基于WCDMA系統的無線網絡優化研究

何晉毅

【摘要】隨著我國計算機網絡信息技術和通信技術的飛速發展，促使無線網絡技術也取得了巨大的成就。當前無線網絡容量不斷擴大，傳統的網絡優化布局已經不能滿足日益增長的通信網絡信息容量需求和用戶需要。目前我國無線網絡由于客觀需求發展過快，導致網絡建設不夠細致，不能真正實現整個通信網絡資源的最優化設計。本文就WCDMA無線網絡特點進行簡要闡釋，并結合無線網絡優化問題分析，有針對性地提出優化方案以供參考。

【關鍵詞】無線網絡優化覆蓋容量

一、WCDMA技術簡介

作為3G標準之一的WCDMA系統，除了可以提供比第二代系統更高的頻譜利用率外，最主要的是可以為移動用戶提供非對稱多媒體業務。另外，由于采用寬帶碼分多址（CDMA）接入方式，WCDMA系統在無線接口設計方面有許多新的特點，例如可以在上下行鏈路上支持頻率為1.5kHz的快速功率控制，軟/更軟切換和正交下行鏈路信道等。在WCDMA系統中，干擾分析特別重要，基站實際覆蓋情況要視特定小區和業務而定。這些都使得在優化WCDMA系統時需考慮更多因素。目前，如何通過優化手段改善WCDMA網絡已成為研究熱點之一。

1.1小區呼吸效應

小區呼吸即小區容量與覆蓋的關系：當小區負荷增大時，容量增大，鏈路所需要的干擾余量增大，小區覆蓋范圍變小；當小區負荷減小時，容量減小，鏈路所需要的干擾余量減小，小區覆蓋范圍變大，這種變化就被稱為“小區呼吸”，這是WCDMA系統特有的特點。

1.2WCDMA網絡優化中的軟容量和軟覆蓋

WCDMA系統是一個干擾受限系統，從上面的小區呼吸效應可以知道在進行網絡優化的時候，容量和覆蓋的優化要聯合起來考慮，不像GSM系統網絡優化時容量和覆蓋是分開來考慮的。這主要是由于小區的負荷會對小區允許的最大傳播損耗產生影響，也就是對覆蓋產生影響，同時小區負荷又是小區容量的重要因素。當負荷較小時，WCDMA系統是上行鏈路覆蓋受限;當負荷比較大時，下行鏈路容量受限。因此，在網絡優化時，覆蓋和容量的優化對于上、下行鏈路是不同的。特別是3G系統提供多媒體業務，每種業務的服務質量（QoS）不同，所以準確地優化覆蓋和容量非常重要。

1.3WCDMA無線系統所用關鍵技術

WCDMA無線系統采用的關鍵技術有：功率控制，智能天線，Rake接收機，分集技術，多用戶檢測技術等。功率控制是WCDMA的重要關鍵技術之一，由于遠近效應和自干擾問題，功率控制很大程度上決定了WCDMA系統性能的優劣，對于系統容量、覆蓋、業務的QoS（系統服務質量）都有重要影響。智能天線：智能天線技術的基本原理是使用自適應天線陣列系統，優化空中無線接口的容量，從而擴大基站覆蓋范圍，提高信號質量。Rake接收機：利用擴頻信號帶寬遠大于信息比特帶寬的性質，分離多徑信號后進行解擴、合并，能有效克服多徑衰落。分集技術：無線信道中接收的信號是到達接收機的多徑分量的合成。如果在接收端同時獲得幾個不同路徑的信號，將這些信號適當合并成總的接收信號，就能夠大大減少衰落的影響。多用戶檢測技術：多用戶檢測技術（MUD）是通過去除小區內干擾來改進系統性能，增加系統容量，多用戶檢測技術還能有效緩解直擴CDMA系統中的遠/近效應。

二、WCDMA網絡優化內容

在3G移動通信網絡中，網絡優化是一項至關重要的工作，也是運營商最關心的工作。網絡優化有兩個目的：從運營商效益方面考慮，在現有網絡資源下，合理配置資源，提高設備利用率以及優化網絡運行質量；從用戶滿意度方面考慮，滿足用戶對于服務質量的要求，通過優化改善接通率、掉話率等直接影響用戶主觀感受的關鍵指標，為用戶提供更加可靠、穩定、優質的網絡服務。 網絡優化的主要內容包含：設備排障、網絡測試、統計數據分析、話務平衡、覆蓋優化等。由于2G、2.5G、3G各個有不同的特點，其中2G主要是語音業務，語音優化為重點，3G主要是數據業務，優化側重點是偏向于數據的，他們采用的主要技術也有差別，因此網絡優化的工作也有不同。

三、網絡優化過程常見問題分析

3.1覆蓋與容量的關系

WCDMA系統與GSM系統完全不同，它采用碼分多址接入方式，小區內的用戶共享同一頻帶，這樣由于“呼吸效應”在做網絡優化時不能像優化GSM系統那樣把覆蓋與容量分開來考慮，而必須把兩者結合起來優化。

3.2網絡擴容性

在優化WCDMA網絡時，首先必須考慮網絡擴容性。網絡優化工程師不可能像優化GSM網絡那樣，簡單地給相關小區增配頻率。網絡優化初期就必須考慮確定的信號余量，在計算小區面積時作為因業務量增多而產生干擾的補償。這表明，從一開始，就需要用較小的小區或者更多的基站建網，這樣會提高投資成本。如果業務量信號余量定得太小，那么一旦將來業務量大量增加，就必須建造更多的基站。

3.3綜合多媒體業務

實際上，WCDMA網絡必須同時滿足各種不同業務的需求。所以，網絡優化工程師要綜合考慮各種業務。對通信質量要求不高的業務，WCDMA小區有較大的覆蓋范圍;反之，對一些通信質量要求很高的業務，其小區覆蓋范圍就很小。這樣，網絡優化工程師在實際工作中不可能只考慮單一的WCDMA小區半徑，因為不同的業務對應于不同的小區半徑。如果把最小小區半徑，也就是說把通信質量要求最高的業務作為網絡優化的標準，那么建網成本是極其昂貴的，也是不現實的。未來的WCDMA網絡優化工程師應從中級業務的小區半徑著手，這樣，小區實際有效范圍只能部分滿足高級業務的需求。

目前，各大網絡優化軟件公司已開發和研制針對這種新的WCDMA網絡綜合多媒體業務的有效算法。實際上，由于WCDMA網絡本身的特點，例如快速功率控制、軟切換、下行鏈路正交碼并非完全“正交”等，WCDMA的網絡優化比GSM網絡復雜得多，所需優化的參數也非常多，這時往往借助于仿真器實現網絡優化。

四、WCDMA無線網絡優化方案

4.1覆蓋優化

覆蓋與鏈路性能直接相關。覆蓋范圍的增加需要下行鏈路方向基站平均發射功率的增加。如果系統容量是下行鏈路受限的，那么覆蓋范圍的增加將導致容量的減少。如果系統是上行鏈路受限，那么容量不受影響。增大覆蓋范圍的方法很多。影響鏈路性能的主要參數（如誤塊率、E/N、功率控制儲備等）直接影響功率預算，因此也影響覆蓋范圍。可以通過減少干擾余量、降低基站噪聲系數甚至提高天線增益來改善上行鏈路覆蓋。但處理增益和E/N是兩個影響覆蓋的主要因素。另一種提高E/N值的方法是增加多徑分集。兩個信號到達兩個天線就可以被相干合并，而接收機噪聲可以被非相干合并。這個技術不僅可以提供更高的增益，還給出了對快衰落等的保護。天線下傾等概念也可用于WCDMA無線網絡覆蓋的增強。為了重點覆蓋熱點區域，特別是解決大型建筑物的室內覆蓋問題，WCDMA網絡普遍采用室內分布系統提高QoS：采用微蜂窩或直放站作為信號源，根據天線輸出，在室內天花板或墻壁上安裝全向或定向天線。這樣，用戶在室內運動時，可以通過附近天線收發信號，由饋線將信號傳送至基站，而基站可將不同天線接收到的信號看作同一用戶的多徑信號進行相應處理。

4.2切換優化

軟切換增益是鏈路預算計算中的眾多參數之一。軟切換對慢衰落和快衰落都提供一定的保護。對于慢衰落，基站之間沒有相關性，移動終端能夠選擇一個更好的基站。對于快衰落，通過宏分集合并效應，需要的E/N就會減小。軟切換也在容量計算中引入了開銷，軟切換開銷和增益都應當被優化。優化開銷之后的思想就是下行鏈路容量的節省。軟切換開銷的典型值為30%-40%。另外，軟切換增益可以通過使用掉話率（DCR）、呼叫成功率（CSR）、發射和接收功率等參數進行估計。對于容量和覆蓋優化，在網絡中優化切換控制功能部件是非常重要的。其中涉及的一個重要參數就是CPIHP的發射功率，這個參數影響覆蓋并且它應當被設置得盡可能低，這個參數的優化值將決定覆蓋和容量，這個參數還影響分組調度。如果CPIHP的值不是最優的，那么不是網絡沒有完全利用，就是用戶數目多于規劃的用戶數而導致系統內有很大干擾，從而降低了網絡質量。這些參數也影響呼叫成功率和掉話率。與GSM網絡相同，這兩個因素直接決定了網絡的質量。

4.3分組調度優化

當網絡進行擁塞控制時，分組調度是最重要的部分之一。分組調度處理非實時分組業務數據，決定分組初始時間和分組傳輸所應采用的速率，不同類型的業務都有不同的應用。非實時（NRT）分組數據在本質上是突發業務，包含了一個或者多個數據呼叫。分組可以通過使用時分技術、碼分技術或者兩種技術一起進行調度。分組調度和負載控制（包含了接納控制）二者一前一后工作。負載越高將導致干擾越大，也就意味著網絡可以接納的用戶越少。這就影響了分配NRT分組數據的比特速率。因此，對于分組調度來說，負載控制是一個需要分析和優化的重要參數。在網絡優化中，下行鏈路的發送功率和上行鏈路的干擾功率是更為重要的參數。當這兩個參數的門限都被超出時控制負載的預防性測量就會啟動。

五、總結語

總而言之，對于無線網絡優化而言，要堅持在保證鏈路使用效率及鏈路基本容量的基礎上，盡可能降低網絡建設費用，實現網絡建設資源的優化。我們要在現有的基礎上不斷改進創新現有的技術，來滿足日益增長的無線網絡通信需求。參考文獻[1]陳輝. 無線網絡終端布局的優化設計[J]. 電子計算機工程. 2008[2]王宏偉. 淺析移動通信網的網絡優化[J]. 嵌入式通信工程. 2006[3]張平等編著. WCDMA移動通信系統[M]. 人民郵電出版社，2004[4]彭林等編著. WCDMA無線通信技術及演化[M]. 中國鐵道出版社，2004