UMTS900城域覆盖可行性分析

　　【摘要】结合广东联通U900试验网的结果以及现有2G3G网络状况，从WCDMA网络覆盖和容量需求角度对U900进城的必要性进行了分析，从2G网络减容可行性、GU900干扰、终端支持度等方面对U900进城的可行性进行了分析。
　　【关键词】UMTS900频谱重耕城区深度覆盖
　　〔Abstract〕AccordingtoresultsofUMTS900trailnetworkand2G3GnetworkconditionsofGuangdongUnicom，thenecessityofUMTS900inurbanareaswasanalyzedinaspectsofWCDMAnetworkcoverageandcapacity。Inaddition，feasibilitiesofUMTS900inurbanareaswereanalyzedfromperspectivesof2Gnetworkcapacityreduction，interferencebetweenGSM900andUMTS900andterminalpenetration。
　　〔Keywords〕UMTS900spectrumrefarmingdeepcoverageinurbanarea
　　1引言
　　目前U900网络用于农村和郊区等区域的3G低成本、广覆盖方案已经得到广泛应用，而U900用于城区深度覆盖增强以及容量补充的高效手段也开始受到越来越多的关注。
　　然而对比于郊区和农村等相对开阔的区域，城市的无线环境更为复杂，站点更密、配置更高、网络制式更多，在实际部署中要考虑的因素众多。对于中国联通而言，立足现在、着眼未来，如何平衡其与现有网络之间的关系是决定U900部署策略的关键。
　　本文从U900引入面临的问题及其必要性和可行性等方面进行了阐述分析，同时结合广东省主要城市U900试验网的应用结果给出了相应的分析与建议。
　　2U900的优势
　　U900的主要优势在于其频段低，相比U2100而言具有更低的空间传播损耗和更高的绕射能力，覆盖能力更优越。
　　此外，900MHz频段相对于2100MHz频段具有更强的绕射能力，一般在非封闭场景下具有更小的室内穿透损耗，通过U900可以提供更好的室内深度覆盖，提升用户感知，同时可以有效减少室分建设需求，大大降低网络建设成本。
　　3U900进城的必要性
　　U900进城主要作为U2100的覆盖补充，此外还可以分担高话务密度区的业务量。不同地区的网络建设水平和业务发展状况千差万别，下面以深圳为例分析城区建设U900的必要性。
　　综合MR、用户投诉等方面的数据分析，可知深圳总体覆盖较好，但深度覆盖仍有欠缺。
　　全网MR覆盖率（RSCP95dBm的比例）为75，市区弱覆盖扇区占比35。6，主要原因是城市发展速度快、新建筑不断涌现、无线环境不断恶化。
　　从用户投诉角度看，覆盖类投诉以弱覆盖及无覆盖为主，主要体现为城区深度覆盖不足及网络拓扑结构不完善导致的覆盖空洞。
　　为了解决覆盖问题，主要有两种手段，一是补充站点资源，二是提升单站覆盖能力。前者是通过缩小基站站距、增加基站数量，使基站贴近建筑物，从而减少信号到达最终用户的整体损耗。站点增加意味着网络建设成本的提升，同时也增加了基站间相互干扰、越区覆盖的风险，给网络优化和提高通信质量增加了难度。实际上由于目前室外站点密度已经很大，很多大型城市的平均站距已经达到在300m以内，在此基础上再想通过室外站点建设解决室内深度覆盖问题，在选点和建设上难度均很大。而U900作为提升单站覆盖能力的重要手段可以在基本保持现有基站布局的情况下，大大改善WCDMA网络整体覆盖水平，因此使其作为深度覆盖的补充是很有必要的。
　　3。2U2100网络容量现状分析
　　深圳的WCDMA网络无线资源利用率均值在37左右，但是话务集中度高，福田、南山、罗湖无线资源利用率超过40的小区占35左右，超过60的站点比例为20，且三个区的站点已经大部分达到四载波配置，无扩容空间。考虑到未来几年WCDMA网络作为联通的语音回落网和基础承载网络，虽然随着4G网络的开通能分流部分流量，但由于用户使用数据业务习惯的培养，数据业务量还将稳步增长，部分高业务密度区的3G扩容压力仍将存在，通过U900可以增加一个载波，缓解网络容量压力，保障3G网络性能，助力网络向4G的平滑过渡。综上所述，无论是从提升网络覆盖性能还是从缓解扩容压力的角度看，U900进城都是有必要的，尤其对于深圳等3G业务发展良好、用户数据业务需求旺盛的发达城市。而据统计，80以上的数据用户位于室内，因此对于WCDMA网络覆盖水平尤其是室内深度覆盖提出了更高的要求。与此同时，市区站点选址建设难度也日益增大，通过原址升级U900网络提升站点覆盖能力是快速提升WCDMA室内深度覆盖水平的有效手段。
　　4U900进城的可行性分析
　　对U900网络部署的可行性分析主要从GSM900（简称G900）减配后对现有2G网络的影响程度、现有900MHz频段的干扰情况、终端支持度等方面进行。
　　4。1G900退频退网可行性分析
　　总体来看，广东联通2G业务量已趋于饱和，并呈微下降趋势，但由于全网仍有相当比重的纯2G终端存在，预计在未来几年2G业务量仍将保持平稳。为了保证2G用户的感知，应确保在U900实施后2G网络的承载能力能满足现有2G用户的需求。
　　为保证G900的服务质量，U900区域内的G900小区综合业务量不得高于4。4Erl。
　　如果G900话务量相对较高，可通过以下方式解决：
　　（1）开启AMR（AdaptiveMultiRate，自适应多速率）半速率。
　　（2）通过G1800分流业务。
　　（3）区域内如有少量G900小区综合业务量高于4。4Erl，可通过细致的频率规划（如保留少量2载波小区）或通过新增现有G1800基站的少量载波满足该区域G900的话务需求。G1800基站扩容载波通过业务区内部自行调整解决（如G900减配后调出的载波资源的利旧使用）。
　　区域内如有部分G900小区综合业务量高于4。4Erl，通过细致的频率规划以及现有G1800基站的拆闲补忙后仍需新建少量G1800基站，新建的G1800基站总量低于区域内（U900覆盖区缓冲区）G900基站总量的10，且经市场部门确认其后期经济效益预计较高，可考虑通过将LTE与DCS共站的站点开通SDR（SoftwareDefinedRadio，软件定义无线电）以支持G1800功能来满足部分G900小区的高话务需求。G1800基站扩容载波及新建基站涉及的主设备均由业务区内部自行调整解决。
　　（4）通过U900分流业务。
　　对于G1800覆盖比较完善且可承载G900退网后的容量需求的区域，为了充分发挥U900的技术优势，也可考虑直接将G900整网拆除或者有选择性地拆除，以降低对U900的干扰，同时清出更大带宽以支持采用5MHz带宽部署U900网络。
　　4。2网络干扰
　　接收机的灵敏度会随着网络干扰的增加而降低，从而影响系统有效覆盖距离。通过对不同RTWP（ReceivedTotalWidebandPower，宽带接收总功率）区域的测试结果拟合，发现RSCP和Txpower呈线性关系，但在不同的RTWP区间Txpower与RSCP增长的关系并不一致，RTWP越高，Txpower随RSCP的下降增长越快，当底噪大于90dBm时，U900会出现上行受限而体现不出其覆盖方面优势的情况。RTWP对RSCP的影响如图3所示。
　　由于市区的无线环境更为恶劣，因此U900网络在部署之前必须对频段的干扰情况进行摸底。为保证U900网络性能，区域内U900RTWP低于95dBm的比例不能超过5，RTWP平均值应在100dBm以下。如果RTWP过高，则不适合建设U900网络。
　　网络干扰主要包括内部干扰和外部干扰。内部干扰主要包括G900直放站干扰、G900终端上行干扰、G900基站同频干扰，这类干扰可通过网络规划、优化的手段解决，如直放站整改替换、G900小区频率优化、扩大缓冲区设置等。外部干扰主要包括用户私装直放站（广州此问题尤其严重）、其他外部干扰源等，这类干扰也是目前U900干扰的主要来源，且其协调难度较大，不易解决。因此干扰问题也成为目前阻碍U900进城部署的一个主要因素。
　　广州试验网对直放站干扰抑制技术手段进行了研究，主要包括：
　　（1）水平极化天线应用现阶段移动通信网络在密集城区和一般城镇应用环境下，主要采用45双极化天线，双极化天线组合了45和45两副极化方向相互正交的天线，并同时工作在收发双工模式下。城中村私装直放站使用的八木天线主要为垂直极化方式，其天线振子安装时与地面垂直，上行干扰较大，严重影响网络通信质量。
　　水平极化天线方案的主要思想为：使城中村基站发射天线极化方向与私装直放站八木天线极化方向保持垂直，即极化方向保持正交，从而减弱私装直放站八木天线接收到的信号，降低私装直放站引入的U900上行干扰。
　　（2）NBIS（NarrowBandInterferenceSuppression，窄带干扰抑制）效果
　　窄带干扰抑制功能是NodeB射频模块对载波带宽内进行频率扫描，快速识别相对稳定的窄带干扰，并动态配置滤波器阻带，该滤波器阻带会将载波带宽内存在窄带干扰部分频谱中的用户信号和干扰信号一并滤除，从而达到对窄带干扰进行抑制的目的。使用该特性可以有效降低窄带干扰对RTWP的抬升。发挥窄带干扰抑制特性能够在干扰带宽小于几十万赫兹且频率功率ms级稳定的窄带干扰场景下有效地降低干扰对UMTS系统的影响。NBSI生效流程如图4所示：
　　（3）RF参数调整改善RTWP情况
　　针对U900小区RTWP值普遍偏高的现状，从后台筛选出RTWP大于90dBm的小区，上站进行天馈系统参数调整，在小范围影响系统覆盖范围的前提下，使系统的工作区域尽量避开高干扰源所在的位置及方向，具体原则如下：
　　通过后台统计出来明显越区覆盖的小区。
　　已排查出明确存在私装直放站等干扰源的小区。
　　让原来覆盖城中村的小区调整部分覆盖范围或方向。
　　4。3终端支持度
　　U900是否能真正为用户所用，还要看在网终端对U900的支持度。
　　近年来随着智能终端的不断普及以及联通终端策略的要求，U900终端占比呈不断增大趋势。
　　通过收集现网所有手机在rrcconnectionsetupcomplete信令里面上报的终端能力对频段BANDVIII的支持情况来确定终端是否支持900MHz频段。
　　据统计广东省内无论是发达城市还是二三类地市，无论是市区还是县城等其它区域，U900的终端占比（支持WCDMA制式的终端中同时支持U900的终端占比）均在70以上，据此类推，深圳等一类地市的U900终端占比已超过80，因此终端不会成为制约广东联通U900网络城区部署的因素。
　　总的来说，目前U900进城面临的主要技术问题是网络干扰，其中最难解决的是私装直放站问题，可结合水平极化天线、窄带干扰抑制及天馈RF参数调整等新技术手段降低干扰的影响。如果无法将U900系统底噪降低到95dBm以下，则不宜进行U900建设。
　　5结束语
　　目前WCDMA网络作为中国联通的主力语音承载网络，在部分城区还存在深度覆盖不足的问题，局部区域可能还有扩容的需求，通过以上对U900必要性和可行性的分析，可知在900MHz干扰可控且G900存在腾退空间的城市局部地区，部署U900网络可作为解决城市深度覆盖的一种选择，以更好地服务于市场，服务于用户。
　　参考文献：
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　　〔4〕王昕，樊友。U900网络规划设计解决方案研究〔J〕。通信与信息技术，2013（5）：5860。
　　〔8〕程敏。农村地区900MHzWCDMA系统应用分析〔J〕。移动通信，2011（16）：38。
　　〔9〕广州杰赛通信规划设计院。WCDMA规划设计手册〔M〕。2版。北京：人民邮电出版社，2010。