WCDMA中的關(guān)鍵技術(shù)在網(wǎng)絡(luò )規劃中的應用

1、前向功率規劃

WCDMA系統基站的功率一般是由業(yè)務(wù)信道（如專(zhuān)用信道DCH）和公共信道（如公共導頻信道CPICH）共享的，它們之間的功率分配是動(dòng)態(tài)的，這就使得在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )規劃時(shí)，最優(yōu)地配置基站功率對于達到最大網(wǎng)絡(luò )容量和所需覆蓋是非常重要的。另外，網(wǎng)絡(luò )中的無(wú)線(xiàn)環(huán)境和移動(dòng)用戶(hù)位置的不確定性，使得為滿(mǎn)足用戶(hù)的服務(wù)達到一定的QoS，基站的一部分功率必須作為儲備預留出來(lái)，這包括軟切換余量、快衰落余量和干擾儲備等。表1給出了下行鏈路公共信道功率占基站功率的最大比例。值得注意的是，同步信道（SCH）和公共控制物理信道（CCPCH）是彼此時(shí)分復用的。

表1　下行鏈路公共信道典型功率值

為了使整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的容量達到最優(yōu)，基站的導頻信道功率和業(yè)務(wù)信道功率在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )規劃時(shí)應取最優(yōu)值。除了以上關(guān)于功率的分配外，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )規劃時(shí)，小區下行鏈路功率的分配中還要考慮一些儲備，這主要基于正交函數余量、功

1.1　正交系數余量

WCDMA下行鏈路為區分用戶(hù)采用正交碼字，這種正交碼在多徑無(wú)線(xiàn)傳播環(huán)境下將損失部分正交性，這種影響主要取決于多徑環(huán)境和基站與移動(dòng)臺之間的路徑損耗。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )規劃時(shí)，通常把正交系數取為一個(gè)常數，實(shí)際上它是一個(gè)隨環(huán)境變化的變量，所以在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )規劃時(shí)要給出一個(gè)功率余量，以補償這種變化對接收信號的影響。

1.2　功控余量

WCDMA系統功控的特點(diǎn)是上下行鏈路采用快速功控。在下行鏈路基站發(fā)給移動(dòng)臺的功率需要滿(mǎn)足移動(dòng)臺接收機在達到服務(wù)質(zhì)量的條件下能解調出有用信號的最小發(fā)射功率，使網(wǎng)絡(luò )的干擾達到最小、網(wǎng)絡(luò )容量最大化。但由于功控的誤差或移動(dòng)臺的移動(dòng)性，快速功控不可能使移動(dòng)臺在小區的任何位置都收到相同的最小功率，這樣接收功率總是在最佳值附近偏移；另外，功控環(huán)路中的時(shí)延和功控信令錯誤等因素都會(huì )影響功控的精確度，所以在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )規劃時(shí)要考慮一個(gè)功控余量。功控余量一般根據無(wú)線(xiàn)傳播環(huán)境從仿真中得到。

1.3　陰影和軟切換余量

在網(wǎng)絡(luò )規劃的鏈路預算中一般要考慮由于阻擋引起的衰落余量，具體取多少與規劃中區域覆蓋率有關(guān)。由于軟切換可以帶來(lái)軟切換增益，用于對抗慢衰落和快衰落的影響，因此陰影引起的衰落余量和軟切換結合起來(lái)會(huì )對移動(dòng)臺和基站間允許的路徑損耗產(chǎn)生影響，從而也就會(huì )影響基站的發(fā)射功率。在網(wǎng)絡(luò )規劃中，對基站的功率進(jìn)行分配時(shí)可以考慮一個(gè)余量。

1.4　功率阻塞

在規劃網(wǎng)絡(luò )基站的功率時(shí)，要考慮基站允許發(fā)射的最大功率，如果小區移動(dòng)臺所需的功率超出基站允許的發(fā)射功率時(shí)，移動(dòng)臺可能就會(huì )產(chǎn)生中斷、服務(wù)質(zhì)量下降或者拒絕一些移動(dòng)臺接入網(wǎng)絡(luò )等問(wèn)題。

基站總功率一般都是確定的，而前向各個(gè)信道的功率配比決定了前向的覆蓋范圍，這里的前向覆蓋是指導頻信道、同步信道、尋呼信道和業(yè)務(wù)信道達到一致的覆蓋半徑，這也是前向功率配比規劃的基本原則。由于CDMA具有自干擾性，因此隨著(zhù)小區用戶(hù)的增加，導頻、同步、尋呼和業(yè)務(wù)所需的功率也需要同步增加，直到基站允許發(fā)射的最大功率。需要注意的是，進(jìn)行全網(wǎng)規劃時(shí)，還要考慮小區間的平衡和協(xié)調。

在實(shí)際設計和工程運用中，對于前向功率配比，一般建議采用以下數據規劃：

●導頻信道功率：10%～20%總功率；

●同步信道功率：1%～3%總功率；

●尋呼信道功率：3.5%～8%總功率；

●業(yè)務(wù)信道功率：69%～85%總功率。

在規劃基站的發(fā)射功率時(shí)，應考慮公共信道、業(yè)務(wù)信道所需功率和各種余量，具體比例如圖1所示。

圖1　WCDMA系統基站功率分配

如果個(gè)別地區的室內穿透損耗過(guò)大，則需要考慮加大前向的導頻功率比例。

另外需要注意的是：對于一些非常特殊的地形（如隧道、海平面等），前向功率的配比也可以靈活考慮，不必拘泥于上述的建議。

2、功控規劃

WCDMA功控的目的是：既維持高質(zhì)量的通信，又不對占用同一信道的其他用戶(hù)產(chǎn)生不應有的干擾，使每個(gè)移動(dòng)臺到達基站時(shí)都達到最小所需的信噪比。在 WCDMA中，功控的好處是降低平均發(fā)射功率。在一般的通信鏈路情況下，發(fā)射功率較低；在無(wú)線(xiàn)衰落較大的鏈路情況下，功控會(huì )自動(dòng)升高功率以抵抗衰落。

功控分為前向功控和反向功控，反向功控又分為開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩部分。在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )功控規劃中，需要重點(diǎn)、仔細控制的參數有誤幀率（FER）、解調門(mén)限（Eb/Nt）、功控初始發(fā)射功率和功控步長(cháng)等；另外，規劃中還需要注意各參數配合規劃的收斂性。

功控規劃中需注意的問(wèn)題如下：

●在呼叫建立過(guò)程中就已經(jīng)存在開(kāi)環(huán)和閉環(huán)功控過(guò)程，因此功控參數要很好地與接入過(guò)程的參數進(jìn)行配合；

●由于各個(gè)信道的解調門(mén)限是有區別的，因此針對信道功控參數的規劃，還要注意將信道間增益差考慮進(jìn)來(lái)。

為了定量考察功控性能的好壞，需要考慮功控誤差（PCE）的均方差（STD_PCE）、誤塊率（BLER）和發(fā)射功率三個(gè)主要參數指標，其關(guān)系如下：

PCE=RSIR-TSIR

式中，RSIR代表SIR的估計值，TSIR代表外環(huán)功控所產(chǎn)生的SIR目標值。

PCE反映了實(shí)際SIR與目標SIR的一致性。在理想功控情況下，PCE的對數值呈正態(tài)分布，其均值為0，而STD_PCE則反映了功控性能的優(yōu)劣。顯然，STD_PCE、BLER和發(fā)射功率越低，說(shuō)明功控性能越好。

3、容量規劃

對于小區需要信道數的計算，可以通過(guò)可用頻譜、用戶(hù)數預測以及話(huà)務(wù)密度信息來(lái)衡量，其計算條件是給定擁塞率。若硬件引起擁塞，則查表可以得出結果；若最大容量是由干擾限制造成的，則其容量定義為軟容量。對于軟容量受限系統，不能通過(guò)愛(ài)爾蘭表計算，因為總信道容量大于平均每小區信道數。由于相鄰小區共享一部分干擾，在相同擁塞率條件下，系統

當小區具有為數較少的信道、高比特率實(shí)時(shí)用戶(hù)出現時(shí)，平均負荷必須降低，以保證低擁塞率。由于平均負荷降低，因此有附加的容量提供給鄰區利用。這部分容量是從相鄰小區借用的，因此干擾的共享提供軟容量。對于高比特率的實(shí)時(shí)數據用戶(hù)，如圖像連接等，給他們提供軟容量是十分必要的。

如果相鄰小區系統用戶(hù)較少時(shí)，在WCDMA系統中被認為是增加了軟容量。軟容量定義為在軟擁塞的條件下愛(ài)爾蘭容量的增加。當平均每個(gè)小區具有相同的最大信道數時(shí)，軟阻塞與硬阻塞相比的愛(ài)爾蘭容量增加量為：

軟容量=愛(ài)爾蘭容量（軟擁塞）/愛(ài)爾蘭容量（硬擁塞）-1

在WCDMA系統中，所有用戶(hù)共享在空間信道上的干擾源，分析不能分開(kāi)進(jìn)行，各用戶(hù)互相影響而引起發(fā)射功率改變，這些改變再引起新的改變，如此往復，相互影響。因此預測處理是一個(gè)反復的過(guò)程，直到穩定為止。

軟容量的大小還依賴(lài)于傳播環(huán)境。如果相鄰小區負載量較低，那么只有無(wú)線(xiàn)資源管理算法在一個(gè)小區能實(shí)現較高容量時(shí)才可獲得軟容量。如果這種算法是基于寬帶干擾而不是吞吐量或連接數，系統就可以實(shí)現軟容量。

在WCDMA系統中，所有小區可共用相同頻譜，這一點(diǎn)對提高WCDMA系統容量非常有利。但也正是同頻復用的原因，系統存在多用戶(hù)間的干擾，這種多址干擾又限制了系統的容量。容量大小隨用戶(hù)分布、用戶(hù)行為、系統解調門(mén)限等改變而變化。WCDMA的前/反向容量也是有差別的，在進(jìn)行容量規劃時(shí)，需要從前/ 反向鏈路兩個(gè)方面來(lái)考慮。

在容量規劃中，由于WCDMA系統反向覆蓋容量比較易于量化，因此一般可根據反向初步估算整個(gè)系統，然后通過(guò)仿真最終得到整個(gè)系統的前/反向規劃設計。反向容量規劃可以按照阻塞公式或者極限容量公式來(lái)進(jìn)行。

在實(shí)際網(wǎng)絡(luò )規劃中，提高WCDMA系統每個(gè)基站站點(diǎn)下行鏈路容量的方法有以下5種：

●運營(yíng)商啟用新的頻率。即采用新的頻點(diǎn)，依靠增加第二三載波來(lái)實(shí)現下行鏈路的容量。WCDMA支持有效的頻率間切換，并且采用多個(gè)載波實(shí)現負載的平衡，可以增大每個(gè)站點(diǎn)的容量。

●采用功分器。即一個(gè)扇區的功率可分配到更多的扇區中使用，通過(guò)減少每個(gè)用戶(hù)的發(fā)射功率來(lái)實(shí)現站點(diǎn)容量的提高。在最初網(wǎng)絡(luò )規劃階段，為增加站點(diǎn)容量需要對上行鏈路扇區化，但扇區化的結果可能帶來(lái)大于最初業(yè)務(wù)密度所要求的容量。因此，采用功分器是一個(gè)有效減少移動(dòng)臺發(fā)射干擾實(shí)現容量提高的可行方法，同時(shí)也是解決特定地形覆蓋的有效方法。

●天饋部分采用發(fā)分集。所謂發(fā)分集，就是在下行鏈路中，信號可以通過(guò)兩個(gè)基站天線(xiàn)分支發(fā)送。對移動(dòng)臺而言，體積小且便宜無(wú)疑是大眾追求的方向，而采用兩個(gè)天線(xiàn)和接收機電路并不可行。如果系統根據來(lái)自移動(dòng)臺的反饋指令調整來(lái)自?xún)蓚€(gè)發(fā)送天線(xiàn)的相位，在移動(dòng)臺接收中利用下行鏈路發(fā)分集就可能獲得相干增益。下行鏈路分集將下行鏈路容量提高到一定程度依賴(lài)于該環(huán)境多徑分集的程度?？梢岳玫亩鄰椒旨缴?，采用發(fā)分集獲得的下行鏈路容量增益越大。下行鏈路分集無(wú)須額外的天線(xiàn)來(lái)實(shí)現。

●扇區化。這種方法可以有效提高基站站點(diǎn)的容量。將一個(gè)全向站升級為3扇區定向基站，容量可以提高到原來(lái)的2.7倍；升級為6扇區，大約可以提高5.4倍的容量。通過(guò)增加扇區來(lái)增加容量，必須更換全向天線(xiàn)為定向天線(xiàn)，同時(shí)需重新進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )的規劃和優(yōu)化。

●采用低比特率編碼模式。這種方法也可提高WCDMA系統的語(yǔ)音容量。