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无线移动创新中心LTE无线网络规划原理大唐无线移动创新中心DatangWirelessMobileInnovationCenter无线移动创新中心目录1.概述2.预规划3.参数规划4.覆盖规划5.容量规划6.总结和展望7.致谢黑龙江吉林辽宁内蒙古北京山西河北山东江苏河南安徽湖北湖南江西浙江上海福建新疆广西云南四川贵州重庆陕西宁夏广东西藏青海甘肃海南台湾中移动TD-S+TD-L中移动TD-L中电信TD-L中联通TD-L中移动TD-S天津无线移动创新中心1概述——背景随着移动通信的快速发展,移动通信网络将逐渐沦为“管道化”,传统运营商的利润率在逐渐降低,而互联网运营商的异军突起,以及“铁塔公司”的成立使得运营商之间的竞争更加激烈,“OTT”的兴起即是一个很好的例子。运营商的竞争压力也在向整个产业链蔓延,设备和终端制造商的竞争将更加白热化。运营商正在转变成为基础服务提供商,无线网络规划、优化、维护等服务逐渐改为由第三方提供,传统的设备商、规划和优化软件提供商在提供设备和软件的同时,还需要提供相应的服务。无线移动创新中心1概述——无线网络部署问题移动通信网络建设面临的主要问题:•人力成本增加•电力成本加大•站址选择困难•传输网容量有限•缺乏统一规划•无特殊场景规划经验•规划与优化割裂•干扰严重无线移动创新中心1概述——无线网络规划的目的•无线网络规划的目的是为移动通信运营商网络部署初期网络规模估算、站址选择、参数配置、网络覆盖、网络容量等方面的问题提供解决方案。精准的网络规划可以提升用户体验,降低建网中期、后期的优化成本。•无线网络规划与“天气预报”类似,都是根据当前的状态和数学模型来预测未来的状态,因此,结果具有不确定性。而网络规划的意义正是尽量降低不确定性,提高预测的精确度,以降低建网成本,达到最大收益。无线移动创新中心1概述——无线网络建设指标•宏站RSRP-110dBm的概率大于90%•室内RSRP-105dBm的概率大于90%覆盖指标•同频组网,实际用户占用50%网络资源的条件下,单小区平均吞吐量达到20Mbps/5Mbps(下行/上行)小区吞吐量•负载50%时,小区边缘用户速率可达500Kbps/150Kbps(下行/上行)边缘速率•90%的覆盖区域内,99%的时间移动台可接入网络•数据业务误块率小于10%性能指标•同频组网,实际用户50%资源占用率的条件下:无线接通率95%,掉线率4%,切换成功率95%业务质量指标无线移动创新中心1概述——无线网络规划功能•无线网络规划主要功能包括:预规划、参数规划、覆盖规划、容量规划。预规划链路预算容量估算网络规模估算传输估算扫频传播模型校正参数规划邻区规划频率规划PCI规划PRACH规划TA规划覆盖规划路损计算广播信道覆盖控制信道覆盖业务信道覆盖容量规划资源占用率小区平均吞吐量边缘用户吞吐量小区平均干扰eNBMME/SAEGatewayMME/SAEGatewayeNBeNBS1S1S1S1X2X2X2E-UTRAN无线移动创新中心2预规划——链路预算链路预算•无线场景:密集城区、一般城区、郊区、农村、开阔地、准开阔地、特殊场景(江面、海面、空域、山岭等)•传播模型:Cost231-Hata、自由空间•基站参数配置:发射功率、天线增益、噪声系数•终端参数配置:发射功率、天线增益、噪声系数、人体损耗•边缘用户目标SINR•其他参数:阴影衰落、快衰落、穿透损耗无线移动创新中心2预规划——网络规模估算网络规模估算主要给出规划建设区域所需基站数,进一步可估算基站建设成本,为设备制造商提供参考报价,为运营商提供预算支持。基站数目估算方法:•正六边形网络拓扑•三叶草网络拓扑网络拓扑站间距(m)单站覆盖面积(m²)正六边形1.732*R2.598*R²三叶草1.5*R1.949*R²无线移动创新中心2预规划——传播模型校正(1)传播模型校正主要目的是基于测试数据对已有传播模型的系数进行修正,使修正后的传播模型更适于测试数据所在地的真实传播环境,然后基于修正后的传播模型进行容量、覆盖等分析,以使计算结果更加精确。自由空间传播模型:与传统的传播模型校正相比,其特点如下:(1)基于粒子群算法实现传播模型校正假设在一个D维的搜索空间中,群体中每个粒子i(i∈[1,S],S表示群体规模)第k步(k1)迭代时所处的位置记为Xi(k)=(xi1,xi2,…,xiD)T,速度记为Vi(k)=(vi1,vi2,…,viD)T,粒子自身的历史最佳位置记为Pl,粒子所在邻域的历史最佳位置记为Pg(若将整个群体看作邻域,则邻域内所有粒子的历史最佳位置也是整个群体的历史最佳位置,此时称为全局模型;否则称为局部模型),则粒子的位置和速度的计算公式如下:Xi(k)=Xi(k-1)+Vi(k)(1)Vi(k)=Vi(k-1)+c1*r1*(Pl-Xi(k-1))+c2*r2*(Pg-Xi(k-1))(2)无线移动创新中心2预规划——传播模型校正(2)其中,c1和c2为学习因子,也称为加速常数,r1和r2为[0,1]范围内的均匀随机数。式(2)由三部分组成:第一部分为“惯性”或“动量”部分,反映粒子的运动“习惯”,代表粒子有维持自己先前运动趋势;第二部分为“认知”部分,反映粒子对自身历史经验的记忆或回忆,代表粒子有向自身历史经验最佳位置逼近的趋势;第三部分为“社会”部分,反映粒子间协同合作和知识共享的群体历史经验,代表粒子有向邻域历史最佳位置逼近的趋势。(2)小区级传播模型校正在实际移动通信系统中,小区会收到用户上报的路损信息,基于用户上报信息对小区模型进行校正,同时简化小区传播模型,将传播模型为仅和距离相关的线性方程,然后利用最小二乘法和线性回归法拟合得到小区的传播模型。基于粒子群算法实现的传播模型的缺点主要是算法复杂度较高、运算量大,可能找不到最优解。小区级传播模型校正的缺点是需要基于小区内大量的用户上报信息进行分析才能得到精确的模型,若用户较少,可能导致传播模型计算不准确。无线移动创新中心3参数规划——邻区规划当移动台从一个小区进入另一个小区时,移动网络必须提供良好的切换性能,使得终端可以及时切换到性能最佳的邻区,保证通信质量。而移动网络主要依据服务小区的邻区列表寻找最优的邻区。因此,合理规划服务小区的邻区列表是保证网络正常运行的重要内容之一。邻区规划原则•共站小区一般加入邻区列表;•地理位置相近的小区一般加入邻区列表;•邻区一般要求互配;•邻区个数一般不超过32个。邻区规划算法•基于方位角和地理位置确定临近小区;•基于小区覆盖率(规划区划分栅格,统计各栅格的接收信号电平)确定临近小区;•基于干扰确定临近小区。无线移动创新中心3参数规划——频率规划中国移动–GSM900:890-909MHz,935-954MHz–DCS1800:1710-1730MHz,1805-1825MHz–TD-SCDMA:1880-1900MHz,2010-2025MHz,2320-2350MHz–TD-LTE:1880-1900MHz,2320-2370MHz,2575-2635MHz中国联通–GSM900:909-915MHz,954-960MHz–DCS1800:1745-1755MHz,1840-1850MHz–WCDMA:1940-1955MHz,2130-2145MHz–TD-LTE:2300-2320MHz,2555-2575MHz中国电信–CDMA1X:825-835MHz,870-880MHz–CDMAEV-DO:1920-1935MHz,2110-2125MHz–TD-LTE:2370-2390MHz,2635-2655MHzWLAN–WLAN属于开放频段,目前成熟的标准有802.11b、802.11g,工作在2400-2483.5MHz。•对于异频组网,可根据邻区规划结果,按照邻区优先级进行频率分配。•对于同频组网,可根据邻区规划结果,按照邻区优先级为边缘用户分配不同的频带。干扰频率带宽不公平高中低频率划分公平无线移动创新中心3参数规划——PCI规划LTE系统中PCI总数有504个,分为168组,每组有3个,其中组号对应为辅同步序列SSS,组内本地号对应为主同步序列PSS。由于PCI决定参考信号、同步信号、控制信道的频域位置,因此,PCI规划在LTE系统中显得尤为重要。PCI规划原则•无冲突、无混淆;•避免模3相同的PCI分配给邻区,以规避相邻小区的PSS序列相同,或规避双端口小区RS0和相邻另一双端口小区RS1信号之间的频域位置相同;•避免模6相同的PCI分配给邻区,以规避相邻小区RS0信号的频域位置相同;•避免模30相同的PCI分配给邻区,以规相邻小区的SRS和DMRS频域位置相同;•规避模50相同的PCI分配给邻区,以规避避相邻小区的PCFICH频域位置相同;•共站小区连续分配;•为了给优化预留一定的空间,建议预留10%~20%。PCI规划算法同邻区规划算法,或可借鉴邻区规划结果进行PCI规划。无线移动创新中心3参数规划——PRACH规划随机接入是UE与网络之间建立无线链路的必经过程。只有在随机接入过程完成后,eNodeB和UE才可能进行常规的数据传输和接收。UE可以通过随机接入过程实现两个基本功能:取得与eNodeB之间的上行同步;申请上行资源。PRACH规划流程•根据小区覆盖半径选择Preambleformat,选择原则为TGTTRTT,TCPTRTT+TDS,其中,TGT表示保护间隔长度,TRTT表示往返时延长度,TCP表示循环前缀长度,TDS表示时延拓展长度;•根据小区用户数选择PRACHConfigurationIndex,不同的PRACHConfigurationIndex决定PRACH的时、频位置,以及每个无线帧发送密度;•根据无线信道时延拓展和移动性选择Ncs,选择原则为Ncs最大支持覆盖距离大于小区覆盖半径;•根据Ncs计算每个PhysicalRootSequenceNumber最大支持的用户数;•根据小区最大支持的用户数计算需要的PhysicalRootSequenceNumber数量,并计算最大可用的LogicalRootSequenceNumber组数;•根据邻区关系为每个小区分配适当的PhysicalRootSequenceNumber。SequenceCPCPTSEQT无线移动创新中心4覆盖规划——覆盖分析覆盖规划主要用于评估广播信道和业务信道的接收电平和干扰水平,进一步分析其覆盖特性。覆盖规划的准确程度有赖于传播模型和天线增益计算的准确性,因此,在进行覆盖规划之前需要进行传播模型校正,并对天线进行合理建模。以参考信号的覆盖为例,覆盖相关指标的计算方式如下:RSRP(dBm)=RSRE发射功率(dBm)+发射天线增益(dBi)–馈线损耗(dB)–传播损耗(dB)+接收天线增益(dBi)–衰落余量(dB)RS-SINR(dB)=RSRP(dBm)-干扰功率(dBm)-噪声功率(dBm)对于业务信道,由于各用户采用的调制编码方式,以及MIMO模式不同,因此,占用的资源不同,天线增益的计算方式也不相同,可采用预置的下行负载比例或上行IoT进行分析。无线移动创新中心4覆盖规划——数字电子地图数字电子地图组成元素•DTM(Altitude)•DLU(Clutter)•DHM(ClutterHeight)•Vector(Polygons)数字电子地图格式•Planet•MapInfo数字电子地图精度•20m•5m无线移动创新中心4覆盖规划——射线跟踪模型射线跟踪模型主要特点为考虑了电磁信号在传播过程中的直射、反射和衍射,支持对高精度地图进行仿真,计算结果更为精确。覆盖结果GoogleEarth显示覆盖结果GlobleMapper显示射线跟踪模型考虑直射、反射、衍射无线移动创新中心4覆盖规划——天线建模对于波束赋形,由于静态仿真不能模拟无线信道的时变特性,因此,目前还没有更好的方式来实现静态仿真中的波束赋形建模,而对于动态仿真则比较容易实现。对于非波束赋形,可采用二
本文标题:LTE无线网络规划原理
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