【网络通信】华为培训第7章WCDMA系统无线网络规划fuo.docx
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1、 WA000010 WCDMA系统基本原理WCDMMA系统统无线网络络规划Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.第7章 WCDMMA系统统无线网络络规划7.1 概述随着第三三代移动动通信技技术的兴兴起,UUMTSS网络的的建立将将带来一一场深刻刻的革命命,这对对网络规规划也提提出了更更高的要要求。目目前,引引起了公公众对这这一新技技术的极极大兴趣趣。第三三代移动动通信网网络的建建设正方方兴未艾艾。这一一全新的的移动通通信技术术与传统统的GSSM网络络规划有有着本质质的不同同。在全全球范围围内,人
2、人们正紧紧锣密鼓鼓地开发发和研制制新的规规划工具具和计算算方法,设设计新的的工作流流程。UMTSS同GSSM网络络规划的的比较:1. GSM网网络规划划GSM网网络规划划基于基基站的传传播分析析。根据据基站的的发射功功率和天天线配置置,计算算其覆盖盖区域。通通常只对对下行链链路进行行计算,因因为GSSM技术术不考虑虑上行链链路的情情况。下下一步是是由网络络规划工工程师分分析所需需的小区区容量。根根据计算算得到的的小区面面积,就就可借助助电子地地图估算算各个小小区的业业务量,再再通过话话务量模模型(如如Erllangg-B或或Erllangg-C)算出所所需的信信道数目目。接下下来就是是给基站站
3、分配频频率,要要做到相相同的频频率只能能在具有有足够间间距的小小区内重重复使用用,以免免产生干干扰。如果将来来网络必必须扩容容,网络络规划工工程师只只需给相相应的小小区分配配新的信信道。只只要在总总体频率率规划中中还有合合适的频频率,并并且扩容容量不超超出基站站的最大大容量,就就没有必必要对网网络作其其它改动动。否则则,就必必须增加加新的基基站或扇扇区,还还要重新新进行频频率计算算和信道道分配。2. UMTSS网络规规划UMTSS网规相相对GSSM网规规来说,具具有以下下一些主主要不同同点:小区呼吸吸:CDMAA网络与与GSMM网络完完全不同同。由于于不再把把信道和和用户分分开考虑虑,也就就没
4、有了了传统的的覆盖和和容量之之间的区区别。一一个小区区的业务务量越大大,小区区面积就就越小。因因为在CCDMAA 网网络中,业业务量增增多就意意味着干干扰的增增大。这这种小区区面积动动态变化化的效应应称为“小区呼呼吸”。可以以通过下下面这个个形象的的例子加加以说明明。在一一次朋友友的生日日派对上上,来了了许多客客人。同同时讲话话的人愈愈多,就就愈难清清对话方方的声音音。如果果开始是是您还能能同位于于房间另另一头的的熟人进进行交谈谈,那么么当房间间内的嘈嘈杂声达达到一定定程度后后,您就就根本无无法听明明白对方方的话。这这说明谈谈话区的的“小区半半径”缩小了了。UMMTS网网络规划划工程师师面对的
5、的是一个个动态变变化的网网络。在规划UUMTSS网络时时,首先先必须考考虑网络络的扩容容性。网网络规划划工程师师不可能能象规划划GSMM网络那那样,简简单地给给相关的的小区增增配频率率。网络络规划初初期就必必须考虑虑一个确确定的信信号余量量,在计计算小区区面积时时作为因因业务量量增多而而产生干干扰的“补偿”。这表表明,从从一开始始,就需需要用较较小的小小区或者者更多的的基站建建网,这这也意外外着投资资成本的的提高。如如果业务务量信号号余量定定得太小小,那就就只有一一条出路路,即建建造更多多的基站站。网络规划划工程师师必须注注意到上上述问题题,因为为单一地地提高发发射功率率并不能能消除因因业务量
6、量增多而而引起的的接受信信号的恶恶化。发发射功率率的提高高只能改改善某一一小区的的接受信信号,其其付出的的代价是是增加了了对所有有相邻小小区的干干扰,从从而影响响了整个个网络的的通信质质量。提高发射射功率不不能无限限期地扩扩大CDDMA小小区的有有效范围围或容量量(对CCDMAA网络来来说两者者是同义义词)。当当UMTTS网的的发射功功率提高高一倍时时,小区区的容量量只增加加百分之之十。发发射功率率的提高高虽然增增大了小小区的有有效范围围,但是是为满足足远程手手机用户户的需要要,必须须超比例例地增加加发射功功率,这这必然影影响到其其他手机机用户的的通话质质量。我我们回到到上述派派对的例例子,您
7、您可以通通过提高高嗓音同同位于房房间另一一头的熟熟人继续续交谈下下去,而而其他客客人为了了听清对对方的声声音也必必须同时时大声说说话。这这样一来来,整个个房间只只能淹没没在一片片嘈杂声声中。发射功率率和小区区容量之之间的对对应关系系是渐近近式的。UMTS网络规划工程师必须减少网络的满载率,因为UMTS小区的负载很容易达到饱和。具体参数取决于各种不同的业务,当然也与网络运营商愿意承担的风险有关。一般来说,设计网络时满载因子预设为百分之六十。在此,“小区呼吸”效应得到了应用。相邻小区之间可以相互补偿负载容量,人们称之为软负荷。由于成本原因,不能大规模地增加网络的容量。对数据传输量很高的UMTS业务
8、所作的数学论证表明,服务小区从相邻小区借用负载容量的概率随数据传输量的增大而增加。这是一个令人满意的结果。远近效应应问题:CDMAA网络的的另一典典型问题题是所谓谓的远近近效应问问题。因因为同一一小区的的所有用用户分享享相同的的频率,所所以对整整个系统统来说,每每个用户户都以最最小的功功率发射射信号显显得极其其重要。我我们还是是举上述述派对的的例子,房房间里只只要有一一个人高高声叫嚷嚷,就会会妨碍所所有其他他在座客客人的交交流。在在CDMMA网络络中,可可以通过过调整功功率来解解决这一一问题。例例如UMMTS网网络使用用的是一一个闭环环控制电电路,其其频率为为15000HZZ。而GSSM网络络
9、用于调调整功率率的控制制电路频频率为22HZ,并并且只针针对上行行链路。这种所谓谓的快速速功率控控制机制制已经在在UMTTS硬件件得到了了实现。尽尽管如此此,网络络规划工工程师还还会遇到到这一问问题的另另一种情情况。当当某一用用户远离离基站时时,必须须得到很很大一部部分发射射功率,以以至供给给其他用用户的功功率发生生紧缺。这这意味着着小区容容量与用用户的实实际分布布情况有有关。当当用户密密度很大大时,可可以用统统计平均均值解决决这个问问题;而而当用户户数量很很小时,则则必须通通过模拟拟方法对对网络进进行动态态分析。上行链路路和下行行链路:UMTSS网络的的业务量量是非对对称的,也也就是说说网络
10、上上行链路路和下行行链路的的数据传传输量有有所不同同。网络络规划工工程师首首先必须须分别计计算两个个方向的的值,然然后把两两者适当当地结合合起来。这这样,网网络规划划工作就就会非常常复杂。上上行链路路是UMMTS小小区有效效范围一一个典型型的限制制因素,或或者说上上行链路路是受覆覆盖范围围限制的的(cooverragee liimitted );而而下行链链路是受受容量限限制的(capacity limited)。在上行链路发射功率由用户手机提供;而在下行链路发射功率由基站供给。在已经建建立的CCDMAA网络中中也会出出现前面面所述的的一些问问题。对对UMTTS网络络来说,其其复杂程程度更高高
11、。UMMTS网网络能同同时满足足对通信信质量和和业务量量具有不不同要求求的各种种业务,包包括简单单的话音音业务和和传输率率达2MMbpss的分组组数据业业务。综合业务务:实际上,UMTS网络必须同时满足各种不同业务的需求。所以,网络规划工程师要综合考虑各种业务。对通信质量要求不高的业务,UMTS小区有着较大的覆盖范围;反之,对一些通信质量要求很高的业务,其小区覆盖范围就很小。这样,网络规划工程师在实际工作中不可能只考虑单一的UMTS小区半径,因为不同的业务对应于不同的小区半径。如果把最小小区半径,也就是说把通信质量要求最高的业务作为网络规划的标准,那么建网成本是极其昂贵的,也是不现实的。未来的
12、UMTS网络规划工程师中级业务的小区半径着手,这样,小区实际有效范围只能部分满足高级业务的需求。目前,各大网络规划软件公司已经着手开发和研制针对这种新的UMTS网络综合业务的有效算法。其它不同同之处:UMTSS网络与与GSMM网络相相比,还还有其它它一系列列不同之之处。GGSM网网络用分分区的方方法解决决容量问问题。当当一个小小区的业业务量过过大时,该该小区将将分成多多个扇区区,并增增加相应应的天线线。这种种方法虽虽然也可可用于UUMTSS网络,但但效果不不大。一一方面,小小区覆盖盖范围的的改变会会导致前前面所述述的远近近效应问问题;另另一方面面,相互互重叠的的扇区因因为使用用同一频频率而彼彼
13、此产生生干扰。UMTSS网络中中天线的的下倾角角(机械械或电子子的)起起到了很很重要的的作用。它它能减少少相邻小小区的干干扰,并并能隐含含扩大小小区的容容量。在在实际应应用中,可可选择下下倾角大大而带来来的不足足。在WCDDMA系系统中,多多径传播播已不再再成为消消极因素素,而是是理想的的结果。因因为接收收机能将将时延至至少为11Chiip (UMTTS网络络数据传传输率为为3.884Mbbps,即1Chhip=0.226微秒秒,相当当于788米)的的信号组组合成有有效信号号。此外,UUMTSS网络还还使用所所谓的软软切换。在在这种情情况下,一一个手机机用户可可以同时时分派给给多个基基站。这这
14、种方式式解决了了网络信信号的波波动,但但加大了了网络的的业务量量,因为为每个软软传统的的Erllangg模型已已不再适适用。与第二代代传统的的CDMMA网络络相比,UMTS网络有许多不同之处。尤其值得一提的是,UMTS网络能异步运行,这就导致了传输信道的“非正交性”。让我们再回到前面派对的例子,即使理论上能作完满的安排,一确定谁在什么时间才能发言,但实际上这中理想的目标是不能达到的,因为所有客人的手表是不可能精确到同步的。通过上面面的分析析,可以以清楚地地看到,UMTS网络规划与当前的移动通信网络规划相比,其代价要大得多。UMTS网络规划是极其复杂的,因为许许多多的系统参数紧密相关,必须同时计
15、算。而当前的移动通信网络规划则把这些参数分开计算。7.2 3G网络络规划流流程与第二代代移动通通信相比比,第三三代系统统网络,引引入大量量各种比比特大量量业务,预预测不同同业务的的模型是是困难的的。对于于无线网网络规划划,包括括在各种种情况下下,计算算链路预预算、容容量和小小区基站站数目,同同时要对对基站覆覆盖进行行预测,参参数进行行规划。除除此之外外,还需需要整个个网络进进行策划划,计算算基站中中信道单单元的数数目、传传输线路路容量、基基站控制制器、交交换机等等其他单单元的数数目。在规划中中,需引引入性能能测量,如如掉话率率和闭塞塞等指标标,衡量量网络性性能。在在小区中中均匀覆覆盖区域域提供
16、高高比特业业务,在在小区边边缘提供供低比特特业务。覆覆盖区域域设计成成连续覆覆盖,也也可以是是热点地地区覆盖盖。不同同业务,不不同实施施策略,需需要进行行仔细估估计。无无线网络络规划可可以分成成几个阶阶段,l 准备阶段段:(1) 确定覆盖盖目标(2) 确定容量量目标(3) 确定覆盖盖策略l 估算预测测阶段(1) 小区业务务量估计计(2) 小区容量量估计(3) 覆盖范围围预测(4) 容量与链链路计算算l 规划调整整阶段(5) 无线覆盖盖优化调调整(6) 控制信道道功率规规划(7) 导频规划划(8) 软切换参参数规划划(9) PN偏移移切换经过一系系列工作作,得到到无线网网络环境境特性、确确定控制
17、制信道分分配、规规划切换换参数后后,可以以进行详详细覆盖盖分析。小小区内干干扰与总总干扰之之比,对对于某小小区而言言是唯一一的。在在规划的的过程中中,不断断对网络络进行分分析,并并对干扰扰比例因因子进行行评估,在在用这些些因子来来预测不不同小区区的覆盖盖。重复复进行这这迭代过过程,直直至达到到收敛。用用规划工工具来使使过程自自动化,同同时可以以检测覆覆盖中的的缝隙。通通常情况况下,33G网络络业务是是不均匀匀的,带带来的问问题是使使性能下下降。一一方面,业业务密集集区域干干扰增加加,使质质量变差差。另一一方面,质质量可能能过剩,造造成浪费费。系统统效率可可以通过过自适应应控制小小区半径径、天线
18、线方向和和上行链链路接收收功率门门限得到到改善。小小区半径径通过调调节导频频功率来来控制。考考察到SSIR高高于所需需的值,小小区半径径可以扩扩大,反反之,小小区半径径就减少少。分别别改变(增增加或减减少)上上行链路路所需接接收功率率门限可可以平衡衡上下行行链路的的小区半半径。 7.3 3G无线线网络天天线7.3.1 引言3G系统统(包括括WCDDMA和和cdmma20000)作作为新一一代移动动通信系系统,多多址方式式发生变变化,变变TDMMA/FFDMAA为CDMMA/FFDMAA方式,但但就无线线信号而而言,仍仍然面临临有效利利用频率率资源,减减少网络络干扰,最最大效率率完成电电波信号号
19、的转化化。基站天线线是用户户终端与与基站控控制设备备间通信信系统的的桥梁,广广泛应用用于蜂窝窝移动通通信系统统中。通通信技术术的发展展必将带带动天线线概念的的发展。在在七十年年代的移移动通信信系统中中,由于于用户少少,较少少的载频频和少量量的基站站即可覆覆盖一个个城市的的移动通通信需求求,采用用了全向向天线或或角形反反射器天天线。随随着经济济发展,移移动终端端需求量量的急剧剧增加,旧旧的基站站已不能能满足需需求,尤尤其数字字蜂窝技技术的发发展,基基站配置置需要新新型天线线,以改改善市区区的多路路径衰落落、区域域分配和和多信道道网络组组织。平板式天天线由于于其剖面面低、结结构轻巧巧、便于于安装、
20、电电性能优优越等优优点被广广泛应用用于2GG 数字字蜂窝系系统。在在80年代代中期至至90年代代中后期期,大多多采用单单极化(VP)天线,而而一个扇扇区需用用3副天线线,一个个小区通通常划分分为三个个扇区,因因此一个个小区要要用9副天线线,天线线数目太太多给基基站建设设、安装装带来困困难,安安装费用用居高不不下,有有的站点点根本无无法安装装分集接接收天线线,即使使安装了了也无法法得到最最佳分集集接收增增益。因因此,双双极化天天线技术术应运而而生。3G阶段段,随着着无线技技术的改改变,信信号检测测方式的的改变,蜂蜂窝网络络必须调调整和优优化,需需要更新新型的基基站天线线满足这这一要求求,如自自适
21、应控控制天线线、智能能化天线线。7.3.2 3G网络络结构3G系统统是一种种宽带CCDMAA系统,其其网络组组织,继继承窄带带CDMMA的特特点,由由于采用用码分多多址方式式,频率率复用不不是一个个重要的的方面,网网络干扰扰来自自自身系统统,与同同一时间间通话用用户数量量有关。在在城市市市区,一一般配置置三扇区区站型,在在郊区、县县城和公公路,根根据需要要配置三三扇区站站型或全全向站,交交通干线线覆盖一一般配置置为两扇扇区站型型,如图图7-1所示。图7-1 3GG网络结结构图对于3GG(WCDDMA),单单载频提提供信道道由OVVSF码码与扰码码共同决决定,容容量比较较大。工工程设计计时应根根
22、据实际际话务分分布需求求,合理理设置载载频数量量及合理理配置各各基站的的话务信信道数。实施多载载频时无无线网的的设计应应注意以以下问题题:(1) 要优化化硬切换换,以减减少发生生掉话的的危险。(2) 避免多多载波基基站孤立立,应在在一群小小区中实实施多载载波以减减少硬切切换。(3) 避免使使高话务务小区成成为硬切切换发生生的边界界小区。7.3.3 3G无线线网络典典型天线线3G典型型天线的的选择需需考虑几几个方面面,基站站天线的的选择应应依据以以下原则则:(1) 根据基基站扇区区数量、话话务密度度、覆盖盖要求合合理选择择定向天天线的半半功率角角及增益益。(2) 为节省省天线位位置,宜宜采用双双
23、工器。(3) 在城市市密集区区,宜采采用双极极化天线线。天线指向向调整和和2G工程程应用相相同,在在实际工工程中,可以根根据话务务分布情情况和通通信质量量要求对对定向天天线的主主瓣方向向、下倾倾角进行行适当的的调整。天天线隔离离度在工工程中需需注意,天天线的安安装要满满足水平平与垂直直隔离度度的要求求,以避避免干扰扰。天线线挂高取取决于覆覆盖要求求,施工工时应根根据覆盖盖、干扰扰、隔离离度及远远期发展展发求合合理设置置天线挂挂高。3G网络络用的天天线与22G 类类似,天天线基本本要求如如下:定向天线线增益:13-16ddBd全向天线线增益:9-110dBBd定向天线线半功率率角:660-665
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