第5章-WCDMA无线网络规划与设计-课件.ppt
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- WCDMA 无线网络 规划 设计 课件
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1、 WCDMA WCDMA无线网络规划概述无线网络规划概述5.1 业务预测业务预测5.2 无线网络规划方案无线网络规划方案5.3 WCDMA WCDMA无线网络规划软件无线网络规划软件5.4小小 结结5.5 本章内容本章内容 WCDMA无线网络规划的特点无线网络规划的特点 WCDMA无线网络规划过程无线网络规划过程 WCDMA业务预测业务预测 WCDMA覆盖规划覆盖规划 WCDMA容量规划容量规划 WCDMA扰码规划扰码规划 WCDMA无线网络规划软件无线网络规划软件 本章重点本章重点 WCDMA无线网络规划过程无线网络规划过程 WCDMA覆盖规划覆盖规划 WCDMA容量规划容量规划 WCDMA
2、扰码规划扰码规划 学习本章目的和要求学习本章目的和要求 了解了解WCDMA无线网络规划的特点无线网络规划的特点 掌握掌握WCDMA无线网络规划过程无线网络规划过程 了解了解WCDMA业务预测的目的、原则业务预测的目的、原则和方法和方法 掌握掌握WCDMA覆盖规划覆盖规划 掌握掌握WCDMA容量规划容量规划 掌握掌握WCDMA扰码规划扰码规划 了解了解WCDMA网络规划仿真技术网络规划仿真技术 从网络规划的观点来看,与第二代移从网络规划的观点来看,与第二代移动通信相比,第三代移动通信系统的主要动通信相比,第三代移动通信系统的主要特征是能够提供不同速率和不同特征是能够提供不同速率和不同QoS要求要
3、求的业务。的业务。服务的用户数量大(特别是在城区和服务的用户数量大(特别是在城区和人口密集的区域);网络结构的灵活性允人口密集的区域);网络结构的灵活性允许在特定的环境下配置不同的结构(公共许在特定的环境下配置不同的结构(公共场所、高速公路、住宅区、商业区);基场所、高速公路、住宅区、商业区);基于分布式数据库结构的先进的移动性管理于分布式数据库结构的先进的移动性管理策略使用户数据所需的存储、更新和恢复策略使用户数据所需的存储、更新和恢复等总的信令开销最小。等总的信令开销最小。显然,现在的规划方法不能处理这些显然,现在的规划方法不能处理这些特殊的特性。特殊的特性。第三代系统的规划和优化策略需要
4、考第三代系统的规划和优化策略需要考虑将来虑将来UMTS运营商由于引入新而灵活的运营商由于引入新而灵活的无线接口、更复杂的小区结构(分层小区无线接口、更复杂的小区结构(分层小区结构)、动态资源分配策略(对多种业务结构)、动态资源分配策略(对多种业务要求进行灵活的资源分配)和提高容量方要求进行灵活的资源分配)和提高容量方法的选择(如自适应天线)等所能获得的法的选择(如自适应天线)等所能获得的额外的自由程度。额外的自由程度。5.1.1 WCDMA无线网络规划无线网络规划的特点的特点 WCDMA系统的频率复用系数为系统的频率复用系数为1,通,通过扰码以及正交码字来区分小区和用户。过扰码以及正交码字来区
5、分小区和用户。WCDMA系统是干扰受限系统,其覆系统是干扰受限系统,其覆盖不仅取决于最大发射功率,而且与系统盖不仅取决于最大发射功率,而且与系统负荷有关。负荷有关。WCDMA系统中,发射机发射功率和系统中,发射机发射功率和小区容量之间的对应关系是渐近式的。小区容量之间的对应关系是渐近式的。由于由于WCDMA系统的覆盖和容量之间系统的覆盖和容量之间存在动态平衡关系,因此,在无线网络规存在动态平衡关系,因此,在无线网络规划阶段,两者的规划方式已经有很大的不划阶段,两者的规划方式已经有很大的不同。同。在在WCDMA系统中,功率资源是非常系统中,功率资源是非常有限的。在有限的。在WCDMA系统中,导频
6、污染也系统中,导频污染也是影响网络性能的一项重要因素。是影响网络性能的一项重要因素。WCDMA网络规划与当前的移动通信网络规划与当前的移动通信网络规划相比,其复杂度要高得多,网络网络规划相比,其复杂度要高得多,网络规划的过程也将有很大的不同。下面将详规划的过程也将有很大的不同。下面将详细介绍细介绍WCDMA无线网络的规划过程、覆无线网络的规划过程、覆盖分析、容量分析等内容。盖分析、容量分析等内容。5.1.2 WCDMA无线网络规划无线网络规划过程过程 对于对于WCDMA网络,详细的规划本身网络,详细的规划本身就是一个优化的过程。它的规划不仅仅是就是一个优化的过程。它的规划不仅仅是覆盖区域估计,
7、还包括干扰分析及容量分覆盖区域估计,还包括干扰分析及容量分析。析。在无线网络规划过程中,需要优化基在无线网络规划过程中,需要优化基站参数,进行天线选择、调整天线方向,站参数,进行天线选择、调整天线方向,甚至站点位置都需要调整,以使用最少的甚至站点位置都需要调整,以使用最少的费用满足服务质量、容量和业务需求。费用满足服务质量、容量和业务需求。图图5-1 WCDMA网络规划过程网络规划过程 5.2.1 业务预测概述业务预测概述 在无线通信网络的规划与设计过程中,在无线通信网络的规划与设计过程中,业务分析与预测是非常重要的方面之一。业务分析与预测是非常重要的方面之一。业务预测内容通常包括如下几个方面
8、:业务预测内容通常包括如下几个方面:(1)用户数据预测用于指导网络容)用户数据预测用于指导网络容量规划,并作为经济收益预测的基础;量规划,并作为经济收益预测的基础;(2)业务的地理和时间上的分布预)业务的地理和时间上的分布预测可以用于指导网络规划过程中具体测可以用于指导网络规划过程中具体的网元配置;的网元配置;(3)业务类型以及相应的比例预测)业务类型以及相应的比例预测可以用于指导业务引入和业务发展策可以用于指导业务引入和业务发展策略。略。准确地预测各类业务在规划区域内的准确地预测各类业务在规划区域内的分布与密度情况,对于建设一个良好的无分布与密度情况,对于建设一个良好的无线网络非常重要,尤其
9、对可以提供多种业线网络非常重要,尤其对可以提供多种业务的务的WCDMA无线网络而言,容量、覆盖、无线网络而言,容量、覆盖、质量三者之间紧密联系,准确的业务预测质量三者之间紧密联系,准确的业务预测将有助于网络规划设计人员在将有助于网络规划设计人员在WCDMA无无线网络的规划优化过程中既可获得最优的线网络的规划优化过程中既可获得最优的网络性能,又可以避免设备及资源的浪费。网络性能,又可以避免设备及资源的浪费。5.2.2 业务预测的原则业务预测的原则 无线网络规划与设计中的业务预测是无线网络规划与设计中的业务预测是确定无线网络建设规模的重要依据,必须确定无线网络建设规模的重要依据,必须既要反映客观实
10、际的需要,又需要考虑现既要反映客观实际的需要,又需要考虑现实条件的可能性,同时还要考虑未来的业实条件的可能性,同时还要考虑未来的业务发展。务发展。根据上述的因素,无线网络规划与设根据上述的因素,无线网络规划与设计中进行业务预测的原则以及依据主要包计中进行业务预测的原则以及依据主要包括如下几个方面:括如下几个方面:(1)明确预测对象,确定需要预测)明确预测对象,确定需要预测的业务类型以及区域范围;的业务类型以及区域范围;(2)相关统计数据的收集及准备,)相关统计数据的收集及准备,特别是与用户发展情况相关的数据需特别是与用户发展情况相关的数据需要全面准确地收集与整理;要全面准确地收集与整理;(3)
11、用户发展情况的分析,根据收)用户发展情况的分析,根据收集得到的数据分析现有用户的发展情集得到的数据分析现有用户的发展情况;况;(4)运用科学的预测方法以及预测)运用科学的预测方法以及预测工具等。在实际的业务预测过程中,工具等。在实际的业务预测过程中,需要结合预测范围以及预测对象等因需要结合预测范围以及预测对象等因素选择合适的预测方法与工具,进行素选择合适的预测方法与工具,进行更为准确地业务预测。更为准确地业务预测。5.2.3 业务预测的方法业务预测的方法 用于业务预测的方法有多种,常用的用于业务预测的方法有多种,常用的进行业务量预测的方法包括:普及率法、进行业务量预测的方法包括:普及率法、趋势
12、外推法、瑞利分布多因素法、回归预趋势外推法、瑞利分布多因素法、回归预测法等。测法等。1普及率法普及率法 使用无线通信业务的用户普及率预测使用无线通信业务的用户普及率预测法结合类比分析,可以找出类似城市发展法结合类比分析,可以找出类似城市发展的趋势来推及自身发展的趋势。的趋势来推及自身发展的趋势。普及率法是从社会需求的宏观角度来普及率法是从社会需求的宏观角度来考虑用户的增长等情况,其基本思路为:考虑用户的增长等情况,其基本思路为:需要规划的无线网络预测用户数需要规划的无线网络预测用户数=规划区域规划区域内人口总数内人口总数 使用通信业务的用户普及率使用通信业务的用户普及率 该无线网络在所在规划区
13、域的市场占有率。该无线网络在所在规划区域的市场占有率。2趋势外推法趋势外推法 趋势外推法是研究事务发展渐进过程趋势外推法是研究事务发展渐进过程的一种统计预测方法,当预测对象依据时的一种统计预测方法,当预测对象依据时间变化呈现某种上升或下降的趋势,并且间变化呈现某种上升或下降的趋势,并且无明显的季节波动,又能找到一条合适的无明显的季节波动,又能找到一条合适的函数曲线反映这种变化趋势时,就可以依函数曲线反映这种变化趋势时,就可以依据时间为自变量,时序数值。据时间为自变量,时序数值。该方法的特点是,假定用户容量的增该方法的特点是,假定用户容量的增长符合某种数学统计曲线,根据以前若干长符合某种数学统计
14、曲线,根据以前若干年网络用户数目的历史数据,采用数学曲年网络用户数目的历史数据,采用数学曲线拟合的方式,预测今后一段时间内用户线拟合的方式,预测今后一段时间内用户数目增长的情况。数目增长的情况。使用趋势外推法进行用户数目预测的使用趋势外推法进行用户数目预测的步骤可以包括:步骤可以包括:(1)首先采集用户数目增长的历史)首先采集用户数目增长的历史数据,根据数据整理出用户数目的历数据,根据数据整理出用户数目的历史增长曲线;史增长曲线;(2)然后选择合适的数学曲线进行)然后选择合适的数学曲线进行拟合;拟合;(3)最后根据拟合得到的数学曲线)最后根据拟合得到的数学曲线的发展趋势预测今后某个时刻点的用的
15、发展趋势预测今后某个时刻点的用户数目。户数目。3瑞利分布多因素法瑞利分布多因素法 瑞利分布多因素法。瑞利分布多因素瑞利分布多因素法。瑞利分布多因素法是一种研究移动电话在潜在用户中渗透法是一种研究移动电话在潜在用户中渗透率的变化趋势的预测方法。率的变化趋势的预测方法。瑞利分布多因素法可以通过研究产品瑞利分布多因素法可以通过研究产品在潜在用户中普及率的变化趋势,从而得在潜在用户中普及率的变化趋势,从而得到对用户数的预测结果。到对用户数的预测结果。(1)潜在用户群采用瑞利分布的原)潜在用户群采用瑞利分布的原理理(2)潜在用户群中渗透率变化趋势)潜在用户群中渗透率变化趋势的量化采用趋势影响分析法的量化
16、采用趋势影响分析法 4回归预测法回归预测法 回归预测法是根据两个或多个变量数回归预测法是根据两个或多个变量数据,如人均国内生产总值和使用无线业务据,如人均国内生产总值和使用无线业务的用户数等,所呈现的趋势分布关系,采的用户数等,所呈现的趋势分布关系,采用适当的计算方法,找到它们之间特定关用适当的计算方法,找到它们之间特定关系的经验公式。系的经验公式。依据此经验公式,根据其中一个变量依据此经验公式,根据其中一个变量的变化,来预测推知另外一个变量的发展的变化,来预测推知另外一个变量的发展变化。变化。5.3.1 覆盖规划覆盖规划 WCDMA无线网络覆盖规划的关键指无线网络覆盖规划的关键指标包括:阻塞
17、概率与覆盖率、接收信号码标包括:阻塞概率与覆盖率、接收信号码功率、导频信号质量等。功率、导频信号质量等。1覆盖类型覆盖类型 对覆盖类型进行细分的目的,是作为对覆盖类型进行细分的目的,是作为话务分析及基站布局的基础,为后续的覆话务分析及基站布局的基础,为后续的覆盖规划,容量规划提供可行的依据。盖规划,容量规划提供可行的依据。(1)密集城区)密集城区 CBD 密集市区(密集市区(Dense Urban)密集建筑区(密集建筑区(Dense Block Building)(2)普通城区)普通城区(3)郊区)郊区(4)农村)农村(5)公路)公路/干道干道(6)山区)山区 覆覆 盖盖 范范 围围覆盖面积(
18、覆盖面积(km2)密集区密集区CBD区区 密集市区密集市区 密集建筑区密集建筑区 一般市区一般市区市、市、县城县城 郊区郊区县县 农村农村县县 交通干道交通干道交通干道名交通干道名细分细分山区山区县县 表表5-1 覆盖类型覆盖类型 2无线链路预算无线链路预算 在进行网络规划和设计时都需要进行在进行网络规划和设计时都需要进行链路预算(链路预算(Link Budget)。)。链路预算为有效分配无线资源、合理链路预算为有效分配无线资源、合理进行网络规划提供了重要依据,并在网络进行网络规划提供了重要依据,并在网络优化中有着重要的意义,是有效分配系统优化中有着重要的意义,是有效分配系统资源的一种解析方法
19、。资源的一种解析方法。(1)无线链路的组成)无线链路的组成图图5-2 WCDMA无线链路的基本组成无线链路的基本组成 馈线损耗馈线损耗 发射机参数发射机参数 Pout_BS:基站业务信道的发射功:基站业务信道的发射功率。率。Pout_UE:移动台的最大发射功率:移动台的最大发射功率限制。限制。3GPP 25.101规定了规定了4个等级。个等级。功功 率率 等等 级级最大标称功率最大标称功率容容 差差1+33dBm+1/3dB2+27dBm+1/3dB3+24dBm+1/3dB4+21dBm 2dB表表5-2移动台的发射功率等级移动台的发射功率等级 接收机参数接收机参数 热噪声及噪声系数热噪声及
20、噪声系数 接收机灵敏度接收机灵敏度 -85dbm -100dbm 之间(之间(WCDMA)天线增益天线增益 路径损耗路径损耗 阴影衰落阴影衰落 快衰落快衰落 建筑物穿透损耗,车辆穿透损耗和建筑物穿透损耗,车辆穿透损耗和人体损耗人体损耗(2)链路预算)链路预算图图5-3 链路预算链路预算 系统参数系统参数系统带宽系统带宽B 5MHz数据速率数据速率R处理增益处理增益G业务所需的业务所需的Eb/N0终终 端端 类类 型型信信 道道 类类 型型BLERBLERE Eb b/NNo o(dB)(dB)ULULE Eb b/NNo o(dB)(dB)DLDLAMR12.2STATIC0.012.857.
21、16TU30.015.87.6TU500.016.28.1CS64STATIC0.011.24.36表表5-3Eb/No解调门限解调门限 干扰裕量干扰裕量 =10-10log10(1-)?(为负载率为负载率)阴影衰落裕量阴影衰落裕量 边缘覆盖率边缘覆盖率 区域覆盖率区域覆盖率 图图5-4 概率分布概率分布 边界覆盖率边界覆盖率衰减裕量衰减裕量90%1.29dB75%0.68dB50%0dB 图图5-5 区域覆盖概率区域覆盖概率 快速功率控制裕量快速功率控制裕量 软切换增益软切换增益 3链路预算的例子链路预算的例子上行链路预算:不考虑覆盖需求(环境时),最大路径损耗(dB)=移动台最大发射功率(
22、dBm)-人体损耗(dB)-移动台连接器损耗(dB)-快衰落裕量(dB)-基站馈线损耗(dB)-基跳线接头及避雷器损耗(dB)+基站天线增益(dBi)-基站接收机灵敏度(dBm)考虑覆盖需求时:最大允许的路径(dB)=最大路径损耗-阴影衰落裕量+切换增益-穿透损耗Smin=Eb/N0req+Nth+F+R (dBm)Eb/N0req,所需要的信噪比,单位:,所需要的信噪比,单位:dBNth:热噪声密度,单位:热噪声密度,单位:dBm/HzF:噪声系数噪声系数,单位为单位为dBR:信息速率,单位:信息速率,单位dBHz系系 统统 参参 数数AMR12AMR12.2K2KCS64KCS64KPS6
23、4KPS64K发射机(移动台)发射机(移动台)信息速率(信息速率(kbit/s)12.26464系统速率(系统速率(kbit/s)384038403840移动台最大发射功率移动台最大发射功率(W)0.1250.1250.125移动台最大发射功率移动台最大发射功率(dBm)21.021.021.0表表5-4密集市区链路预算密集市区链路预算续表续表系系 统统 参参 数数AMR12AMR12.2K2KCS64KCS64KPS64KPS64K发射机(移动台)发射机(移动台)移动台天线增益(移动台天线增益(dBi)000人体损耗(人体损耗(dB)300移动台连接器损耗(移动台连接器损耗(dB)000等效
24、全向辐射功率等效全向辐射功率EIRP(dBm)18.021.021.0系系 统统 参参 数数AMR12AMR12.2K2KCS64KCS64KPS64KPS64K接收机(基站)接收机(基站)热噪声密度(热噪声密度(dBm/Hz)174 174 174基站接收机噪声系数基站接收机噪声系数(dB)444接收机噪声密度接收机噪声密度(dBm/Hz)170 170 170接收机噪声功率(接收机噪声功率(dB)104.16 104.16 104.16小区负荷小区负荷50%50%50%续表续表系系 统统 参参 数数AMR12AMR12.2K2KCS64KCS64KPS64KPS64K干扰裕量(干扰裕量(d
25、B)3.03.03.0总有效噪声总有效噪声+干扰(干扰(dBm)101.15 101.15 101.15处理增益(处理增益(dB)25.017.817.8所需所需Eb/No(dB)5.83.22.8接收机灵敏度(接收机灵敏度(dBm)120.33 115.73 116.13基站天线增益(基站天线增益(dBi)17.217.217.2续表续表系系 统统 参参 数数AMR12AMR12.2K2KCS64KCS64KPS64KPS64K基站馈缆百米损耗基站馈缆百米损耗(dB/100m)4.04.04.0基站馈缆长度(基站馈缆长度(m)35.035.035.0基站馈缆损耗(基站馈缆损耗(dB)1.41
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