U900技术在丘陵区域广覆盖的研究及应用

韦 凤（北京中网华通设计咨询有限公司，广西 南宁 530022）

U900技术在丘陵区域广覆盖的研究及应用

韦 凤
（北京中网华通设计咨询有限公司，广西 南宁 530022）

通过对 UMTS900技术在丘陵区域广覆盖的技术优势、部署难点及部署风险点的研究分析，提出了 UMTS900技术在丘陵区域部署的频点规划、设备组网及天馈实施等方案，并以广西丘陵区域广覆盖为例进行分析，进一步验证了方案的可行性，为后期网络的大规模部署提供了有效参考。

UMTS900技术；丘陵区域；广覆盖研究；工程部署

1 引言

后3G（3rd-Generation，第三代移动通信技术）时代，随着城区深度覆盖的完善，农村区域广覆盖亟需扩大，与之相随的是用户对数据业务的需求日益强烈，然而大规模部署UMTS2100（Universal Mobile Telecommunications System 2100，工作在2100MHz的3G移动通信系统）尚需巨额成本的投入，于是催生了 UMTS900（Universal Mobile Telecommunications System 900MHz，工作在900MHz的3G移动通信系统）技术，也为UMTS900技术在广西丘陵区域广覆盖提供了实施的条件。本文将在分析UMTS900技术实施要点的基础上，进一步分析其规划及组网方案，并以梧州藤县的重点乡镇UMTS900部署前后的效果对比分析，进一步探讨了UMTS900在广西农村区域大规模部署的可行性和必要性。

2 UMTS900技术回顾

2.1 UMTS900技术优势

随着UMTS900技术不断成熟商用，其技术优势得到了业界的广泛认同[1]，主要体现在以下三个方面：

（1）覆盖范围广

与2100M频段相比，900MHz频段具有更低的空间损耗，可以覆盖更广的范围，从而大大降低建设UMTS网的成本，同时随着站点的减少也大大减少UMTS系统内部切换，提升网络性能。

（2）穿透能力强

UMTS900比 UMTS2100的信号穿透性更强，通过UMTS900可以提供更好的室内覆盖、深层覆盖解决方案，从而可大大改善用户感知。

（3）建网成本低

UMTS900单站覆盖面积更广，这意味着运营商可以建设更少的基站同样达到良好的覆盖效果，特别是在覆盖人口低密度区域，而且，可通过重用现有GSM900（Global System for Mobile communications 900MHz，工作在900MHz的全球移动通信系统）基站的站址及天馈线，从而大大降低网络建设投资及运营成本，缩短了建设周期。

2.2 UMTS900规划部署难点

从某运营商整体网络的发展趋势来看，在农村地区尤其是非发达农村地区及偏远区域部署UMTS900作为扩展3G覆盖的补充应是部署UMTS900组网策略的首选策略，然而在实际应用UMTS900技术存在以下难点[2]：

（1）维系GSM900话务质量的难度

UMTS900频率复用后，GSM900频率的可用资源会大为减少。为保证频率复用紧密度不至于增加太多，需相应地减少GSM900的配置。但GSM900话务量在短期内不会下降，有些地方甚至还会有小幅的增长，因此减少配置可能会出现GSM900话务拥塞。因而，如何在部署UMTS900后还能维持在部署UMTS900区域保持良好的GSM900话务质量，将成为部署UMTS900的最大挑战[3-4]。这个问题通常可通过话务迁移及频率紧密复用等措施来解决。

（2）频率规划的难度

频率复用后，900 MHz频率规划存在着邻频干扰、同频干扰等问题及全网频率重新规划的难度。分析如下：

①邻频规划的难度。900 MHz复用后，UMTS的非标准带宽应用将带来GSM和UMTS系统的邻频干扰问题，应从网络规划角度考虑采取一些必要的措施（如小间隔频点等）加以规避。

②消除同频干扰的难度。UMTS900复用频率通常是从农村开始的，并按“农村→郊区→城区”的顺序进行布网。一般而言，全网都有GSM900网络，只在农村/郊区进行频率复用，没有进行频率复用的城区GSM900网络可使用农村/郊区UMTS900频带内的频率。在这种情况下，农村/郊区UMTS900系统与城区GSM900系统间的同频干扰，不能通过滤波器来消除。就目前来说，只能在复用区域和没有复用区域间预留保护带（即缓冲区），并通过地理上的隔离来克服同频干扰。

③UMTS900区域频率规划的难度。对于某运营商6 MHz带宽来讲，U900频率复用后，即便是UMTS900采用4.2 MHz带宽，剩下的GSM900频点也只有1.8 MHz带宽、9个频点（含邻频）可用，因此为UMTS900区域的GSM900频率规划带来了很大难度。

④多系统的协调问题。部署UMTS900后，除拥有GSM900及UMTS900系统外，某运营商还同时拥有DSC1800（Digital Cellular System at 1800MHz，1800MHz数字蜂窝系统）及UMTS2100系统。多频段、多系统间如何地进行协调，是部署UMTS900所必须认真考虑的问题。

⑤系统干扰问题。900M 频率复用后，网络性能主要受GSM900和UMTS900系统间邻频干扰以及GSM900让出5 MHz左右带宽资源给UMTS900后，频率资源更加紧密、GSM系统内部干扰更加严重这两方面因素的影响。

2.3 UMTS900部署风险点分析

从UMTS900部署对维护现网的稳定性的影响、部署后因终端普及情况影响用户接入以及接入后网络使用体验等方面对推广UMTS900的风险点进行如下分析：

（1）对现网稳定性的影响

UMTS900网络部署可以有效拓展单站覆盖范围，最大限度降低网络建设成本，与此同时，将带来大量现网GSM站点翻频、减容降配以及多系统协调等操作，这必然对目前作为主要话音承载网的 GSM 网络稳定性带来影响。按照新规划UMTS900站点周边6-8公里作为缓冲区进行测算，每部署一个UMTS900站点至少对其周边相邻两个GSM900站点带来影响，通常受影响的GSM900站点将远高于此最低估算值，随着对应GSM网络的频繁调整，势必会影响前期已优化调整好的网络的稳定，这将影响到GSM网络的质量及用户的感知。

（2）终端普及情况的影响

终端是控制移动网的入海口，终端的份额将决定通信之争的胜负。随着，3G业务的快速发展，运营商的竞争格局发生了重大变化并形成了三足鼎立的趋势。从3G网络发展前期依靠引进iPhone等明星手机发展中高端用户，依靠终端策略抢占了不少市场份额并取得了不错的发展，然而高额的终端的补贴却给3G业务的发展带来了不少压力；而到后期，随着战略的转变，以千元智能手机为抓手深挖中低端用户，为3G业务的发展注入了新的活力。UMTS900建设初期定位于广覆盖需求强烈且有一定经济效益的乡镇及以下的区域，其中低端用户占比较大，因而通过重点以千元智能手机为抓手，并根据用户需求双管齐下发展iPhone等高端终端的市场策略，将不失为UMTS900发展的趋势。

（3）对用户体验的影响

某运营商在 900MHz频段只有 2*6MHz带宽，考虑到GSM900网络短期还无法退网、国内UMTS900终端普及率等因素，目前还无法直接应用6MHz带宽的UMTS900系统，使用带宽相对更窄3.8M的频谱压缩技术，以实现在6M的带宽上同时部署GSM900和UMTS900。由此，在乡镇镇区、高铁动车等用户感知敏感区域，用户在习惯于现网HSPA+21M及以上的高速、流畅、良好的数据体验后，在 UMTS900与UMTS2100切换区用户必将敏感体验到前后的急剧落差，非但对网络的品牌推广不利，反而会带来大量的投诉。

（4）对后期扩容及LTE（Long Term Evolution，第四代移动通信系统）部署的影响

对于部署UMST900网络后，若后期相关区域用户对高速下载业务需求将因频率资源的限制，无法采用相邻频谱资源来达到吞吐率翻倍的效果，即使将GSM900频段资源全部清出，全部的6MHz带宽也不足以满足3.8MHz带宽的UMTS900网络再增加一个载波来升级DC-HSPA+的需求。非但网络容量无法升级，网络速率上也将无法与竞争对手的4G网络相抗衡。

后续向LTE演进后，已部署的UMTS900网络，因传播特性与UMTS2100网络差异较大，覆盖距离、站点距离存在不同，将面临重新谈点、加站，重新规划组网的问题，在相同区域造成站址交叉部署和资源浪费的现象，特别是涉及穿越“以南宁-柳州-桂林为中心轴，北部湾经济区带为扇区的经济辐射带”沿线的区域，部署UMTS900的远期成本及代价更高。

3 规划及组网方案

3.1 频点规划方案

某运营商 900MHz频段的频谱资源为 909-915MHz/954-960MHz，去掉95号保护频点，实际总可用GSM900的频点为29个（96号至124号，共计2*5.8MHz）。在引进UMTS900后需要对频谱进行重组，为减少对其他运营商GSM系统或其他系统的干扰，G/U900的频率分配方案采用三明治频率分配方案,将96号至100号频段、120号至124号频段这两段留给GSM系统，中级的3.8MHz频段给UMTS900系统。

UMTS900基站带宽选用3.8MHz，应用UMTS900后，GSM900存在两类频率规划方案：10频点方案和8频点方案。如果GU900中心间隔2.0M（紧邻频），此时GSM900可用频点为10个，如果GU900中心间隔2.2M（间隔一个GSM载频保护带），那么GSM900将剩余8个频点。

10频点方案：96-100、120-124频点均用于GSM900站点的规划可用频点。

8频点方案：96-99、121-124频点用于GSM900站点的规划可用频点，100频点和120频点用作GU保护带。

在未引入UMTS900以前，由于900M有5.8M（95号频点为与移动的隔离频点）频点带宽可用，因此频率规划相对容易，但是由于引入UMTS900后，只有2.2M频率资源可用（只有96～100和120～124这10个频点），频率规划由宽松变为紧密。如果只用这10个频点进行规划，对于现网站点小区只能用3×3复用进行频率规划，复用度为9，即每个基站3个小区各1个频点，3个基站9个频点循环1次，并且无法有效分配TCH频点。如果采用8频点进行规划，现网站点小区无法使用3×3复用进行频率规划，频率规划难度很大。由宽松复用改为紧密复用必然导致 GSM900网络内部干扰上升，网络质量和容量的下降。

GSM900/UMTS900频谱重组之后的GSM频率规划与非GSM900/UMTS900频谱重组场景下的频率规划并无本质区别，但规划中需要考虑GSM系统和UMTS系统之间的干扰，因此在GSM 频率规划中紧邻UMTS900系统的GSM频点做BCCH频点时，尽可能减少该频点的复用次数的原则，这样可以减少网中GSM/UMTS900紧邻频点的小区数量，提高网络性能和用户感知。

因而，GSM900频点规划方案的选取原则如下：

（1）在频率规划方案满足对GSM900网络自身干扰影响较小的前提下，应优先采用 8频点进行频率规划；对于无法利用地理地形隔离实施有效G网低自干扰的8频点规划方案的区域，可采用10频点进行频率规划，但10频点规划方案应确保G网基站对UMTS900终端的邻频干扰影响相对较小。

（2）10频点规划方案中，为减少GU900两系统之间的邻频干扰，UMTS900覆盖区和缓冲区内应尽量少使用100号频点和120号频点。

3.2 容量及信道配置方案

（1）信道配置方案

对于划出GSM900中的3.8MHz频段进行UMTS900部署，容量规划及信道配置工作显得尤为重要，这将影响到业务量的分流及用户感知。因而，建议GSM900采用10个频点，按照S111连片组网，为提升每个小区1TRX的语音话务承载能力，宜采取“开通100% AMR/HR、每个小区配置1条静态PDCH（Packet Data Channel，分组数据信道）信道、每个小区配置 1条静态 SDCCH（Stand-Alone Dedicated Control Channel，独立专用控制信道）信道”等方案进一步解决。

（2）GSM900容量重规划方案

对于GSM900容量重规划，建议进行如下设置：

①对于现网 GSM900载频配置为 1TRX的小区，保持1TRX不变；

②对于现网GSM900载频配置＞1TRX的小区，当其语音话务量＜=4.4Erl时，配置1TRX，不新增或扩容GSM1800；

③对于现网GSM900载频配置＞1TRX的小区，其语音话务量＞4.4Erl时，GSM900小区配置1TRX，剩余话务量通过新增或扩容GSM1800小区载频来承载。

特别地，对于现网GSM900载频配置＞1TRX的小区，其4.4＜语音话务量＜13.3Erl时，如果通过细致的频率规划、地形屏障等能够做到 2TRX配置，应该尽量考虑，从而减少GSM1800的投资规模。

（3）GSM1800容量重规划方案

对于GSM1800容量重规划，建议进行如下设置：

场景一：GSM900降配为S111后，仍能够承载现网统计的话务量：

①GSM900上无GSM1800，不新增GSM1800；

②GSM900上有GSM1800，GSM1800现网配置不变；

场景二：GSM900降配为S111后，无法承载现网统计的话务量：

①GSM900上无 GSM1800，其余话务需迁移至新增G1800；

②GSM900上有 GSM1800，根据迁移的话务量计算GSM1800载频配置，如果大于现网配置则GSM1800载频扩容；

③GSM900上有GSM1800，载频扩容后，仍不足够承载迁移话务量，需考虑另外新增GSM1800站点。

3.4 设备组网方案

UMTS设备组网方案分为“基站分离，控制器分离”、“基站共模，控制器共模”、“基站共模，控制器分离”等组网策略，不同组网方案的优劣势总结如表 1所示，建网过程中可根据实际需求进行设备组网方案选择。

表1 UMTS900设备组网方案优劣对比

3.3 天馈实施方案

UMTS900天馈实施方案可分为“GU独立天馈”、“GU共两端口天线”等，不同天馈方案的优劣势各有所异。“GU独立天馈”方案优势是对GSM和UMTS系统性能影响最小，GSM和UMTS系统方位角和倾角独立调整，互不相干，劣势是需要空间放置新增天线及其配套，增加了建设成本和建设周期。“GU共两端口天线”方案优势是GU两个系统共用原有的馈线和天线，节省建网成本和建设时间，劣势是GSM和UMTS900天线工参必须保持一致，对网络规划和优化带来不便。建网过程中可根据实际需求选择天馈实施方案。

4 应用案例

某运营商在梧州市藤县太平及和平镇 UMTS900试验网为例进行分析如下：

4.1 场景概述

藤县太平镇位于藤县的北部，距县城62公里。国道321线纵贯南北，是梧州市最大的集市镇，被自治区列为广西十大乡镇之一。全镇面积285平方公里，辖20个村委、5个社区居民委员会，总人口数13.8万人，其中镇区面积7.6平方公里，人口数6.5万人。而和平镇离藤县县城 55公里，北与太平镇相邻，东、南面与蒙江镇相邻，地属丘陵，和平、石桥两个小盆地，土地比较平坦。全镇面积172.95平方公里，辖17个村委、1个社区居民委员会，总人口7.5万人。某运营商网络覆盖分布情况如图1所示：

图1 藤县太平及和平镇某运营商网络分布图

4.2 解决策略及前评估工作

（1）UMTS900终端占比评估

通过提取用户终端类型进行分析，选取UMTS900终端占比较高的区域优先建设UMTS900。试验区内的UMTS900终端数在全部终端数中占比为21.72%。

（2）GSM900降配评估方法

对于高配站点是否能减配为低配站点，应按以下的原则进行测算：

（A）GSM900忙时语音业务量*（1-UMTS900终端占比）=换算所需TCH数(考虑半速率再除以2)；

（B）GSM900忙时数据流量平均 PDCH占用数*（1-UMTS900终端占比）=换算所需PDCH数；

若（A）+（B）≤6（GSM单载频的信道数剔除1个主BCCH和1个SDCCH信道开销后为6），则叠加UMTS900后该GSM900小区可以直接降配至S1配置；

若（A）+（B）＞6，则较难降配至S1，此时可先通过优化手段分流降低 2G（2rd-Generation，第二代移动通信技术）负荷，若仍达不到要求，则需在无法降配的小区上叠加GSM1800小区进行分流。

注1：此处的UMTS900终端占比是在拟建物理站址范围内所有终端中的占比。

注2：GSM1800的来源可利用目前部署LTE中涉及SDR（Software Defination Radio，软件定义无线电）改造替换出来的GSM1800资源。

注3：叠加GSM1800小区后达到分流效果的，才可以进行GSM900高配站点减容。

（3）TA、TP评估

对于原已有UMTS2100覆盖的区域，了解其用户分布情况，测算UMTS900开通后所能分流UMTS2100边缘需求的比例。

对于原已有且只有GSM900覆盖的拟建站点（行政村和镇区均适用），了解其目标用户分布情况：如果用户分布距离基站越近，则叠加GSM1800或叠加UMTS2100后的分流效果越好。

4.3 项目实施及效果评估

项目实施过程中，主要将面临如何实现业务量分流工作、如何减频及翻频工作、如何降低干扰保证网络性能等一系列问题。工程实施后的测试分析如下：

（1）网络覆盖效果分析

（A）MR“面”覆盖效果对比

开通前后，对2G和3G MR覆盖率（≥-90dbm）效果对比，乡镇2G MR覆盖率由84.22%提升至94.4%，行政村2G MR覆盖率由 78.83%提升至 93.53%；乡镇 3G MR覆盖率由59.49%提升至89.56，行政村3G MR覆盖率由13.63%提升至61.39%

（B）DT“面”覆盖效果对比

本次测试镇区 UMTS900与 UMTS2100混合组网比，UMTS2100单层网的面覆盖率有较大的提升。

表2 开通前后DT“面”覆盖效果对比

连续覆盖片区测试结果来看，UMTS900面平均覆盖率（ ＞=-90dBm）达到了90.52%。

（C）DT“线”覆盖效果对比

GSM900、UMTS900和UMTS2100 覆盖距离比较：相对于2100M段频，使用900M频段更适合农村环境的广覆盖需求，对比效果见图2。

图2 G900、U900和U2100 覆盖距离比较

（D）CQT（CallQualityTest，呼叫质量拨打测试）深度覆盖对比

在太平镇德胜街抽取用户曾反映信号差的建筑物进行室内CQT锁网测试，对比UMTS2100和UMTS900的覆盖，发现在原来只能靠近窗边才有3G信号的地方，在UMTS900开通后覆盖率（＞-95dBm占比）提高到了99%以上，室内覆盖效果改善明显，如图3所示。

图3 太平镇德胜街CQT深度覆盖对比

（2）UMTS900/GSM900系统KPI指标

从系统KPI（Key Performance Indicators，关键绩效指标）指标来看，目前UMTS900/GSM900KPI良好，现网GSM900网络质量未受到明显影响。

（3）网络干扰抑制分析

（A）UMTS900上行干扰分析

对开通后 UMTS900站点进行 RTWP（Received Total Wideband Power宽带接收总功率）监控分析，所有22个站点的RTWP均在-103dB以下，属于正常范围，没有发现上行干扰恶化等问题。

（B）UMTS900对GSM900的干扰分析

对试点区域内UMTS900开通前后的GSM900上/下行干扰进行对比分析：总体情况基本持平。其中，上行质量差等级（6-7级）的占比略有抬升0.34%，但仍在良好水平；下行质量差等级（6-7级）的占比略有改善0.11%。

（4）业务量变化情况

通过对项目实施前后情况对比发现，2G+3G话务量由实施前的1242.82Erl增长至2045.58Erl，增幅达164.59%，与此同时，2G+3G数据流量由实施前的35.63 Gbyte增长至实施后的137.79 Gbyte，增幅达386.73%。由此可见，UMTS900的部署与实施进一步拓宽了用户对语音和数据业务需求的通道，为用户提供了优质的数据业务服务。

5 结束语

通过梧州藤县太平及和平两镇的 UMTS900基站连片覆盖试点，进一步验证了UMTS900基站覆盖范围广及穿透能力强的技术优势，对UMTS900建设引起的GMTS900减容降配、翻频规划及业务分流等工作进行了有益的探讨，并总结了一定的经验，为后期UMTS900在乡镇及农村区域的广度覆盖提供了有力的支撑依据。

[1] 叶银法,陆健贤,罗丽.WCDMA系统工程手册[M].北京:机械工业出版社,2006:540-543.

[2] 王有为,徐志宇,夏国忠. WCDMA特殊场景覆盖规划与优化[M].北京:人民邮电出版社,2011:140-143.

[3] 龙青良,石文涛,任枫华.部署 UMTS900带来的网优问题探讨[J].邮电设计技术,2013(11):37-413.

[4] 陈任翔,马广辉.浅析中国联通部署UMTS900带来的挑战[J].邮电设计技术,2012(8):48-51.

Research and application UMTS900 technology in hilly area wide coverage

By analyzing the technical advantages,deployment difficulties and deployment risk point of UMTS900 technology in hilly region’s wide coverage, put forward a proposal of the frequency planning,equipment deployment and antenna implementation in Guangxi hilly region,and then taking the hilly region’s wide coverage in Wuzhou as an example,further verify the feasibility of the scheme, provides an effective reference for large-scale deployment of post network.

UMTS900 technology; hilly region; wide coverage; engineering deployment

TN929.5

A

1008-1151(2016)12-0019-05

2016-11-28

韦凤（1986－），女（壮族），广西大化人，北京中网华通设计咨询有限公司设计负责人，研究方向为无线通信设计及网络规划。