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浅谈GSM网络基础上的WCDMA室内网络

发布时间:2019-05-08 19:06:59 编辑:笔名

前言

完整的络覆盖是一个高质量移动蜂窝络工作的必要条件,也是吸引用户的必要因素。所以运营商在建设WCDMA络时,首先考虑的是给用户提供一个完善覆盖的无线络。初期要实现城市、县城、风景名胜区、发达乡镇、重要交通干线的良好覆盖,然后逐步完善络覆盖,解决室内覆盖问题。从电信运营的战略角度看,室内覆盖系统对于运营商提高服务水平、增强竞争实力、树立企业形象,具有不可低估的作用。

目前,室内天线分布系统(DAS) 在GSM系统中已经得到广泛使用。所以3G建就可以利用现有的2G室内天线分布系统进行改造从而提供2G和3G的服务。如果没有现成的室内天线分布系统或者现有的系统不支持3G(如Insite、光纤等),那就需要新建。在本文中,假定可以利用2G的室内天线分布系统来建设3G的室内覆盖。当然,对于新建的室内天线分布系统也可以采用同样的方法。

1 WCDMA室内规划思路

室外和室内基站的络建设和覆盖有着很大的不同seo优化推广
。通常需要重点考虑以下几点。

1.1 上行所需要的Eb/No值不同

在室内天线分布系统中,如果采用上行的空间分集,将需要多一倍的设备投入(如馈线、功分器、天线等),这将使室内天线分布系统的造价增加一倍。因此,几乎没有室内分布系统采用上行的分集接收。因为没有上行接收分集,所以将影响所需要的上行Eb/No值(解扩频后信号的Eb/No),进而对上行小区容量有稍微的降低。而对于室外基站,由于有上行分集接收而没有下行分集接收(下行分集接收的仿真结果是4~4.5 dB的增益),因此所需要的下行Eb/No比上行的Eb/No大。

Eb/No主要取决于所使用的业务、比特率、多径的衰落信道、天线的分集接收、移动用户的运动速度等因素。因为在室内的小区没有天线的分集接收,并且用户的移动速度比较慢,因此可以考虑使用以表1所示的Eb/No仿真值(可根据实际的室内覆盖系统进行调整)进行络规划。

1.2 正交系数要比室外型高

正交系数取决于不同码信道之间的关联程度,它决定了由于下行多径传输的正交性。正交系数高可以增加下行容量。如果正交系数为100%,那就意味着信号之间没有相关性,并且不会互相干扰。然而在实际络中不是这样的(由于多径传播)。根据仿真结果,室内小区正交系数的默认值为80%~90%。

1.3 噪声电平快速增加时天线的小偶合损耗增加

小耦合损耗(MCL) 定义了基站和的发射部分、接收部分之间小的耦合损耗。MCL可以认为是在离天线近时候的路径损耗。由于功率控制可以使的发射功率达到。如果这个时候用户的发射功率达到,而用户还是离天线越来越近,那么就会对其他造成干扰,使其他不得不提高发射功率。

在室内,如果一个天线有小路径损耗,则会使整个室内系统的噪声提高(影响整个覆盖区域和所有的链路)。所以,必须通过详细的规划来减少MCL的影响。由MCL而产生的干扰类型有两种:

a) 室内小区上行拥塞。用户从运营商A(室外宏蜂窝)接近运营商B(室内基站)的基站,会引起室内小区的拥塞。因为该用户处于运营商A室外宏蜂窝小区的边缘,处于满发射功率状态。

b) 下行死区。运营商B的室内基站的高发射功率会造成运营商A(宏蜂窝)在某一区域有过多的干扰,从而在这些区域引起运营商A拥塞。

由小发射功率引起的噪声取决于UE和基站之间的小路径损耗,因此应当考虑馈线和设备的损耗。假设小耦合损耗为45 dB,可提高噪声约9 dB。这意味着基站端所需要的功率升高9 dB,或者保证服务的小比特率的降低。当MCL高于65 dB,由UE小发射功率所引起的噪声电平的升高将忽略不计。

1.4 室内扇区的邻区干扰比较小

邻区干扰比可以用来表示小区之间的交叠程度。为了保证切换的安全顺利,小区之间有些许交叠是需要的,但是过多的交叠覆盖应当避免。室内小区隔离度一般都比较好,这是由于邻区对本小区的干扰被大楼的墙所阻挡。如果室内只有单个扇区,或者不同室内覆盖小区之间有足够的隔离度(小区之间没有空旷的空间),室内扇区的邻区干扰比将比较小,一般在0.3~0.5之间。如果络规划得当,邻区干扰比可以得到明显改善。

2 WCDMA室内规划流程

WCDMA的室内规划主要分为规划阶段和验证、优化阶段。规划阶段主要包括室内规划目标、GSM-WCDMA 室内共站点的分析、基站勘察、参数规划4个步骤。本文重点讨论规划阶段的工作。

2.1 室内规划目标

这个阶段的主要工作是确认以下相关事宜:规划的目标、所需要的服务等级、报告的规范、验收的标准和流程、小组和联系人、时间安排。

而这其中重要的内容就是制定规划的目标。规划目标一般可以从这几个方面来考虑:该大楼中所需要的比特率和所需要的覆盖,用户的数量和分布,室内系统所要覆盖的区域,呼叫阻塞率(呼叫成功率),掉话率,软切换开销,对于每个业务的切换成功率,平均上下行的负载,频率规划的策略等。这样就完成了初的准备工作。

2.2 GSM-WCDMA 室内共站点的分析

这一阶段是整个规划能否成功的关键,也是整个规划工作的难点。通常,会从两个方面来着手分析。一是对现有2G系统的分析,主要包括小和的路径损耗、基站的输出功率、所使用的设备等;二就是对WCDMA 容量和覆盖的计算。

对2G室内系统的分析一般可以利用基于现有2G室内分布系统的文档,按照验收资料、链路预算和GSM的规划标准等内容来进行。如果现有2G的规划文件不是很清楚,则应当重新测量现有系统的覆盖情况,要对GSM室内系统的每个覆盖地点进行覆盖的验证,同时标明有问题的地点。这其中需要注意以下几点。

a) 2G 基站的输出功率考虑馈线接到3G基站的介入点的功率。如果3G基站接在2G的耦合器后,就不必考虑耦合器的损耗。

b) 从小区中用户离天线近的地点来计算小路径损耗。

c) 从基站端到小区的边缘可在计算系统路径损耗时作为参考。通常GSM室内小区是基于一定的标准来规划的,如95%的位置场强高于-80 dBm。

d) 室内区域内95%的位置的场强应大于或等于-85 dBm。

e) 如果信号泄漏到室外,街面的场强应不高于-90 dBm。

f) GSM1800M和WCDMA室内站之间的线缆和设备损耗为0.3~1.2 dBm。

当小区测量完后,可以使用分析工具来定义的路径损耗。

如果所需要的位置概率为90%,那么就可以用RxLev-75 作为参考来计算2G系统的路径损耗(应当考虑不同馈线在不同频段的损耗)。建议在测量室内小区覆盖的同时也测量其质量,用于确认现有的室内分布系统没有问题(如接头松掉、设备故障等)。需要确定的是所有现存的室内分布系统应当适用于GSM / WCDMA 频段。如果不行的话,应当替换掉不适用的设备。

在2G室内分布系统分析后,应当分析是否可以利用现有的室内分布系统来提供WCDMA的容量和覆盖。这里有几点要注意。

a) 在WCDMA计算中,所用的参数和业务非常重要(如吞吐量、基站输出功率等)。

b) 不同的室内覆盖环境、扇区的数目、室外基站的配置和客户的需求都能影响WCDMA计算的参数和计算的结果。

c) 在上行覆盖分析部分,为了对所需的业务速率有比较好的覆盖,需要基于系统允许的负载来计算允许的路径损耗。

d) 使用链路预算计算对于每一种业务所允许的路径损耗。

e) 高频段的馈线损耗和设备损耗比较大。

WCDMA基站的发射功率为20 W,约10%的功率用于导频信道(约20% 的功率用于公共信道),则20 W×10%=2 W(33 dBm)。在链路预算中,导频信道的发射功率可以用于计算天线的有效发射功率(EIRP)和估算系统的路径损耗。根据这样的分析和计算网站建设公司
,可以得到以下结论。

a) 从2G的分析我们得到系统的路径损耗为120 dB(从基站到小区边缘)。现在再加上在高频段额外的3 dB损耗,可以得到WCDMA系统在该大楼的路径损耗为123 dB。

b) 从WCDMA链路预算中可以得出,对于PS 384 kbit/s的业务系统所允许的路径损耗为103 dB(空中接口)+20 dB(馈线损耗)=123 dB。通过理论与实际的比较可以确认室内的覆盖是否能够满足PS 384 kbit/s业务覆盖的实际需要。

c) 从容量角度考虑,室内系统完全满足PS384 kbit/s业务的覆盖。

d) 使用不同业务,并且假设用户的话务是上下行不对称的。我们可以得出系统的总吞吐量为下行990 kbit/s 而上行440 kbit/s。由于在上行没有接收的分集,因此系统容量是上行受限的。

e) 如果使用8 W 的基站来计算,则要有20%功率用于公共信道。

f) 3G 2G的信号可以共用耦合到同一根馈线上,其损耗约为0.3dB。

这一阶段是整个规划能否成功的关键,也是整个规划工作的难点。由于各地2G络的实际情况不同,在此就以一个GSM1800M室内分布系统为例探讨一下GSM-WCDMA 室内共站点的问题。

通常,会从两个方面来分析。一是对现有2G系统的分析,主要包括:小和的路径损耗,基站的输出功率,所使用的设备等;二是对WCDMA 容量和覆盖的计算。

首先来看对2G室内系统的分析。一般可以基于现有GSM1800M室内分布系统的文档,按照验收资料、链路预算和GSM的规划标准等内容来进行。

2.3 参数规划

如果现有的2G系统不能够完全支持3G的覆盖和容量的规划目标,那么就要对现有的系统做相应的改造,如使用新的设备(耦合器、功分器、天线),甚至更换设备的位置。所有这些修改都会影响2G系统的覆盖,因此应当综合考虑。以下是进行改造时应该注意的一些问题。

a) 增加天线或改变天线的位置。可能会在提供覆盖的同时,导致覆盖信号泄漏到室外。

b) 增加耦合器件或其他设备。由于对原系统整体性有损害,因此应考虑会对覆盖造成一定的影响。

c) 基站的位置改变。这样会使功率预算结果发生变化,可能引起整个室内分布系统大的改变。

如果室内分布系统的调整比较小,那么可以通过调整GSM系统的参数来适应新的系统。同时,对于原2G分布系统的文档资料进行收集。这些资料主要包括链路预算表、系统图表、楼层室内图、天线位置图等,以方便下一步规划计算时使用。

导频功率决定了小区的覆盖范围,同时也影响小区的下行容量。导频功率通常为10%的基站总发射功率。当增加导频功率时,小区的覆盖增加,但下行的容量会减少。因此在设置导频功率时,应当通过前期的分析结果来进行调整。在保证吸收适当话务的前提下,导频功率应设置得足够低,以避免小区之间的干扰。

对于室内覆盖而言,应当避免小区之间软切换区域过大。实际上,如果室外基站的导频功率做了相应的改变,就会对室内基站的软切换区域造成影响。因此,应当根据实际情况优化室外基站和室内基站的切换参数。在建筑物的入口和低层,话务较低时,建议使用同频软切换,以获得较高的切换成功率,降低掉话率;话务较高时,建议使用异频硬切换,避免室外小区与室内小区的同频干扰,但是切换成功率会相对低一些。

3 结束语

室内络规划只是WCDMA系统络规划的一个课题。总的来说,3G比2G的布要求要复杂得多,更富有挑战性,更需要时间和精力。在具体的设计阶段,要尽量细致地考虑可能会碰到的一些问题,总结设计经验。希望本文能给予大家一些借鉴。

参考文献

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