《5G无线网络规划部署》课件-项目3：5G无线网络规划

5G无线网络规划概述无线网规划目标无线网建设前，需有明确的建网策略，基于建网策略设计无线覆盖目标标准。2面向公众的5G网络仍以ToC业务(eMBB)为主专网规划的URLLC场景基于时延需求规划，mMTC场景基于接入用户数需求规划。覆盖区域覆盖方式……无线网规划目标eMBB当前的需求应用和软件，主要包含VR、高清视频以及海外市场的家庭宽带，对速率要求较高的是VR及4K及以上的视频。3无线网络规划流程确定无线网覆盖目标指标后，即可开展网络规模估算、网络覆盖仿真、无线参数规划过程401通过覆盖和容量估算来确定网络建设的基本规模。网络规模估算规划方案输入5G规划仿真软件进行分析、调整、修改。02网络覆盖仿真03输出详细的无线参数规划无线参数规划无线网络规模估算5覆盖估算容量估算规模估算按照覆盖目标要求确定输入参数，分别通过覆盖估算和容量估算，输出估算站点规模，以站点数的最大值作为站点规模。无线网络规模估算-覆盖估算覆盖估算：了解当地的传播模型，通过链路预算来确定小区覆盖半径，从而估算满足基本覆盖需求的基站数量。6无线网络规模估算-容量估算容量估算：在一定站型配置的条件下，根据单小区容量和网络容量，计算出可以满足用户的容量需求站点数7覆盖仿真覆盖仿真要确保站址达到覆盖目标：801覆盖仿真可结合电子地图输出多站组网的覆盖效果结合电子地图03进行覆盖仿真迭代，确保选址可达成覆盖目标。迭代仿真02实际站点同理论站点并不一致，需要对备选站点进行实地勘察，调整基站规划参数。站址勘查无线参数规划无线参数规划主要包括天线高度、方位角、下倾角、邻区规划参数、频率规划参数、PCI等，同时根据具体情况进行TA规划。9天线方位角天线下倾角频率规划邻区规划PCI无线参数天线高度5G无线传播模型概述传播模型用于预测无线电波在各种复杂传播路径上的路径损耗，是移动通信网小区规划的基础。传播环境电磁波传播不同场景12农村郊区密集城区大规模天线阵列SUBF、MUBF、3DMIMO，带来容量提升和高楼覆盖增强16流多用户复用，大幅提升网络容量精确地用户级赋形波束及跟踪，有效的干扰控制电磁波频率各大运营商5G使用频率不同13自由空间传播定义：收发天线间在自由空间（各向同性、无吸收、电导率为零的均匀介质）条件下传播的特性传播损耗（dB）公式：Lp=32.44+20lgf

+20lgdf为频率，单位MHz。d为收发天线间距离，单位Km结论：当频率f加倍时，自由空间传播损耗增加6dB，即信号衰减为1/4当距离d加倍时，自由空间传播损耗增加6dB，即信号衰减为1/414其他传播模型考虑传播环境对无线传播模型的影响，确定某一特定地区的传播环境的主要因素包括：15自然地形高山、丘陵、平原、水域等建筑数量、高度、分布和材料特性场景密集城区、一般城区、郊区、农村植被覆盖率、季节天气下雨、下雪、晴天电磁噪声自然、人为（雷达等）系统频率、运动5G传播模型5GNR协议38.901中提到了简化版的UMi、UMa、和RMa三种无线传播模型，分为LOS（视距）和NLOS（非视距）两种场景。16传播模型应用场景UMa宏站：密集城区、城区、郊区RMa宏站：农村UMi微站：密集城区、城区、郊区UMa模型170.5～100GHz小区半径为10～5000m的城区宏蜂窝发射有效天线高度为10～150m接收有效天线高度为1.5～22.5m应用频率应用场景发射天线接收天线分为视距模型（LOS）和非视距模型（NLOS）两种。

UMi模型180.5～100GHz小区半径为10～5000m的微蜂窝发射有效天线高度为10m接收有效天线高度为1.5～22.5m应用频率应用场景发射天线接收天线分为视距模型（LOS）和非视距模型（NLOS）两种。

RMa模型190.5～100GHz小区半径为10～10000m的农村宏蜂窝发射有效天线高度为10～150m接收有效天线高度为1～10m应用频率应用场景发射天线接收天线分为视距模型（LOS）和非视距模型（NLOS）两种。

（1）fc为频率。

（2）d3D为基站天线到终端的距离。（3）W为平均街道宽度，5m<W<50m。（4）h为建筑物平均高度，5m<h<50m。（5）hBS为天线绝对高度。（6）hUT为接收机绝对高度。5G链路预算概述链路预算是通过对上下行信号传播途径中各种影响因素的考察和分析，估算覆盖能力，得到保证一定信号质量下链路所允许的最大传播损耗。链路预算分类22从基站侧向终端侧的传播方向从终端侧向基站侧的传播方向上行链路预算A下行链路预算B

传播路径AAU基站基带终端

传播路径AAU基站基带终端取上下行允许最大路径损耗中较小者作为最终的路径损耗值，结合传播模型计算单站的最大覆盖半径计算公式下行链路预算路径损耗（dB）=基站发射功率-10*log10（子载波数）-馈线损耗（dB）+基站天线增益（dBi）-穿透损耗（dB）-植被损耗（dB）-人体遮挡损耗（dB）-慢衰落余量（dB）-干扰余量（dB）-雨/冰雪余量（dB）-人体损耗（dB）+UE接收天线增益（dB）-终端接收机灵敏度（dBm）23慢衰落余量干扰余量雨雪影响

功率天线增益接收机最小接收功率损耗确定因素不确定因素最大路径损耗MAPL5G目前以eMBB业务典型场景为例，MAPL的计算原理如图MAPL（dB）=基站发射功率（dBm）+天线增益/赋形增益（dBi）-慢衰落余量（dB）-干扰余量（dB）-穿透损耗（dB）-人体损耗（dB）+UE接收天线增益（dB）-最小接收电平（dBm）24关键参数25MassiveMIMO技术：10dBi波束赋形

基站最大的发射功率由AAU/RRU的型号以及相关配置决定

典型配置：最大发射功率为200W（53dBm）基站发射功率天线增益关键参数接收机灵敏度定义：指在分配的带宽下，不考虑外部的噪声或干扰，为满足业务质量要求而必需的最小接收信号水平。公式：接收机灵敏度＝背景噪声＋接收机噪声系数＋要求的SINR。26不同设备的噪声系数关键参数余量27实际网络是由很多站点共同组成的，网络中存在干扰干扰余量即慢衰落，造成小区的理论边缘覆盖率只有50%阴影余量馈线损耗人体损耗穿透损耗……各类损耗服务小区信号邻区下行干扰关键参数余量28实际网络是由很多站点共同组成的，网络中存在干扰干扰余量即慢衰落，造成小区的理论边缘覆盖率只有50%阴影余量馈线损耗AAU不考虑RRU+天线：与长度有关人体损耗穿透损耗各类损耗人体损耗和频率之间关系穿透损耗和频率之间关系馈线上行链路预算无线电波能量从终端侧向基站侧的传播方向。不同参数：29上行接收为基站接收灵敏度与调度给UE的RB数量有关根据协议，UE最大发射功率分别为23dBm和26dBm两类发射功率1接收机灵敏度3与UE的位置分布相关发射带宽2上行干扰余量5UE天线增益一般设置为0dBi天线增益35G网络规模估算概述5G网络规模估算包括覆盖规模估算和容量规模估算310201容量规模估算覆盖规模估算覆盖规模估算5G无线网络覆盖估算，是通过计算单个基站的覆盖面积来推导出某个区域实际需要的站点数量的过程。开始下行链路预算上行链路预算小区覆盖半径传播模型单站覆盖面积站点数量结束1获得小区半径估算单站覆盖面积估算站点数量23小区半径计算在完成链路预算后可以得到最大路径损耗，最大路径损耗和覆盖半径的转换可以借助传播模型。以5G常用的传播模型UMa模型为例。33ScenarioPathloss[dB],fcisinGHzanddistanceisinmetersShadowfadingstd[dB]7)Applicabilityrange,antennaheightdefaultvalues3D-UMaNLOSPL=max(PL3D-UMa-NLOS,PL3D-UMa-LOS),PL3D-UMa-NLOS=161.04–7.1log10(W)+7.5log10(h)–(24.37–3.7(h/hBS)2)log10(hBS)+(43.42–3.1log10(hBS))(log10(d3D)-3)+20log10(fc)–(3.2(log10(17.625))2-4.97)–0.6(hUT-1.5)σSF=610m<d2D

<5000mh=avg.buildingheight,

W=streetwidthhBS=25m,1.5m≦

hUT≦22.5m,

hUT=1.5mW=20m,h=20mTheapplicabilityranges:

5m<h<50m

5m<W<50m

10m<hBS

<150m

1.5m≦

hUT

≦22.5mfc=3.5GHz小区半径计算

34基站面积计算不同站型小区面积计算方式不同35

图a小区覆盖半径:R站间距离:D=1.5*R站点覆盖面积=1.949*R*R3扇区站点

图b小区覆盖半径:R站间距离:D=1.732*R站点覆盖面积=2.598*R*R全向站点几何计算基站数量计算假设某规划区域的面积为M，则该规划区域需要的基站数N＝M/(λS)，其中，λ是扇区有效覆盖面积因子，一般取值为0.8。详细的基站数量举例如下表所示36密集市区36.95km²基站数S=1.949R*R=0.175km²N=36.95/(0.8*0.175)=264个容量规模估算分析在一定站型的配置条件下，5G网络可承载的系统容量，并计算出是否可以满足用户的容量需求。37开始小区平均吞吐率基线每小区支持的用户数gNB数量（从覆盖规划获得）是否满足容量需求调整gNB数量gNB数量结束配置分析话务模型分析总用户数否是容量规模估算38估算小区半径信号传播仿真SINR分布估算用户分布速率估算小区平均吞吐率基线小区平均吞吐率基线影响因素：覆盖区域的特点用户及话务的分布等小区平均吞吐率基线估算值为下行700Mbit/S-1.5Gbit/S，上行100-200Mbit/s。5G无线参数规划概述5G参数规划包括天线方位角天线下倾角频率规划邻区规划PCI无线参数天线高度5G下倾角5GMassiveMIMO波束下倾角，分为机械下倾角、预置电子下倾角、可调电子下倾角和波束数字下倾角四种。最终的下倾角是上述四种下倾角组合在一起的结果。41机械下倾角波束下倾角预置电子下倾角可调电子下倾角波束数字下倾角+5G下倾角5G下倾角与传统下倾角的差异传统宽波束小区只有一个宽波束，所有信道的覆盖均相同。5GMassiveMIMO，针对不同的信道有不同形态的波束，主要分为SSB广播信道波束和业务信道波束。425G下倾角下倾角差异对不同信道影响调整机械下倾角、可调电子下倾角及预置电子下倾角，可同时对广播波束和业务波束进行调整。调整波束数字下倾角，仅调整广播波束，影响公共信道/控制信道覆盖，影响用户在网络中的驻留。435G下倾角不同下倾角对网络性能影响预置电子下倾角和可调电子下倾角：调整的是阵子相位，不会引起波形畸变机械下倾：当调整较大度数时，会引起方向图畸变（垂直天线增益下降）波束数字下倾角：仅影响数字广播波束，属于场景化波束优化。44机械下倾过大引起畸变下倾角5G下倾角规划原则45增益最大方向指向边缘α=ATAN(H/D)HD控制信道与业务信道同覆盖原则倾角调整优先级预置电下倾->可调电下倾->机械下倾->数字下倾PDSCH业务信道覆盖最优原则5G方位角5G方位角指的是按照外包络3dB水平波宽中间指向定义46天线波束水平面方向图5G方位角5G方位角规划原则拉网测试场景：拉网路测场景的目标是街道覆盖最优，方位角规划需要专门瞄准街道47连续组网场景NO.2拉网测试场景NO.15G方位角5G方位角规划原则连续组网场景：48预规划共站比例高，参考现网4G天线指向进行初始方位角设置共址比例高，参考4G01预规划共站比例低，初始天线指向考虑标准指向，30°/150°/270°共址比例低，标准方向02从整个网络的角度考虑，保证市区各基站的三扇区方位角一致，局部微调市区一致原则03天线主波瓣方向指向高话务密度区高话务密度区04PCI定义：PCI为物理小区标识，是5G小区的重要参数，每个NR小区对应一个PCI，用于无线侧区分不同的小区。