WCDMA无线网络规划原理.ppt
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1、,WCDMA无线网络规划原理,WCDMA 网络规划原理,规划基础WCDMA网络规划过程无线网络估算方法和工具系统仿真,WCDMA 网络规划基础,无线蜂窝基础传播模型数字地图天线WCDMA 与 GSM 在无线网络规划方面的差别,无线蜂窝网络 基本概念,基本概念网络结构复用(六角形蜂窝)切换,无线蜂窝网络 网络结构,基站SiteSectorCellMSCPSTN,无线蜂窝网络 复用(六角形蜂窝),可复用资源GSM 频率IS95 PN 码WCDMA 扰码复用模式 K=i2+ij+j2i=1,j=1:K=3i=2,j=0:K=4i=2,j=1:K=7i=2,j=2:K=12i=3,j=4:K=37复用
2、系数 Q=D/R=SQRT(3K),无线蜂窝网络 复用(六角形蜂窝),四小区复用,无线蜂窝网络 复用(六角形蜂窝),七小区复用,无线蜂窝网络 复用(六角形蜂窝),复用模式扇区化配置C/I7 Site cluster全向17 dB7 Site cluster3 sectors/Site 24.5 dB7 Site cluster6 sectors/Site 29 dB4 Site cluster全向11.4 dB4 Site cluster3 sectors/Site 20 dB4 Site cluster6 sectors/Site 26 dB,无线蜂窝网络 复用(六角形蜂窝),假设的,理想的
3、,实际的,六角形蜂窝结构是一种人为的抽象,实际网络中是不存在的,无线蜂窝网络 切换,Base Station,Base Station,无线蜂窝网络 切换,Base Station,Base Station,无线蜂窝网络 切换,Base Station,Base Station,无线蜂窝网络 切换,Base Station,Base Station,传播模型,对传播模型的完整描述应包括:路径损耗的地理分布规律和其它额外的损耗(如穿透损耗等)阴影衰落特性时间分布特征:分布结构及统计特性多径衰落特征:多普勒频移,Rician vs.Rayleigh工作频率我们通常说的传播模型是指路径损耗的地理分布
4、模型,如:Okumura-HATACOST231-HATAWalfish-Ikagami.,传播模型,自由空间损耗模型PL=32.44+20lgf(MHz)+20lgd(km)设 f=2140MHz,该传播损耗可描述为:PL=99+20lgd路径损耗因子=2在实际通信环境中,一般在 3 至 5 之间,传播模型,传播模型,COST231-HATA 模型适用条件:f:1500 2000MHzHb:30 200mHm:1 10md:1 20km,传播模型,COST231-HATA 属于经验模型,通过测试数据统计得到。用于特定地区的规划,精度不够对于经验模型的参数,需要通过 CW 测试进行模型校正需要
5、设备:地图测试站点GPS接收机测试车注意事项避免野值点(隧道、桥梁等)足够多的点进行地理平均以消除快衰落影响(Lee 氏定理)足够多的 Clutter,数字地图,数字地图,数字地图信息DEM 数据:数字高程模型按规定分辨率等间隔表示的地面高程数据采用栅格数据结构DOM 数据:地面覆盖模型按规定分辨率等间隔表示的地面覆盖类型采用栅格数据结构LDM 数据:线状地物模型是以弧段坐标表示的线状地物平面位置采用矢量数据结构BDM 数据:建筑物空间分布模型描述建筑物的平面位置和高度数据采用栅格数据结构或矢量数据结构一般在微蜂窝预测中使用,数字地图,基本类开阔地水域森林绿地郊区市区工业区密集市区(可选)市区
6、开阔地(可选),DOM 数据分类,扩展类水域乡村开阔地林木区郊区集镇村庄市区开阔地绿地工商业区密集市区高层建筑群平行低矮建筑群市区,附加类湿地旧城区特高建筑群稠密市郊区针叶林阔叶林混合树型果园牧场海洋高架桥,数字地图,基本要求高速公路铁路行政区界主要道路水系,LDM 数据分类,扩展要求高速公路铁路行政区界主要道路水系主要街道机场跑道,数字地图,数字地图的精度常用数字地图精度:5m、20m、50m、100m精度越高,成本越高传播环境越复杂,对数字地图精度要求越高建议:宏蜂窝网络选用 20m 精度数字地图微蜂窝选择 5m 精度数字地图小城市及郊区可以选用 50m 或 100m 精度数字地图,天线,
7、定向天线,全向天线,天线,天线,机械下倾,电调下倾,频率规划差异,WCDMA采用11的频率复用方式,通过扰码以及正交码字来区分小区和用户。其容量、覆盖直接受到网络干扰的影响。在设计时规划人员需要充分考虑如何减少不必要的干扰;GSM采用时分多址技术,不同的用户用不同的频率和时隙来区分。因此,对于影响GSM容量的主要是频率资源和频率复用技术。,WCDMA属于干扰受限系统,其覆盖不仅取决于最大发射功率,而且与系统负荷有关。因此设计时要充分考虑覆盖和容量之间的相互关系,以保证设计所需系统性能指标。GSMGSM网络在频率规划良好和无网外干扰的情况下,其覆盖范围只与最大发射功率有关,而容量只和可用的业务信
8、道总数有关。容量与覆盖本身并没有关系。,覆盖分析差异,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(应用实例:小区呼吸)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(应用实例:目标 BLER 值)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(应用实例:通过 AMRC 降低数据速率),容量分析比较(WCDMA),容量基本上由硬件资源决定,一个载波有 8 个时隙,可用的载波数和复用方式决定了最大同时连接数目;覆盖由上下行发射功率决定(链路平衡问题);通话质量由干扰情况决定,通过网络设计(复用方式、复用距离、跳频等
9、)控制干扰,保证质量;在 GSM 系统中,三者间没有直接的联系,可以独立分析、独立设计。网络设计难点主要在于频率规划。,容量分析比较(GSM),导频污染的主要特点就是无主导小区,具体来说就是是指 Ec 强度接近的导频数目超过了 UE 最大激活集数目。不能加入激活集的信号成为干扰,同时由于导频强度接近,频繁发生激活集更新。,导频污染概念,导致导频污染的原因一般为:1系统设计不佳,比如导频信道发射功率偏大;2基站位置和天线倾角选取不当;3地理环境复杂,设计时考虑不充分。,Good,Not Good,导频污染,导频污染问题,WCDMA导频污染属于CDMA系统特有的,是影响网络性能的一项重要因素。导频
10、污染增加了网络干扰,同时使得切换等算法不能有效工作。GSM由于BCCH频点一般使用非常宽松的复用方式(如:53),并且经过精心规划,因此类似问题出现的可能性较小。,导频污染问题,WCDMA 与 GSM 在无线网络规划方面的差别,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、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
11、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 在无线网络规划方面的差别,干扰,质量,覆盖,容量,精确的干扰控制是 WCDMA 网络规划的核心问题,WCDMA 网络过程,概述各阶段详解Dimensoning-无线网络估算Nominal Planning-无线网络预规划Cell Planning-站址
12、勘测选择Network Optimization-小区参数设置和优化,WCDMA 网络规划技术,无线网络估算链路预算容量估算预规划站址选择和勘站小区参数配置网络优化,无线网络估算,在满足建网目标的前提下,达到容量、覆盖、质量和成本的良好平衡,实现最优化设计,通过网络规划实现各方面良好的平衡,方案一:初始阶段:规划较少的站点数目,迅速建网,通过使用塔放、天线收分集和直放站等覆盖延伸技术来解决覆盖问题扩容阶段:以增加站点为主,并结合增加载频和扇区化的方式方案二:初始阶段:按照未来网络的发展规划较多的站点数目,载波数目较少扩容阶段:站点数目增加较少,以增加载频和扇区化为主方案三:以上两种方案的结合,
13、多样化、前瞻性的网络解决方案,不同建网原则,不同网络的发展预测,不同的建网方案,站点数目选择和站型设计考虑将来扩容的需求,避免今后网络扩容时频繁增加站点而带来的一系列问题,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。,无线网络估算目的,无线网络估算过程,无线网络估算,系统相关可用载波数覆盖区域业务相关业务类型业务模型业务分布增长预测Gos&Qos覆盖概率阻塞概率,系统规模 站点
14、数目系统配置分扇区数载波数建网成本站址成本设备成本,输入,输出,覆盖分析主要是基于链路预算的结果获得。在wcdma中,覆盖和容量之间是相互关连的,存在一个反复的过程。进行覆盖计算时,需要假设小区所能够接受的小区负荷。对于不同的建设时期,应该综合分析近期和远期的建设成本,合理选择不同的负荷因子。如:对于建网初期,可以选择较小的负荷因子,以实现广覆盖(知识和农村)。其次,对于不同的无线环境和建网目标的要求,我们可以采用不同的小区结构(Omni,3-sector,etc)来满足不同的覆盖目标。在此基础上,根据运营商提供的覆盖输入信息进行链路预算。,覆盖估算分析,由于CDMA是软阻塞系统,受限于干扰和
15、功率资源,因此对于上下行容量主要是基于软阻塞指标进行分析。在此基础上,综合考虑设备的硬件资源限制,得到一个合理的容量分析结果。上行软阻塞分析基于上行干扰上升限制。下行挼阻塞分析基于下行功率资源限制。,容量估算分析,覆盖分析 vs.容量分析,链路预算示意图,链路预算,无线网络估算,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。,网络预规划覆盖预测,根据覆盖预测得到的输出结果,分
16、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,网络预规划系统仿真,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、质量等关键网络运行指标进行评估,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,网络预规划系统仿真,站址选择/勘测,考虑机房内、铁塔、屋顶施工的可行性考虑到天线高度、隔离度、方向对网络质量的影响现场勘测包括光测、频谱测量和站址调查许多基站站址的可能性,站址选择与勘测,基站的现场勘测包括光测、频谱测量和站址调查光测的主要目的是验证基站周围是否有造成电波反射的障碍物,如高大建筑物等。频谱调
17、查的目的是了解目前及近期内基站和天线周围的电磁环境是否良好。站址条件则侧重于天线和设备的安装条件、电源供应、自然环境等。,站址选择与勘测,在实际勘查过程中,以下一些因素将影响站址选择的最终结果:站址是否偏离理论基站半径的1/4区域内天线调整,保证实际高度与理论预测值的偏差不超过一定的值(15%)天线之间的隔离度是否满足要求,分集距离是否满足要求邻近障碍物是否存在,宏蜂窝天线第一菲涅尔区是否有阻挡。楼顶承载和迎风受力影响无线设备安装空间,无线设备应尽可能靠近天馈系统安装以减小馈线损耗和馈线价格,同时应给日后的扩容留下充足的空间供电条件是否满足要求,是否有备用电源,站址选择与勘测,传输链路能否解决
18、或是否投资过大,是影响该地能否作为站址的因素;业务区规划是否合理,对于一些重点场所,如:政府机关大楼、商业中心等话务量高的场所是无线网络基站勘查中需要重点规划的地方,必须保证某一主要扇区的良好覆盖;业主是否同意提供必要的机房面积,允许屋顶安装天线。租房或买房手续是否遵循法定程序,同时确保价格合理;所需馈线长度是否合理,并根据实际测量结果选择合适的馈线;在选择站址时,首先针对话务密度高的重点区域进行选择,并根据实际情况选择合适的扇区方向。对于普通覆盖区域,为了使得网络结构清晰,站点可以有目的的按照标准网孔结构进行设计。,参数配置,工程参数天线类型(扇区化、增益、.)天线挂高天线朝向天线下倾角小区
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