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(dòng)通信有限責(zé)任公司【摘 要】文章主要介紹不同場(chǎng)景無線傳播環(huán)境的特點(diǎn)和覆蓋需求的不同，用戶對(duì)覆蓋的期望不斷提升以及WCDMA本身的特點(diǎn)（每信道發(fā)射功率小、路徑損耗大導(dǎo)致覆蓋半徑?。?，WCDMA的深層次覆蓋顯得尤為重要。針對(duì)不同場(chǎng)合的點(diǎn)或面的覆蓋，采用特殊的技術(shù)手段，提出合理的WCDMA深層次覆蓋解決方案，解決覆蓋盲點(diǎn)、覆蓋空洞問題并充分吸收這類區(qū)域的話務(wù)，緩解網(wǎng)絡(luò)容量壓力，提高網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。 【關(guān)鍵詞】WCDMA   覆蓋  解決方案1  前言 目前，由于移

2、動(dòng)運(yùn)營(yíng)商之間競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈以及用戶對(duì)覆蓋的期望不斷提升，對(duì)大片區(qū)域進(jìn)行廣覆蓋已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足要求。用戶希望他們的移動(dòng)終端在任何地方都可以使用。因此，3G無線網(wǎng)絡(luò)在建設(shè)初期就對(duì)覆蓋目標(biāo)提出了很高的要求。 由于WCDMA是工作在2G赫茲，根據(jù)無線傳播模型，在一定的范圍內(nèi)，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(wù)，如AMR12.2K的語(yǔ)音業(yè)務(wù)、CS64k的可視電話業(yè)務(wù)、不同速率的PS384k業(yè)務(wù)，不同速率的業(yè)務(wù)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(guān)。而3G則是個(gè)自干擾系統(tǒng)，干擾主要來自于系統(tǒng)內(nèi)的用戶，且容量與覆蓋直接相關(guān)（小區(qū)的呼吸效應(yīng)），這也是WCDMA的一個(gè)主要特性。 WCDMA無線建網(wǎng)關(guān)鍵問題是覆蓋，不同場(chǎng)景覆蓋特點(diǎn)需求不同，在考慮深層次覆蓋解決方案時(shí)，比GSM更需要平衡覆蓋、容量、質(zhì)量之間的固有矛盾，除了考慮WCDMA本身的技術(shù)特點(diǎn)外，還需要考慮建網(wǎng)的投資成本、工程實(shí)施難易、實(shí)施周期長(zhǎng)短等因素。比如隨著人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)健康和環(huán)保越來越關(guān)注，這客觀上使得無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)商尋找合適的蜂窩站址變得越來越困難；長(zhǎng)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(chǎng)景覆蓋難點(diǎn)及存在問題，包括密集城區(qū)、普通城區(qū)、室內(nèi)、郊區(qū)等典型場(chǎng)景，并針對(duì)典型場(chǎng)景點(diǎn)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(duì)當(dāng)前傳統(tǒng)覆蓋方法無法解決網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求情況下所提出的，其實(shí)質(zhì)是特殊場(chǎng)合的點(diǎn)或面的覆蓋，一方面可以解決特殊場(chǎng)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(wù)，緩解網(wǎng)絡(luò)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(chǎng)景覆蓋存在的問題和難點(diǎn)。結(jié)合江蘇3G測(cè)試網(wǎng)現(xiàn)網(wǎng)覆蓋情況，針對(duì)不同場(chǎng)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(duì)不同場(chǎng)景的深度覆蓋方案 通過上述特殊場(chǎng)合點(diǎn)與面的覆蓋討論，結(jié)合GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋的經(jīng)驗(yàn)，深層次覆蓋一般采用宏站+微蜂窩（分布系統(tǒng)）+分層設(shè)計(jì)+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(jī)房的大功率微蜂窩來彌補(bǔ)覆蓋空洞或覆蓋盲區(qū)。 3 深度覆蓋實(shí)施案例 3.1密集建筑物居民區(qū)和高架測(cè)試場(chǎng)景 對(duì)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(jī)房，3個(gè)RRU分別裝在不同測(cè)試場(chǎng)景（如愛立信RBS3412設(shè)備最多可以1×6RRU或2×3R

6、RU）。 通過愛立信RRU射頻拉遠(yuǎn)設(shè)備的覆蓋，三個(gè)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(diǎn)，起初效果不佳，經(jīng)過精細(xì)的調(diào)整天線工程參數(shù)后，效果有大幅度提升，圖1是覆蓋前后測(cè)試結(jié)果對(duì)比（馨泰小區(qū)加載50的Packet CS64kb/s視頻業(yè)務(wù)覆蓋前后測(cè)試結(jié)果為例，說明測(cè)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(shí)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(chǎng)館深度覆蓋案例 大型的體育館，一般使用有源系統(tǒng)進(jìn)行室內(nèi)覆蓋以增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度。 本案例中使用3個(gè)3G基站，并使用8個(gè)光纖直放站來增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度。通過對(duì)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(gè)體育場(chǎng)所有覆蓋區(qū)域均有明顯改善。 但在測(cè)試統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)呼叫接通率不高，只有67%，于是我們針對(duì)呼叫接通率進(jìn)行優(yōu)化。使用Agilent E6474A收集Uu口相關(guān)數(shù)據(jù)、Agilent J6800收集Iub口信令以及RTT采集相關(guān)數(shù)據(jù)。通過對(duì)所有測(cè)試數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)覆蓋主體育場(chǎng)II區(qū)的NodeB（奧體1）上行存在嚴(yán)重干擾，平均上行RSSI達(dá)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(jī)側(cè)通過Uu口信令可以看到，手機(jī)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?yàn)閏ongestion：擁塞。同時(shí)Iub口公共測(cè)量報(bào)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(guān)閉所有NodeB所帶直放站測(cè)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(chǎng)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(dǎo)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(diào)整直

9、放站增益使其對(duì)施主基站的熱噪聲引入在0.3dB以下，直放站就不會(huì)對(duì)施主基站產(chǎn)生較大影響。通過調(diào)整主體育場(chǎng)II區(qū)光纖直放站增益：上行衰減-15dB 下行衰減-12dB。調(diào)整后，系統(tǒng)上行干擾程度有所改善，但是手機(jī)呼叫成功率仍然很低，并且手機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)間過長(zhǎng)有時(shí)甚至達(dá)到幾十秒，所以問題并沒有得到解決，接入時(shí)延過長(zhǎng)問題又產(chǎn)生了。 通過現(xiàn)象以及大量數(shù)據(jù)分析出，調(diào)整上行增益后手機(jī)呼叫成功率低并且接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)間長(zhǎng)是由于增加上行衰減后，導(dǎo)致上下行鏈路不平衡所造成。 通過對(duì)體育場(chǎng)II區(qū)的直放站遠(yuǎn)端上下行增益做了再次調(diào)整：上行衰減-16dB 下行衰減-16dB。直放站上下行鏈路達(dá)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(jī)呼叫撥打測(cè)試中，手機(jī)接入成功率有所改善，呼叫成功率達(dá)到84.76%，比調(diào)整前提高了23.36%，但在測(cè)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(jīng)過前2次的直放站上下行增益調(diào)整后，直放站上下行鏈路達(dá)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(hào)同時(shí)，必然也會(huì)引入一定的噪聲，作為一個(gè)有源設(shè)備，光纖直放站會(huì)發(fā)射噪聲信號(hào)，相當(dāng)于一個(gè)帶內(nèi)干擾源，系統(tǒng)總是希望光纖直放站的噪聲系數(shù)越小越好，但這在實(shí)際上是不可能的。 為了徹底的解決由于直放站對(duì)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(cè)將接納控制中Epsilon參數(shù)（阿爾卡特設(shè)備參數(shù)，其它廠家也有類似參數(shù)）做了以下調(diào)整：epsilon由0.9調(diào)整為2。這里接納控制（RAC）的目的就是在保證現(xiàn)有鏈接的質(zhì)量前提下，考慮是否將接納新的電話。調(diào)整后，手機(jī)呼叫撥打測(cè)試中，手機(jī)接入成功率達(dá)到100%，經(jīng)過反復(fù)測(cè)試驗(yàn)證主體育場(chǎng)II區(qū)由于上行干擾引起系統(tǒng)擁塞而造成呼叫失敗現(xiàn)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(chǎng)II區(qū)出現(xiàn)的呼叫失敗率高的現(xiàn)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(dǎo)致系統(tǒng)上行受限

12、產(chǎn)生擁塞。通過對(duì)干擾的準(zhǔn)確定位以及直放站的參數(shù)優(yōu)化，使直放站上下行鏈路達(dá)到平衡，并且調(diào)整系統(tǒng)接納控制參數(shù)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(shí)也反映了以后在使用直放站擴(kuò)展覆蓋時(shí)要謹(jǐn)慎，注意參數(shù)優(yōu)化。 4  WCDMA網(wǎng)絡(luò)中深度覆蓋的主要技術(shù)對(duì)比分析 在3G中比較典型的有主遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)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(shí)攜帶6個(gè)RRU遠(yuǎn)端, 諾基亞的MetroSIte50/FlexiSite微蜂窩，華為的BBU3836+R

13、RU3801C，最多可提供4級(jí)RRU級(jí)聯(lián)，級(jí)連后的最遠(yuǎn)距離可以達(dá)到100KM。 4.1 OTSR（OmniTransmissionSectorizedReceive）技術(shù) 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(huì)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(shí)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(shù) 遠(yuǎn)端射頻單元是一種新型的分布式網(wǎng)絡(luò)

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

15、面影響，所以WCDMA中直放站的使用，應(yīng)當(dāng)具備網(wǎng)管監(jiān)控和自激保護(hù)的功能。從GSM網(wǎng)絡(luò)的使用經(jīng)驗(yàn)來看，直放站主要用于邊際網(wǎng)的建設(shè)當(dāng)中,應(yīng)當(dāng)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(dāng)?shù)母采w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(diǎn)。如諾基亞的Metrosite50 基站能夠適用于風(fēng)景區(qū)，公路，水域，居民區(qū)縱深覆蓋，室內(nèi)覆蓋等各種區(qū)域的廣泛覆蓋。M50是諾基亞公司為適應(yīng)中國(guó)市場(chǎng)而開發(fā)的新型WCDMA基站。目前市場(chǎng)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(kuò)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(yuǎn)。從容量上看，由于OTSR下行方向采用全向發(fā)射，只有一個(gè)小區(qū)，因此容量與全向基站相當(dāng)。 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(zhuǎn)發(fā)，互調(diào)、空間干擾嚴(yán)重，降低了施主基站的容量，同時(shí)帶來掉話率高、話音質(zhì)量差、切換成功率低等弊端。 RRU本身就是一個(gè)基站，與主單元連續(xù)覆蓋時(shí)的更軟切換關(guān)系，由于增益的提高，減少了干擾，增加了容量，擴(kuò)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(hù) 直放站需建立一套獨(dú)立的維護(hù)系統(tǒng)，電源、環(huán)境以及設(shè)備告警信息無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，無法與網(wǎng)上其他基站

17、統(tǒng)一網(wǎng)管。直放站必須經(jīng)常上站維護(hù)，導(dǎo)致后期維護(hù)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(hù)，維護(hù)及環(huán)境監(jiān)控信息通過主單元Iub接口上報(bào)網(wǎng)管中心?？擅饩S護(hù)，掉電后自動(dòng)重啟。 （3）選址容易 為了避免干擾主基站，對(duì)直放站站址選擇要求很高，選站困難，往往成為整個(gè)工程建設(shè)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(yīng)用于機(jī)房條件不理想或者機(jī)房匱乏的情況，使選址相對(duì)容易。 （4）支持精確定位 由于直放站擴(kuò)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(jīng)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(jīng)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(shí)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(shí)鐘單元，從而可以以更少的基帶處理資源實(shí)現(xiàn)對(duì)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(wǎng)方式中需要的大量機(jī)房，節(jié)約基帶單元的投資 。 RRU應(yīng)用前提是需要有光纖進(jìn)行傳輸。但在價(jià)格方面，RRU比直放站要貴1/3左右。 靈活配置的無需機(jī)房的大功率微蜂窩同樣適用于不同場(chǎng)合，但在價(jià)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(dòng)態(tài)共享，因而極大提高了資源利用率，變相降低了每個(gè)用戶的設(shè)備成本。 （7）兼容性 對(duì)于光纖直放站，光纖中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，而RRU與宏基站之間采用數(shù)字信號(hào)傳輸。從設(shè)備的兼容性來看，RRU一定是和宏基站配套的，廠家關(guān)于RRU和宏基站的接口都是保密的；直放站則不存在這個(gè)問題，可以和任何廠家的基站設(shè)備兼容。 5  結(jié)論 對(duì)來說，解決一個(gè)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(duì)覆蓋的影響，更談不上考慮上下行負(fù)荷的不對(duì)稱。對(duì)來說，則不然，針對(duì)不同的覆蓋場(chǎng)景有不同的覆蓋解決思路。 對(duì)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(duì)周邊區(qū)域的影響