WJ100101 WCDMA无线网络覆盖规划

1、WCDMA 无线网络覆盖规划,1.0,课程目标,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,学习完本课程，您将能够：,课程内容,T,第一章 WCDMA网络规划流程 第二章 上行链路预算 第三章 下行链路预算 第四章 覆盖增强技术 第五章 链路预算示例,第一章 WCDMA网络规划流程,第一节 无线网络规划概述 第二节 华为无线网规理念 第三节 无线网络规划流程,本次培训重点：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

2、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,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。 面临问题： 如何规划一个高质量，低成本，有竞争力的3G无线网络？,无线网络规划在3G建设中的重要性,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

3、“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,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与GSM网络规划的差异,第一章 WC

4、DMA网络规划流程,第一节 无线网络规划概述 第二节 华为无线网规理念 第三节 无线网络规划流程,综合建网成本(Cost)最小 无线网络建设是伴随网络整个生命周期的。前期规划必须考虑后期发展的需求，降低综合建网成本。 盈利业务覆盖(Coverage)最佳 3G网络是多业务的网络。网络资源需要在业务之间进行分配。需要确定谁是盈利业务及其覆盖质量的要求，进行小区半径和覆盖方案的规划。如果在3G网络初期，以高速数据业务作为目标进行规划，会导致大量资源，比如过多的站点，由于没有足够的业务而浪费。,华为无线网络规划理念,有限资源容量(Capacity)最大 3G无线网络的容量主要受干扰的限制。通过合理的

5、参数规划，可以减少小区内和小区间的干扰，提升小区容量，最大程度地利用有限的资源。华为借助于丰富的实际测试数据和先进的仿真手段，实现了可靠有效的功控和无线资源管理算法，并且在全球众多的实验局中得到了充分的验证，积累了丰富的经验。 核心业务质量(Quality)最优 核心业务是指对网络发展有长远影响的业务。可能短期内不能够盈利，但是对用户和业务发展有牵引作用，比如高速数据业务。因此，在提供核心业务覆盖的地区，要保证其质量达到最优，从而展示3G无线网络在业务和性能上的优越，提升运营商品牌。,华为无线网络规划理念,第一章 WCDMA网络规划流程,第一节 无线网络规划概述 第二节 华为无线网规理念 第三

6、节 无线网络规划流程,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。,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。如果与预规划结果出入较大，还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

7、无线网络规划方案。,无线网络规划流程概述Cont.,无线网络规划流程概述,各流程之间的关系,无线网络估算,无线网络估算是对未来网络作的一个简化分析 目的：获得网络的建设规模（大致基站数目和基站配置情况），并由此得到建设周期，以及经济成本和人力成本预算等信息。 方法：选取适当的传播模型，用户移动性和分布行为和话务模型。经估算得到所需的大致站点数目和小区数目,覆盖面积和容量。,无线网络估算,覆盖相关 覆盖面积 覆盖概率 容量相关 话务模型 业务模型 用户密度 质量相关 QoS要求 GoS要求 解调门限,系统规模 站点数目 系统配置 扇区结构 载波数 建网成本 站址成本 设备成本,输入,输出,无线网

8、络估算操作指导,计算上行容量,估计由于容量所需的站数,计算上行覆盖,估计由于覆盖所需的站数,输入数据,平衡?,满足?,调整站数,否,否,检查是否满足下行的覆盖/容量的要求,是,是,假设一个上行负载,结束 !,无线网络预规划,网络预规划在网络估算的基础上，进一步确定基站的初始布局，基站的理论位置，完成基站的位置选择和天线的架设（高度）及网络层次结构、发射功率、天线类型、挂高、方向、下倾角等一系列工程参数和公共信道、业务信道发射功率、正交化因子，小区扰码等部分小区参数的取值确定。,无线网络小区规划,小区规划流程图,思考题,无线网规的主要有哪几个过程？ 华为无线网规的理念是什么？ 无线网络预规划的内

9、容包括哪些？ 无线网络估算输出的内容有哪些？,本章小结,本章主要讲述了无线网络规划的范畴 华为无线网规的理念 G网和W网规的区别 无线网规的主要流程 无线网规预规划的输入输出要求,课程内容,T,第一章 WCDMA网络规划流程 第二章 上行链路预算 第三章 下行链路预算 第四章 覆盖增强技术 第五章 链路预算示例,容量覆盖质量,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,覆

10、盖估算流程,创建链路预算,获得小区半径,计算站点面积,指定区域站点数,最大路径损耗,最大小区半径,最大站点覆盖面积,所需站点数规划面积/站点覆盖面积,规划区域环境相关特性 站点的容量 室内覆盖程度 覆盖概率 传播模型 设备性能,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。,算法介绍,上行链路（反向） PL_UL=Pout_UE +Ga_BS+Ga_UE Lf_BS+Ga_SHO Mpc Mf MI Lp Lb S_BS PL_DL 下行链路最大传播损耗 Pout_UE 基站业务信道最大发射

11、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_BS 基站接收机灵敏度（与业务、多径条件等因素相关）,WCDMA 上行链路预算要素,Max Power of TCH Body Loss Gain of UE Tx Antenna EIRP Gain of BS Rx Antenna Cable Loss Noise Figure (BS) EbvsNo Required (B

12、S) Sensitivity of BS Receiver UL Cell Loading Interference Margin Background Noise Level,Margin for Background Noise SHO Gain over Fast Fading Fast Fading Margin Minimum Signal Strength Required Penetration Loss Std. dev. of Slow Fading Edge coverage Probability Slow Fading Margin SHO Gain over Slow

13、 Fading,WCDMA 上行链路预算要素,1. TCH 最大发射功率 Max Power of TCH (dBm) 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。,WCDMA 上行链路预算要素,2. 人体损耗 Body Loss (dB) 话音业务人体损耗取值 3dB 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 0dB,3. UE 天线增益 Gain of UE Tx Antenna (dBi) 通常假设，UE 的天线增益为 0dBi （收发相同） 4.

14、 等效各向同性发射功率 EIRP (dBm) UE EIRP (dBm) = UE Tx Power (dBm) - Body Loss (dB)+ Gain of UE Tx Antenna (dBi),WCDMA 上行链路预算要素,5. 基站接收天线增益 Gain of BS Rx Antenna (dBi),WCDMA 上行链路预算要素,6. 馈缆损耗 Cable Loss (dB) 包括从机顶到天线接头之间所有馈线、连接器的损耗 底跳线 连接器 馈缆 顶跳线 Etc. 除馈缆以外的损耗相对固定，可假设约为 0.8dB馈缆损耗 2GHz 7/8 英寸馈缆 6.1dB / 100m 5/4

15、 英寸馈缆 4.5dB / 100m,7. 基站噪声系数 Noise Figure (dB) 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。 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),WCDMA 上行链路预算要素,NF = SNRi / SNRo = (Si / Ni) / (So / No),WCDMA 上行链路预算要素,8. 基站解调门限 EbvsNo Required

16、 (dB) 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 Sensitivity of BS Receiver (dBm) Sensitivity of Receiver (dBm) = -174 (dBm/Hz) + NF (dB) + 10lg(3.84MHz/1Hz) + EbvsNo required (dB) - 10lg3.84MHz/Rb(kHz) = -174 (dBm/Hz) + NF (dB) + 10lg1000 * Rb (kHz) + Eb/No (dB),10. 上行负荷因子 Uplink Cell Loading 上

17、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,WCDMA 上行链路预算要素,WCDMA 上行链路预算要素,50% 负载 3dB 60% 负载 4dB 75% 负载 6dB,11. 上行干扰余量 Uplink Interference Margin (dB),WCDMA 上行链路预算要素,12. 背景噪声电平 Background Noise Level (dBm) 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

18、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。,WCDMA 上行链路预算要素,13. 背景噪声链路余量 Margin for Background Noise (dB) 假设设备（NodeB 或 UE）底噪为 X dBm，外界干扰功率为 Y dBm，则需要留出的外界干扰余量为： Margin for Background Noise = 10log (10(X /10 )+ 10(Y /10 ) dBm- X dBm,WCDMA 上行链路预算要素,14. 软切换对抗快衰落增益 SHO Gain over Fast Fading (

19、dB) 软切换增益由两部分构成： 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（Macro Diversity Combining）增益 软切换对抗快衰落增益指的是后者，即宏分集增益。 该值通过仿真得到，典型值为 1.5dB。,WCDMA 上行链路预算要素,15. 快衰落余量 Fast Fading Margin (dB) 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

20、响： 仿真结果表明，当 HeadRoom 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。随着功率余量的减小，EbvsNo 渐渐增加。最后，几乎是功率余量每降低 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。,WCDMA 上行链路预算要素,16. 正确解调所需最小信号强度 Minimum Signal Strength Required (dBm) 在考虑了各种干扰因素和导致性能恶化的因素之后，正确解调所需的信号强度 可以理解成在实际网络运行中的接收机灵敏度 Minimum Signal Strength

21、Required= Sensitivity of Receiver (dBm) - Gain of Antenna (dBi)+ Body Loss (dB) + Inteference Margin (dB)+ Margin for Background Noise (dB) - SHO Gain over fast fading (dB) + Fast Fading Margin (dB),WCDMA 上行链路预算要素,17. 穿透损耗 Penetration Loss (dB) 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一层的平均信号强度之差 穿透损耗与具体的建筑物类型、电波

22、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，用穿透损耗（对数值）均值及标准差描述。 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,WCDMA 上行链路预算要素,18. 阴影衰落标准差 Std. dev. of Slow Fading (dB) 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 ),19. 边缘覆盖概率需求 Edge coverag

23、e Probability 当 UE 发射功率达到最大，仍不能克服路径损耗，达到这一最低接收电平要求时，这一链路就会中断。 距离为 d 处的 UE，其链路中断概率为： (d) = Pmax_UE S_min 10lg(d)，其物理含义为距离 d 处路径损耗均值与为保持连接最大允许路径损耗的差。 为服从对数正态分布的阴影衰落分量，其均值为零，标准差为,WCDMA 上行链路预算要素,20. 阴影衰落余量 Slow Fading Margin (dB) 理解的关键：对数正态分布的性质。 阴影衰落余量 (dB)= NORMSINV(边缘覆盖概率要求)阴影衰落标准差 (dB),WCDMA 上行链路预算要

24、素,WCDMA 上行链路预算要素,21. 软切换对抗慢衰落增益 SHO Gain over Slow Fading (dB) 如前所述，软切换增益由两部分构成： 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（Macro Diversity Combining）增益 软切换对抗慢衰落增益指的是前者，即 Multi-Cell 增益 该值可以通过仿真得到。,总结：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

25、以计算得到小区边缘位置的路径损耗中值： Path Loss (dB) = EiRP (dBm) - Minimum Signal Strength Required (dBm) - Penetration Loss (dB) - Slow Fading Margin (dB) + SHO Gain over Slow Fading (dB),WCDMA 上行链路预算要素,课程内容,T,第一章 WCDMA网络规划流程 第二章 上行链路预算 第三章 下行链路预算 第四章 覆盖增强技术 第五章 链路预算示例,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

26、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。,下行链路（前向） PL_DL=Pout_BS Lf_BS+Ga_BS+Ga_UE +Ga_SHO Mpc Mf MI Lp Lb S_UE PL_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）,算法

27、介绍,WCDMA 下行链路预算要素,Max Power of TCH Cable Loss Gain of BS Tx Antenna EIRP Gain of UE Rx Antenna Body Loss Noise Figure (UE) EbvsNo Required (UE) Sensitivity of UE Receiver DL Cell Loading Interference Margin Background Noise Level,Margin for Background Noise SHO Gain over Fast Fading Fast Fading Marg

28、in Minimum Signal Strength Required Penetration Loss Std. dev. of Slow Fading Edge coverage Probability Slow Fading Margin SHO Gain over Slow Fading,10. 下行负荷因子 Downlink Cell Loading 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,WCDMA 下行链路预算要素,目前链路预算工具采用此定义,11. 下行干扰余量 Downlink Interference Margin (dB) 下行 UE 接收端干扰上升