影響WCDMA容量的一個重要因素
2019-11-03 09:13:55
供稿：網友
華為技術有限公司 丁建木 項利進
摘 要：本文從理論上分析了WCDMA系統中下傾角與小區容量的關系，并利用仿真結果揭示了下傾角與小區容量的內在聯系。其中的分析方法是對WCDMA系統規劃設計一個新的探索。
關鍵詞：WCDMA 容量 天線下傾角
1 引言
WCDMA系統是一種可以提供大容量、高品質和多業務服務的第三代無線移動通信系統，與第二代系統TDMA比較，具有更高的頻譜利用率。WCDMA系統一個顯著的特點是相鄰扇區間可以復用相同頻率，提高了頻譜利用率，并使軟切換技術得以實現。同時，WCDMA作為典型的自干擾系統，小區的容量對于鄰區干擾十分敏感。因此，在WCDMA系統中如何保證服務質量的前提下，設計合適的覆蓋交疊區，獲得最大的小區容量，將是一項重要而復雜的工作。
天線是無線通信系統的重要器件，天線的增益、方向圖、高度、方位角、下傾角等參數直接影響無線信號的場強分布。在實際的工程中，天線下傾角做為控制小區覆蓋范圍的重要手段，在初期設計和后期優化都占有重要地位。研究天線下傾角對WCDMA系統容量的影響，將能保證系統在建網初期就獲得良好的質量和容量，同時在后期優化中有的放矢，提高工作的效率。
本文首先設計一個仿真模型來分析小區容量與天線下傾角關系，然后通過系統仿真結果揭示下傾角如何影響小區容量，最后提出規劃設計中根據網絡需求設置天線下傾角的原則和方法。
2 WCDMA容量與下傾角關系分析
?。ㄒ唬┨炀€的增益與下傾角
對于無線系統覆蓋區域的任何一點，其接收功率都有：（1）
其中， 為接收功率， 為基站發射功率， 為路徑損耗， 為天線增益。
由于天線具有一定的方向性， 中的 為傳播路徑偏離天線主瓣（最大增益值）的角度，該角度與天線的下傾角直接有對應關系。在圖一中， 為下傾角為0時傳播路徑偏離天線主瓣的角度， 為下傾角為 時傳播路徑偏離天線主瓣的角度。
?。ǘ┫聝A角對下行容量影響分析
從WCDMA下行容量公式（具體見參考文獻一），分析可知（，天線下傾角影響接收功率 ，從而影響鄰區干擾因子 ，最終影響到小區的下行容量。
?。ㄈ┫聝A角對上行容量的影響
從WCDMA上行容量公式（具體見參考文獻一），下傾角對上行容量的影響主要是通過鄰區干擾因子 實現的，和下傾角對下行容量的影響基本原理相同。
3 仿真分析
從上面的分析可知，由于用戶在小區隨機分布，利用參考文獻一中的公式來定量分析下傾角對小區上下行容量十分困難。因此，根據前文的分析構建仿真模型，通過仿真結果來獲得下傾角與上下行容量的關系將是一條有效途徑。
本次仿真系統由19個基站組成，每個基站配置為3×1；天線型號為Kathrein741794；傳播模型為COST231-HATA；具體參數見下文表格。
假設理想功控條件下，利用Monte-Carlo的方法，在每個小區隨機放置N個用戶，進行n次快照，統計平均接入成功率；增加小區用戶數N，當平均接入成功率降低到95%時，即為該條件下小區最大的容量。
在仿真中，在設置了密集城區環境條件下，統計了天線下傾角在不同站距下對小區的上下行鏈路用戶數。
1）下傾角和小區容量存在一種類似拋物線的關系，基站距離給定的條件下，存在一個最佳的下傾角。（在圖中每條曲線的最高點對應最佳下傾角）
2）下傾角對上下鏈路用戶數量的影響基本一致，但是又有些區別，因此在規劃的時候需要著重考慮受限的一方。
3）當站間距較小時，下傾角設置必須大，可以降低鄰區干擾，降低軟切換比例，從而增大小區的容量。
4）當站間距較大時，下傾角不能設置過大，否則小區邊緣用戶不容易接入，即引起上行覆蓋受限。
4 結論
本文從理論上分析了下傾角與小區容量的關系，并利用仿真結果揭示了下傾角與小區容量的內在聯系。在WCDMA系統中，由于采用同頻復用，雖然通過軟切換提高了切換的可靠性，但是對鄰區干擾控制提出了更嚴格的要求。因此，在工程中如何設計合適的初始下傾角來提高工程效率、保證網絡質量是十分重要的。利用華為公司的WCDMA仿真平臺，能夠容易地得到各種環境和條件下最佳的下傾角，極大地提高了移動通信網絡工程設計能力，縮短了網絡建設工期，是在WCDMA規劃設計領域一個新的探索。
摘自 通信市場
