WCDMA深度覆蓋方案

1、WCDMA深度覆蓋解決方案WCDMA深度覆蓋解決方案蔡偉明 葉明 王建軍江蘇移動通信有限責任公司【摘 要】文章主要介紹不同場景無線傳播環(huán)境的特點和覆蓋需求的不同，用戶對覆蓋的期望不斷提升以及WCDMA本身的特點（每信道發(fā)射功率小、路徑損耗大導致覆蓋半徑?。琖CDMA的深層次覆蓋顯得尤為重要。針對不同場合的點或面的覆蓋，采用特殊的技術手段，提出合理的WCDMA深層次覆蓋解決方案，解決覆蓋盲點、覆蓋空洞問題并充分吸收這類區(qū)域的話務，緩解網絡容量壓力，提高網絡的服務質量。 【關鍵詞】WCDMA   覆蓋  解決方案1  前言 目前，由于移

2、動運營商之間競爭的日趨激烈以及用戶對覆蓋的期望不斷提升，對大片區(qū)域進行廣覆蓋已經遠遠無法滿足要求。用戶希望他們的移動終端在任何地方都可以使用。因此，3G無線網絡在建設初期就對覆蓋目標提出了很高的要求。 由于WCDMA是工作在2G赫茲，根據無線傳播模型，在一定的范圍內，頻率越高，損耗越大，3G頻段的覆蓋能力顯著低于2G頻段。而且3G系統(tǒng)提供不同速率的多業(yè)務，如AMR12.2K的語音業(yè)務、CS64k的可視電話業(yè)務、不同速率的PS384k業(yè)務，不同速率的業(yè)務有不同的接收靈敏度、不同的BLER要求和不同的功率要求，因而覆蓋范圍也不同。2G系統(tǒng)的干擾主要來自于相鄰小區(qū)的鄰頻或同頻干擾，可以通過頻率規(guī)劃來

3、有效地避免，并且容量與覆蓋無關。而3G則是個自干擾系統(tǒng)，干擾主要來自于系統(tǒng)內的用戶，且容量與覆蓋直接相關（小區(qū)的呼吸效應），這也是WCDMA的一個主要特性。 WCDMA無線建網關鍵問題是覆蓋，不同場景覆蓋特點需求不同，在考慮深層次覆蓋解決方案時，比GSM更需要平衡覆蓋、容量、質量之間的固有矛盾，除了考慮WCDMA本身的技術特點外，還需要考慮建網的投資成本、工程實施難易、實施周期長短等因素。比如隨著人們生活水平的不斷提高，人們對健康和環(huán)保越來越關注，這客觀上使得無線蜂窩網絡的運營商尋找合適的蜂窩站址變得越來越困難；長饋線的損耗帶來的影響不僅僅是覆蓋方面的影響，最重要的是WCDMA本身容量的影響。

4、 本文首先介紹各種場景覆蓋難點及存在問題，包括密集城區(qū)、普通城區(qū)、室內、郊區(qū)等典型場景，并針對典型場景點與面的覆蓋，提出合理的覆蓋方案。 2  深度覆蓋方案探討 深度覆蓋是針對當前傳統(tǒng)覆蓋方法無法解決網絡覆蓋需求情況下所提出的，其實質是特殊場合的點或面的覆蓋，一方面可以解決特殊場合深度覆蓋問題，另一方面可以充分吸收這類區(qū)域的話務，緩解網絡容量壓力。由于3G與2G的不同特征，在解決深度覆蓋的方案上也不完全相同。首先介紹不同場景覆蓋存在的問題和難點。結合江蘇3G測試網現網覆蓋情況，針對不同場景提出合理的深度覆蓋方案。如表1001.jpg (146.32 KB)2010-11-3

5、0 09:30表1   針對不同場景的深度覆蓋方案 通過上述特殊場合點與面的覆蓋討論，結合GSM網絡覆蓋的經驗，深層次覆蓋一般采用宏站+微蜂窩（分布系統(tǒng)）+分層設計+直放站延伸覆蓋，而WCDMA中除了利用GSM中的方法外，更多的采用RRU或無需機房的大功率微蜂窩來彌補覆蓋空洞或覆蓋盲區(qū)。 3 深度覆蓋實施案例 3.1密集建筑物居民區(qū)和高架測試場景 對于密集居民區(qū)及高架覆蓋，在采用各種優(yōu)化手段難以解決的情況下，通過增加RRU解決覆蓋空洞或覆蓋較差的區(qū)域，將MU放在機房，3個RRU分別裝在不同測試場景（如愛立信RBS3412設備最多可以1×6RRU或2×3R

6、RU）。 通過愛立信RRU射頻拉遠設備的覆蓋，三個區(qū)域都起到了較好的效果，御花園和高架橋完全解決了先前覆蓋差的問題，馨泰花園由于樓層密集和WCDMA先天的穿透能力弱的特點，起初效果不佳，經過精細的調整天線工程參數后，效果有大幅度提升，圖1是覆蓋前后測試結果對比（馨泰小區(qū)加載50的Packet CS64kb/s視頻業(yè)務覆蓋前后測試結果為例，說明測試效果）： 002.jpg (46.12 KB)2010-11-30 09:30  圖1 RRU覆蓋前后RSCP、Ec/No分布圖 從RRU覆蓋后，下行50加載時CS64k視頻RSCP平均增加15dB左右，Ec/No增加4dB左右。

7、3.2 大型體育場館深度覆蓋案例 大型的體育館，一般使用有源系統(tǒng)進行室內覆蓋以增強信號強度。 本案例中使用3個3G基站，并使用8個光纖直放站來增強信號強度。通過對奧體中心體育館覆蓋較差的區(qū)域增加天線或增大天線輸出口功率等措施使得整個體育場所有覆蓋區(qū)域均有明顯改善。 但在測試統(tǒng)計中發(fā)現呼叫接通率不高，只有67%，于是我們針對呼叫接通率進行優(yōu)化。使用Agilent E6474A收集Uu口相關數據、Agilent J6800收集Iub口信令以及RTT采集相關數據。通過對所有測試數據的詳細分析，發(fā)現覆蓋主體育場II區(qū)的NodeB（奧體1）上行存在嚴重干擾，平均上行RSSI達到-99dBm。如圖2所示：

8、 003.jpg (48.37 KB)2010-11-30 09:30圖2 Node B奧體1基站上行接收干擾 手機側通過Uu口信令可以看到，手機在上發(fā)RRC Connection Request后被系統(tǒng)拒絕下行收到RRC Connection Reject，拒絕原因為congestion：擁塞。同時Iub口公共測量報告中存在上行接收干擾。 通過全頻段掃描排除系統(tǒng)外部干擾，又通過關閉所有NodeB所帶直放站測試基站上行接收干擾水平，系統(tǒng)上行干擾消失。所以，造成奧體中心主體育場II區(qū)呼叫失敗率高的原因是由于光纖直放站引起的上行干擾導致系統(tǒng)擁塞。 減小上行干擾的主要措施是降低直放站的增益值，調整直

9、放站增益使其對施主基站的熱噪聲引入在0.3dB以下，直放站就不會對施主基站產生較大影響。通過調整主體育場II區(qū)光纖直放站增益：上行衰減-15dB 下行衰減-12dB。調整后，系統(tǒng)上行干擾程度有所改善，但是手機呼叫成功率仍然很低，并且手機接入網絡時間過長有時甚至達到幾十秒，所以問題并沒有得到解決，接入時延過長問題又產生了。 通過現象以及大量數據分析出，調整上行增益后手機呼叫成功率低并且接入網絡時間長是由于增加上行衰減后，導致上下行鏈路不平衡所造成。 通過對體育場II區(qū)的直放站遠端上下行增益做了再次調整：上行衰減-16dB 下行衰減-16dB。直放站上下行鏈路達到平衡，上行平均接收干擾為-101.

10、8dBm，干擾水平略有上升。呼叫成功率有了一定程度的提高，手機呼叫撥打測試中，手機接入成功率有所改善，呼叫成功率達到84.76%，比調整前提高了23.36%，但在測試過程中仍然存在呼叫失敗，并且呼叫失敗的原因都為系統(tǒng)擁塞。 在經過前2次的直放站上下行增益調整后，直放站上下行鏈路達到平衡，呼叫成功率有了一定程度的提高，但是系統(tǒng)上行干擾仍然存在，這是由于光纖直放站在放大有用的信號同時，必然也會引入一定的噪聲，作為一個有源設備，光纖直放站會發(fā)射噪聲信號，相當于一個帶內干擾源，系統(tǒng)總是希望光纖直放站的噪聲系數越小越好，但這在實際上是不可能的。 為了徹底的解決由于直放站對系統(tǒng)的上行干擾而引起的系統(tǒng)上行干

11、擾受限，系統(tǒng)側將接納控制中Epsilon參數（阿爾卡特設備參數，其它廠家也有類似參數）做了以下調整：epsilon由0.9調整為2。這里接納控制（RAC）的目的就是在保證現有鏈接的質量前提下，考慮是否將接納新的電話。調整后，手機呼叫撥打測試中，手機接入成功率達到100%，經過反復測試驗證主體育場II區(qū)由于上行干擾引起系統(tǒng)擁塞而造成呼叫失敗現象完全得到解決。如圖3所示： 004.jpg (43.95 KB)2010-11-30 09:30圖3  優(yōu)化后上行干擾情況 本次奧體中心主體育場II區(qū)出現的呼叫失敗率高的現象是由于系統(tǒng)引入光纖直放站后，引起系統(tǒng)上行干擾，導致系統(tǒng)上行受限

12、產生擁塞。通過對干擾的準確定位以及直放站的參數優(yōu)化，使直放站上下行鏈路達到平衡，并且調整系統(tǒng)接納控制參數使系統(tǒng)在存在上行干擾的情況下，仍然能夠允許接納新的用戶。從而完全有效的解決了此次呼叫失敗率高的問題。同時也反映了以后在使用直放站擴展覆蓋時要謹慎，注意參數優(yōu)化。 4  WCDMA網絡中深度覆蓋的主要技術對比分析 在3G中比較典型的有主遠端結構基站的RRU、大功率的微蜂窩以及靈活多配置扇區(qū)化全向站。它們的靈活性大大方便了深度覆蓋區(qū)域的覆蓋效果。如愛立信RBS3412可同時攜帶6個RRU遠端, 諾基亞的MetroSIte50/FlexiSite微蜂窩，華為的BBU3836+R

13、RU3801C，最多可提供4級RRU級聯，級連后的最遠距離可以達到100KM。 4.1 OTSR（OmniTransmissionSectorizedReceive）技術 OTSR是一種全向發(fā)射、定向接收的方式（諾基亞稱為ROC），在上行方向上，由于采用定向天線，具有更高的天線增益，因而可以增加覆蓋；在下行方向上，雖然功放輸出一分為三帶來衰減，但在初期容量較小的情況下，下行發(fā)射功率不會成為限制因素。而且，由于發(fā)射天線較高的定向增益與全向小區(qū)配置相比實際的有效發(fā)射功率還有所增加。適合容量要求不高的區(qū)域。 4.2 RRU（Remote Radio Unit）技術 遠端射頻單元是一種新型的分布式網絡

14、覆蓋模式，基站的基帶部分放置在可獲得的中心機房中集中處理，通過光纖將基站中的射頻模塊拉到遠端，分置于網絡規(guī)劃所確定的站點上，從而節(jié)省了常規(guī)解決方案所需要的大量機房，解決宏蜂窩站址難選的問題；同時RRU可與天線安裝在一起，減少長距離的饋電線損耗，提高EIRP（即增益）；提高服務覆蓋范圍性能，在服務性能范圍不變的前提下，提高小區(qū)容量。 4.3 直放站技術 直放站系統(tǒng)將很弱的接收信號線性放大，可以擴大信號的覆蓋區(qū)域，改善通信質量，解決延伸和覆蓋問題的；同時還可對不同基站的話務量進行有效的調配。應用直放站的優(yōu)點是見效快、周期短、安裝方便、不容易造成資源浪費。但容易形成自激，對源基站和周圍基站有一定的負

15、面影響，所以WCDMA中直放站的使用，應當具備網管監(jiān)控和自激保護的功能。從GSM網絡的使用經驗來看，直放站主要用于邊際網的建設當中,應當有限制的使用。4.4大功率的微蜂窩 大功率的微蜂窩不僅具有宏蜂窩相當的覆蓋能力和容量，而且具有其特有的體積小、靈活配置、適用各種站址條件的優(yōu)點。如諾基亞的Metrosite50 基站能夠適用于風景區(qū)，公路，水域，居民區(qū)縱深覆蓋，室內覆蓋等各種區(qū)域的廣泛覆蓋。M50是諾基亞公司為適應中國市場而開發(fā)的新型WCDMA基站。目前市場上發(fā)射功率最大，體積最小，支持多種靈活配置的全天候基站。 4.5 使用比較分析 （1）增加容量，擴大覆蓋，降低干擾 從覆蓋上看，由于OTS

16、R采用定向天線，因此比全向天線覆蓋距離更遠。從容量上看，由于OTSR下行方向采用全向發(fā)射，只有一個小區(qū)，因此容量與全向基站相當。 直放站只是主基站覆蓋的延伸，本身不提供額外的容量；直放站采用同頻轉發(fā)，互調、空間干擾嚴重，降低了施主基站的容量，同時帶來掉話率高、話音質量差、切換成功率低等弊端。 RRU本身就是一個基站，與主單元連續(xù)覆蓋時的更軟切換關系，由于增益的提高，減少了干擾，增加了容量，擴大了覆蓋面積。 微蜂窩本身也是基站，由于其體積小、功率大、能夠靈活配置，既增加覆蓋又增加容量。 （2）易于管理和維護 直放站需建立一套獨立的維護系統(tǒng)，電源、環(huán)境以及設備告警信息無統(tǒng)一標準，無法與網上其他基站

17、統(tǒng)一網管。直放站必須經常上站維護，導致后期維護工作量大。 RRU作為軟基站的子站為邏輯基站，可與主單元統(tǒng)一維護，維護及環(huán)境監(jiān)控信息通過主單元Iub接口上報網管中心?？擅饩S護，掉電后自動重啟。 （3）選址容易 為了避免干擾主基站，對直放站站址選擇要求很高，選站困難，往往成為整個工程建設的瓶頸。 RRU、微蜂窩由于其體積小，重量輕，采用220V市電供電，可以應用于機房條件不理想或者機房匱乏的情況，使選址相對容易。 （4）支持精確定位 由于直放站擴大的是主基站的覆蓋范圍，位置查詢所獲得的信息為主基站的經緯度，無法精確定位。 RRU子站的邏輯基站特性，位置查詢所獲得的信息為RRU的經緯度，因而支持精確

18、定位。 （5）節(jié)省投資 直放站的投資并沒有增加容量，平均每用戶而言，增加了投資成本。RRU基站軟切換的特性增加了系統(tǒng)容量，平均每用戶而言，減少了投資。同時由于RRU之間以及RRU與MU之間共享基帶處理資源池以及主控時鐘單元，從而可以以更少的基帶處理資源實現對相鄰地區(qū)的覆蓋，因而比直接新建基站投資更省，節(jié)省常規(guī)建網方式中需要的大量機房，節(jié)約基帶單元的投資 。 RRU應用前提是需要有光纖進行傳輸。但在價格方面，RRU比直放站要貴1/3左右。 靈活配置的無需機房的大功率微蜂窩同樣適用于不同場合，但在價格上要高于RRU。 （6）更高的資源利用率 由于在主單元基帶處理資源在RRU間動態(tài)共享，因而極大提高了資源利用率，變相降低了每個用戶的設備成本。 （7）兼容性 對于光纖直放站，光纖中傳輸的是模擬信號，而RRU與宏基站之間采用數字信號傳輸。從設備的兼容性來看，RRU一定是和宏基站配套的，廠家關于RRU和宏基站的接口都是保密的；直放站則不存在這個問題，可以和任何廠家的基站設備兼容。 5  結論 對來說，解決一個區(qū)域的覆蓋，更多的是考慮如何增加該區(qū)域的覆蓋，不用考慮容量對覆蓋的影響，更談不上考慮上下行負荷的不對稱。對來說，則不然，針對不同的覆蓋場景有不同的覆蓋解決思路。 對GSM來說，更多的是考慮需要覆蓋區(qū)域的電平改善，比較少注意對周邊區(qū)域的影響