容量和覆盖规划是WCDMA无线网络规划的关键内容。对比了GSM和WCDMA系统规划的异同，并对常见的容量和覆盖方法做了分析，提出了利用GSM数据进行WCDMA容量和覆盖规划的思路，对于提高WCDMA网络规划质量和准确性具有较好的参考价值。
关键词：无线网络规划;容量;覆盖;规划质量
中图分类号：TN91
文献标识码：A文章编号：1005-3824（2014）05-0042-03
0 引 言
近几年，WCDMA在全球范围内得到了广泛的商用。随着WCDMA网络的大规模建设和优化工作的深入开展，WCDMA网络规划的质量和准确性也得到了前所未有的重视。相比GSM系统而言，WCDMA网络质量更加依赖初期网络规划的合理性和准确性。因此，积极重视和研究WCDMA网络的规划，是提高WCDMA网络质量的重要基础。
GSM系统是目前全球最成熟和应用最广泛的第二代移动通信系统，有着非常成熟的应用经验，其运营数据完全可以作为WCDMA网络初期规划的参考和借鉴。WCDMA无线网络规划可分为无线资源规划、切换规划、功控规划、容量规划、覆盖规划等众多方面，其中容量和覆盖规划是其核心内容，积极利用成熟的GSM运营数据，对于提高WCDMA无线网络规划质量具有重大意义。
1 GSM和WCDMA无线规划比较
GSM属于第二代移动通信系统，GSM主要采用时分/频分多址的无线接入方式，它的无线网络规划一般可以分为2步。第1步主要是无线路径衰耗的预测，以便保证所需业务区域的无线覆盖。第2步是根据对业务区业务量的估计进行频率规划，以便确定系统的容量。通常在对GSM系统的无线规划中，主要考虑的是话音业务和少量的数据业务（例如SMS业务），这样对于给定的信道数量，小区的容量是一个常数。因此在GSM的无线规划中，覆盖和容量的规划可以分别独立地进行。
而在WCDMA系统中，引入了多媒体业务和每种业务所具有的不同的QoS的概念。多业务环境和WCDMA系统本身的特点使得在规划WCDMA系统时有许多不同于GSM系统规划的地方。其中特别要注意的是在规划WCDMA系统时，小区的覆盖和负荷要相互结合起来考虑。由于限制了移动台的最大发射功率，这样在上行链路限制了小区的覆盖范围;而在下行链路由于干扰而限制了小区的容量。另外在WCDMA系统中，功率控制（TPC）、由于软切换和更软切换产生的增益、上下行链路的功率预算不同等因素在做规划时都要加以考虑。
总之，GSM系统的无线网络规划是在小区的容量和覆盖2者间求得最佳点，而WCDMA系统无线网络规划要在容量、覆盖、不同服务质量3者间寻求最佳点，这就相应地增加了WCDMA系统无线网络规划的复杂度。
2 利用GSM进行WCDMA容量和覆盖规划
虽然WCDMA属于3G网络，GSM属于2G网络，但其覆盖和容量模型是可以相互借鉴的。WCDMA无线网络规划分为初始规划和后期详细规划，前期初始规划是决定WCDMA网络质量的关键，而前期初始规划最核心的内容就是容量和覆盖规划。在网络规划之初，应当对网络规模有一个量的认识。
在前期规划中，无线覆盖和容量的数据，可以根据一些传统的方法如模拟基站和射线跟踪方法等预测获得，但是这些方法往往具有一些局限性。如果能够利用已有的GSM运营数据，我们将可以获得比较准确的覆盖和容量数据，对于提高WCDMA网络规划的准确性具有重要的参考意义。WCDMA无线网络初始规划的流程如图1所示。
图1 WCDMA无线网络初始规划流程
2.1 容量规划设计
在进行WCDMA系统的无线容量规划时，可能出现容量受限情况，一般是由于根据规划区域用户的业务特征所确定的系统负荷因子大于系统实际允许的最大负荷因子所导致。对于容量受限情况可分为2种，1种情况是上行链路容量受限，例如在农村，规划的小区服务范围比较大而负荷因子小;而在城市，由于用户比较多，小区的负荷一般规划为比较大，基站的发射功率限定了小区服务的最大用户数，所以常常是下行链路容量受限。由于存在以上2种情况，并且在进行WCDMA系统规划时必须同时考虑容量和覆盖的情况，所以我们首先假设所规划的小区为覆盖受限情况，以说明如何确定小区的容量。
首先根据小区允许的最大负荷因子、链路预算方程和场强预测模型计算出小区的覆盖范围，然后根据小区覆盖范围内用户的业务特征（如用户的移动速度，所使用的业务类型和所要满足的覆盖概率等）计算出小区的负荷因子。计算出小区的负荷因子后，比较系统最大允许的负荷因子，则可能存在下面2种情况。
1）覆盖受限情况：系统允许的最大负荷小于计算小区覆盖范围时的小区负荷。这意味着在计算小区覆盖范围时所取的小区负荷因子太大。为了使2者相等，则必须取一个更小的负荷因子重新计算小区覆盖范围。减小负荷因子意味着系统的干扰减小，小区覆盖范围增大。小区覆盖范围增大则可以吸收更多的用户，这也同时增加了小区的干扰和负荷。这个过程一直重复进行，直到最后小区的负荷因子大小和根据小区范围内用户业务特征所得到的负荷因子大小相等，则此时的小区范围和负荷因子为最终规划的小区范围和容量。
2）容量受限情况：这种情况和上一种正好相反，系统允许的最大负荷大于计算小区覆盖范围时的小区负荷。这意味着要减小小区的覆盖范围，这样就减小了小区服务的用户数。由于小区的覆盖范围减小，小区的负荷因子也就要重新计算，整个过程是一个迭代过程，直到根据小区内用户业务特征所计算出的小区负荷因子和系统的实际负荷因子相等，则可以最终确定小区的覆盖范围。
图2 利用GSM话务进行WCDMA容量规划流程图
显然，以上计算负荷容量的方式需要经过多次调整，既不方便又浪费时间。由于WCDMA具有软容量和小区呼吸的特性，覆盖、容量相互牵制，业务量的估计是很重要的。基于GSM话务量进行的预测不失为一种简单、可靠的方法，我们完全可以考虑借鉴GSM的话务分布来对WCDMA进行容量规划，其主要流程如图2所示。
将GSM小区话务数据，并结合服务区数据一起输入到WCDMA规划系统中，作为WCDMA容量规划的依据。和GSM系统一样，在WCDMA系统中，不当的服务区划分与相关设置同样会导致寻呼丢失等问题。通常服务区的合理划分，是通过网络长期运行，由话统数据优化得来的。但是WCDMA开通时往往没有运行数据，所以很难进行服务区的正确设置。WCDMA网络可以参考GSM的设置，因为2者的设置
原则是相同的。利用GSM的话务分布数据和服务区数据进行WCDMA容量规划，并不意味着以后对此问题就不需要优化，这仅仅是今后深度优化的一个良好起点。
2.2 覆盖规划设计
目前在无线网络规划中主要采用的覆盖预测方法有传播模型法、模拟基站和射线跟踪技术。
1）传播模型法：传播模型是基于数学统计方法，利用测试数据提取传播模型，如常用的Hata模型和Coast-231模型。但是传播模型的应用有其适用条件，在建筑物不太密集，站点高度高于周围建筑的时候，该方法有较好的效果。然而WCDMA的建设往往是从密集城区开始的，在密集城区往往会因为覆盖的原因会建设很多半高站和街道站。这样的场景使用传播模型法，效果就不理想。
2）模拟基站法：即在侯选站点逐个架设射频发射机，然后利用进行路测验证覆盖。显然采用这种方法具有很高的可靠性，但是这样做要多花费很多人力、物力。所以更多的时候，是利用模拟基站进行连续波测试来对模型校正。
3）射线跟踪技术：射线追踪技术来自于雷达散射与目标特性的研究，本质上是一种基于电波传播机理的预测方法，所以一般被称为确定性方法。射线追踪技术是按照几何光学、几何绕射的原理，加入一些电磁场的理论。在实现上利用计算机来模拟的电磁波在城区的传播（含直射、反射和绕射）。利用几何光学与几何绕射原理来计算电磁波的运行轨迹和场强。
该方法具有精度高的特点。但是该方法需要高精度的电子地图，一般要求至少要5米精度，但是高精度的地图获得受到很大的限制。该方法计算烦琐且计算量大，对计算机硬件的配置要求较高，计算速度比较慢。与传播模型法比较，支持大规模的网络仿真相对困难。
以上无线覆盖预测方法对近场预测和遮挡问题都有缺陷。而利用GSM的实际覆盖数据可以克服这些缺陷。一般说来，具有GSM网络的运营商为节约建设成本，应尽量使WCDMA和GSM共站，在这样的情况下，可以考虑利用此方法进行覆盖预测。可以利用GSM的路测数据进行覆盖预测（尤其是1 800 MHz的GSM系统），通过分析发现：对GSM的路测数据进行适当的修正，可以得到WCDMA的Ec和Ec/Io值。
其中主要的修正是GSM的BCCH信道发射功率与WCDMA导频信道发射功率差，同时需要考虑GSM与WCDMA系统之间的频率差带来的路径损耗差。其次需要修正馈缆的损耗和天线方向图由于频率不同的差异，将多个GSM站点的信号在同一点的场强记录下来，加以处理可以得到Ec/Io的值。在Ec和Ec/Io的预测问题解决以后可以在此基础上进行其他仿真与规划，可以得到较为准确的覆盖预测结果，该方法继承了模拟基站法的优点。
图3 利用GSM覆盖数据进行WCDMA覆盖规划流程
利用GSM覆盖数据进行WCDMA覆盖规划是建立在特定路测数据的基础上的，经过数据处理和分析，结合容量规划再得出WCDMA覆盖解决方案，其主要流程如图3所示。从图中可以看出，该方案输入数据是GSM路测数据和一些相关辅助信息，需要将GSM路测数据通过处理和分析，进行WCDMA网络的覆盖预测，提供规划的解决方案。
同样，对于WCDMA室内覆盖也可以采用类型方式进行，WCDMA的室内覆盖应该充分利用2G的室内覆盖系统，做到多网合一，通过GSM的室内覆盖情况同样可以预测WCDMA的室内覆盖。
3 结 论
总之，充分利用现有的GSM运营数据进行WCDMA初期网络规划，不失为一条快捷方便的规划思路，为WCDMA的容量和覆盖规划提供准确的规划依据。WCDMA的容量和覆盖规划充分利用现有的GSM运营数据，不但充分发挥了GSM网络的价值，而且可以减少WCDMA后期网络优化难度，为快速提高WCDMA网络质量打下良好基础，产生较大的社会经济价值。
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作者简介：
钟 键（1977），男，广西武宣人，工程师，研究方向为WCDMA无线网络规划。
