大唐WCDMA无线网络规划及优化

摘要：WCDMA无线网络无疑是目前最具有发展潜力的产业，它的产品、技术、以及标准化发展等情况都备受关注。其中功率管理，移动性管理，负载管理，等几个方面都包含在无线资源管理中。功率管理则是重中之重的一环。无线网络体系中，资源的获取最终都由功率来决定，因此如何有效地使用无线资源，它唯一的途径就是对功率运用的严格控制。本文分为两大部分，第一部分从技术特点对WCDMA原理进行了说明;第二部分介绍第三代移动通信系统的国际应用状况分析。

关键词：无线网络容量与覆盖;网络革新

中图分类号：TP393 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）22-0065-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 WCDMA原理和技术特点

3GPP（欧洲标准化组织）制定了WCDMA，并由ISO、设备生产商、器件供应商、IODC所支持，也必将成为主流体制。基于GSM/GPRS的基础演化出“管理中枢”，并与GSM/GPRS保持相容性。其主要包括了TDM、ATM和IP技术，从而演化成全网络结构。从逻辑上看由分组域和电路域组成，分别完成分组型和电路型业务。WCDMA体系调动性管理构架的核心是GPRS隧道技术和MAP技术。WCDMA作为空中接口：码片3.84Mcps/v，信号带宽5MHz，运营模式可支持同一或不同BSC下小区切换，掌握方式为上下行闭环及外环P，采用QPSK对上行和下行进行编制。

2 WCDMA无线网络筹备

2.1 网络筹备流程

应对不同情况下，无线网络规划包括了计算链路存量、基站密度及预算，同时预测覆盖率，规划参数，并策划整个网络。在此规划中，性能测量都需被引入，如掉话率和闭塞等指标。针对不同业务采取不同策略，高比特和低比特业务均匀覆盖全部小区，既可以实现连续覆盖，也可以实现特定区域覆盖。无线网络规划可分成三个步骤，准备阶段：制定覆盖及容量标准、执行策略;预测阶段：小区业务量估算、覆盖范围估算和链路计算;调整阶段：优化覆盖率、控制ACLR、规划导频参数、切换PN偏移。再确认其环境特性和控制信道的分配、计议切换参数后，分析具体的覆盖率。在筹备过程中，需要持续地进行网络解析，评估其干扰比例，从而预测不同的小区覆盖率，小区内的干扰比例，是否具有唯一性。在反复反馈过程后，直至达到约束。过程是否自动化且覆盖中是否有缝隙都需要使用规划工具来监督。一般情况下，网络业务的不均衡，会导致性能下降。同时也存在着两个方面的因素：一方面，质量会随着业务稠密范围干扰的增加而反向变化;另一方面，随着质量的多余，容易产生不必要的损失。为了改善系统效能，可以通过自调节的控制小区范围、天线方向和上行链路TX门限这三种方法。

2.2 WCDMA无线网络规划中天线选型

就无线信号而言，仍然存在如何减少网络干扰，有效利用频率资源以及如何最大功率完成电波信号转化的问题。基站天线连接用户终端与控制设备，完成两者间的互通，此方法在蜂窝移动通信系统中被广泛应用。基站数量的多少由用户量来决定，中小型城市的移动通信需求，只需要较少的载频和基站即可满足，并采用角形反射器或全向天线。移动终端需求量随着经济的发展也在急剧增加，已不能满足于旧基站的使用，尤其对于市区多路径衰落、区域分配和多信道网络组织的改善，更好的发展数字蜂窝技术，都需要配置新型天线。数字蜂窝系统广泛应用平板式天线，其优点为剖面低、结构精细、电性能稳定、便于安装。随着信号检测方式和无线技术的改变，必须随之调整蜂窝网络，更新基站天线，因此双极化天线得以运用，例如现代化天线和自调节控制天线。

由此表格可知，基站天线的采用应依据以下原则：（1）合理挑选定向天线的3dB波束宽度及增益，按照所需扇区的数量、话务密度以及覆盖要求。（2）采用双工器来消减天线地点。（3）将双极化天线应用于城市密集区。在实际情况中，定向天线的下倾角和最大辐射波束范围可以根据通信质量需求和话务散布情况进行适当的调整。为了避免干扰，工程中需要注意天线的隔离度，按照经纬隔离度的要求进行安装。

2.3 WCDMA无线网络的存储量与覆盖策划

在WCDMA系统中，覆盖率和存储量是网络规划的重要部分。覆盖率一般用小区半径来表示，存储量一般用吞吐率来表示，两者之间通过干扰余量相联系。其中发射和接收天线的高度、传送环境和Max路径损耗决定着覆盖范围的面积，而Max路径损耗也与干扰余量有关。小区接收到的干扰会随着系统负载的变化成正比变化，为了能正常通信，在规划系统时干扰余量MI需要相对应的大一些，MI增加会带来了可接受范围内的最大路径损耗的减小，从而覆盖半径d也会随之地减小;反之，相反。小区的存储量（吞吐率为全部用户的传输速率之和）与负载因子有关，根据《WCDMA技术与系统设计》中有关干扰余量和负载因子的关系式：

Ml= 1/（1 - gUL）

MI干扰余量：gUL负载因子

无线网规划中的覆盖率主要通过对链路进行预算和系统的仿真来实现。链路预算的目的是为了获取小区的覆盖半径，那么就要在满足覆盖条件的基础上分析不同场景中的路径损耗。但是链路的预算会受很多因素的影响，主要从TX、空间损耗和RX等三个方面考虑。1）TX：TX功率、TX增益及人为损耗;2）空间损耗：穿透损耗和阴影衰落余量;3）RX： RX灵敏度、RX和软切换增益、干扰和快衰落余量、线缆及人为损耗。由于阴影衰落服从对数正态分布，因此障碍物的状况、工作频率、车速等都会影响阴影衰落。覆盖概率需要阴影衰落余量来保证。一般在移动通信系统中，区域覆盖概率为90%，在没有余量时，边缘覆盖概率只有50%，所以需要一定的阴影衰落余量。WCDMA是一个自扰乱系统，也就是说，随着用户数量的变化，干扰也随着正向变化。外界的干扰和频率的复用方式是干扰的主要来源。因此，这两种主要来源是否准确决定着系统的干扰是否准确。从这一点上，WCDMA與传统的TDMA以及FD-MA是不同的。WCDMA的TX功率（上行和下行）需要递增以保障RX端能接收到信号且该信号能达到解码所需要的Eb/No。

在WCDMA设计中，分两步来计算一个小区覆盖的大小：Max路径耗损的计算和小区覆盖范围的计算。在范围边缘允许的路径损耗也就是Max路径损耗，根据《链路预算》Max路径损耗的计算有以下计算公式：

上行

PL UL= Pout UE+ Ga__ BS+ Ga UE- Lf_ BS- Mf- Ml - /p- /b-s_BS

其中：PL_UL上行链路Max传播损耗/Pout_UE终端业务信道Max发射功率/Ga_BS基站天线增益/Ga_UE终端设备天线增益/U_BS馈线损耗/Mf阴影衰落余量/MI干扰余量/Lp建筑物穿透损耗/Lb人体损耗/S_BS基站TX灵敏度

下行

PL DL= Pout BS- Lc BS- Lf BS+ Ga BS+ GaUE- Mf- M/- /p- SUE

其中：PL_DL下行链路Max传播损耗/Pout_BS基站业务信道Max发射功率/Lc_BS基站内合路器消耗、S_UE终端设备rIX灵敏度

覆盖半径（采用COST231 - Hata模型）：PL=46.3+33.9logf- 13.82logHb-a（Hm）+44.9-6.5 5logHb）logd+Cm

其中：PL传输损耗lf工作频率ld传播距离/Cm环境校正因子/Hb为天线高度/Hm为终端天线高度以定向小区为例，说明以下系统的各个参数的取值：

3 总结

本文简介了WCDMA无线网络的技术原理以及对WCDMA无线网络产业的规划。至今，后继大唐/ADI、CYIT等企业推行了移动台的基带芯片，在测试了对已开发的芯片的各项指标后，对于设计方面的目标已经预期。通过TDSCDMA产业化专项测试后，这些移动台的通信功能已经趋向稳定了。

参考文献：

[1]何林娜，数字移动通信技术[M].机械工业出版社，2004.

[2]张平等.WCDMA移动通信系统[M].人民邮电出版社，2001.

[3]陈殿福，李英涛，从GSM向3G网络演进[J].中国无线电管理，2000（03）.

[4]吴伟陵.移动通信中的关键技术[M].北京：北京邮电大学出版社，2000.

[5]王江舟，闵范保，聂敏，朱畅华，第三代移動通信系统无线增强技术[M].北京：电子工业出版社，2003.

[6] Honkasalo H，Pehkonen K，Niemi M T，et aI.Wcdma and wlanfor 3G and beyond[J].IEEE Wireless Communications， 2002，9（2）：14-18.

【通联编辑：光文玲】

作者简介：水晶（1983-），女，安徽芜湖人，本科，生产调度工程师，主要研究方向为通讯设备。