WCDMA网络覆盖优化研究

2022-09-11

随着网络优化工作重要性的日益体现, 网络优化的技术也不断地得到改进和发展, 2 1世纪的高速率、大容量、高质量、全球化多媒体移动通信网的目标, 使网络优化与管理已经成为近几年发展迅速热点研究领域。由于WCDMA使用码分多址技术, 是一个自干扰系统, 存在远近效应、导频污染等问题, 有必要进行网络优化, 使系统性能得到不断改善, 提供最优的服务质量。

1 WCDMA网络概述

1.1 WCDMA系统结构

UMTS (通用移动通信系统) 是采用WCDMA空中接口技术的第三代移动通信系统, 通常也把UMTS系统称为WCDMA通信系统。UMTS系统采用了与第二代移动通信系统类似的结构, 包括无线接入网络 (RAN) 和核心网络 (CN) 。其中RAN处理所有与无线有关的功能, 而CN处理UMTS系统内所有的话音呼叫和数据连接, 并实现与外部网络的交换和路由功能。UTRAN (UMTS陆地无线接入网) 、CN与UE (用户设备) 一起构成了整个UMTS系统其系统结构如图1所示。

根据3GPP R99标准, UE和UTRAN由全新的协议构成, 其设计基于WCDM 无线技术, 而CN则采用了GSM/GPRS的定义。这样便于实现网络的平滑过渡。图2为UMTS网络单元构成。

1.2 WCDMA网络优化概述

WCDMA网络优化的主要目标就是无限趋近网络的最佳工作状态, 尽可能通过网络性能提高满足不断变化和发展的业务需求, 使系统性能得到不断改善, 提供最优的服务质量。WCDMA网络优化过程一般可分为以下几步:首先设定质量指标, 制定端到端的质量目标和不同业务类型的性能指标, 设定相关的KPI (关键性能指标) 值。通过网管系统、路测设备、协议分析仪甚至用户申告来收集网络性能数据, 由网络报告工具提供质量统计和预分析数据, 甚至网络配置, 就可以进一步详细分析提高质量的方法。更新单个参数, 通过多次迭代后可以更新整个参数集, 最后在达到预期质量目标时就得到了整体解决方案。

2 WCDMA网络覆盖优化分析

WCDMA系统中覆盖可能出现的问题主要体现在过覆盖, 弱覆盖和覆盖混乱几个方面。覆盖优化是要保证目标覆盖区域内满足上下行覆盖的要求。

2.1 过覆盖问题优化

过覆盖是指网络中存在着过度的覆盖越区现象, 表现为主控小区的导频信号过强, 超过本小区的覆盖范围, 给其他小区带来严重的干扰, 引起过覆盖问题的原因有高站越区、由于无线环境导致的越区和相邻扇区间越区三类问题。过覆盖解决方法有: (1) 调整天线方位角和下倾角。对于无线环境引起的越区问题, 可采用使天线主瓣方向偏离地形和地貌延伸方向, 并辅以天线下倾角调整来解决, 城区内应避免天线指向平行于街道和水域。因此对于过覆盖的基站, 适当减少下倾角, 可以起到缩小基站覆盖范围的作用, 缓解过覆盖的影响。 (2) 调整基站天线高度。适当降低过覆盖基站的天线高度, 可以缩小基站的覆盖范围, 过覆盖问题会得到相当程度的解决。但这种方法的使用可能影响周围小区的覆盖, 因此必须进行慎重的仿真分析, 避免调整带来的覆盖盲区。 (3) 调整小区导频信道功率。最优的导频功率设置应在保证本小区覆盖的前提下对相邻小区的干扰最小。导频功率决定并影响了小区的覆盖和容量, 因此调整导频功率应综合考虑对覆盖和容量的影响, 在覆盖优化中要慎重使用。

2.2 弱覆盖问题优化

弱覆盖是指网络中存在覆盖盲区或信号覆盖较弱的区域, 包括室外过覆盖问题、室内过覆盖问题、由于系统外干扰引起的弱覆盖问题和上下行不平衡引起的弱覆盖问题。现象有高站造成的塔下黑现象等。弱覆盖优化方法有: (1) 采用直放站。使用直放站可以在不增加基站数量的前提下保证网络覆盖, 可用于难以覆盖的盲区和弱区, 如商场、隧道、海岛等各种场所, 提供通信质量, 解决掉话等问题。 (2) 调整小区导频功率设置。提升小区导频发射功, 可以使覆盖区域的导频信号强度RSCP和EC/N0满足连续覆盖的要求。该方法存在不足。增加导频功率, 会相应增加同步信道和寻呼信道功率, 业务信道的功率因此而降低。调整小区的导频发射功率, 使该小区和周围小区的覆盖情况发生一定的变化, 需要充分考虑调整方案对系统覆盖的影响。

2.3 覆盖混乱问题优化

覆盖混乱的典型问题就是导频污染。导频污染是CDMA系统特有的问题, 由于全网使用一个频段, 主要靠码域不相干来区分不同小区的信号, 减轻相互干扰, 但是, 无线信号在空中传播时的折射和反射会导致相位的变化, 减弱不相干性。理论和实践结果都表明, 同一地点重叠小区越多, 信号强度越接近, Ec/Io越差。