无线网络规划与优化基础

第5章无线网络规划与优化基础无线网络优化5.3TD-SCDMA网络规划的特点及流程5.2无线网络规划与设计概述5.1小结5.4本章内容无线网络规划与优化的基础知识无线网络规划与优化的基本流程无线网络规划与优化的原则与目标TD-SCDMA网络规划与优化的基础知识TD-SCDMA网络规划的基本流程本章重点无线网络规划与优化的基础知识无线网络规划与优化的基本流程TD-SCDMA网络规划与优化学习本章目的和要求了解无线网络规划与优化的基础知识熟悉无线网络规划与优化的基本流程掌握TD-SCDMA网络规划及其特点5.1无线网络规划与设计概述5.1.1什么是无线网络规划无线网络规划是根据覆盖需求﹑容量需求以及其他特殊需求，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，以最小的投资满足需求的过程。5.1.2无线网络规划的原则首先，应该用一个发展的眼光去对待这个复杂的工程，要充分考虑长远的发展，对整个网络进行统一的规划，并且根据区域的重要程度来考虑采用分步实施的建设方式。第二，要权衡好无线网络的覆盖﹑容量以及投资效益之间的关系，确保网络建设的综合效益。第三，应该坚持以差异化策略指导网络规划与建设，无线网络的规划应该尽量采用能够实现降低成本的覆盖方案，从而确保工程建设投资和网络运营维护成本最小化。第四，无线网络的规划存在反复调整和预优化的循环过程。第五，在技术合理的条件下，应充分利用运营商现有的网络基础设施，例如机房﹑铁塔、传输﹑站址等等，避免重复建设，降低建设成本。第六，应根据实际用户的敏感程度来分析确定不同区域覆盖的重要程度。第七，对室内覆盖要特别重视，尤其是对人员流动量大﹑话务集中的室内环境，应该重点保证覆盖质量。第八，要充分考虑网络规模和技术手段的未来发展和演进方向，从而尽量避免在后续的工程中对无线网络结构和基站整体布局进行巨大变动、更换大量网元设备的情况。5.1.3无线网络规划的目标无线网络规划与设计的目标包含覆盖﹑容量﹑质量以及投资成本这四个方面。结合规划区域的业务预测分析，应当首先确定覆盖﹑容量﹑质量以及投资成本等各个方面的要求。1．覆盖目标（1）覆盖目标区域和区域面积（2）不同区域的通信概率要求（3）需要进行连续覆盖的基本业务2．容量目标（1）各个区域各个阶段的用户数（2）目标负载因子（3）软切换比例（4）提供的承载服务（5）可以提供的业务类型（6）各种业务平均每用户忙时的业务量（7）各种业务用户渗透率3．质量目标质量目标包括语音业务质量目标和数据业务质量目标。4．投资成本目标无线网络规划的重要目的，是在确定合理的无线网络投资的同时，确定最恰当的无线网络结构、最大化的网络容量、最完善的网络覆盖和最匹配的网络性能，实现综合的投资优化。在保证满足覆盖容量和质量的基础上，降低建设成本是网络建设的重要目标之一。5.1.4无线网络规划流程和步骤1．规划目标数据采集规划目标数据的采集是整个网络设计工程的基础。在数据采集的过程中，网络设计人员应当收集地理数据、电子地图、业务密度分析、无线传播模型、现网数据以及其他系统干扰等相关的数据信息。图5-1无线网络规划总流程图2．系统方案设计系统方案设计所应包含的内容有基站布局方案和基站设备配置方案。参数名参数名导频参数导频偏置指数PN其他参数接收机噪声系数激活集搜索窗数馈线接头损耗邻集搜索窗系数载频剩余集搜索窗系数扇区数切换参数软切换加入门限信道单元数软切换去掉门限功率参数发射机最大功率软切换比较门限导频信道功率比例天线参数天线增益其他公共信道开销功率比例天线方向角单个业务信道最小发射功率天线下倾角单个业务信道最大发射功率表5-1基站配置参数图5-2无线网络规划3．系统方案验证在系统方案设计完成后，还需要进行实地勘察，在基站搜索圈中确定基站站址，安放基站设备。5.2TD-SCDMA网络规划的特点及流程5.2.1TD-SCDMA关键技术对网络规划的影响1．TDD技术对网络规划的影响时分双工（Timedivisionduplex，TDD）模式是TD-SCDMA系统与FDD系统的根本区别，相比FDD模式，TDD具有以下优点。（1）TDD不需要使用成对的频率，各种频率资源在TDD模式下均能够得到有效的利用，分配频段相对来说要更加简单一些。（2）TDD前向与反向信道的信息通过时分复用的方式来传送。（3）TDD上下行链路工作于同一频率，发射机根据接收到的信号就能够知道多径信道的快衰落，对称的电波传播特性使之便于使用智能天线等新技术，达到提高性能、降低成本的目的。（4）由于信道是对称的，可以简化接收机结构。虽然TDD在传播模式上具有以上优势，但也存在如下问题。①移动速度与覆盖问题。②基站的同步问题。③干扰问题。2．智能天线技术对网络规划的影响TD-SCDMA系统中安装智能天线提高了对天面的要求。（1）智能天线尺寸变大，同时需要在室外安装功率放大器，为保证天线安装的安全性，支撑杆需要更粗，斜支撑占地面积也相应增加。（2）馈线数量增加了布线难度。（3）智能天线在使用前需要校准，其迎风面积也比普通天线大，因此智能天线的安装施工要求将更高。（4）重量比普通天线增加，对天面负荷提出更高要求。（5）智能天线相比普通天线更容易引起周围住户的注意，进行天线的美化难度和建站成本也相应提升。3．联合检测技术对网络规划的影响联合检测利用了多址干扰中的有用信息，减弱了多址干扰、多径干扰、远近效应的不利影响。还可减少在无线传播环境中由于瑞利衰落所引起的信号抖动，简化功率控制，降低功率控制精度，弥补正交扩频码互相关性不理想带来的消极影响，使频谱利用率得到了提高，从而改善了系统性能，提高了系统容量，增大了小区覆盖范围。4．上行同步技术对网络规划的影响在TD-SCDMA系统中，随着上行同步的引入，使得小区内同一时隙内的各个用户发出的上行信号在同一时刻到达基站，各终端信号与基站解调器完全同步。正交扩频码的各码道在解扩时完全正交，相互之间不产生多址干扰，克服了异步CDMA多址技术由于移动台发送的信号到达基站时间不同，造成码道非正交化带来的干扰，优化了链路预算，增加了小区覆盖范围，提高了系统容量，简化了硬件，降低了成本。5．接力切换技术采用接力切换具有如下的优点。（1）切换过程经历时间短，减少了切换时延。（2）相比软切换节约了无线资源，间接提高了系统容量，降低了设备成本。（3）相比硬切换提高了切换成功率，降低了掉话率，改善了系统性能。（4）切换中上下行分别进行，可以实现无损失切换，使用该方法可以在使用不同载频的基站之间，甚至在TD-SCDMA系统与其他移动通信系统，如GSM的基站之间实现不中断通信、不丢失信息的越区切换。5.2.2TD-SCDMA网络规划的特点网络规划是无线网络建设运营之前的关键步骤，主要根据实际的无线传播环境、业务、社会等多方面因素，从覆盖、容量、QoS三个方面对网络进行“宏观配置”。1．无线覆盖规划的特点差别项WCDMATD-SCDMA数值差值数值差值扩频增益128+12dB8热噪声带宽3.8MHz1.28MHz+5dB智能天线赋形增益无有+9dB无线馈线损耗有−3dB无接力/切换增益有+3dB无差值总计12dB14dB表5-2WCDMA与TD-SCDMA链路预算差异在覆盖规划中，需要考虑下述问题。（1）智能天线赋形增益的取值将直接影响TD-SCDMA系统无线覆盖规划的结果，需要根据目前规模实验网的结果确定规划参数。（2）在进行覆盖规划中，不同业务的覆盖半径大小是与其功能实现所需的接收信噪比Eb/No相关的。2．网络容量规划特点TD-SCDMA系统容量规划需要结合TD-SCDMA关键技术特点进行。在对TD-SCDMA系统进行容量规划过程中，需要根据不同的时隙配置可提供的上下行资源单元数量对系统可提供的容量进行计算。3．扩容规划特点TD-SCDMA采用时分与码分的多址方式，可以将用户干扰均匀地分布在不同时隙，有效地降低了干扰。各种业务覆盖半径基本相同，对于网络规划非常有利。4．业务规划特点TD-SCDMA系统在业务规划方面有三个特点。一是各种业务覆盖半径基本相同；二是适应业务量的增加，可以对时隙结构进行调整以调节上、下行流量的比例，使语音和数据业务可以互相转化；三是可以方便地计算各种并发用户数和统计意义上的用户数。在具体调节时隙结构时，可以根据业务发展状况进行灵活配置。5．切换规划特点切换区域规划是网络规划的另一个重要方面。FDD-CDMA系统的软切换区规划需要非常谨慎，覆盖面积过大，系统资源浪费严重；而过小，则容易掉话。6．呼吸效应所谓呼吸效应就是随着小区用户数的增加，覆盖半径收缩的现象。导致呼吸效应的主要原因是CDMA系统是一个自干扰系统，因此呼吸效应是CDMA系统的一个天生缺陷。呼吸效应的另一个表现形式是一种业务用户数的变化会导致所有业务覆盖半径都发生变化，这会给网络规划和网络优化工作带来很大的麻烦。由于TD-SCDMA系统中智能天线和联合检测技术能够有效地抵抗干扰，TD-SCDMA系统不再是一个干扰受限系统，而是一个码道受限系统，覆盖半径基本不随用户数的增加而变化，即呼吸效应不明显，因此在网络规划时可以把容量和覆盖分开考虑。5.2.3TD-SCDMA系统网络规划概述及其详细流程1．规划的必要性网络规划是一个非常重要的过程，它的结果准确与否甚至会影响到网络运营商的经营成功与否。如果网络规划不当，将会使系统提供很差的QoS、相当大的呼叫中断概率，或者低吞吐量、高重传率和高阻塞率等。2．TD-SCDMA网络规划的原则网络规划必须要达到服务区内最大程度的时间、地点的无线覆盖，最大程度减少干扰，达到所要求的服务质量，最优化设置无线参数，最大发挥系统服务质量，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。3．网络规划的（1）规划目标数据采集所谓规划目标数据采集，指的是网络规划前的需求分析。图5-3无线网络规划流程图需求分析需要考虑以下因素：①地形地貌环境和人口分布；②无线网络频点环境；③客户的网络建设战略；④系统设计参数要求；⑤覆盖要求；⑥客户可提供站点信息；⑦现有无线网络站点分布和话务分布信息；⑧客户其他特殊要求。对于规划目标数据采集，其中很重要的一项工作是业务的预测和规划。语音（Voicel2.2k）的业务模型可参照现有2G网络取定。（2）无线网络规模估算①覆盖规模的估算进行规划时，覆盖主要是从上行链路预算入手。无线覆盖是对网络质量最重要的度量之一，覆盖范围的大小直接和网络基础设施投入的大小成比例。在无线覆盖规划过程中，传播模型应该放在最重要的地位来考虑。在进行网络规划和设计时都需要进行链路预算。链路预算的计算公式如下。最大允许路径损耗（上行）=移动台最大发射功率+移动台天线增益+基站单天线增益+赋形增益−人体损耗−馈缆损耗−（基站接收机噪声功率+基站接收所需的Eb/N0−处理增益）−干扰余量−快衰落余量−阴影衰落−穿透损耗最大允许路径损耗（下行）=基站单码道发射功率+基站单天线增益+赋形增益+移动台天线增益−人体损耗−馈线损耗−（移动台接收机噪声功率+移动台接收所需的Eb/N0−处理增益）−干扰余量−快衰落余量−阴影衰落−穿透损耗②容量规模的估算网络的大小，以至于每个小区覆盖的大小，都决定于容量（话务负荷）的需求。容量估算是基于Campell理论的混合业务容量估算方法。因为TD-SCDMA网络是多业务并存的网络，对小区容量的估算不能简单沿用纯语音网络中对小区容量的估算方法，这是因为不同业务的业务速率和所需的Eb/N0不同，因此对系统负荷产生的影响也不同。估算话务负荷是TD-SCDMA网络运营商应完成的关键任务。（3）无线网络站址的规划和优化第一步：基站站址的选择。基站站址选择的原则是使服务区域由一个主服务小区覆盖，基本原则包括下列几点。①基站布局应均匀，同一区域内相邻基站天线挂高基本相同；②基站站址应位于业务需求区域；③天线主瓣方向无明显阻挡；④每一个扇区都要有明确的覆盖目标，在服务区域突出主服务小区，确保服务质量，降低干扰；⑤将基站间的干扰降至最低是站址选择的主要目标。