GSM、WCDMA差异分析

北电网络(中国)有限公司高级RF顾问 张长钢

　　WCDMA小区覆盖是上行受限的，在设计中考虑手机上行功率分布非常重要，因为它可以反映上行链路的覆盖水平。通过设置不同的上行功率要求门限值可以反映不同的覆盖区域———室内、车载、室外、无覆盖等。这些门限值的设置通过用手机的最大发射功率(21dBm)减去阴影余量，减去穿透损耗余量。

　　覆盖举例

　　以下是一个密集市区各环境的上行功率门限值的举例，请注意这里只考虑不同覆盖要求所需的穿透损耗平均值。

　　·室内：21dBm-20dB=1dBm

　　·车载：21dBm-7dB=14dBm

　　·室外：21dBm-0dB=21dBm

　　以上的门限值表示：如果手机所需发射功率小于1dBm的区域表示可以达到室内覆盖。手机所需发射功率大于1dBm，但小于14dBm的区域表示可以达到车载覆盖。同样，手机所需发射功率大于14dBm，但小于21dBm的区域表示可以达到室外覆盖。而手机所需发射功率大于21dBm的区域表示可能存在覆盖盲区。

　　作为第三代无线网络的WCDMA系统不仅仅支持传统的话音业务，而且支持高速率的数据业务。链路预算必须考虑数据业务的覆盖要求。由于数据业务往往在上行链路和下行链路有着十分显著的速率不对称性，这一特性应在系统的设计中得到充分体现。比如说，上行覆盖的目标可以设计成64比特每秒连续覆盖，而在该覆盖区内支持更高的(12.8384万比特每秒)下行数据传输速率。北电网络45W功放的基站设计正是把这种业务的不对称性融入其中，基于这种基站所做的无线网络设计便能有效地支持非对称性业务。

　　覆盖与容量

　　GSM系统中同一频点的复用必须满足一定的空间隔离要求。空间隔离要求取决于载干比(C/I)。也就是说，来自同一频点的有用信号要高于干扰信号一定的比值。GSM系统小区的覆盖上一节已谈过，其容量则取决于载干比及硬件配置，上、下行容量是对称的。而WCDMA采用编码扩频技术，频率复用为一，干扰信号来自本小区及所有邻近小区，因而是自干扰系统。干扰信号经扩频后形成许多微弱噪声的叠加。噪声累加会造成系统容量损耗。正因为这种同频率的干扰特性，WCDMA系统的容量和覆盖是相关的。上行容量和下行容量是独立的，设计时最受限链路决定系统容量。因为基站功率在每一扇区由所有用户及信令共享，增加干扰或覆盖均会导致系统容量下降。在规划设计WCDMA网络时，按最受限上行链路确定覆盖，按最受限下行功率确定容量。WCDMA系统在下行用导频信号强度与系统总干扰的比值来衡量覆盖水平，显然它与系统的干扰水平相关。总之，WCDMA系统上下行容量均与覆盖相关。WCDMA系统设计是覆盖与容量的平衡过程。北电网络在这方面也积累了大量的经验。

　　软切换

　　GSM系统使用频率分割，小区之间的移动采用不同频点的硬切换。GSM规划设计时要留出足够的切换区，也就是说，足够的小区重叠以确保硬切换的成功率。而WCDMA系统则采用软切换，即终端同时跟多个小区保持无线连接，软切换是WCDMA(CDMA)系统所独有的，软切换增益可以提高小区边界的通话质量，或增加覆盖区域。软切换增益可以减小小区间重叠，扩展小区覆盖。因而在链路预算中要加入软切换增益。这是GSM系统设计中没有的。另一方面软切换使得多链路下行功率发射，影响系统容量。WCDMA网络规划设计强调控制主服务小区的有效覆盖，减少不必要的切换区。

　　由于其自干扰系统，WCDMA系统设计中天线的选择直接影响到相邻小区或扇区间的干扰控制的好坏，采用65°水平波瓣宽的天线做三扇区覆盖要明显好于GSM系统设计中常采用的90°水平波瓣宽的天线。其原因仍然是软切换与硬切换的差别。WCDMA的软切更换不需要过大的扇区间重叠。另外天线高度在同一范围内应与周围天线高度相当，天线过高，容易造成越区覆盖，造成导频污染，影响系统的容量和质量。这是WCDMA系统设计中特有的，同样是北电网络大量CDMA网络的经验总结。

　　综上所述，依据北电网络在网络建设上的丰富经验，可以从无线网络规划设计角度阐述GSM、WCDMA系统的一些主要不同点及其对系统的影响。正确理解了这些要点将会有利于指导系统的规划设计，在一开始便确立一个良好的无线网络结构，从而避免后期不必要的优化调整，节约投资，降低网络运维成本，在保证高质量的服务前提下，使网络的容量和性能得到最充分发挥。
----《通信产业报》