第3章CDMA网络规划资料.docx

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第3章CDMA网络规划资料

无线网络规划是根据覆盖需求、容量需求以及其他特殊需求，结合覆盖区域的地形地貌特征，设计合理可行的无线网络布局，以最小的投资满足需求的过程。

完整的移动通信网络建设包括前期调研（可行性研究）、网络规划、工程实施和网络优化等阶段。

网络规划是整个建设过程中的关键阶段，决定了系统的投资规模，规划结果确立了网络的基本架构，基本决定了网络的效果。

合理的网络规划可以节省投资成本和建成后网络的运营成本，提高网络的服务等级，提高用户的满意度。

蜂窝移动通信网络的性能受到地形地貌、用户分布、用户移动性、业务类型等各种因素的影响。

只有在规划设计阶段充分考虑网络的覆盖需求、容量需求、规划区域的无线传播环境、可提供业务类型的话务模型等因素，结合系统能够提供的容量、系统的接收灵敏度等性能参数，通过链路预算、网络拓扑结构设计、仿真、实地勘察等工作，才能使设计的网络合理有效，达到预期的覆盖效果，为尽可能多的用户提供优质服务。

对于新建网络，其规划只需要考虑无线传播环境和覆盖容量需求，规划相对比较简单；对于扩容网络，其规划可以看做是网络优化的一种阶段，可以改善现有网络的性能，设计方案需要首先解决现有网络存在的相关问题。

第一章网络规划流程

CDMA无线网络的规划是一个复杂的系统工程，合理的流程可以有效控制规划设计过程、确保设计质量。

CDMA无线网络的规划可用图3-1所示的流程来实现，包括需求分析、可提供站点勘察、场强测试与频谱扫描、网络拓扑结构设计、规划站点勘察与验证、无线参数设置和提交设计方案等步骤。

对于新建网络和扩容网络，设计时考虑的因素不尽相同，规划设计流程中各阶段需求完成的工作不完全一致。

提交

设计方案

图3-1无线网络规划流程

下面对各阶段需求执行的操作进行简要介绍。

第一节需求和基础数据收集

运营商的需求和无线传播环境等各方面的信息是整个网络规划的基础，具体包括以下几个方面：

◆覆盖需求；

◆容量需求；

◆系统设计要求；

◆可提供资源；

◆规划区域的无线传播环境和人口分布；

◆现有网络信息；

◆频率信息；

◆其他特殊需求。

第二节可提供站点勘察

蜂窝移动通信系统的运营商，一般可以提供一些具备建站条件的候选点。

为了节省投资，网络规划时应该尽量选用这些候选点。

需求分析阶段可以收集到运营商可提供站点的部分信息。

网络规划工程师根据对整个项目的了解程度，判断是否需要在本阶段对这些站点进行进一步勘察，以便详细收集这些站点的相关信息。

对于城区等比较复杂的网络，一般在本阶段对位置比较关键，影响网络拓扑结构搭建的，可提供站点进行勘察，其余对网络影响比较小的站点，可以在网络拓扑结构设计完成后，作为后续的候选点进行勘察。

对于郊区或乡村网络，站点相对分散，网络结构比较简单，单个站点的变更对周围站点的影响不大。

一般在网络拓扑结构搭建完成后，将这些可提供站点作为首选候选点，在规划站点勘察阶段收集相关信息。

可提供站点勘察有三方面的作用：

◆收集可提供站点的经纬度、高度、周围无线传播环境、遮挡情况、周围存在的干扰源等信息，为站点的选用提供参考；如果和其他网络共站，同时收集其他网络的无线参数，设计时，需要考虑不同网络的隔离。

◆收集规划区域的地形地貌特征，为各区域选择合适的无线传播模型。

◆如果需要进行场强测试，选择场强测试站点。

可提供站点勘察完成后，规划设计工程师根据站点选用的原则，从中选出符合基本要求的站点作为候选点，在网络拓扑结构设计阶段，作为搭建网络架构的基础。

原则上，通过审核后的可提供站点除非不满足网络拓扑结构设计要求，否则应该选用。

站点选用原则参见后面章节。

第三节场强测试与频谱扫描

当规划区域的地形地貌特征与现有模型代表的无线传播环境不符时，需要进行场强测试；对项目准备选用频段当前的利用状况不熟悉时，需要进行频谱扫描。

1、场强测试

无线信号的传播受地形起伏情况、站点周围地物分布情况、密集程度、天线相对周围区域高度等因素影响较大。

为了使规划结果更加贴近实际网络状况，设计时，各区域可以根据这些条件从模型库中选用合适模型。

如果当前规划区域的无线环境和模型库中所有模型都不匹配，则需要对该区域进行场强测试。

利用场强测试数据进行模型校正，可以得到该区域对应的模型。

场强测试选用的测试点必须具有典型意义，也就是其周围的地形地貌特征在规划区域中具有代表性。

根据站点的测试数据校正得到的传播模型才能应用到类似环境中去。

2、频谱扫描

频谱扫描主要用于确定准备选用的频段是否存在干扰，以便为项目选用没有干扰或干扰相对较小的频点。

蜂窝移动通信系统上下行链路采用不同的频段进行信号传播，频谱扫描时，上下行频段都需要测试。

频谱扫描一般需要包括路测和定点测试。

路测用于发现哪些区域可能存在干扰，比较粗略；定点测试用于从可能存在干扰的区域中，找出干扰的频段、比较具体的位置或方向、干扰强度等详细信息。

第四节网络拓扑结构设计

完成基础数据的收集、站点的勘察，得到规划区域适用的无线传播模型后，网络规划工程师可以基于这些信息进行网络的拓扑结构设计。

网络拓扑结构设计是基于规划区域的无线传播环境，根据覆盖规划和容量规划，得到各区域的小区半径，在可提供站点基础上搭建网络架构，对于没有可提供站点的空缺位置，添加理论上满足需求的站点，并运用仿真工具进行验证的过程。

这是设计出理论上满足需求的网络的过程。

网络拓扑结构设计的输出结果是一组理论上满足覆盖和容量等各种需求的虚拟站点，我们称之为规划站点。

在设计结果中，包括规划站点的经纬度、天线挂高、扇区朝向、下倾角等信息。

规划工程师根据这些数据，需求从实际环境中找出参数接近的站点，这就是规划站点的勘察。

网络拓扑结构设计的具体过程参见后面章节。

第五节规划站点勘察与验证

上面已经指出，规划站点的勘察就是根据网络拓扑结构设计得到的，理论上满足覆盖容量需求的规划站点信息，从实际环境中找出能够满足需求的现实存在站点的过程。

规划站点是虚拟的，勘察时，需求首先从实际环境中找出与规划参数接近的点，然后进行勘察；而可提供站点是现实存在的，可以直接收集相应数据，二者的勘察过程存在一些区别。

规划站点勘察时一般要求每个规划站点选用2～3个候选点。

规划站点勘察完成后，需要对候选点进行验证，其具体过程如下：

（1）将最佳候选点的相关参数输入到仿真工具中，替代原有的规划站点；

（2）执行仿真，验证候选点是否能够满足覆盖和容量需求，仿真过程中可以对天线挂高、朝向、下倾角等参数进行微调；各参数的调整幅度受限于候选点的实际环境，比如天线挂高受限于建筑物高度和可采用的增高方式、扇区朝向受限于周围存在的遮挡情况。

（3）依次代入其他候选点，执行仿真，列出满足需求的候选点信息。

如果某个规划站点所有的候选点都不能满足覆盖或容量需求，则需要对该规划站点重新勘察；如果该规划站点无法找到合适的候选点，则需要对网络拓扑结构进行调整。

第六节无线参数设置

规划站点勘察与验证阶段已经确定了所有的站点，下一步需要设定各站点的无线参数，主要包括天线挂高、扇区朝向、下倾角、PN、初始邻区、搜索窗口、切换参数、发射功率等。

这些参数包括架设天线时需要设置的参数和后台需要设置的参数，可以通过仿真获得，也可以由规划工程师完成设置后，利用仿真工具进行验证。

第二章覆盖规划

第一节CDMA系统的覆盖

在蜂窝系统中，基站扇区的覆盖范围是这样一个区域：

在这个区域中，接收端（基站或终端）应有足够的信号电平来满足业务要求。

一定传播环境下，小区的覆盖范围直接取决于收发端所允许的最大路径损耗，而链路预算可确定给定无线链路的最大允许路径损耗。

链路预算中的最大允许路径损耗可大致用下列公式定性表示：

最大允许路径损耗＝发射功率－接收机灵敏度－裕量－其他

1、发射端发射功率

发射功率是指天线的有效发射功率，可以是EIRP（有效全向发射功率），也可以是ERP（有效发射功率），表示如下：

EIRP＝发射功率（dBm）＋发射天线增益（dBi）－馈线损耗（dB）－人体损耗（dB）－跳线损耗（dB）－其他损耗估计（dB）

若给定的天线增益为dBd，在链路预算表中需变换为dBi。

2、接收端接收机灵敏度

接收机灵敏度（Prec）是指在一定数据速率和最坏信道条件下，在天线接收端要求的最小信号水平，表示如下：

＝

（3.1）

由式（3.1）可得到以dBm表示的接收机灵敏度Prec（dBm）为：

Prec＝热噪声功率谱密度＋〔

〕req＋数据速率（3.2）

注：

实际系统中的接收灵敏度计算还应该考虑系统噪声系数和负载因子的影响。

3、裕量和其他

裕量和其他影响路径损耗的因素包括衰落裕量、穿透损耗、软切换增益等。

（1）衰落裕量

衰落裕量是在充分考虑信道衰落变化情况的基础上，为保证通信可靠性而预留的量。

它与一定的小区边缘通信概率要求相对应。

在无线空间传播中，对于任何一个给定的距离，路径损耗是变化的，可以看做是符合对数正态分布的随机变量。

在传播模型中我们考虑的都是路径损耗中值。

如果按照平均路径损耗设计网络，则小区边界点的路径损耗有50％概率会大于路径损耗中值，而另50％概率会小于该中值，即小区的边缘覆盖概率只有50％。

为了提高小区边缘的覆盖概率，需要预先留出衰落裕量。

下面以满足75％的边缘覆盖概率为例加以解释：

假定传播损耗随机变量为ζ，则ζ是dB上的高斯分布，设其均值为m，标准差为б，对应的概率分布函数为Q函数。

设定一个损耗门限ζ1，当传播损耗大于该门限时，信号强度便达不到满足预期服务质量的解调要求，则在小区边缘，满足75％的边缘覆盖概率可以表示为：

Pcoverage＝Pr（ζ<ζ1）＝

？

对于户外环境，标准差取8dB（对不同的地理环境对应的标准差不一样，如果建筑物密集较大，地形开阔较小，一般情况下取8dB），可得到对应75％的边缘覆盖概率（通信率）的裕量值：

ζ1－m＝0.675×б＝0.675×8＝5.4dB（3.4）

从图3-2和图3-3可以看出，为了保证75％的边缘覆盖率，需在设计网络时留出5.4dB的裕量。

如果要求90％的边缘覆盖率，同理可算出需要留出10.3dB的衰落裕量。

中值

图3-2衰落裕量示意图－概率分布函数

标准差＝8dB

0.675×8＝5.4dB

图3-3衰落裕量示意图－概率密度函数

不同的边缘覆盖概率与面积覆盖概率在一定的条件下有一一对应的关系，具体关系如图3-4所示。

图中左边纵坐标是面积覆盖概率，右边纵坐标为边缘覆盖概率。

横坐标为标准差/路径损耗指数。

例如，路径损耗指数n＝4（传播环境复杂），标准差б＝8dB，边缘覆盖率＝75％，由图可得到对应的面积覆盖概率为94％；路径损耗指数n＝2（自由空间），标准差б＝8dB，边缘覆盖率＝75％，对应的面积覆盖概率为91％。

图3-4边缘覆盖率与面积覆盖率

（2）穿透损耗

穿透损耗采用的是经验值，一般主要取决于各地的建筑材料和建筑物墙体厚度等因素，通常穿透损耗由大到小的顺序是：

密集城区>城区>郊区>农村，链路预算时一般取密集城区25dB，一般城区20dB，郊区15dB，农村6dB。

实际规划时，可以通过测试获得更为准确的穿透损耗。

（3）软切换增益（只考虑两方软切换）

在CDMA系统中，软切换增益的具体取值与两传播路径的相关系数ρ、正态衰落方差σ和边缘覆盖概率Perl有关。

具体关系如表3-1所示。

表3-1软切换增益表

Perl