1、引言

　　3G無線網絡的規劃與建設和2G無線網絡的規劃與建設有較大的不同，3G網絡的規劃和建設必須在2G網絡的基礎之上有新的突破。本文借鑒國外WCDMA商用網絡無線網絡規劃和優化的經驗來談談如何規劃和建設中國的WCDMA網絡，文中通過介紹國外WCDMA商用網絡實際優化和規劃的案例并結合WCDMA獨有的技術特點來幫助我們更好地理解中國WCDMA無線網絡規劃的重要性。

　　通常來講，一個好的WCDMA無線網絡規劃必須考慮如下幾個方面因素：

　?。?）建成后的網絡如何能得到用戶認可；

　?。?）如何考慮和利用WCDMA的自身特點；

　　（3）如何充分并合理地利用現有2G網絡資源；

　?。?）網絡規劃具有一定前瞻性。

　　運營商是否已擁有GSM網絡對WCDMA系統的無線網絡優化及規劃都有決定性的影響，本文假定運營商已經擁有商用的GSM網絡。因此文中的有些建議對沒有GSM網絡的運營商并不適用。

2、用戶認可的WCDMA網絡

　　由于中國市場上2G或者2.5G的用戶普及率已經較高，愿意接受3G無線網絡服務且有能力支付相關費用的用戶中的絕大多數將是從這些現有2G網絡或者2.5G網絡用戶中分離出來的用戶，他們轉而加入3G用戶行業的目的有如下兩種：

　　（1）享受更好的服務質量比如更好的網絡覆蓋、更少的掉話等；

　?。?）享受更新穎和時尚的服務內容比如更高的數據速率、更多的應用服務內容等。

　　中國2G/2.5G網絡的建設和優化水平已經到達一個非常高的水平，主要體現在：

　?。?）網絡通話質量很高，CDMA網絡的掉話率基本上在0.5%左右，GSM網絡的掉話率也在1.0%左右；

　?。?）網絡的覆蓋廣度和深度都非常好，覆蓋廣度已到達偏遠的鄉村，覆蓋深度已深達地鐵、各種建筑物的室內和地下室等；

　?。?）已經有為數眾多的數據用戶，包括GPRS用戶和3G 1X用戶。

　　因此中國WCDMA潛在的用戶已有先入為主的對2G網絡服務的認知，無論是覆蓋范圍、信號質量還是服務內容上他們都將會對3G網絡服務提出更為苛刻的要求。如果建成的WCDMA網絡是一張“稀薄”的網絡，必然無法得到中國用戶的認同?？墒强紤]到投資成本和建設周期，又不可能在初期就建設起一個既有覆蓋廣度又有覆蓋深度的WCDMA網絡。因此如何規劃WCDMA網絡對WCDMA建成之后取得成功具有深遠的影響。

3、WCDMA的特點

　　WCDMA系統的關鍵技術和特點很多，本文不打算進行詳細說明。本文只重點介紹幾個和無線網絡規劃相關的特點及它們對無線網絡規劃造成的影響，包括WCDMA系統的自干擾特性、WCDMA和GSM系統之間的切換、信道結構及功率分配、HSDPA技術。

　　3.1　自干擾系統

　　和CDMA一樣，WCDMA也是一個自干擾系統。其單扇區的最大容量（極限值）可以用如下公式計算：

　　式中，a代表話音激活因子，d代表能噪比（不同類型的業務有不同的能噪比要求），β代表其它小區的干擾占本小區干擾的比例（基站越密集，扇區之間重疊越多，該值越大），g代表系統的處理增益。從極限容量的公式來看，β就表示其它小區對本小區的干擾，也就是WCDMA系統內部的自干擾。因此，如果設計不合理，使系統存在嚴重的導頻污染的話，系統的容量就會大為下降。

　　當CDMA系統中每增加一個用戶時，它發射的功率對其它用戶來說就是一個新的干擾源，對其它用戶意味著基站側干擾水平（反向噪聲電平）的上升，因此其它用戶為了維持原有的E/N值，必須相應比加大手機的發射功率，而這部分增加的功率同樣會導致整體干擾水平的上升并進一步導致所有手機增加發射功率直至達到一個新的平衡。因此隨著用戶的增加，系統內手機的發射功率不斷提高，系統側相應的接收電平、干擾水平也會不斷升高。

　　自干擾也造成呼吸效應，在WCDMA系統里，不能通過終端收到的功率來判斷覆蓋的好壞，因為在有導頻污染的地方可能會收到很強的功率，但導頻的Ec/Io很差。因此WCDMA里應通過兩個條件判斷覆蓋的好壞，即路徑損耗滿足業務需要，且導頻的Ec/Io很好。WCDMA主公共導頻的Ec/Io可以用如下公式計算：

　　式中變量分別為：

　　h——系統分配給主公共導頻的功率比

　　PBTS——基站發射功率

　　L（r）——路徑損耗

　　W——帶寬

　　Nth——熱噪聲譜密度

　　Ioc——其它小區的干擾

　　Isc——本小區的干擾

　　當其它值不變，而只有系統的負載變化時，Ioc和Isc均會相應增加，從而引起主公共導頻的Ec/Io下降，因此使小區的覆蓋范圍收縮。圖1是小區覆蓋變化的示意圖：

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圖1　小區覆蓋變化

　　通過對比CS64業務在空載時和50%的加載時本小區的Ec/Io情況，我們可以測出在加載后的小區Ec/Io變差了很多，相當于覆蓋范圍收縮回來了。

　　依據WCDMA的這一特點，建議在進行WCDMA網絡規劃和建設時，網絡的布局應按照有較高負荷時的情況進行設計。對于較重要的區域在初期規劃時就應保證小區負荷在50%時CS64有良好的覆蓋，這樣既可以給數據用戶提供良好的高速數據服務的感受，也避免了以后網絡負荷增加時頻繁的網絡調整給網絡帶來不穩定因素。

　　3.2　IRAT切換

　　WCDMA的CS域和PS域均可以在業務建立之后在WCDMA和GSM系統之間進行切換，這種切換稱為IRAT（Inter Radio Access Technology）切換。但是WCDMA終端并不能同時接收并解調WCDMA信號和GSM信號，所以當終端處于WCDMA業務連接狀態時若要切換至GSM系統則必須進入壓縮模式（CM），壓縮模式的示意圖如圖2所示：

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圖2　壓縮模式的示意圖

　　在壓縮模式下，系統會降低擴頻因子加大發射功率。如前所述，WCDMA是個自干擾系統，因此如果同時有多個終端進入壓縮模式，就會加大系統的干擾，降低系統的容量。可以用如下表達式來計算壓縮模式下增加的功率：

　　CMPowerIncrease=FramePowerIncrease/TGPL

　　式中，TGPL為Transmit Gap Pattern Length。通過這一增加的功率量，我們可以模擬計算有多個用戶同時進入壓縮模式時對系統容量的影響。模擬結果表示當同時進入壓縮模式下的用戶增多時，系統容量會下降，模擬結果如圖3所示：

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圖3　模擬結果

　　從上面的模擬分析可知壓縮模式會對系統的容量造成影響，所以WCDMA網絡的規劃和建設需要保障覆蓋盡量連續且覆蓋強度足夠好，從而使IRAT切換集中到WCDMA網絡和GSM網絡的邊界。

　　3.3　靈活的信道及功率分配

　　WCDMA的信道結構較為復雜，有些信道是必須的，而有些信道則是根據需要靈活配置的。和GSM的時分方式不一樣，WCMDA的物理信道之間的功率是可以根據需要靈活分配的。

　　WCDMA前向可能有如下物理信道：

　　PCCPCH：Primary Common Control Physical Channel（主公共控制物理信道）；

　　SCCPCH：Secondary Common Control Physical Channel（輔公共控制物理信道）；

　　PICH：Paging Indicator Channel（尋呼指示信道）；

　　PRACH：Physical Random Access Channel（物理隨機接入信道）；

　　AICH：Acquisition Indicator Channel（捕獲指示信道）；

　　P-CPICH：Primary Common Pilot Channel（主公共導頻信道）；

　　S-CPICH：Secondary Common Pilot Channel（輔公共導頻信道）；

　　DPDCH：Dedicated Physical Data Channel（專用物理數據信道）；

　　DPCCH：Dedicated Physical Control Channel（專用物理控制信道）；

　　P-SCH：Primary Synchronization Channel（同步信道）；

　　PDSCH：Physical Downlink Shared Channel（物理下行共享行道）。

　　以主公共導頻信道為例，假設主公共導頻分配了基站40W功率的10%，其它開銷信道分配了5%，相鄰小區對本小無的干擾占85%，在系統一個電話也沒有時（即負載為0），則主導頻的Ec/Io為：

　　當其它開銷信道分配功率比上升或者系統的負荷增長時，導頻的Ec/Io就會變差。此外開銷信道功率的分配對接入成功率、接入的時長等都有較大的影響，所以規劃建設網絡時，最好能借鑒已有商用WCDMA網絡的經驗。

　　3.4　HSDPA

　　HSDPA是WCDMA標準的增強版，或者說超3G。它采用了一系列的新技術，使WCMDA的下行數據速率達到14.4Mb/s，并且可以支持更多數據用戶。這些技術包括可以時分或者碼分復用的高速下行共享信道（HS-DSCH）技術、自適應調制和編碼（AMC）技術、快速分組調度技術及快速小區選擇（FCS）技術。

　　正是由于這些新技術的使用，HSDPA可以在下行鏈路（從基站到移動臺）上提供更高的數據速率和更低的時延。因此，HSDPA的主要優勢在于改善終端用戶服務，即通過提供更高的數據速率（可高達14.4Mb/s）和更短的往返時間，讓終端用戶的下載時間大大縮短。HSDPA還將系統容量擴大了，即與現有的WCDMA技術相比，HSDPA能在同一個無線載頻上為更多的高速率用戶服務。

　　朗訊Node B支持HSDPA和R99/R4業務共享載頻，在網絡建設一期網絡的負荷不會太高，可以考慮HSDPA和R99/R4共享載頻，采用動態或者靜態的分配功率的辦法在HSDPA和R99/R4業務之間分配功率，這樣可以大大提升數據用戶的感受。以一個終端類型5的用戶為例，使用HSDPA業務時，其速率可達3.65Mb/s，而用R99業務則最多只能到達384kb/s。

　　實際測試結果也證明，HSDPA在CS64、PS64及PS384的覆蓋邊緣的速率要遠遠高于后三者的速率。以美國市場某核心城區為例，盡管其一期規劃網絡覆蓋不是很好，但HSDPA在城區的路測平均下行吞吐率仍到達620.11kb/s，該速率遠高于R99的384kb/s。詳細的測試結果如圖4和圖5所示：

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圖4　HSDPA在R99數據業務覆蓋邊緣的速率

　　從圖4的測試結果來看，在PS64K、PS64K及PS384K的覆蓋邊緣，HSDPA的下行數據吞吐率分別到達256.6kb/s、507.6kb/s、756.8kb/s，均遠高于R99業務的速率（注意此測試中的HSDPA終端最高速率只能到達2Mb/s）。

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圖5　在美國某城區downtown測得的HSDPA吞吐率

　　由圖5可以看到，許多地方HSDPA吞吐率很不好，但平均吞吐率到達620.11kb/s，并且有35%的區域速率超過1MHz（注意此測試中的HSDPA終端最高速率只能到達2Mb/s）。HSDPA速率不好的地方正是二期計劃加站的地方。

4、充分合理地利用2G網絡資源

　　充分利用現有網絡資源不僅僅要考慮到保護現有投資，也要考慮到在現有資源的基礎之上使WCMDA網絡的規劃、建設及商用后的網絡性能達到最優，也就是說同時保護WCMDA網絡的投資。所以WCDMA系統的無線網絡規劃應做到盡量利用現有網絡資源和對WCMDA規劃具備長遠戰略眼光并重。相對2G的規劃和建設而言，WCDMA無線網絡規劃應有所突破。

　　充分利用現有網絡資源包括利用現有網絡的輔助設備資源和主設備資源。前者包括GSM基站或者CDMA基站的機房、傳輸、鐵塔等，后者則包括利用GSM網絡資源及其所提供的服務。充分利用這些資源可以幫助節約成本并且快速高效地建設好高質量的WCDMA，從朗訊公司為美國Cingular的服務經驗來看，只經過了半年的時間，朗訊就成功地幫助Cingular建立起了一個WCMDA商用網絡。

　　對2G網絡資源的利用可以分為三個大的方面：

　?。?）共用站址

　?。?）共用天線

　　（3）共享GSM服務

　　美國WCDMA網絡基本上都是和GSM共站且共用天線，在WCDMA覆蓋不好的地方用戶可以從WCDMA網絡切換至GSM網絡。下面從這三方面來談談中國建設WCMDA網絡時可以從中借鑒的經驗。

　　4.1　共用站址

　　共站的好處不言而喻，本文不打算對此進行詳述，在建設WCDMA網絡時能夠和2G網絡共用站址的基站應盡量共用站址。但在和2G網絡共用站址時要特別注意兩點。

　　一是2G網絡中有許多天線掛高很高的“燈塔”站。其歷史成因主要是因為2G網絡一期建設時希望用高高在上的基站解決大覆蓋問題，后期建設中再陸續增加基站密度解決深度覆蓋和容量問題。這些“燈塔”站對網絡性能有較大的負面作用，WCDMA是一個自干擾系統，“燈塔”站的負作用會更大一些。

　　二是2G網絡中有些基站呈環狀分布，環狀分布的基站會產生強烈的導頻污染，對WCDMA網絡的性能帶來很大的負面影響。

　　圖6和圖7給出了美國WCDMA網絡建設的實例。

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圖6　WCDMA、GSM850共站??

圖7　環狀基站

　　從圖6可以看出，該站地勢較高且天線塔較高，有很嚴重的越區覆蓋（擾碼接收功率圖，圖中紅色圓圈區域為越區覆蓋），雖然GSM可以通過小心調整BCCH頻率來規避同鄰頻干擾，但仍然避免不了覆蓋過大、切換過于復雜的問題。無論GSM性能還是WCDMA性能該站都是最差的基站之一。

　　由于GSM可以通過小心調整BCCH頻率來規避同鄰頻干擾，所以圖7案例中GSM基站的性能不是最差的。但由于WCDMA是自干擾系統，圖7中紅圈的信號質量（主導頻Ic/Io）明顯不好。周圍WCDMA基站有幾個扇區進入了最差性能小區之列。

　　這些對網絡影響較為嚴重的基站在WCDMA網絡的建設過程中應盡量棄用并重選站址，同時WCDMA網絡規劃應摒棄“先搞廣度覆蓋再抓深度覆蓋”的觀念。如果必須選用這種基站，也應在事先進行仿真并選定合適的天線，以將它們的負面影響降至最低。美國的國情和中國不同，其用戶不是特別強調良好的室內覆蓋，且其高端用戶不象中國主要集中密集城區而是發散在城區周圍，所以美國WCDMA規劃還是要先搞全面覆蓋，一期建起來的是一個“薄薄”，而中國應該一期就建設成一個“厚厚”的網。

　　4.2　共用天錢

　　共用天線可以節約天線和饋線成本，但也會帶來額外的合路分路耗損，同時因為是共用天線，對天線傾角進行調整時會對現有2G網絡造成影響，這會給WCDMA系統的無線網絡優化帶來很大的困難從而影響網絡的質量。美國的優化經驗表明，當有相當多的性能較差的基站需要進行天線調整時，因為對GSM網絡影響太大而未能進行調整。

　　此外，GSM的鏈路預算和WCDMA鏈路預算有較大差別，且中國GSM頻段和WCDMA頻段頻差較大，傳播性能也不一樣，加之WCDMA各信道之間的功率可以靈活分配，且信號的質量會隨網絡負荷的變化而變化（即軟容量），所以WCDMA的無線網絡優化相對GSM網絡優化更加具有靈活性和動態性。這些都決定了WCDMA的優化調整需要比較獨立的進行。

　　圖8中兩個例子分別是在美國WCDMA網絡優化中實測得的WCDMA小區和GSM850、GSM1900共天線共站時WCDMA和GSM小區覆蓋的對比圖。

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圖8　WCDMA和GSM小區覆蓋的對比圖

　　從圖8可以看出，在共站共天線的情況下，WCDMA的覆蓋和GSM850及GSM1900的覆蓋并不一樣。不同性不僅表現在覆蓋范圍即覆蓋距離不一樣，而且覆蓋的形狀也不一樣，表現在有些WCDMA覆蓋很強的地方，GSM的覆蓋并不是最強。反之，有些GSM覆蓋不錯的地方，WCDMA覆蓋卻很弱甚至沒有覆蓋。造成這一現象的原因有三：不同頻段的鏈路預算不一樣、不同頻段的多徑效應不一樣、不同頻段天線的輻射方向圖不一樣。

　　WCDMA的覆蓋不同于GSM覆蓋造成了它們在共享天線時優化調整會有較大的矛盾。這樣等于需要增加建網后的優化成本并帶來網絡質量的風險。所以除非因特殊原因受限，建議不要采用共用天線的方案。

　　此外也要考慮到中國目前現網的天線多不能兼容WCDMA頻段和GSM兩個頻段，所以共享天線也需要更換天線，因此并不能節約天線的成本。美國市場基本全部采用和GSM共享天線的重要原因是美國基站多為鋼管塔，無法再承擔更大的天線和饋線重量，也無法承擔天線加多后的風荷及沒有空間安裝更多的天線。

　　4.3　共享GSM服務

　　WCDMA網絡中語音業務服務仍將是最基本而且很重要的服務。通過小區重選和IRAT切換可以很好地將語音在WCDMA和GSM網絡之間分配。

　　盡管IRAT切換是硬切換，但從優化經驗來看，朗訊IRAT切換成功率很高，可以保障用戶在WCDMA和GSM網絡之間的切換。

　　所以初期建網時可以只在重要區域建立良好的室外覆蓋，極重要的熱點地方建好室內覆蓋，其它不重要的區域或者室內還暫時來不及建成室內覆蓋的地方，要加強IRAT切換的鄰區優化和參數優化。

　　WCDMA網絡建網初期，網絡用戶不是太多，網絡負荷不會太高。所以優化時應將WCDMA和GSM網絡優化成為一個無縫覆蓋的網絡。但在有WCDMA覆蓋的區域優先使用WCDMA網絡。但是如前所述，考慮到用戶感受，建成的WCDMA網絡覆蓋區域應該連續，且必須有很好的深度覆蓋。如果覆蓋不連續，或者深度覆蓋不夠好，會造成過多的系統間的硬切換，而且數據速率上不去。過多的系統間硬切換不僅影響性能，而且會影響網絡容量。

　　圖9和圖10是美國一個城市核心城區的案例。

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圖9　美國某城區downtown的WCDMA規劃圖

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圖10　在該城區測得的主導頻的Ec/Io

　　圖9中藍色基站為一期已建成基站，紅色為二期規劃基站。很明顯原一期基站布局在密集市區無法提供良好的室外覆蓋，更不要說室內覆蓋。在弱覆蓋的地方會造成過多的硬切換、降速或者掉話。

　　對比圖9和圖10可以看出凡是二期計劃加站的地方也基本上是信號覆蓋質量不好的地方，同時目前該城區的網絡統計性能較差（掉話率、接通率均較差），這顯然不是中國終端用戶所能接受的。

　　鑒于中國和美國情形不一樣，建議一期WCDMA的覆蓋應在重要區域保障大網（宏站）建設基本上一次到位并且適當加強室內覆蓋的策略。這樣的網絡將會是最穩定的，也是用戶能接受的網絡。建議的一期規劃示意圖如圖11所示。

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圖11　建議的一期規劃示意圖

5、WCDMA無線網絡規劃策略

　　綜合前面所講述的各種原因可知WCDMA網絡建設不象2G網絡建設是一切從零開始摸索出來的，WCDMA網絡規劃也應好好利用現有網絡的統計數據。主要從如下兩方面著手：

　　一是利用現網話務量統計數據及數據業務量統計數據（包括GSM網絡統計數據和CDMA網絡統計數據）找到并發現真正的重要區域，以此來做為判斷建設WCMDA網絡區域優先級的依據之一。話務高、數據用戶多和熱點地區先行，如果次之則WCMDA的網建也會滯后。

　　二是通過分析現有2G網絡性能不好的基站或者基站群，找出性能不好的原因，以便WCDMA在早期網絡規劃時就能在原有2G網絡的基礎之上有所突破，而不是簡單的在原有網絡之上再增加一層網絡。對于的確需要重選站址的，要重新勘察新的站址。對于原話務分擔不均或者基站離話務區較遠較偏的基站也要重新規劃。

　　根據前面所陳述的各項關鍵點，建議采取WCDMA的網絡規劃一次到位，但網絡建設實施實行分步走的策略，即建成的網絡要保證做到建成之后大網絡不再做重大調整，而只是在容量和深度覆蓋上做精做細，前期未建網絡的地方要利用現有2G網絡提供服務。

　　不妨將覆蓋區域分為三類：極重要區域，重要區域和一般區域。極重要區域包括城市主要密集城區、話務和數據熱點地區、重要高速公路和鐵路干線、機場、大型車站、重點旅游景區等極具示范和廣告作用的區域；重要區域則擴大到一般城區和部分發達縣城，重要交通線，國家級旅游景點、會議中心、度假村、展覽中心等區域；一般區域則是除了上述兩個區域以外的區域。

　　針對上述三種區域，建議WCDMA的網絡規劃應力保極重要區域HSDPA覆蓋一次到位，并兼顧適度的室內覆蓋，后續建設以擴容和加強深度覆蓋為主。重要區域則要晚一期進行并做好HSDPA的覆蓋，一般區域則要晚兩期進行并不提供HSDPA的覆蓋。最后，我們給出了一張建議WCDMA網絡規劃的策略圖，如圖12所示。

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圖12　WCDMA網絡規劃策略圖