WCDMA無線系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化

??? 本文介紹了WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的基本思想，并提出一些與其他系統(tǒng)共容的策略和后期的優(yōu)化方案。

??? 1、前言

??? 隨著3G移動(dòng)通信技術(shù)日漸成熟，有關(guān)3G網(wǎng)絡(luò)的部署、設(shè)計(jì)也逐步提上日程。對(duì)于運(yùn)營(yíng)企業(yè)來說，一方面要部署多種無線設(shè)備，考慮覆蓋等問題；另一方面，后期應(yīng)用也對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化提出了挑戰(zhàn)。在無線網(wǎng)絡(luò)搭建之前的規(guī)劃、與之后的優(yōu)化和管理，是無線網(wǎng)絡(luò)真正可用的潤(rùn)滑劑。WCDMA作為3G三大主流標(biāo)準(zhǔn)之一，它和傳統(tǒng)的2G、2.5G網(wǎng)絡(luò)有著顯著不同，這種不同，除了表現(xiàn)在無線接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)上外，還表現(xiàn)在核心網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、支撐系統(tǒng)的規(guī)劃、業(yè)務(wù)平臺(tái)的開發(fā)等諸多方面。WCDMA網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)是比較復(fù)雜的，本文僅就一些大的原則提出WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的基本思想，并提出一些與其他系統(tǒng)共容的策略和后期的優(yōu)化方案。

??? 2、無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)流程

??? 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和容量不但與設(shè)備性能有關(guān)，還與每個(gè)小區(qū)基站的站點(diǎn)選擇、參數(shù)選擇、小區(qū)間干擾、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，在綜合這些因素的過程中，逐步形成了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)。具體規(guī)劃流程見圖1。

??? 圖1 WCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程

??? 3、無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃總體原則和主要性能指標(biāo)

??? 3.1無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)總體原則

??? 第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下4個(gè)主要原則。

??? (1)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋與業(yè)務(wù)規(guī)劃相結(jié)合。

??? (2)室外與室內(nèi)覆蓋并重。

??? (3)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)要具有良好的向前擴(kuò)展性，即系統(tǒng)容量能滿足用戶增長(zhǎng)需要。

??? (4)要規(guī)劃好無線支撐系統(tǒng)的建設(shè)，能提供不同用戶的QoS等級(jí)服務(wù)。

??? (5)考慮網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃規(guī)模、技術(shù)手段的未來發(fā)展和演進(jìn)方向。

??? 3.2網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的主要技術(shù)指標(biāo)

??? 無線網(wǎng)絡(luò)初始布局是基于運(yùn)營(yíng)商對(duì)多方面的考慮，包括對(duì)可能的配置和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量的估計(jì)，主要包括以下3個(gè)方面。

??? (1)覆蓋：覆蓋區(qū)、區(qū)域類型信息、傳播條件。

??? (2)容量：可用頻譜、用戶增長(zhǎng)預(yù)測(cè)、業(yè)務(wù)密度信息。

??? (3)服務(wù)質(zhì)量：區(qū)域定位概率(覆蓋率)、阻塞率、終端用戶吞吐量。

??? WCDMA網(wǎng)絡(luò)中覆蓋、容量和通信質(zhì)量3種性能緊密相關(guān)，容量增加將影響覆蓋質(zhì)量，網(wǎng)絡(luò)性能難于預(yù)測(cè)。由于WCDMA網(wǎng)絡(luò)所支持的各種業(yè)務(wù)具有不同的特性，因此系統(tǒng)負(fù)荷和小區(qū)特性難于評(píng)估。這就對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化提出了更高的要求，隨著網(wǎng)絡(luò)的增長(zhǎng)，覆蓋和容量的優(yōu)化將更加關(guān)鍵。

??? 4、WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法

??? 4.1單一WCDMA網(wǎng)絡(luò)的情況

??? 用戶的分布、用戶的移動(dòng)速度以及用戶業(yè)務(wù)模型都直接影響到無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、容量和網(wǎng)絡(luò)性能。而傳統(tǒng)的鏈路運(yùn)算、容量推算等方法都無法準(zhǔn)確地反映未來網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況，只有采用上面流程中專用的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和仿真工具，并建立準(zhǔn)確的地理環(huán)境模型、用戶業(yè)務(wù)和行為模型，才能仿真出實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效果。我們可以從無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋和業(yè)務(wù)兩個(gè)方面對(duì)基站的規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

??? (1)以無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋為依據(jù)的基站預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)方法。在這種設(shè)計(jì)方法中，首先要列出基站覆蓋的參考業(yè)務(wù)，主要關(guān)鍵點(diǎn)是業(yè)務(wù)類型、傳播模型、對(duì)傳播模型的校正、模型有效標(biāo)準(zhǔn)、基本覆蓋等。在確定以上因素的情況下進(jìn)行基站預(yù)算：基站預(yù)算=總覆蓋面積/參考業(yè)務(wù)覆蓋范圍。

??? (2)以業(yè)務(wù)為依據(jù)的基站預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)方法。在這種預(yù)算中，首先要確定業(yè)務(wù)的類型，包括分組業(yè)務(wù)和語(yǔ)音業(yè)務(wù)；第二，要確定總業(yè)務(wù)量的預(yù)測(cè)分布；第三，以坎貝爾模型算出基站預(yù)算；最后核算CS域剩余信道容量是否滿足PS承載，如不滿足，則根據(jù)數(shù)據(jù)承載需要增加基站預(yù)算。

??? 4.2WCDMA與TD-SCDMA混合組網(wǎng)

??? 雖然WCDMA與TD-SCDMA混合組網(wǎng)本質(zhì)上是兩大陣營(yíng)暫時(shí)互相妥協(xié)的產(chǎn)物，但由于雙方及各自內(nèi)部在利益、立場(chǎng)、技術(shù)認(rèn)識(shí)等方面存在一定分歧，根據(jù)WCDMA與TD-SCDMA兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系的差異，目前業(yè)界中也存在兩種不同的混合組網(wǎng)方TD-SCDMA疊加在WCDMA網(wǎng)絡(luò)上的方案和TD-SCDMA與WCDMA互為補(bǔ)充方案。

??? 第一種方案的特點(diǎn)是WCDMA能夠保持地理上的連續(xù)覆蓋，更大程度上體現(xiàn)了WCDMA的發(fā)展利益，但也將在兩種制式的協(xié)調(diào)發(fā)展、終端研發(fā)、頻率干擾等方面面臨許多實(shí)際挑戰(zhàn)。

??? 第二種混合組網(wǎng)方案的發(fā)展思路是：利用WCDMA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)村/郊區(qū)/非熱點(diǎn)城區(qū)邊緣地帶的覆蓋；TD-SCDMA作為城區(qū)中的唯一3G制式熱點(diǎn)，以較高的頻譜效率提供針對(duì)非對(duì)稱、高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及大話務(wù)的承載。由于在城區(qū)中的基站數(shù)遠(yuǎn)多于農(nóng)村/郊區(qū)的基站數(shù)，這種方案更大程度上體現(xiàn)了TD-SCDMA的發(fā)展利益。

??? 4.3 3G與2G并存的情況

??? 對(duì)于傳統(tǒng)的2G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商來說，覆蓋廣泛的網(wǎng)絡(luò)、龐大的用戶群對(duì)于3G網(wǎng)絡(luò)來說既是優(yōu)勢(shì)也是限制因素。2G運(yùn)營(yíng)商既要保持其網(wǎng)絡(luò)覆蓋及用戶優(yōu)勢(shì)，又要引入3G技術(shù)，這必然會(huì)產(chǎn)生兩種系統(tǒng)的相互影響。如何通過網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃將兩者之間的影響降到最低，使兩者能夠?qū)崿F(xiàn)共容是亟待解決的問題。3G/2G網(wǎng)絡(luò)的相互影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

??? (1)無線接入網(wǎng)絡(luò)：主要是要考慮到2G/3G網(wǎng)絡(luò)間的漫游、切換，基礎(chǔ)設(shè)施公用(共站址、共享室內(nèi)分布系統(tǒng)、共機(jī)房等)等方面。

??? (2)核心網(wǎng)：主要考慮到2G網(wǎng)絡(luò)中的信令網(wǎng)、承載網(wǎng)、BOSS系統(tǒng)，以及如何進(jìn)行2G/3G之間“號(hào)碼攜帶NMP”等。

??? (3)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)：智能網(wǎng)、業(yè)務(wù)平臺(tái)、業(yè)務(wù)管理平臺(tái)等。

??? 為了整合資源，使3G/2G做到很好地共容，在無線接入網(wǎng)規(guī)劃部分需要注意以下幾個(gè)問題。

??? (1)漫游：3GPP對(duì)于2G/3G之間的漫游、小區(qū)重選、系統(tǒng)設(shè)備、終端都指定了詳細(xì)的規(guī)范。并要求原有的BSS進(jìn)行協(xié)議升級(jí)，以支持3G鄰近小區(qū)的廣播、系統(tǒng)間切換等特性。另外，為了支持系統(tǒng)間切換，MSC設(shè)備也需要進(jìn)行相應(yīng)的軟件升級(jí)。2G/3G雙重覆蓋時(shí)，我們傾向于3G用戶優(yōu)先接入3G網(wǎng)絡(luò)，并保持在3G網(wǎng)絡(luò)中。

??? (2)切換：現(xiàn)階段，在2G/2.5G和3G之間的切換還存在很多問題。3GPP只制定了R99版本的3G/2G之間的切換，因此，只有對(duì)原有的2G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)到R99，才能夠支持系統(tǒng)間的切換。而升級(jí)原有的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商是個(gè)巨大的風(fēng)險(xiǎn)。為解決以上問題，可以采取3GMSC兼容2GMSC的做法。

??? (3)基礎(chǔ)設(shè)施共用：包括共站址及機(jī)房、共享室內(nèi)分布系統(tǒng)、共天饋系統(tǒng)等，充分利用現(xiàn)有資源，減少初期成本。

??? 5、WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)后期優(yōu)化

??? 5.1優(yōu)化流程

??? WCDMA網(wǎng)絡(luò)無線優(yōu)化過程分3個(gè)階段，即初期勘察階段、RF優(yōu)化階段、全網(wǎng)性能測(cè)試階段。這3個(gè)階段互相獨(dú)立又互相結(jié)合，是一個(gè)完整的、不可分割的過程。

??? (1)初期勘查階段的第一步是進(jìn)行RF的規(guī)劃和模擬分析，得到RF網(wǎng)絡(luò)性能表征圖，第二步是通過天線初始方向角和傾角保證基本的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，通過單小區(qū)功能測(cè)試發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問題，確保RF優(yōu)化階段工作的順利進(jìn)行。

??? (2)在RF優(yōu)化階段，通過掃頻和路測(cè)等手段來進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)問題，如無線覆蓋空洞、導(dǎo)頻污染、鄰區(qū)丟失等問題。在此基礎(chǔ)上通過對(duì)天線高度、方向角和傾角調(diào)整和數(shù)據(jù)庫(kù)修改等工作進(jìn)行優(yōu)化。

??? (3)系統(tǒng)性能階段主要通過路測(cè)進(jìn)行呼叫性能的檢測(cè)和評(píng)估。采用不同業(yè)務(wù)下大量呼叫的路測(cè)結(jié)果分析結(jié)合系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)的KPI指標(biāo)，進(jìn)一步對(duì)參數(shù)作修改和RF調(diào)整。

??? 系統(tǒng)各個(gè)階段都有助于形成標(biāo)準(zhǔn)的最優(yōu)化的數(shù)據(jù)庫(kù)，也有利于對(duì)系統(tǒng)無線規(guī)劃模型的修正。

??? 5.2優(yōu)化手段

??? 5.2.1覆蓋

??? 覆蓋問題需要通過分別分析上下行方向的Ec和UE發(fā)射功率予以判定。下行方向Ec值就足以表示覆蓋的好壞，而不需要考慮Ec/No，但是如果結(jié)合容量和質(zhì)量進(jìn)行分析，則需要綜合考慮各種性能指標(biāo)。

??? 5.2.2鄰區(qū)丟失

??? WCDMA系統(tǒng)中，丟失的鄰區(qū)因?yàn)椴荒芗皶r(shí)增加到激活集中，就會(huì)產(chǎn)生干擾，引起下行掉話和上行呼叫質(zhì)量的降低。

??? CPICH：Ec＞RxLevmin

??? Ec/Io＞Ec/Iomin

??? 當(dāng)滿足小區(qū)選擇/重選條件時(shí)，小區(qū)就應(yīng)當(dāng)成為合法的鄰區(qū)，即滿足上述條件即可。如果僅根據(jù)CPICH_Ec/No進(jìn)行HO判斷，則鄰區(qū)的判斷條件應(yīng)該為：

??? CPICH：Ec/No＞Ec/Iomin

??? Ec/No最小值建議使用-16dB。

??? 5.2.3導(dǎo)頻污染

??? 如果最好服務(wù)區(qū)的CPICH_Ec很好而CPICH_Ec/No很差，則表明導(dǎo)頻污染存在。其判斷條件為：

??? 最好服務(wù)區(qū)：CPICH_Ec＞-100dBm

??? CPICH_Ec/Io＜-10dB

??? Ec值-100dBm為話音業(yè)務(wù)的要求。而Ec/No小于-10dB時(shí)，呼叫質(zhì)量則無法保證。

??? 通過提高最好服務(wù)區(qū)的Ec值或者減小干擾小區(qū)的干擾，都有助于解決導(dǎo)頻污染問題。而如果導(dǎo)頻污染是由于小區(qū)重疊造成的，則需要進(jìn)行天線傾角調(diào)整。

??? 5.2.4軟切換區(qū)域優(yōu)化

??? 軟切換區(qū)域優(yōu)化的目的是為了將系統(tǒng)中的軟切換區(qū)域限定在一個(gè)合理的范圍。因?yàn)檫^大的軟切換區(qū)域?qū)?huì)造成容量的丟失，因?yàn)槊總€(gè)UE都使用2個(gè)以上的鏈路進(jìn)行連接，這樣呼叫需要多個(gè)信道資源和發(fā)射功率，它意味著NodeB下行容量的降低。對(duì)于上行來講，由于RNC進(jìn)行信號(hào)選擇，所以對(duì)容量等沒有影響。

??? 切換太多，IuB容量將會(huì)浪費(fèi)，切換太少又可能掉話。所以軟切換區(qū)域應(yīng)控制在30%。

??? 6、結(jié)束語(yǔ)

??? 3G無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃是一個(gè)復(fù)雜浩大的工程，由于3G業(yè)務(wù)的多樣性和3G本身的許多特點(diǎn)，使得它的設(shè)計(jì)復(fù)雜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)的規(guī)劃。在我們構(gòu)架出基本3G框架的基礎(chǔ)上還需要考慮3G/2G的共容，使系統(tǒng)間能夠方便的進(jìn)行通信，并充分地利用已有的系統(tǒng)克服因站址選擇的局限性而導(dǎo)致不同系統(tǒng)共站址、共機(jī)房等造成的系統(tǒng)間的干擾問題。