选择合理的WCDMA网络无线扩容方案

选择合理的WCDMA网络无线扩容方案
关键词:WCDMA,网络无线扩容
运营商在3G建网初期，主要侧重于解决网络覆盖问题，但从网络规划和设备选型的角
度有必要考虑未来网络容量的演进方式，因为只有在起步阶段就充分考虑WCDMA的技
术特性，确定合理的网络构架和建设方向，才能实现确保网络性能和降低建设成本的长
期目标，避免走弯路。

下面对WCDMA网络无线扩容过程中的几种可选方案进行简要分析。

方案一：大规模的小区分裂，即在建网初期主要着眼点在于解决覆盖并降低初期投资，因此站址间距较大，后期随着用户密度增加，须按一定的方式实现站址加密，将原
小区分裂成更多的覆盖面积更小的小区。

此方案的局限性在于：须大规模收缩调整前期
基站覆盖；须为大量新增站确定站址；与GSM相比，WCDMA网络容量对蜂窝结构的
规整性更敏感，对站址和天线高度要求更严格；须大规模重新优化网络。

方案二：大量引入微蜂窝，部署分层网(HCS)，即将宏蜂窝和微蜂窝设置成不同层级，采用特定的小区重选或切换算法，将处于空闲或连接模式下的用户分配到宏蜂窝或
微蜂窝层，两层采用不同的载波。

此方式的局限性在于：当运营商只有两个或3个载波(即
10或15MHz)时，在尚未充分发挥宏蜂窝基站容量效益的前提下，就占用专门载波部署
微蜂窝层，从投资分析的角度看得不偿失，而由于在没有足够的隔离时，微蜂窝层和宏
蜂窝层不能共用同一载波；如果不能较好地实现微蜂窝层的连续覆盖，压缩模式的频繁
启用将引起系统容量的浪费并降低上行链路覆盖，如果频间测量进行得不够及时充分，
还可能因硬切换失败而增大掉话概率。

方案三：将原基站扩展为多载波，其前提是运营商拥有多个载波，此方案优势在于：扩容成本最低，与前两种方式相比，不必新建基站，不必增加昂贵的功率放大器(PA)。

从网络部署的第一天起，很多厂家NodeB中的PA就已经能够支持多载波，只要在原
NodeB中根据容量所需增加基带信道单元模块和收发调制模块，而基带信道单元模块可
以在多个载波间共享，提高了使用效率，变相地降低了每载波所需的信道单元数；扩容
效果明显，在基站功率储备足够大的情况下，无线容量随着基站载波数的增加成倍增长，而当引入多载波业务分配(MCTA)功能后，整个系统的无线容量还能获得额外的复用增
益；扩容工程量最小，对原有的基站布局和天馈线系统(包括天线角度、高度等)不必进
行大的调整，保持原有的网络结构也有助于保证正在运营的网络性能的稳定，大大减少
优化的工作量；载波间的切换问题更容易解决，多载波仍然沿用原有的天线系统配置，
如果PA功率在多个载波间平均分配，则各载波的覆盖范围间具有很强的关联性，当要
进行载波间硬切换时，由于目标小区比较明确，几乎可以不进行异频测量就能顺利实现
硬切换，从而避免启动压缩模式所带来的负面影响，同时具有很高的硬切换成功率，这
一点在长期的CDMA网络商用实践中已经得到了充分验证。

由此可见，多载波扩容方式应当是WCDMA网络扩容的首选途径，这一思路与第二代CDMA网络建设经验相一致，而与GSM网络部署经验有所不同。

基于TDMA的GSM网络容量虽低于CDMA网络，但相对固定，频点较多，存在频率复用距离，可以较容易地利用预留频点增加基站；而终端非连续收发的工作特点也使得基于异频测量的硬切换变得十分简单，这也是在跨小区的移动过程必须进行的基本操作。

WCDMA属于宽带扩频技术，频率(5MHz)复用系数几乎为1，网络性能和容量受干扰控制的影响很大，因此对基站布局、天线高度等要求较为严格；移动性主要借助于软切换完成，异频测量对网络性能和通信质量的影响相对较大，应加以控制。

推荐优先选用多载波的扩容方案，并不意味着对其他扩容方式的绝对排斥。

北电网络典型的宏蜂窝基站BTS12000在一个基柜内可以支持1至6个45W的超线性多载波功率放大器(MCPA)，每个MCPA可以支持4个载波，即20MHz带宽。

即在单基柜内提供从45W到270W的功率储备，实现从单载波单扇区的全向站或OTSR 配置方式，到三载波三扇区的最大容量的平滑演进，满足长远的话务量增长需求。

也许有人认为采用高功率PA会增大基站间的干扰，对提高容量没有帮助，这其实是一种误解。

由于WCDMA基站并非总是以最大功率发射，除诸如公共导频信道等开销信道外，业务信道部分的实际输出功率是根据正在通话的用户数、无线承载类型、用户位置和传播环境等实际环境和业务量需要而产生的。

事实上，随着业务信道的功率储备越高，因功率不足而导致的呼损就越低，无线容量越大。

根据相关的仿真研究，与S111(每载扇45W)无线容量相比，S222(每载扇22W)是其1.8倍，S333(每载扇15W)为2.4倍，S333带发射分集(每载扇90W)则可达到3.5倍。

其中，载波容量主要受限于每载扇可用功率，而邻信道干扰产生的容量损失几乎可以忽略(低于1%)。

在前三个阶段，每个基站只需要3个PA，引入发射分集后才增加到6个PA。

而低功率PA则无法达到满意的容量效果。

同时，如果采用低功率或单载波PA配置的基站产品，还存在几方面的缺点，包括：在今后的扩容过程中随着
载波数的增加，功放成本呈线性增长；随着PA和合路器数量的增长，单机柜槽位往往无法满足需要，要增加扩展机柜；对已放大信号进行合并将产生额外的合路插入损耗，造成能量浪费，降低了有效输出功率。

在CDMA商用网络中，北电网络54W的多载波射频模块(MFRM)在数以万计的CDMA/CDMA2000基站中已经得到了广泛部署。

自从2000年北电网络在WCDMANodeB中率先采用高功率MCPA以来，业界的其他厂商也相继计划推出相类似产品以满足市场需求。

由于在射频模块中采用了特殊的专利算法，北电网络的MCPA功放效率超过12%，从而显著地降低了基站的耗电量，目前在业界耗电量最低，降低了对制冷系统的要求和运营过程中的电费支出。

无论是新兴无线运营商还是现有的2G运营商，在即将到来的3G网络建设过程中，面对广覆盖、大容量、高数据率、低成本可扩展性等这样一些彼此制约的目标时，必须合理地选择产品方案和建网策略，以不断保持竞争优势。