WCDMA系統(tǒng)無線擴容方案及仿真結果分析

相關專題: 無線 中興通訊
  在WCDMA建網(wǎng)初期,一般來說著重于解決網(wǎng)絡覆蓋問題。但是,隨著人們日益增長的高速移動多媒體消費水平,對WCDMA系統(tǒng)容量的需求也迅速增長。因此從網(wǎng)絡規(guī)劃和設備選型的角度來看,仍然有必要在網(wǎng)絡建設初期就充分考慮未來網(wǎng)絡容量需求和演進方式,確定合理的網(wǎng)絡構架和擴容方案。只有在起步階段就全面考慮了WCDMA技術特性并確定WCDMA建設方案,才能長期確保高質的WCDMA網(wǎng)絡性能,同時滿足低成本網(wǎng)絡建設的需求。

  下面,我們將著重介紹WCDMA系統(tǒng)無線擴容解決方案,并在仿真結果的基礎上進行分析,得到最佳的擴容路徑。

  一、WCDMA無線擴容方案及仿真結果

  WCDMA系統(tǒng)本身的技術特性決定了它和第二代移動通信GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡部署有很大的區(qū)別,而和二代CDMA系統(tǒng)網(wǎng)絡規(guī)劃相一致。因此,采用大規(guī)模小區(qū)分裂和分層組網(wǎng)的方式擴容對于WCDMA系統(tǒng)有很大的局限性和弊端;而在原有網(wǎng)絡拓撲結構不變的條件下,對原先已經(jīng)部署的WCDMA基站增加載頻和增加功率是WCDMA無線網(wǎng)絡擴容的首選方式。在此方式下,可以以最低的擴容成本帶來最高的容量增益。

  從增加功率的擴容方式來說,中興通訊提供系列化功放設備,包括LPA30、LPA60(分別對應20W、40W機頂功率)等系列功放。在建網(wǎng)初期,運營商可以根據(jù)規(guī)劃區(qū)域的業(yè)務量預測來選擇使用20W功放或者40W功放。對于業(yè)務預測量較小的區(qū)域,可以采用20W功放的覆蓋方案,從而保證以最低的成本建設一個覆蓋廣、容量小的WCDMA網(wǎng)絡;此時,對于后期的網(wǎng)絡擴容則增加同樣的20W功放。對于熱點、精品區(qū)域,則可以直接在建網(wǎng)初期即選擇40W功放,以滿足大容量的建網(wǎng)需求;同樣,對于后期的擴容則相應增加40W功放。根據(jù)實際的擴容需求,也可以在后期以40W功放替換20W功放來進行擴容,但是考慮到設備投資成本,此種方式不被推薦。中興通訊系列化基站設備在升級過程中無須更換機架和硬件,只需要軟件升級并根據(jù)容量提升情況按需增加基帶、功放,可輕松完成增加功率的擴容。

  另一方面,增加載頻也是WCDMA擴容的一種首選方式。目前,國外大多數(shù)運營商獲得了2~3個3G載頻;而對于國內,3G牌照尚未發(fā)放,最終獲取WCDMA牌照的運營商有可能分別獲得2~4個WCDMA載頻。因此,增加載頻也是WCDMA擴容的必然和優(yōu)選方式之一。中興通訊基站為3載頻設計,即從單載頻升級到3載頻無需增加任何硬件,這樣可以快捷、低成本地完成大多數(shù)中大容量區(qū)域的擴容。

  基于以上分析,我們得到WCDMA無線擴容的4種最佳可能方式,如圖1所示。


圖1 四種可能的擴容方案


  圖1給出了20W和40W(機頂功率)兩種功放配置下的擴容方案。對應于兩種配置,又分別有擴容方案1和擴容方案2。方案1和方案2的區(qū)別主要在于其中的擴容步驟3是采用增加載頻還是增加功放的方式。為了了解不同擴容方案對容量增益的影響,我們分別對四種擴容方案進行了仿真,仿真以CS12.2K和CS64K業(yè)務為例分別進行。

  下面我們以20W功放配置CS12.2kbit/s業(yè)務為例,來介紹WCDMA無線網(wǎng)絡擴容的具體步驟及仿真結果。

  在建網(wǎng)初期,WCDMA網(wǎng)絡用戶數(shù)相對較少,運營商可采用單載頻3扇區(qū)、3個20W功放的配置方案;隨著WCDMA網(wǎng)絡用戶數(shù)不斷增加,運營商可以通過增加一個載頻來進行擴容(如圖1中的步驟2),通過軟件升級就可以完成此過程。此時每個小區(qū)分配到的功率為10W,雖然每個小區(qū)的發(fā)射功率降低了,但是由于單個小區(qū)中的用戶數(shù)減少了,相互之間的干擾也小了,從而使整網(wǎng)絡可以容納更多的用戶。網(wǎng)絡仿真顯示,20W配置時通過增加一個載頻可以使整個無線網(wǎng)絡容量擴大50%。

  增加載頻后,隨著用戶數(shù)的再次增加,20W的發(fā)射功率已經(jīng)不夠分配了,這時運營商可以采用增加功放的方式來進行擴容(如圖1中的步驟3b)。此時網(wǎng)絡成為2載頻3扇區(qū)、6個20W功放的配置,這樣每個小區(qū)仍然分配到20W的功率。實際的仿真結果表明,由3個20W功放增加到6個20W功放,網(wǎng)絡容量增益可以擴大到初始配置的200%。

  如果用戶繼續(xù)增加,運營商可以部署第3個載頻。通過三載頻的使用,系統(tǒng)容量增益可以進一步擴大到250%。

  對于有更高容量需求且有四載頻的運營商,可以部署第四個載頻(如圖1中的步驟5)。實際仿真結果顯示,使用四載頻可以使網(wǎng)絡容量增益最終達到初始配置的300%。

  以上為20W配置下的擴容方案2的介紹,同樣我們對擴容方案1也進行了仿真。它與擴容方案2的區(qū)別只在于擴容步驟3是增加載頻而非增加功放。仿真結果顯示,在步驟3中采用再次增加載頻的方式,達到3載頻3扇區(qū)、3個20W功放的配置,此時的擴容增益(156%)相對步驟2略有增加,比擴容方式2中的步驟3b中的200%容量增益要小很多。

  對于熱點、精品區(qū)域,運營商可以在建網(wǎng)之初直接使用40W的功放配置,以滿足大容量的建網(wǎng)要求。同樣,我們對40W功放配置的各個擴容階段也進行了仿真。40W配置與20W配置的擴容過程完全類似;但是,值得關注的是:與20W配置的仿真結果完全不同,40W配置下擴容方案1中的步驟3采用增加載頻的擴容方式,帶來的容量增益為263%,比擴容方案2中的步驟3b采用增加功放得到的229%的容量增益大了很多。

  為了更直觀地對比4種擴容方案,我們將仿真結果以圖2形式表示。圖2顯示了CS12.2kbit/s業(yè)務在4種擴容方案下,不同的擴容階段對應的容量增益。對于CS64kbit/s業(yè)務我們也作了同樣的圖示,結果表明,CS64kbit/s業(yè)務在4種擴容方案下的容量增益趨勢和CS12.2kbit/s業(yè)務完全一致。


圖2 CS12.2 kbit/s業(yè)務擴容方案對比


  二、結論

  由仿真結果可以清楚地看到,CS12.2kbit/s和CS64kbit/s業(yè)務各階段的擴容增益趨勢基本上一致。通過增加載頻以及功率的一系列升級過程,WCDMA系統(tǒng)容量能夠得到極大地擴大。對于CS12.2kbit/s業(yè)務,從單載頻3個20W功放升級到4載頻6個20W功放,容量可以擴充到最初的300%;而采用40W功放的配置,則容量更可以增加到400%。

  對于20W功放系列產(chǎn)品來說,在雙載頻共用20W功放的基礎上,加上第3載頻共用20W功放,帶來的容量增益非常有限(20W配置,步驟3);而采用增加功放的方式使雙載頻各自享用一個獨立的20W功放得到的容量增益則顯著提高(20W配置,步驟3b)。因此對于20W功放系列,步驟3中推薦采用增加功放的擴容方式,而不是采用增加載頻的方式。

  而對于40W的功放系列來說,情況有所不同。在雙載頻共用40W功放的基礎上,加上第3載頻共用40W功放(40W配置,步驟3),較雙載頻各自采用一個獨立的40W功放(40W配置,步驟3b),擴容增益要大得多。因此對于40W的功放系列,推薦優(yōu)先使用3載頻進行擴容,而不是增加功放的方式。

  基于以上分析,我們得到20W及40W功放配置下,各自的優(yōu)選擴容方案及容量增益仿真結果(以CS12.2K業(yè)務為例)如圖3所示。


圖3 兩種優(yōu)選的擴容方案及容量增益(CS12.2kbit/s業(yè)務)


  中興通訊提供系列化基站及功放設備,可以靈活地滿足運營商不同時期、不同階段的建網(wǎng)需求。特別地,中興通訊系列化基站對于3載頻的擴容需求具有獨特的競爭優(yōu)勢:單收發(fā)信機支持3載頻配置,即在中大容量需求下,完全不需要增加硬件就可以從2載頻支持到3載頻。這樣,對于廣大的中、大容量區(qū)域建網(wǎng)可以節(jié)省大量成本?傊,中興通訊系列化基站可以最大限度地滿足運營商低成本、高質量、易擴容的建網(wǎng)需求。




作者:中興通訊股份有限公司  李寧  黃萍   來源:《通信世界》

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