5UMTS初级培训教材-规模估算

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,正文标题,黑体/Arial(加粗),中兴蓝(0/102/255),左对齐,2428号,正文,宋体/Arial,黑色,1620号,五级项目符号,右上角,设置运营商Logo,二级目录标题,黑体/Arial(加粗),中兴橙(255/102/0),2428号,一级目录标题,黑体/Arial(加粗),中兴黄(255/255/0),2428号,左上角,设置运营商Logo,ZTE Logo,汇 报 提 纲,WCDMA规模估算方法,中兴通讯销售体系,UMTS网规网优部,姓 名：朱如霞,WCDMA无线网络规划系列胶片,WCDMA,规模估算介绍,WCDMA,规模估算方法,WCDMA,规模估算案例,概述,规模估算的主要任务是基于网络规划的覆盖,容量和质量需求对网络配置进行初步估算,给出各网元数目的初步规模,.,WCDMA,规模估算需综合考虑网络覆盖,容量,质量等各方面的因素,寻求最佳平衡点,-,源于,WCDMA,系统软容量特性,WCDMA,规模估算的难点在于同时处理话音业务和数据业务的容量需求,混合业务带来的挑战,服务质量,系统覆盖,系统容量,优化及调整,建网投资,3,规模估算在无线网规流程中的位置,调查,分析,仿真,建模,勘查,需求分析,规模估算,站点勘查和设计,传播模型测试,传播模型校正,输出规划报告,网络仿真,网络规划流程,详细规划,规模估算是WCDMA无线网络,预规划的重要工作内容!,4,WCDMA规模估算基本思路,5,WCDMA,规模估算介绍,WCDMA,规模估算方法,WCDMA,规模估算案例,链路预算,容量估算,WCDMA规模估算方法,7,简单地说，链路预算是对一条通讯链路上的各种损耗和增益的核算。,定义：通过对系统中前、反向信号传播途径中各种影响因素的考察和分析，对系统的覆盖能力进行估计，获得保持一定呼叫质量下链路所允许的最大传播损耗。,PA,线损,传播损耗,天线增益,穿透损耗,基站灵敏度,阴影余量,人体损耗,UE,功率,链路预算及其模型,8,参数,符号运算,发射机,功率,A,发射,天线增益,B,发射端,人体损耗,C,发射端馈线损耗,D,发射端有效发射功率,E,= A +B,-,C-D,环境热噪声,F,接收机噪声系数,G,业务比特速率,H,处理增益,I,=,10 * LOG( 3840 / H ),Eb/No,J,接收机灵敏度,K = F + G + J I,接收机天线增益,L,接收机馈线损耗,M,接收机人体损耗,N,干扰余量,O,阴影衰落裕量,P,软切换增益,Q,功控余量,R,穿透损耗,S,最大允许的路径损耗,T,=,F,K + L - M N O P + Q - R -S,链路预算基本过程,发射端,接收端,裕量,9,UE发射功率,3GPP 25.101 规定了 4 个功率等级的 UE,发射端功率,NodeB发射功率,业务信道与公共信道共享基站功率资源。,为避免一个用户过多占用基站功率资源，需对各信道的最大发射功率进行限制。信道功率分配方案会对下行链路预算结果产生直接影响,数据卡,语音终端,10,业务接收灵敏度,灵敏度 = kTB + NF + Eb/No PG + NR,- kT 热噪声电平,dBm/Hz,- B WCDMA载频带宽,- NF 噪声系数 dB,- Eb/No 解调所需的比特级信噪比 dB,- PG 处理增益 dB,PG = W / R,- NR 噪声抬升 dB,业务接收灵敏度,不同业务的接收灵敏度不同,11,噪声抬升,噪声抬升（Noise Rise）,WCDMA 系统为自干扰系统，其覆盖与容量密切相关，在链路预算中就表现为噪声抬升。,噪声抬升是分析,容量对覆盖影响,的切入点,12,人体损耗,对手持机，当位于使用者的腰部或肩部时，接收的信号比天线离开人体几个波长时要低，一般取3dB。只在语音业务链路预算时考虑,馈线损耗,WCDMA工作在2GHz频段，常用的7/8馈线每100米损耗约为6dB/100m。,馈缆损耗会降低接收机接收电平，从而对覆盖能力产生影响。,穿透损耗,建筑物的贯穿损耗是指电波通过建筑物的外层结构时所受到的衰减，它等于建筑物外与建筑物内的场强中值之差。一般在10 20 dB，它和建筑物材质、厚度有关。,无线传播中的损耗,13,天线增益,基站天线增益,基站天线增益与天线类型有关.通常定向天线的增益为1520dBi,全向天线的增益约为11dBi,UE天线增益,UE天线增益与UE类型有关,通常认为语音终端的天线增益为0dBi,数据卡终端的天线增益为2dBi,14,阴影衰落余量（fading margin）,为了保证基站以一定的概率覆盖小区边缘，基站必须预留一定的发射功率以克服阴影衰落，这些预留的功率就是衰落余量。,因为阴影衰落，在固定距离上的路径损耗可在一定范围内变化，为了保证信号强度，必须预留一定的余量来克服这种变化。,通常认为阴影衰落服从对数正态分布。根据阴影衰落方差和边缘覆盖概率要求(或区域覆盖概率) ，可以得到所需的阴影衰落余量,received signal level dBm,probability density,F,median,(x),F,threshold,x,阴影衰落余量,15,软切换增益,当移动设备位于软切换区域内,软切换多条无线链路同时接收,降低了对阴影衰落余量的要求.通常情况下链路预算中多小区的软切换增益取值为13dB,软切换区域,软切换增益,16,功控余量（快衰落余量）,慢速移动终端主要通过快速闭环功率控制来保证解调性能.为了保证终端位于小区边缘时快速功控仍能发挥作用,必须为快速功控预留一定的发射功率动态调整范围,一般取定为3dB;对于中高速移动的终端,主要由信道编码中的交织对抗快衰落,快速功控作用很小,一般不需预留功控余量.,功控余量,17,链路预算基本类型,R99业务信道上下行链路预算,公共导频信道链路预算,HSDPA链路预算,HSUPA链路预算,18,R99业务信道链路预算,不同业务覆盖能力不同,19,公共导频信道与R99业务信道的链路预算差异,公共导频信道的接收信号强度通常是直接给定,而非由信噪比求出,无人体损耗,无功控余量,无切换增益,20,HSDPA与R99的链路预算差异,HSDPA由于其变速率而没有固定的Eb/N0值，在链路预算中采用符号级信噪比Es/ N0而非Eb/ N0作为接收灵敏度的计算参量，Es/ N0的取值与HSDPA数据速率相关，可查表获取,处理增益固定取12dB(HS-PDSCH码道的扩频因子固定为16),无人体损耗,无功控余量,无切换增益,21,HSUPA与R99的链路预算差异,HSUPA由于其变速率而没有固定的Eb/N0值，在链路预算中采用空口的Ec/N0值作为接收灵敏度的计算参量，Ec/N0的取值与HSUPA数据速率以及终端类型有关,可查表获取。,当计算HSUPA有效辐射功率时，需考虑HSDPA的上行HS-DPCCH信道带来的UE功率回退的影响。这是因为HSUPA会在HSDPA建网之后引入，因此一般情况下，HSUPA用户必然是HSDPA用户，需考虑HS-DPCCH信道带来的影响。,22,小区覆盖半径的获取,常用传播模型,传播模型,最大允许传播损耗,小区半径,输入,输出,传播模型,形式,适用范围,Cost231-Hata,L=46.3+33.9lg(f)-13.82lg(h,b,)+(44.9-6.55lg(h,b,)lg(d)+Cm,适用于15002000MHz宏蜂窝预测,Okumura-Hata,L=46.3+33.9lg(f)-13.82lg(h,b,)+(44.9-6.55lg(h,b,)lg(d)+Cm,适用于1501500MHz宏蜂窝预测,General,L=k1+k2lg(d)+k3h,m,+k4lg(h,m,)+k5lg(h,b,)+k6lg(h,b,)lg(d)+k7(diffraction loss)+clutter loss,适用于1502000MHz宏蜂窝预测,23,全向站型,定向站型(65度，三扇区),定向站型(90度，三扇区,),站型和覆盖面积关系,24,链路预算,容量估算,规划流程中的关注点,25,多小区上行极限容量,：为业务的激活因子,邻区干扰因子,在只考虑孤岛小区容量时，取值为,0,在全向站蜂窝组网时，一般取值,0.55,65,度三扇区蜂窝组网时，通常取值,0.65,0.95,在实际的网络设计中，考虑到系统功率控制的特性，需要根据不同的地理环境和多径信道模型，对取值作进一步的修正,邻区干扰因子,TU 3km/h,0.81,TU 50km/h,0.76,TU 90km/h,0.7,TU 120km/h,0.68,多小区上行极限容量,26,多小区多小区干扰受限情况下下行极限容量,为WCDMA终端的天线口的接收EB/NO指标,为衰落信道的功控补偿因子,软切换因子， ，通常只考虑切换有效集AS=2；两方切换比例SHO2=30%；两方切换的宏分集平均增益MDG2=1.2dB,为业务的激活因子，数据业务取值1.0,：为正交化因子，取值0.6-0.80,：为邻区干扰因子，取值0.65,功控因子,TU 3km/h,0.4,TU 50km/h,0.3,TU 90km/h,0.1,TU 120km/h,0,多小区下行极限容量-1,27,多小区下行极限容量-2,功率受限下的多小区下行极限容量,M：为单载频可同时接入的用户数,Pmax：基站下行最大发射功率,Pcch ：公共信道分配功率,Phsdpa ：HSDPA分配功率,：保证下行功率不过载所设定的门限,取值在(01)之间,Gp：WCDMA扩频增益,W：为系统带宽,：为移动台终端的接收噪底,：为耦合损耗，即发射端至接收端的所有损耗,28,容量估算是WCDMA无线网规的一个重要环节，涉及网络投资成本的粗略评估,WCDMA是个混合多业务系统，数据业务的大量应用是其亮点,常见混合业务容量估算方法有:,Post Erlang-B方法,Campbell方法,常用混合容量估算方法,29,基本原理：先分别计算出每种业务满足容量所需的信道数，再将信道进行等效相加，得出满足混合业务容量所需的信道数,举例,业务A：1个信道资源/每个连接，共12erl,业务B：3个信道资源/每个连接，共6erl,业务A需要19个信道（2%的阻塞率）；,业务B需要12个业务B信道（相当于12*3=36个业务A信道，2%的阻塞率）；,两种业务共需要19+36=55个信道,Post Erlang-B方法,30,第一步：依据上行链路和下行链路多小区极限容量公式分别计算不同业务的极限用户数或连接数 ， ， 等,第二步：依据业务需求和无线覆盖规划结果 ，计算各载扇的电路域平均业务量和分组域数据吞吐量,第三步：根据爱尔兰B表查寻满足电路域业务承载需求的,业务信道数 和,第四步：根据有效传输速率计算数据业务所需的信道连接数：,R是业务承载的速率；throughput是一个01之间的数值，反映了PS平均有效传输速率和最大传输速率之比；一般取值0.7,Post Erlang-B方法容量估算流程-1,31,第五步：分别计算电路域业务负荷和分组域业务负荷，两者之和即为满足业务需求的系统负荷,第六步：分别比较系统上下行负荷 、 和系统负荷规划值 ，若系统负荷低于系统负荷规划值，则无线网络规划满足容量承载需求，输出最终站点数；否则增加基站，返回第二步重新迭代计算，以尽可能少的站点数满足容量需求。,Post Erlang-B方法容量估算流程-2,32,原理：将所有业务按一定原则等效成一种虚拟业务，并计算此虚拟业务的总话务量（Erl），然后计算满足此话务量所需的虚拟信道数，进而折算出满足网络容量的实际信道数,等效公式如下,是容量因子；,是混合业务方差；,是混合业务均值；,是业务 的等效强度；,是业务 需要的信道数；,是虚拟业务的业务量；,是满足虚拟业务量需要的虚拟信道数。,Campbell方法-1,33,容量因子,虚拟业务量,在2%的阻塞率下，满足虚拟业务量所需的信道数是21（虚拟信道数）,举例,业务A：1个信道资源/每个连接，共12erl,业务B：3个信道资源/每个连接，共6erl,均值,方差,满足2%的阻塞率情况下，各业务所需的信道数,业务A：,业务B：,Campbell方法-2,34,举例-求已知业务需求下的混合容量：,假设规划区域内有n个小区，每个小区的容量计算过程如下：,service,amplitude,Erl,Voice,1,250,64kbps data,2,63,144kbps data,4,41,384kbps data,8,12,Campbell方法容量估算流程-1,35,假设每个小区能提供30个语音信道,以话音业务为基准业务，根据公式,可得虚拟信道数为 ，（取整为9）,在2%的阻塞率下，信道数9对应的erl为4.34,由等式 ，得n=48,满足容量需求需要48个小区,每个小区业务量为：,voice 5.21erl,64kbps 1.32erl,144kbps 0.85erl,384kbps 0.25erl,实际网络中，根据上行容量估算得到小区数，验证下行功率是否受限,Campbell方法容量估算流程-2,36,以一个上行容量估算为例：,假设网络中CS12.2K业务有1000erl，CS64K业务有10erl，PS64K业务有100erl，各业务阻塞率均为2。,多小区环境下，各业务的上行极限容量计算：,各种算法估算得到的基站规模,Post Erl,Campbell,58,45,混合容量算法对比-1,37,混合容量算法对比-2,Post Erl方法的估算较大。,两种方法的优缺点如下表所示：,38,HSPA容量估算 ,传统R99容量估算方法适用性分析,传统的R99容量估算方法仅适用于对R99中具有固定速率分配业务的估算，该业务必须具有明确的信号品质值Eb/No值、业务服务速率等信息。,HSPA的技术特点是根据环境质量自适应调节编码调制方式以及占有的码道资源，其用户得到的业务服务速率是变化的，并且可以以容忍重传率上升为代价换取Eb/No的降低，所以HSPA不适合应用传统的R99容量估算方法。,HSPA没有明确的业务速率，没有明确的Eb/No,因此传统R99容量估算方法不适用于HSPA,39,HSDPA和HSUPA的容量估算方法,主要思路,:,基于仿真和实测获取小区可支持的,HSDPA,吞吐率和,HSUPA,吞吐率,主要工具,:3GSS,平台,40,R99和HSPA共载波时的混合容量估算方法,R99和HSPA混合容量估算的关键在于如何在R99和HSPA之间合理分配有限资源,41,145,150,155,160,165,170,100,200,300,400,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,Load per sector kbps,Max. allowed path loss dB,Better coverage,下行负载曲线,上行负载曲线,上下行容量和覆盖的关系,42,WCDMA,规模估算介绍,WCDMA,规模估算方法,WCDMA,规模估算案例,需求信息1,基本设计要求,规划区域面积：密集城区20km,2,用户数:3万,语音业务和可视电话业务阻塞率：2%,软切换比例：30,频段:19202170MHz,覆盖要求,要求可视电话业务连续覆盖,HSDPA小区边缘速率不低于300kbps,HSUPA小区边缘速率不低于200kbps,区域覆盖率不低于95%,室内连续覆盖,44,需求信息2,容量要求,45,基本假设,站型选取,20W宏蜂窝,S111站型,天线选取,定向天线,增益18dBi,挂高30m,传播模型,Cost231-Hata 密集城区模型,HSPA和R99共载波建设,上行设计负载:75%,46,分析过程链路预算,47,分析过程覆盖估算结果,CS64K连续覆盖半径:0.32km,HSDPA 300kbps 覆盖半径 0.39km,HSUPA 200kbps 覆盖半径 0.49km,最终小区覆盖半径:0.32km,总覆盖规模: 99个S111 NodeB,48,分析过程容量估算1,业务量统计,上行容量估算,Campbell方法,系统仿真,49,分析过程容量估算2,下行容量估算,Campbell方法,系统仿真,综合上下行容量估算的结果,满足规划区域容量需求最终需要的S111 NodeB数目为47个,50,分析过程最终规模,满足规划区域覆盖需求最终需要的S111 NodeB数目为99个,满足规划区域容量需求最终需要的S111 NodeB数目为47个,总规模: 99个S111 NodeB,网络覆盖受限,51,谢 谢,真诚携手，共创未来,