wcdma課程設計--wcdma網(wǎng)絡覆蓋及容量設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　目錄2</b></p><p>　　WCDMA網(wǎng)絡覆蓋及容量設計4</p><p><b>　　一 緒論4</b></p><p><b>　　1.1設計要求4</b><

2、;/p><p><b>　　1.2設計要求4</b></p><p>　　二 WCDMA網(wǎng)絡覆蓋與容量設計5</p><p>　　2.1 WCDMA技術簡介5</p><p>　　2.2 WCDMA系統(tǒng)網(wǎng)絡結構組成7</p><p>　　2.3 WCDMA系統(tǒng)的關鍵技術及特點9<

3、;/p><p>　　2.4 WCDMA網(wǎng)絡規(guī)劃方法11</p><p>　　2.4.1 WCDMA 網(wǎng)絡規(guī)劃的特點12</p><p>　　2.4.2 WCDMA 網(wǎng)絡規(guī)劃流程13</p><p>　　2.5 WCDMA網(wǎng)絡規(guī)劃過程14</p><p>　　2.5.1 概述14</p>&

4、lt;p>　　2.5.2 覆蓋設計15</p><p>　　2.5.3 容量部分17</p><p>　　2.6 使用坎貝爾法進行容量規(guī)劃19</p><p>　　2.6.1 計算各種業(yè)務的強度20</p><p>　　2.6.2 計算均值、方差和容量因子20</p><p>　　2.6.3

5、 計算虛擬業(yè)務量和虛擬信道數(shù)21</p><p>　　2.7 網(wǎng)絡優(yōu)化21</p><p>　　2.8 WCDMA基站與GSM900基站干擾的分析22</p><p>　　2.8.1 雜散干擾22</p><p>　　2.8.2 阻塞干擾24</p><p>　　2.8.3 結果分析24</

6、p><p>　　2.9 小結和討論25</p><p>　　三 心得體會25</p><p>　　四 參考文獻26</p><h2>　　WCDMA網(wǎng)絡覆蓋及容量設計</h2><p>　　摘要：本文著眼于WCDMA無線網(wǎng)絡的規(guī)劃和設計，探討了利用單小區(qū)覆蓋和容量測試數(shù)據(jù)推導實際WCDMA網(wǎng)絡各業(yè)務覆蓋和容量的

7、方法，論述了該推導方法和實際網(wǎng)絡的吻合程度以及需要進一步探究的問題。</p><p>　　關鍵詞：WCDMA 無線網(wǎng)絡規(guī)劃 覆蓋 容量 </p><p><b>　　一 緒論</b></p><p><b>　　1.1設計要求</b></p><p>　　(1)進行方案論證及方案比較；</p

8、><p>　　(2)分析WCDMA通信系統(tǒng)的組成及工作原理；</p><p>　　(3)針對某一具體應用環(huán)境，進行WCDMA系統(tǒng)設計相關參數(shù)計算，如頻帶范圍，系統(tǒng)容量等；適當選取信源，應充分考慮與2G系統(tǒng)共存等實際問題，完成設計任務，并進行網(wǎng)絡優(yōu)化。</p><p>　　(4)畫出系統(tǒng)框圖，并標明相關參數(shù)；</p><p><b>　　

9、(5)小結和討論；</b></p><p>　　(6)寫出對本設計的心得體會。</p><p><b>　　1.2設計要求</b></p><p>　　(1) 設計說明書一份(不少于20頁)，包括鏈路預算；</p><p>　　(2)系統(tǒng)原理圖一份(B5紙)；</p><p>　　(

10、3) 正文層次分明、客觀真實、繪圖規(guī)范、書寫工整、語言流暢；</p><p>　　(4) 設計中引用的參考文獻不少于10篇。</p><h2>　　二 WCDMA網(wǎng)絡覆蓋與容量設計</h2><h3>　　2.1 WCDMA技術簡介</h2><p>　　WCDMA全稱為Wideband CDMA，即寬帶碼分多址，它可支持384Kbps到

11、2Mbps不等的數(shù)據(jù)傳輸速率。在高速移動的狀態(tài)，可提供384Kbps的傳輸速率。在低速或是室內環(huán)境下，則可提供高達2Mbps的傳輸速率。而GSM系統(tǒng)目前只能傳送9.6Kbps，固定線路Modem也只是56Kbps的速率，由此可見WCDMA是無線的寬帶通訊。在某些傳輸通道中，它還可以提供電路交換和分包交換的服務。因此，消費者可以同時利用交換方式接聽電話，然后以分包交換方式訪問因特網(wǎng)，這樣的技術可以提高移動電話的使用效率，使得我們可以超過越

12、在同一時間只能做語音或數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆盏南拗啤?lt;/p><p>　　WCDMA源于歐洲和日本幾種技術的融合。WCDMA是一個ITU（國際電信聯(lián)盟）標準，它是從碼分多址（CDMA）演變來的，從官方看被認為是IMT-2000的直接擴展，與現(xiàn)在市場上通常提供的技術相比，它能夠為移動和手提無線設備提供更高的數(shù)據(jù)速率。WCDMA采用直接序列擴頻碼分多址（DS-CDMA）、頻分雙工（FDD）方式，碼片速率為3.84Mcps，載

13、波帶寬為5MHz.基于Release 99/ Release 4版本，可在5MHz的帶寬內，提供最高384kbps的用戶數(shù)據(jù)傳輸速率。WCDMA能夠支持移動/手提設備之間的語音、圖象、數(shù)據(jù)以及視頻通信，速率可達2Mb/s（對于局域網(wǎng)而言）或者384Kb/s（對于寬帶網(wǎng)而言）。與GSM網(wǎng)絡有良好的兼容性和互操作性。輸入信號先被數(shù)字化，然后在一個較寬的頻譜范圍內以編碼的擴頻模式進行傳輸。窄帶CDMA使用的是200KHz寬度的載頻，WCDMA

14、使用的則是一個5MHz寬度的載頻。作為一項新技術，它在技術成熟性方面不及CDMA2000，但其優(yōu)勢在于GSM的廣泛采用能為其升級帶來方便。因此，近段時間也倍受各大廠商的青睞。WCDMA采用最新的異步傳輸模式（A</p><p>　　在費用方面，WCDMA因為是借助分包交換的技術，所以，網(wǎng)絡使用的費用不是以接入的時間計算，而是以消費者的數(shù)據(jù)傳輸量來定。</p><p>　　WCDMA繼承了第

15、二代移動通信體制GSM標準化程度高和開放性好的特點，標準化進展順利。WCDMA支持高速數(shù)據(jù)傳輸(慢速移動時384kbit/s，室內走動時2Mbit/s)，支持可變速傳輸。其主要特點如下：基站支持異步和同步的基站運行方式，組網(wǎng)方便、靈活；調制方式上行為BPSK，下行為QPSK；導頻輔助的相干解調方式；適應多種速率的傳輸，同時對多速率、多媒體的業(yè)務可通過改變擴頻比和多碼并行傳送的方式來實現(xiàn)；上、下行快速、高效的功率控制大大減少了系統(tǒng)的多址干

16、擾，提高了系統(tǒng)容量，同時也降低了傳輸?shù)墓β?；核心網(wǎng)絡基于GSM/GPRS網(wǎng)絡的演進，并保持與GSM/GPRS網(wǎng)絡的兼容性；支持軟切換和更軟切換，切換方式包括三種，即扇區(qū)間軟切換、小區(qū)間軟切換和載頻間硬切換等。</p><p>　　WCDMA是一種由3GPP具體制定的，基于GSM MAP核心網(wǎng)，UTRAN（UMTS陸地無線接入網(wǎng)）為無線接口的第三代移動通信系統(tǒng)。目前WCDMA有Release 99、Release

17、4、Release 5、Release 6等版本。</p><p>　　在Release 5版本引入了下行鏈路增強技術，即HSDPA（High Speed Downlink Packet Access，高速下行分組接入）技術，在5MHz的帶寬內可提供最高14.4Mbps的下行數(shù)據(jù)傳輸速率。在Release 6版本引入了上行鏈路增強技術，即HSUPA（High Speed Uplink Packet Access，

18、高速上行分組接入）技術，在5MHz的帶寬內可提供最高約6Mbps的上行數(shù)據(jù)傳輸速率。</p><h3>　　2.2 WCDMA系統(tǒng)網(wǎng)絡結構組成</h2><p>　　WCDMA作為UMTS（通用移動通信系統(tǒng)）的實現(xiàn)，其系統(tǒng)體系結構與大多數(shù)第二代系統(tǒng)甚至第一代系統(tǒng)基本類似。WCDMA系統(tǒng)包括若干邏輯網(wǎng)絡元素，邏輯網(wǎng)絡元素可以按不同子網(wǎng)分類，也可以按功能來劃分。 </p>&l

19、t;p>　　功能上，邏輯網(wǎng)絡元素可以分成UE（用戶設備終端）、無線接入網(wǎng)（RAN）和核心網(wǎng)（CN）。無線接入網(wǎng)也可以借用UMTS中地面RAN的概念，因此又簡稱為UTRAN。其中RAN處理與無線通信有關的功能。CN處理語音和數(shù)據(jù)業(yè)務的交換功能，完成移動網(wǎng)絡與其他外部通信網(wǎng)絡的互聯(lián)，相當于第二代系統(tǒng)中的MSC/VLR/HLR。UE和RAN采用全新的WCDMA無線技術規(guī)范，而CN基本上來源于GSM。 </p><p&

20、gt;　　UMTS也可以分成若干個子網(wǎng)，子網(wǎng)之間可以獨立工作，又可以協(xié)同工作，因而子網(wǎng)又叫做UMTS公眾陸地移動網(wǎng)（PLMN）。不同運營商運營的PLMN之間可以互通，而且PLMN也可以與ISDN，PSTN，Internet以及其他數(shù)據(jù)網(wǎng)絡互通。圖1給出了PLMN網(wǎng)絡體系結構，圖中包括PLMN網(wǎng)絡的邏輯元素、內部元素連接以及與外部網(wǎng)絡的連接。 </p><p>　　圖1 PLMN 體系結構</p>

21、<p>　　如圖1所示，UE包含如下兩個部分：ME（移動設備）和USIM（UMTS用戶識別模塊）。ME是通過空中無線接口Cu與Node B進行通信的無線終端。USIM相當于GSM終端中的SIM智能卡，用于記載用戶標識，可執(zhí)行鑒權算法，并保存鑒權、密鑰以及終端需要的預約信息。 </p><p>　　RAN中則包含如下兩個部分：Node B（B結點）和RNC（無線網(wǎng)絡控制器）。Node B是在Iub和Cu接

22、口之間傳送數(shù)據(jù)的基站（BS），基站也參與部分無線資源管理。RNC控制轄區(qū)內的所有無線資源，是與之相連的基站的管理者。RNC是RAN提供給CN的所有業(yè)務的接入點。 </p><p>　　CN中包含的邏輯網(wǎng)絡元素有如下幾個： </p><p>　　MSC/VLR（移動業(yè)務交換中心/訪問位置寄存器）。移動交換中心MSC和數(shù)據(jù)庫VLR為UE提供電路交換服務。MSC用于完成電路交換業(yè)務，而VLR用于

23、保存漫游用戶的服務特征描述副本，以及UE在服務系統(tǒng)中精確的位置信息。通過MSC/VLR連接的外部網(wǎng)絡稱作CS域網(wǎng)絡。 </p><p>　　HLR（歸屬位置寄存器）。這是一個位于用戶本地的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，它保存了用戶服務特征描述的主備份。這些服務的特征描述包括允許的業(yè)務信息、禁止漫游的地區(qū)和補充業(yè)務信息（如呼叫前轉狀態(tài)和呼叫前轉數(shù)量）。此數(shù)據(jù)庫在新用戶向系統(tǒng)注冊入網(wǎng)時為用戶創(chuàng)建初始化數(shù)據(jù)，創(chuàng)建后的數(shù)據(jù)在用戶接收服務期

24、間始終存在。為了給呼入的用戶找到路由并連接到目的UE，HLR還在MSC/VLR和SGSN中保存UE的位置信息。 </p><p>　　GMSC（移動業(yè)務交換中心網(wǎng)關）。這是UMTS PLMN與外部CS域網(wǎng)絡連接處的交換設備，所有呼入和呼出的CS連接均需要經(jīng)過GMSC。 </p><p>　　SGSN（服務GPRS支撐節(jié)點）。它與MSC/VLR的功能類似，只不過它僅用于分組交換（PS）業(yè)務。

25、通過SGSN連接的外部網(wǎng)絡稱作PS域網(wǎng)絡。 </p><p>　　GGSN（GPRS支持節(jié)點網(wǎng)關）。它與GMSC的功能類似，不過它僅用于分組交換業(yè)務。 </p><p>　　圖1中的外部網(wǎng)絡包括如下兩個部分： </p><p>　　CS域網(wǎng)絡和PS域網(wǎng)絡。CS域網(wǎng)絡提供電路交換如現(xiàn)有電話業(yè)務的連接。CS域網(wǎng)絡包括PSTN和ISDN等。PS域網(wǎng)絡提供數(shù)據(jù)分組交換如現(xiàn)有

26、數(shù)據(jù)上網(wǎng)業(yè)務的連接。PS域網(wǎng)絡包括Internet和X.25等。 </p><p>　　另外，3GPP規(guī)范并沒有對上面描述的邏輯網(wǎng)絡元素的內在功能作具體詳細的說明，但是對邏輯網(wǎng)絡元素之間的一些接口作了詳細定義。PLMN網(wǎng)絡主要的開放接口如下： </p><p>　　Cu接口：它是USIM智能卡和ME之間的電子接口，遵循智能卡的標準格式。 </p><p>　　Uu接

27、口：它是WCDMA的無線接口，是UE終端接入系統(tǒng)固定網(wǎng)絡的必需接口。UMTS Uu接口的開發(fā)性可以保證不同制造商設計的UE終端可以接入其他制造商設計的RAN中。 </p><p>　　Iub接口：它是連接Node B與RNC的標準接口。制定開放的Iub接口就是為了保證不同移動通信設備制造商生產(chǎn)的Node B和RCN之間可以互聯(lián)互通，使運營商單獨購置Node B和RNC設備成為可能。 </p><

28、;p>　　Iur接口：它是RNC之間的接口，開放的Iur接口允許不同設備制造商生產(chǎn)的RNC之間可以進行軟切換。 </p><p>　　Iu接口：它是連接RAN與CN之間的標準接口，類似于GSM網(wǎng)絡中的A接口（電路交換）和Gb（分組交換）接口。開放的Iu接口允許運營商購置不同設備制造商生產(chǎn)的RAN和CN設備鋪設網(wǎng)絡，這樣有利于造成設備制造商之間的競爭。開放的A接口和Gb接口也是GSM成功的原因。 </p

29、><h3>　　2.3 WCDMA系統(tǒng)的關鍵技術及特點</h2><p>　　WCDMA由于技術的先進性，所以與以前的GSM等移動通信方式相比，具有以下的技術特點。</p><p><b>　　更大的系統(tǒng)容量：</b></p><p>　　WCDMA由于自身的帶寬較寬，抗衰落性能好，上下行鏈路實現(xiàn)相干解調，大幅度提高鏈路容

30、量。WCDMA系統(tǒng)采用快速功率技術，使發(fā)射機的發(fā)射功率總是處于最小的水平，從而減少了多址干擾。這些技術都提高了系統(tǒng)容量。</p><p>　　系統(tǒng)容量大， 單用戶設備成本降低，建設WCDMA網(wǎng)絡的投資要比2G低。</p><p><b>　　更多的業(yè)務種類：</b></p><p>　　WCDMA系統(tǒng)可以提供和開展的業(yè)務種類非常豐富，分為兩大類

31、CS域業(yè)務和PS域業(yè)務。其中，CS域業(yè)務主要包括：基本電信業(yè)務(語音、特服、緊急呼叫)、補充業(yè)務、點對點短消息業(yè)務、電路型承載業(yè)務、電路型多媒體業(yè)務、智能網(wǎng)業(yè)務。PS域業(yè)務主要包括：PS域的短消息業(yè)務、移動QICQ、移動游戲、移動沖浪、視頻點播、手機收發(fā)、E-mail智能網(wǎng)業(yè)務等。</p><p><b>　　更高的數(shù)據(jù)速率：</b></p><p>　　具有支持多媒

32、體業(yè)務的能力， 特別是支持Internet業(yè)務。</p><p>　　現(xiàn)有的移動通信系統(tǒng)主要以提供語音業(yè)務為主，一般能提供100～200Kbit/s的數(shù)據(jù)業(yè)務，GSM演進到最高階段能提供384Kbit/s的數(shù)據(jù)業(yè)務。而第三代移動通信的業(yè)務能力將比第二代有明顯的改進，支持話音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務，并且可根據(jù)需要提供寬帶。</p><p>　　第三代移動通信無線傳輸技術滿足以下三種要求。即：&l

33、t;/p><p>　　快速移動環(huán)境： 最高速率達144Kbit/s</p><p>　　室外到室內或步行環(huán)境： 最高速率達384Kbit/s</p><p>　　室內環(huán)境： 最高速率達2Mbit/s</p><p><b>　　更好的無線傳輸：</b></p><p>　　無線信道是一種較惡劣的通信介

34、質。由于它的特性難以預測，因此一般根據(jù)實際測量的數(shù)據(jù)，以統(tǒng)計的方法來表征無線信道的模型。通常認為其具有萊斯或瑞利特性，其中瑞利衰落信道是最惡劣的移動無線信道。</p><p>　　要在衰落信道中實現(xiàn)良好的性能， 采用分集技術非常關鍵。在WCDMA中，仿真結果表明，衰落信道情況下，發(fā)射分集可以改善性能1～2dB， 因此通過采用發(fā)射分集技術，可以更有效地保證無線傳輸?shù)馁|量。</p><p>　

35、　在無線傳輸中，頻率選擇性衰落和多徑是一種普遍現(xiàn)象。WCDMA是寬帶信號，信號帶寬是5MHz。 寬帶信號可以更好地抗頻率選擇性衰落，保證傳輸性能。另外，如果發(fā)射信號帶寬比信道的相干帶寬更寬，那么接收機就能分離多徑分量。由于WCDMA的帶寬更寬，因此它具有更好的多徑接收處理能力。</p><p><b>　　更高的語音質量：</b></p><p>　　采用AMR語音編

36、碼技術，語音傳輸速率最高達到12．2Kbit/s(R99)。WCDMA的帶寬達到5MHz，使得其具有更大的擴頻因子，從而帶來更大的處理增益。同時寬帶使其具有更強的多徑分辨能力，改善RAKE接收機性能。</p><p>　　另外，WCDMA采用發(fā)射分集技術，有效改善下行鏈路的接收性能。并通過交織和卷積編碼技術來有效保證傳輸誤碼率。通過采用這些技術，使得WCDMA網(wǎng)絡語音質量接近固定網(wǎng)的語音質量。</p>

37、<p><b>　　更低的傳送功率：</b></p><p>　　采用CDMA技術，通過擴頻將窄帶信號轉換為寬帶信號后再進行發(fā)射。由于WCDMA的帶寬達到5MHz，使得其擴頻因子可以更高，帶來更大的接收機處理增益，使得WCDMA系統(tǒng)具有更高的接收靈敏度，終端需要的發(fā)射功率可以很低。</p><p>　　另外，通過采用快速功率控制技術，可以降低發(fā)射功率，軟

38、切換提高提高業(yè)務信道接收增益，也可以降低終端發(fā)射功率的要求。</p><p>　　一般地，WCDMA終端的發(fā)射功率在室內為20mW，室外300mW，電磁輻射少，對人身體影響很小，是一種綠色手機。同時由于發(fā)射功率低，使得其待機時間很長。</p><h3>　　2.4 WCDMA網(wǎng)絡規(guī)劃方法</h2><p>　　WCDMA無線網(wǎng)絡規(guī)劃的目標是在要提供業(yè)務的區(qū)域內，根

39、據(jù)所要保證的業(yè)務，所要支持的業(yè)務量，所需服務的用戶數(shù)量，通過采用一系列的理論分析及工具仿真與預測，獲得支持相應用戶數(shù)量所需的網(wǎng)絡設備數(shù)量、配置和部署地點，以供核算網(wǎng)絡投資，并為未來的工程設計提供參考數(shù)據(jù)。</p><p>　　對于WCDMA無線網(wǎng)絡規(guī)劃，包括在各種情況下計算鏈路預算、容量和小區(qū)基站數(shù)目，同時要對基站覆蓋進行預測，基站參數(shù)進行規(guī)劃。除此之外還需要整個網(wǎng)絡進行策劃，計算基站中信道單元的數(shù)目、傳輸線路容

40、量、基站控制器、交換機等其他單元的數(shù)目。</p><p>　　WCDMA技術特性決定了其網(wǎng)絡規(guī)劃的復雜性，WCDMA無線網(wǎng)絡規(guī)劃的面臨的主要問題是如何在覆蓋、容量、服務質量三者之間尋找到合適的平衡點，于人們圍繞這個主要問題做了方方面面的研究，對WCDMA網(wǎng)絡規(guī)劃的研究工作了網(wǎng)絡規(guī)劃的方法、原則、流程和工具的進行研究。</p><h4>　　2.4.1 WCDMA 網(wǎng)絡規(guī)劃的特點</

41、h2><p>　　由于初期用戶的發(fā)展存在許多不確定因素，而且無線網(wǎng)絡的發(fā)展連續(xù)性很強，因此初期規(guī)劃既要滿足前期網(wǎng)絡容量、覆蓋和質量的要求，同時必須兼顧后期的網(wǎng)絡發(fā)展，便于擴容。</p><p>　　為了提供業(yè)務的連續(xù)服務能力，必須在城區(qū)實現(xiàn)WCDMA的連續(xù)覆蓋，這是WCDMA的起步覆蓋成本，而全網(wǎng)絡的連續(xù)覆蓋，則可由2G網(wǎng)絡提供。就容量成本而言，基于同樣的話務模型假設，提供相同話務容量條件下，

42、WCDMA需要的電信硬件是GSM的1／10。WCDMA的基站雖然初始成本較高，隨著容量上升，每站成本將迅速降低。</p><p>　　WCDMA是一個干擾受限的系統(tǒng)，干擾控制在WCDMA網(wǎng)絡中顯得尤為重要。在WCDMA網(wǎng)絡中，負載和靈敏度分析都需要干擾控制，它的好與壞直接影響到網(wǎng)絡容量。小區(qū)呼吸是WCDMA中的一個重要特征。小區(qū)呼吸即指小區(qū)的覆蓋隨著網(wǎng)絡用戶數(shù)的增加，網(wǎng)絡負載的增大而減小。因此，容量和覆蓋規(guī)劃在W

43、CDMA中不再是兩個分開的任務，而是交織在一起的，需要平衡后綜合考慮。</p><p>　　在WCDMA中，覆蓋門限是由用戶數(shù)量和所有小區(qū)所使用的比特率決定的，因此針對不同的業(yè)務及用戶數(shù)量，小區(qū)覆蓋門限是不同的，覆蓋區(qū)域是變化的。</p><p>　　WCDMA的另一個特點是上行鏈路和下行鏈路中業(yè)務的非對稱性，因此在覆蓋和容量規(guī)劃中必須對不同的業(yè)務分別進行分析，且必須對上行鏈路和下行鏈路都

44、進行分析。WCDMA系統(tǒng)中的軟切換為網(wǎng)絡帶來了軟切換宏分集結合增益及軟切換增益，但同時也為網(wǎng)絡的容量帶來了損失。軟切換因子與容量有關，它可以決定除了正常業(yè)務所需信道外，實際所需的信道資源。</p><p>　　總之，WCDMA網(wǎng)絡規(guī)劃是綜合性和多元化的，要考慮的方面和因素很多。因此，如何綜合考慮上述各方面對網(wǎng)絡性能的影響，實現(xiàn)經(jīng)濟高效的網(wǎng)絡布局是具體的WCDMA無線網(wǎng)絡規(guī)劃工作中最復雜、最具挑戰(zhàn)性的部分。<

45、/p><h4>　　2.4.2 WCDMA 網(wǎng)絡規(guī)劃流程</h2><p>　　無線網(wǎng)絡規(guī)劃工作的第一步是分析建網(wǎng)目標，明確網(wǎng)絡建設的容量、覆蓋和質量要求。在鏈路預算和覆蓋父級的基礎上，根據(jù)業(yè)務分布、話務密度及預期增長和QoS需求，對網(wǎng)元數(shù)量及其能力進行估計。通過估算階段的分析，能夠得到目標區(qū)域的站點配置、分布及數(shù)量情況。最后，通過結合數(shù)字地圖、傳播模型、站點位置和設備信息，對即將實施的網(wǎng)絡

46、進行仿真，根據(jù)仿真結果調整站點，并且對網(wǎng)絡性能進行評估㈨。圖2為無線網(wǎng)絡規(guī)劃所遵循的一般流程。</p><p>　　圖2 無線網(wǎng)絡規(guī)劃流程圖</p><p>　　由于作者本身的水平和經(jīng)驗不足，所以本次課程設計的仿真部分沒有進行。關于WCDMA的設計原則和條件均是理論值。</p><h3>　　2.5 WCDMA網(wǎng)絡規(guī)劃過程</h2><p>

47、;<b>　　2.5.1 概述</b></p><p>　　規(guī)劃和設計WCDMA無線網(wǎng)絡可以根據(jù)用戶預測數(shù)據(jù)，利用各種業(yè)務的路徑損耗和特定環(huán)境下保持某種業(yè)務連接所需的Eb/No來設計系統(tǒng)覆蓋和容量。設計中，最大路徑損耗主要用來比較不同業(yè)務的覆蓋能力；可用路徑損耗主要用于確定站間距離和基站個數(shù)；巨／Ⅳ0是廠家設備和終端能力的一種直接反映，依賴于業(yè)務、質量、比特率、多徑衰落信道、天線分集、移動

48、速度等因素。</p><p>　　考慮實際網(wǎng)絡中的一個站，根據(jù)Eb/No可以推算特定業(yè)務單用戶k產(chǎn)生的上下行負載LUL.k和LDL.k，并可以進一步推算該基站的容量和加載引起的業(yè)務覆蓋范圍的收縮，同時有助于分析和防范可能出現(xiàn)的覆蓋或者容量瓶頸。</p><h4>　　2.5.2 覆蓋設計</h2><p>　　試驗網(wǎng)測試中均為上下行平衡加載，結果表明，不加載、平衡

49、加載50％、平衡加載75％時，WCDMA各業(yè)務覆蓋均為上行受限，覆蓋邊界隨不同業(yè)務、不同負載、不同業(yè)務質量要求而變化。在覆蓋邊界，手機的發(fā)射功率達到最大，而基站仍有富余功率未分配，超出此邊界，因為手機功率受限，將不能滿足業(yè)務質量要求。在測試中，單小區(qū)測試條件為，全網(wǎng)只開啟一個小區(qū)，環(huán)境單一，沒有軟切換和鄰小區(qū)干擾。通過記錄各業(yè)務單小區(qū)覆蓋邊界處的導頻信號強度(RSCP)，可以推算覆蓋邊界處的路徑損耗。公式如下：</p>&

50、lt;p>　　最大路徑損耗=導頻信道發(fā)射功率－RSCP (1)</p><p>　　可用路徑損耗=最大路徑損耗+基站天線增益+手機天線增益+軟切換增益－饋線損耗人體損耗－干擾余量－衰落余量 (2)</p><p><b>　　上述公式中，</b></p><p>　　(1)導頻信道發(fā)射功率為系統(tǒng)設

51、置值，一股為基站發(fā)射總功率的10％，常見基站發(fā)射總功率為20W，導頻信道發(fā)射功率即為33dBm；</p><p>　　(2)天線增益大小取決于具體設備，規(guī)劃中，通常基站天線增益取16dBi，手機天線增益取0～2dBi；</p><p>　　(3)軟切換增益取決于設備性能、軟切換算法、軟切換區(qū)域設置，通常在2～4dB左右；</p><p>　　(4)饋線損耗取決于饋線

52、長度，通常取2～3dB左右；</p><p>　　(5)統(tǒng)計表明，人體損耗對語音通話時取3dB，對數(shù)據(jù)業(yè)務影響小，取1dB；</p><p>　　(6)干擾余量是為對抗系統(tǒng)內外干擾造成的底噪抬升而設置的保護余量，通常取3dB；</p><p>　　(7)衰落余量是為對抗陰影效應設置的保護余量，通常取3dB。</p><p>　　通過比較表1中

53、的最大路徑損耗可以得到如下結論：</p><p>　　(1)數(shù)據(jù)業(yè)務覆蓋上行受限，導致PS 64/64kbit/s、PS 64/128kbit/s、PS 64/384kbit/s在負載和BLER Target相同的情況下，覆蓋能力相當；</p><p>　　(2)相同負載情況下，AMR 12.2kbit/s語音業(yè)務覆蓋最大，CS 64kbit/s可視電話業(yè)務覆蓋能力小于PS64kbit/s

54、業(yè)務。因此，在基站下行功率不受限的條件下，如果以CS 64kbit/s作連續(xù)覆蓋，一定能滿足PS 64/64kbit/s、PS 64/128kbit/s、PS 64/384kbit/s的連續(xù)覆蓋；</p><p>　　(3)隨著負載的增加，各業(yè)務的覆蓋開始有不同程度的明顯收縮，并且，負載越高收縮程度越劇烈；</p><p>　　(4)對質量要求越高(BLER Target越小)，業(yè)務的覆蓋

55、范圍越小，但收縮不明顯。</p><p>　　這些結論，在不同廠家各個類似規(guī)模的試驗網(wǎng)都得到了驗證。需要指出，所得到的可用路徑損耗值必需結合傳播模型校正，才能體現(xiàn)不同環(huán)境、不同地貌(密集城區(qū)、城區(qū)、郊區(qū)、水域……)的差別，也才能用于網(wǎng)絡設計中確定站間距離和基站個數(shù)。</p><p><b>　　表1 覆蓋統(tǒng)計表</b></p><h4>　　2

56、.5.3 容量部分</h2><p>　　WCDMA網(wǎng)絡的容量受限于基站下行碼域發(fā)射功率。在實際網(wǎng)絡中，有許多因素影響容量。</p><p>　　(1)各種業(yè)務所需要的Eb/No，值：它取決于信道特性和手機的速度和Bler的目標值；</p><p>　　(2)鄰區(qū)干擾因子i=Iother/Iown:對于上行來說，i影響了小區(qū)中的所有手機，因為它抬升了基站接收的噪聲

57、電平；對于下行來說，用戶接收到的來自鄰小區(qū)的干擾取決于用戶的位置；鄰區(qū)干擾因子i取值在0.4～0.7之間；</p><p>　　(3)激活因子v：與業(yè)務類型和用戶的習慣相關；</p><p>　　(4)正交因子α：下行使用正交碼來減小本小區(qū)干擾，正交效果取決于多徑傳播環(huán)境；</p><p>　　(5)上行/下行目標容量：如果小區(qū)的容量達到該門限，網(wǎng)絡將進行接入控制和

58、容量控制，一般上行取30％～70％，下行取80％左右，在實際網(wǎng)絡中，這兩個門限由PrxTarget和PtxTarget控制。</p><p>　　在單小區(qū)容量或者功率控制測試中，設備可以通過測量功率控制數(shù)據(jù)(SIR Target)記錄特定環(huán)境下保持某種業(yè)務連接所需的Eb/No?？紤]實際多小區(qū)網(wǎng)絡中的一個基站，由各種業(yè)務在單小區(qū)中所需要的Eb/No、用戶處于軟切換時的MDCgain，并綜合上述其他因數(shù)可以推導出特定

59、業(yè)務每一個用戶的負載因子，結合業(yè)務配比，進而可以得到該基站在一定負載下所支持的用戶數(shù)量。計算方法如下。</p><p>　　ηDL = Ptx+PCCH) </p><p>　　= (3)</p><p>　　LDL = = (4)</p><p>　　LU

60、L =∑LUL.k = ∑,(Eb/No)k) ) ×(1+ik) (5)</p><p>　　上述公式中，相同業(yè)務類型的用戶在同一個基站覆蓋范圍中對Eb/No 的要求相近，為設計方便，可以近似取統(tǒng)計均值作為所有相同業(yè)務類型的用戶對Eb/No的要求；對于所有連接，正交因子α宏小區(qū)統(tǒng)計平均值為50％；根據(jù)大量仿真結果，宏小區(qū)情況i取0.65；MDC增益上行取0dB，下

61、行數(shù)據(jù)業(yè)務取1.2dB，下行AMR12.2kbit/s和CS 64kbits業(yè)務取1dB；對于語音業(yè)務，一般上行v取0.67，下行v取0.63，對于數(shù)據(jù)業(yè)務，連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸v取1；PCCH是基站公共信道發(fā)射功率。假定最大發(fā)射功率為20W，PCCH為35.5dBm(3.552w)。</p><p>　　表2按所述條件給出各業(yè)務單用戶對實際WCDMA無線網(wǎng)絡上下行負載影響。</p><p>　

62、　分析表2可以得到如下結果。</p><p>　　表2 各業(yè)務負載表（數(shù)據(jù)業(yè)務上行均為PS 64kbit/s）</p><p>　　(1)根據(jù)實測Eb/No要求，每種業(yè)務單用戶對實際WCDMA無線網(wǎng)絡上行的負載影響可以直接由公式5算出，單用戶對下行的負載影響通過公式3計算可以得到ηDL，i。，必須再結合各業(yè)務用戶數(shù)，才能推算出LDL?？梢?，WCDMA網(wǎng)絡的設計必須準確估計用戶行為模式和配比

63、，相比GSM網(wǎng)絡設計，對運營者和設計者提出了更高要求。</p><p>　　(2)數(shù)據(jù)業(yè)務的特點是上下行嚴重不對稱，下載速率越高對基站下行功率占用越大，當小區(qū)中有較多的數(shù)據(jù)用戶時，下行的負載較容易達到負載門限值。AMR 12.2kbit/s業(yè)務和CS 64kbit/s業(yè)務上下行較為對稱，小區(qū)中語音用戶和可視電話用戶較多時，上行負載門限值不能設置過低。因此需要根據(jù)每個地區(qū)的實際情況，設置上下行的容量極限，如果超過該

64、門限，網(wǎng)絡將進行負載控制和接人控制。負載控制和接入控制是需要進一步深入研究的問題。</p><p>　　(3)CS 64kbit/s業(yè)務對資源的消耗遠大于PS 64/64kbit/s業(yè)務，以何種業(yè)務作為基本業(yè)務連續(xù)覆蓋，值得設計和運營者深入研究。</p><p>　　(4)對業(yè)務質量要求越高(BLER Target越小)，可以支持的用戶數(shù)就越少，如何平衡各業(yè)務質量和容量需要根據(jù)具體情況進一

65、步分析。</p><p>　　(5)各種環(huán)境對Eb/No要求不同，作為設計者和運營者，應該盡可能歸納得到各種典型環(huán)境下的典型參數(shù)值。</p><p>　　(6)WCDMA無線網(wǎng)絡中上下行負載和小區(qū)總的吞吐量沒有固定的比例關系，比如在下行負載75％的網(wǎng)絡中，由于用戶配比不同，實際網(wǎng)絡環(huán)境下每小區(qū)吞吐量在500～900kbit/s之間浮動。所以需要深入研究用戶行為模式和配比，設計出負載平衡的網(wǎng)

66、絡，分析和防范可能出現(xiàn)的覆蓋或者容量瓶頸。</p><h3>　　2.6 使用坎貝爾法進行容量規(guī)劃</h2><p>　　WCDMA網(wǎng)絡是多業(yè)務并存的網(wǎng)絡，對小區(qū)容量的估算不能簡單地用純語音業(yè)務來估算，不同業(yè)務的業(yè)務速率和所需的Eb/No不同，對系統(tǒng)的影響也不相同，因此目前一般采用混合業(yè)務來進行估算?；旌蠘I(yè)務的容量估算有等效愛爾蘭法、后愛爾蘭法和坎貝爾法，其中前兩種方法都有一定的缺陷，而

67、基于坎貝爾理論的混合業(yè)務容量估算方法將不同業(yè)務對系統(tǒng)負荷產(chǎn)生的影響等效為多個語音信道對系統(tǒng)負荷產(chǎn)生的影響，可計算出混合業(yè)務條件下，小區(qū)的復合信道數(shù)和復合愛爾蘭數(shù)，因此可用該方法對容量規(guī)模進行估算。</p><p>　　假設某地區(qū)業(yè)務模型數(shù)據(jù)如下：系統(tǒng)設計負載為50%，語音業(yè)務阻塞率為2%，鄰區(qū)干擾因子為0.65，正交因子為0.6，城區(qū)面積為40.8km2。規(guī)劃區(qū)域內業(yè)務的情況見表4。</p><

68、;p>　　表4某地區(qū)業(yè)務模型數(shù)據(jù)（上行方向）</p><h4>　　2.6.1 計算各種業(yè)務的強度</h2><p><b>　　●語音：1</b></p><p>　　●低速數(shù)據(jù)：32×1×100.27/(12.2×0.67×100.5)=2.3</p><p>　　●高

69、速數(shù)據(jù)：64×1×100.24/(12.2×0.67×100.5)=4.3</p><p>　　●視頻：64×1×100.37/(12.2×0.67×100.5)=5.8</p><h4>　　2.6.2 計算均值、方差和容量因子</h2><p>　　假設小區(qū)數(shù)為n，則每個小區(qū)的混合

70、業(yè)務量均值和方差分別為：</p><p>　　●a=(3000×1+400×2.3+100×4.3+5×5.8)/n=4381.39/n</p><p>　　●v=(3000×12+400×2.32+100×4.32+5×5.82)/n=7145.45/n</p><p>　　●容量因子

71、為C=v/a=1.63</p><h4>　　2.6.3 計算虛擬業(yè)務量和虛擬信道數(shù)</h2><p>　　Offered Traffic=a/c=2687.969/n</p><p>　　因為變量n的存在，無法直接通過ErlB表查詢小區(qū)的虛擬信道數(shù)，但是根據(jù)系統(tǒng)的負載要求，每個小區(qū)所能提供的等效語音業(yè)務信道數(shù)是可知的。反向容量計算見公式(5)。根據(jù)公式(5)可以

72、求出在50%以下的負載要求下，系統(tǒng)能提供的等效語音信道數(shù)是45。  </p><p>　　Capacity = (6)</p><p>　　根據(jù)公式(6)可求出虛擬信道數(shù)Capacity=(45－1)/1.63=26，查ErlB表，得出在2%阻塞率下，小區(qū)的虛擬業(yè)務量為18.38，由2687.969/n

73、=18.38可得n=146，即146個小區(qū)。若采用三扇區(qū)的基站，則滿足該密集城區(qū)的上行容量需要49個基站。</p><p><b>　　2.7 網(wǎng)絡優(yōu)化</b></p><p>　　在3G無線網(wǎng)絡建設中，需要制定具有前瞻性的規(guī)劃目標，它包括覆蓋目標、容量目標和質量目標3個方面。這3個方面互有關系、互相影響。</p><p>　　對于覆蓋和容量

74、來說，以覆蓋為目標的小區(qū)，Node B的發(fā)射功率相對較高，從而降低小區(qū)的容量，對于以容量為目標的小區(qū)，Node B的發(fā)射功率相對較低，從而小區(qū)的覆蓋范圍較小。</p><p>　　對于覆蓋和質量來說，良好的WCDMA無線網(wǎng)絡覆蓋是3G網(wǎng)絡質量的根本保證。在WCDMA網(wǎng)絡中，覆蓋的質量決定了網(wǎng)絡的容量是否能得到充分利用，干擾水平是否能被控制在合理的程度，業(yè)務服務質量是否令用戶滿意。覆蓋質量是運營商在3G運營中成功與

75、否的決定性因素之一。</p><p>　　對于未來的3G網(wǎng)絡，如何經(jīng)濟有效地建設一個WCDMA網(wǎng)絡，保證網(wǎng)絡建設的高性價比是運營商所關心的問題。概括地講，3G網(wǎng)絡覆蓋優(yōu)化就是在支持多種業(yè)務，并滿足一定QoS條件下，獲得良好的網(wǎng)絡容量，滿足一定的無線覆蓋要求，同時通過調整容量、覆蓋、質量之間的均衡關系提供最佳的服務。3G網(wǎng)絡優(yōu)化要提供一種自動或手工的方式來優(yōu)化系統(tǒng)性能，使系統(tǒng)在覆蓋、容量、QoS與成本曲線上找到滿意

76、的契合點。</p><h3>　　2.8 WCDMA基站與GSM900基站干擾的分析</h2><p>　　由于GSM900系統(tǒng)下行(935—954MHz)和WCDMA系統(tǒng)的上行(1920—1980MHz)頻段間隔較遠，因此GSM900系統(tǒng)對WCDMA系統(tǒng)的干擾主要表現(xiàn)為雜散干擾和阻塞干擾。</p><h4>　　2.8.1 雜散干擾</h2>&

77、lt;p>　　設WCDMA系統(tǒng)基站接收機的底噪為．105dBm/3.84MHz，基站的靈敏度要求如表3-1所示：</p><p>　　表3-1 底噪抬升對WCDMA系統(tǒng)基站的影響表</p><p>　　若使得GSM900干擾基站的雜散噪聲對被干擾的WCDMA基站無影響，則干擾基站的雜散輻射落入被干擾基站接收頻段的分量應比系統(tǒng)的底噪低16dB以上，即雜散要求為-121dBm。當考慮GS

78、M900系統(tǒng)的基站對WCDMA系統(tǒng)基站的雜散干擾時，協(xié)議定義了通用的GSM900基站雜散發(fā)射的要求，此外對特殊頻段專們制定了抑制保護指標。下面分GSM900系統(tǒng)和WCDMA系統(tǒng)共區(qū)域運營和共址運營兩種情況來分析。</p><p><b>　　(1)共區(qū)域運營時</b></p><p>　　GSM900系統(tǒng)BS的雜散發(fā)射限制在WCDMA基站接收頻段內的指標如表3-2所示

79、。</p><p>　　表3-2 對WCDMA基站接收機的雜散發(fā)射限制(共區(qū)域運營)</p><p>　　在WCDMA系統(tǒng)3.84MHz帶寬內的雜散為：</p><p>　　-62－10×lg(0.1/3.84)= -46dBm</p><p>　　所要求的隔離寬度為:</p><p>　　MCL = -46

80、－(-121)= 75dB</p><p><b>　　(2) 共址運營時</b></p><p>　　GSM900系統(tǒng)BS的雜散發(fā)射限制在WCDMA基站接收頻段內的指標如表3-3所示：</p><p>　　表3-3對WCDMA基站接收機的雜散發(fā)射限制(共址運營)</p><p>　　在WCDMA系統(tǒng)3.84MHz帶寬內

81、的雜散為：</p><p>　　-96--10xlg(0.1/3.84) = -80dBm</p><p><b>　　所要求的隔離度為：</b></p><p>　　MCL = -80－(-121) = 41dB</p><h4>　　2.8.2 阻塞干擾</h2><p>　　WCDMA基站

82、在帶外可以容忍的阻塞干擾為-15dBm。協(xié)議中，GSM900系統(tǒng)的最大發(fā)射功率為47dBm。則需要的隔離度</p><p>　　47－(-15)=62dB。</p><h4>　　2.8.3 結果分析</h2><p>　　滿足系統(tǒng)間無干擾所需的隔離度要求應取上面所有分析結果中的最大值。分兩系統(tǒng)共區(qū)域和共址兩種情況考慮。</p><p>&

83、lt;b>　　(1)共區(qū)域運營時</b></p><p>　　由以上分析可知，滿足雜散要求的隔離度(75dB)更高。假設兩系統(tǒng)基站的接收和發(fā)射天線增益均為13dB，兩天線主瓣下傾造成的損失為6dB，可以算出兩基站問的路徑損耗為：</p><p>　　PL=13+13-6+75=95dB</p><p>　　按照視距傳播模型得到基站間的空間隔離距離為

84、676m，這在實際工程中是無法滿足的。</p><p>　　若允許WCDMA基站靈敏度有一定程度的下降，由表3-4可以算出WCDMA基站靈敏度下降不同數(shù)值時對應的空間隔離度。</p><p>　　表3-4WCDMA基站靈敏度下降不同數(shù)值時的空間隔離間隔</p><p>　　如果允許GSM900基站的雜散輻射相對于協(xié)議指標有3dB的余量，則兩基站可以共存。</p

85、><p><b>　　(2)共址運營時</b></p><p>　　由以上分析可知，滿足阻塞要求的隔離度為62dB。通過適當?shù)奶幚泶胧?，并考慮實際系統(tǒng)的抗阻塞能力，這一隔離要求通常容易達到。</p><h3>　　2.9 小結和討論</h2><p>　　覆蓋估算和容量估算為大致了解規(guī)劃區(qū)域內的基站規(guī)模提供了依據(jù)。在覆蓋估

86、算和容量估算的結果中，覆蓋估算所需的基站數(shù)量大于容量估算所需的基站數(shù)量，特別是在建網(wǎng)初期。一般情況下，覆蓋估算的基站規(guī)模就是網(wǎng)絡的規(guī)模。網(wǎng)絡規(guī)模估算之后，就可以大致確定基站的數(shù)量和密度，利用專業(yè)仿真軟件進行網(wǎng)絡規(guī)模估算結果的驗證工作。通過仿真來驗證估算的基站數(shù)量和密度能否滿足規(guī)劃區(qū)對系統(tǒng)的覆蓋和容量要求，以及混合業(yè)務可以達到的服務質量。 </p><p><b>　　三 心得體會</b

87、></p><p>　　經(jīng)過這次對WCDMA網(wǎng)絡的規(guī)劃，有很多感觸。首先，我在某些領域的能力得到了很多的提高。比如搜索資料的能力，分析概括的能力。其次，我深深的感覺到對WCDMA系統(tǒng)的把握還是不夠全面。在這次課程設計中，我從另一個角度，重新學習了WCDMA系統(tǒng)的結構組成以及設計時應注意的問題。但是，就算是再努力，我的水平不可能盡善盡美。比如仿真驗證的過程，我沒法完成等。</p><p&g

88、t;<b>　　四 參考文獻</b></p><p>　　[1] 黃紅艷，四平市WCDMA無線網(wǎng)絡規(guī)劃及仿真，北京郵電大學 2010年3月20日</p><p>　　[2] 李 磊，移動通信系統(tǒng)中的鏈路與覆蓋平衡，2009，25(4)</p><p>　　[3] 陳慶年，WCDMA系統(tǒng)無線網(wǎng)絡規(guī)劃方法初探，廣東通信技術，2002年8月<

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