现代移动通信第2版教学作者蔡跃明11章节无线网络规划2013课件

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1、第11章 无线网络规划,数字移动通信,内容与重难点,本章要学习的内容： 无线网络规划的目的意义 无线网络规划的基本流程 蜂窝系统建站规划 蜂窝系统容量计算 重点： 规划流程、链路预算、覆盖预测、小区 频率（导频）配置、容量规划等 难点：链路预算、小区频率（导频）配置、容量 规划。,第11章 无线网络规划,章节内容,11.1 无线网络规划基础 Fundamentals of Wireless Network Planning 11.2 GSM无线网络规划 GSM Wireless Network Planning 11.3 CDMA无线网络规划 CDMA Wireless Network Pla

2、nning 11.4 3G无线网络规划 3G Wireless Network Planning,第11章 无线网络规划,规划的目的 根据覆盖需求、容量需求以及其它特殊需求，结合覆盖区域的地形地貌特征，设计合理可行的无线网络布局和设备（基站）配置，以最小的投资满足需求。 规划的意义 无线网络规划是整个建设过程中极其重要的关键阶段； 规划结果确立了网络的基本架构，很大程度上决定了网络建成后的效果； 合理的网络规划可以节省投资成本和建成后网络的运营成本，提高网络的服务等级，提高用户的满意度。,11. 无线网络规划,涉及专业领域 涉及交换、无线、传输、电源等多个专业领域 。 规划需求 满足覆盖、容量

3、 、业务、环保、造价等需求。 影响因素 地形地貌、用户分布、用户移动性、业务类型 、电磁环境、业务模型等。 主要工作 规划区实地勘察、链路预算、网络拓扑结构设计、仿真等。,11. 无线网络规划,达到服务区内最大程度的时间、地点的无线覆盖，满足所要求的通信概率； 在有限的带宽内提高系统容量； 在保证话音业务的同时，满足数据业务的需求； 优化设置无线参数，达到系统最佳服务质量； 在满足容量和服务质量前提下，尽量减少系统设备单元，降低成本； 科学预测话务分布，合理布局网络，均衡话务量。,11.1 无线网络规划基础,无线网络规划的目标,注： 新建网络规划和扩容网络规划流程和难度有区别； 不同技术体制规

4、划流程有细节区别。,无线网络规划一般流程,11.1.1 无线网络规划流程,1. 需求分析与基础数据收集 了解无线覆盖、服务质量和系统容量等要求； 了解无线传播环境，调查经济发展水平、人均收入和消费习惯； 调查话务需求分布情况； 了解现有网络设备性能及运营情况； 了解运营商通信业务发展计划，可用频率资源，并对规划期内的用户发展做出合理预测； 收集规划区的街道图、地形高度图，购买电子地图； 了解各种可利用资源情况； 收集其它相关资料。,11.1.1 无线网络规划流程,2. 可用站点勘察 收集可利用站点的经纬度、高度、周边无线传播环境、遮挡情况、周围存在的干扰源等信息； 如果和其它网络共站，同时收集

5、其它网络的无线参数，设计时需要考虑不同网络的隔离； 收集规划区域的地形地貌特征，为各区域选择合适的无线传播模型； 如果需要进行场强测试，选择场强测试站点。,11.1.1 无线网络规划流程,3. 场强测试与频谱扫描,（1）场强测试 目的：通过现场测试确定规划区内电波传播模型。 基本方法：从选定点发送给定频段的无线电波信号，用场强仪等探测设备记录规划区内各点信号强度，从而得出该区域电波传播的慢衰落变化规律。 关键工作：测试点选取、数据采集间隔确定、数据过滤、仿真分析等信道传播模型校正。 传播模型校正流程：前期准备、选点和路线确定、站点架设及数据采集作、对采集回来的数据进行预处理和地理平均、利用模型

6、校正软件完成模型调校、生成模型结果、对整个工程进行充分的总结分析。,11.1.1 无线网络规划流程,（2）频谱扫描 目的：确定准备使用的频段是否存在干扰。 基本方法：以目标频点为中心，前后各扫一段频谱。 主要过程：一般包括路测和定点测试。 路测用仪器在事先规划好的路线上测试，通过GPS定位，记录频谱随位置变化的情况，以发现可能存在干扰的区域，比较粗略。定点测试是在选定的位置，用八木天线进行测试，目的是从可能存在干扰的区域中，找出干扰的频段、比较具体的位置或方向、干扰强度等详细信息。,11.1.1 无线网络规划流程,4. 网络拓扑结构设计（核心环节）,网络拓扑结构设计的一般过程 ： 根据无线传播

7、环境类型和话务密度，对规划区域进行分块，确定各区域的小区半径； 根据各区域的小区半径，应合理运用宏基站、微基站、射频拉远、直放站等设备搭建网络拓扑结构。 规划各站点的初始朝向、天线挂高、天线类型、初始下倾角等参数。 利用仿真工具评估验证规划方案是否满足覆盖和容量需求，若不满足，则进行参数调整； 输出规划结果，包括规划站点的各种参数。,11.1.1 无线网络规划流程,4. 网络拓扑结构设计,网络拓扑结构调整流程,11.1.1 无线网络规划流程,4. 网络拓扑结构设计,某地区CDMA系统覆盖预测（软件仿真）结果实例,11.1.1 无线网络规划流程,5. 规划站点勘察与验证,从实际环境中找出与规划站

8、点接近的点，进行勘察和验证。,站址选择应满足的要求： （1）站址选择尽可能符合蜂窝结构； （2）选择具有建站条件的地点； （3）同等地域条件下，天线高度尽可能一致； （4）市区及郊区不用高山站，郊区也要慎重； （5）新建站址应考虑交通安全等要素并避免干扰； （6）市区避免天线附近有高大建筑物； （7）建网初期，重点保证重要用户和用户密集市区的覆盖等。,11.1.1 无线网络规划流程,6. 无线参数设计 工程参数 是指与工程设计、安装和开通有关的参数，如天线增益、电缆损耗、天线挂高、扇区方位、下倾角、频点、发射功率等 。 资源参数 是指与无线资源的配置、利用有关的参数，这类参数通常会在无线接口（

9、Um）上传送，以保持基站与移动台之间的一致。大多数资源参数在网络运行过程中可以通过一定的人机界面进行动态调整。,11.1.1 无线网络规划流程,1. 覆盖规划的内容与流程,（1）调查并对覆盖区域进行分区、分类，例如密集城区、一般城区、郊区、乡村等。 （2）进行链路预算，获得各片区基站的最大覆盖半径。 （3）估算满足覆盖需求的载扇数 （4）确定BTS数量和站型 （5）仿真评估、调整有关工程参数与站点位置，直至达到满足无线覆盖要求为止。,11.1.2 覆盖规划,2. 链路预算 最大允许路径损耗= 发射功率-接收机灵敏度-系统裕量-各类损耗-其它 （1）发射功率 EIRP=发射功率（dBm）+发射天

10、线增益（dBi）-(合路器的损耗+馈缆损耗+接头损耗+其它器件的损耗) 注意：dBi=dBd+2.15dB （2）接收机灵敏度 反映在保证通信质量的前提下，接收机输入端所需的最低信号电平（或功率）。,11.1.2 覆盖规划,2. 链路预算 （3）系统裕量（包括衰落裕量和干扰裕量） 衰落裕量（衰落储备）：是为克服衰落的影响，保证小区中通信的可靠性而预留出来的裕量。,衰落裕量vs小区边缘通信概率,0.675,11.1.2 覆盖规划, 干扰裕量 GSM蜂窝系统：系统设计时预留一定的裕量，以对抗同频干扰及其它因素等对通信质量的影响，称之为干扰裕量或恶化量储备，一般取为25dB。 CDMA蜂窝系统：系统

11、设计时预留预留一定的裕量，以对抗由于用户数的增加（网络负载加重）带来的多址干扰将加重、接收机的灵敏度降低。干扰裕量的取值与系统负载因子有关，一般负载因子为50%时取3.01dB 。,3. 链路预算 （3）系统裕量,11.1.2 覆盖规划,3. 链路预算 （4）各类损耗 建筑物的穿透损耗, 车内损耗 工程上，一般车内损耗取6dB。 人体损耗 工程上一般人体损耗取为3dB 。,11.1.2 覆盖规划,3. 链路预算 （5）其它 包括在基站侧采用空间分集或极化分集带来的分集接收增益、使用塔顶放大器时的塔顶放大器增益、 CDMA系统的软切换增益等。,依据无线传播模型，便可得到对应该最大路径损耗的传播距

12、离，即小区半径！,常用的无线传播模型包括Okumura-Hata模型、COST-231-Hata模型等。,11.1.2 覆盖规划,1. 容量规划概述 综合考虑诸多方面的因素，初步确定基站布站策略、站点数目、站型及配置，以及投资规模等，这一网络规划过程就叫容量规划。 系统容量可表述为系统能提供的总话务量或能容纳的总用户数。 容量规划是建立在话务理论、用户预测及话务分布预测的基础上的。,11.1.3 容量规划,2. 容量规划的方法 （1）话务理论 话务理论是无线网络容量规划的理论基础。 （2）用户预测 用户预测是容量规 划的重要依据！ 蜂窝移动通信用户 发展过程应该符合成长 曲线的规律。,成长曲线

13、,11.1.3 容量规划,2. 容量规划的方法 （2）用户预测,趋势外推法 找到一条合适的函数曲线反映事物发展变化的趋势。 回归预测法 根据已有变量数据，预测另一个变量的发展变化。如： 普及率法 结合类比分析，找出类似城市发展的趋势来推及自身发展的趋势。 市场调查法 根据市场调查，得出规划区潜在用户数。,x为某年人均GDP,移动网络用户数= 区域人口总数移动电话普及率该网络的市场占有率,11.1.3 容量规划,可取三种方法预测结果的均值作为最终预测结果。,例：某地区某时期三种用户预测方法结果对比,11.1.3 容量规划,2. 容量规划的方法 （3）话务分布预测,根据对规划区的人口密度、经济水平

14、、生活工作情况、场所性质等判断，预测出该区域的话务密度。 预测方法 线性预测法：统计现有基站的话务与分布，利用规划软件预测出目标话务分布。 线性预测与人工调整相结合的方法,11.1.3 容量规划,2. 容量规划的方法,（4）数据业务容量需求的估算,系统总话务需求话音业务需求+数据业务需求 根据数据用户的比例及数据业务的话务模型，计算规划区域对数据业务总的需求。 数据业务需求与服务类型相关、与运营策略相关、与设备技术特点相关、与用户使用各数据服务的习惯相关。 复杂！常采用宏观统计的数据业务模型。,11.1.3 容量规划,2. 容量规划的方法 （5）基站容量规划,话音业务容量需求和数据业务容量需求

15、构成了系统总的容量需求。 通过上面的用户数及其分布预测，结合话音/数据业务模型，可得出服务区内总的容量需求和容量在每个地区的需求分布和区域面积，进而得到基站数目、站型及分布。具体包括： 所需基站总数的估算 基站站型的确定,11.1.3 容量规划,章节内容,11.1 无线网络规划基础 Fundamentals of Wireless Network Planning 11.2 GSM无线网络规划 GSM Wireless Network Planning 11.3 CDMA无线网络规划 CDMA Wireless Network Planning 11.4 3G无线网络规划 3G Wireles

16、s Network Planning,11. 无线网络规划,例：某地区某时期网络规划目标,11.2.1 GSM网络规划设计要求,例：某地区某时期网络规划目标（续）,11.2.1 GSM网络规划设计要求,例：某地区某时期网络关键性能指标（KPI）,11.2.1 GSM网络规划设计要求,1. 覆盖规划总体考虑 （1）覆盖要求 分析运营商对覆盖的要求（如前表）。 （2）覆盖区域分析,11.2.2 GSM网覆盖规划,1. 覆盖规划总体考虑 （3）覆盖区边缘场强和覆盖概率的确定 确定下行边缘场强的相关参数： 手机灵敏度-102dBm、快衰落保护4dB（农村为3dB）； 慢衰落保护8dB（农村为6dB）； 噪声（环境噪声和干扰噪声）保护5dB； 建筑物的平均穿透损耗一般按15 dB计，另加5dB室内信号改善储备。 在市区环境，GSM1800信号的传播衰耗平均比GSM900信号大10dB左右，而GSM1800系统的天线增益比GSM900系统平均大3dB。,11.2.2 GSM网覆盖规划,2. 上下行链路平衡