wcdma无线网络优化方法概述资料

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1、wcdma 无线网络优化方法概述 目前，国内移动通信市场正在飞速发展 !预计到 2005年移动用户数将突破 3亿大关。基于运营商之间竞争的需要和移动数据业务广阔的发展前景，3G移动通信系统在我国的部署将很快进入实质性阶段。随着 3G标准的不断发 展、完善及3G设备不断成熟，如何经济合理地建设3G网络已成为急需解决的 问题。网络规划的质量是系统质量的关键，因此必须对 3G无线网络规划进行 深入研究。无线网络规划的目标是根据规划需求（运营商要求、网络运行环 境和无线业务需求）和网络特性，设定工程参数和无线资源参数，在满足信 号覆盖、系统容量和业务质量要求的前提下，使网络的工程成本最低。3G无线网络

2、规划包括链路预算、容量和所需基站数目的计算，以及覆盖和参数规 划等。与GSM网络规划相比，3G网络规划因系统的软容量及大量比特率和多 样化混合业务的引入而变得较为复杂。众所周知， 3G 网络特别是 WCDMA 网络的规划目前在业界是一个越来 越热门的话题。 WCDMA 支持 FDD 和 TDD 两种基本的双工模式，采用直接 序列扩频（DSSS），基站同步采用异步或同步方式。其中 WCDMA-FDD方式 的优势在于码片速率高，有效地利用了频率选择性分集与空间的接收和发射 分集，可以解决多径和衰落问题，同时这种方式采用 Turbo 信道编码，可以 提供较高的传输速率，下行基站区分采用独有的小区搜索

3、方法，无需基站间 严格同步，而连续导频技术能够支持高速移动终端。 WCDMA 不仅提供了良 好的性能，而且能够从GSM系统平滑过渡，为3G运营提供了良好的技术基 础。由于在国内还没有大规模的商用网，现在运营商所关心的大多为网络规 划的问题。一、什么是 WCDMA 无线网络规划WCDMA 无线网络规划的目的何在？首先从技术的角度来说， WCDMA 无线网络规划的整体流程如图所示。从图中可以看到，WCDMA无线网络预规划是在WCDMA无线网络规划的 整体流程中最早展开的一项工作，对于确立整个网络的发展策略起着举足轻 重的作用。简单地来说，进行网络配置和规划是为了在进行详细的网络规划 前提供一个全面

4、的网络概况。预规划由功率预算、小区半径评估、容量和初 始网络配置评估组成。预规划是一个反复的过程，因为覆盖规划、选址阶段 和满足容量要求阶段之间的反馈是十分重要的，而且相互之间会产生很大的 影响。预规划的结果是对所要求的站点和网元数量进行大体评估，包括基站、 基站配置和无线网络控制器的数目等，也可以进行信令负载的初步估计，以 便用于传输及核心网的规划。对某些运营商来说，如 GSM 运营商，网络预 规划也可以用来评估现有站点被重新使用的可行性。在很多情况下，网络规划会和经济模型的规划、工程施工和服务质量要 求结合在一起进行。规划的目标应当是为运营商提供节约成本的解决方案。 具体地来说，网络规划将

5、直接影响到网络性能和建设成本，它的目的就是在 满足运营商要求的前提下，充分利用无线网络设施，尽量提高频谱效率，向 尽可能多的用户提供高性能的多样化的服务。这一目的也贯穿在整个 WCDMA 网络规划和优化的流程中。二、 WCDMA 无线网络规划的原则目前， WCDMA 无线网络规划及建设流程可分为 6个步骤：.规划目标的定义：包括对不同区域（密集市区、一般市区、郊区和农 村等）覆盖、容量和服务的要求（数据业务速率和 QoS等）；模式调校：为了使规划软件中的覆盖预测与实际网络更接近，必须对 规划软件的传播模型进行调校；.小区规划：基于规划软件，进行小区规划，以满足输入的设计要求。规划的结果是基站数

6、量、站址规划、基站技术条件要求和设备配置等；.基站选择及站址勘察：根据规划结果，进行基站选择和站址勘察；（5）.无线网络设计：系统开通前，必须对无线网络进行具体设计（如下行 信道功率分配、多载波频率规划、PN码规划和切换算法参数设置等）；（6）.网络调整及优化：系统开通后，必须对无线网络进行调整及优化，使 实际网络满足设计要求，达到较佳效果。其中规划目标的定义是整个网络规划的前提，它包括覆盖目标、容量目 标和质量目标 3 个方面。初始网络的覆盖和质量的要求虽然也比较复杂，但 根据现有网络经验、通过实地考察等手段还是可以比较合理地确定。但是容 量目标的定义却非常复杂，所谓容量目标的定义也就是话务

7、模型的确定。 WCDMA 网络具有小区呼吸效应，随着小区负载的增加，覆盖会逐渐收缩。 这种效应大大增加了网络规划的复杂性。所以，传统的网络规划优化方法有 可能导致低效的网络设计。 所以在 WCDMA 系统规划过程中， 要遵循以下总 体组网原则：1、连续覆盖而不是热点覆盖WCDMA 系统初期应该以一个合理的负荷来建网，以宏蜂窝三扇区单载频为主，同时对一些重点建筑考虑室内分布系统。后期扩容应以增加载频为 主。2、初期网络部署原则 在初期网络部署时，即要考虑投资，使用尽量少的基站，又要考虑长远 的发展，尽量大的网络容量潜力。 GSM 初期建网的时候基本上是 “摸着石头 过河”，根据覆盖建一层薄薄的网

8、， 然后哪里有容量需求就在哪里增加载频或 者增加新基站。直到现在的网络扩容，其中 2/3 以上还是以增加新基站来增 加容量。 CDMA 技术本身决定了其初期建网不能采取 GSM 早期所采取的方 案。如果 CDMA 初期基于覆盖建一层薄薄的网 (低负荷 )，随着容量的增加， 基站间就会普遍地出现覆盖漏洞。这时我们就不得不通过建一些新站来弥补 这些漏洞。但由于 CDMA 是一干扰受限的系统， 新基站增加的同时会对周围 基站带来干扰，因此周围基站的容量也就相应降低。因此， CDMA 网络中由 于容量需求而增加新基站，并不能使网络容量像 GSM 网络一样线性增长， 尤其是在城市密集区，基站间距本身就很

9、小，这种现象就更严重。因此,CDMA 初期应该以一个合理的负荷，而不是低负荷来建网，网络扩容以增加载频为 主，增加新站为辅。3、 WCDMA 市区及郊区组网原则 在市区方案的研究中主要存在两种思路。思路一：初始以较低的基站负荷(Loadi ng)设计网络；思路二：初始基于较高的基站负荷和一定的站间距设 计网络。两种思路的区别主要体现在一期是建 “薄薄”的还是“较厚”的无线网。这 里的“薄薄”和“较厚”都是指网络建立的容量潜力，而不是网络初期的 “合同” 容量。这里我们通过一个例子对上述两种思路进行分析。 我们选取了 400km2 的一个地区，对以 20%负荷建网和以 45%负荷建网所需要的基站

10、数和其网络 的容量潜力进行了比较。我们发现，当设计负荷由20%增加到 45%时，所用基站数增加 22%，而网络的容量潜力增加 244%。除非极特殊的情况，从长 远的发展来看思路二更符合运营商的利益：扩容平稳、网络容量潜力大。针 对不同的时期，组网方案所考虑的重点应有所不同：初期布网：以单载波三扇区宏蜂窝基站为主设计网络，根据较高基站负 荷设计站间距，考虑特定地区的室内覆盖；后期扩容：在容量不足时增加第二个载波，适量引入微蜂窝和增加室内覆盖； 未来：继续增加载波，利用传统方式 （微蜂窝、室内覆盖 ）并结合新技术解 决容量需求。在郊区话务密度比较低，而且话务增长较市区缓慢的区域，可以较低的 Loa

11、ding 进行初始设计，由于郊区站间距比较大，即使某些特殊区域的容量 上升超过预期，基站调整也容易。三、 WCDMA 移动通信系统无线网络规划的一般步骤无线工程设计通常包括确定设计目标及信息收集、初步设计、站址勘察 和最终设计等几个阶段。在进行网络规划前，先要确定设计目标。主要包括所要覆盖的区域、每 个区域所支持的业务类型、 每个区域内每种业务所要达到的覆盖率等。 此外， 还要收集各种业务量的密度分布图、地形地貌数据资料、客户初选的站址信 息和网络增长规划等信息。设计目标应综合考虑市场需求和成本因素，例如 考虑是否需要在乡村实现各种高速数据业务的无缝覆盖，这些因素将极大地 影响所需要的基站数目

12、和配置。然后，根据所收集的信息进行初步设计。包 括建立传播模型和制定链路预算表，评估客户站点并建议新站点，以及计算 机辅助的网络覆盖及干扰分析等 （如图 1所示 ）。初步设计要根据各区域的具 体情况制定出相应的业务量规划和链路预算，分别从容量和覆盖的角度估算 基站数量，将两者平衡，并结合客户提供的初选站址信息，得出基站的初始 布局。在进行小区规划时要借助专门的覆盖仿真工具，通过Monte Carlo方法仿真移动话务量分布，对上行链路及下行链路进行分析。整个预测过程要迭 代进行，直到发射功率达到稳定值后，在多次系统模拟的基础上进行统计平 均。通过分析导频覆盖、Eb/IO值、反向功率和切换状况等输

13、出结果，评估设 计方案。如果覆盖质量等未能满足要求，则需进行站点优化。常用的优化措 施包括调整基站位置、数量、发射功率、天线下倾角、天线方向和高度等， 然后重新进行仿真运算，这是一个循环往复的过程，直至满足各项需求。这 种方法提供的小区覆盖预测结果比用在预规划的基于区域的链路计算更为精 确。当站点位置最终确定并进行了站址勘测后，应根据实际数据对此前的设 计方案进行修正和优化，生成对网络覆盖、干扰及软切换性能的最终预测， 确定系统参数，完成最终的网络设计和基站配置。四、业务量对于以往提供单一话音业务的移动通信网来说，业务指标包括用户密 度、每用户爱尔兰数、阻塞率和通话质量要求 （误码率和对应的信

14、噪比），描 述及处理这种电路型业务的数学统计模型就是Erlang B模型及其公式。除了话音外，3G提供的业务还包括各种速率的实时和非实时数据业务。如何描述这些新的业务、业务需求量以及在多业务环境下的业务处理模型成为3G的一个难点。业务模型是通信系统性能评估的关键所在，如果想要获得对实际的系统 设计有意义的结果，用于仿真的业务源就必须能够正确反映实际业务的统计 特性。业务模型的建立是基于以下几个要素的折衷：拟合性、描述模型的参 数数目、参数估计复杂度以及仿真执行时间。1、语音业务的建模 移动通信系统中最典型的业务是语音业务，而传统的分析模型都是采用泊松(Poisson过程的两状态Markov O

15、N/OFF模型。在两种状态的 ON/OFF 模型中，当模型处于通话状态 (O N )时，产生话音 数据；当处于停顿状态(OFF)时，不产生数据。两种状态的时间均服从指数分 布。但实际通话中，既有长时间倾听对方的停顿，也有说话时字节间的短暂 停顿，故停顿状态并不只是一种， 而应根据时间尺度有所不同。 另外， WCDMA 系统采用 AMR 声码器和话音激活技术，不仅利用了话音活动的不同周期， 而且考虑了不同的背景噪声。 显然，在 WCDMA 系统中仅使用 ON/OFF 两种 状态并不能准确描述话音业务。文献4中提出了一个时间离散、基于 Markov 链的随机过程 SBBP(Switched Bat

16、ch Bernoulli Process)模型，此模型可以采用不同状态数的 SBBP模型模拟可变速率码激励线性预测(VR CELP )声码器。SBBP 模型的状态数目越多， 与实际的声码器输出越接近， 但代价是计算 的复杂度越高。2、数据业务的建模将来 WCDMA 最重要的应用是由无线上网带来的大量的数据业务， 但传 统的网络业务模型假设(如Poisson过程)并不适用于互联网业务。互联网业务 表现为极强的突发性，这种统计特性称为自相似特性。WWW 业务的到达过程不仅由用户的行为决定，而且与 WWW 业务本身 的特点有关。根据统计分析， WWW 业务到达过程大致可以分为 3 个状态： 用户对网页的点击(即ON状态)将自动发出多个请求来下载该网页链接，这 些请求以间隔很小的突发(burst)形式到达；用户进行简短的网页浏览寻找感 兴