项目1 LTE无线网络规划与优化概述

LTE无线网络规划优化概述2020年3月课程目标•掌握LTE无线网络规划流程、频率规划、码规划；•了解LTE无线网络优化流程；•了解LTE覆盖规划、容量规划课程内容LTE无线网络覆盖与容量规划LTE小区规划LTE无线网络优化课程内容LTE无线网络覆盖与容量规划LTE小区规划LTE无线网络优化详细规划预规划前期准备•覆盖规划•容量仿真•参数规划•性能评估•覆盖估算•容量估算•站址规划•需求分析•业务分布模拟•传播模型校正TD-LTE网络规划流程TD-LTE规划的重点在于：覆盖规划、容量仿真和参数规划三个环节。TD-LTE覆盖规划特点覆盖规划方法LTE覆盖能力系统资源配置(包括载波带宽时隙配比、天线类型、边缘MCS等)信道接收机解调门限干扰余量TD-LTE覆盖规划：在目标业务速率要求和网络负载条件下，对参考信号和业务信道覆盖能力的规划，重点在于准确的传播模型。由于LTE系统中，业务负载的不同将带来干扰的变化，从而影响覆盖性能的变化，因此在覆盖规划中需考察不同网络负载条件下的覆盖能力。链路预算主要需要考虑的问题链路预算仍是可行的方法对RS信号进行覆盖性能预测上下行控制信道的覆盖性能进行预测；结合小区边缘业务速率来评定小区的有效覆盖范围LTE小区的覆盖与设备性能、系统带宽、每小区用户数、天线模式，调度算法、边缘用户所分配到的RB数、小区间干扰协调算法、多天线技术选取等都有关系LTE覆盖规划-链路预算移动台基站馈线损耗天线增益路径损耗天线增益馈线损耗余量下行链路上行链路建筑LTE和其他网络公式相同，与技术制式无关链路预算是基于最大允许路径损耗的分析，是覆盖规划的基础最大允许路径损耗＝发射功率-接收机灵敏度-余量-损耗+增益TD-LTE链路预算•链路预算是覆盖规划的前提，通过它能够指导规划区内小区半径的设置、所需基站的数目和站址的分布。•链路预算要做的工作就是在保证通话质量的前提下，确定基站和移动台之间的无线链路所能允许的最大路径损耗。•一般情况下，下行覆盖大于上行覆盖，即上行覆盖受限。•从链路预算给出的最大路损，结合传播模型可计算出小区的覆盖范围。覆盖目标最大允许路径损耗传播模型链路预算覆盖半径覆盖规模传播模型及校正网络规划中，传播模型用于计算发射端到接收端的路径损耗。经典传播模型具有普适性，但对于具体传播环境不够准确，需要对传播模型进行校正。平坦地面宏蜂窝（Okumura-Hata,COST231,GeneralModel）丘陵与山地（Egli）微蜂窝（Walfish-lkegami,Ray-Tracing）室内覆盖（Okumura-Hata）传播模型及校正数据准备1.电子地图2.基站3.扇区4.天线数据1.滤除异常数据2.修正GPS误差3.实测数据数据后台处理传播模型校正1.原始传播模型系数修正2.传播模型校正3.校正后传播模型系数修正传播模型及校正•传播模型校正的意义有利于对一个新的服务覆盖地区的信号进行预测可以大大降低进行实际路测所需的时间、人力和资金可以为网络规划提供有力的依据可以对现有网络的信号覆盖情况进行分析，为网络的优化提供重要的参考依据可以节省大量的基站建设、运行维护成本可以提高网络的服务质量传播模型COST-231PL(dB)=46.3+33.9*logF-13.82*logH+(44.9-6.55*logH)*logD+CPL：路径损耗F：频率，单位MHz(1500-2000MHz)(2.6G还没有专用传播模型，暂用该模型)D：距离，单位kmH：基站天线有效高度，单位mC：环境校正因子；取值：密集城区：-2dB城区：-5dB郊区：-8dB农村：-10dB开阔地：-26dB链路预算的原理•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。•小区覆盖范围的大小，决定于电波传播的路径损耗情况，每种环境下都存在一个最大允许路径损耗TD-LTE链路预算模型•上行链路预算模型eNodeB线缆损耗UE天线增益其它增益阴影衰落余量干扰余量穿透损耗人体损耗eNodeB天线增益路径损耗上行链路预算基本公式•PL_UL=Pout_UE+Ga_BS+Ga_UE–Lf_BS–Mf–MI–Lp–Lb–S_BS•PL_UL：上行链路最大传播损耗，单位dB•Pout_UE：手机最大发射功率，单位dBm•Lf_BS：馈线损耗，单位dB•Ga_BS：基站天线增益、Ga_UE移动台天线增益，单位dBi•Mf阴影衰落余量（与传播环境相关），单位dB•MI：干扰余量（与系统设计容量相关），单位dB•Lp：建筑物穿透损耗（要求室内覆盖时使用），单位dB•Lb人体损耗，单位dB•S_BS:基站接收机灵敏度(与业务、多径条件等因素相关)，单位dBmTD-LTE链路预算模型•下行链路预算模型线缆损耗eNode天线增益其它增益阴影衰落余量干扰余量穿透损耗人体损耗UE天线增益UE接收灵敏度路径损耗下行链路预算基本公式•PL_DL=Pout_BS–Lf_BS+Ga_BS+Ga_UE–Mf–MI–Lp–Lb–S_UE•PL_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•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）链路预算参数说明•人体损耗目前业界进行链路预算表的计算中人体损耗一般采用的是3dB。•EIRP发射端相关参数用于计算发射端有效全向辐射功率（EquivalentIsotropicallyRadiatedPower，EIRP），主要包括天馈参数、发射功率、增益、损耗。发端EIRP=最大发射功率+增益–损耗•穿透损耗穿透损耗是由于穿透建筑墙体、车身、船身等引起的信号电平衰落。经验值，密集城区取25dB；一般城区取的20dB；郊区取15dB；农村取的6dB。实际穿透损耗可根据实际区域的建筑物情况进行调整。链路预算参数说明建筑物穿透损耗典型值密集城区城区郊区乡村25dB20dB15dB6dB开阔地0dB链路预算参数说明•天馈损耗对于基站到天线的馈线分两种情况考虑：若基站到天线的馈线小于15米，一般认为只用1/2英寸跳线，因此在预算表中跳线的损耗取1dB，接头等的损耗取的1dB,总的损耗为2dB。基站到天线除了有1/2英寸跳线，还有较长的7/8英寸馈线就还需考虑7/8英寸馈线损耗，计算公式为馈线损耗=7/8英寸馈线长度*6(dB)/100m链路预算参数说明•阴影衰落是指电磁波在传播路径上受到建筑物阻挡产生的阴影效应所带来的损耗。为了对抗这种衰落带来的影响，在链路预算中通常采用预留余量的方法，称为阴影衰落余量•干扰余量在链路预算中，为克服其他用户对目标用户产生干扰所留的余量值被称作干扰余量。用户越多，干扰就越大，导致覆盖就越小，为了在链路预算中体现这种效应，引入干扰余量的概念。在数值上等于多用户覆盖与单用户覆盖相比减少的最大路损dB值。LTE覆盖规划-基站覆盖面积覆盖规划--覆盖半径、站间距与小区面积关系小区覆盖半径R，站间距D=1.5R，单站覆盖面积S=1.949R2小区覆盖半径R，站间距D=1.732R，单站覆盖面积S=2.598R2三扇区定向站全向站TD-LTE容量规划特点容量规划方法LTE小区的容量系统仿真和实测统计数据相结合的方法，得到小区吞吐量和小区边缘吞吐量设备相应的调度算法所支持的多天线技术小区间干扰协调算法TD-LTE容量规划：在一定网络负载条件下，对网络承载能力的规划，重点在于网络仿真。由于LTE系统采用AMC自适应调制编码等技术，用户速率随无线信道环境的变化而变化，因此容量规划中需考察小区边缘吞吐量，同时为了达到系统效能最大化，也应考察小区平均吞吐量等指标。容量仿真主要需要考虑的问题与TD-SCDMA（R4）不同，LTE小区的容量与信道配置和参数配置，调度算法、小区间干扰协调算法、多天线技术选取等都有关系课程内容LTE无线网络覆盖与容量规划LTE小区规划LTE无线网络优化TD-LTE参数规划特点码资源规划核心思想是频率复用；频率复用距离以内的小区使用不同频点，避免同频干扰；频率复用距离以外的小区可使用相同频点，提高频谱效率。邻区规划频率规划有利于干扰随机化，优化信道时频位置，改善干扰状况。码资源规划主要是对物理小区ID进行规划。PCI规划与3G的扰码规划类似，PCI资源充足(504)，LTE的PCI规划比TD-SCDMA的扰码规划容易。保证在小区服务边界的终端能及时切换到信号最佳的邻小区，以保证通信质量和整个网络性能。•强制例外邻区•优先考虑共站小区•强制邻区互配•异频优先TD-LTE参数规划：为确保目标业务速率要求和覆盖能力，而对网络参数进行规划，重点在于PCI规划。TD-LTE参数规划要点—PCI规划基本原理•PCI(PhysicalCellID)，即物理小区ID，是TD-LTE系统中小区的标识。PCI和RS的位置有一定的映射关系:相同PCI的小区，其RS位置一定相同，在同频情况下会产生干扰PCI不同，也不一定能完全保证RS位置不同，在同频的情况下，如果单天线端口两个小区PCI模6相等或两天线端口两个小区PCI模3相等，这两个小区之间的RS位置也是相同的，同样会产生严重的干扰，导致SNR急剧下降。以单天线端口为例，公式中Vshift为RS位置，为PCIcellIDN单天线端口两天线端口四天线端口TD-LTE参数规划要点—PCI规划基本原则•TD-LTE网络中，PCI规划要结合频率、RS位置、小区关系统一考虑，才能取得合理的结果，物理小区标识规划应遵循以下原则：•不冲突原则：保证同频邻小区之间的PCI不同。•不混淆原则：保证某个小区的同频邻小区PCI值不相等，并尽量选择干扰最优的PCI值，即PCI值模3和模6不相等；•最优化原则：保证同PCI的小区具有足够的复用距离，并在同频邻小区之间选择干扰最优的PCI值。•为避免出现未来网络扩容引起PCI冲突问题，应适当预留物理小区标识资源。TD-LTE参数规划要点—PCI冲突对网络性能的影响天健现代城为18层高层住宅建筑，单楼建筑面积约21880㎡，该建筑各层外墙为砖混外墙，楼外RSRP-94dBm，平均SINR为1.378dB。测试干扰临小区为清林爱心站第三小区，站高36m，下倾角9°，测试点距离基站327m数据分析：室外打点测试中，邻区PCI（20）与测试小区PCI（71）模3冲突，同时两个小区在测试点的RSRP接近，导致测试点楼内外同频干扰较强，SINR产生突降。PCI规划不合理导致的SINR突降邻区情况若PCI规划不合理，特别是在同频组网的情况下，会导致全网SINR水平降低，进而严重影响LTE的整体网络质量。干扰黑色为SINR-3dB红色为SINR-3~0dB主服务信号规划建议：PCI规划要结合频率、RS位置、小区位置关系和邻区关系等统一考虑，才能取得合理的结果。TD-LTE参数规划要点—TA区规划2020/3/3跟踪区划分应利用移动用户的地理分布和行为进行区域划分，减少跟踪区边缘位置更新。可采用以下方法：跟踪区边界划分不宜以街道为界，不宜放在话务量较高的地方。跟踪区边界不宜与街道平行或垂直。在市区和城郊交界区域，宜将跟踪区的边界放在外围一线的基站处，而不宜放在话务密集的城郊结合部。跟踪区划分应满足小区寻呼信道的容量要求并适当预留，跟踪区不宜跨越MME区域。跟踪区边界可以参考2G、3G位置区的边界，并结合TD-LTE需求进行调整，提高跟踪区规划的效率和质量。针对高速移动等跟踪区频繁变更的场景，可以通过TAList功能降低跟踪区更新的负荷。课程内容LTE无线网络覆盖与容量规划LTE小区规划LTE无线网络优化LTE无线网络优化流程2020/3/3参数核查簇优化1、覆盖优化2、业务优