WCDMA无线网络规划原理00.ppt

1、WCDMA 无线网络规划原理 吉林大学通信工程学院 魏迎春College of Communication Engineering,Jilin University,无线网络规划概论 无线网络估算 无线网络预规划 无线网络小区规划 覆盖容量增强技术,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：侧重CN网元数目和配置规划。 无线网络规划：侧重RAN网元数目和配置规划。 传输网络规划：侧重各网元之间的链

2、路需求和连接方式规划。,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。 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？,无线网络规划理念,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。例如在中心城区，站点获取成本是不断攀升的。采用合理的站间距策略，避免后期扩容中频繁地

3、增加站点，可以有效地降低综合建网成本。 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,无线网络规划理念(Cont.),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

4、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。,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

5、同 Qos、Gos 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、Qos 指标确定，设计目标相对单一,WCDMA与GSM网络规划的差异,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

6、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无线网络规划方案。,无线网络规划流程概述,各流程之间的关系,无线网络规划概论 无线网络估算 网络估算流程 无线网络预规划 无线网络小区规划 覆盖容量增强技术,无

7、线网络估算,目的： 对未来网络定性分析，获得RAN网元网络的建设规模和相应配置，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。 关键点： 覆盖分析；（多业务上下行链路预算） 容量分析；（多业务上下行容量估算） 输出： NodeB估算结果 RNC估算结果,无线网络估算,NodeB估算流程,无线网络估算,NodeB估算 覆盖估算：混合业务链路预算； 容量估算：混合业务容量估算； 基于覆盖容量估算，确定NodeB型号、配置、规模和相应的基带资源需求 RNC估算 根据NodeB 估算结果，结合RNC的管理能力，计算支持这么多NodeB时所需要的RNC数目N1。 根据全网需要支持的话务量和每个R

8、NC所支持的话务量的限制（同时考虑峰值话务量和平均话务量），得到所需要的RNC数目N2。 RNC数目max（N1,N2）。,估算操作指导,无线网络规划概论 无线网络估算 模型校正 无线网络预规划 无线网络小区规划 覆盖容量增强技术,模型校正基本流程,由于传播环境的差异，传播模型的参数必须进行实测校正，以体现实际环境的电波传播特性。 一般采用CW(连续波)测试方法，对实际环境的传播路径损耗进行统计。通过比较实测值和预测值的偏差，对模型中各相应参数进行调整。如此反复进行，直至误差满足要求。,CW测试基本原则,CW测试数据作为模型校正的基准，必须能够以下两个原则，从而全面准确地反映目标区域传播环境的

9、普遍特性。 典型性：所采集的测试数据必须足够典型，从而能够代表该地区的电磁传播特性。比如，偶尔出现的桥梁、隧道属于非典型地物，必须去除此处的数据。 平衡性：所采集的测试数据必须“成比例”的反映该地区的电磁传播特性。比如，临街成排的居民楼是测试区域主要地物之一，那么这部分的测试数据占全部测试数据的比例，应该与此地物面积与测试区域面积的比例相符。,CW测试数据采集 站点选择,放置信号源的站点位置需要满足以下要求： 站址数量：根据一般经验，在人口密集的大城市，测试站址应不少于5个；对于中小城市一般一个测试站址就够了，这主要取决于测试基站天线高度及其EIRP大小。 代表性：站址选择的原则是要使它能够覆

10、盖规划区内所有的地物类型(这些地物类型来自数字地图)。 多种模型：如果测试环境需要用多个模型来描述其传播特性，则必须仔细定义各个模型所对应的区域。 区域重叠：尽量增加各个站之间的测量重叠区，不过需注意保证站点间距离合理。 阻挡物：如果有明显的障碍物存在，则要在数据的后处理中进行过滤。,CW测试数据采集 设施准备,发射子系统：发射天线、馈线、高频信号源、天线支架 接收子系统：测试接收机(Agilent 7476A)、GPS接收机、测试软件、便携机等,CW测试数据采集 数据采样,测试路线、车速和采样频率对于数据采集的准确性都有影响。 测试路线的选择需要注意 地形：测试路径必须照顾到区域中所有的主要

11、地形 高度：如果该区域地形起伏差异大，则测试路径必须照顾到区域中不同高度的地形 距离：测试路径必须照顾到区域中离站点不同距离的位置 方向：纵向和横向路径上的测试点数需保持一致 长度：1次CW测试的路程总长度应大于60km 点数： 测试点数越多越好(要求10000点，4小时） 重叠：不同站点的测试路径可尽量重叠，以增加模型可靠性 阻挡物：在天线信号受某一侧的楼面阻挡时，不要跑到该侧楼面后的阴影区 车速和采样频率必须满足李氏定理 采样符合李氏定律：40波长，采样50个样点 车速上限：Vmax=0.8/Tsample,CW测试数据处理数据过滤,对于不满足典型性和平衡性，以及异常数据必须滤除，以免这些

12、数据影响模型校正的准确性。这些数据包括： 高架下，隧道中等GPS不能准确定位的地方测得的数据； 距天线太近或太远的数据 信号太弱的数据 由天线方向图不准导致的错误数据 其它在 CW 测试路线设计过程中已确定不符合要求的路段上的数据,CW测试数据处理地理平均,移动通信环境中的无线电波传播 r(x) = m(x)r0(x) X： 为距离 r(x)： 为接收信号 r0(x)：为瑞利衰落 m(x)：为本地均值，长期衰落和空间传播损耗的合成 2L： 为平均采样区间长度，也叫本征长度 CW测试就是尽可能获取本地均值，即r(x)与 m(x) 之差尽可能小，因此要去除瑞利衰落的影响。 根据李氏定理，在40波长

13、的距离上，采样不少于50个样点，可使测试数据与本地均值之差小于1db 本征长度为对测试数据进行地理平均的距离长度(2G频段为6米，即40波长) GPS定位速度远慢于接收机接收速度，不能直接做地理平均，需做离散处理。即将这些测量记录按时间顺序均匀分布到两点之间的路段，满足在测试路线上每6米长度内有足够的点数。,CW测试数据处理地理平均,地理平均的目的 消除快衰落，保留慢衰落的影响 地理平均方法 方法一：将整个区域做栅格，栅格的边长为6米，将落到每个栅格内的数据做算术平均，并以栅格的中心作为新的位置点 方法二：沿路径等间距分段，每段6米，将每段内的数据进行算术平均，并统一选某点为平均值的位置点 地

14、理平均工具采用DataAssistant CW测试数据在地理平均之后，经过文件格式转换，可导入到传播模型校正工具中进行下一步的工作。,传播模型校正数据准备,传播模型校正工具选用Aircom公司的Enterprise软件 CW测试数据文件格式转换 导入天线设备信息 编辑头文件，提供Enterprise需要导入数据的文件名称和其它信息，包括 DATA_FILENAME (要导入的CW测试数据文件名) SITE_LONGITUDE、SITE_LATITUDE (天线安装位置的经纬度天线安装位置的经纬度) TX_HEIGHT (天线挂高) TX_POWER (天线口发射功率) ANTENNA_TYPE

15、 (天线型号),传播模型校正校正流程,传播模型校正参数设置,建立模型 建立一个待校正的标准宏小区模型 模型参数设置k1-k7 有效天线高度类型选择 衍射损耗计算方法选择 数据导入 注意头文件和CW测试数据文件需要放在同一目录下且必须文件名相同，否则无法导入 信息设置 查看、修改导入的头文件中的各项参数信息,传播模型校正参数设置,过滤设置 距离过滤： 建议：将r3000m的数据滤除 信号强度过滤： 建议：Signal-40dBm或Signal-121dBm的数据滤除 Clutter过滤： 建议：将落在Clutter内样点数少于300个的Clutter滤除,传播模型校正参数校正,选用的模型为Air

16、com Macrocell Ploss = k1 +k3(Hms) + k4log(Hms) + k5log(Heff) + k7diffn+ k2+k6log(Heff) log(d) + Clutter_Loss K2校正 认为k1 +k3(Hms) + k4log(Hms) + k5log(Heff) + k7diffn 为常数， Clutter_Loss设为0， Ploss与log(d)成线性比例关系 以距离的对数值为横轴，以 信号强度为纵轴建立坐标系， 将测试数据分布到此坐标系中， 对数据进行直线拟合，则得到的 直线斜率就是k2+k6log(Heff)， 只要再减去k6log(Hef

17、f)就可得到K2。,传播模型校正参数校正,在K2校正的基础上，进行K1校正,传播模型校正参数校正,K3、K4校正 与移动台天线高度有关，由于调整量很微小，所以其变化一般由K1来弥补，不对其校正 K5、K6校正 与基站天线高度有关。当地形起伏不大，且K5K6变化较小，可由K1、K2的变化来代替其变化的影响，所以一般不校正 K7校正 K7为散射参数，只对非视线传播范围内有效。由于目前使用的数字地图缺少精确的建筑物高度信息，无法进行此项分析，所以一般不校正，保留缺省参数设置,传播模型校正参数校正,Kclutter调整 根据待预测点所处地物类型加上一个 clutter offset 值来获得该点传播损

18、耗的估计； Clutter offset值就应该是落在某种clutter中的点的预测值与实测值的平均差与总平均差之间的偏差； 当总平均差为 0 时该种clutter中的各点的预测值与实测值的平均差即为其clutter offset的推荐值。 调整的迭代过程 调整Kclutter后，影响K2；再次调整K2，影响到K1；K1调整后，影响到Kclutter；出现循环迭代过程 该迭代过程是收敛的 校正评估 模型的准确性，是指校正所得的模型和实际测试环境的符合程度。一般认为，当实测值和预测值相比时，如果满足Mean Error值介于-1/+1dB，并且Standard Deviation在810dB之间

19、的条件，则认为校正模型是可以使用的。,无线网络规划概论 无线网络估算 链路预算 无线网络预规划 无线网络小区规划 覆盖容量增强技术,链路预算原理,链路预算的目的,链路预算的方法,获得不同场景下小区覆盖能力的估计,对收发信机之间信号传递过程中的各要素损益进行分析，获得一定场景下满足覆盖要求允许的最大传播损耗。在选用合适的路径损耗估算模型的前提下可由此获得小区覆盖能力的估计,WCDMA 链路预算要素示意图,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 Lc_BS 基站内合路器损耗 Lf_BS 馈线损耗 Ga_BS 基站天线增益 Ga_UE 移动台天线增益 Mf 阴影衰

20、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）,算法介绍,下行链路（前向）,PL_UL 上行链路最大传播损耗 Pout_UE 移动台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 UE 天线增益 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 基站接收机的灵敏度（与业务、多径条件等因素相关）,算法介绍,上行链路（反向）,WCDMA

21、 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 (BS) Sensitivity of BS Receiver UL Cell Loading Interference Margin Background Noise Level,Margin for Background Noise SHO Gain over Fast Fading Fast Fading Margin Minim

22、um Signal Strength Required Penetration Loss Std. dev. of Slow Fading Edge coverage Probability Slow Fading Margin SHO Gain over Slow 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。 目前假设： 支持 64kbps 以上数据业

23、务的 UE：+24dBm 仅支持话音业务和低速数据业务的 UE：+21dBm,WCDMA 上行链路预算要素,2. 人体损耗 Body Loss (dB),人体损耗发生在 UE 侧，具体取值与使用者的使用习惯有关。 在当前版本的链路预算工具中，对人体损耗的缺省设置值作如下假设： 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,WCDMA 上行链路预算要素,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） 问题：什么是天线增益？,4. 等效各向同性发射功率 EIRP

24、(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,馈缆损耗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 英寸馈缆 4.5dB / 100m,6. 馈缆损耗 Cable Los

25、s (dB),WCDMA 上行链路预算要素,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。,NF = SNRi / SNRo = (Si / Ni) / (So / No),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,8. 基站解调门限 EbvsNo Required (dB),通过链路仿真

26、获得，与以下因素相关： 收分集配置 (无收分集/两天线收分集/4 天线收分集) 多径信道条件（TU3/TU50/TU120/HT120/RA120/RA250） 承载类型（AMR12.2k/LCD64/LCD144/LCD384/UDD64/）,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/

27、Hz) + NF (dB) + 10lg1000 * Rb (kHz) + Eb/No (dB),WCDMA 上行链路预算要素,10. 上行负荷因子 Uplink Cell Loading,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,WCDMA 上行链路预算要素,11. 上行干扰余量 Uplink Interference Margin (dB),50% 负载 3dB 60% 负载 4dB 75% 负载 6dB,WCDMA 上行链路预算要素,12. 背景噪声电平 Background N

28、oise 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 )

29、+ 10(Y /10 ) dBm- X dBm 问题： 假设基站接收机底噪水平为 -105dBm，外界干扰水平是 -104dBm，需要留出的背景噪声链路余量是多少？,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 (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,WCD

30、MA 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

31、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 Required= Sensitivity of Receiver (dBm) - Gain of Antenna (dBi)+ Body Loss (dB) + Inteference Margin (dB)+ Margin for Background Noise (dB) - SHO Gain over fast f

32、ading (dB) + Fast Fading Margin (dB),WCDMA 上行链路预算要素,17. 穿透损耗 Penetration Loss (dB),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，用穿透损耗（对数值）均值及标准差描述。 上表中的穿透损耗建议值，是基于 1st wall 覆盖的需要。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

33、. of Slow Fading (dB),问题： 什么是阴影衰落/慢衰落？ 阴影衰落产生的机理？与快衰落产生机理的区别？ 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 ),WCDMA 上行链路预算要素,19. 边缘覆盖概率需求 Edge coverage 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

34、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,理解的关键：对数正态分布的性质。,20. 阴影衰落余量 Slow Fading Margin (dB),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

35、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。,WCDMA 上行链路预算要素,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，就可以计算得到小区边缘位置的路径损耗中值：,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

36、 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 Margin Minimum Signal Strength Required Penetration Loss Std. dev. of Slow Fading Edge coverage Probabi

37、lity Slow Fading Margin SHO Gain over Slow Fading,WCDMA 下行链路预算要素,1. TCH 最大发射功率 Max Power of TCH (dBm),下行链路的每业务信道最大发射功率由 RNC 设定，对于不同的业务可以有不同的取值。在本版本的链路预算中，下行最大业务信道发射功率为用户设置项。使用者应根据业务种类的不同，综合考虑容量需求、上下行链路平衡需求设置合适的值。,8. 基站解调门限 EbvsNo Required (dB),通过链路仿真获得，与以下因素相关： 发分集配置 (无发分集/STTD/CLD1/CLD2) 多径信道条件（TU3

38、/TU50/TU120/HT120/RA120/RA250） 承载类型（AMR12.2k/LCD64/LCD144/LCD384/UDD64/）,WCDMA 下行链路预算要素,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，小区发射功率达到无穷大，对应的容量称为下行链路的“极限容量” 此极限容量由业务类型和 UE 接收机性能决定，与小区大小无关，与基站能力无关 定义在发射端的下行负荷因子：

39、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，当达到 100% 时，发射功率达到最大能力值 不仅与业务类型、UE 接收机性能有关，还与小区大小、基站能力有关,目前链路预算工具采用此定义,WCDMA 下行链路预算要素,11. 下行干扰余量 Downlink Interference Margin (dB),下行 UE 接收端干扰上升：,如果采用前页所描述的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)：通过查表得到，与环境类型、小区半径有关 小区边缘处邻区干扰因子 f(

40、j)：1.78,无线网络规划概论 无线网络估算 容量分析 无线网络预规划 无线网络小区规划 覆盖容量增强技术,WCDMA业务分类,从用户角度，按照功能可分为 从网络角度，按照数据流特性可分为,WCDMA业务分类,无线网络估算关心的是业务的RAB承载及其QoS特性,注：表格中速率仅用于举例说明。,话务量分析,不同业务的话务量根据用户预期和话务模型获得。话务模型的 输入包括： 业务的种类和用户分类比例； 业务的渗透率； 业务的忙时呼叫/会话次数； 各种业务每次呼叫/会话的平均时长； 输出包括： 系统忙时各种业务话务量。 由于运营商往往按话费高低把用户分为高、中、低端进行分析，话务模型分析也应针对高

41、、中、低端用户群体分别进行。,话务量计算公式,吞吐量分析,对于分组域业务(现有电路域业务在将来都会在分组域上实现)，话务量不能反映业务对资源的需求和占用情况。 吞吐量常被用于衡量分组业务流量。分组业务的吞吐量分析基于其业务模型。 一般采用采用ETSI的非实时业务模型作为各种分组业务的统一模型，各种业务的区别在于非实时模型中的相应参数取值不同。,WWW业务模型,WWW模型中包含了三个层次的过程： PPP Session：表示一次上网过程，一次上网过程的结束可以由系统由于用户长时间没有使用网络自动定时拆线、用户主动拆线或永远在线； Packets Call：表示一次数据呼叫，对应着WWW浏览时的一

42、次点击； Basic Packet：表示一次应用中包含的数据包。 其中，一次浏览过程（从打开网址到浏览结束关闭窗口）称为一个 session。一个 session 由多个 packet calls 组成，当用户点击浏览时就启动了一次 packet call。一个 packet call 由多个突发的 packets 序列组成。 对于 WWW浏览业务，一次 packet call 对应一个页面的下载过程，当页面下载完成后，用户发起下一次浏览请求（packet call）之前，会花上一段时间进行阅读。两次 packet call 之间的间隔时间称为 reading time。一个 session

43、只包含一个 packet call 也是有可能的，比如一次 ftp 会话过程。,WWW模型参数,WWW模型可以由以下参数表示,注：参数取值仅用于举例说明。,分组业务吞吐量预测举例,上行容量分析一混合业务,假设： 用户数为 X； 数据业务的种类为 M（包括CS业务和PS业务）； f为邻区干扰与本小区干扰的比值； 为小区预设负荷。,上行容量分析一混合业务,某个特定数据业务的话务量可以根据如下公式得到： 上行某种业务的单用户负荷可以表示为：,上行容量分析一混合业务,将所有的业务进行混合折算为一种虚拟业务。采用下面的公式可以计算得到该种虚拟业务的单用户负荷话务量： 上行虚拟业务的单用户负荷可以近似表示

44、为：,其中：,：语音业务话务量；,：第i种数据业务的话务量；,: 虚拟业务话务量。,上行容量分析一混合业务,该小区所支持的虚拟业务总话务量为：,上行容量分析一混合业务,根据上面的公式，可以直接计算得到虚拟业务单用户负荷 根据预设小区负荷，我们可以得到虚拟业务信道数 N： 基于ErlangB公式： 可以计算得到： 通过 ，可以进一步计算得到所支持的用户数 X。,上行容量分析一混合业务,由于每种业务的比例都已经知道了，因此利用下面公式可以进一步得到上行每载波支持的不同数据业务平均吞吐率： 其中，Erlang(i) 是不同业务每用户的话务量，BearerRate(i) 是承载速率（如：CS64kbp

45、s），ActivityFactor(i) 是该种业务的激活因子,下行容量分析一混合业务,假设： 用户数为X，其中有v为语音用户，di为数据用户； 数据业务的种类为m（包括CS业务和PS业务）； 为非正交化因子； f为邻区干扰与本小区干扰的比值； 为下行负荷，定义为当前功放输出功率占功放额定功率的比值。 下行负荷的取值比较复杂，与路径损耗和用户分布有密切关系。目前下行负荷的计算方法是首先通过链路预算，获得路径损耗。,下行容量分析一混合业务,某个特定数据业务的话务量可以根据如下公式得到： 下行某种业务的单用户负荷可以表示为：,下行容量分析一混合业务,令 下行某种业务的单用户负荷可以近似表示为： 该

46、小区所支持的虚拟业务总话务量为：,下行容量分析一混合业务,根据预设小区负荷，可以得到虚拟业务信道数 N： 基于ErlangB公式： 可以计算得到： 通过 ，可计算得到所支持的用户数 X 并可进一步得到下行每载波支持的不同数据业务平均吞吐率：,估算工具介绍,无线网络估算本身涉及大量的容量和覆盖数据分析。 同时由于WCDMA系统容量、覆盖和质量三者之间的耦合关系，在估算中需要反复调整参数。 无线网络估算工具能够极大地提高估算效率和准确性。,估算工具设计流程,无线网络估算的主要步骤包括： 在一定负荷下，根据链路预算求得小区半径，结合用户和业务分布预期，得到该小区半径下所需吸收的话务量和吞吐量。 在一

47、定负荷下，根据前面介绍的容量估算方法，得到小区能够支持的话务量和吞吐量。 一般在估算开始时，上述计算分别得到的话务量和吞吐量相差较大。通过在负荷目标允许范围内调整负荷值，使其尽可能收敛。最终得到满足覆盖、容量和负荷目标的最少基站数量。 估算工具一般使用Excel表格实现，包括以下主要部分： 输入部分：覆盖、容量和负荷目标；必要的设备参数；传播模型及其参数；话务模型及其参数等。 输出部分：小区数量；受限原因；小区负荷等。 计算部分。,估算工具一输入部分,估算工具一输入部分,估算工具一输出部分,无线网络规划概论 无线网络估算 无线网络预规划 流程简介 无线网络小区规划 覆盖容量增强技术,无线网络预

48、规划,无线网络预规划流程,预规划操作指导（一）,无线网络预规划,站点选择 当地实际环境勘测 传播模型校正 运营商可用站点获取 初始站点选择,预规划操作指导（二）,无线网络预规划,系统仿真与站点调整 目标规划区域内导频覆盖效果图：Ec、Ec/Io 各小区导频信号覆盖概率：Ec、Ec/Io 预设最低导频接收功率门限概率 各业务通信概率地理化分布图 各业务接入失败原因地理化分布图及统计报表 链路平衡分析地理化分布图 各小区上行负荷地理化分布图 导频污染状况地理化分布图 各业务切换概率地理化分布图及统计报表,预规划操作指导（三）,无线网络预规划,系统仿真报告输出通过前一阶段的站点初选和网络性能仿真、调

49、整过程，输出的规划方案的各项性能指标应能满足目标规划要求。在此基础上，输出的规划报告，在内容方面应包含以下要求： 项目背景介绍 目标规划区域信息：面积、人口、分区等 无线网络预规划方案：站点地理化分布图，完整站点列表（包括站点名称，经纬度，工程参数信息）等 规划方案性能总结：在最终方案仿真结果基础上输出 附录：规划方案性能仿真输出统计图表：,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

50、参数的取值确定,根据覆盖预测得到的输出结果，分析系统的覆盖情况是否满足覆盖的要求，并对小区参数作进一步调整，以得到满意的覆盖,无线网络预规划覆盖预测,通过覆盖预测只能获得网络电平分布情况，无法对容量、覆盖、质量等进行综合的评估,通常使用基于 Monte-Carlo 技术的系统仿真工具来模拟实际网络情况，获得网络运行指标的估计数据,无线网络预规划系统仿真,系统仿真原理,为什么要使用系统仿真 GSM 系统，正确解调所需的载干比通过合理的频率复用保证；覆盖及其相关网络指标（如切换区等）在规划软件辅助下，根据数字地图、传播模型、收发信机指标可以计算得到；容量也可以根据载频数、时隙数计算得到，无需仿真。

51、 WCDMA 系统通过功控保证必要的连接质量；覆盖与容量密切相关。由于这些关联受到很多随机因素的影响，无法直接计算，规划所需的绝大多数网络性能指标都需要通过系统仿真确定。 系统仿真原理 静态仿真 ：Monte-Carlo 技术 动态仿真,系统仿真原理 静态仿真,拍摄一定数量的网络快照 每一个快照按照某种规律（随机均匀分布）生成一定的移动台或者终端分布； 通过叠代运算获得终端与网络侧的连接能力； 考虑多种连接失败的可能（上下行业务信道最大发射功率，无可用信道，过低的Ec/Io，上下行干扰）； 通过对多个快照的结果进行统计分析，可以对网络的性能获得了解 Monte Carlo仿真是静态仿真,系统仿

52、真原理 静态仿真,如果在右图所示的正方形区域中撒点，落到蓝色区域中的概率等于蓝色区域面积与正方形面积之比：,Monte-Carlo 的方法：在正方形区域内以均匀分布的方式撒点，统计落到蓝色区域内的点数与总点数的比例，当点数足够多时，此比例乘以 4 趋近于 ,举例说明 利用 MonteCarlo 技术计算 pi 的值：,function pi_mc = monte_carlo_pi(point_number) x = rand(point_number,1); y = rand(point_number,1); d = x.2 + y.2; pi_mc = 4 * sum(d 1)/point_

53、number;,系统仿真原理 静态仿真,Monte-Carlo 仿真特点 通过随机变量生成和统计，可以对有多个随机变量同时作用的复杂系统进行仿真 仿真的样本越多，结果越准确,系统仿真原理 静态仿真,仿真举例 覆盖概率的计算,系统仿真原理 仿真过程,系统仿真结果,表示每个像素点位置对应业务的覆盖概率最高服务小区为哪个小区,Best Server by Service,系统仿真结果,Coverage Probability 定义：,系统仿真结果,Probable Handover and Handoff Type 表示各像素点位置最可能的切换类型 便于检查无线资源的占用情况,系统仿真结果,Cell

54、 Uplink Load 表示各像素点位置导频最强服务小区的上行负荷,系统仿真结果,Reason for Failure 显示各像素点位置接入失败的最可能的原因,系统仿真结果,统计报表 接入成功、失败以及切换所占的百分比统计 对接入失败的各类原因的统计 各小区上下行平均吞吐量统计,无线网络规划概论 无线网络估算 无线网络预规划 无线网络小区规划 流程 覆盖容量增强技术,小区规划流程图,无线网络小区规划,小区规划操作指导（一）,无线网络小区规划,新增站点搜索环输出 搜索环 的大小确定以理论站址位置为中心，半径 R/8 的范围为宜。除此之外，还应对备选站址提出高度方面的要求，从这个意义上，Sear

55、ch Ring 是一个三维的概念。 站点勘测 & 清频测试 对预规划方案中的各站址条件进行现场勘测，对符合要求的站点确定天线安装位置、工程参数等；对不符合要求的站点提出替代站点建议，必要时通过系统仿真加以验证。,小区规划操作指导（二）,无线网络小区规划,站点选择 无线传播方面（主要因素） 站点位置、高度（与规划方案要求的符合程度） 周边地物（站址附近是否存在大的遮挡等对目标地区覆盖不利的因素） 工程实施方面（次要因素） 机房空间 天线安装 传输条件 电源条件 商务方面（次要因素） 站址获得可能性大小 租用成本估计,小区规划操作指导（三）,无线网络小区规划,系统仿真 对于不满足搜索环要求的站点，

56、需要进行系统仿真和性能验证； 在所有站址确定之后，也需要进行系统仿真，并与预规划阶段的性能进行比较，以及时发现存在的问题，进行方案调整。 报告输出 位置区、路由区规划； RNC 区规划； 邻区表（同频邻区、异频邻区，异系统邻区）； 频率规划； 小区扰码规划； 小区信道功率配比参数规划； RRM算法相关参数规划（切换、准入，etc。）,无线网络规划概论 无线网络估算 无线网络预规划 无线网络小区规划 关键点 覆盖容量增强技术,天线选型原则,城区天线选型原则： 极化方式：双极化天线； 水平波束宽度：3 扇区站点，水平波束宽度 60 65 的定向天线； 天线增益：视基站疏密程度及城区建筑物结构等选用

57、 13 16dBi 增益的天线。城区微蜂窝天线可选择 10 12dBi 或更低增益的天线。 天线下倾：选用预置 6 电下倾的天线 零点填充及上副瓣抑制：建议选用具备上副瓣抑制和零点填充特性的天线。 前后比：建议选用前后比 25dB 以上的天线。（干扰控制）,推荐：工作频率 1710 2170 MHz / 45 双极化 / 65 水平波束宽度 / 15 dBi 增益 / 预置 6 电下倾或 0 10 可调电下倾 + 0 15 可调机械下倾 / 上副瓣抑制 + 零点填充 / 25dB 前后比。,天线选型原则（Cont.）,郊区天线选型原则： 水平波束宽度：根据站型设计选择水平波束宽度为 65 或

58、90 的天线。 天线下倾：一般不采用预置电下倾的天线，即使采用下倾，一般下倾角也比较小。 农村天线选型原则： 水平波束宽度：根据站型设计选择水平波束宽度为 65 或 90 的天线。 天线下倾：一般不采用预置电下倾的天线，即使采用下倾，一般下倾角也比较小。 零点填充：天线挂高在 50m 以上且近端有覆盖要求时，零点填充特性必选。,天线选型原则（Cont.）,公路覆盖天线选型原则： 水平波束宽度：根据站型设计选择水平波束宽度为 65 或 90 的天线。 极化方式：垂直极化天线 水平波束宽度：以覆盖铁路、公路为目标的基站，S0.5/0.5 站型配置时，选用 3033 水平波束宽度的窄波束高增益定向天

59、线；O1 站型配置时，选用双向 70 水平波束宽度的 “8”字型天线。以覆盖公路及沿线乡镇为目标的基站，选用 210 220 水平波束宽度的心形天线或全向天线。 天线增益：定向天线选用 21 22dBi 的高增益天线；全向天线选用 11dBi 增益；“8”字形天线选用 14dBi 增益；心形天线选用 12dBi 增益。 天线下倾：在公路这种以覆盖为主的地方建议选用不带预置下倾角的天线。 零点填充：天线挂高在 50m 以上且近端有覆盖要求时，零点填充特性必选。,覆盖特点：话务量低、用户高速移动，以带状覆盖为主，重点解决的是覆盖问题。,下倾角设计,在WCDMA系统中，天线的下倾角对小区的覆盖范围、邻区干扰、以及软切换比例都有着重要的影响，下倾角如果设置的太大，小区边缘的用户难以接入，而且会引起天线波瓣变形，重叠覆盖区域变大，增大了软切换开销，降低了系统容量。下倾角如果设置的太小，可能会出现严重的越区覆盖现象，使得邻区干扰以及软切换比例增大，降低系统的容量。因此需要设置合适的下倾角。,下倾角对网络设计的影响,下倾角设计,下倾角的设计方法,tan( - /2) = HANT/RCELL,下倾角设计,仿真条件,仿真结果,结论1： 站间距逐渐减