中京邮电通信设计院 刁兆坤
WCDMA系统的网络规划包括核心网规划和无线网络规划两大方面，而无线网络规划又可分为WCDMA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，本文仅针对WCDMA系统的容量规划做一剖析。同时提出了增加WCDMA系统容量的具体方法。
一、WCDMA系统规划内容
数字移动通信发展到3G阶段，网络运营过程中遇到很多具有共性的问题，如用户移动时发生掉话，要通话时无可用信道，通话质量差等。用户所享受到的业务服务取决于无线网络规划的质量。对于运营商而言，从客户的满意度中获得利益，其网络规划是关键竞争因素。与第二代移动通信相比，第三代移动系统网络引入了大量各种比特业务，要预测不同业务的模型是困难的。无线网络规划包括在各种情况下计算链路预算、容量以及小区基站数目，同时要对基站覆盖进行预测，对其参数进行规划。除此之外，还需要对整个网络进行策划，计算基站中信道单元的数目、传输线路容量、基站控制器、交换机等相关单元的数目。在规划中需引入性能测量，如掉话率和闭塞等指标，用它们来衡量网络性能。在小区中均匀覆盖区域提供高比特业务，在小区边缘提供低比特业务。覆盖区域设计成连续覆盖，也可以是热点地区覆盖。不同业务、不同实施策略需要进行仔细估计。
二、WCDMA系统软容量
对于小区需要信道数的计算，可以通过可用频谱、用户数预测，话务密度信息来衡量，其计算条件是给定拥塞率，若硬件引起拥塞，查表可以得出结果。若最大容量是由干扰限制造成，其容量定义为软容量。对于软容量受限系统，不能通过爱尔兰表计算，因为总信道容量大于平均每小区信道数。由于相邻小区共享一部分干扰，在相同拥塞率条件下，系统将服务更多话务量。来自邻区干扰越少，在中间小区内可用信道就越多。
当小区具有为数较少的信道，高比特率实时用户出现时，平均负荷必须降低，以保证低的拥塞率。由于平均负荷降低，所以有附加的容量提供给邻区利用。这部分容量是从相邻小区借用，因此干扰的共享提供软容量。对于高比特率的实时数据用户，如图像连接等，提供软容量是十分必要的。
如果相邻小区系统用户较少时，在WCDMA系统中被认为是增加了软容量。软容量定义为在软拥塞的条件下爱尔兰容量的增加。当平均每个小区具有相同的最大信道数时，软阻塞与硬阻塞相比的爱尔兰容量增加量为：
软容量＝爱尔兰容量（软拥塞）/爱尔兰容量（硬拥塞）－1
由于在WCDMA系统中所有用户共享在空间信道上的干扰源，分析就不能分开进行，各用户互相影响、引起发射功率改变，这些改变再引起新的改变，如此往复，相互影响，因此预测处理是一个反复的过程，直到稳定为止。
软容量的大小还依赖于传播环境。如果相邻小区负载量较低，只有无线资源管理算法在一个小区能实现较高容量时，才可获得软容量。如果这种算法是基于宽带干扰而不是吞吐量或连接数，系统就可以实现软容量。
三、WCDMA容量的估计
3G系统是一种宽带CDMA系统，其网络组织继承窄带CDMA的特点，由于采用码分多址方式，频率复用不是一个重要的方面，所以网络干扰来自自身系统，与同一时间通话用户的数量有关。
WCDMA的频率复用系数是1， 该系统是干扰受限系统，所以容量的实质是对干扰量的估计。对于下行负荷的估计，一个重要方面是对于基站发信功率的估计。这里所说的功率为平均功率，而不是小区边沿峰值发射功率。对于每个用户所要求的最小功率，由基站到移动台平均衰耗及移动台灵敏度决定，条件是不存在多接入引起干扰（包括小区内和小区外）。干扰引起的噪声提升使得移动台所需最少功率比原来有了提高，最后使得系统能接入的用户数得以减少。
对于上行负荷的估计，在全话音业务的情况下，负荷因子的关系可以简化为：
在UMTS中下行容量被认为比上行容量更重要，这是因为话务的不对称，与下载类型业务较多有关。在3G系统中，下行容量考虑比较多，影响上下行不同的因素为正交码和基站发分集。WCDMA用长扩展码在下行链路区别小区，并在上行区别用户。下行用218的gold码，该码被截成周期为10ms的帧，可用扰码512 ，分成32个码组，每组有12个码。下行正交码对容量的影响考虑用不规则短码，该系列在一个路径的条件下是正交的，在多径的条件下部分正交性将消失，且引起小区内各用户之间相互干扰。
WCDMA的频谱效率与链路性能有关，理论分析与仿真表明，上行链路的容量是下行链路容量的2～2.5倍。除了基站采用天线分集外，高容量主要是因为上行链路用了多用户信号检测技术，与一般接收机比较几乎提供了2倍的容量。但在下行链路，两个基站向同一移动台发射信号，而它们并不正交，只能起到多径分集的作用。
通过分析可以得出结论：下行覆盖比上行更依赖于负荷，原因是基站总发射功率被下行所有用户共享，650kbit/s以下覆盖由上行决定，容量由下行决定。环境对容量的影响一定条件下增加功率对容量的增加，这其实不是最有效的。WCDMA频谱效率定义为一定比特率下的同时呼叫数，而在3G中更直接用每小区5MHz上吞吐量表示，单位是kbit/s、cell、载波。它由很多因素决定，变化很大，系统模拟还需要规定一些条件。
一般情况下，窄带IS95 单载频全向基站的话务信道数可达23个，2%呼损条件下支持15.76Er1；单载频3扇区基站每扇区的话务信道数可达20个，2%呼损条件下每基站支持39.54Er1。
对于3G WCDMA系统， 单载频提供信道由OVSF码与扰码共同决定，其容量比较大，目前提供33个信道。工程设计时应根据实际话务分布需求合理设置载频数量及合理配置各基站的话务信道数。
四、网络规划中提高WCDMA站点容量的方法
在实际网络规划中，提高WCDMA系统每个基站站点下行链路容量的方法有如下几种。
1．运营商启用新的频率，即采用新的频点，依靠增加第二、三载波来实现下行链路的容量。WCDMA支持有效的频率间切换，且使用多个载波可实现负载的平衡，可以增大每个站点的容量。
2．使用功分器，即一个扇区的功率可分配到更多的扇区中使用，通过减少每个用户的发射功率来实现站点容量的提高。在最初网络规划阶段，为增加站点容量需要对上行链路扇区化，但扇区化的结果可能带来大于最初业务密度所要求的容量。因此使用功分器是一个有效的依靠减少移动台发射干扰而实现容量提高的可行方法。同时它也是解决特定地形覆盖的有效方法。
3．天馈部分采用发分集。所谓发分集，即在下行链路中，信号可以通过两个基站天线分支发送。因为对移动台而言，体积小且便宜无疑是大众追求的方向，使用两个天线和接收机电路并不可行。如果系统根据来自移动台的反馈指令调整来自两个发送天线的相位，在移动台接受中利用下行链路发分集就可能获得相干增益。下行链路分集将下行链路容量提高到一定程度，这依赖于该环境多径分集的程度。可以利用的多径分集越少，使用发分集获得的下行链路容量增益越大。下行链路分集无须额外的天线来实现。
4．扇区化可以用来有效提高基站站点的容量，将一个全向站升级为3扇区定向基站，容量可以提高到原来的2.7倍；升级为6扇区，大约有5.4倍的容量增加。通过增加扇区来增加容量，必须更换全向天线为定向天线，同时重新进行网络的规划和优化。
5．另外，使用低比特率编码模式也可提高WCDMA系统的话音容量。
----《通信世界》
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