WCDMA无线网络的规划方法

中国联合网络通信有限公司清远市分公司 赵 斌

WCDMA无线网络的规划方法

中国联合网络通信有限公司清远市分公司 赵 斌

一、WCDMA无线网络与2G无线网络的区别

WCDMA（第二代无线通信技术）无线网络同2G（GSM，全球移动通信系统，以下简称2G）无线网络在本质上就是有区别的，2G无线网络主要的业务范围是语音服务，所承担的数据形式单一，提供的服务项目有限，所以2G无线网络的规划方法相比WCDMA网络规划要简单得多；WCDMA无线网络所提供的内容不仅包含语音数据还包括更加丰富多样的数据种类和业务，这也为我们提供了更加丰富多彩的生活。即WCDMA无线网络要比2G无线网络更加精彩，其规划也比2G无线网络复杂很多。

一般在2G无线网络系统的无线规划中，主要考虑的是通话语音业务范围、业务数量和少量的数据业务，譬如SMS业务等，经过规划可以确定分配给定信道的数量多少，通常在小区的通信容量是一个定数。所以，在2G无线网络的无线规划中，网络的覆盖和数据的容量规划可以独立地进行规划。

WCDMA无线网络系统中，不仅仅是有语音数据的规划，还包含了多种不同速率、不同QoS（Quality of Service）服务质量需求的业务、多种业务联合的环境和WCDMA无线网络系统本身的特点，这都表现了WCDMA无线网络系统的规划内容要相比2G无线网络系统规划内容丰富得多。在这里要特别注意的是，在规划WCDMA无线网络系统的时候，小区的网络覆盖和数据容量需求需要相互结合起来考虑规划。WCDMA无线系统覆盖的能力同网络系统负载情况相互关联，当网络系统负载增加时就会导致无线网络覆盖范围缩小，WCDMA无线网络每载波的容量同其所处自然环境、使用用户和业务情况一同发生变化，网络使用也相继发生相应的变化，临区干扰等因素也是相互关联的，所以它具有小区呼吸效应，即“软”特性。所以在WCDMA网络系统中，功率控制（TPC）、软切换和更软切换产生的增益、上下行链路的功率预算等因素都是在进行WCDMA无线网络规划时需要认真分析和考虑的。

2G无线网络系统的无线网络规划是在小区的数据容量和覆盖范围两者间求得最佳平衡点，然而WCDMA无线网络系统的无线网络规划主要是在数据容量、覆盖范围、服务质量之间寻求最佳平衡点。

二、WCDMA无线网络规划方案设计步骤及原则

WCDMA无线网络规划的具体要求是可以根据规划出的方法使得WCDMA无线网络的使用特性和网络覆盖规划满足规划需求，同时设定相应的工程参数和无线资源参数，并要求可以满足信号覆盖面积、系统数据容量和服务质量需求的业务，使无线网络的工程造价成本最低,满足设计需求。

1.WCDMA无线网络规划方案设计步骤。

（1）就需要根据无线网络自身特点进行分析，譬如WCDMA无线网络具有的小区呼吸效应（使用用户和业务情况发生变化，网络使用也相继发生相应的变化），随着小区网络负载的增加，覆盖面积会逐渐缩小。

（2）需要了解网络运营商对无线网络运行环境、无线业务的需求等要求，在不同的网络运行环境下，不同的业务需求就决定了不同的网络所需要达到的性能指标。

（3）再对以上两个条件进行分析，把其纳入无线网络规划中。

2.WCDMA无线网络系统规划原则如下。

（1）WCDMA无线网络建设采用全国统一规划，分步实施的网络规划建议方案，即确保网络规模可持续发展的规划原则。

（2）规划前对所规划环境进行分析，根据覆盖范围的广度和深度，覆盖区域的基础设施状况实现全覆盖（重要城市和中等发达地区，人口稠密的地级市和县级市地区等）、部分覆盖（地区面积广、人口稀少地区等）。随着网络覆盖面积的不断扩大和发展，网络覆盖从现在的经济发达省市到经济中等发达地区大乡镇村屯的网络覆盖，再到经济欠发达地区部分乡镇的网络覆盖，最终实现全国范围内的网络覆盖。

（3）无线网络规划中要对所覆盖网络现有的通信基础设施，包含通信信号塔、通信传送线路、通信机房、通信站等进行调查与了解，并运用合理的工程施工技术，对其加以利用，从而避免重复建设浪费资源，这也为网络建设降低了建设成本。

（4）无线网络规划内容要对所建设的网络数据容量、覆盖范围、网络质量和投资效益进行综合分析，通过合理的技术手段使其可以相互协调工作，从而达到优化的无线网络服务。

（5）网络的规划要确保其可持续发展性能可以满足用户的数量增长需求，网络可升级扩充，可达到远期预计发展目标的扩展性。

（6）无线网络规划要将网络覆盖与所提供的业务范围规划结合起来，根据所需设计规划网络使用功能，对于外围网络和内部网络并重的建设进行充分考虑，使得无线网络规划和实际应用相互协调。

（7）WCDMA无线网络规划需要做好无线支撑系统的规划建设，可以使所提供的服务满足不同用户的QoS服务质量等级要求。

三、WCDMA无线网络规划的流程

WCDMA无线网络规划流程包括：规划目标（现网资源分析、市场调研、运营商需求分析、业务模型分析）、预规划（CW测试、模型校正、链路运算、基站勘察、网络估算）、初始布局（基站规则、站址调整，传输、电源、配套需求、预测仿真）、满足需求、做出最终规划。WCDMA无线网络规划流程见图1。

图1 WCDMA无线网络规划流程

通过对所覆盖的小区进行市场调研，了解现在已有网络资源、通信信号塔、通信传送线路、通信机房、通信站等和小区内每个区域所需业务支持的类型和流量。另外还要收集各种区域所需业务种类数量的密度分布图、区域地形状况地貌特征数据资料、运营商所初步确定站址数据信息和无线网络可持续发展使用的长期规划等信息。规划方法的目标确定要从综合性能考虑其市场氛围的需求和造价成本的因素。

预规划进程是把规划目标前所收集到的信息资料进行综合考虑，对网络的覆盖、网络的容量、服务的质量等加以分析、归纳和总结，得到理论上的网络覆盖、网络容量规划和服务质量、业务范围的初步设计方案。其中包括建立传播模型、创建链路预算表、对站点的评估、新站点的建立，并进行计算机辅助模拟的网络覆盖和周围环境所带来的干扰分析等。初步布局按照各区域的具体情况分析制订出相应的基站勘察、业务量、网络估算和链路预算，分别从网络容量和网络覆盖的方面估算出需要基站的数量，权衡网络容量和网络覆盖的搭配，结合初选站址的目标信息，做出基站建设的初始布局。对站址进行实地勘测（站址周围环境、通信基础设施、信号塔、通信传送线路、通信机房、通信站等）综合研究，并且对站址进行可行性研究、结构核算，估算出站址成本。其中需要各方面规划人员的协调配合，涉及无线规划、传输规划、施工、土建工程等。通过实际勘测，多次调整初始布局的站址信息，使其成为最终站址，并整理最终站址的地理环境、建筑物、坐标系、天线的位置、天线的倾斜角度、方位角、高度、基站数量、基站位置等信息，做出详细的站址信息报告。确定好站址，进行码字和频率的系统分配，做出最终的规划方案。其规划内容包括网络覆盖规划、网络容量评估、环境干扰规划、站址分布、码字规划、频率规划、计算功率预算、参数集规划等多种部分综合的整体的设计方案。

四、WCDMA无线网络规划的内容

WCDMA无线网络规划内容可被分为网络覆盖规划、网络容量规划、码片和频率规划、无线资源规划、切换规划、功控规划、计算功率预算、参数集规划、频率规划等多方面，其中挽留过覆盖规划和网络容量规划是核心内容。在WCDMA无线网络系统中该区域的所有用户都是在空中接入共享接口，所以具有相同环境下的相互干扰资源，每个用户影响其他用户的同时，引起用户的使用发射功率发生变化，所以在进行WCDMA无线网络规划时，网络覆盖和网络容量是息息相关的，相互联系，相互制约，所以规划中必须进行迭代计算。下面是CDMA无线网络规划的几点规划内容。

1. WCDMA无线网络覆盖的方式取决于所覆盖的区域、区域类型和传播条件。WCDMA无线网络覆盖范围的计算通过对链路预算和实地勘测所获得的无线网络传播模型校正。WCDMA无线网络链路预算中包含干扰余量、快衰落余量、软切换增益等参数，这些参数是在GSM链路预算中不采用的新参数。WCDMA无线网络链路预算的主要目的是预算出在各种环境情况下所覆盖的网络半径，这需要对当前系统模型参数合理取值，并分析小区的最大允许的路径损耗等。WCDMA无线网络系统的链路预算不是一个单纯的线性过程，它需要和小区的负荷估算相结合进行综合预算。首先，必须根据在不同移动台速度下每种业务的质量要求，获得相应的上、下行的Eb/N0指标值，由此计算出各种业务的参考接收的灵敏度。参考接收灵敏度与系统热噪声、业务速率和Eb/N0有关。然后，在设定或者已知小区负荷的情况下，上行最大允许路径损耗的计算就变成一个简单地与GSM系统上行链路预算相似的计算过程。而下行链路的预算问题要复杂些，面对的是如何把有限的总发射功率分配给各个活动终端的问题。鉴于终端位置分布、终端软切换状态等不确定性，必须建立一个模型，做一些简化性的假设，然后才能计算出一个统计性的结果。

2. WCDMA无线网络容量与GSM无线网络相比，WCDMA无线挽留过系统容量规划更依赖于覆盖，容量直接和功率预算有关。功率预算针对的是一种典型的业务，然而WCDMA无线网络在实际中可能同时存在着多种不同的业务类型，包括通话语音业务和数据传送业务。这就需要使不同的使用用户、无线网络系统的容量在上行链路和下行链路不相同。通过理论上的分析和结合仿真效果分析可以看出来，上行链路的网络容量是下行链路网络容量的2～2.5倍。由于WCDMA无线网络系统是干扰受限网络系统，网络容量的规划本质上是要对环境干扰量的估计要充分地考虑。对于下行负荷载量的估计，主要是通过对网络基站发射功率进行估计。按照每个用户所需求的最小功率，以基站到移动台平均衰耗及移动台灵敏度来确定。频率干扰所引起的噪声提升使得移动台所需最小功率比原来有所提高，最后会导致网络系统能接入的用户数量减少，所以基站需要具有一定的抗干扰能力。

3. 码片和频率。从网络规划的角度看，WCDMA无线网络系统中的码片和频率规划相对比较简单，其主要任务是为下行链路分配扰码。扰码组的码序列限制在512个，扰码在网络规划中被分配给扇区，因为扰码的数目太多，扰码分配这一繁琐的工作通常由网络规划工具自动完成。WCDMA无线网络系统的频率复用因子为1，是典型的空中接口干扰受限系统。如果运营商有两个或三个以上的载频，那么WCDMA无线网络系统频率规划时要考虑到这些载频分别用于宏蜂窝、微蜂窝、室内覆盖等，同时还要考虑到本运营商内部宽带系统和窄带系统间的干扰和运营商运营网络之间的干扰。

五、WCDMA无线网络规划方法

WCDMA无线网络的网络覆盖、网络容量和网络性能之间的关系之间是相互影响、相互制约的。网络用户的分布、用户的移动速度和用户所使用的业务模型都直接影响到无线网络的覆盖、网络的容量和网络的性能。所以要准确地描述出未来网络规划的实际情况，不仅需要通过链路预算、网络容量推算等方法估算出WCDMA无线网络的大概建设规模以及基本建设方案，而且还需要采用专用的网络规划和仿真工具，采集准确的地理环境、建筑物、坐标系、天线位置、天线倾斜角度、方位角、高度、基站数量、基站位置等信息，做出详细的站址信息报告，制订规划方案。

六、结论

合理优秀的规划方案在WCDMA网络建设中可以带来最佳的网络运营效益。因此，规划WCDMA无线网络时，要尽量提高高频谱效率，合理利用已有无线网络设施，为更多的用户提供多种业务内容，降低运营成本。