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1、,WCDMA无线网络规划,2019/7/1,2,前言,随着第三代移动通信技术的兴起，UMTS网络的建立将带来一场深刻的革命，这对网络规划也提出了更高的要求。 WCDMA的网络规划与传统的GSM网络规划有着本质的不同。在全球范围内，人们正紧锣密鼓地开发和研制新的规划工具和计算方法，设计新的工作流程。,2019/7/1,3,课程目标,了解WCDMA无线网络规划的基本流程； 了解WCDMA无线网络规划与GSM网络规划的不同之处； 了解WCDMA链路预算和系统仿真的方法。,学习完本课程，您将能够：,2019/7/1,4,课程内容,T,WCDMA与GSM网络规划比较,WCDMA链路预算,2019/7/1

2、,5,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。,频率规划差异,2019/7/1,6,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。 GSM GSM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道总数有关。

3、容量与覆盖本身并没有关系。,覆盖分析差异,2019/7/1,7,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）,容量分析差异,2019/7/1,8,在 GSM 系统中，容量、覆盖和质量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。 容量基本上由硬件资源决定，一个载波有 8 个时隙，可用的载

4、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）控制干扰，保证质量；,容量分析差异,2019/7/1,9,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。,导频污染问题,2019/7/1,10,Good,Not Good,导频污染,导致导频污染的原因一般为： 系统设计不佳，比如导频信道发射功率偏大； 基站位置和天线倾角选取不当； 地理环境复杂，设计时考虑不充分。,导

5、频污染问题,2019/7/1,11,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,2019/7/1,12,本章小结,本章主要介绍了WCDMA网络规划与GSM网络规划的差异： 频率规划差异 WCDMA是码分多址，频率复用率是1；GSM是时分多址 覆盖分析差异 WCDMA系统的覆盖不仅跟最大发射功率有关，还跟系统容量有密切关系；GSM系统在频率规划良好的情况下只与最大发射功率有关。 容量

6、分析差异 导频污染问题 导频污染是WCDMA所特有的。,2019/7/1,13,课程内容,T,WCDMA与GSM网络规划比较,WCDMA网络规划流程,WCDMA链路预算,2019/7/1,14,WCDMA网络规划流程简图,2019/7/1,15,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,2019/7/1,16,估算过程：链路预算，小区覆盖范围计算，容量估算

7、，NodeB基站数目估算，RNC数目估算并进一步确定每个RNC承担的话务量。,无线网络估算,2019/7/1,17,覆盖估算 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。因此，在进行覆盖计算时，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。 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，进行链路预算 。,无线网络估算,2019/7

8、/1,18,链路预算示意图：,无线网络估算,2019/7/1,19,容量估算 由于CDMA是软阻塞系统，受限于干扰和功率资源，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。,无线网络估算,2019/7/1,20,覆盖估算 vs 容量估算 估算的结论必须是同时满足覆盖和容量的要求，同时综合考虑近期和远期建网目标，获得最经济有效的方案。因此，覆盖和容量分析存在一个反复的过程。 当估算结果是覆盖受限时，可以适当降低小区负荷因子，重新进行覆盖和容量分析，直到覆盖和容量所估算的结果相差最小。在此基础上，直接根据覆盖分析结果，计算Nod

9、eB所需硬件数目（Site，sector，Carrier数目）。 当计算结果是容量受限时（已考虑多载波情况），则首先检查小区负荷因子是否可以进一步提高。如果可以提高，则重新进行覆盖和容量分析；如果不能提高，则直接根据容量分析结果，计算NodeB所需硬件数目（Site，sector，Carrier数目）。,无线网络估算,2019/7/1,21,无线网络估算,2019/7/1,22,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

10、子，小区扰码等部分小区参数的取值确定。,无线网络预规划,2019/7/1,23,在选择站址时应尽量保证系统的连续覆盖，从而保证系统性能。同时，需要注意下面两点： 在市区尽量不使用大区式的基站 从最密集的城区开始系统规划,无线网络预规划,2019/7/1,24,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,2019/7/1,25,在覆盖预测的基础上，使用Monte Carlo系统仿真来对网络的性能进行评估。最终确定基站数量、配置、位置、天线的高度、天线倾角和系统的容量，得到完整无线网络预规划方案。,无线网络预规划,

11、2019/7/1,26,在无线网络预规划方案的基础上，开展站址选择/勘测工作。 在网络规划基站选址中，应该配合工程设计人员考虑机房内、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。,站址选择/勘测,2019/7/1,27,基站的现场勘测包括光测、频谱测量和站址调查。 基站勘察中根据实际环境确定出每个基站具体的天线参数，记录下基站周围的环境状况， 在此基础上制作出最终的网络规划方案，包括基站站址、天线增益、天线挂高、天线方向等小区工程参数 。,站址选择/勘测,2019/7/1,28,良好的小区参数设置，是网络正常运行的基本保证。 实际的网络规划参数包括两个部分：工程参数和

12、小区参数。在站址勘查部分，已经完全确定了工程参数。 无线网络规划涉及的小区参数大致可以分为：系统消息参数，基本信道配置参数和RRM算法配置参数。,小区参数配置,2019/7/1,29,小区参数配置的合理与否，直接影响网络的运行指标。通过对典型网络结构和典型覆盖环境的分析，可以得到不同情况下的系统消息参数配置原则。 在进行实际参数规划时，网络规划工程师依据上述研究结果，结合网络实际情况，给出合理的取值。,小区参数配置,2019/7/1,30,RRM主要算法 准入控制算法（上行，下行）； 负载平衡算法（异频，同频）； 信道配置算法（基本，动态）； 功率控制算法（上行，下行）； 切换控制算法； AM

13、RC算法。,小区参数配置,2019/7/1,31,本章小结,本章主要介绍了WCDMA无线网络规划的流程： 无线网络估算 无线网络预规划 站址选择/勘测 小区参数配置 网络优化,2019/7/1,32,课程内容,T,WCDMA与GSM网络规划比较,WCDMA链路预算,2019/7/1,33,链路预算是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，获得保持一定呼叫质量下链路所允许的最大传播损耗。,基本原理,2019/7/1,34,下行链路（前向）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

14、线损耗 Ga_BS 基站天线增益 Ga_UE 移动台天线增益 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_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,2019/7/1,35,上行链路（反向）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

15、_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,2019/7/1,36,Pout_BS 基站业务信道发射功率 本参数为系统参数，各种业务取值不同 可根据业务类型和所需的该业务信道覆盖范围确定 设定值定义在机顶天线口，无须考虑合路器损耗 Lc_BS Pout_UE UE 最大发射功率 25.101 规定了 4 个功率等级的 UE：链路预算时，假设语音业务 UE 最大发射功率 21dBm；数据业务 UE 最大发射功率 24dBm,参数说明,2019/7/1,37,Lf_BS 基站馈线损耗 WCDMA 系统工作在 2GHz 频段，机顶到天线间馈缆损耗不可忽略 典型值：馈缆损耗 5

16、dB/100m 馈缆损耗会降低接收机接收电平，从而对覆盖能力产生影响。使用塔放时，接收机放大环节移到馈缆之前，从而消除了馈缆损耗的影响。,参数说明,2019/7/1,38,Ga_BS 基站天线增益 基站使用天线具有一定的增益 定向天线与全向天线相比具有更高的增益 典型值：全向天线 11dBi；65定向天线 17dBi（3 扇区用） Ga_UE 移动台天线增益 通常假设移动台天线增益为 0dBi,参数说明,2019/7/1,39,S_BS 基站接收机灵敏度 基站接收机灵敏度确定了为保证一定的呼叫质量，业务信道所需的最低接收电平 S_BS = EbvsNo + 10lg(Rb) + KTW + N

17、F_BSIM EbvsNo 基站接收机解调门限。通过链路仿真和实测得到。与业务类型、传播环境、接收机解调性能，配置条件（收分集、功控、软切换）相关 Rb 数据速率（信道编码前） KTW 热噪声密度，常温下等于 174dBm/Hz NF_BS 接收机噪声系数 IM 干扰余量,参数说明,2019/7/1,40,S_UE 移动台接收机灵敏度 S_UE = EbvsNo + 10lg(Rb) + KTW +NF_UEIM NF_UE 移动台噪声系数，典型值 7dB（协议要求优于 9dB） IM 干扰余量,参数说明,2019/7/1,41,Mf 阴影衰落余量 链路预算得到的路径损耗值为中值，由于阴影衰落

18、，实际的路径损耗在此值上下波动。 为了保证一定的边缘覆盖概率（ 50%），需要留出一定的余量，即阴影衰落余量 通常假设阴影衰落服从对数正态分布。根据阴影衰落方差和边缘覆盖概率要求（运营商确定），可以得到所需的阴影衰落余量：Mf（ dB值）= NORMSINV（边缘覆盖概率） 阴影衰落方差（ dB值） 其中 NORMSINV() 函数为标准正态分布累积函数的逆函数,参数说明,2019/7/1,42,MI 干扰余量 WCDMA 系统为自干扰系统，其覆盖与容量密切相关，在链路预算中就表现为干扰余量的引入 对于反向链路，不同的负载水平对应不同的干扰上升。例如，3dB 的干扰上升对应 50 的负载，4d

19、B 的干扰上升对应 60% 的负载 对于前向链路，负载与干扰的关系同样存在，但难以进行理论计算，需要通过仿真确定 在链路预算中干扰余量的取值由系统的设计容量要求决定,参数说明,2019/7/1,43,Lp 建筑物穿透损耗 如果使用室外基站进行室内覆盖，需要考虑建筑物穿透损耗 建筑物穿透损耗与建筑物类型有关。例如，密集城区建筑物穿透损耗典型值 20dB，郊区 10dB，车内 10dB Lb 人体损耗 对于手持移动台，需要考虑人体穿透损耗的影响 人体损耗典型值 3dB 数据终端由于使用方式不同，可以不考虑人体损耗影响,参数说明,2019/7/1,44,分析场景设置,实例说明,2019/7/1,45

20、,发射机部分,实例说明,2019/7/1,46,接收机部分,实例说明,2019/7/1,47,实例说明,路径损耗计算,2019/7/1,48,实例说明,小区半径计算,2019/7/1,49,本章小结,本章主要从四个方面介绍了WCDMA链路预算： 基本原理 算法介绍 参数说明 实例说明,2019/7/1,50,课程内容,T,WCDMA与GSM网络规划比较,WCDMA链路预算,WCDMA容量估算,2019/7/1,51,WCDMA 容量估算 上行,上行干扰构成,上行负载因子,每个用户对负载的贡献,2019/7/1,52,WCDMA 容量估算 上行,噪声上升,50% 负载 3dB 60% 负载 4d

21、B 75% 负载 6dB,2019/7/1,53,WCDMA 容量估算 下行,下行干扰构成,下行负载因子,下行发射功率,2019/7/1,54,硬阻塞与软阻塞,上行资源：干扰余量,下行资源：发射功率,?,信道数,WCDMA 系统的准入是基于 Qos 控制的软阻塞， 与基于固定信道数限制的硬阻塞不同,2019/7/1,55,本章小结,本章主要介绍了容量估算的计算方法。,2019/7/1,56,课程内容,T,WCDMA与GSM网络规划比较,WCDMA链路预算,WCDMA系统仿真,2019/7/1,57,WCDMA系统仿真,第一节 系统仿真介绍 第二节 系统仿真输入第三节 系统仿真过程描述,2019

22、/7/1,58,静态仿真（Static Simulations） 静态仿真通过对快照的分析来了解网络性能 动态仿真（Dynamic Simulations） 动态仿真通过对UE在连续时隙内移动的分析来了解网络性能,系统仿真分类,2019/7/1,59,拍摄一定数量的网络快照，其中： 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。 Monto Carlo仿真是静态仿真中的一种

23、。,静态仿真,2019/7/1,60,拍摄一定数量的网络快照，其中： 动态仿真模拟UE在网络中移动的场景； 在第一个时隙产生UE分布（类似快照）； 随后的时隙将基于之前时隙产生的仿真结果进行仿真； 仿真过程包括新移动台接入网络一直到结束通话的过程。,动态仿真,2019/7/1,61,静态仿真 vs. 动态仿真 静态仿真：计算量较大（取决于快照的数量），配置和结论都比较复杂，但正确性较高。 动态仿真：计算量大，耗用时间长。另外，动态仿真要求所提供的traffic map必须非常精确。否则，如果traffic map不精确，那么即使仿真出来，结果也没有太大的参考意义。,不同仿真方法比较,2019/

24、7/1,62,WCDMA系统仿真,第一节 系统仿真介绍 第二节 系统仿真输入第三节 系统仿真过程描述,2019/7/1,63,地理信息输入 根据规划的需要，选择合适的最新版的三维数字地图导入规划软件。 一个标准的数字地图包含：数字高程模型（DEM），地物覆盖模型（DOM），线状地物模型（LDM），高程建筑矢量模型（仅限于微蜂窝使用）。 对于宏蜂窝规划，一般选取20m20m精度的数字地图； 对于微蜂窝规划，一般选取5m5m精度、甚至根据实际规划要求，选取更高精度的数字地图。,系统仿真的输入,2019/7/1,64,传播模型输入,系统仿真的输入,2019/7/1,65,小区参数输入 Max TX

25、Power (dBm)：小区最大发射功率。 Max TX Power/Connection (dBm)：每连接所允许的TX的上限值。 Max number of channels：小区中可用的最大信道数目。 Primary Channels：小区中最大的Primary信道的数目。 Handover Channels：小区中用于切换的最大的信道数目。 Noise Rise (dB)：小区允许的最大噪声提升。 Pilot Power (dBm)：小区导频功率。 Orthogonality factor：下行业务信道之间的正交化因子。 Preference Weight：载频之间的负载的优先权重。

26、Common Channel PowerdBm：小区中下行公共信道发射功率（除导频外）。 Scrambling Code：小区分配的下行主扰码。 Active set size：软切换激活集大小。,系统仿真的输入,2019/7/1,66,话务信息输入 在对站点进行详细设计的基础上，为每一种业务创建一种终端类型；并将不同终端分布在不同的地貌上来模拟实际用户。然后通过分布获得每个小区的话务量； 并进一步评估每个小区是否有足够的容量。,系统仿真的输入,2019/7/1,67,其他信息输入 给定BER情况下，各Services的目标Eb/No值； 分组业务设置参数： Mean bitrate：64k、

27、144k、384kbps Mean packet size：480bytes Mean number of packet calls per session：5calls Reading Time between calls：20s Mean number of packets in call：25 Mean packet interarrival time：10ms Retransmission rate：25% 切换增益参数： 软切换上行增益、更软切换、软切换 /更软切换下行切换增益,系统仿真的输入,2019/7/1,68,WCDMA系统仿真,第一节 系统仿真介绍 第二节 系统仿真输入第三

28、节 系统仿真过程描述,2019/7/1,69,选用宏蜂窝的传播模型 相关参数选用外场数据 理想情况针对不同环境用不同模型 3G 考虑不同传播模型,创建传播模型,2019/7/1,70,创建易于使用的站点模板 创建站点及安排 传播模型 天线及参数 设置参数,创建站点模板,2019/7/1,71,定义需要使用的终端类型 定义终端具有如下特性：,定义终端类型,2019/7/1,72,课程总结,本课程主要介绍了WCDMA无线网络规划的相关知识。 通过对WCDMA无线网络规划原则的介绍，以及链路预算、容量估算和系统仿真的学习，使大家对WCDMA无线网络规划有了一个较为全面的掌握。 本课程还对WCDMA无线网络规划和GSM的网络规划进行了比较，可帮助大家更好地掌握相关知识。,2019/7/1,73,2019/7/1,74,学习动物精神,11、机智应变的猴子：工作的流程有时往往是一成不变的，新人的优势在于不了解既有的做法，而能创造出新的创意与点子。一味地接受工作的交付，只能学到工作方法的皮毛，能思考应变的人，才会学到方法的精髓。,2019/7/1,75,学习动物精神,12、善解人意的海豚：常常问自己：我是主管该怎么办才能有助于更好的处理事情的方法。在工作上善解人意，会减轻主管、共事者的负担，也让你更具人缘。,2019/7/1,76,谢谢大家！,