3G无线网络的科学规划

　　京移通信设计院有限公司 刁兆坤

　　为了能够创造最大的市场、最多的用户并对用户有持续的吸引力，3G移动通信网络必须具备：高覆盖率和稳定的网络信号；系统需要能够具有一定的的容量以面对可能发生的高话务冲击；网络必须是持续可盈利的。

　　目前2G无线接入网已相当成熟，网络覆盖和网络质量都达到了比较高的用户满意度，在进行3G网络建设时，如何充分地利用现有网络资源，提高用户满意程度、节约建网投资，也是我们进行网络规划过程中需重点考虑的内容。

　　一、3G网络规划中的核心问题

　　小区内和小区间的干扰对CDMA网络的覆盖和容量都会产生影响。在CDMA系统设计中，进行网络的覆盖和容量设计需考虑以下几个问题。

　　1.无线链路预算问题

　　链路预算只能提供粗略的路径损耗值，在实际的工程设计中，只能作为参考值，而不能用来指导工程建设。

　　根据我们的实际工程经验，要得到精确的、可以用来指导网络建设的路径损耗值，必须采用合适的传播模型，并且在不同的地形条件中进行模型参数的修正，得到反映不同地区实际无线环境对无线电信号影响情况的模型修正系数。这样才能够比较准确地预测出小区的覆盖范围，进行进一步的链路级仿真计算，控制导频污染等问题。

　　2.容量与干扰问题

　　CDMA系统的QoS及容量受干扰影响较大，干扰使得覆盖和容量都同时发生变化。也就是说，在设计的初期就需要确定网络的负荷极限以避免因承载话务量的增大而导致的严重干扰。

　　实际容量与干扰规划时需注意如下几个方面。

　　(1)NodeB端发射功率对容量和干扰的影响

　　NodeB端发射功率会影响网络覆盖范围及网络容量；每用户的话务量会影响整个网络容量，同时，NodeB端发射功率过大也会对无线网络产生不可忽视的影响；

　　(2)软切换对容量和干扰的影响

　　影响网络容量的另一个因素是软切换及其所需的额外开销，此时基站需增加额外的CE单元；Abis接口需增加额外的传输链路；移动台需增加额外的RAKE解调器；基站内不同扇区间需增加额外的链路等。同时软切换被选链路过多会对系统产生额外的干扰，即使激活集中不把额外的链路纳入其中，但仍会对系统造成额外的干扰。

　　为了克服软切换区域过多地给网络带来负面影响，在3G工程设计阶段就需要采取相应的方法控制过多的软切换区。

　　① 按照网络设计的要求选择站址

　　在考虑共站址的NodeB基站时，对原GSM基站位置不理想、高度不适宜(过高或过低)、天线安装位置受限、周围建筑物阻挡等站址尽量避免使用。以免系统软切换的范围控制不当，无形中浪费了系统后期的CE资源。

　　② 合理设置邻居列表

　　邻居列表设置应加以定期调整，初期系统承载用户量不多时，为提高系统的服务质量，邻居列表应设置多一些，随着网上用户数量的增加，基站覆盖区域缩小，邻居列表应相应缩短，以减小系统软切换的区域和系统搜索时间。此外合理调整软切换参数也可在一定程度上降低过多的软切换。

　　(3)混合业务对容量和干扰的影响

　　更多地考虑用户行为及用户终端服务特性的多变性、对多种混合业务进行合乎实际的业务容量估算是网络设计中具有挑战性的工作。

　　不连续的(或间断突发性的)数据业务需求给网络的无线接口端带来了动态性的话务负荷，同时，在多业务混合的网络中，给各种实时业务提供符合严格时延要求的服务也相对困难。这种动态速率选择需针对不同的业务需求分配相应的无线链路资源。这也是在3G网络设计中使容量和覆盖取得平衡必须要考虑的话务因素。

　　在CDMA网络中决定手机能否接入网络的指标不是RSSI(接收端电平)而是Ec/Io。也就是说，当某区域的干扰信号强度比较强时，虽然手机的接收电平很高，而手机却无法正常接入网络。为了避免干扰的产生，在3G设计规划阶段需要注意以下几个方面。

　　(1)合理规划站址、天线、发射功率等，控制越区覆盖区域。

　　(2)在低话务地区为解决覆盖而利用直放站延伸网络信号时，要进行严格的设计前的查勘、合理设计、严格施工及审核。避免草率施工而产生的后期难以解决的对网络质量的冲击。

　　(3)室内覆盖主要是为了吸收话务量、解决室内信号盲区，而室内话务量是整个网络话务的主要来源，因此，在解决室内覆盖时，首先要考虑的问题是优先利用现有的室内覆盖系统，同时采取合适的手段以降低可能带来的干扰。

　　3.“远近效应问题”对选址的影响

　　由于CDMA网络对干扰的敏感度较高，用户通话时在上行链路产生的干扰表现为整个小区的噪声被抬高。当用户距离NodeB比较远时，为了保持一定的通话质量，NodeB会提高发射功率，这样就造成了对其他小区的干扰。这也就是CDMA中的“远近效应问题”。

　　同时，在3G网络中，在高话务量、高数据业务地区，NodeB的数目将远远多于2G网络中基站的数目，合理选择站址就显得更加重要。因此，在建网中，将NodeB站址选择在靠近用户多的地方将会降低网络的干扰，反之，则会增加网络干扰。在选择站址时，网络设计人员一般需要遵循以下原则：NodeB位置尽量定在热点话务地区；切换或软切换的区域话务应尽量低。

　　4.导频污染的问题

　　导频污染是指在同一区域有过多(数目超过Rake接收机的指峰数，即相干接收机的数目)强度接近的信号。有时由于站址布局不合理或受地形地貌的影响，有过多无线信号越区覆盖到相邻小区，从而产生了导频污染。导频污染的直接影响就是容易产生掉话。并且问题一旦出现，就很难消除。因此在3G设计阶段就应努力克服导频污染问题，便于以后的网络优化。

　　(1)采用可靠的软件仿真设计，进行模型修正以准确地确定小区覆盖，控制越区覆盖范围。

　　(2)选择合适的站址。

　　(3)选择合适的NodeB发射功率。

　　(4)充分估计预期发展的用户数对网络覆盖的影响等。

　　5.配套及其辅助设施对建网投资的影响

　　配套及其他辅助性投资约占建网成本的50%，为了节约投资、加快建设速度，如何充分利用现有网络设施也是网络设计中需要考虑的重要内容。

　　3G的NodeB与现有的GSM基站共站可以节约大量的配套及辅助性资金，但考虑选择共站需要从总体出发。共站的前提首先是需要有足够的空间放置设备及天线并要满足一定的隔离度要求，其次还要考虑到总体网络的上述干扰、容量等因素，需选择性地加以利用。

　　二、3G无线网络规划的重要方法和建议

　　1. “一步规划、分步实施”的原则和方法

　　3G无线网络规划需要按照“一步规划、分步实施”的原则进行，其中“一步规划”需要将三年内的业务发展作为系统目标进行规划设计；“分步实施”需要根据具体环境情况、业务发展状况、业务预测结果、竞争和市场策略决定所采用的分步方法与步骤。

　　2. “容量、覆盖和服务质量”的综合考虑

　　在3G无线网络规划过程中要始终对容量、覆盖和服务质量进行综合考虑，重点分析建设投资、覆盖、容量、服务质量、系统可升级性和竞争能力，3G网络建设的初期覆盖目标至少应做到全国范围内重点地区的成片连续覆盖。

　　3G无线网络规划必须进行需求分析，判断系统覆盖受限还是容量受限。通过保证链路预算中的各种余量以满足必要的区域覆盖率、通信概率和容量要求，建议不同建设阶段和不同地区采用不同的区域覆盖率和通信概率。

　　3. “多速率、混和网”的建设目标

　　从未来网络可持续性发展即网络可升级性的角度考虑，混合网是未来3G的发展趋势。3G系统边界连续承载速率选择，即基本业务选取，需要综合考虑容量、覆盖和工程实现等因素，一般可按照CS64/PS64K承载速率进行建设，重点区域可以选择更高速率。

　　4. 使用具有“蒙特卡洛仿真”等功能的规划工具

　　在3G无线网络规划过程中必须使用具有蒙特卡洛仿真等功能的规划工具进行预规划、详细规划和优化仿真。3G无线网络基站数量应当根据覆盖规划和容量规划的结果进行综合考虑获得，并通过网络规划工具对规划方案进行仿真验证与方案修改的多次反复迭代，其中传播模型必须进行校正。

　　5. 科学灵活地选用2G网络站址和资源

　　必须根据话务分布和现有GSM站机房等资源情况，尽可能保证3G无线网络结构符合标准的蜂窝布局结构，而完全照搬现有非蜂窝结构的GSM站址建设3G，将不可避免地出现干扰，增加后期维护和优化费用。

　　建议尽量使用满足理想蜂窝结构的2G站点，实际站址与规划站址偏差不超过25%，同类区域的天线高度尽量一致，天线高度偏差不超过15%，投资允许下尽量使用有网管监控和统一调整功能的电调天线。

　　6. 有效地采用3G与2G互操作方法

　　新增3G用户应当优选3G网络，在建设初期，电路域支持3G到2G的切换，不支持2G到3G的切换，而分组域支持3G到2.5G的小区重选，支持2.5G到3G的小区重选。

　　7. 修正“坎贝尔模型”的使用

　　3G业务资源占用分析有完全不同于GSM网络的考虑。用呼损率和爱尔兰公式来表征传统话音业务是没有问题的，但对3G中有不同Qos要求的数据业务则不完全适用，推荐使用修正坎贝尔模型 。

　　8. 必须重点考虑“室内覆盖”

　　初期进行3G网络建设就必须考虑室内覆盖。根据投资和室内话务的分析，建议初期在重点区域建设室内分布系统，而其他区域可以在以后的网络建设中分期考虑；室内覆盖的频率选择问题要根据具体干扰情况进行分析，室外干扰小的地方建议使用同频。

　　9. 与2G网络不同的“无线资源规划”

　　WCDMA的特征码只需要对下行链路扰码进行简单规划，扩频码不需要规划。WCDMA系统下行链路导频信道和话音业务接收信号门限为-110dBm，不同业务、不同参数设置下接收信号门限有所差别；下行链路导频接收信号Ec/Io为-15.6dB，不同环境有所差别；上行链路需要的手机等效全向辐射功率EIRP需要通过规划工具仿真确定；初始建设期配置导频信道功率为总功率的10%，其他信令信道的功率配置以导频功率为基准。一般用于公共信道传输的总功率以不超过基站发射总功率的20%为宜。在信令信道数量配置方面，在初始建设期配置一条SCCPCH用于承载两条FACH(信令FACH和数据FACH)和一条PCH。

　　10. 灵活选择，避免“干扰”

　　WCDMA系统与GSM系统之间的干扰在30dB以内，天线间隔也只需15m的水平距离或者0.175m的垂直隔离，而无需额外的滤波隔离设备；共用后大多都符合国家有关电磁辐射规定。

　　11. 科学选择其它“覆盖”方式

　　直放站的使用应当是有限制的使用，直放站应当具备网管监控和自激保护功能，室内分布系统可以考虑小功率直放站的使用，边际网的建设可以使用比较多的直放站以减少投资。RRU的使用应当具备建设裸纤传输和满足电源要求。

　　三、3G网络与 GSM网络的协同规划

　　1. 3G 与2G网络规划方法的不同

　　在任何类型的网络建设时期，都要综合考虑覆盖、容量、质量间的关系，从网络建设的侧重点出发进行设计和建设。

　　在基于GSM技术的网络中，对网络质量的掌控可以通过链路预算的计算结果及网络规划工具来分析网络的覆盖和容量。整个网络的覆盖和容量可以作为相互独立的元素进行考虑。而在CDMA为基础的网络中，覆盖、容量之间密不可分、相互影响，在进行规划设计时，就需要在两者之间进行控制，取得整个网络的平衡。

　　2. 3G系统与GSM网络的共同规划

　　(1)在条件合适的情况下，与GSM基站共站，共享机房、传输、电源、天线、铁塔等。

　　(2)通过对现有GSM系统的改造，与GSM共享室内分布系统。

　　(3)利用现有GSM网络覆盖，依托现有GSM网络保证话音业务的连续性。

　　3G接入网与2G接入网是互相补充、互相配合的关系，即使在广域的连续覆盖的网络里依然如此。对于拥有成熟GSM网络的运营商来说，将GSM和3G网络视为一个统一的无线资源来管理，为终端用户提供最佳服务，才能获得最大效益。

----《通信世界》