無線傳播與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 課件 第5章 無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化方法

第5章

無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化方法2

無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化方法3無線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計工作中，覆蓋范圍與系統(tǒng)容量是最重要的兩個因素，通常稱之為2C（Coverage與Capacity）。在實際工程實踐中，這二者可以相互補償，也可以相互折中，例如可以通過犧牲容量來換取覆蓋范圍的擴大，反之亦可。無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成本與此二者因素密切相關(guān)。一般來說，在宏蜂窩系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中，覆蓋優(yōu)先于容量；如果要兼顧覆蓋與容量，則應(yīng)當(dāng)考慮加入微蜂窩系統(tǒng)。在微蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，干擾抑制與消除是一項重要任務(wù)。目前室內(nèi)系統(tǒng)如皮蜂窩等主要用于容量提升。

§5.1

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃概述4在無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與部署的過程中：網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是指為了達到預(yù)定目標(biāo)而事先提出的一套系統(tǒng)的有根據(jù)的設(shè)想和做法，它是一種總體設(shè)想和粗略設(shè)計；而網(wǎng)絡(luò)設(shè)計是指在規(guī)劃的基礎(chǔ)上，為滿足實際工程目標(biāo)而采取的具體方案；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化則是指在系統(tǒng)或工程已實際建成的情況下，根據(jù)實際需求調(diào)整部分系統(tǒng)參數(shù)或修正小部分設(shè)計方案，來提高系統(tǒng)性能。這三者之間分工不同，但具體的界限又不能嚴(yán)格區(qū)分。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃一般是指在初始階段對移動通信中網(wǎng)絡(luò)工程的粗略估計與布局的考慮；網(wǎng)絡(luò)設(shè)計則主要負(fù)責(zé)在初步規(guī)劃的基礎(chǔ)上對正式運營的不同制式移動通信蜂窩網(wǎng)進行工程設(shè)計。移動通信系統(tǒng)建設(shè)是高投入，技術(shù)復(fù)雜并且結(jié)構(gòu)龐大的系統(tǒng)工程。通信系統(tǒng)的正常工作，不僅需要物理層設(shè)計與網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，也必須有從宏觀與整體充分利用物理層與網(wǎng)絡(luò)層的移動網(wǎng)絡(luò)平臺，構(gòu)成完整的移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

§5.1

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃概述

5.1.1預(yù)測模型的選擇5無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的前提是明確該區(qū)域網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的系統(tǒng)需求，包括預(yù)算、服務(wù)區(qū)域范圍、系統(tǒng)需求的相等性、載波及信道數(shù)、頻率復(fù)用方案、競爭因子、軟硬件設(shè)備特性和地方政府政策與規(guī)劃等。在此基礎(chǔ)上，首先應(yīng)當(dāng)選擇正確的預(yù)測模型。目前可用于工程的預(yù)測模型根據(jù)收發(fā)信機位置信息特征可以分為三類：區(qū)域-區(qū)域模型：用于基站位置和終端位置不確定的情況，可以在服務(wù)區(qū)建設(shè)通用系統(tǒng)時采用該模型；點-區(qū)域模型：適用于已知基站位置而移動端位置不確定的情況；點-點模型：適用于基站和移動端位置都確定的情況。

§5.1

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃概述

5.1.1預(yù)測模型的選擇6宏蜂窩系統(tǒng)的設(shè)計中，一般選擇形式簡單并且精度相對較高的預(yù)測模型，同時要檢查模型的有效性，如輸入輸出文件的格式與標(biāo)準(zhǔn)等，確保該模型能夠滿足網(wǎng)規(guī)要求。1.宏蜂窩系統(tǒng)在微蜂窩系統(tǒng)中，市區(qū)的建筑物結(jié)構(gòu)、街區(qū)的特殊地形地貌是影響預(yù)測模型的關(guān)鍵因素。簡易的預(yù)測模型中，可以嘗試采用方塊結(jié)構(gòu)來模擬普通樓體，并重點分析沿街建筑物布局。所選擇的預(yù)測模型要能夠準(zhǔn)確預(yù)估由于建筑物產(chǎn)生的繞射損耗。2.微蜂窩系統(tǒng)目前較為常用的室內(nèi)預(yù)測模型是Lee室內(nèi)模型，該模型的輸入信息包括建筑物內(nèi)外結(jié)構(gòu)與布局，以及建筑物材質(zhì)特性。由于墻壁材料的種類不同，對于信號衰落影響很大，所以充分掌握同一樓層、不同樓層、建筑物內(nèi)部與外部的墻壁材料信息。3.室內(nèi)蜂窩（皮蜂窩）

§5.1

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃概述

5.1.2規(guī)劃目標(biāo)7無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的目標(biāo)包括網(wǎng)絡(luò)覆蓋、網(wǎng)絡(luò)容量、服務(wù)質(zhì)量的提升，以及對于建設(shè)成本的控制。1.網(wǎng)絡(luò)覆蓋2.網(wǎng)絡(luò)容量網(wǎng)絡(luò)覆蓋主要用覆蓋率和穿透損耗等指標(biāo)來描述。覆蓋率分為面積覆蓋率與人口覆蓋率，是描述通信業(yè)務(wù)在不同服務(wù)區(qū)覆蓋效果的重要指標(biāo)。面積覆蓋率的定義是在指定區(qū)域內(nèi)滿足一定覆蓋門限條件的區(qū)域面積與總指定區(qū)域面積之比，而人口覆蓋率指在服務(wù)區(qū)內(nèi)滿足一定門限要求的區(qū)域內(nèi)人口數(shù)與服務(wù)區(qū)人口總數(shù)之比。對于整體無線網(wǎng)絡(luò)，采用網(wǎng)絡(luò)容量評估能滿足各類業(yè)務(wù)與用戶規(guī)模。對于穿透無線通信網(wǎng)絡(luò)，描述網(wǎng)絡(luò)容量的指標(biāo)包括同時調(diào)度用戶數(shù)、平均吞吐量、邊緣吞吐量、VoIP用戶數(shù)、同時在線用戶數(shù)等。

§5.1

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃概述

5.1.2規(guī)劃目標(biāo)83.服務(wù)質(zhì)量4.成本目標(biāo)從3G移動通信系統(tǒng)的部署開始，無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量成為重要的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃目標(biāo)。其關(guān)鍵評估指標(biāo)包括接入成功率、忙時擁塞率、無線信道呼損、塊誤碼率、切換成功率、掉話率等。服務(wù)質(zhì)量與網(wǎng)絡(luò)覆蓋及網(wǎng)絡(luò)容量關(guān)系密切。在確保網(wǎng)絡(luò)覆蓋、網(wǎng)絡(luò)容量、服務(wù)質(zhì)量三項網(wǎng)絡(luò)性能能夠達標(biāo)的基礎(chǔ)上，也需要綜合考慮無線網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)期發(fā)展與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源情況，以可持續(xù)發(fā)展的思想為指導(dǎo)進行長期規(guī)劃，通過充分利用現(xiàn)網(wǎng)資源降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。

§5.1

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃概述

5.1.2規(guī)劃內(nèi)容與流程9

§5.2

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程

5.2.1網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃準(zhǔn)備階段101.項目分工及計劃無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作包含數(shù)據(jù)分析、軟件仿真、實地勘測、無線信號測試等。負(fù)責(zé)人應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃項目的目標(biāo)，確定工作內(nèi)容，安排工作進度計劃，選擇項目組成員，使項目組成員在項目開始前對各自的工作目標(biāo)、工作內(nèi)容、時間節(jié)點等有清楚的認(rèn)識。

2.工具和軟件無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃可能需要的工具和軟件包括定位儀器、數(shù)碼相機、紙質(zhì)地圖和電子地圖、規(guī)劃軟件等。如果需要做連續(xù)波測試，還需要準(zhǔn)備相關(guān)的發(fā)射機和接收終端等。

§5.2

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程

5.2.1網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃準(zhǔn)備階段113.規(guī)劃區(qū)域調(diào)研、基礎(chǔ)資料收集資料收集與分析的目的是對網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域、市場需求、業(yè)務(wù)規(guī)劃等方面充分了解，作為規(guī)劃設(shè)計的輸入。調(diào)研的內(nèi)容包括規(guī)劃區(qū)的人口情況、經(jīng)濟狀況、地理信息、市場情況、現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)運行情況等。具體的資料信息如下。（1）人口組成和特點（2）經(jīng)濟狀況（3）地形、地貌、建筑（4）現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)情況資料（5）區(qū)域劃分4.市場定位和業(yè)務(wù)預(yù)測根據(jù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的需求，需要準(zhǔn)確把握運營商的發(fā)展計劃，結(jié)合前期相關(guān)業(yè)務(wù)信息，對當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)確定合理的市場定位。結(jié)合服務(wù)區(qū)內(nèi)不同區(qū)域的功能、建筑物及用戶分布特點，進行區(qū)域劃分，并確定各個區(qū)域的基本覆蓋需求，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及業(yè)務(wù)類型。

§5.2

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程

5.2.2網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃階段12在網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃階段，主要工作包括明確網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃目標(biāo)、資源預(yù)估以及為形成站點部署指導(dǎo)建議書。因此需要從策略分析、規(guī)劃目標(biāo)取定、覆蓋規(guī)劃、容量規(guī)劃和效益預(yù)分析等幾個環(huán)節(jié)開展網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃。1.連續(xù)波（CW）測試2.測試數(shù)據(jù)處理3.傳播模型校正4.鏈路預(yù)算5.覆蓋預(yù)規(guī)劃6.容量預(yù)規(guī)劃7.站址預(yù)規(guī)劃

§5.2

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程

5.2.2網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃階段131.連續(xù)波（CW）測試根據(jù)電波傳播理論，無線電信號在較遠(yuǎn)距離（幾十個波長以上）上經(jīng)歷的慢衰落，一般服從對數(shù)正態(tài)分布。一般在40個波長的空間距離上對接收場強平均值進行采樣，從而得到對應(yīng)的均值包絡(luò)。此局部均值通常與特定地點的平均值進行比較。CW測試的目的是獲取一定區(qū)域的局部均值，進而校正傳播模型。圖5.2CW測試執(zhí)行過程

§5.2

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程

5.2.2網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃階段142.測試數(shù)據(jù)處理現(xiàn)場測試完成后，測試數(shù)據(jù)需要經(jīng)過預(yù)處理、地理平均及數(shù)據(jù)偏移修正3步進行分析處理。首先預(yù)處理對不合理數(shù)據(jù)進行過濾，并離散化測試數(shù)據(jù)。不合理數(shù)據(jù)主要來源于定位誤差和收到嚴(yán)重遮擋的情況。然后地理平均處理對測試數(shù)據(jù)進行地理化平均，獲得特定測量范圍的區(qū)域均值。最后數(shù)據(jù)偏移修正是對位置出現(xiàn)偏移的數(shù)據(jù)點進行修正。實測路徑與電子地圖可能會出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)偏移電子地圖上的路線，導(dǎo)致數(shù)據(jù)地理屬性出現(xiàn)錯誤，所以需要人工對相關(guān)數(shù)據(jù)進行修正處理。

§5.2

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程

5.2.2網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃階段153.傳播模型校正經(jīng)過對測試數(shù)據(jù)的處理后，借助于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃仿真工具間可以對CW測試數(shù)據(jù)進行聯(lián)合校正，從而得到通用的無線傳播模型。一般來說，傳播模型的預(yù)測值與實測數(shù)據(jù)必然存差異，而且該差異與地形地貌的方差大小有關(guān)。根據(jù)經(jīng)驗，模型校正中要求誤差均值小于2，標(biāo)準(zhǔn)方差小于8dB（城市）或11dB（農(nóng)村）即可。圖5.3模型校正流程

§5.2

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程

5.2.2網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃階段164.鏈路預(yù)算鏈路預(yù)算的目的是預(yù)估在本地區(qū)域各種工程參數(shù)條件下最大允許路徑損耗，進而對目標(biāo)區(qū)域的基站配置進行估算。在鏈路分析中，計算對象主要包括基本配置參數(shù)、收發(fā)信機參數(shù)、附加損耗及傳播模型。（1）基本配置參數(shù)上下行時隙配置、特殊時隙配置、系統(tǒng)總帶寬、發(fā)射天線數(shù)、接收天線數(shù)、天線使用方式等。（2）收發(fā)信機參數(shù)發(fā)射功率、天線增益、接頭及饋線損耗、多天線分集增益、波束賦形增益、熱噪聲密度、接收機噪聲系數(shù)、干擾余量、人體損耗、目標(biāo)SNR等，（3）附加損耗建筑物穿透損耗和陰影衰落余量。市區(qū)建筑物穿透損耗典型值通常取15～20dB。在城區(qū)環(huán)境下陰影衰落余量通常取8.3dB。

§5.2

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程

5.2.2網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃階段175.覆蓋預(yù)規(guī)劃覆蓋目標(biāo)可以采用務(wù)類型、覆蓋區(qū)域、覆蓋概率等指標(biāo)來表征。（1）業(yè)務(wù)類型當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，以分組域（PS）業(yè)務(wù)為主。不同PS業(yè)務(wù)的覆蓋能力不同，首先應(yīng)明確邊緣用戶的數(shù)據(jù)速率目標(biāo)。同時考慮不同目標(biāo)數(shù)據(jù)速率的解調(diào)門限，其相對應(yīng)的覆蓋半徑也不盡相同。（2）覆蓋區(qū)域根據(jù)覆蓋區(qū)域的地理環(huán)境，進行覆蓋規(guī)劃時，應(yīng)從面覆蓋、線覆蓋及點覆蓋多方面進行分析，從而確定不同建設(shè)的覆蓋需求。面覆蓋主要針對各個主要覆蓋區(qū)域，在建設(shè)初期包括主要城區(qū)與部分郊區(qū)，在后期可以拓展至各個縣城與重點鄉(xiāng)鎮(zhèn)。線覆蓋主要面對連接各個城區(qū)的高速公路與鐵路。點覆蓋針對需要重點考慮的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)熱點區(qū)域。

§5.2

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程

5.2.2網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃階段185.覆蓋預(yù)規(guī)劃（2）覆蓋區(qū)域表5.4各類通信場景的覆蓋率要求覆蓋區(qū)域場景補充說明面覆蓋率（%）邊緣覆蓋率（%）密集市區(qū)室內(nèi)（3km/h）9585一般市區(qū)室內(nèi)（3km/h）9075郊區(qū)室內(nèi)（3km/h）8565農(nóng)村車內(nèi)（120km/h）9075高速公路車內(nèi)（120km/h）9075鐵路車內(nèi)（120km/h）9075

§5.2

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程

5.2.2網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃階段195.覆蓋預(yù)規(guī)劃（3）目標(biāo)區(qū)域類型分類根據(jù)經(jīng)驗，一般將目標(biāo)區(qū)域分為密集市區(qū)、一般市區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村、鐵路、高速公路。（4）覆蓋參數(shù)目前無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主要目標(biāo)，場景包括密集城區(qū)、一般市區(qū)、郊區(qū)及室內(nèi)。進行鏈路預(yù)算時需要充分考慮建筑物與植被引起的穿透損耗。另一方面，在郊區(qū)、農(nóng)村、高速公路及鐵路等高速場景下，建筑物較為稀疏，這些場景的終端主要是高速運動的移動臺，并且需要考慮車體的穿透損耗。在我國，當(dāng)前主流動車組與高鐵的穿透損耗達到24dB以上，運動速度120km/h以上，因此對于高鐵沿線的覆蓋設(shè)計需要特別考慮車體損耗與多普勒效應(yīng)。根據(jù)不同覆蓋場景的業(yè)務(wù)需求與用戶密度，覆蓋率參數(shù)可以參照表5.4。最終，結(jié)合覆蓋目標(biāo)與鏈路預(yù)算結(jié)果，可以預(yù)估出實現(xiàn)各類場景完全覆蓋所需的最小基站數(shù)。

§5.2

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程

5.2.2網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃階段206.容量預(yù)規(guī)劃目前我國移動通信發(fā)展處于LTE與5G網(wǎng)絡(luò)共存狀態(tài)。以TD-LTE系統(tǒng)為例：LTE基于調(diào)度算法與完全共享的原則，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中更多考慮數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載，采用鏈路自適應(yīng)方式進行資源分配。在容量規(guī)劃方面綜合考慮用戶信道質(zhì)量與當(dāng)前小區(qū)總體資源，動態(tài)調(diào)整用戶資源分配，并通過選擇性調(diào)度方法獲得較高的頻譜效率。通過系統(tǒng)仿真與實測數(shù)據(jù)分析，根據(jù)小區(qū)吞吐量與小區(qū)邊緣吞吐量來估計網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。因為TD-LTE支持多種帶寬的靈活配置，所以為了承載大容量的數(shù)據(jù)與語音業(yè)務(wù)，一般采用大帶寬進行組網(wǎng)部署。

§5.2

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程

5.2.2網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃階段216.容量預(yù)規(guī)劃TD-LTE的容量規(guī)劃目標(biāo)包括：（1）最大系統(tǒng)數(shù)據(jù)吞吐量；（2）用戶體驗到最高速率；（3）支持最大用戶數(shù)目。具體的容量指標(biāo)見表5.5。表5.5LTE容量指標(biāo)參數(shù)定義用戶數(shù)調(diào)度用戶數(shù)在同一個TTI中被調(diào)度（傳輸數(shù)據(jù)）的用戶數(shù)連接用戶數(shù)建立了RRC連接的用戶數(shù)激活用戶數(shù)在一定的時間間隔內(nèi)，在隊列中有數(shù)據(jù)的用戶VoIP用戶數(shù)進行語音通信的用戶數(shù)吞吐量平均吞吐量（Mbit/s）L1忙時吞吐量邊緣吞吐量（Mbit/s）邊緣用戶統(tǒng)計的L1忙時吞吐量

§5.2

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程

5.2.3網(wǎng)絡(luò)詳細(xì)規(guī)劃階段22無線網(wǎng)絡(luò)詳細(xì)規(guī)劃階段的主要任務(wù)是以覆蓋規(guī)劃和容量規(guī)劃的結(jié)果為指導(dǎo)，進行基站站址規(guī)劃和無線參數(shù)規(guī)劃，并通過模擬仿真對規(guī)劃設(shè)計的效果進行驗證。此外，還需進行投資預(yù)算及整體效益評價，從而驗證規(guī)劃設(shè)計方案的合理性。1.站址規(guī)劃2.無線參數(shù)規(guī)劃3.仿真模擬預(yù)測4.投資估算、經(jīng)濟評價

§5.3

網(wǎng)絡(luò)覆蓋預(yù)估23網(wǎng)絡(luò)覆蓋預(yù)估是無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基礎(chǔ)。在該環(huán)節(jié)，應(yīng)根據(jù)無線傳播模型以及通信系統(tǒng)對路徑損耗的要求，進行基站數(shù)目的預(yù)估。一般情況下，首先以理想白板模型（即理想電波傳播環(huán)境）進行站點數(shù)估算，然后根據(jù)實際通信場景再在特殊位置進行基站補充部署，如圖5.4所示。其中，MAPL為最大允許路損（MaxAllowedPathLoss），EIRP為等效全向輻射功率（EffectiveIsotropicRadiationPower）。

§5.3

網(wǎng)絡(luò)覆蓋預(yù)估24表5.6常用無線傳播模型傳播模型應(yīng)用場景Okumura-Hata1.頻率范圍：150~1000MHz2.小區(qū)半徑：1~20km3.基站天線掛高：30~200m4.終端天線高度：1~10mCOST231-Hata1.頻率范圍：1500~2000MHz2.小區(qū)半徑：1~20km3.基站天線掛高：30~200m4.終端天線高度：1~10mSPM此模型由路測數(shù)據(jù)經(jīng)模型校正后得到

§5.3

網(wǎng)絡(luò)覆蓋預(yù)估25結(jié)合相關(guān)參數(shù)如發(fā)射功率與接收靈敏度可以計算出最大允許路徑損耗，下行鏈路預(yù)算的原理如圖5.5所示。根據(jù)電波傳播原理，傳播路徑損耗包括穿透損耗、身體損耗以及線纜損耗都是靜態(tài)的。而天線增益與MIMO增益可以為信號的損耗進行補償，從而提高最大允許路徑損耗。在覆蓋設(shè)計中需要對下行鏈路預(yù)算保留余量，確保不僅覆蓋能滿足規(guī)劃目標(biāo)，而且即使在小區(qū)負(fù)載較大或者某區(qū)域慢衰落大于平均值時也能保障正常通信。下行鏈路預(yù)算可以表示為

5.3.1下行鏈路預(yù)算

§5.3

網(wǎng)絡(luò)覆蓋預(yù)估261.下行等效全向輻射功率下行等效全向輻射功率指單個基站的發(fā)射功率，從基站天線的角度反映總的輻射水平。以LTE系統(tǒng)為例，由于采用了OFDMA多址方式，所以接收機靈敏度在不同帶寬有所差別。在鏈路預(yù)算中，需要將單個RE看作是計算的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。插入損耗主要來自射頻器件接頭，所以可以統(tǒng)一取3dB。這樣，下行等效全向輻射功率可以表示為

5.3.1下行鏈路預(yù)算2.基站最大發(fā)射功率基站最大的發(fā)射功率由射頻單元（RRU）的型號以及相關(guān)配置決定。對于典型宏站場景，小區(qū)最大發(fā)射功率為2×20W（46dBm）。

§5.3

網(wǎng)絡(luò)覆蓋預(yù)估273.天線增益在LTE系統(tǒng)中，定向基站天線增益為15dBi，全向基站天線增益在8~11dBi范圍內(nèi)。在分集模式下，2天線與4天線的理論分集增益分別為3dB與6dB。在Beamforming模式下，8單元天線賦形增益為9dB。但是實際網(wǎng)絡(luò)中的分集增益往往會略小于理論值。除了以上增益，一些特殊算法的應(yīng)用也會產(chǎn)生系統(tǒng)性能增益。小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)（InterCellInterferenceCoordination,ICIC)算法增益的典型值取2dB，自適應(yīng)調(diào)制編碼（AdaptiveModulationandCoding,AMC）和HARQ增益的典型值取1dB。

5.3.1下行鏈路預(yù)算4.干擾余量鏈路預(yù)算中需要充分考慮干擾余量，用來補償鄰區(qū)干擾。干擾余量的設(shè)計目標(biāo)一般是為了對抗底噪提升，其與傳播環(huán)境、站間距、發(fā)射功率及頻率復(fù)用有關(guān)。在50%鄰區(qū)負(fù)載的情況下，一般令干擾余量為3~4dB。

§5.3

網(wǎng)絡(luò)覆蓋預(yù)估285.陰影衰落余量陰影衰落一般符合正太分布特征，會導(dǎo)致小區(qū)邊緣覆蓋率的下降。為了達到目標(biāo)覆蓋率，需要引入與陰影衰落相關(guān)的陰影衰落余量。該余量與小區(qū)邊緣覆蓋率和慢衰落的標(biāo)準(zhǔn)偏差相關(guān)，隨著覆蓋率目標(biāo)的提升而相應(yīng)增大。此標(biāo)準(zhǔn)偏差來自對不同簇類型的測量，基本代表距離基站一定范圍內(nèi)射頻信號的強度的變化。因此標(biāo)準(zhǔn)偏差與實際的傳播環(huán)境密切相關(guān)，一般取值范圍為6~8dB。通常平坦地形（例如鄉(xiāng)村等開闊地帶）的標(biāo)準(zhǔn)偏差值低于市區(qū)。

5.3.1下行鏈路預(yù)算6.損耗無線系統(tǒng)中的損耗主要來自饋線損耗、人體損耗與穿透損耗。饋線損耗特指基站射頻線纜與接頭的損耗，其與工作頻段和線長相關(guān)，如表5.8所示。在通話狀態(tài)下，終端近距離與人體接觸，會導(dǎo)致人體生物組織吸收而造成的人體損耗，一般取3dB。當(dāng)用戶位于室內(nèi)或者交通工具上時，信號會受到反射和吸收，從而產(chǎn)生穿透損耗。這種損耗的影響因素非常復(fù)雜，包括建筑物結(jié)構(gòu)與材料、來波方向及工作頻率等。實際無線網(wǎng)絡(luò)中，穿透損耗的補償由大量實測經(jīng)驗給出，并且有運營商統(tǒng)一制定。

§5.3

網(wǎng)絡(luò)覆蓋預(yù)估297.接收機靈敏度接收機靈敏度是在工作帶寬內(nèi)，不考慮外部干擾與噪聲，為滿足業(yè)務(wù)質(zhì)量要求而必須的最小接收信號水平，可以表示為

5.3.1下行鏈路預(yù)算接收機靈敏度=背景噪聲＋接收機噪聲系數(shù)＋要求的SINR

不同速率的SINR仿真結(jié)果舉例

§5.3

網(wǎng)絡(luò)覆蓋預(yù)估30上行鏈路的損耗與余量設(shè)計原理如圖5.7所示，可見上行鏈路預(yù)算的原理和下行鏈路預(yù)算基本一致。但是上行鏈路預(yù)算需要考慮以下問題（1）發(fā)射功率：LTE系統(tǒng)中，終端最大發(fā)射功率為23dBm。（2）發(fā)射帶寬：終端的帶寬與調(diào)度給終端的RB數(shù)量有關(guān)。（3）天線增益：終端天線為全向天線，所以天線增益一般為0dBi。（4）上行接收機靈敏度。（5）上行干擾余量：與UE的位置分布相關(guān)，通常取3~4dB。

5.3.2

上行鏈路預(yù)算

§5.3

網(wǎng)絡(luò)覆蓋預(yù)估31基站覆蓋面積與蜂窩組網(wǎng)方式和小區(qū)配置有關(guān)。令小區(qū)半徑與站間距分別為R與D，典型三扇區(qū)與全向基站的覆蓋方式如圖5.8和圖5.9所示。

5.3.3基站覆蓋面積計算定向站面積計算全向站面積計算

§5.3

網(wǎng)絡(luò)覆蓋預(yù)估32基站數(shù)目的預(yù)估是無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的重要內(nèi)容，對于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)質(zhì)量與成本具有重要意義。根據(jù)工程經(jīng)驗，規(guī)劃區(qū)域的基站數(shù)目N表示為

5.3.4基站數(shù)量計算表5.12常規(guī)通信場景下基站數(shù)量舉例區(qū)域類型與覆蓋要求密集市區(qū)（三扇區(qū)）一般市區(qū)（三扇區(qū)）郊區(qū)（三扇區(qū)）區(qū)域面積36.95km2325.93km2236.68km2連續(xù)覆蓋業(yè)務(wù)的小區(qū)半徑0.30km0.52km1.26km連續(xù)覆蓋業(yè)務(wù)的基站面積0.18km20.52km23.05km2基站數(shù)量205個627個78個

§5.4

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化33

5.4.1網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化概念網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是指對現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化與維護，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量與用戶滿意度提升的工作。通過對已運行網(wǎng)絡(luò)性能的分析（包括話務(wù)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)及硬件設(shè)備），查找追溯影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的因素，通過對相關(guān)工程參數(shù)的修正、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及設(shè)備配置的調(diào)整等手段確保無線網(wǎng)絡(luò)正常運行，使無線網(wǎng)絡(luò)資源充分利用并獲得最佳效益。隨著5G移動通信網(wǎng)絡(luò)的逐步部署，當(dāng)前無線通信網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出異構(gòu)網(wǎng)特征。這種多制式多系統(tǒng)長期共存的狀態(tài)使得無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，因此需要不斷進行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化建設(shè)，提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，為國民經(jīng)濟發(fā)展服務(wù)。

§5.4

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化34

5.4.2網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的意義在于通過提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量來有效滿足客戶需求和提升客戶感知。在我國不斷深化改革和移動互聯(lián)網(wǎng)競爭愈發(fā)激烈的環(huán)境下，無線網(wǎng)絡(luò)運營面臨諸多挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)通信行業(yè)發(fā)展增速趨于緩慢，并且受到移動互聯(lián)網(wǎng)等新興行業(yè)的挑戰(zhàn)，IPv6、光網(wǎng)絡(luò)及云計算等新技術(shù)、新產(chǎn)品和新業(yè)務(wù)不斷推出，通信市場飽和度增加，全球業(yè)務(wù)競爭加劇，導(dǎo)致無線網(wǎng)絡(luò)的營銷維護等成本增加。另一方面，運營商網(wǎng)絡(luò)的集約化運營維護體系成為必然的發(fā)展趨勢，外部競爭環(huán)境促使運營商在網(wǎng)絡(luò)維護和資源管理方面進一步提升效率，后端網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和服務(wù)保障競爭以及新網(wǎng)絡(luò)新業(yè)務(wù)的發(fā)展對無線網(wǎng)絡(luò)維護能力的多元化、運維體系以及網(wǎng)絡(luò)安全提出新要求。無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是移動通信網(wǎng)絡(luò)運營過程中非常重要的關(guān)鍵階段，對通信系統(tǒng)的性能和資源利用效率具有重要作用，其主要目標(biāo)包括：快速適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)變化；提升建設(shè)后的網(wǎng)絡(luò)運營最佳效益；覆蓋、容量和質(zhì)量需要平衡；提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等級和用戶滿意度。

§5.4

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化35

5.4.3網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化類型1．工程優(yōu)化工程優(yōu)化通常在無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的初期進行，其目的是改善網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的缺陷，并解決基本網(wǎng)絡(luò)問題，確保網(wǎng)絡(luò)的正常使用。工程優(yōu)化是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中大幅度提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的關(guān)鍵階段，直接影響到服務(wù)區(qū)的用戶體驗。2.專題網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化在網(wǎng)絡(luò)正常商用后，為了