统计平均作为仿真的可信结论。Monto Carlo仿真是静态仿真中的一种，是网络规划阶段的通用仿真方法，其主要步骤如下。
　　（1）导入实际排查后具备条件的候选站址信息和业务模型；
　　（2）在地图上逐块进行仿真调整，根据仿真统计分析结果进行站址、站高、功率、方向角、下倾角的调整，优化仿真结果；
　　（3）根据需要删减和增加一些基站；
　　（4）调整完毕后，在更大范围内进行仿真试验，然后再来进行调整，直到全网的仿真结果完全符合设计要求。
　　输出主要包括如下方面。
　　（1）导频覆盖情况；
　　（2）各种业务的覆盖区域和通信概率；
　　（3）各种业务的容量；
　　（4）各种业务的服务质量和阻塞原因；
　　（5）软切换区和软切换率；
　　（6）导频污染。
　　在进行系统仿真时，对于电子地图要求包括如下。
　　（1）电子地图包括的信息：
　　*地形高度；
　　*地物覆盖；
　　*矢量；
　　*建筑物的平面和高度数据；
　　*文本标注。
　　（2）电子地图的精度要求：
　　*5m：密集城区；
　　*20m：一般城区；
　　*50m：郊区；
　　*100m：农村。
　　根据一次仿真的结果，对于基站设置有变化的站址需进行再次排查，并进行二次仿真。
　　2.4　室内覆盖
　　在城市市区的室内，特别是高层建筑（大型商场、购物中心、宾馆等），由于建筑结构对信号的屏蔽衰减严重，加之高层可能收到很远距离基站的信号，致使手机接收不到信号或收到的信号杂乱、不稳定，很容易造成掉话、通话质量差等现象。改变这种状况的普遍做法就是增加室内分布系统，使室内信号强度和质量得到改善。
　　在需要建3G室内分布系统的场所，如果已有2G室内分布系统，则优先考虑共用2G室内分布系统。对3G室内分布系统来讲，与2G共用是简单、有效而且经济、快速的建设方案。
　　3G与2G共室内分布系统，对原有系统的改动主要包括两方面的工作：一是更换室内窄带天线为宽带天线，使之能同时服务于3G和2G系统。二是在基站设备接入端，增加双工合路器来保证系统间隔离度要求。在少数情况下原系统中存在干线放大器，则需要增加双工分路器、干放和双工合路器。
3、结束语
　　做好WCDMA无线网络规划需要做的工作很多，以上对几个关键点做了相关分析，在实际工作中，需要有针对性把握好关键点的工作，就能为后期建设一个理想的WCDMA无线网络奠定良好的基础。