TD-SCDMA无线网络规划.doc

TD-SCDMA无线网络规划课程目标：l 掌握TD-SCDMA网络特点l 了解TD-SCDMA组网策略l 掌握TD-SCDMA网规要点l 熟悉TD-SCDMA网规流程l 了解TD-SCDMA室内覆盖参考资料：l TD-SCDMA第三代移动通信系统标准l TD-SCDMA第三代移动通信系统、信令及实现l TD-SCDMA第三代移动通信系统技术与实现目 录第1章 TD-SCDMA关键技术11.1 多址方式11.2 智能天线11.3 联合检测21.4 同步过程21.5 接力切换41.6 动态信道分配4第2章 TD-SCDMA网络特点62.1 定时提前对覆盖半径的影响62.2 业务同径覆盖72.3 系统容量大72.4 小区呼吸现象弱82.5 智能天线对网络规划的影响8第3章 TD-SCDMA组网策略93.1 无线网络规划思想93.2 TD-SCDMA网规原则103.3 TD-SCDMA网规要点113.3.1 覆盖规划113.3.2 容量规划113.3.3 无线参数规划11第4章 TD-SCDMA网规流程124.1 概述124.2 需求分析134.2.1 区域划分134.2.2 用户密度144.2.3 业务模型154.3 无线环境分析164.3.1 频谱扫描164.3.2 传播模型164.4 天线选型174.4.1 智能天线原理174.4.2 智能天线选型原则174.5 规模估算184.5.1 基于覆盖的规模估算184.5.2 基于容量的规模估算224.6 拓扑结构设计224.6.1 模拟布点234.6.2 预仿真334.6.3 电子地图344.7 无线网络勘察344.8 详细仿真364.8.1 仿真流程364.8.2 仿真参数374.9 无线参数规划384.10 规划报告39-50-图 目 录图 1.11系统时隙帧结构1图 2.11子帧结构5图 3.21一次规划，分期建设9图 4.11网络规划在网络建设中的地位11图 4.12网络规划的一般步骤12图 4.21语音话务模型14图 4.22数据呼叫流程示意图15图 4.31链路预算示意图18图 4.41修改导入的Excel表头21图 4.42修改表结构21图 4.43创建点22图 4.44图形化显示点站点23图 4.45图层控制23图 4.46绘图工具栏24图 4.47修改点对象24图 4.48信息工具25图 4.49表的转出26图 4.410同一图层上打开新表26图 4.411导入扇区方位角表27图 4.412打开扇区信息表28图 4.413更改命名范围28图 4.414创建基站点29图 4.415新建地图窗口29图 4.416显示MapBasic窗口30图 4.417输入MapBasic命令30图 4.51预规划仿真调整31图 4.81网络仿真分析33图 4.91频点分布图34表 目 录表 2.31系统码道受限分析6表 4.21无线传播环境分类表13表 4.22业务需求综合分析举例表13第5章 TD-SCDMA室内覆盖第1章 TD-SCDMA关键技术& 知识点l 掌握TD-SCDMA关键技术1.1 多址方式TD-SCDMA集CDMA、TDMA、FDMA技术优势于一体、系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强。从下图可以看出：图 1.11系统时隙帧结构TD-SCDMA采用了时分，频分，码分，空分这几种多址技术，其频率利用率，系统容量得以大幅度的提高。1.2 智能天线智能天线是一种全新的天线技术，是一种自适应的波束成形技术，将该技术运用在移动通信中将会大大降低系统内部的干扰，提高系统的容量。智能天线采用数字波束成型技术的自适应天线阵，从上行来看基站利用智能天线对来自移动台的多径电波方向进行波到达方向(DOA)估计，调整天线阵每个阵元的幅度和相位以达到上行信号的最佳接受，从发送的角度来看，基站利用智能天线对发射信号下行波束成型，使基站发射信号能够沿着移动台电波的来波方向发送会移动台，从而降低了发射功率，减少了对其他移动台的干扰。可见，智能天线可以的每一个方位的用户提供较高的增益，降低用户间的干扰。1.3 联合检测联合检测技术是多用户检测（Multi-user Detection）技术的一种。由于CDMA系统中多个用户的信号在时域和频域上是混叠的，所以接收时需要在数字域上用一定的信号分离方法把各个用户的信号分离开来。而由于MAI中包含许多先验的信息，如确知的用户信道码，各用户的信道估计等等，因此可以利用这种MAI信息提高信号分离方法的准确性。作为多用户检测技术的一种，联合检测在TD-SCDMA系统中，结合了系统的特点，利用了训练码的冲激相应计算结果，利用了智能天线的算法结果，根据系统生成矩阵，在一步之内通过矩阵算法就分离了互相之间存在干扰的用户信号。所以联合检测和智能天线技术的结果，无疑会给整个系统的容量带来质的提高。1.4 同步过程下行同步：移动台接入系统的第一步是获得与当前小区的同步。该过程是通过捕获小区下行同步时隙DwPTS的SYNC_DL来实现的。SYNC_DL是一个系统预定的64位PN序列，SYNC_DL最多有32种可能的选择。系统中相邻小区的SYNC_DL互不相同，不相邻小区的SYNC_DL可以复用。SYNC_DL包含在TD_SCDMA无线突发中的DwPTS时隙， DwPTS时隙的突发格式如图2所示。按照TD-SCDMA的无线帧结构，SYNC_DL在系统中每5ms发送一次，并且每次都以恒定满功率值发送该信息。移动台接入系统时，对32个SYNC_DL码字进行逐一搜索（即用接收信号与32个可能的SYNC_DL逐一做相关），由于该码字彼此间具有较好的正交性，获取相关峰值最大的码字被认为是当前接入小区使用的SYNC_DL。同时，根据相关峰值的时间位置也可以初步确定系统下行的定时。上行同步：上行链路同步是UE发起一个业务呼叫前必须的过程，如果UE仅驻留在某小区而没有呼叫业务时，UE不用启动上行同步过程。TD-SCDMA系统对上行同步定时有着严格要求，不同用户的数据都要以基站的时间为基准，在预定的时刻到达Node-B。步进调整的时间精度为1/8 chip，对应的时间是0.097s，每次调整最大变化量为1chip。与此相对应，GSM的空中比特速率为270.833kbit/s，时间调整精度是1bit，对应时间精度为3.69s。在下行链路上UE和系统取得同步后，由于UE和NODE-B的距离关系，系统还不能正确接收UE发送的消息。为了避免在不恰当的时间发送消息而对系统造成干扰，UE在上行方向首先要在UpPTS时隙上发送SYNC_UL。UpPTS时隙专用于UE和系统的上行同步，没有用户的业务数据。按照系统设置，每个DwPTS序列号对应8个SYNC_UL码字，UE根据收到的DwPTS信息，随机决定将使用的上行SYNC_UL码字。与UE决定SYNC_DL的方式类似，Node-B可以采用逐个做相关运算的办法，判断UE当前使用的是哪个上行同步码字。系统收到UE发送的SYNC_UL，就可得到SYNC_UL的定时和功率信息。并由此决定UE应该使用的发送功率和时间调制值，在接下来的4个子帧中的某一子帧通过F-PACH信道发送给UE。在F-PACH信道中还包含UE初选的SYNC-UL码字信息以及Node-B接收到SYNC_UL的相对时间，以区分在同一时间段内使用不同SYNC-UL的UE，以及不同时间段内使用相同SYNC-UL的UE。UE在F-PACH上接收到这些信息控制命令后，就可得知自己的上行同步请求是否已经被系统接受。从前述TD-SCDMA系统的子帧结构突发方式可以看出，在上下行同步码字间有96chips保护带，对应的距离变化是：LV ( 96 )/1.28M = 22.5公里。也就是说当UE在距离NODE-B 11.25公里以内时，不会由于初始定时信息的缺乏而对系统造成额外干扰。UE根据在 DwPTS和/或 P-CCPCH上接受到的信号时间以及功率大小，决定上行SYNC_UL 突发的初始发送时间和初始发送功率。收到UE发送的第一个突发后，系统就可以根据接收时间和功率调整UE下次发送的时间和功率。这个功能由物理信道突发结构中的SS（Synchronization Shift）域和TPC（Transmission Power Control）域完成。Node-B需要在收到UE消息后的4个子帧（20ms）内完成SS域和TPC控制消息的发送。否则UE视此次同步建立的过程失败，在一定时间后将重新启动上行同步过程。UE接受系统响应的信道为F-PACH，该信道的信息在系统消息中给出，与UE使用的SYNC-UL码有关，对应关系在系统消息中说明。1.5 接力切换接力切换适用于同步CDMA移动通信系统，是TD-SCDMA移动通信系统的核心技术之一。设计思想：当用户终端从一个小区或扇区移动到另一个小区或扇区时，利用智能天线和上行同步等技术对UE的距离和方位进行定位，根据UE方位和距离信息作为切换的辅助信息，如果UE进入切换区，则RNC通知另一基站做好切换的准备，从而达到快速、可靠和高效切换的目的。这个过程就象是田径比赛中的接力赛跑传递接力棒一样，因而我们形象地称之为接力切换。优点：将软切换的高成功率和硬切换的高信道利用率综合到接力切换中 ，使用该方法可以在使用不同载频的SCDMA基站之间，甚至在SCDMA系统与其他移动通信系统如GSM、IS-95的基站之间实现不中断通信、不丢失信息的越区切换。1.6 动态信道分配信道分配指在采用信道复用技术的小区制蜂窝移动系统中，在多信道共用的情况下，以最有效的频谱利用方式为每个小区的通信设备提供尽可能多的可使用信道。信道分配过程一般包括呼叫接入控制、信道分配、信道调整三个步骤。由于TD-SCDMA系统是TDD模式，一条物理信道由频率、时隙、码道的组合来标志，同时智能天线技术的采用，使得TD-SCDMA系统可以为不同方向的用户分配相同的频率、时隙、扩频码，给信道分配带来更多的选择。在DCA技术中，信道并不是固定的分给某个小区，而是被集中在一起进行分配。只要能提供足够的链路质量，任何小区都可以将空间信道分给呼叫。在实际运行中，RNC集中管理一些小区的可用资源，根据各个小区的网络性能参数、系统负荷情况和业务的QoS参数，动态的将信道分配给用户，在小区内分配信道的时候，相邻小区的信道使用情况对于RNC来说是已知的，不需要再通过小区间的信令交互获得。采用动态信道分配的优势是：能够较好的避免干扰，使信道重用距离最小化，从而高效率地利用有限的无线资源，提高系统容量；适应第三代移动通信业务的需要，尤其是高速率的上、下行不对称的数据业务和多媒体业务。动态信道分配对TD-SCDMA系统的重要性主要表现在：TDD模式中上/下行链路中业务的不对称性要求物理帧中UL/DL切换点的动态调整。TDD系统特有的上下行干扰问题可以借助动态信道分配部分克服。由于智能天线、功率控制和联合检测技术的使用，使得TDD模式的UL/DL的干扰受限条件需要根据链路负荷情况进行动态调整。由于CDMA系统的软容量特性，新增用户的接入会导致其他用户业务质量的下降，通过适当的安排，可以减小该影响。对于已经接入的用户，由于业务速率的改变（尤其是共享信道）或无线传播环境的改变，同样可能导致业务质量的下降，但通过小区内或波束间的信道切换，也可以减小该影响。由于3G系统必须支持可变比特速率业务，对于高速业务，目前只能通过合并资源单元承载的方式实现，因此需要更为复杂的信道集选择方案。该组合信道方式不但应该满足所需业务质量要求，而且必须优化多个时隙多个码道的组合能力。由于不同小区间UL/DL切换点的不同，有可能导致小区边缘移动终端信号间的信号阻塞。 采用智能天线进行波束成型后，由于来自于主瓣和较大副瓣方向的干扰才会对用户信号带来影响。智能天线的波束成型有效地降低了用户间的干扰，其实质是对不同用户的信号在空间上进行区分。如果DCA算法在进行信道分配时能够尽量地把相同方向上的用户分散到不同的时隙中，即把在同一时隙的用户分布在不同的方向上，这样就可以充分发挥智能天线的空分功效，使多址干扰降至最小。智能天线能够对信号的到达方向（DOA）进行估计，DCA可以根据时隙内用户的位置为新用户分配时隙，使用户波束内的多地址干扰尽量小，为DCA算法增加分配空间资源的能力。在智能天线波束成型效果足够好的情况下，可以为不同方向上的用户分配相同的频率、时隙、扩频码，是系统的容量成倍地增长。考虑到用户的移动性，用户间相对位置的改变有可能使用户接入时的空分复用方案失败，出现大的同码道干扰，快速DCA能克服这一缺陷。当DCA获知用户的同码道干扰达到门限时，就启用动态信道调整，为同码道干扰严重的用户分配新的信道资源，以消除干扰。动态信道分配技术一般包括两个方面：一是把资源分配到小区，也叫做慢速DCA。二是把资源分配给承载业务，也叫做快速DCA。第2章 TD-SCDMA网络特点& 知识点l 掌握定时提前对覆盖半径的影响l 掌握TD-SCDMA系统各业务覆盖半径的特点l 掌握系统容量特点l 掌握智能天线对网络规划的影响2.1 定时提前对覆盖半径的影响TD-SCDMA的时隙帧结构如图2.2-1所示。图 2.11子帧结构由TD-SCDMA系统的时隙结构可知，为使UE发送的上行同步码SYNC_UL落在Node B的UpPTS时隙内，UE需要提前发送，称之为UE的定时提前。如果UE的定时提前小于96个chip，则不会出现上下行导频的干扰，根据公式：，由此决定了TD的覆盖范围为：96/2/(1.28*106)*3*105 11.25km当定时提前超过96个chips时，UE发送的UpPTS将干扰临近UE的DwPTS的接收，这在TD-SCDMA中是可以接收的，这是因为：第一、对于大小区，两UE靠近的可能性不大；第二、DwPTS无需在每一帧中均被UE接收，初始小区搜索中几个DwPTS未能接收亦无大妨；第三、UpPTS并不在每一帧中发射，它仅在随机接入或切换时需要，故干扰的概率很小。所以UE的定时提前可以达到96+96=192个chip，甚至96+96+160=352个chip。相应的TD覆盖范围可达到25km，甚至41km。2.2 业务同径覆盖TD-SCDMA系统能同时保证各业务的连续覆盖。WCDMA各业务的扩频因子不同，因而覆盖为半径不同的同心圆，即“同心覆盖”，这给它的网络规划带来了很大的麻烦，如果保证语音业务的连续覆盖，就不能保证高速数据业务的连续覆盖，如果保证高速数据业务的连续覆盖，语音业务的覆盖就有很大的重叠，相互之间会存在严重的干扰。TD-SCDMA的系统数据业务半径差别不明显，这是由于高速数据业务占用多个时隙，而每时隙占用码道数相同，处理增益相差不大，使得其各业务的覆盖半径基本相同，即“同径覆盖”，因此能同时保证各业务的连续覆盖。2.3 系统容量大对于语音业务，TD-SCDMA的频率利用率为15用户/MHz/小区，WCDMA及cdma2000的频率利用率分别为6用户/MHz/小区、8用户/MHz/小区；对于数据业务，TD-SCDMA的频率利用率为1.25Mbps/MHz/小区，WCDMA及cdma2000的频率利用率分别为0.4Mbps/MHz/小区、1.0Mbps/MHz/小区。不难看出，在相同的频谱宽度内，TD-SCDMA系统可以支持更多的用户数和更高速的数据传输。我国为TDD模式规划了55MHz的核心频段以及100MHz的补充频段； TD-SCDMA技术在55MHz的核心频段可提供33个频点（55MHz/1.6MHz），补充频带内可提供60个频点（100MHz/1.6MHz）。表 2.31系统码道受限分析业务类型TD-SCDMA（1.6M*6）WCDMA（5*2M）三上三下二上四下一上五下单小区网络可用下行上行下行上行下行上行12.2K14414419296240481286064K36364824601230-3215128K1818241230612-146384K6-6-6-6-732M-6-112.4 小区呼吸现象弱所谓呼吸效应就是随着小区用户数的增加使覆盖半径收缩的现象。导致呼吸效应的主要原因是CDMA系统是一个自干扰系统，因此呼吸效应是CDMA系统的一个天生缺陷。呼吸效应的另一个表现形式是每种业务用户数的变化都会导致所有业务的覆盖半径发生变化，这会给网络规划和网络优化带来很大的麻烦。TD-SCDMA是一个集CDMA、FDMA、TDMA以及SDMA于一身的系统，它通过低带宽FDMA和TDMA来抑制系统的主要干扰，使产生呼吸效应的因素显著降低，在单时隙中采用CDMA技术来提高容量，单时隙中多个用户之间的干扰也是产生呼吸效应的唯一原因，而这部分干扰通过联合检测和智能天线技术（SDMA技术）也基本上被克服了，因此TD-SCDMA不再是一个干扰受限系统，而是一个码道受限系统，覆盖半径基本不随用户数的增加而变化，即呼吸效应不明显。2.5 智能天线对网络规划的影响智能天线可以有效地降低小区内及小区间的干扰，因此可以有效地提高TD-SCDMA的覆盖范围及容量。理论上智能天线上行有9dB的分集增益，下行有9dB的赋形增益；从外场测试的结果表明，智能天线能有效地降低了小区内及小区间的干扰，因此提高了系统容量。智能天线的使用代价是增加了系统的复杂度。目前TD-SCDMA使用的智能天线，不管是圆阵还是线阵，都不能电调下倾，只能预制下倾角，线阵可以机械下倾；而WCDMA则可以实现电下倾和机械下倾。第3章 TD-SCDMA组网策略& 知识点l 掌握无线网络规划思想l 掌握TD-SCDMA网络规划原则l 掌握TD-SCDMA网络规划要点3.1 无线网络规划思想网络规划必须要达到服务区内最大程度的时间、地点的无线覆盖，最大程度减少干扰，达到所要求的服务质量，最优化设置无线参数，最大发挥系统服务质量，在满足容量和服务质量前提下，尽量减少系统设备单元，降低成本。网络规划是覆盖（Coverage）、服务（Service）和成本（Cost）三要素（简称CSC）的一个整合过程，如何做到这三要素的和谐统一，是我们网络规划必须面对的问题。一个出色的组网方案应该是在网络建设的各个时期以最低代价来满足运营要求。网络规划必须符合国家和当地的实际情况；必须适应网络规模滚动发展，系统容量以满足用户增长为衡量；要充分利用已有资源，应平滑过度；注重网络质量的控制，保证网络安全、可靠；综合考虑网络规模、技术手段的未来发展和演进方向。规划策略指导思想是覆盖点、线、面，充分吸收话务量。对于话务（业务）量集中的“点”，为重点覆盖区域，确保这些区域的覆盖，我们称为“点”覆盖。对于话务（业务）量流动的“线”，把重点覆盖区域通过的几条主要“线”链接在一起，保证用户的满意度。确保这些区域的覆盖，我们称为“线”覆盖。对于话务（业务）量有一定需求的地区“面”，为了进一步提高用户的满意度，同时尽量吸收更多的用户，我们把次要“点”和次要的“线”，连接起来。确保这些区域的一定程度的覆盖，我们称为“面”覆盖。“点”覆盖：指的是重点覆盖区域包括：（省）市政府办公地、运营商办公地（楼）、高级写字楼，高档宾馆区、高档住宅区、大型商场、集市和娱乐场所、医院、大专院校等重点覆盖区的楼上或以重点覆盖区为中心50m之内有站点；重点覆盖区的基地距离在600m800m左右。“线”覆盖：指的是主要商业街、市区主要交通干道、城际高速公路、机场公路等。主要交通干道。“面”覆盖：在上述主要站点选择之后，进行覆盖区的覆盖。主要是把各个独立的主要站点连接起来，保证网络的连续覆盖。对位于普通的居民住宅区的次要站点，站点的选择根据住宅区的疏密情况保持一致，站点之间的距离在1km左右。 一个覆盖良好、性能完善的网络，不是一蹴而就完成的，是经过多次规划不断建设完成的；也不是只有宏蜂窝的广域覆盖，就能解决道路、热点和重点建筑的覆盖。在组网过程中，要灵活使用宏蜂窝、微蜂窝、射频拉远、直放站。3.2 TD-SCDMA网规原则TD-SCDMA无线网络规划思路要坚持规模发展的原则，充分考虑长远规划及用户容量分阶段逐步增加的特点，结合热点、重点覆盖区域，实现全网一次规划，分期建设，不断调整的策略。基站的规划需要综合考虑规划区域地理环境特点、预规划远景容量目标，做到全网“一次规划，分期建设”。通过完善的一次性全网规划，保证网络规划的战略性目标，降低扩容对现网运行系统的影响，保证无线网络的低复杂性，易于网络建设和网络维护。首先完成重点区域、热点区域的覆盖，所有站点一次性到位，完成初期覆盖，市区（特别是密集城区）要做到大覆盖、大负载，密集城区、普通市区一般采用多载三扇站型，扩容阶段可以增加载频，郊区、农村等业务量稀少的广覆盖地区，可以采用全向站进行规划。TD-SCDMA频率资源丰富，充分考虑以上原则，提出了“一次规划，分期建设”的组网理念，其各期规划互不相干，各种业务基本可达连续覆盖。图 3.21一次规划，分期建设在建网初期，覆盖半径按照同频组网情况进行规划，而初期的频点规划则以异频规划为主，随着容量的增加逐渐实现从异频组网到混频组网直至同频组网的过程；在密集城区和一般城区以宏蜂窝覆盖为主，并考虑室外宏蜂窝对部分室内用户的覆盖；宏蜂窝组网均采用智能天线，一般采用线阵智能天线；一般切换采用接力切换方式，跨RNC切换时，采用硬切换方式。3.3 TD-SCDMA网规要点TD-SCDMA网络规划要点包括：覆盖规划、容量规划、无线参数规划（包括：频点规划、码资源规划、邻小区规划等等）。3.3.1 覆盖规划考虑不同无线环境的传播模型，考虑不同的覆盖率要求等来设计我们的基站类型，使得达到无线网络规划初期对网络各种业务的覆盖要求。由于TD-SCDMA系统各种业务覆盖半径近似相同，因此，各种业务的连续覆盖可以得到很好的平衡。进行覆盖规划时，要充分考虑无线传播环境。由于无线电波在空间衰减存在较多的不可控因素，相对比较复杂。应对不同的无线环境进行合理分区，通过模型测试和校正，滤除无线传播环境对无线信号快衰落的影响，得到合理的站间距。3.3.2 容量规划考虑不同用户业务类型来进行网络容量规划。一般在城区的业务量比在郊区业务量大，同时各种地区的业务渗透率也有很大不同，应对规划区域进行合理分区，并进行业务量预测，来进行容量规划。3.3.3 无线参数规划3.3.3.1 频点规划考虑用户数和用户构成，考虑可用频点资源多少，考虑业务类型和业务量，考虑我们的站型选择，设计我们的频点分配。考虑到同频组网的干扰较大，因此在进行频点规划时，应尽量避免相邻小区使用同一个频点。TD-SCDMA在进行频率规划时，采取如下原则：覆盖半径按照同频组网情况进行规划，而初期的频点规划则以异频规划为主，随着容量的增加逐渐实现从异频组网到混频组网直至同频组网的过程。3.3.3.2 码资源规划TD-SCDMA的码资源规划包括两点：下行同步码的规划和复合码的规划。32个下行同步码两两之间存在相关性的差异，因此对相邻小区和码的复用距离要进行合理规划；复合码是扰码和扩频码的乘积，不将相关性很强的码分配在覆盖区交叠的相邻小区或扇区。思考题：1. TD-SCDMA的组网原则及其优点。2. TD-SCDMA网络规划的要点包括哪几点？3.为什么TD-SCDMA系统各业务的覆盖半径基本相同？ 4.码资源规划的原则是什么？ 第4章 TD-SCDMA网规流程知识点l 掌握TD-SCDMA网络规划流程l 掌握需求分析要点l 掌握TD-SCDMA规模估算的方法l 掌握使用Mapinfo进行基站布点l 掌握Planet网络仿真的调整方法l 掌握TD-SCDMA无线网络勘察要点l 掌握TD-SCDMA频点规划方法l 掌握TD-SCDMA码资源规划方法4.1 概述在满足运营商提出的覆盖范围、容量要求、服务质量的情况下，给出网络规模估算结果，使投资最小化，并仿真工具软件验证。网络规划要对网络发展趋势做出预测，并为未来的建设作好准备。图 4.11网络规划在网络建设中的地位在没有现网的情况下，采用如下流程进行网络规划。需求分析规模估算无线网络勘察拓扑结构设计规划报告详细仿真无线参数规划无线环境分析天线选型图 4.12网络规划的一般步骤4.2 需求分析项目预研的过程中需要了解客户对将要组建网络的要求。了解现有网络运行状况及发展计划，调查当地电波传播环境，调查服务区内话务需求分布情况，对服务区内近期和远期的话务需求作合理预测。4.2.1 区域划分在进行业务分析时，首先需要按照一定的规则对有效覆盖区进行划分和归类，不同区域类型的覆盖区采用不同的设计原则和服务等级，以达到通信质量和建设成本的平衡，获得最优的资源配置。考虑无线传播环境因素，通常按下表的方法进行划分。表 4.21无线传播环境分类表区域分类地形地貌特征描述密集市区周围建筑物平均高度30米(10层以上), 周围建筑物平均楼距约1020米；一般在基站附近的建筑物较为密集，周围既有较多10层以上的建筑物，也有部分二十层左右的建筑物，周边道路不算太宽。市区周围建筑物平均高度1530米(59层), 周围建筑物平均楼距约1020米；一般基站附近的建筑物分布比较均匀，周围主要以9层以下建筑物为主，也可能有零星的9层以上建筑物，周边道路不算太宽。郊区城市边缘地区或乡镇中心区，周围建筑物平均高度1015米(35层), 周围建筑物平均楼距约3050米；一般基站附近的建筑物分布比较均匀，周围主要以34层建筑物为主，也可能有零星的4层以上建筑物，建筑物之间有较宽的空间。农村一般的农村地区，周围建筑物平均高度10米以下(以1-2层房子为主), 周围建筑物散落分布，建筑物之间或周围有较大面积的开阔地。4.2.2 用户密度需求分析阶段要根据客户要求的业务区，确定规划区的覆盖区域划分，以及与之相对应的用户（数）密度分布，确定业务区域划分；以规划设计所要达到的目标。就客户提出的规划要求做客户需求分析。了解规划区的地物、地貌，研究话务量的分布，了解规划区的人口分布和人均收入，了解规划区的现网信息。提出满足客户提出的覆盖、容量、QoS等要求的规划策略。对客户要求覆盖的重点区域实地勘察。利用GPS了解覆盖区的位置，覆盖区的面积。通过现网话务量分布的数据，指导待建网络的规划。根据提供的现网基站信息，作好仿真前的准备工作。需求分析需要做以下工作：预期用户数预期用户总数涉及到国家、城市的总体发展战略、各区域经济发展水平及发展前景、运营商的策略等各种因素，其预测的方法主要有人口普及率法、瑞利分布多因素法、曲线拟合法等。预期用户数要考虑： 地形地貌环境和人口分布状况 无线网络频点环境 客户的网络建设战略 系统设计参数要求 覆盖需求 客户可提供站点信息 现有无线网络站点分布和话务分布信息 客户其它特殊需求表 4.22业务需求综合分析举例表4.2.3 业务模型3G网络多业务并存的特点，使对各种业务的业务模型研究成为3G网络规划的重点工作之一。因为TD-SCDMA系统的许多关键性能参数，比如覆盖，容量，频谱效率等，都与系统承载的业务类型密切相关。为预测TD-SCDMA系统承载多种业务时的性能，建立有效的资源分配策略，须掌握业务尤其是各种数据业务的特性，建立合适的业务模型。目前3G网络中存在的业务大致可分为两类：话音业务和数据业务，它们的业务呼叫模型有显著的不同。（1）话音业务呼叫模型话音业务模型和IS95系统的话音业务模型相同，主要有以下指标： 忙时的每用户Erlang； 服务等级（GOS）； 每次呼叫的平均呼叫时长； 话音呼叫的特点： 每一次呼叫就是一次话音接入与释放的过程； 每次通话过程中占用的资源内容不变呼叫时长呼叫建立呼叫释放话音业务模型的主要参数为用户平均发起呼叫的频率和平均呼叫持续时间。由这两个参数可以计算得到单个用户忙时通话的爱尔兰数量。图 4.21语音话务模型（2）数据业务呼叫模型数据业务是休眠（Dormant）状态和激活（Active）状态的转换；用户的每一次会话（Session）可以包含多次分组呼叫（Packet Call），而且不同的业务类型和不同的用户类型都具有不同的特点；数据以突发（Data Burst）方式传输；分组呼叫所占用的资源随着数据的突发传输而随时变化。图 4.22数据呼叫流程示意图4.3 无线环境分析无线环境分析包括：频谱扫描分析和传播模型分析。4.3.1 频谱扫描频谱扫描的目的是为了找出当前规划项目准备采用的频段是否存在干扰并找出干扰方位及强度，从而当前项目选用合适频点提供参考，也可用于网络优化中问题定位；方式：路测、定点测试方法、注意事项结果分析、报告输出 4.3.2 传播模型传播模型测试的目的就是通过选取测试几个典型的站点的传播环境，来预测整个预规划区域的无线传播特性。传播模型的准确度直接影响到无线网络规划的规模估算、站点分布、仿真及规划的准确度，是无线网络规划的基础，在整个网络规划中具有非常重要的作用。传播模型测试和校正：以有限的测试来预测整个规划区域的无线传播特性传模校正是对接收信号的中值场强进行校正；移动环境的复杂多变，对接收信号中值进行准确计算也是相当困难，工程上做法是，在大量场强测试的基础上，经过对数据的分析与统计处理，给出传播特性的计算公式，并建立对应的传播预测模型，从而能用较简单的方法预测接收信号的中值。传模校正的数据用的是测试点的中值场强值，因此应消除快衰落的影响。William C.Y.Lee的理论认为，在进行数据采集时，在平均采样区间长度为40个波长间隔内，采36或最多50个抽样点能有效的去除快衰落的影响，传播模型测试的车速应满足李氏定理要求。4.4 天线选型4.4.1 智能天线原理智能天线原理：使一组天线和对应的收发信机按照一定的方式排列和激励，利用波的干涉原理可以产生强方向性的辐射方向图，使用数字信号处理方法在基带进行处理，使得辐射方向图的主瓣自适应地指向用户来波方向，就能达到提高信号的载干比，降低发射功率，提高系统覆盖范围的目的。4.4.2 智能天线选型原则天线的水平波束宽度和方位角度决定覆盖的范围。基站数目较多、覆盖半径较小、话务分布较大的区域，天线的水平波瓣宽度应选得小一点；覆盖半径较大，话务分布较少的区域，天线的水平波瓣宽度应选得大一些。天线的垂直波束宽度和下倾角决定基站覆盖的距离。覆盖区内地形平坦，建筑物稀疏，平均高度较低的，天线的垂直波瓣宽度可选得小一点；覆盖区内地形复杂、落差大，天线的垂直波瓣宽度可选得大一些。天线增益是天线的重要参数，不同的场景要考虑采用不同的天线增益。密集城市，覆盖范围相对较小，增益要相对小些。降低信号强度，减少干扰；农村和乡镇，增益可以适度加大，达到广覆盖的要求，增大覆盖的光度和深度；公路和铁路，增益可以比较大，由于水平波瓣角较小，增益较高，可以在比较窄的范围内达到很长的覆盖距离。4.5 规模估算在做网络规划前，可以预先估计网络的规模，如整个网络需要多少基站，多少小区等。网络规模估算就是通过链路预算容量估算之后，大致确定基站数量和基站密度。再根据覆盖确定需要的Node B数量的时候，计算反向覆盖可以得到小区覆盖半径。根据各个业务区的面积可以粗略计算需要的Node B数量。然后根据用户容量确定需要的Node B数量。二者之间取大即为所需要的Node B数量。网络规模直接由两个方面决定，一是由于覆盖受限而必须要的小区数目，二是由于小区容量受限而必须要的小区数目。网络规模估算包括两部分，一部分是基于覆盖的规模估算，一部分是基于容量的规模估算。4.5.1 基于覆盖的规模估算覆盖估算要做到如下几步： 无线传播模型确定； 使用链路预算工具，在校正后传播模型基础上，分别计算满足上下行覆盖要求条件下各个区域的小区半径； 根据站型计算小区面积； 用区域面积除以小区面积就得到所需的基站个数。4.5.1.1 无线传播模型在所有的通信传播环境当中，无线通信环境是最恶劣的、也是最复杂的，除了自由空间的路径损耗以外，还要受到慢衰落和多径传播的影响，从而造成空间选择性衰落，时间选择性衰落和频率选择性衰落等情况的发生，使上下行的接受信号质量大大劣化。因此，在无线网络设计中，选择一个与实际环境接近的传播模型是进行覆盖规划和预测仿真的基础。TD-SCDMA系统使用的是2000MHz的频段。从实际的测试可以看到，原来的通用的传播模型仍然适用于2000MHz频段，只是需要进行相应的模型校正。Planet规划软件具有传播模型校正的功能，宏蜂窝用的传播模型是通用模型，具体如下：符号定义：PRx：接收功率；PTx：发射功率；K1：参考点损耗常量；K2：地物坡度修正因子；K3：有效天线高度增益；K4：绕射修正因子；K5：奥村哈塔乘性修正因子；K6：移动台天线高度修正因子；Kclutter：移动台所处的地物损耗；Heff：基站的距离地面的有效天线高度；Hms：移动终端的高度（m）；d：基站与移动终端之间的距离（m）。由于经验传播模型的传播环境与实际使用的传播环境不一定相似，因此，有必要在将要建设TD-SCDMA网络的地区进行典型环境的电波传播测试，并利用测试数据修正传播模型，以提高传播预测的准确性。(1) 测试站址的选择尽可能选择服务区内具有代表性的传播环境，对不同的人为环境如密集城区、一般城区、郊区等等，能分别设测试站点；站址的选择原则是要使它能覆盖足够多的地物类型；测试站点的天线比周围（150200m范围）内的障碍物高出5m以上；对每一种人为环境，最好有三个或三个以上的测试站点，以尽可能消除位置因素。(2) 确定测试站点相关参数采用全向天线，基站天线有效高度：430m；移动台天线高度：12m。另外，要记录测试站点经纬度，天线高度、天线类型（包括方向图、增益）、馈缆损耗、发射机的发射功率、接收机的增益、是否有人体损耗和车内损耗（如果使用场强测试车，则没有人体损耗和车内损耗）。确保测试频点的干净。(3) 确定测试路线测试前要预先设置好路线，测试路线直接关系到测试数据的准确性。设定测试路线必须考虑以下几个方面： 能够得到不同距离不同方向的测试数据； 在某一距离上至少有45个测试数据，以消除位置影响； 尽可能经过各种地物； 尽量避免选择高速公路或较宽的公路，最好选择宽度不超过3米的狭窄公路。有两种方法：一种是走“8”字形的测试路线，一种是走螺旋形的路线；但具体还要根据实际的环境允许选择可行的路线。(4) 对电子地图要求电子地图（又称数字化地图），是进行传播模型修正必需的。移动通信所用的电子地图包括地形高度、地物、街道矢量、建筑物等对电波传播有影响的地理信息，是传播模型修正的重要基础数据。电子地图精度要求：电子地图精度要求与传播模型及规划的精度有关，一般50m、100m精度用于农村，20m精度用于城市和郊区，5m精度用于微蜂窝；(5) 电波传播模型的修正方法将无效的数据过滤掉：考虑到接收机的接收灵敏度，需将接收灵敏度范围之外的数据过滤掉；由于基站附近，接收功率的主要受基站附近的建筑物和街道走向的影响，因此离基站很近的测试数据不能用于修正传播模型。在宏模型修正时，需使用距离过滤器。将测试数据定位在实际路线上：由于GPS存在偏差，因此测试数据在显示的时候并不是总在测试路径上，因此需要进行数据定位以消除地理偏差。考虑街道“波导效应”对测试数据的影响：由于电波传播测试一般是在街道上测试的，但对于街道，存在着“波导效应”，使得平行于传播方向的信号强度比垂直于传播方向的信号强度高出10dB左右。由于传播模型不是只为预测道路上的传播情况的应用，因此与道路相关的因素应该去掉；否则会导致修正后的传播模型整体偏大或偏小（如果不做去掉街道因素的工作，则测试数据中纵向街道和横向街道的采样数据最好差不多，但这对测试的要求太高，且纵向街道和横向街道的效应难以完全抵消）。4.5.1.2 链路预算覆盖受限可通过链路预算来确定，下图是链路预算的示意图。图 4.51链路预算示意图如果已知或估计出发射信号功率，发射端和接收端的增益与损耗，干扰功率，接收信号的质量门限等参数，就可以计算出为保证接收质量而最大允许的路径损耗，用传播模型反推可得到最大允许的覆盖半径。比较规划区的面积和单小区覆盖的面积就可估算出需要的基站和小区数目。上行链路的链路预算步骤如下：第一步：计算移动台等效全向辐射功率EIRP(dBm)； = 移动台最大发射功率(dBm)移动台天线增益(dBi)人体损耗；第二步：计算基站接收机噪声功率（dBm）； = 热噪声谱密度(dBm/Hz)噪声系数+ 10*log 1280000(Hz)第三步：计算基站接收机干扰功率（mW）； = 接收机噪声功率mW*10(干扰容量/10)接收机噪声功率mW；第四步：计算基站接收机热噪声和干扰功率(mW)； = 接收机干扰功率（mW）接收机噪声功率(mW)；第五步：计算基站接收机灵敏度(dBm)； = 要求的Eb/N0处理增益接收机噪声和干扰功率(dBm)；第六步：计算最大路损（dB）； = 移动台等效全向辐射功率（dBm）-接收机灵敏度(dBm)基站天线增益(dBi)赋形增益基站电缆损耗快衰落余量；第七步：允许最大传播损耗（dB）； = 最大路损对数正态衰落余量穿透损耗第八步：计算最大覆盖半径（Km）。 通过传播损耗和传播模型反推出最大覆盖半径。4.5.2 基于容量的规模估算容量估算是基于Campell理论的混合业务容量估算方法。将不同业务对系统负荷产生的影响等效为多个语音信道对系统负荷产生的影响，计算出混合业务条件下小区的复合信道数，查Erlang B表，得到复合爱尔兰数，并在此基础上进行容量规模估算。分别计算上行容量和下行容量，确定小区容量规模和小区半径。 容量受限估计，一般通过仿真分析得到单个小区能提供的容量，将整个网络需要提供的容量与单个小区提供的容量做比较，就可得到需要的小区数目。因为TD-SCDMA网络是多业务并存的网络，对小区容量的估算不能简单沿用纯语音网络中对小区容量的估算方法，这是因为不同业务的业务速率和所需的Eb/No不同，因此对系统负荷产生的影响也不同。在本网络规划中，容量估算是基于Campell理论的混合业务容量估算方法。通过将不同业务对系统负荷产生的影响等效为多个语音信道对系统负荷产生的影响，可以计算出混合业务条件下小区的复合信道数和复合爱尔兰数，并在此基础上进行容量规模估算。因为各地区每种业务的总业务量已由业务模型导出，根据Campell理论，可以求得在特定的业务模型下满足地区容量需求所需的基站数。4.6 拓扑结构设计拓扑结构设计包括模拟布点、预规划仿真两部分。4.6.1 模拟布点基站布点是指根据规模估算的结果，在电子地图上，考虑电子地图上呈现的地物、矢量信息，进行模拟布点。可采用Mapinfo软件或网络仿真软件实现。4.6.1.1 Mapinfo简介Mapinfo地图采用的是高质量人造卫星拍摄的红外多光谱影像图（一万米高空），然后根据GPS全球定位系统的帮助下，由数据采集人员现场完成测试配准卫星影象的坐标，完成大面积区域地图的初步制作过程。 对于密集城市的地图制作，还有根据城市基础地理信息资料、纸介资料地图和大量城市街道GPS测试数据完成各种要素信息兼备的商用数字化电子地图。这其中地理匹配、数字化扫描拼接、人工矢量化绘图、人工要素名称标注等工作是主要的工作量。Mapinfo地图的文件结构：每一个图层包含四个文件。举例说明： 街道是一个图层。表示这一图层的文件有：street.dat、street.id、street.map、street.tab，如果加了索引，还会有一个索引文件，扩展名为*.ind，如：street.ind。4.6.1.2 Mapinfo基站布点常用操作站点表格图形化显示：对于实际应用而言，如果能将诸如站点信息等相关数据进行图形化的显示，对网络规划和网络优化及故障排查都会有很大帮助。实际应用中，站点数据一般存放成xls表格的形式，下面介绍详细的操作步骤。（1）打开Excel文件打开mapinfo软件，默认状态下会弹出一个对话框，这里我们选择打开表，找到*.xls文件。若这里的xls表格中带有字段名称一栏，如果需要，进行以下修改：Excel信息对话框的“命名范围”下拉筐里选择“其他”，会弹出另一个其他范围的对话框，其值代表要导入的数据范围。通常我们会将第一行作为表头，那么真正的数据就从第二行开始，修改范围值后再回到Excel 信息对话框将“所选范围的上一