1、WCDMA 无线网络覆盖与容量规划摘要：首先概述了 WCDMA 无线网络规划的范围及一般步骤和流程；然后详细论述了功率控制、业务类型、上/ 下行链路、切换方式等方面WCDMA 无线网络规划与 GSM 规划的区别；接着重点讨论了 WCDMA 无线网络规划中系统容量、干扰容限、小区覆盖半径等参数的确定；最后指出了在规划 WCDMA 无线网络时综合考虑覆盖、容量和质量的重要性。 关键词：WCDMA GSM 无线网络规划 覆盖半径 小区容量 中图分类号：TN711 文献标识码：A 1 WCDMA 无线网络规划概述 1.1 无线网络规划范围 无线网络是移动通信网络中很重要的一部分，无线网和传输网一起构成
2、了“无线接入网（R A N ） ”。这里我们给出了无线网络规划的范围，如图 1 所示。 图 1 无线网络规划的范围 1.2 WCDMA 无线网络规划流程 WCDMA 无线网络规划包括初始布局、容量与覆盖的详细规划和网络规划。初始布局是根据运营商的要求和规划区域内的无线传播环境，估计基站站点的大致数目和基站配置。因为 WCDMA 的容量和覆盖之间的关系是动态变化的，容量增加则覆盖缩小，容量变小则覆盖扩大，所以在进行网络规划时要力求覆盖与容量之间的平衡。在应用仿真软件对规划区域进行详细仿真设计之后，在网络建设调试阶段，还应根据实际测试结果对网络进行优化。WCDMA 无线网络规划的具体流程，如图 2
3、 所示。 图 2WCDMA 无线网络规划流程 2 WCDMA 无线网络规划的特点 （1）功率控制是关键。WCDMA 无线网络的规划和目前的 GSM 网络规划有着本质的不同，它比 GSM 规划更复杂。WCDMA 是一个自干扰系统，单一地提高发射功率只能改善某一小区的接收信号（当网络的发射功率提高一倍时，小区的容量只增加 10% ） ，却增加了对所有相邻小区的干扰，从而影响了整个网络的通信质量。网络的容量越大，容纳的用户越多，就越容易产生背景噪音，每个用户都会对其他用户构成干扰，每个小区也都对其他小区构成干扰，过多的干扰势必影响解调的效果。因此，采用合理的功率控制方法降低干扰就是 WCDMA 无线
4、网络规划的关键，链路性能和系统容量都取决于干扰功率的控制结果。简要地讲，就是既要保证一定的通话效果和服务质量，又要把干扰降低到最小。 （2）以业务模型为导向。3G 系统将不局限于提供语音业务和低速电路型数据业务，还支持包括高速分组数据业务在内的多种业务接入。各种业务对 QoS 的要求不同将直接影响信噪比参数的设定和最终网络设计的结果。对于通信质量要求不高的业务，WCDMA 小区有较大的覆盖范围；反之，对于一些通信质量要求很高的业务，其小区覆盖范围就很小。网络规划人员在实际工作中必须依据混合业务模型，从中级业务的小区半径着手进行规划。在小区中均匀覆盖区域提供高速率业务，在小区边缘提供低速率业务。
5、覆盖区域设计成连续覆盖方式，并对热点覆盖区域进行优化。 （3）非对称的上/ 下行链路。3 G 网络业务的另一个显著特点是上/ 下行链路的非对称性，下行带宽的需求往往大于上行带宽需求。上行链路与覆盖范围有关，而下行链路是受容量限制的。上行链路发射功率由手机提供，下行链路发射功率由基站供给。理论分析与仿真表明，上行链路的容量是下行链路容量的 22.5 倍。这除了基站采用了天线分集技术外，主要是因为上行链路用了多用户信号检测技术，与一般接收机比较，几乎提供了两倍的容量。但在下行链路，两个基站向同一移动台发射信号，它们并不正交，只能起到多径分集的作用。 （4）软切换不同于 GSM 的切换方式。GSM
6、是硬切换，存在乒乓效应等弊端。而 WCDMA 是软切换，更有利于基站的分级接收，提高了小区的容量，也降低了对 E /N 门限的要求。一个手机用户可以同时分派给多个基站。软切换解决了网络信号的波动问题，却加大了网络的业务量。对于 WCDMA 的规划者来说，此时面对的是一个动态变化的环境，负载、小区的边界、归属的小区都在动态变化，各种因素相互制约。软切换虽然能够改善上行链路的容量和网络的运行质量，但却影响了下行链路的容量，因此需要将软切换区域控制在一个合理的范围内。 GSM 系统的无线网络规划是在小区的容量和覆盖两者间求得最佳点，而 WCDMA 系统无线网络规划要在容量、覆盖、服务质量三者间寻求最
7、佳点，这就无形中增加了 WCDMA 系统无线网络规划的复杂性。 3 小区容量与覆盖半径预算 3.1 系统容量 假设在单一小区、同一载频上有 K 个用户（业务类型、信号功率相同） ，可得理论用户数为： K=1+ 式中：E/ N 为系统信道载干比；R 为 WCDMA 码片速率，R=3.84 Mcps；R 为用户比特速率；G 为扩频处理增益，G = R / R 实际系统的容量考虑到相邻小区信号干扰、语音激活因子、下行编码正交因子、用户业务类型不同等各种客观因素，得到单小区、单载波的信道数（M ）为：M= 式中，V 为语音激活因子，其中语音业务的激活分子取 0 .67 ，数据业务的激活分子取 1.0；
8、 为负载因子。 由上式可以看出，系统用户容量和系统信道载干比成反比，所以宽带 WCDMA 是干扰受限系统。 3.2 干扰容限 假设小区有 N 个用户，用户发射功率相同，则： 系统干扰电平容限= 10lg1/(1- )=-10lg(1- ) 由上式可见，干扰电平容限与负载因子成正比，干扰电平容限值越高，负载因子越大，实际网络容量越接近饱和态；干扰电平容限值越低，负载因子越小，实际网络容量越接近空载状态，系统容量储备越足。 链路预算样本表中干扰电平容限值直接影响整个链路的最大路径衰耗值计算，影响小区覆盖。干扰电平容限值越高，最大路径衰耗值越小，小区覆盖范围越窄；反之，干扰电平容限值越低，最大路径衰
9、耗值越大，小区覆盖范围越广。干扰电平容限与覆盖成反比关系，两者紧密相联。 由此可见，干扰电平容限是架起系统容量和覆盖的桥梁。容量和覆盖是相互制约的，实际网络容量越接近饱和态，干扰电平容限值越大，覆盖范围越窄；网络实际容量越接近空载，干扰电平容限值越小，覆盖范围越广。上/下行干扰电平容限值的不同是决定上/ 下行覆盖范围非平衡性的原因之一。容量的充分利用、覆盖范围的最大化、上/ 下行容量和覆盖的平衡是网络设计的目的。 4 小区覆盖与链路预算 WCDMA 系统的链路预算不是一个单纯的线性过程，它和小区的负荷估算是结合进行的。首先，必须根据移动台在不同速度下对每种业务的质量要求，获得相应的上/下行的
10、E/N 指标值（一般由设备厂商给出） ，由此计算出各种业务的参考接收灵敏度。参考接收灵敏度与系统热噪声、业务速率、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的，与 GSM 系统上行链路预算相似的计算过程。 下行链路的预算问题则是要复杂些，我们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、终端软切换状态等的不确定性，我们必须要建立一个模型，做一些简化性的假设，然后才能计算出一个系统性的结果。 结合小区容量估算和链路预算的方法，我们就可以对无线网络的载波数、基站数等进行预估。上/下行小区的覆盖范围需要通过迭代算法求得
11、。对于上行链路，我们首先要设定一个上行小区负荷的上限值，然后根据用户密度求出与之对应的小区覆盖半径。对于下行链路，我们可以用下行功率预算法或者下行小区负荷门限法求出下行的覆盖半径，最后，还需要对上/下行链路进行平衡，根据算出的小区覆盖半径计算出需要的基站数。 5 结束语 WCDMA 无线网络规划中的覆盖、容量和通信质量是紧密联合在一起的，网络配置在获得期望的业务标准中具有重要的作用。保证足够的覆盖，充足的容量和期望的吞吐量是网络配置设计的关键所在，这样才能达到所期望的网络质量标准。 参考文献 1 徐勇. 面向 GSM/UMTS 技术的移动通信综合解决方案J. 电信网技术. 2012(05) 2 黄学达,杨敏. TMS320C6416 器件的 WCDMA 信道编码的研究与实现J. 电子器件. 2007(05)
