WCDMA无线网络规划.ppt

内部资料，敬请保密 1 华信邮电咨询设计研究院有限公司 2005年7月 WCDMA无线网络规划 内部资料，敬请保密 2 规划主要流程 左图：常见规划流程；右图：3G 规划流程（GSM+ WCDMA) 内部资料，敬请保密 3 WCDMA无线网络规划流 程 基本流程一般分为规划目标定义及需求分析，预 规划（即初始布局，包括链路预算、规模预算和 预规划仿真），站址查勘，详细规划，开局优化 ； 目前GSM中将初步设计方案和施工图合并作为一 阶段设计，这符合GSM系统覆盖和容量相互独立 的特点。但是由于WCDMA系统覆盖和容量、服务 质量息息相关，仍然按照上述建设方法将导致“边 设计、边建设、边验收/运营”的三边工程，不仅违 背一步规划原则，而且可能会出现网络无法控制 甚至崩溃的现象； 建议一定按照建设部的相关规定将规划设计、建设 验收和运营维护各个阶段相互分离。 内部资料，敬请保密 4 规划主要阶段 无线传播模型校正 规划目标确定 基站现场勘查 网络估算 2G数据分析，生成3G话务密度 无线网规划仿真 内部资料，敬请保密 5 规划3G网络覆盖范 围 市区：密集市区，普通城区，郊区，景区 县市：城区 交通干道： 铁路 高速 内部资料，敬请保密 6 无线传播模型校正 模型校正的目的： 不规则地区影响电波传播 经验公式不能很好符合各地地形 特点，必须进行模型校正 获得符合实际环境的无线电波传 播模型，提高覆盖预测的准确性 模型校正的方法： CW测试即连续波测试 获取数据：CW测试和数字地图 软件处理 内部资料，敬请保密 7 常用传播模型 自由空间传播模 型 宏蜂窝传播模型 COST231- HATA模型 Okumura- Hata模型 Lee模型 微蜂窝传播模型 COST 231- Walfish-Ikegami模型 3-D射线跟踪 模型 规划工具使用的 通用校正模型 室内常用传播模 型 无线传播模型校正 内部资料，敬请保密 8 1、CW测试站址选择 v 测试站的数目: 人口密集的大城市: 大于或等于3个； 中小城市:大于或等于2个； 乡镇、农村：大于或等于1个。 v 站址选择的原则 : 尽量选择符合实际建网时布站条件的作为模拟站址，同时使它能够覆盖足够多的 地物类型(这些地物类型来自数字地图). 先察看数字地图的各种地貌信息，初步定下测试站点，然后实地查勘，确定CW测 试站点。实测中可按以下标准来确定： 天线高度大于20m； 天线高于最近的障碍物（垂直距离）5m以上. 同时,要特别注意测试站点的周围是否有太多新建的建筑物。若测试站点周围新建 的建筑物太多，则这样的站点不适宜用来做测试基站。 无线传播模型校正 内部资料，敬请保密 9 CWCW测试系统安装示意图测试系统安装示意图 2、CW测试设备 v CW测试设备由两部分组成：模拟基站系统和测试系统。模拟基站系统包括发射天线、馈线 、高功放、高频信号源、功率计。测试系统包括测试接收机、GPS接收机、测试软件以及 便携式计算机等。 v 此外，还需要有测量工具。手持式GPS，用来测量模拟基站经纬度；指南针，用来确定模 拟基站周围的方向；坡度仪，用来确定全向天线是否垂直；皮尺（50m），用来测量天线 高度、馈线长度。此外还有数码相机，拍摄模拟基站周围环境。 信号源功 放功率计 无线传播模型校正 内部资料，敬请保密 10 3、进行Planet模型校正 PlaNET通用模型 v PlaNET通用模型由下面的方程确定： L (dB) = PTX - PRX = - K1 - K2 d - K3 (Heff) - K4 (Diffraction)- K5 (Heff) d - K6 (Hmeff) - Kclutter 式中, PRX为接收功率（dBm）;PTX为发射功（dBm） ;K1为偏置常量(dB）;K2为距离衰减常数;K3为基站 天线高度补偿修正系数;K4为多重绕射损耗修正系数 ;K5为 (Heff) d多重修正因子;K6为移动台天线 有效高度增益修整因子;d为基站到移动台之间的距 离（m）; Heff为基站天线有效高度（m）; K4(Diffraction)为有障碍物阻挡时的绕射路径损耗 ;Kclutter为地貌衰减系数（dB）; Hmeff为移动台天 线有效高度. 无线传播模型校正 内部资料，敬请保密 11 CW测试数据的过滤与数字地图的选取 v 每种地形地貌的数据不能少于300点； 删除距离模拟基站200米之内的测试数据（200米不是绝对范围，电测时，市区删除200 米之内；郊区删除300米之内；农村删除500米之内）； 删除大于65dBm的数据（农村采用70dBm作为上限）、小于100 dBm的数据（此 时的信号已经淹没在噪声之中）； 删除与电子地图地貌、地形信息严重不符合的数据。 v 数字地图要尽可能的新，要反映最近土地的使用情况。如果用来校正模型的数字地图太旧 ，又没有新的数字地图可用时，应该注意站点的选择。尽量选取实际地貌类型和数字地图 相匹配的站点，这样才能保证校正的模型是有效的。 电波传播模型校正电波传播模型校正 内部资料，敬请保密 12 规划主要阶段 无线传播模型校正 规划目标确定 基站现场勘查 网络估算 2G数据分析，生成3G话务密度 无线网规划仿真 内部资料，敬请保密 13 规划目标确定 规划目标 用户数 用户模型 覆盖范围：密集城区 、城区、郊区、景区、干 道 覆盖质量 服务质量 根据省公司整体规划目 标，结合地区实际、其 他地区3G试验网经验制 订 内部资料，敬请保密 14 规划目标业务类型、业务流量 业务 大类业务 种类典型承载速率kbps上行/下行 会话类 AMRVoiceCS12.2/CS12.2 VideoPhoneCS64/CS64 背景类EmailPS64/PS64 交互类WEB浏览PS64/PS128 流类视频 流PS64/PS384 密集城区 普通城区业务业务 流量目标标 业务类 型单用户话务 量(Erl) 单用户平均吞吐量(Kbyte) （针对 67的3g用户） 语音业务 0.02 - 可视电话 0.002 - PS域上行 -28.125 PS域下行-112.5 内部资料，敬请保密 15 规划目标覆盖目标 在有效覆盖区内: 内部资料，敬请保密 16 通信概率与覆盖率 某个区域的覆盖性能通常指该区域多数位置点在大多数时间内接收信 号质量与接收信号门限的关系，对于位置点的要求就是系统要求的区域 覆盖率，而对于时间的要求就是通常所说的通信概率； 通信概率也叫可通率，是指移动台在无线区域覆盖边缘（或区内）通 信时，一定时间内信号质量达到规定要求的成功概率； 区域覆盖率等于需要覆盖的面积与该地区总面积的比值，一般由运营 商决定； 区域覆盖率定义（一）：是通过规划工具判定各点接收信号强度与接 收信号门限的统计值 区域覆盖率定义（二）：某种服务可获得满意服务要求的面积占覆盖 区域的百分比;其中满意的服务要求指的是:特定服务在该点的服务质量 达到一定的通信概率（如大于90%）； 区域覆盖率的取值与运营商的策略有很大关系。而通信概率，都是基 于接收信号质量等的统计获得的，可以通过理论分析和计算得到； 内部资料，敬请保密 17 规划准备容量目标 WCDMA系统建网初期主要考虑覆盖需求，容量可以通 过合理的信道配置和增加载波数量来控制。 内部资料，敬请保密 18 规划准备质量目标 通过科学、合理的规划来控制网络质量。 内部资料，敬请保密 19 规划主要阶段 无线传播模型校正 规划目标确定 基站现场勘查 网络估算 2G数据分析，生成3G话务密度 无线网规划仿真 内部资料，敬请保密 20 记录信息包括： 站址信息：经纬度、天线高度、楼房高度等；拍摄基站外景 照片； 周围环境：环境类型、建筑类型、平均建筑高度，着重记录 对信号传播有明显影响的建筑信息；拍摄环境照片； 机房信息：机房面积、承重、层高、电源、传输等；拍摄机 房内照片； 天线安装条件：铁塔类型、高度，平台利用情况，楼房天面 安装条件；拍摄楼面现状照片； 共站址系统：其他系统类型、天线高度、数量等；拍摄已有 天馈系统照片。 站点可用性评估：对站址可利用情况做初步评估，提出建议 。 基站选址和勘测记录信息 内部资料，敬请保密 21 站址选取站址选取基站堪察基站堪察 共用站址考虑问题 （1）干扰协调 内部资料，敬请保密 22 WCDMA与GSM / DCS共站要求 WCDMA对对GSM/ DCS干扰扰GSM/ DCS对对WCDMA干扰扰 WCDMA 干扰扰 强度 (dBm /100k Hz) GSM /DCS 隔离 要求 (dBm /200k Hz) 隔离度 (dB) GSM/ DCS 干扰扰 强度 (dBm /3MH z) WCDMA 隔离 要求 (dBm /3.84 MHz) 隔离度 (dB) 杂杂散干扰扰-98-12631-83/-30*-11937/90* 互调调干 扰扰 发发射机-9830 dBc0-83/-30*130 接收机-98-490-83/-30*- 480/19* 接收机 阻 塞 干 扰扰 带带内-98-26/-35 *0-83/-30*-400/11* 带带外278/0 *22 /30*47.7dBm 16dBm(C W) 31.7 注：1、83/30*上面有一个星号表示：GSM/DCS产产品指标标的一般值值/规规范值值。 2、8/0 *上面有两个星号表示：GSM/ DCS两个频频段不同的规规范值值。 站址选取站址选取基站堪察基站堪察 内部资料，敬请保密 23 WCDMA干扰分析及隔离度要求 GSM、DCS系统对UMTS影响较小，而UMTS系统对GSM、 DCS影响较严重，天线放置要考虑到最坏情况。 定向天线，可以安装于同一层上，但要求天线水平轴线夹角不 小于10度；如果小于10度，与GSM天线距离上应大于0.034米 ，与DCS天线距离应不小于0.084米。这样如果采用定向天线， 距离隔离没有问题。完全可以在同一平台使用。 全向天线，与GSM隔离不小于5.0米，与DCS隔离不小于12.5米 。这样的间隔距离太大，如果采用塔架很难实现，建议将不同 系统天线分层配置。 结合计算结果与工程施工需要，建议天下安装隔离为：定向天 线同层隔离3米，上下分层隔离0.5米。若全向、定向天线混合放 置，建议将全向天线置于定向天线的背面，否则应该分层放置 。而全向天线不同系统基本不能同曾不置。 内部资料，敬请保密 24 站址选取站址选取基站堪察基站堪察 共用站址考虑问题 3G基站是否可利用机房现有的直流电源和蓄电池。若可利旧，要考虑 电源是否需要扩容，一般情况下可通过增加直流电源模块和电池组解 决，而无需增加电源机柜。若不可，是否考虑进行改造。 （2）电源系统 3G基站对接地要求和其他无线系统基站基本相同，共站址时可利用原 接地系统，必要时只需增加接地排。 （3）接地系统 （4）走线架 共站址时可尽可能的利用现有的室内、室外走线架（槽），不满足走 线要求时再相应增加所需的走线架（槽）。 内部资料，敬请保密 25 共用站址考虑问题 （5）空调 基站设备的散热量较大，共机房时需要重新考虑空调的容量需求 （6）照明 基站机房一般面积较小，增加设备时无须增加照明系统。 （7）馈线窗 如过线孔容量不足，则需新开馈洞安装馈线窗。 （8）塔桅 在铁塔或楼顶的增高架上安装时，绝大多数情况下铁塔和增高架 可以共用，而无须新增相应设施。 原天线抱杆长度足够长，可以考虑和原天馈系统共用抱杆， 多数情况下抱杆的长度只容一根天线，因而需要新增抱杆。 站址选取站址选取基站堪察基站堪察 内部资料，敬请保密 26 规划主要阶段介绍 无线传播模型校正 规划目标确定 基站现场勘查 网络估算 2G数据分析，生成3G话务密度 无线网规划仿真 内部资料，敬请保密 27 网络估算 网络估算目 的 通过估算 ，得出容量与 覆盖的基站理 论数量估计值 指导后续 基站站址选择 网络估算流 程 内部资料，敬请保密 28 初规划初规划 链路预算链路预算基站覆盖半径基站覆盖半径 基站的覆盖能力绝大多数情况下受限于上行链路，参考无线网 络参数进行链路预算 内部资料，敬请保密 29 最大允许的路径损耗（上行 ） EIRP = 手机发射功率（Pm）+手机天线增益（Gm） 身体损耗（ Lb） 相对接收灵敏度 = kTW+NF+Eb/Nt- PG +干扰余量（I.M） 最大路径损耗 = EIRP+ 基站天线增益（Gb）- 电缆损耗（Lc）- 穿透损耗（Lt） - 慢衰落余量(dB)-功控余量(dB) 软切换增益 接收机灵敏度 kT 为热噪声电平dBm/Hz W 为WCDMA载频带宽 dBHz NF为噪声系数dB Eb/Nt 为达到要求的FER所需要的比特信噪比dB PG为处理器增益dB（W/R) I.M = 10log(1/(1-x), X=Cell load 内部资料，敬请保密 30 干扰余量干扰余量 WCDMA 系统为自干扰系统，其覆盖与容量密切相关， 在链路预算中就表现为干扰余量的引入。 对于上行链路，不同的负载水平对应不同的干扰上升 。 对于下行链路，负载与干扰的关系同样存在，但难以 进行理论计算，需要通过仿真确定。 在链路预算中干扰余量的取值由系统的设计容量要求 决定。 内部资料，敬请保密 31 Noise Rise（干扰余量）： 干扰余量干扰余量 内部资料，敬请保密 32 负荷 100% Planned load Planned coverage Higher load reduces coverage Noise floor 覆盖 系统负荷系统负荷 ( ( S Systemystem Loading ) Loading ) 已知用户和业务分布的情况下，通过对系统干扰和覆盖情况 进行迭代处理，最终使二者达到平衡。 内部资料，敬请保密 33 接收机灵敏度接收机灵敏度 接收机灵敏度=kTW+NF+Eb/No- PG +干扰电平（I.M） kT 为热噪声电平dBm/Hz W 为WCDMA载频带宽 Hz NF为噪声系数dB Eb/No 为达到要求的FER所需要的比特信噪比dB PG为处理器增益dB（W/R) I.M = 10log(1/(1-x), X=Cell load 话音BLER=1%,数据BLER= 10% 基站设备Eb/N0值 内部资料，敬请保密 34 阴影衰落补偿阴影衰落补偿 链路预算得到的路径损耗值为中值，由于阴影衰落，实际的 路径损耗在此值上下波动。 为了保证一定的边缘覆盖概率（譬如： 75%），需要留出 一定的余量，即阴影衰落余量。 t 接 收 信 号 -90dBm -80dBm 接收信号中值 内部资料，敬请保密 35 阴影衰落余量阴影衰落余量 通常假设阴影衰落服从对数 正态分布。根据阴影衰落方 差和边缘覆盖概率要求（运 营商确定），可以得到所需 的阴影衰落余量。 Lr为信号中值的分贝值 m为信号中值的均值 为信号中值r的标准方差 随频率、天线高度和环境而变化， 在市郊最大，在开阔地区最小，其值 通常在5-12dB。 内部资料，敬请保密 36 衰落余量与边缘覆盖率关系衰落余量与边缘覆盖率关系 内部资料，敬请保密 37 衰落余量与面覆盖率关系衰落余量与面覆盖率关系 内部资料，敬请保密 38 衰落余量与面覆盖率关系衰落余量与面覆盖率关系 内部资料，敬请保密 39 软切换增益软切换增益 软切换增益与阴影衰落余量/功率控制余量相关 链路预算计算前反向链路的最大路径损耗。此时，移 动台位于小区边界，应考虑软切换带来的增益。 多小区增益：克服慢衰落的增益。由于独立传播路径 的存在使得满足一定覆盖概率要求的阴影衰落余量减 小。这一增益在链路预算中称为软切换增益。 软切换增益实质为宏分集增益。 内部资料，敬请保密 40 功控余量功控余量 快速功控能够对抗低速移动（ 50km/h）条件下 快衰落的影响，从而降低衰落信道条件下解调所 需 Eb/No 要求 链路预算中使用理想功控条件下解调门限进行计 算。实际工作中，存在最大发射功率限制，解调 性能会恶化等。 为了保证闭环功控有效性，在链路预算中增加快 速功控余量 （有时也叫快衰落余量） 步行条件下，快速功控余量典型值 2.0 3 dB 高速移动条件下，快速功控起不到对抗快衰落的 作用，快速功控余量为 0dB 内部资料，敬请保密 41 馈线损耗馈线损耗 基站合路器损耗 基站业务信道最大发射功率设置值定义在机顶天线 口，合路器损耗在链路预算中无需考虑 基站馈线损耗 WCDMA 系统工作在 2GHz 频段，机顶到天线间馈缆 损耗不可忽略 典型值：7/8馈缆损耗 6.1dB/100m; 5/4馈缆损耗 4.5dB/100m 馈缆损耗会降低接收机接收电平，从而对覆盖能力 产生影响。使用塔放时，接收机放大环节移到馈缆之 前，从而消除了馈缆损耗的影响。 内部资料，敬请保密 42 天线增益天线增益 基站天线增益 基站使用天线具有一定的增益 定向天线与全向天线相比具有更高的增益 典型值：全向天线 12dBi；定向天线 18.5dBi 移动台天线增益 通常假设移动台天线增益为 0dBi 内部资料，敬请保密 43 穿透损耗穿透损耗 如果使用室外基站进行室内覆盖，需要考虑建 筑物穿透损耗 建筑物穿透损耗与建筑物类型有关。例如：密 集城区建筑物穿透损耗典型值 20dB，郊区 10dB，车内 10dB 内部资料，敬请保密 44 人体损耗人体损耗 对于手持移动台，需要考虑人体穿透损耗的影响 语音终端：人体损耗典型值 3dB 数据终端：由于使用方式不同，可以不考虑人体损 耗影响 内部资料，敬请保密 45 密集市区链路预算密集市区链路预算 内部资料，敬请保密 46 上行容量干扰受限 下行容量功率受限 容量计算容量计算 内部资料，敬请保密 47 64K64K数据业务下数据业务下DLDL及及ULUL容量与覆盖关系容量与覆盖关系 - -实验室条件实验室条件 50%loading 75%loading 内部资料，敬请保密 48 容量公式（WCDMA，基于负载） 1、上行链路容量计算公式： 2、下行链路容量计算公式： 容量计算容量计算 内部资料，敬请保密 49 上行链路容量分析 Eb/No of user i is equal to: Power received from user i: Interference from N users in the cell: Assume Same data rate Perfect power control Same activity factor Total energy at NodeB receiver: Let , solve the equation Uplink Pole Capacity 内部资料，敬请保密 50 容量分析思路 首先根据不同业务使用的情况确定几种典 型的业务模型，运用上行链路负载公式， 在50%的上行负荷下得到典型业务模型的 容量，然后用下行链路功率核算公式进行 核算未超过基站最大发射功率，则该容量 为最终取定的容量。 容量和参数问题容量和参数问题 内部资料，敬请保密 51 规