摘要 文章從WCDM和GSM固有的技術特點出發(fā),闡述了它們的規(guī)劃特點,分析了兩者共存時所面臨的問題和挑戰(zhàn),提出了解決方案,為相關工程實踐提供了可實現的策略。
1、引言
目前,2G無線接入網已相當成熟,網絡覆蓋和網絡質量都達到了比較高的用戶滿意度。如何充分利用現有網絡資源,提高用戶滿意程度和節(jié)約建網投資,是WCDMA網絡設計規(guī)劃的主要內容。由于空中接口的革命性變化,無線接入網部分的演進也是革命性的,而空中接口的不同反映了WCDMA系統(tǒng)的新要求。WCDMA系統(tǒng)是以頻譜效率技術構建的網絡,需要把不同比特率、不同服務種類和不同性質要求的業(yè)務混合在一起,與GSM的無線接口和接入方式完全不同,因此,WCDMA的無線接入部分將會重新部署,如何使現有GSM網絡與WCDMA網絡協(xié)同發(fā)展,無疑會給移動通信的發(fā)展帶來深遠的影響。
2、WCDMA與GSM網絡規(guī)劃的區(qū)別
2.1 鏈路預算與上行覆蓋
在GSM系統(tǒng)中,上行鏈路和下行鏈路是基本平衡的,小區(qū)半徑可以由基站下行信號電平高于某一設計要求的門限值決定。
在WCDMA中,上下行鏈路的平衡并非網絡設計目標;竟β试谙滦杏尚^(qū)所有用戶及信令共享,因而不會成為覆蓋受限鏈路。相反,手機發(fā)射功率是在規(guī)范中加以定義的。由于手機發(fā)射功率有限,上行路測則成為WCDMA系統(tǒng)覆蓋的受限鏈路。因此,WCDMA系統(tǒng)的鏈路預算通常是指上行鏈路預算,即從最大允許的上行損耗中除掉路徑損耗以外的其它損耗和增益,從而得到最大允許的路徑損耗,再將最大允許路徑損耗值帶入傳播模型中,得到預期的小區(qū)覆蓋半徑和覆蓋面積。應該注意的是,這樣得出的小區(qū)半徑是在無負載的情況下的最大小區(qū)半徑,即空載孤立小區(qū)的覆蓋半徑。由于WCDMA的覆蓋區(qū)域不像GSM那樣由信號電平的絕對值來決定,因而它的覆蓋與系統(tǒng)的負載或干擾水平相關。
理解了WCDMA小區(qū)覆蓋是上行受限的,在設計中考慮手機上行功率分布就很重要,因為它可以反映上行鏈路覆蓋水平。不同的上行功率覆蓋門限值反映出不同的覆蓋區(qū)域,比如室內、車載、室外、無覆蓋等因素,這些門限值的設置是用手機的最大發(fā)射功率(21dBm)減去穿透損耗余量得出的。
2.2 容量分析與覆蓋規(guī)劃
在GSM系統(tǒng)中,容量分析是比較簡單的,主要是在收集數據的基礎上分析未來業(yè)務的增長和分布情況,從而得出不同小區(qū)的容量,覆蓋規(guī)劃則主要和GSM系統(tǒng)設備相關參數和小區(qū)覆蓋類型等相關。在WCDMA系統(tǒng)中,容量一般受下行鏈路限制,覆蓋受上行鏈路限制。由于WCDMA系統(tǒng)需要承載多種不同的業(yè)務類型,因此,和GSM系統(tǒng)相比,業(yè)務估計比較困難,而容量除了和覆蓋相關外,還與業(yè)務數與業(yè)務類型有關,因此,只能在已有數據的基礎上結合經驗公式進行預測和計算。
由于WCDMA的覆蓋區(qū)域不像GSM那樣由信號電平的絕對值來決定,它的覆蓋與系統(tǒng)的負載或干擾水平相關,加入負載和鄰近小區(qū)干擾后,小區(qū)半徑會做相應的收縮,而GSM系統(tǒng)中同一頻點的復用則必須滿足一定的空間隔離要求,空間隔離要求取決于載干比(C/D)。另外,GSM系統(tǒng)小區(qū)的覆蓋和容量取決于載干比及硬件配置,上下行容量是對稱的,而WCDMA采用編碼擴頻技術,頻率復用為一,干擾信號來自小區(qū)及所有臨近小區(qū),因而是自干擾系統(tǒng)。正因為這種同頻率的干擾特性,WCDMA系統(tǒng)的容量和覆蓋是相關的,上行容量和下行容量是獨立的,設計時最受限鏈路決定系統(tǒng)容量。在規(guī)劃設計WCDMA時,按最受限上行鏈路確定覆蓋,按最受限下行功率確定容量。
從以上分析可知,由于WCDMA系統(tǒng)自身技術的復雜性和靈活性以及工作環(huán)境的多樣性,使得WCDMA網絡規(guī)劃變得異常復雜,各種參數需要多次調整才能得到理想結果。
2.3 軟切換
GSM系統(tǒng)使用頻率分割,小區(qū)之間的移動采用不同頻點的硬切換,規(guī)劃設計時要留出足夠的切換區(qū)。而WCDMA系統(tǒng)采用軟切換,即終端同時和更多個小區(qū)保持無線連接。軟切換是WCDMA(CDMA)獨有的,軟切換增益可以提高小區(qū)邊界的通話質量,或增加覆蓋區(qū)域,可以減少小區(qū)間重疊,擴展小區(qū)覆蓋,因而要在鏈路預算中加入軟切換增益。但是,軟切換會造成多鏈路下行發(fā)射,影響系統(tǒng)容量,因此WCDMA網絡規(guī)劃設計要強調控制主服務小區(qū)的有效覆蓋,盡量減少不必要的切換區(qū)。
由于其自干擾系統(tǒng),WCDMA系統(tǒng)設計中天線的選擇直接影響到相鄰小區(qū)或扇區(qū)間的干擾控制的好壞,采用65度水平波瓣寬的天線三扇區(qū)覆蓋要明顯好于GSM系統(tǒng)設計中常采用的90度水平波瓣寬的天線,其原因仍然是基于軟切換和硬切換的差別。WCDMA的硬切換不需要過大的扇區(qū)間重疊,天線高度在同一范圍內應與周圍天線高度相當,天線過高,容易造成越區(qū)覆蓋,造成導頻污染,影響系統(tǒng)的容量和質量。
3、WCDMA與GSM規(guī)劃的相同之處
盡管WCDMA無線網絡規(guī)劃和GSM無線網絡規(guī)劃有很多不同之處,但由于兩者都屬于陸地數字蜂窩通信技術,因此它們的規(guī)劃還是有相同之處的。
3.1 鏈路預算
任何無線通信鏈路的覆蓋范圍都可以通過鏈路預算來描述。除了負載因子、干擾因子、Eb/No等特定參數與具體是哪一種接入網絡有關外,其他參數(比如陰影衰落余量、人的身體的損耗等)對GSM和WCDMA來說都是相同的。
3.2 傳播模型和傳播預側工具
由于同屬于無線通信系統(tǒng),在使用的傳播模型和傳播預測工具上,GSM無線網絡與WCDMA無線網絡是非常類似的。它們的傳播模型的主要區(qū)別是使用的載波頻率不同,因此具有不同的載波頻率校正因子。
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