W(初级)-05-WCDMA无线网络覆盖规划

1、WCDMA 无线网络覆盖规划ISSUE1.0学习完此课程，您将会：了解网络规划的内容和流程掌握上行链路预算及其包含元素的含义掌握下行链路预算及其包含元素的含义掌握覆盖增强技术目 标Page 1内容介绍第1章 WCDMA网络规划流程第2章 上行链路预算第3章 下行链路预算第4章 覆盖增强技术第5章 链路预算示例Page 2内容介绍第1章 WCDMA网络规划流程1.1 无线网络规划概述1.2 华为无线网规理念1.3 无线网络规划流程Page 3本课程重点：无线网络规划！网络规划定义和范畴网络规划定义：根据建网目标和网络演进需要，结合成本要求，选择合适的网元设备进行规划，最终输出网元数目，网元配置，

2、确定网元间的连接方式，为下一步的工程实施提供依据。网络规划范畴：核心网络规划无线网络规划传输网络规划Page 4无线网络规划在3G建设中的重要性重要性：在移动通信网络建设中，成本主要来自于设备投资。3G网络的三大组成部分：无线接入、传输和核心网中，无线接入网络的投资占据整个移动通信网络投资的70%以上。无线接入网络投资的规模主要取决于网络中的站点数目和站型配置，这是由无线网络规划所确定的数据。Page 5WCDMA与GSM网络规划的差异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GS

3、M 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指标确定，设计目标相对单一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 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资源管理，达到充分发挥系统效能的目标Page 6容量覆盖质量WCDMA 系统的容量、覆盖、质量关系WCDMA 系统是自干扰

4、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GSM 系统的容量、覆盖、质量基本是互相独立的Page 7内容介绍第1章 WCDMA网络规划流程1.1 无线网络规划概述1.2 无线网络规划流程Page 8无线网络规划流程概述无线网络估算在规划项目的前期，对未来的网络进行初步的规划。输出RAN网元的配置和规模，供项目前期交流及合同制定过程中成本估算使用。无线网络预规划规划项目的中期，在估算输出的基础上，对将来的网络做进一步的详细规划，确定更加精确的网络规

5、模和理论站址位置。输出预规划报告可供项目中期交流及合同签署过程中成本估算使用。Page 9无线网络规划流程概述无线网络小区规划规划项目的后期，根据预规划输出的结果，对每一个站点的选择进行实地勘测验证，确定指导工程建设的各项网规相关小区工程参数。一般需要通过仿真验证小区参数设置及规划效果。所输出报告为能够指导工程建设的最终无线网络规划方案。Page 10无线网络规划流程概述各流程之间的关系Page 11思考题无线网络规划主要有哪几个过程？Page 12本章小结本章主要讲述了无线网络规划的范畴无线网规的主要流程Page 13内容介绍第1章 WCDMA网络规划流程第2章 上行链路预算第3章 下行链路

6、预算第4章 覆盖增强技术第5章 链路预算示例Page 14创建链路预算获得小区半径计算单站覆盖面积需要的站点数最大路径损耗客户需求分析覆盖估算流程所需站点数规划目标区域面积/单基站覆盖面积规划区域环境相关特性室内覆盖程度覆盖概率小区负载技术体制相关参数设备性能相关参数传播模型全向站三扇区站六扇区站Page 15链路预算基本原理链路预算： 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，获得保持一定通信质量下链路所允许的最大传播损耗。Page 16链路预算原理 上行Slow fading marginPage 17算法介绍上行链路（反向）PL_UL=Pout_UE

7、 +Ga_BS+Ga_UE Lf_BS + Ga_SHO Mpc Mf MI M_BN Lp Lb S_BSPL_UL 上行链路最大传播损耗Pout_UE 手机最大发射功率Lf_BS 馈线损耗Ga_BS 基站天线增益、Ga_UE 移动台天线增益Ga_SHO 软切换增益Mpc 快速功控余量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）M_BN 背景噪声余量（与电磁背景环境有关）Lp 建筑物穿透损耗（要求室内覆盖时使用）Lb 人体损耗S_BS 基站接收机灵敏度（与业务、多径条件等因素相关）Page 18WCDMA 上行链路预算要素Max Power of TCHBody

8、LossGain of UE Tx AntennaEIRPGain of BS Rx AntennaCable LossNoise Figure (BS)EbvsNo Required (BS)Sensitivity of BS Receiver UL Cell LoadingInterference MarginBackground Noise LevelMargin for Background NoiseFast Fading MarginSHO Gain over Fast FadingMinimum Signal Strength RequiredPenetration LossSt

9、d. dev. of Slow FadingEdge coverage ProbabilitySlow Fading MarginSHO Gain over Slow FadingPage 19WCDMA 上行链路预算要素1. TCH 最大发射功率 Max Power of TCH (dBm)设备参数对于 UE 来说，它的每业务信道最大发射功率一般就是其额定总发射功率商用网络中，UE 种类繁多，链路预算中应根据市场上主流商用手机规格，参考运营商意见，合理设置此参数，一般为Class4。UE 功率等级 （TS 25.101 v3.7.0 （2001-06）6.2.1 Power ClassNom

10、inal maximum output powerTolerance1+33dBm+1/-3dB2+27dBm+1/-3dB3+24dBm+1/-3dB4+21dBm+2/-2dBPage 20WCDMA 上行链路预算要素2. 人体损耗 Body Loss (dB) 系统参数话音业务人体损耗取值 3dBVP和数据业务由于以阅读观看为主，UE 距人体较远，人体损耗取值 0dB3. UE 天线增益 Gain of UE Tx Antenna (dBi) 设备参数通常，假设UE 的天线增益为 0dBi （收发相同）4. 等效各向同性发射功率 EIRP (dBm)UE EIRP (dBm) = UE

11、Tx Power (dBm) + Gain of UE Tx Antenna (dBi) ( - Body Loss (dB)Page 21WCDMA 上行链路预算要素5. 基站接收天线增益 Gain of BS Rx Antenna (dBi) 设备参数Kathrein 741794Frequency range17102170MHz (dual band for DCS and UMTS)Polarization+45O, -45OGain16.5dBdHPBW (19202170MHz)Horizontal: 63OVertical:6.5OElectrical tiltFixed, 2

12、OKathrein 741790Frequency range19202170MHzPolarizationVerticalGain11dBiHPBWVertical: 7OElectrical tiltFixed, 0OPage 22WCDMA 上行链路预算要素6. 馈缆损耗 Cable Loss (dB) 设备参数包括从机顶到天线接头之间所有馈线、连接器的损耗，包含：底跳线、连接器、馈缆、顶跳线除馈缆以外的损耗相对固定，可假设约为 0.8dB 2GHz常用馈线每100米损耗（dB）：频率（Hz）馈线型号2G900M450M7/8英寸6.14.032.75/4英寸4.52.981.9Page

13、 23WCDMA 上行链路预算要素7. 基站噪声系数 Noise Figure (dB) 设备参数噪声系数：评价放大器噪声性能好坏的一个指标，用 NF 表示，定义为放大器的输入信噪比与输出信噪比之比。级联网络的噪声系数公式： 接收机的底噪（单位带宽内）：PN = KTBWNF = -174 (dBm/Hz) + 10lg(3.84MHz / 1Hz) + NF(dB) = -108 (dBm/3.84MHz) + NF (dB) NF = SNRi / SNRo = (Si / Ni) / (So / No)Page 24WCDMA 上行链路预算要素8. 基站解调门限 EbvsNo Requi

14、red (dB) 体制参数通过链路仿真获得，与以下因素相关：收分集配置 多径信道条件承载类型9. 基站接收灵敏度 Sensitivity of BS Receiver (dBm)Sensitivity of Receiver (dBm)= 基站接收机底噪 + 基站解调门限 处理增益= -174 (dBm/Hz) + NF (dB) + 10lg(3.84MHz/1Hz) + EbvsNo required (dB) - 10lg3.84MHz/Rb(kHz)= -174 (dBm/Hz) + NF (dB) + 10lg1000 * Rb (kHz) + Eb/No (dB)Page 25WC

15、DMA 上行链路预算要素10. 上行负荷因子 Uplink Cell Loading 设计系统目标负荷上行负荷因子是小区上行负荷水平的指标量负荷因子越高，上行链路干扰越大上行负荷接近 100% 时，上行链路干扰上升达到无穷大，对应的容量称为极限容量Page 26WCDMA 上行链路预算要素11. 上行干扰余量 Uplink Interference Margin (dB) CDMA体制参数50% 负载 3dB60% 负载 4dB75% 负载 6dBPage 27WCDMA 上行链路预算要素12. 背景噪声电平 Background Noise Level (dBm) 环境相关参数外界电磁干扰来

16、源：无线发射机（GSM、微波、雷达、电视台、）汽车点火闪电相关报告表明，在 2GHz 频段，电磁干扰水平的均值为 -104dBm ，标准差为2.9dB。对于特定地区的规划，最好是通过清频测试得到当地干扰水平的估计。Page 28WCDMA 上行链路预算要素13. 背景噪声链路余量 Margin for Background Noise (dB) 环境相关参数假设设备（NodeB 或 UE）底噪为 X dBm，外界干扰功率为 Y dBm，则需要留出的外界干扰余量为：Margin for Background Noise =10log (10X/10 + 10Y/10) dBm - X dBmPa

17、ge 29WCDMA 上行链路预算要素14. 快衰落余量 Fast Fading Margin (dB) CDMA体制参数快衰落余量在有些参考书中也称“功控余量”在链路预算中，使用的接收机解调性能是基于理想功控的假设得到的仿真结果，在实际的系统中，由于发射方的发射功率是有限的，这就在闭环功控中引入了非理想的因素。功控余量对上行链路解调性能的影响： 仿真结果表明，当功控余量很大时，外环功控设定的 EbvsNo 目标值接近理想功控条件下的仿真结果。随着功控余量的减小，EbvsNo 渐渐增加。最后，几乎是功控余量每降低 1dB，相应的 EbvsNo 要求就上升 1dB。当接近无功控性能后，将无法保证

18、 BER/BLER 的需求。Page 30WCDMA 上行链路预算要素15. 软切换对抗快衰落增益 SHO Gain over Fast Fading (dB)软切换增益由两部分构成：CDMA体制参数软切换多条无关分支的存在降低了阴影衰落余量需求，由此带来的增益 多小区（Multi-Cell）增益软切换对链路解调性能的增益 包含宏分集（Macro Diversity Combining）增益和对快衰落余量要求的降低软切换对抗快衰落增益指的是后者该值通过仿真得到，典型值为 1.5dBPage 31WCDMA 上行链路预算要素16. 正确解调所需最小信号强度 Minimum Signal Stre

19、ngth Required (dBm)综合多种增益及损耗的最小解调所用信号强度 Minimum Signal Strength Required= Sensitivity of Receiver (dBm) - Gain of Antenna (dBi)+ Body Loss (dB) + Interference Margin (dB)+ Margin for Background Noise (dB) - SHO Gain over fast fading (dB) + Fast Fading Margin (dB)Page 32WCDMA 上行链路预算要素17. 穿透损耗 Penetra

20、tion Loss (dB) 环境相关参数室内穿透损耗为建筑物紧挨外墙以外的平均信号强度与建筑物内部的平均信号强度之差穿透损耗与具体的建筑物类型、电波入射角度等都有关系，在链路预算中假设穿透损耗服从对数正态分布。更好的室内覆盖要求通过室外基站实现是不经济的，应通过针对性的室内覆盖解决方案满足。实际商用网络建设中，穿透损耗余量一般由运营商统一指定，以保证各家厂商规划结果可比较Page 33WCDMA 上行链路预算要素18. 阴影衰落标准差 Std. dev. of Slow Fading (dB) 环境相关参数室内阴影衰落标准差的计算：假设室外路径损耗估计标准差 X dB，穿透损耗估计标准差Y

21、dB，则相应的室内用户路径损耗估计标准差 = sqrt( X2 + Y2 )Page 34WCDMA 上行链路预算要素19. 边缘覆盖概率需求 Edge coverage Probability 覆盖要求当 UE 发射功率达到最大，如果仍不能克服路径损耗，达到接收机最低接收电平要求时，这一链路就会中断/接入失败。小区边缘的UE，如果设计其发射功率到达基站接收机后，刚好等于接收机的最小接收电平。则实际的测量电平结果将以这个最小接收电平为中心，服从正态分布。意味着UE有50的概率无法接入网络XPage 35 WCDMA 上行链路预算要素20. 阴影衰落余量 Slow Fading Margin (

22、dB) 根据覆盖要求计算出来的环境相关参数阴影衰落余量 (dB)= NORMSINV(边缘覆盖概率要求)阴影衰落标准差 (dB)NORMSINV(x)为EXCEL中标准正态分布累积函数的逆函数。Page 36WCDMA 上行链路预算要素21. 软切换对抗慢衰落增益 SHO Gain over Slow Fading (dB)如前所述，软切换增益由两部分构成：CDMA体制参数软切换多条无关分支的存在降低了阴影衰落余量需求，由此带来的增益 多小区（Multi-Cell）增益软切换对链路解调性能的增益 宏分集（Macro Diversity Combining）增益软切换对抗慢衰落增益指的是前者，即

23、 Multi-Cell 增益该值可以通过仿真得到。Page 37小结：小区边缘路径损耗在链路允许的最大路径损耗基础上，考虑满足一定边缘 / 区域覆盖概率要求所需的 阴影衰落余量、软切换增益，以及室内覆盖时穿透损耗，就可以计算得到小区边缘位置的路径损耗中值：Path Loss (dB) = EiRP (dBm) - Minimum Signal Strength Required (dBm) - Penetration Loss (dB) - Slow Fading Margin (dB) + SHO Gain over Slow Fading (dB)Page 38上行链路预算总结UE发射功率

24、人体损耗UE天线发射增益接收机接收灵敏度接收天线增益干扰余量人体损耗(上行取0) 快衰落余量背景噪声余量软切换对抗快衰落增益f(边缘覆盖概率)阴影衰落标准差EIRP软切换抵抗慢衰落增益慢衰落余量最小信号强度接收机接收灵敏度接收机底噪解调门限处理增益接收机底噪10lg ( K*T*B*Nf )-108 (dBm/3.84MHz) + NF (dB)这里NF是接收系统在天线口的总NF处理增益10lg3.84Mcps/Rb(Kbps) （以WCDMA为例，其码片速率3.84Mcps）综合上面三个公式，得到接收机接收灵敏度计算公式为： -174 (dBm/Hz) + NF (dB) + 10lgRb

25、(bps) + Eb/No (dB)背景噪声余量=10log (10X /10 +10Y/10) dBm - X dBm这里X为接收机底噪，Y是外界背景噪声水平假设室外路径损耗估计标准差 X dB，穿透损耗估计标准差 Y dB，则相应的室内用户路径损耗估计标准差为 Sqrt(X2 + Y2)小区边缘路径损耗（Path Loss）穿透损耗人体损耗取值：语音业务：3dB数据业务：0dBPage 39内容介绍第1章 WCDMA网络规划流程第2章 上行链路预算第3章 下行链路预算第4章 覆盖增强技术第5章 链路预算示例Page 40基本原理链路预算：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

26、，对系统的覆盖能力进行估计，获得保持一定通信质量下链路所允许的最大传播损耗。Page 41链路预算原理 下行Slow fading marginPage 42算法介绍下行链路（前向）PL_DL=Pout_BS Lf_BS+Ga_BS+Ga_UE +Ga_SHO Mpc Mf MI Lp Lb S_UEPL_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Lf_BS 馈线损耗Ga_BS 基站天线增益、Ga_UE 移动台天线增益Ga_SHO 软切换增益Mpc 快速功控余量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

27、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）Page 43WCDMA 下行链路预算要素Max Power of TCHCable LossGain of BS Tx AntennaEIRPGain of UE Rx AntennaBody LossNoise Figure (UE)EbvsNo Required (UE)Sensitivity of UE Receiver DL Cell LoadingInterference MarginBackground Noise LevelMargin for Background NoiseSHO Gain over

28、 Fast FadingFast Fading MarginMinimum Signal Strength RequiredPenetration LossStd. dev. of Slow FadingEdge coverage ProbabilitySlow Fading MarginSHO Gain over Slow FadingPage 44WCDMA 下行链路预算要素10. 下行负荷因子 Downlink Cell Loading下行负荷因子的两种定义方式：定义在接收端的下行负荷因子：此定义类似上行负载因子定义方式，具有相似的特征：负载因子越高，小区发射功率越大，接收端的干扰也越高

29、当负载因子达到 100% 时，对应的容量称为下行链路的“极限容量”定义在发射端的下行负荷因子：小区当前发射功率与基站最大发射功率能力之比。此定义下的负载因子特征：负载因子越高，小区发射功率越大，与业务类型、UE 接收机性能、小区大小、基站能力有关目前链路预算工具采用此定义Page 4511. 下行干扰余量 Downlink Interference Margin (dB)下行 UE 接收端干扰上升：如果采用发射端下行负载因子定义，公式可以简化为：链路预算工具中，对公式中参数选用下面的典型值：小区边缘处正交化因子 (j)：仿真得到，与环境类型、小区半径有关小区边缘处邻区干扰因子 f(j)：1.78(2.5dB)WCDMA 下行链路预算要素Page 46内容介绍第1章 WCDMA网络规划流程第2章 上行链路预算第3章 下行链路预算第4章 覆盖增强技术第5章 链路预算示例Page 47OTSR OTSR 的容量与全向小区的容量接近，因此适用于初期容量不大但需要广覆盖的地区，不建议在城区使用。 OTSR 的小区半径是全向站的 1.5 倍，站点数目可以减少 40 50% TxBBRxRxRxPage 48塔放TMA采用塔放TMA（低噪声放大器），可以提高上行的接收灵敏度，增强上