WCDMA 网规网优-第6章-网络规划中的系统仿真技术

第6章网络规划中的系统仿真技术WCDMA无线网络规划与优化系统仿真概述6.1系统仿真方法与基本流程6.2网络分析方法的发展6.4系统仿真与链路仿真之间的接口6.3小结6.5本章内容系统仿真的基本概念和意义系统仿真的方法分类系统仿真的基本流程系统仿真结果的分析系统仿真与链路仿真的接口网络分析方法的发展本章重点系统仿真的基本概念和意义两种系统仿真的方法系统仿真与链路仿真的关系学习目的和要求了解系统仿真的目的和要求熟悉系统仿真的基本流程熟悉系统仿真建模思路掌握系统仿真方法6.1系统仿真概述无线网络规划对于运营商网络建设具有指导性的意义。好的规划能成功地在网络覆盖、容量、质量及建网成本间取得良好的平衡，辅助运营商在网络建设和升级扩容的各阶段采取最佳的实施方案，实现其建网效益的最大化。规划仿真是网络规划流程的重要组成部分。通过网络规划仿真，利用系统仿真软件可跟踪网络过程，输出多达几十种网络性能指标，使运营商能全面、透彻了解网络运营质量，从而针对性地开展优化工作。通过网络规划仿真可以获得所规划网络的部分重要性能参数，如导频覆盖、最佳小区、系统负载、切换区域等，对实际组网有着重要的指导和借鉴作用。现在的网络规划软件往往只考虑静态仿真技术，如果考虑系统中存在的无线资源管理的影响，就需要考虑动态仿真技术，但是动态仿真需要大量的计算资源和时间，使得动态仿真技术在网络规划中不是切实可行的方法，或者只考虑将动态仿真技术应用于小范围的热点地区分析。6.2系统仿真方法与基本流程系统仿真是从整个系统（包含多个小区和大量用户）的角度分析系统的覆盖、容量和系统的性能，对于系统的参数设置给予定量的分析，为无线网络的规划优化提供依据。一般来说，系统仿真方法有两种，分别为静态仿真（StaticSimulations）和动态仿真（DynamicSimulations）。6.2.1静态仿真所谓静态仿真是3GPPTR25.942中的快照式仿真，其特点是激活UE与小区的连接关系固定。单个快照仿真的设置时间很短，一般是150个功率调整次数，相当于系统工作的0.1秒时间。静态仿真的基本思想就是分析一些相对独立的网络状态，例如，根据网络和业务特征确定的不同的业务分布。每个网络状态的生成和分析称为一个循环。每个循环包括几个步骤。首先根据特定业务特征生成快照，随后对快照进行分析，即根据快照中的业务分布分析网络状态。综合多幅相对独立的快照的分析结果给出统计的分析结果。在静态仿真的快照中不能仿真快速功率控制，软切换，移动台移动，因而需要通过一个动态的仿真过程（链路级仿真）得到这些因素的统计平均影响，在静态仿真中加入这些因素对网络的平均影响。图6-1静态仿真过程6.2.2动态仿真动态仿真是一种通过在连续时间上模拟移动台在网络中的状态来进行网络分析的方法。仿真的时间可以被分割到：码片阶段，比特阶段。图6-2动态仿真过程WCDMA系统中有一些重要的动态无线资源管理机制来平衡网络的容量和服务质量，这些管理机制对于网络的性能和网络规划具有重要的影响。动态仿真可以较精确地评估网络性能，动态仿真的主要问题是仿真速度。事件驱动型仿真中的驱动事件包括移动台的事件以及一部分控制事件。它们是一系列随机事件，包括如下内容。（1）新用户产生；（2）激活的用户中止业务；（3）用户状态变化；（4）信噪比变化；（5）上行或下行业务质量的变化；（6）移动用户的位置移动（用户的位移超过一定的距离）。6.2.3两种仿真方法的比较对上述两种系统仿真的分析方法从仿真时间、是否反映功率控制、反映的网络细节、用户移动性4个方面进行了比较，如表6-1所示。仿真的特征静态仿真动态仿真时间驱动事件驱动仿真时间随机生成的快照没有瞬时变化阶段重复进行快照仿真由空状态开始仿真有瞬时变化阶段单个，但是较长的仿真时间随机生成的快照没有瞬时变化阶段多个较短的仿真时间功率控制只考虑功率控制的平均影响功率控制的仿真只考虑功率控制的平均影响表6-1仿真方法的过程比较续表仿真的特征静态仿真动态仿真时间驱动事件驱动过程细节不考虑控制指令没有数据包的仿真没有考虑数据包重传仿真部分控制指令数据包的仿真包括数据包重传不考虑控制指令数据包的仿真包括数据包重传移动性用户的位置由矩阵点位置确定精确的用户位置，包括随时间的移动精确的用户位置，在驱动事件发生时更新位置静态系统仿真一般假设所有的用户终端都处于激活状态，并且都分配网络的资源。方法准确性复杂性运行时间静态仿真比较精确比较难以设定，结果比较复杂依赖于移动台和小区的数量，花费时间中等动态仿真时间驱动十分精确难以分析结果时间最长事件驱动比较精确比较复杂依赖与移动台和小区数量，以及业务类型，较静态仿真要长表6-2网络分析方法的性能比较6.2.4动态仿真的基本流程系统仿真一般分为初始化阶段和主循环阶段两个部分。图6-4动态仿真的基本流程6.2.5仿真结果与分析1．覆盖通过仿真可以考察不同业务、不同区域的覆盖概率，软切换区域的大小，导频污染可能出现的区域等。1）通过反复调整参数和基站数量与位置使覆盖概率略超过目标值A,如果覆盖率过低，则增加基站B，如果覆盖率过高，则减少基站C，如果基站功率未满配，可增加发射功率。D，调整天线的方位角，下倾角，高度E，更换天线类型（2）调整参数和基站数量与位置使导频污染降至最小A,调整天线的方位角，下倾角，高度B，更换天线类型C，调整基站发射功率D，在导频污染区新建基站（3）调整参数和基站数量与位置使软切换区域的比例合适A,调整更换天线类型B，调整基站发射功率D，调整基站位置和天线高度2．容量如果某个基站的负载过重则会出现该小区的噪声增长超出门限值，导致覆盖概率降低。一般来说上行负载不应超过50%，下行负载不应该超过75%。当出现噪声增长超过门限值时可采用以下措施。1）新增基站2）调整天线的方位角、下倾角、高度3）更换天线类型4）增大发射功率3．输出仿真结果仿真结果包括性能报告、质量分析、工程设备参数等。如果设备参数经过了调整则需要到实地进行验证，如：A,天馈线参数B，基站参数如果在实际设计中采用了塔放、直放站等网络优化手段并在仿真中体现，则需要实地考察以确定它们是否被准确使用。6.3系统仿真与链路仿真之间的接口链路仿真：集中于一个或多个通信连路中物理层一个或多个技术的仿真技术。系统仿真：对多个小区情况下多用户存在的情况下，系统的整体性能，包括各种控制策略和资源配置的研究。一般说，系统仿真要依赖于链路仿真的结果。为了评估一个大规模无线网络的性能，有必要将链路仿真与系统仿真分离。这主要是由下面几个原因造成的。首先，将一个网络中的所有无线链路的实际的物理层操作都进行仿真是一件非常艰难的事，即使在当今的计算机的运算速度下。其次，对于系统工程师而言，仿真一个无线网络系统不仅仅意味着提供定量的结果，同时应当对于那些影响系统性能的因素给出定性的分析。在系统仿真工具中，信号功率与干扰和噪声功率的比率（简称信干噪比，SINR）非常容易获取，而且能够基本准确地反映通信链路的性能，所以它是CDMA系统常用的衡量指标。同时，在CDMA系统中多址干扰远大于由接收机热噪声等组成的背景噪声，所以信干噪比就退化成信干比（SIR），信号功率与干扰功率的比率。在数字传输系统中，Eb/I0也是一个很常用的参数。它代表了每赫兹每秒每比特的能量与干扰谱密度的比率。在码分多址系统中，信干比与Eb/Io是成正比的，有PG为系统处理增益。6.4网络分析方法的发展快速，实时，精确的分析对于网络规划具有决定的意义，这可以通过并行仿真器来实现。随着并行技术的发展，已经有集成400个处理器的并行仿真系统在实验室中应用。在提高仿真速度方面还有更多的工作要做。小结本章主要介绍了无线网络规划中的系统仿真方法，WCDMA无线网络中用于网络规划阶段的仿真技术一般分为静态系统仿真和动态系统仿真。静态仿真是3GPP技术报告TR25.942中的快照式仿真，其特点是激活UE与小区的连接关系固定。动态仿真即连续时间仿真或运动仿真，需要考虑闭环功率控制、小区搜索、准入控制、开环控制、负载控制、软切换、下行功率平衡、外环功率控制、UE运动/静止状态、RRM事件报告。动态系统仿真尽量与真实系统一致，这样的系统仿真如果满足一定的符合实际假设条件，其结果比静态系统仿真更接近未来网络的实际情况。静态仿真比较适合于负载比较轻的情况，即对于一定的网络布置，高网络负载的分析结论可信度低。动态仿真中能较完全的反映无线资源管理的影响，对网络规划和优化作出指导。