WCDMA与GSM系统规划差异性的对比分析

  GSM系统是目前全球覆盖范围最广的第二代无线网络,它采用TDMA(时分多址)接入方式,即在一个载频信道内,按相同的时间间隔划分成每帧若干时隙的固定循环周期,每个时隙承载一个业务用户信息和必要的信令。这样,一个载频信道由若干个用户按时间顺序依次占用,以不同时隙作为区分不同用户的方式。
  
  GSM的特征
  在GSM系统中,每个载频信道带宽为200KHz,每帧8个时隙,即理论上可同时为8个用户提供传输通道,时隙长度0.577ms,每帧时长4.615ms。WCDMA系统作为第三代无线网络的主要标准之一,将高速移动接入和基于互联网协议的服务结合起来,在提高无线频率利用效率的同时,为用户提供内容更丰富的无线通信服务。WCDMA的多址接入方式为CDMA,即码分多址接入方式,它是在扩频通信技术上发展起来的一种移动通信多址接入技术。
  
  原理是基于扩频技术,将需传送的具有一定信号带宽的信息数据,用一个带宽远大于信息带宽的高速伪随机码进行调制,使原数据信号的带宽被扩展,再经载波调制并发送出去。利用不同伪随机码序列之间的自相关特性和互相关特性,接收端作相关处理,把宽带信号还原成原信息数据的窄带信号即解扩。不同用户分配不同的扩频码作为区分标志,达到在同载频内多用户互不干扰且同时通信的目的。在WCDMA网络中,一个载频的带宽是5MHz。由于CDMA接入方式具有很好的抗干扰能力,它的各个小区使用相同的载频。
  
  WCDMA系统是基于CDMA接入方式的网络,其技术特点更接近CDMA,因而与GSM存在诸多不同。
  
  WCDMA的独特优势
  WCDMA系统能提供比GSM质量高的语音服务,同时具有高速率业务、很好的频谱利用率和非常强的移动能力(软和更软切换)。
  
  同时,由于3G网络的综合数据业务的特点,对网络设计提出了更高的要求。北电网络作为全球为数不多的拥有5种无线接入技术(TDMA,GSM,IS-95,WCDMA,CDMA2000)及提供其产品的厂商之一,在全球已为客户建立了300多个移动网络,其中包括分布在9个国家的30多个CDMA运营商建设的CDMA网络,18个国家59个TDMA运营商建设的TDMA网络以及31个国家60多个GSM运营商的GSM网络
  
  同时,北电网络还在给6大泛欧运营商及北美运营商建设WCDMA网络。从这些网络建设中,北电网络已积累了十分丰富的网络建设经验和专长,更深刻地体会到WCDMA、GSM接入技术不同的内涵,本文将从无线网络的设计规划角度来阐述这些不同点及其对无线网络性能的影响。
  
  链路预算与上行覆盖
  链路预算是无线网络规划的基本工具,链路预算的结果决定小区的覆盖半径。我们首先来分析WCDMA和GSM在链路预算方面的差别。
  
  GSM系统中,上行链路和下行链路是基本平衡的,小区半径可以由基站下行信号电平高于某一设计要求的门限值决定。WCDMA系统中,上行链路和下行链路的平衡并非网络设计目标。基站功率在下行由小区所有用户及信令共享,因而不会成为覆盖受限链路。相反,手机发射功率是在规范中加以定义的。
  
  由于手机发射功率有限,上行链路则成为WCDMA系统覆盖的受限链路。也就是说,小区的最大半径取决于功率上限最小的一类手机。所以WCDMA系统的链路预算通常是指上行链路预算,即从最大允许的上行损耗中除掉路径损耗以外的其他损耗和增益,从而得到最大允许的路径损耗,再将最大允许的路径损耗值带入传播模型中,得到预期的小区覆盖半径和覆盖面积。应该注意,这样得出的小区半径是在无负载情况下的最大小区半径,即空载孤立小区的覆盖半径。由于WCDMA的覆盖区域不像GSM那样由信号电平的绝对值来决定,它的覆盖与系统的负载或干扰水平相关。加入负载和邻近小区干扰后,小区半径会作相应的收缩。在WCDMA的链路预算中,要引入一个参数称之为负载因子,北电网络建议取50%来作为覆盖设计的负载余量。在网络设计中给所有小区均匀加入负载余量,使得系统在实际上非均匀的负载运行状态下仍然能通过小区呼吸调整维持平衡。这是北电网络多年CDMA网络设计、运维、优化过程中的经验总结。这在GSM网络设计中是无须考虑的。