1、河北省高級(jí)通信工程師職稱論文WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃王小波中國(guó)網(wǎng)通（集團(tuán)）有限公司保定分公司計(jì)劃建設(shè)部摘要：本文介紹了WCDMA系統(tǒng)及其無(wú)線規(guī)劃的特點(diǎn)，給出了無(wú)線規(guī)劃的一般過(guò)程，詳細(xì)討論了WCDMA無(wú)線規(guī)劃中業(yè)務(wù)量、系統(tǒng)容量、負(fù)載因子、干擾容限和小區(qū)覆蓋半徑等系統(tǒng)參數(shù)的確定，最后指出了WCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃研究的重要性。 關(guān)鍵詞：寬帶碼分多址；網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；容量；覆蓋 目前，國(guó)內(nèi)移動(dòng)通信市場(chǎng)正在飛速發(fā)展!預(yù)計(jì)到2005年移動(dòng)用戶數(shù)將突破3億大關(guān)。基于運(yùn)營(yíng)商之間競(jìng)爭(zhēng)的需要和移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)廣闊的發(fā)展前景，3G移動(dòng)通信系統(tǒng)在我國(guó)的部署將很快進(jìn)入實(shí)質(zhì)性階段。隨著3G標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)展、完善及3G設(shè)備不斷成熟，如何經(jīng)濟(jì)

2、合理地建設(shè)3G網(wǎng)絡(luò)已成為急需解決的問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的質(zhì)量是系統(tǒng)質(zhì)量的關(guān)鍵，因此必須對(duì)3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃進(jìn)行深入研究。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的目標(biāo)是根據(jù)規(guī)劃需求（運(yùn)營(yíng)商要求、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境和無(wú)線業(yè)務(wù)需求）和網(wǎng)絡(luò)特性，設(shè)定工程參數(shù)和無(wú)線資源參數(shù)，在滿足信號(hào)覆蓋、系統(tǒng)容量和業(yè)務(wù)質(zhì)量要求的前提下，使網(wǎng)絡(luò)的工程成本最低。3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃包括鏈路預(yù)算、容量和所需基站數(shù)目的計(jì)算，以及覆蓋和參數(shù)規(guī)劃等。與GSM網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃相比，3G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃因系統(tǒng)的軟容量及大量比特率和多樣化混合業(yè)務(wù)的引入而變得較為復(fù)雜。眾所周知，3G網(wǎng)絡(luò)特別是WCDMA網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃目前在業(yè)界是一個(gè)越來(lái)越熱門(mén)的話題。WCDMA支持FDD和TDD兩種基本的雙工模式，采

3、用直接序列擴(kuò)頻(DSSS)，基站同步采用異步或同步方式。其中WCDMA-FDD方式的優(yōu)勢(shì)在于碼片速率高，有效地利用了頻率選擇性分集與空間的接收和發(fā)射分集，可以解決多徑和衰落問(wèn)題，同時(shí)這種方式采用Turbo信道編碼，可以提供較高的傳輸速率，下行基站區(qū)分采用獨(dú)有的小區(qū)搜索方法，無(wú)需基站間嚴(yán)格同步，而連續(xù)導(dǎo)頻技術(shù)能夠支持高速移動(dòng)終端。WCDMA不僅提供了良好的性能，而且能夠從GSM系統(tǒng)平滑過(guò)渡，為3G運(yùn)營(yíng)提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。由于在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有大規(guī)模的商用網(wǎng)，現(xiàn)在運(yùn)營(yíng)商所關(guān)心的大多為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的問(wèn)題。一、什么是WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的目的何在？首先從技術(shù)的角度來(lái)說(shuō)，WCDMA無(wú)線網(wǎng)

4、絡(luò)規(guī)劃的整體流程如圖所示。開(kāi)始預(yù)規(guī)劃輸入覆蓋因素容量因素質(zhì)量因素預(yù)規(guī)劃結(jié)果網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃 (規(guī)模預(yù)算)定義網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及組網(wǎng)策略站點(diǎn)預(yù)布,覆蓋規(guī)劃信息調(diào)查(資源,限制條件)現(xiàn)場(chǎng)勘查 數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場(chǎng)信息勘查結(jié)果分析確定站點(diǎn)方案?規(guī)劃結(jié)束仿真優(yōu)化站址洽談建立站點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)站點(diǎn)分布優(yōu)化調(diào)整 從圖中可以看到，WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃是在WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的整體流程中最早展開(kāi)的一項(xiàng)工作，對(duì)于確立整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展策略起著舉足輕重的作用。簡(jiǎn)單地來(lái)說(shuō)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置和規(guī)劃是為了在進(jìn)行詳細(xì)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃前提供一個(gè)全面的網(wǎng)絡(luò)概況。預(yù)規(guī)劃由功率預(yù)算、小區(qū)半徑評(píng)估、容量和初始網(wǎng)絡(luò)配置評(píng)估組成。預(yù)規(guī)劃是一個(gè)反復(fù)的過(guò)程，因?yàn)楦采w規(guī)劃、選址

5、階段和滿足容量要求階段之間的反饋是十分重要的，而且相互之間會(huì)產(chǎn)生很大的影響。預(yù)規(guī)劃的結(jié)果是對(duì)所要求的站點(diǎn)和網(wǎng)元數(shù)量進(jìn)行大體評(píng)估，包括基站、基站配置和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器的數(shù)目等，也可以進(jìn)行信令負(fù)載的初步估計(jì)，以便用于傳輸及核心網(wǎng)的規(guī)劃。對(duì)某些運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，如GSM運(yùn)營(yíng)商，網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃也可以用來(lái)評(píng)估現(xiàn)有站點(diǎn)被重新使用的可行性。在很多情況下，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃會(huì)和經(jīng)濟(jì)模型的規(guī)劃、工程施工和服務(wù)質(zhì)量要求結(jié)合在一起進(jìn)行。規(guī)劃的目標(biāo)應(yīng)當(dāng)是為運(yùn)營(yíng)商提供節(jié)約成本的解決方案。具體地來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃將直接影響到網(wǎng)絡(luò)性能和建設(shè)成本，它的目的就是在滿足運(yùn)營(yíng)商要求的前提下，充分利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，盡量提高頻譜效率，向盡可能多的用戶提供高性能

6、的多樣化的服務(wù)。這一目的也貫穿在整個(gè)WCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化的流程中。二、WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的原則 目前，WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及建設(shè)流程可分為6個(gè)步驟：.規(guī)劃目標(biāo)的定義：包括對(duì)不同區(qū)域（密集市區(qū)、一般市區(qū)、郊區(qū)和農(nóng)村等）覆蓋、容量和服務(wù)的要求（數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率和QoS等）；.模式調(diào)校：為了使規(guī)劃軟件中的覆蓋預(yù)測(cè)與實(shí)際網(wǎng)絡(luò)更接近，必須對(duì)規(guī)劃軟件的傳播模型進(jìn)行調(diào)校；.小區(qū)規(guī)劃：基于規(guī)劃軟件，進(jìn)行小區(qū)規(guī)劃，以滿足輸入的設(shè)計(jì)要求。規(guī)劃的結(jié)果是基站數(shù)量、站址規(guī)劃、基站技術(shù)條件要求和設(shè)備配置等；.基站選擇及站址勘察：根據(jù)規(guī)劃結(jié)果，進(jìn)行基站選擇和站址勘察；.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)：系統(tǒng)開(kāi)通前，必須對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行具體

7、設(shè)計(jì)（如下行信道功率分配、多載波頻率規(guī)劃、PN碼規(guī)劃和切換算法參數(shù)設(shè)置等）；.網(wǎng)絡(luò)調(diào)整及優(yōu)化：系統(tǒng)開(kāi)通后，必須對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整及優(yōu)化，使實(shí)際網(wǎng)絡(luò)滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到較佳效果。其中規(guī)劃目標(biāo)的定義是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的前提，它包括覆蓋目標(biāo)、容量目標(biāo)和質(zhì)量目標(biāo)3個(gè)方面。初始網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和質(zhì)量的要求雖然也比較復(fù)雜，但根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)經(jīng)驗(yàn)、通過(guò)實(shí)地考察等手段還是可以比較合理地確定。但是容量目標(biāo)的定義卻非常復(fù)雜，所謂容量目標(biāo)的定義也就是話務(wù)模型的確定。WCDMA網(wǎng)絡(luò)具有小區(qū)呼吸效應(yīng)，隨著小區(qū)負(fù)載的增加，覆蓋會(huì)逐漸收縮。這種效應(yīng)大大增加了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的復(fù)雜性。所以，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化方法有可能導(dǎo)致低效的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。所以在WC

8、DMA系統(tǒng)規(guī)劃過(guò)程中，要遵循以下總體組網(wǎng)原則： 1、 連續(xù)覆蓋而不是熱點(diǎn)覆蓋 WCDMA系統(tǒng)初期應(yīng)該以一個(gè)合理的負(fù)荷來(lái)建網(wǎng)，以宏蜂窩三扇區(qū)單載頻為主，同時(shí)對(duì)一些重點(diǎn)建筑考慮室內(nèi)分布系統(tǒng)。后期擴(kuò)容應(yīng)以增加載頻為主。 2、 初期網(wǎng)絡(luò)部署原則 在初期網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)，即要考慮投資，使用盡量少的基站，又要考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，盡量大的網(wǎng)絡(luò)容量潛力。GSM初期建網(wǎng)的時(shí)候基本上是“摸著石頭過(guò)河”，根據(jù)覆蓋建一層薄薄的網(wǎng)，然后哪里有容量需求就在哪里增加載頻或者增加新基站。直到現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容，其中2/3以上還是以增加新基站來(lái)增加容量。CDMA技術(shù)本身決定了其初期建網(wǎng)不能采取GSM早期所采取的方案。如果CDMA初期基于覆蓋

9、建一層薄薄的網(wǎng)(低負(fù)荷)，隨著容量的增加，基站間就會(huì)普遍地出現(xiàn)覆蓋漏洞。這時(shí)我們就不得不通過(guò)建一些新站來(lái)彌補(bǔ)這些漏洞。但由于CDMA是一干擾受限的系統(tǒng)，新基站增加的同時(shí)會(huì)對(duì)周圍基站帶來(lái)干擾，因此周圍基站的容量也就相應(yīng)降低。因此，CDMA網(wǎng)絡(luò)中由于容量需求而增加新基站，并不能使網(wǎng)絡(luò)容量像GSM網(wǎng)絡(luò)一樣線性增長(zhǎng)，尤其是在城市密集區(qū)，基站間距本身就很小，這種現(xiàn)象就更嚴(yán)重。因此，CDMA初期應(yīng)該以一個(gè)合理的負(fù)荷，而不是低負(fù)荷來(lái)建網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容以增加載頻為主，增加新站為輔。 3、 WCDMA市區(qū)及郊區(qū)組網(wǎng)原則 在市區(qū)方案的研究中主要存在兩種思路。思路一：初始以較低的基站負(fù)荷(Loading)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)；思路

10、二：初始基于較高的基站負(fù)荷和一定的站間距設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)。 兩種思路的區(qū)別主要體現(xiàn)在一期是建“薄薄”的還是“較厚”的無(wú)線網(wǎng)。這里的“薄薄”和“較厚”都是指網(wǎng)絡(luò)建立的容量潛力，而不是網(wǎng)絡(luò)初期的“合同”容量。這里我們通過(guò)一個(gè)例子對(duì)上述兩種思路進(jìn)行分析。我們選取了400km2的一個(gè)地區(qū)，對(duì)以20%負(fù)荷建網(wǎng)和以45%負(fù)荷建網(wǎng)所需要的基站數(shù)和其網(wǎng)絡(luò)的容量潛力進(jìn)行了比較。我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)設(shè)計(jì)負(fù)荷由20%增加到45%時(shí)，所用基站數(shù)增加22%，而網(wǎng)絡(luò)的容量潛力增加244%。除非極特殊的情況，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展來(lái)看思路二更符合運(yùn)營(yíng)商的利益：擴(kuò)容平穩(wěn)、網(wǎng)絡(luò)容量潛力大。針對(duì)不同的時(shí)期，組網(wǎng)方案所考慮的重點(diǎn)應(yīng)有所不同： l 初期布網(wǎng)：

11、以單載波三扇區(qū)宏蜂窩基站為主設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)較高基站負(fù)荷設(shè)計(jì)站間距，考慮特定地區(qū)的室內(nèi)覆蓋； l 后期擴(kuò)容：在容量不足時(shí)增加第二個(gè)載波，適量引入微蜂窩和增加室內(nèi)覆蓋； l 未來(lái)：繼續(xù)增加載波，利用傳統(tǒng)方式(微蜂窩、室內(nèi)覆蓋)并結(jié)合新技術(shù)解決容量需求。 在郊區(qū)話務(wù)密度比較低，而且話務(wù)增長(zhǎng)較市區(qū)緩慢的區(qū)域，可以較低的Loading進(jìn)行初始設(shè)計(jì)，由于郊區(qū)站間距比較大，即使某些特殊區(qū)域的容量上升超過(guò)預(yù)期，基站調(diào)整也容易。三、WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的一般步驟 無(wú)線工程設(shè)計(jì)通常包括確定設(shè)計(jì)目標(biāo)及信息收集、初步設(shè)計(jì)、站址勘察和最終設(shè)計(jì)等幾個(gè)階段。 在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃前，先要確定設(shè)計(jì)目標(biāo)。主要包括所要覆

12、蓋的區(qū)域、每個(gè)區(qū)域所支持的業(yè)務(wù)類型、每個(gè)區(qū)域內(nèi)每種業(yè)務(wù)所要達(dá)到的覆蓋率等。此外，還要收集各種業(yè)務(wù)量的密度分布圖、地形地貌數(shù)據(jù)資料、客戶初選的站址信息和網(wǎng)絡(luò)增長(zhǎng)規(guī)劃等信息。設(shè)計(jì)目標(biāo)應(yīng)綜合考慮市場(chǎng)需求和成本因素，例如考慮是否需要在鄉(xiāng)村實(shí)現(xiàn)各種高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的無(wú)縫覆蓋，這些因素將極大地影響所需要的基站數(shù)目和配置。然后，根據(jù)所收集的信息進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。包括建立傳播模型和制定鏈路預(yù)算表，評(píng)估客戶站點(diǎn)并建議新站點(diǎn)，以及計(jì)算機(jī)輔助的網(wǎng)絡(luò)覆蓋及干擾分析等(如圖1所示)。初步設(shè)計(jì)要根據(jù)各區(qū)域的具體情況制定出相應(yīng)的業(yè)務(wù)量規(guī)劃和鏈路預(yù)算，分別從容量和覆蓋的角度估算基站數(shù)量，將兩者平衡，并結(jié)合客戶提供的初選站址信息，得出

13、基站的初始布局。小區(qū)業(yè)務(wù)量計(jì)算建立傳播模型、進(jìn)行覆蓋分析系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)預(yù)算分析基站容量計(jì)算 在進(jìn)行小區(qū)規(guī)劃時(shí)要借助專門(mén)的覆蓋仿真工具，通過(guò)Monte Carlo方法仿真移動(dòng)話務(wù)量分布，對(duì)上行鏈路及下行鏈路進(jìn)行分析。整個(gè)預(yù)測(cè)過(guò)程要迭代進(jìn)行，直到發(fā)射功率達(dá)到穩(wěn)定值后，在多次系統(tǒng)模擬的基礎(chǔ)上進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均。通過(guò)分析導(dǎo)頻覆蓋、Eb/I0值、反向功率和切換狀況等輸出結(jié)果，評(píng)估設(shè)計(jì)方案。如果覆蓋質(zhì)量等未能滿足要求，則需進(jìn)行站點(diǎn)優(yōu)化。常用的優(yōu)化措施包括調(diào)整基站位置、數(shù)量、發(fā)射功率、天線下傾角、天線方向和高度等，然后重新進(jìn)行仿真運(yùn)算，這是一個(gè)循環(huán)往復(fù)的過(guò)程，直至滿足各項(xiàng)需求。這種方法提供的小區(qū)覆蓋預(yù)測(cè)結(jié)果比用在預(yù)

14、規(guī)劃的基于區(qū)域的鏈路計(jì)算更為精確。 當(dāng)站點(diǎn)位置最終確定并進(jìn)行了站址勘測(cè)后，應(yīng)根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)此前的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修正和優(yōu)化，生成對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋、干擾及軟切換性能的最終預(yù)測(cè)，確定系統(tǒng)參數(shù)，完成最終的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和基站配置。四、業(yè)務(wù)量 對(duì)于以往提供單一話音業(yè)務(wù)的移動(dòng)通信網(wǎng)來(lái)說(shuō)，業(yè)務(wù)指標(biāo)包括用戶密度、每用戶愛(ài)爾蘭數(shù)、阻塞率和通話質(zhì)量要求(誤碼率和對(duì)應(yīng)的信噪比)，描述及處理這種電路型業(yè)務(wù)的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)模型就是Erlang B模型及其公式。除了話音外，3G提供的業(yè)務(wù)還包括各種速率的實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。如何描述這些新的業(yè)務(wù)、業(yè)務(wù)需求量以及在多業(yè)務(wù)環(huán)境下的業(yè)務(wù)處理模型成為3G的一個(gè)難點(diǎn)。 業(yè)務(wù)模型是通信系統(tǒng)性能評(píng)估的關(guān)鍵

15、所在，如果想要獲得對(duì)實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)有意義的結(jié)果，用于仿真的業(yè)務(wù)源就必須能夠正確反映實(shí)際業(yè)務(wù)的統(tǒng)計(jì)特性。業(yè)務(wù)模型的建立是基于以下幾個(gè)要素的折衷：擬合性、描述模型的參數(shù)數(shù)目、參數(shù)估計(jì)復(fù)雜度以及仿真執(zhí)行時(shí)間。1、語(yǔ)音業(yè)務(wù)的建模 移動(dòng)通信系統(tǒng)中最典型的業(yè)務(wù)是語(yǔ)音業(yè)務(wù)，而傳統(tǒng)的分析模型都是采用泊松(Poisson)過(guò)程的兩狀態(tài)Markov ON/OFF模型。 在兩種狀態(tài)的ON/OFF模型中，當(dāng)模型處于通話狀態(tài)(ON)時(shí)，產(chǎn)生話音數(shù)據(jù)；當(dāng)處于停頓狀態(tài)(OFF)時(shí)，不產(chǎn)生數(shù)據(jù)。兩種狀態(tài)的時(shí)間均服從指數(shù)分布。但實(shí)際通話中，既有長(zhǎng)時(shí)間傾聽(tīng)對(duì)方的停頓，也有說(shuō)話時(shí)字節(jié)間的短暫停頓，故停頓狀態(tài)并不只是一種，而應(yīng)根據(jù)時(shí)

16、間尺度有所不同。另外，WCDMA系統(tǒng)采用AMR聲碼器和話音激活技術(shù)，不僅利用了話音活動(dòng)的不同周期，而且考慮了不同的背景噪聲。顯然，在WCDMA系統(tǒng)中僅使用ON/OFF兩種狀態(tài)并不能準(zhǔn)確描述話音業(yè)務(wù)。 文獻(xiàn)4中提出了一個(gè)時(shí)間離散、基于Markov鏈的隨機(jī)過(guò)程SBBP(Switched Batch Bernoulli Process)模型，此模型可以采用不同狀態(tài)數(shù)的SBBP模型模擬可變速率碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)(VRCELP)聲碼器。 SBBP模型的狀態(tài)數(shù)目越多，與實(shí)際的聲碼器輸出越接近，但代價(jià)是計(jì)算的復(fù)雜度越高。2、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的建模 將來(lái)WCDMA最重要的應(yīng)用是由無(wú)線上網(wǎng)帶來(lái)的大量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，但傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)

17、業(yè)務(wù)模型假設(shè)(如Poisson過(guò)程)并不適用于互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)表現(xiàn)為極強(qiáng)的突發(fā)性，這種統(tǒng)計(jì)特性稱為自相似特性。 WWW業(yè)務(wù)的到達(dá)過(guò)程不僅由用戶的行為決定，而且與WWW業(yè)務(wù)本身的特點(diǎn)有關(guān)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，WWW業(yè)務(wù)到達(dá)過(guò)程大致可以分為3個(gè)狀態(tài)：用戶對(duì)網(wǎng)頁(yè)的點(diǎn)擊(即ON狀態(tài))將自動(dòng)發(fā)出多個(gè)請(qǐng)求來(lái)下載該網(wǎng)頁(yè)鏈接，這些請(qǐng)求以間隔很小的突發(fā)(burst)形式到達(dá)；用戶進(jìn)行簡(jiǎn)短的網(wǎng)頁(yè)瀏覽尋找感興趣的信息，此間隔持續(xù)時(shí)間較短，可以稱為OFF Short狀態(tài)；用戶對(duì)感興趣的信息進(jìn)行仔細(xì)閱讀，此間隔持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，可以稱為OFF Long狀態(tài)。此外，還需考慮上述過(guò)程中每個(gè)請(qǐng)求的文件大小分布組成。其中ON、Bu

18、rst和OFF Short周期概率分布服從Weibull分布，OFF Long周期概率分布服從Pareto分布，文件大小分布近似服從Pareto分布。WWW業(yè)務(wù)模型的用戶持續(xù)時(shí)間的概率分布大致服從指數(shù)分布，因?yàn)閃WW業(yè)務(wù)的持續(xù)時(shí)間完全由用戶的自然行為決定，與其他因素?zé)o關(guān)。 此外，具體的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)還包括FTP、WAP、視頻業(yè)務(wù)等。它們各有各的特點(diǎn)，需要分別建模，又考慮到在前向鏈路和反向鏈路中各種業(yè)務(wù)的不同特點(diǎn)，要分別建立上下行鏈路模型。因此業(yè)務(wù)建模是很復(fù)雜的，只有在實(shí)踐中不斷摸索完善。3、混合業(yè)務(wù)的建模 WWW數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有自相似性，進(jìn)而表現(xiàn)出長(zhǎng)期相關(guān)性，與傳統(tǒng)可用Poisson模型或其變形模型描述

19、的話音業(yè)務(wù)所表現(xiàn)出的短期相關(guān)性有很大差異，故這兩種業(yè)務(wù)源相互獨(dú)立。而對(duì)于基于流的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，其特性與話音業(yè)務(wù)非常接近。為簡(jiǎn)化分析可以假設(shè)：系統(tǒng)中典型業(yè)務(wù)源是話音和WWW數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；兩種業(yè)務(wù)的請(qǐng)求發(fā)起彼此相互獨(dú)立；一個(gè)用戶在一次通話過(guò)程中只進(jìn)行一種業(yè)務(wù)。那么，混合業(yè)務(wù)模型就可直接采用前面所述的模型直接疊加后建模。 預(yù)期數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的模型將涉及服務(wù)內(nèi)容及不同業(yè)務(wù)的特點(diǎn)、地區(qū)類型、用戶數(shù)、用戶增長(zhǎng)、忙時(shí)每用戶話務(wù)量、所在地區(qū)最小承載速率、所在地區(qū)最大承載速率及運(yùn)營(yíng)策略等因素，因此建立能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)不同業(yè)務(wù)的模型是比較困難的。中國(guó)移動(dòng)GPRS業(yè)務(wù)在全國(guó)的開(kāi)展，將為今后升級(jí)到WCDMA網(wǎng)絡(luò)時(shí)建立數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分析模型打下

20、一定基礎(chǔ)。五、小區(qū)容量與覆蓋半徑1、系統(tǒng)容量 假設(shè)在單一小區(qū)、同一載頻上有K個(gè)用戶(業(yè)務(wù)類型相同，信號(hào)功率相同)，可得理論用戶數(shù)為： 其中：Eb/N0為系統(tǒng)信道載干比； Rc為WCDMA碼片速率，Rc3.84 Mcps； Rb為用戶信比特速率； G為擴(kuò)頻處理增益，G=Rc/Rb。 實(shí)際系統(tǒng)的容量要考慮相鄰小區(qū)信號(hào)干擾、話音激活因子、下行編碼正交因子和用戶業(yè)務(wù)類型的不同等各種客觀因素，從而得到單小區(qū)、單載波信道數(shù)為： 其中V為話音激活因子，話音取0.67，數(shù)據(jù)取1.0；為負(fù)載因子。由上式可以看出，系統(tǒng)用戶容量和系統(tǒng)信道載干比成反比，所以寬帶WCDMA是干擾受限系統(tǒng)。 2、負(fù)載因子 考慮到其他小區(qū)

21、的干擾，上行鏈路總負(fù)載因子可以定義為： 其中：n為本小區(qū)用戶數(shù), Vj為第j個(gè)用戶話音激活因子, Rj為第j個(gè)用戶比特速率, 為其他小區(qū)干擾與本小區(qū)干擾的比。下行鏈路負(fù)載因子平均值為：其中： j為小區(qū)的平均正交性, j為其它小區(qū)與本小區(qū)的下行鏈路平均干擾比。系統(tǒng)規(guī)劃在初始的布局中需要估計(jì)小區(qū)的用戶數(shù)N，并且將Eb/N0的平均值、Rj和Vj用作估計(jì)的輸入?yún)?shù)，這些值需要基于環(huán)境的典型值來(lái)進(jìn)行假設(shè)。j可通過(guò)基站基于上行鏈路的多徑傳播來(lái)估計(jì)，來(lái)自其他小區(qū)的平均干擾可通過(guò)基于鄰小區(qū)負(fù)載從無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器獲得。 上下行負(fù)載因子是網(wǎng)絡(luò)實(shí)際容量與理論容量的比值，是網(wǎng)絡(luò)客觀諸因素的綜合體現(xiàn)。1時(shí)，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)容量達(dá)

22、到最大值；0時(shí)，系統(tǒng)空載；取值范圍為01。取值越大，越接近系統(tǒng)飽和狀態(tài)，容納新用戶能力越低。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，應(yīng)降低取值，提高系統(tǒng)實(shí)際容量?jī)?chǔ)備。 由于基站發(fā)射功率大于手機(jī)發(fā)射功率，下行信道載干比大于上行信道載干比，負(fù)載因子同信道載干比成正比，所以下行負(fù)載因子的取值易趨于飽和，系統(tǒng)容量?jī)?chǔ)備小。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，以容量?jī)?chǔ)備小的下行方向作為整個(gè)小區(qū)容量的設(shè)計(jì)門(mén)檻。 3、干擾電平容限 假設(shè)小區(qū)有N個(gè)用戶，用戶發(fā)射功率相同, 則： 系統(tǒng)干擾電平容限10lg1/(1-)=-10lg(1-)， 由上式可見(jiàn)，干擾電平容限與負(fù)載因子成正比，干擾電平容限值越高，負(fù)載因子越大，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)容量越接近飽和態(tài)；干擾電平容限值越低，負(fù)載

23、因子越小，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)容量越接近空載狀態(tài)，系統(tǒng)容量?jī)?chǔ)備越足。 鏈路預(yù)算樣本表中干擾電平容限值直接影響整個(gè)鏈路的最大路徑衰耗值計(jì)算，影響小區(qū)覆蓋。干擾電平容限值越高，最大路徑衰耗值越小，小區(qū)覆蓋范圍越窄；反之，干擾電平容限值越低，最大路徑衰耗值越大，小區(qū)覆蓋范圍越廣；干擾電平容限與覆蓋成反比關(guān)系，二者緊密相聯(lián)。 可見(jiàn)干擾電平容限是架起系統(tǒng)容量和覆蓋的橋梁。容量、覆蓋是相互制約的，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)容量越接近飽和態(tài)，干擾電平容限值越大，覆蓋范圍越窄；實(shí)際網(wǎng)絡(luò)容量越接近空載，干擾電平容限值越小，覆蓋范圍越廣。上、下行干擾電平容限值的不同，是決定上、下行覆蓋范圍非平衡性的原因之一。容量的充分利用，覆蓋范圍的最大化，

24、上、下行容量和覆蓋的平衡是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)目的。4、小區(qū)覆蓋半徑與鏈路預(yù)算 WCDMA系統(tǒng)的鏈路預(yù)算不是一個(gè)單純的線性過(guò)程，它和小區(qū)的負(fù)荷估算是結(jié)合進(jìn)行的。首先，必須根據(jù)在不同移動(dòng)臺(tái)速度下每種業(yè)務(wù)的質(zhì)量要求，獲得相應(yīng)的上、下行的Eb/N0指標(biāo)值(一般由設(shè)備廠家給出)，由此計(jì)算出各種業(yè)務(wù)的參考接收靈敏度。參考接收靈敏度與系統(tǒng)熱噪聲、業(yè)務(wù)速率和Eb/N0有關(guān)。然后，在設(shè)定或者已知小區(qū)負(fù)荷的情況下，上行最大允許路徑損耗的計(jì)算就變成一個(gè)簡(jiǎn)單的與GSM系統(tǒng)上行鏈路預(yù)算相似的計(jì)算過(guò)程。而下行鏈路的預(yù)算問(wèn)題要復(fù)雜些，面對(duì)的是如何把有限的總發(fā)射功率分配給各個(gè)活動(dòng)終端的問(wèn)題。鑒于終端位置分布、終端軟切換狀態(tài)等不確定性，

25、必須建立一個(gè)模型，作一些簡(jiǎn)化性的假設(shè)，然后才能計(jì)算出一個(gè)統(tǒng)計(jì)性的結(jié)果。 小區(qū)最大半徑是針對(duì)具體實(shí)施情況來(lái)計(jì)算的，由最大路徑損耗給出。如基站天線高度30 m，移動(dòng)臺(tái)天線高度1.5 m，載波頻率1 950 MHz的大城市宏小區(qū)采用Okumura-Hata模型時(shí)的小區(qū)最大半徑為：dmax=10(Lmax-137.4)/35.2。 結(jié)合上面提到的業(yè)務(wù)處理模型、小區(qū)容量估算和鏈路預(yù)算方法，就可以對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的載波數(shù)、基站數(shù)等進(jìn)行預(yù)估。上、下行小區(qū)的覆蓋范圍需要通過(guò)迭代算法來(lái)求得。對(duì)于上行鏈路首先要設(shè)定上行小區(qū)負(fù)荷的上限值，然后根據(jù)用戶密度求出與之對(duì)應(yīng)的小區(qū)覆蓋半徑。對(duì)于下行鏈路，可以用下行功率預(yù)算法或下行

26、小區(qū)負(fù)荷門(mén)限法求出下行的覆蓋半徑。最后，還要對(duì)上、下行鏈路進(jìn)行平燴，然后根據(jù)算出的小區(qū)覆蓋半徑，就可以算出需要的基站數(shù)。 舉一個(gè)典型的WCDMA業(yè)務(wù)為例說(shuō)明鏈路預(yù)算的方法。在城市宏小區(qū)環(huán)境中的144 Kb/s的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(室外基站覆蓋室內(nèi)用戶，可軟切換)的上行鏈路預(yù)算如表所示。參數(shù)數(shù)值a移動(dòng)臺(tái)平均發(fā)射功率（dBm）24.00b人體損耗（dB）0.00c移動(dòng)臺(tái)天線增益（dB）2.00d等效全向輻射功率（dBm）a-b+c=26.00e熱噪聲密度（dBm/Hz）-174.00f接收機(jī)噪聲系數(shù)（dB）5.00g接收機(jī)噪聲密度（dBm/Hz）e+f=169.00h接收機(jī)噪聲功率（dBm）G+10lg

27、(384000)103.16i干擾儲(chǔ)備（dB）3.00j接收機(jī)干擾功率（dBm）-103.18k總噪聲+干擾密度（dBm）-100.20l處理增益（dB）10lg(3840/144)=14.30m所需Eb/No1.50n接收機(jī)靈敏度（dBm）m-l+k=113.00o基站天線增益（dB）18.00p基站電纜損耗（dB）2.00q快衰落儲(chǔ)備（dB）4.00r最大路徑損耗（dB）d-n+c-p-q=115.00s覆蓋概率（）80t對(duì)數(shù)正態(tài)陰影（dB）12.00u傳輸模型指數(shù)3.52v對(duì)數(shù)正態(tài)衰落儲(chǔ)備（dB）4.20w軟切換增益（dB）2.00x室內(nèi)損耗（dB）15.00y小區(qū)內(nèi)容許傳播損耗（dB）

28、r-v+w-x=133.80z小區(qū)最大半徑（Km）0.79六、用規(guī)劃軟件進(jìn)行傳播及覆蓋評(píng)估完成上述理論計(jì)算之后，可用3G規(guī)劃軟件對(duì)規(guī)劃的效果進(jìn)行預(yù)測(cè)，可預(yù)測(cè)覆蓋效果、軟切換區(qū)域和導(dǎo)頻干擾等。目前，已有許多相關(guān)規(guī)劃軟件可供選用，如TRAN（愛(ài)立信）、iPlanner（北電網(wǎng)絡(luò)）、SATURN（摩托羅拉）、NetAct（諾基亞）、ASSET（Aircom）和DBPLANNER（馬可尼）等。上述例子只是基于理論的計(jì)算，要得到詳細(xì)接近實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的結(jié)果，必須通過(guò)規(guī)劃軟件進(jìn)行規(guī)劃。當(dāng)然，在此之前還必須進(jìn)行傳播模型校準(zhǔn)等方面的工作。七、系統(tǒng)仿真研究由于系統(tǒng)的容量和覆蓋與實(shí)際用戶的分布及用戶行為關(guān)系密切，所以在

29、完成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃后，還應(yīng)采用仿真軟件對(duì)上述規(guī)劃結(jié)果進(jìn)行仿真，研究實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況，如進(jìn)行Monte Carlo分析等（根據(jù)業(yè)務(wù)分布情況，隨機(jī)產(chǎn)生一組同時(shí)接入網(wǎng)絡(luò)的UE序列，并依次接入網(wǎng)絡(luò)，模擬網(wǎng)絡(luò)的功率調(diào)整過(guò)程，穩(wěn)定后分析網(wǎng)絡(luò)情況；此過(guò)程進(jìn)行多次后，對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，求得統(tǒng)計(jì)平均值）。需要分析的主要內(nèi)容包括：EC/IO、軟切換區(qū)、導(dǎo)頻污染和,Eb/No等。八、WCDMA與GSM無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的區(qū)別容量與覆蓋的相關(guān)性（呼吸效應(yīng)）由于WCDMA采用CDMA技術(shù)，覆蓋范圍與負(fù)荷有關(guān)。當(dāng)扇區(qū)負(fù)荷大，扇區(qū)覆蓋范圍變小；當(dāng)扇區(qū)負(fù)荷小，扇區(qū)覆蓋范圍變大，即所謂的呼吸效應(yīng)。因此，在作鏈路預(yù)算時(shí)應(yīng)充分考慮扇區(qū)

30、負(fù)荷問(wèn)題，避免扇區(qū)負(fù)荷增大后覆蓋范圍無(wú)法連續(xù)的情況。而GSM基站的覆蓋范圍是固定的。在WCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，扇區(qū)負(fù)荷增大所導(dǎo)致干擾I增加的關(guān)系為I=10lg1/(1-)。由于干擾增加，鏈路預(yù)算的最大允許損耗減小，導(dǎo)致覆蓋范圍變小，反之亦然。覆蓋與基站功率的關(guān)系在GSM網(wǎng)絡(luò)中，基站每載波的下行功率設(shè)定后，覆蓋范圍也就確定；在WCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，下行功率被用戶共享，因此其覆蓋范圍可變。電路型業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)型業(yè)務(wù)的不同在GSM網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，所考慮的業(yè)務(wù)均為電路型業(yè)務(wù)，只需考慮呼損率問(wèn)題；而WCDMA網(wǎng)絡(luò)引入分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，還需考慮數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的時(shí)延、BLER、QoS等問(wèn)題，而且規(guī)劃時(shí)必須考慮其重發(fā)開(kāi)銷（一般取

31、10%）和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的信令開(kāi)銷（一般取10%）。此外，對(duì)不同速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，系統(tǒng)的接收靈敏度也不同，從而引起鏈路預(yù)算的變化，而在GSM規(guī)劃中，接收機(jī)的靈敏度是固定的，基站的覆蓋范圍也是固定的。具有軟切換功能在規(guī)劃WCDMA網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需考慮軟切換對(duì)系統(tǒng)的影響。由于軟切換帶來(lái)硬件的額外開(kāi)銷，基站一般應(yīng)多預(yù)留30%的信道單元。另外，由于引入軟切換，可對(duì)抗陰影衰落，引入軟切換增益，擴(kuò)大扇區(qū)的覆蓋范圍，而GSM系統(tǒng)則為硬切換系統(tǒng)。無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的頻率規(guī)劃WCDMA是受限于碼間干擾的系統(tǒng)（由于在多徑傳播時(shí)碼的正交性受影響，導(dǎo)致噪聲增加），只需進(jìn)行擾碼的規(guī)劃，無(wú)需復(fù)雜的頻率規(guī)劃；而GSM是受限于頻率的系統(tǒng)，必須進(jìn)行基站間頻率復(fù)用。分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上/下行的不對(duì)稱性GSM為電路型業(yè)務(wù)，上/下行業(yè)務(wù)一般是對(duì)稱的；WCDMA為分組型業(yè)務(wù)，下行業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)量一般比上行大得多，因此在容量規(guī)劃時(shí)應(yīng)充分考慮下行業(yè)務(wù)的容量。九、WCDMA與cdma2000無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的區(qū)別業(yè)務(wù)類型：WCDMA R99版本可提供速率達(dá)2Mb/s的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而cdma2000 R0版本目前只提供最高153.6KB/S的業(yè)務(wù)，ra版本可提供307.2KB/S的業(yè)務(wù)。系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)種類和速率不同，系統(tǒng)本身的帶寬不同，使系統(tǒng)的擴(kuò)頻增益及接收靈敏度不同。另外，Eb/No等參數(shù)的取值不同，使鏈路預(yù)算的計(jì)算參數(shù)及結(jié)果也不同，而且