G转U培训系列02-WCDMA无线网络覆盖规划-V1.0

WCDMA无线网络覆盖规划,G转U转型培训系列V1.0,Page1,学习完此课程，您将会：了解网络规划的内容和流程掌握上行链路预算及其包含元素的含义掌握下行链路预算及其包含元素的含义掌握覆盖增强技术,目标,Page2,内容介绍,第1章WCDMA网络规划流程第2章上行链路预算第3章下行链路预算第4章覆盖增强技术（选读）第5章链路预算示例第6章覆盖预测及仿真,Page3,内容介绍,第1章WCDMA网络规划流程1.1无线网络规划概述1.2华为无线网规理念1.3无线网络规划流程,Page4,本课程重点：无线网络规划！,网络规划定义和范畴,网络规划定义：根据建网目标和网络演进需要，结合成本要求，选择合适的网元设备进行规划，最终输出网元数目，网元配置，确定网元间的连接方式，为下一步的工程实施提供依据。网络规划范畴：核心网络规划无线网络规划传输网络规划,Page5,无线网络规划在3G建设中的重要性,重要性：在移动通信网络建设中，成本主要来自于设备投资。3G网络的三大组成部分：无线接入、传输和核心网中，无线接入网络的投资占据整个移动通信网络投资的70%以上。无线接入网络投资的规模主要取决于网络中的站点数目和站型配置，这是由无线网络规划所确定的数据。,Page6,WCDMA与GSM网络规划的差异,GSM系统通过蜂窝网络结构和频率规划保证同频干扰、邻频干扰满足通话质量要求在保证干扰满足要求的情况下，GSM能够支持的用户数可以由载频数和时隙数推算得到GSM系统覆盖能力由发信机的发射功率和收信机的解调性能决定GSM提供单一话音业务，GoS指标确定，设计目标相对单一,WCDMA系统由于采用扩频技术，可以实现11的频率复用，无需频率规划WCDMA每载波的容量与所处环境，邻区干扰等因素有关，具有“软”特性WCDMA系统覆盖能力与系统负载状况相关，系统负载增加会导致覆盖范围的缩小WCDMA系统支持包括话音业务在内的多种不同速率、不同QoS的业务，它们的覆盖容量各不相同。规划中需要充分考虑实际需要，通过合理规划和无线资源管理，达到充分发挥系统效能的目标,Page7,容量覆盖质量之间关系,WCDMA系统的容量、覆盖、质量关系WCDMA系统是自干扰系统，容量、覆盖、质量之间密切相关容量覆盖设计负载增加，容量增大，干扰增加，覆盖减小容量质量通过降低部分连接的质量要求，可以提高系统容量覆盖质量通过降低部分连接的质量要求，同样可以增加覆盖能力GSM系统的容量、覆盖、质量基本是互相独立的,Page8,内容介绍,第1章WCDMA网络规划流程1.1无线网络规划概述1.2无线网络规划流程,Page9,无线网络规划流程概述,无线网络估算在规划项目的前期，对未来的网络进行初步的规划。输出RAN网元的配置和规模，供项目前期交流及合同制定过程中成本估算使用。无线网络预规划规划项目的中期，在估算输出的基础上，对将来的网络做进一步的详细规划，确定更加精确的网络规模和理论站址位置。输出预规划报告可供项目中期交流及合同签署过程中成本估算使用。,基本流程和GSM一致,Page10,无线网络规划流程概述,无线网络小区规划规划项目的后期，根据预规划输出的结果，对每一个站点的选择进行实地勘测验证，确定指导工程建设的各项网规相关小区工程参数。一般需要通过仿真验证小区参数设置及规划效果。所输出报告为能够指导工程建设的最终无线网络规划方案。,基本流程和GSM一致,Page11,无线网络规划流程概述,各流程之间的关系,Page12,思考题,无线网络规划主要有哪几个过程？,Page13,本章小结,本章主要讲述了无线网络规划的范畴无线网规的主要流程,Page14,内容介绍,第1章WCDMA网络规划流程第2章上行链路预算第3章下行链路预算第4章覆盖增强技术（选读）第5章链路预算示例第6章覆盖预测及仿真,Page15,创建链路预算,获得小区半径,计算单站覆盖面积,需要的站点数,最大路径损耗,客户需求分析,覆盖估算流程,所需站点数规划目标区域面积/单基站覆盖面积,规划区域环境相关特性室内覆盖程度覆盖概率小区负载技术体制相关参数设备性能相关参数传播模型,全向站,三扇区站,六扇区站,基本流程和GSM一致,Page16,链路预算基本原理,链路预算：通过对系统中前反向信号传播途径中各种影响因素进行考察，对系统的覆盖能力进行估计，获得保持一定通信质量下链路所允许的最大传播损耗。,与GSM原理一致,Page17,链路预算原理上行,Page18,算法介绍,上行链路（反向）PL_UL=Pout_UE+Ga_BS+Ga_UELf_BS+Ga_SHOMpcMfMIM_BNLpLbS_BSPL_UL上行链路最大传播损耗Pout_UE手机最大发射功率Ga_BS基站天线增益、Ga_UE移动台天线增益Lf_BS馈线损耗Ga_SHO软切换增益Mpc快速功控余量（快衰落余量）Mf阴影衰落余量（与传播环境和覆盖要求相关）MI干扰余量（与系统设计容量相关）M_BN背景噪声余量（与电磁背景环境有关）Lp建筑物穿透损耗（要求室内覆盖时使用）Lb人体损耗S_BS基站接收机灵敏度（与业务、多径条件等因素相关）,Page19,WCDMA上行链路预算要素,MaxPowerofTCHBodyLossGainofUETxAntennaEIRPGainofBSRxAntennaCableLossPenetrationLossNoiseFigure(BS)EbvsNoRequired(BS)SensitivityofBSReceiver,ULCellLoadingInterferenceMarginBackgroundNoiseLevelMarginforBackgroundNoiseFastFadingMarginStd.dev.ofSlowFadingEdgecoverageProbabilitySlowFadingMarginSHOGainoverFastFadingSHOGainoverSlowFading,8、9、10、11、12、19、20为GSM和WCDMA有差别项,Page20,重点提示：,Sensitivity：与GSM不同，WCDMA链路预算中根据不同的业务类型其灵敏度也不同。InterferenceMargin：GSM采用干扰余量这一定复用比下基本固定；WCDMA干扰余量要随业务负荷增加而增大。（随后特别列举了典型负荷下的干扰余量）SHOGainoverfading(slow、fast):增加而WCDMA采用了软切换，该技术能够起到对抗和降低衰落的作用，从而获得相应的增益。本章非特别指出参数作为浏览项。,Page21,WCDMA上行链路预算要素,1.TCH最大发射功率MaxPowerofTCH(dBm)设备参数对于UE来说，它的每业务信道最大发射功率一般就是其额定总发射功率商用网络中，UE种类繁多，链路预算中应根据市场上主流商用手机规格，参考运营商意见，合理设置此参数，一般为Class4。,Page22,WCDMA上行链路预算要素,2.人体损耗BodyLoss(dB)系统参数话音业务人体损耗取值3dBVP和数据业务由于以阅读观看为主，UE距人体较远，人体损耗取值0dB3.UE天线增益GainofUETxAntenna(dBi)设备参数通常，假设UE的天线增益为0dBi（收发相同）4.等效各向同性发射功率EIRP(dBm)UEEIRP(dBm)=UETxPower(dBm)+GainofUETxAntenna(dBi)-(BodyLoss(dB),Page23,WCDMA上行链路预算要素,5.基站接收天线增益GainofBSRxAntenna(dBi)设备参数,Page24,WCDMA上行链路预算要素,6.馈缆损耗CableLoss(dB)设备参数包括从机顶到天线接头之间所有馈线、连接器的损耗，包含：底跳线、连接器、馈缆、顶跳线除馈缆以外的损耗相对固定，可假设约为0.8dB2GHz常用馈线每100米损耗（dB）：,Page25,WCDMA上行链路预算要素,7.基站噪声系数NoiseFigure(dB)设备参数噪声系数：评价放大器噪声性能好坏的一个指标，用NF表示，定义为放大器的输入信噪比与输出信噪比之比。级联网络的噪声系数公式：接收机的底噪（单位带宽内）：PN=KTBWNF=-174(dBm/Hz)+10lg(3.84MHz/1Hz)+NF(dB)=-108(dBm/3.84MHz)+NF(dB),NF=SNRi/SNRo=(Si/Ni)/(So/No),Page26,WCDMA上行链路预算要素,8.基站解调门限EbvsNoRequired(dB)体制参数通过链路仿真获得，与以下因素相关：收分集配置多径信道条件承载类型9.基站接收灵敏度SensitivityofBSReceiver(dBm)SensitivityofReceiver(dBm)=基站接收机底噪+基站解调门限处理增益=-174(dBm/Hz)+NF(dB)+10lg(3.84MHz/1Hz)+EbvsNorequired(dB)-10lg3.84MHz/Rb(kHz)=-174(dBm/Hz)+NF(dB)+10lg1000*Rb(kHz)+Eb/No(dB),Page27,WCDMA上行链路预算要素,10.上行负荷因子UplinkCellLoading设计系统目标负荷,上行负荷因子是小区上行负荷水平的指标量负荷因子越高，上行链路干扰越大上行负荷接近100%时，上行链路干扰上升达到无穷大，对应的容量称为极限容量,Page28,WCDMA上行链路预算要素,11.上行干扰余量UplinkInterferenceMargin(dB)CDMA体制参数,50%负载3dB60%负载4dB75%负载6dB,重点,Page29,WCDMA上行链路预算要素,12.背景噪声电平BackgroundNoiseLevel(dBm)环境相关参数外界电磁干扰来源：无线发射机（GSM、微波、雷达、电视台、）汽车点火闪电相关报告表明，在2GHz频段，电磁干扰水平的均值为-104dBm，标准差为2.9dB。对于特定地区的规划，最好是通过清频测试得到当地干扰水平的估计。,Page30,WCDMA上行链路预算要素,13.背景噪声链路余量MarginforBackgroundNoise(dB)环境相关参数假设设备（NodeB或UE）底噪为XdBm，外界干扰功率为YdBm，则需要留出的外界干扰余量为：MarginforBackgroundNoise=10log(10X/10+10Y/10)dBm-XdBm某些由于外界电磁干扰的存在，需要在链路预算中留出相应的余量。一般情况下无外界干扰时该值取0dB,Page31,WCDMA上行链路预算要素,14.快衰落余量FastFadingMargin(dB)CDMA体制参数快衰落余量在有些参考书中也称“功控余量”在链路预算中，使用的接收机解调性能是基于理想功控的假设得到的仿真结果，在实际的系统中，由于发射方的发射功率是有限的，这就在闭环功控中引入了非理想的因素。功控余量对上行链路解调性能的影响：仿真结果表明，当功控余量很大时，外环功控设定的EbvsNo目标值接近理想功控条件下的仿真结果。随着功控余量的减小，EbvsNo渐渐增加。最后，几乎是功控余量每降低1dB，相应的EbvsNo要求就上升1dB。当接近无功控性能后，将无法保证BER/BLER的需求。,Page32,WCDMA上行链路预算要素,15.穿透损耗PenetrationLoss(dB)环境相关参数室内穿透损耗为建筑物紧挨外墙以外的平均信号强度与建筑物内部的平均信号强度之差穿透损耗与具体的建筑物类型、电波入射角度等都有关系，在链路预算中假设穿透损耗服从对数正态分布。更好的室内覆盖要求通过室外基站实现是不经济的，应通过针对性的室内覆盖解决方案满足。实际商用网络建设中，穿透损耗余量一般由运营商统一指定，以保证各家厂商规划结果可比较,Page33,WCDMA上行链路预算要素,16.阴影衰落标准差Std.dev.ofSlowFading(dB)环境相关参数室内阴影衰落标准差的计算：假设室外路径损耗估计标准差XdB，穿透损耗估计标准差YdB，则相应的室内用户路径损耗估计标准差=sqrt(X2+Y2),与GSM相同，根据传播环境和覆盖率要求查表,Page34,WCDMA上行链路预算要素,17.边缘覆盖概率需求EdgecoverageProbability覆盖要求当UE发射功率达到最大，如果仍不能克服路径损耗，达到接收机最低接收电平要求时，这一链路就会中断/接入失败。小区边缘的UE，如果设计其发射功率到达基站接收机后，刚好等于接收机的最小接收电平。则实际的测量电平结果将以这个最小接收电平为中心，服从正态分布。意味着UE有50的概率无法接入网络,Page35,WCDMA上行链路预算要素,18.阴影衰落余量SlowFadingMargin(dB)根据覆盖要求计算出来的环境相关参数阴影衰落余量(dB)=NORMSINV(边缘覆盖概率要求)阴影衰落标准差(dB),NORMSINV(x)为EXCEL中标准正态分布累积函数的逆函数。,Page36,WCDMA上行链路预算要素,19.软切换对抗快衰落增益SHOGainoverFastFading(dB)软切换增益由两部分构成：CDMA体制参数软切换多条无关分支的存在降低了阴影衰落余量需求，由此带来的增益多小区（Multi-Cell）增益软切换对链路解调性能的增益包含宏分集（MacroDiversityCombining）增益和对快衰落余量要求的降低软切换对抗快衰落增益指的是后者该值通过仿真得到，典型值为1.5dB,Page37,WCDMA上行链路预算要素,20.软切换对抗慢衰落增益SHOGainoverSlowFading(dB)如前所述，软切换增益由两部分构成：CDMA体制参数软切换多条无关分支的存在降低了阴影衰落余量需求，由此带来的增益多小区（Multi-Cell）增益软切换对链路解调性能的增益宏分集（MacroDiversityCombining）增益软切换对抗慢衰落增益指的是前者，即Multi-Cell增益该值一般通过边缘覆盖率（区域覆盖率）查表获得,Page38,WCDMA上行链路预算要素,SHO对抗阴影衰落的增益和边缘覆盖率的对应关系,当用户给定区域覆盖率时，可使用工具计算得到无软切换时区域覆盖概率对应的的边缘覆盖概率，然后再查表得到,Page39,小结：小区边缘路径损耗,在链路允许的最大路径损耗基础上，考虑满足一定边缘/区域覆盖概率要求所需的阴影衰落余量、软切换增益，以及室内覆盖时穿透损耗，就可以计算得到小区边缘位置的路径损耗中值：PathLoss(dB)=EiRP(dBm)-MinimumSignalStrengthRequired(dBm)-PenetrationLoss(dB)-SlowFadingMargin(dB)+SHOGainoverSlowFading(dB),Page40,上行链路预算总结,UE发射功率人体损耗UE天线发射增益,f(边缘覆盖概率)阴影衰落标准差,EIRP,软切换抵抗快、慢衰落增益,慢衰落余量,接收机接收灵敏度,接收机接收灵敏度接收机底噪解调门限处理增益接收机底噪10lg(K*T*B*Nf)-108(dBm/3.84MHz)+NF(dB)这里NF是接收系统在天线口的总NF处理增益10lg3.84Mcps/Rb(Kbps)（以WCDMA为例，其码片速率3.84Mcps）综合上面三个公式，得到接收机接收灵敏度计算公式为：-174(dBm/Hz)+NF(dB)+10lgRb(bps)+Eb/No(dB),背景噪声余量=10log(10X/10+10Y/10)dBm-XdBm这里X为接收机底噪，Y是外界背景噪声水平,假设室外路径损耗估计标准差XdB，穿透损耗估计标准差YdB，则相应的室内用户路径损耗估计标准差为Sqrt(X2+Y2),路径损耗（PathLoss）,穿透损耗,人体损耗取值：语音业务：3dB数据业务：0dB,馈线损耗,快衰落余量,接收天线增益,干扰余量,背景噪声余量,BS侧接受灵敏度一般取天线接口值，上行链路预算时馈线损耗取值为0；下行链路预算时馈线损耗按设计要求取值。,Page41,内容介绍,第1章WCDMA网络规划流程第2章上行链路预算第3章下行链路预算第4章覆盖增强技术（选读）第5章链路预算示例第6章覆盖预测及仿真,Page42,基本原理,链路预算：通过对系统中前反向信号传播途径中各种影响因素进行考察，对系统的覆盖能力进行估计，获得保持一定通信质量下链路所允许的最大传播损耗。,Page43,链路预算原理下行,Page44,算法介绍,下行链路（前向）PL_DL=Pout_BSLf_BS+Ga_BS+Ga_UE+Ga_SHOMpcMfMILpLbS_UEPL_DL下行链路最大传播损耗Pout_BS基站业务信道最大发射功率Lf_BS馈线损耗Ga_BS基站天线增益、Ga_UE移动台天线增益Ga_SHO软切换增益Mpc快速功控余量Mf阴影衰落余量（与传播环境相关）MI干扰余量（与系统设计容量相关）Lp建筑物穿透损耗（要求室内覆盖时使用）Lb人体损耗S_UE移动台接收机灵敏度（与业务、多径条件等因素相关）,Page45,WCDMA下行链路预算要素,MaxPowerofTCHCableLossGainofBSTxAntennaEIRPGainofUERxAntennaBodyLossNoiseFigure(UE)EbvsNoRequired(UE)SensitivityofUEReceiverDLCellLoadingInterferenceMarginBackgroundNoiseLevel,MarginforBackgroundNoiseSHOGainoverFastFadingFastFadingMarginPenetrationLossStd.dev.ofSlowFadingEdgecoverageProbabilitySlowFadingMarginSHOGainoverSlowFading,Page46,WCDMA下行链路预算要素,10.下行负荷因子DownlinkCellLoading下行负荷因子的两种定义方式：定义在接收端的下行负荷因子：此定义类似上行负载因子定义方式，具有相似的特征：负载因子越高，小区发射功率越大，接收端的干扰也越高当负载因子达到100%时，对应的容量称为下行链路的“极限容量”定义在发射端的下行负荷因子：小区当前发射功率与基站最大发射功率能力之比。此定义下的负载因子特征：负载因子越高，小区发射功率越大，与业务类型、UE接收机性能、小区大小、基站能力有关,目前链路预算工具采用此定义,Page47,11.下行干扰余量DownlinkInterferenceMargin(dB)下行UE接收端干扰上升：如果采用发射端下行负载因子定义，公式可以简化为：链路预算工具中，对公式中参数选用下面的典型值：小区边缘处正交化因子(j)：仿真得到，与环境类型、小区半径有关小区边缘处邻区干扰因子f(j)：1.78(2.5dB),WCDMA下行链路预算要素,Page48,内容介绍,第1章WCDMA网络规划流程第2章上行链路预算第3章下行链路预算第4章覆盖增强技术（选读）第5章链路预算示例第6章覆盖预测及仿真,Page49,OTSR,OTSR的容量与全向小区的容量接近，因此适用于初期容量不大但需要广覆盖的地区，不建议在城区使用。OTSR的小区半径是全向站的1.5倍，站点数目可以减少4050%,Page50,塔放TMA,采用塔放TMA（低噪声放大器），可以提高上行的接收灵敏度，增强上行覆盖但是塔放的引入会增加下行插损，影响下行容量和覆盖，对城区尤其明显,Page51,4天线接收分集,相对于双天线接收分集而言，4天线接收分集可以实现更低的Eb/No要求4天线接收分集相对双天线的增益效果,Page52,思考题,覆盖增强的主要技术有哪些？容量增强的主要技术有哪些？OTSR小区半径是全向小区的多少倍？,Page53,内容介绍,第1章WCDMA网络规划流程第2章上行链路预算第3章下行链路预算第4章覆盖增强技术（选读）第5章链路预算示例第6章覆盖预测及仿真,Page54,公共参数设置,链路预算示例,Page55,发射机和接收机部分,链路预算示例,Page56,全局参数和特定参数,链路预算示例,Page57,传播模型设定,链路预算示例,Page58,链路预算示例,扇区参数设定,Page59,链路预算结果,链路预算示例,Page60,覆盖估算举例,假设规划目标区域为：80km2假设小区负荷为50%（3dB）时的最大路径损耗为151dB考虑穿透损耗和阴影衰落余量共20dB，则路径损耗减少为131dB假设路径损耗模型为：L13735logRdB则可求得R0.674km,计算方法和GSM相同,Page61,覆盖估算举例,三扇区站点的覆盖面积为：S1.9