4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與仿真方法淺析

董俊華+張軍民+黃小光+汪偉

【摘 要】為解決如何合理規(guī)劃及部署4G網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，通過(guò)從覆蓋和容量?jī)蓚€(gè)維度研究站點(diǎn)規(guī)模需求估算方法，對(duì)當(dāng)前4G網(wǎng)絡(luò)存在的問(wèn)題進(jìn)行評(píng)估，給出后續(xù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的策略及重點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)，總結(jié)仿真規(guī)劃流程并給出關(guān)鍵參數(shù)配置建議，以某地區(qū)4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)際規(guī)劃為例，通過(guò)對(duì)仿真目標(biāo)定義、規(guī)劃及仿真效果評(píng)估發(fā)現(xiàn)，該規(guī)劃方法及仿真技術(shù)具有很好的可靠性和可擴(kuò)展性。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 RSRP SINR

【關(guān)鍵詞】無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 RSRP SINR

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2017.08.001 中圖分類(lèi)號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-1010（2017）08-0005-05

引用格式：董俊華，張軍民，黃小光，等. 4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與仿真方法淺析[J]. 移動(dòng)通信， 2017，41（8）： 5-9.

4G Wireless Network Planning and Simulation Method Analysis

DONG Junhua1， ZHANG Junmin2， HUANG Xiaoguang1， WANG Wei1

[Abstract] In order to solve problems of the feasible planning and deployment of 4G networks， the estimation method of site scale demand was investigated according to aspects of coverage and capacity. Existing problems in 4G networks were evaluated to present the policy and focus of subsequent network planning. Based on this， the 4G wireless network simulation technique was further studied， the simulation planning flow was summarized and the recommendation on key parameter configuration was further investigated. The practical case of 4G wireless network planning in a certain area demonstrates that the proposed planning method and simulation technique have good stability and scalability by means of simulation definition， planning and simulation effect evaluation.

[Key words]wireless network planning RSRP SINR

1 引言

高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)代的到來(lái)給無(wú)線網(wǎng)絡(luò)承載能力提出更高的要求，由于傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)無(wú)法滿足終端用戶高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)感知需求，因此4G網(wǎng)絡(luò)是流量經(jīng)營(yíng)和后續(xù)數(shù)字化服務(wù)最主要的承載實(shí)體。如何合理高效地進(jìn)行4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，從廣度、深度、厚度等多維度打造出精品網(wǎng)絡(luò)成為4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃關(guān)注的重點(diǎn)[1]。本文通過(guò)梳理4G網(wǎng)絡(luò)總體規(guī)劃思路，總結(jié)出網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的規(guī)模需求分析、發(fā)展方向、仿真技術(shù)等，旨在形成一套完整的、成熟的且具有推廣意義的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程方法。

2 4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃思路及方法

2.1 4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)總體規(guī)劃思路

在4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，需要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標(biāo)（包括覆蓋范圍、覆蓋目標(biāo)、系統(tǒng)容量），在相應(yīng)建設(shè)原則基礎(chǔ)上進(jìn)行規(guī)劃選點(diǎn)，再通過(guò)仿真手段分析系統(tǒng)建成后能否實(shí)現(xiàn)預(yù)期規(guī)劃效果。4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)總體規(guī)劃流程如圖1所示。

2.2 4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法

（1）規(guī)模需求分析

4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求主要包括覆蓋和容量?jī)蓚€(gè)方面。對(duì)于覆蓋，需要提供廣度與深度的保障；對(duì)于容量，需要做足厚度保障。通過(guò)提升覆蓋來(lái)改善業(yè)務(wù)感知，從而發(fā)揮4G網(wǎng)絡(luò)的最大建設(shè)價(jià)值。

在網(wǎng)絡(luò)覆蓋建設(shè)需求挖掘中，不同場(chǎng)景區(qū)域具備不同的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳播模型，通過(guò)鏈路預(yù)算可以得到單站點(diǎn)覆蓋面積，從而計(jì)算出滿足區(qū)域覆蓋的基站規(guī)模假設(shè)為N1。覆蓋對(duì)站點(diǎn)規(guī)模需求分析流程如圖2所示。

在明確覆蓋區(qū)內(nèi)總用戶的前提下，通過(guò)對(duì)業(yè)務(wù)模型的分析及小區(qū)吞吐量指標(biāo)，可以計(jì)算出每小區(qū)支持用戶數(shù)，由此分析滿足覆蓋的站點(diǎn)規(guī)模N1是否同時(shí)滿足容量需求，若不滿足，需要進(jìn)一步調(diào)整N1取值，直到滿足為止，最終確定滿足覆蓋和容量的4G站點(diǎn)規(guī)模為N2。容量對(duì)站點(diǎn)規(guī)模需求分析流程如圖3所示。

（2）4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向

4G網(wǎng)絡(luò)通過(guò)前期的大力建設(shè)，目前已基本實(shí)現(xiàn)所有地市城區(qū)縣城連續(xù)覆蓋、鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村的有效覆蓋以及高鐵、重點(diǎn)高速、部分景區(qū)等特殊場(chǎng)景覆蓋，可基本保障4G信號(hào)的全覆蓋，但是仍存在以下問(wèn)題：

廣度不足：比如農(nóng)村廣覆蓋不足，部分農(nóng)村還無(wú)4G覆蓋，高速、高鐵、景區(qū)等特殊場(chǎng)景覆蓋也不夠完善；

深度不夠：城區(qū)縣城內(nèi)深度覆蓋依舊不足，更不利于VoLTE業(yè)務(wù)發(fā)展及用戶感知改善；

厚度欠佳：4G新的用戶增長(zhǎng)迅速，用戶增長(zhǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)沖擊大，需要進(jìn)一步挖掘網(wǎng)絡(luò)能力短板，有的放矢提升厚度，進(jìn)一步推動(dòng)載波擴(kuò)容以保障用戶感知；

結(jié)構(gòu)優(yōu)化：當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)問(wèn)題仍普遍存在，不利于后續(xù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，需要進(jìn)行整改。

因此，后續(xù)4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)重點(diǎn)包括如下：

重點(diǎn)評(píng)估挖掘現(xiàn)有區(qū)域內(nèi)深度覆蓋不足問(wèn)題，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化需求，因地制宜規(guī)劃宏站、微站、皮站、飛站、分布系統(tǒng)等多種建站方式，在諸如城區(qū)縣城場(chǎng)景中打造出4G精品異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；

精確配置容量厚度，對(duì)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域，建立不同業(yè)務(wù)能力保障門(mén)限，統(tǒng)籌兼顧選取擴(kuò)載波、加基站、技術(shù)升級(jí)等多種容量解決手段進(jìn)行精準(zhǔn)擴(kuò)容。

（3）4G無(wú)線仿真技術(shù)

確定網(wǎng)絡(luò)具體建設(shè)需求后，通過(guò)無(wú)線仿真可以進(jìn)一步對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)后的效果進(jìn)行預(yù)判，確保規(guī)劃的合理性和有效性。無(wú)線仿真目的是驗(yàn)證規(guī)劃站點(diǎn)建成后能否達(dá)到規(guī)劃目標(biāo)的重要手段，具體內(nèi)容包括基本覆蓋仿真和容量仿真兩個(gè)方面[2-3]。

目前支持4G仿真的工具有多種，以內(nèi)外均得到廣泛應(yīng)用的Atoll為例，該軟件支持射線三維傳播模型Crosswave等，通過(guò)與高精度仿真地圖配合使用，可以實(shí)現(xiàn)仿真與實(shí)測(cè)高度吻合效果，本文重點(diǎn)推薦使用。

在4G仿真過(guò)程中，除了站點(diǎn)相關(guān)的基本工參信息外，還需要配置的系統(tǒng)參數(shù)包括如下：

覆蓋頻率及RB數(shù)：需要根據(jù)系統(tǒng)帶寬進(jìn)行調(diào)整，目前采用20 MHz同頻組網(wǎng)下100RB；

上下行時(shí)隙配置、CP（Cyclic Prefix，循環(huán)前綴）長(zhǎng)度、特殊時(shí)隙配置：需考慮承載速率目標(biāo)要求、是否考慮超遠(yuǎn)覆蓋等進(jìn)行配置，如上下行時(shí)隙配比采用1：3、特殊子幀配置9：3：2、常規(guī)CP配置等；

CFI配置：配置PDCCH在單RB中占用的OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用）符號(hào)數(shù)，可選0～3；

發(fā)射功率：RS EPRE（Reference Signal Energy per Resource Element，參考信號(hào)資源單元功率）等；

ICIC（Inter Cell Interference Coordination，小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)）配置：包括小區(qū)內(nèi)/外單RE功率比（建議取0.5）、基于RSRP（Reference Signal Receiving Power，參考信號(hào)接收功率）判斷小區(qū)邊界的路損差異（建議取4 dB）、頻率配置（表示小區(qū)邊界頻率占總頻率比，建議取1/3，對(duì)應(yīng)RB可分配數(shù)）；

調(diào)度算法：如PF（Proportional Fair，正比公平算法）；

天線數(shù)量及天線使用方式：4G采用MIMO（Multi-input Multi-output，多輸入多輸出）多天線技術(shù)，可提供9種傳輸模式，采用波束賦形后小區(qū)邊緣頻譜效率比采用發(fā)射分集時(shí)有明顯提升。

3 4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃案例分析

3.1 4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標(biāo)

以某地市規(guī)劃補(bǔ)點(diǎn)仿真為例，評(píng)估補(bǔ)點(diǎn)后網(wǎng)絡(luò)是否能夠達(dá)到預(yù)期效果，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)要求，提出規(guī)劃后4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的基本目標(biāo)如下：

（1）目標(biāo)：全網(wǎng)90%以上區(qū)域RSRP超過(guò)-100 dBm，

同時(shí)SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio，信號(hào)與干擾加噪聲比）超過(guò)3 dB；

（2）頻段：室外采用F/D頻段融合組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域連續(xù)覆蓋。

3.2 4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)選點(diǎn)及仿真效果

對(duì)覆蓋區(qū)域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及補(bǔ)點(diǎn)方案進(jìn)行仿真驗(yàn)證，分析補(bǔ)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)改善效果。以某區(qū)域?yàn)槔?，通過(guò)分析可知覆蓋目標(biāo)區(qū)域現(xiàn)有站點(diǎn)17個(gè)，區(qū)域現(xiàn)網(wǎng)站間距為406 m，按照4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標(biāo)規(guī)定的深度覆蓋要求，在現(xiàn)有站點(diǎn)基礎(chǔ)上需要規(guī)劃新增站點(diǎn)6個(gè)，達(dá)到站間距367 m。

從仿真效果分析可知，補(bǔ)點(diǎn)后規(guī)劃區(qū)域內(nèi)弱覆蓋改善明顯，道路面不存在100 m以上的弱覆蓋區(qū)，對(duì)于高穿損建筑建議交由室分解決，網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)點(diǎn)后RSRP及SINR均優(yōu)于規(guī)劃目標(biāo)，達(dá)到區(qū)域深度覆蓋需求。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要對(duì)4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法進(jìn)行研究，歸納并總結(jié)出網(wǎng)絡(luò)規(guī)模需求、覆蓋目標(biāo)區(qū)確立、仿真技術(shù)主要流程及應(yīng)用方法，為4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案制定提供技術(shù)解決思路，從而提高站點(diǎn)規(guī)劃的效率及合理性。目前該方法已作為一個(gè)規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)分享案例在各地基站規(guī)劃中推廣采用，并取得了很好的效果。

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