WCDMA无线网络优化的分析与研究

! 引言
ＷＣＤＭＡ 无线网络优化的基本流程与 ＧＳＭ 的
流程非常相似， 只不过这个流程因数据的存在而更 加复杂和关键。数据业务包括实时业务和非实时业 务， 它具有会话类型、 数据流类型、 互动类型和后台 类型 ４ 种类型。每种类型都有各自的应用类型， 而 且每个应用都要求不同的质量特征。 所以 ＷＣＤＭＡ 无线网络中的服务质量 （ＱｏＳ） 目标比 ＧＳＭ 更加严 格， ＷＣＤＭＡ 无线网络的优化也更为复杂。优化流
# 参数调整
首先纠正单个参数， 经多次迭代后可以纠正整 个参数集， 最后在达到预期质量目标时， 就得到了 整体解决方案。按照整体方案对网络进行全面调整 后，就开始了另一个质量不断提高的循环。 选出其中的关键参数 ＷＣＤＭＡ 网络有大量的参数， 并进行测量、 分析和优化。根据这些参数所影响的 功能的不同， 可以将其分成不同的组。这些组包括 影响切换控制、 分组调度、 功率控制和呼叫接纳控 制等功能的参数。
电信快报 网络通信
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用了语音编码器 ＡＭＲ 机制。
!""# 年 第 $ 期 #"% 分组调度优化
当网络进行拥塞控制时，分组调度是最重要的 部分之一。 分组调度处理非实时分组业务数据， 决定 分组初始时间和分组传输所应采用的速率。正如上 文所述， 有 ４ 种业务类型被定义， 并且每种类型的业 务都有不同的应用。 非实时 （ＮＲＴ） 分组数据在本质上是突发业务， 包含了一个或者多个数据呼叫。分组可以通过使用 时分技术、 码分技术或者两种技术一起进行调度。 分 组调度和负载控制 （包含了接纳控制） 二者一前一后 工作。 负载越高将导致干扰越大， 也就意味着网络可 以接纳的用户越少。 这就影响了分配给 ＮＲＴ 分组数 据的比特速率。因此， 对于分组调度来说， 负载控制 是一个需要分析和优化的重要参数。 在网络优化中，下行链路的发送功率和上行链 路的干扰功率是更为重要的参数。当这两个参数的 门限都被超出时， 控制负载的预防性测量就会启动。
!"! 质量Байду номын сангаас化 但是这里我们更 ３Ｇ 中必须考虑端到端的 ＱｏＳ，
关注空中接口的时延， 它将直接影响系统质量。 但是主要关注减少空中接口 ＱｏＳ 依赖于应用，
ＰＳ 业务的时延。与 ＧＳＭ 系统中语音业务质量是唯 一至关重要的质量问题不同， ＷＣＤＭＡ 系统中质量
的关注转向 ＰＳ 业务的需求和性能。空中接口可能 出现时延， 也可能不出现， 但端到端 （Ｅ２Ｅ ） 质量的第 一步就是控制接口的应用性能。
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!""# 年 第 $ 期
ＷＣＤＭＡ 无线网络优化的分析与研究
２ 徐雯娟 １， 蔡伟祥 ３
（１． 重庆交通学院计算机与信息工程学院，重庆市 ４０００７４；２． 重庆邮电学院自动 化学院， 重庆市 ４０００６５；３． 重庆邮电学院通信与信息工程学院，重庆市 ４０００６５） 摘 要 文章介绍了 ＷＣＤＭＡ 系统优化的一般过程及其关键指标，详细研究和分析了 ＷＣＤＭＡ 无线网络在覆盖、 容量以及质量方面的优化办法。在覆盖方面， 处理增益和接收 比特能量与热噪声之比 （Ｅ ／ Ｎ） 是两个影响覆盖的主要因素， 为了重点覆盖热点区域， 可 采用室内分布系统提高服务质量； 在容量方面， 讲述了容量与干扰量的关系及提高容量的 最佳办法； 在质量方面， 第三代网络中必须考虑端到端的 ＱｏＳ， 主要关注减少空中接口 ＰＳ 业务的时延。文章还讨论了 ＷＣＤＭＡ 网络优化过程中的关键参数调整， 其中主要包括切 换参数、 功率控制参数、 接纳控制参数及分组调度参数。 最后指出了 ＷＣＤＭＡ 无线网络优 化的重要性。 关键词 ＷＣＤＭＡ， 无线网络优化， 关键性能指标， 参数调整 !"#$%&’$ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｋｅｙ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｒｉｔｅｒｉａ ｏｆ ＷＣＤＭＡ ｒａｄｉｏ ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ， ａｎｄ ｄｅｔａｉｌｅｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｃｏｖｅｒａｇｅ， ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ＷＣＤＭＡ ｒａｄｉｏ ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｓ ｇｉｖｅｎ． Ｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇ ｃｏｖｅｒａｇｅ， ｇａｉｎ ａｎｄ Ｅｂ ／ Ｎｏ ａｒｅ ｔｈｅ ｔｗｏ ｍａｉｎ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ． Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ， ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｃｏｖｅｒ ｓｏｍｅ ｈｏｔ ｓｐｏｔ ａｒｅａｓ， ｉｎｄｏｏｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｑｕａｌｉｔｙ． Ｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ， ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｉｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｒｅｇａｒｄｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ， ｔｈｅ ｅｎｄ ｔｏ ｅｎｄ ＱｏＳ ｉｎ ３Ｇ ｎｅｔｗｏｒｋ ｍｕｓｔ ｂｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ． Ｅｆｆｏｒｔｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｆｏｃｕｓｅｄ ｍａｉｎｌｙ ｏｎ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｌａｙ ｏｆ ＰＳ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｉｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ． Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｇｏｅｓ ｏｎ ｔｏ ｄｉｓｃｕｓｓ ｈｏｗ ｔｈｅ ｋｅｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ＷＣＤＭＡ ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｒｅ ｔｏ ｂｅ ａｄｊｕｓｔｅｄ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ＷＣＤＭＡ ｒａｄｉｏ ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｉｓ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ． ()*+,%-# ＷＣＤＭＡ， ｒａｄｉｏ ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ， ｋｅｙ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｒｉｔｅｒｉａ， ｐａｒａｍｅｔｅｒ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ
#"! 功率控制优化
有效而快速的功率控制是 ＷＣＤＭＡ 技术成 功 的关键。功率控制基于信干比 （ＳＩＲ） ， 功率控制对于 覆盖区域有直接的影响。另外一个与功率控制相关 的方面是导致容量受限的干扰。上行链路和下行链 路的功率控制都是必要的，而下行链路的功率控制 更加严格。 公共信道的功率控制也非常重要， 不过这 个功率控制过程更注重控制而不是优化。
!""# 年 第 $ 期
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高比特速率的上行链路覆盖就是 ＷＣＤＭＡ 网络中， 一个问题，因此正确的业务对于覆盖增强具有重要 作用。 如果上行链路方向的比特速率可以减少， 覆盖 范围就可以提高。 这只可能出现在非实时 ＮＲＴ 数据 （对时延要求较低） 及比特速率较低的语音信号情况 下。 不过， Ｅ ／ Ｎ 值不能低于所请求业务的质量要求。 另一种 提 高 Ｅ ／ Ｎ 值 的 方 法 是 增 加 多 径 分 集 。 两个信号到达两个天线就可以被相干合并，而接收 机噪声可以被非相干合并。这个技术不仅可以提供 更高的增益， 还给出了对快衰落等的保护。 天线下倾 等概念也可用于 ＷＣＤＭＡ 无线网络覆盖的增强。 为了重点覆盖热点区域，特别是解决大型建筑 物的室内覆盖问题， ＷＣＤＭＡ 网络普遍采用室内分 布 系 统 提 高 ＱｏＳ： 采 用 微 蜂 窝 或 直 放 站 作 为 信 号 源， 根据天线输出， 在室内天花板或墙壁上安装全向 或定向天线。这样， 用户在室内运动时， 可以通过附 近天线收发信号， 由馈线将信号传送至基站， 而基站 可将不同天线接收到的信号看作同一用户的多径信 号进行相应处理。
"#! 容量优化 在 ＷＣＤＭＡ 网络中， 容量和覆盖相互之间的影 响很大。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。 上行链路覆盖越大，上行链路容量就越低，反之亦 然。 这是因为较低的容量意味着较少的移动用户， 也 就是干扰较少。而且上行链路功率预算用于计算蜂 窝小区覆盖范围，这个覆盖范围进一步还用于下行 链路功率预算的计算。 伴随着链路预算计算，负载因子可以用于研究 网络的容量。负载因子用于上行链路方向和下行链 路方向的容量分析。负载因子依赖于 Ｅ ／ Ｎ、 处理增 益、 干扰和激活因子等。 正交性和软切换在下行链路 方向上也与负载因子相关联。 提高容量的最好办法总是增加蜂窝小区或者载 波的数量，扇区数量的增加将成比例地提高网络的 容量。另外， 正交码字应当理想地完全正交， 但是多 径会导致部分正交性丧失， 从而提高了干扰。 多径分 集增强了覆盖， 但也降低了正交性。 多径分集在小区 边缘更重要， 因为它提高了性能。 另一种提高容量的 方法是利用发分集。 如果多径分集比较小， 那么下行 链路发分集就可以在相当程度上提高容量。更低的 比特速率也将提高容量，通过使用自适应平均速率 （ＡＭＲ） 编码， 可实现比特速率的降低， ＵＭＴＳ 就 使
" 覆盖优化、 容量优化和质量优化
"#$ 覆盖优化
覆盖与链路性能直接相关。覆盖范围的增加需 要下行链路方向基站平均发射功率的增加。如果系 统容量是下行链路受限的，那么覆盖范围的增加将 导致容量的减少。 如果系统是上行链路受限， 那么容 量不受影响。增大覆盖范围的方法很多。影响链路 性能的主要参数 （如误块率、 Ｅ ／ Ｎ、功率控制储备 等） 直接影响功率预算， 因此也影响覆盖范围。可以 通过减少干扰余量、降低基站噪声系数甚至提高天 线增益来改善上行链路覆盖。但处理增益和 Ｅ ／ Ｎ 是两个影响覆盖的主要因素。 对于较 Ｅ ／ Ｎ 值的降低会提高网络的覆盖范围。 低的 Ｅ ／ Ｎ，为了获得相同性能所需要的功率较小， 因此可以覆盖更大的区域。 Ｅ ／ Ｎ 的性能依赖于很多 因素， 如比特速率、 信 道 正 确 性 和 ＳＩＲ 算 法 等 。 在