4G無線網絡規(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網絡問題，通過從覆蓋和容量兩個維度研究站點規(guī)模需求估算方法，對當前4G網絡存在的問題進行評估，給出后續(xù)網絡規(guī)劃的策略及重點。在此基礎上，進一步研究4G無線網絡仿真技術，總結仿真規(guī)劃流程并給出關鍵參數(shù)配置建議，以某地區(qū)4G無線網絡實際規(guī)劃為例，通過對仿真目標定義、規(guī)劃及仿真效果評估發(fā)現(xiàn)，該規(guī)劃方法及仿真技術具有很好的可靠性和可擴展性。

無線網絡規(guī)劃 RSRP SINR

【關鍵詞】無線網絡規(guī)劃 RSRP SINR

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2017.08.001 中圖分類號：TN929.5 文獻標志碼：A 文章編號：1006-1010（2017）08-0005-05

引用格式：董俊華，張軍民，黃小光，等. 4G無線網絡規(guī)劃與仿真方法淺析[J]. 移動通信， 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)務時代的到來給無線網絡承載能力提出更高的要求，由于傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)無法滿足終端用戶高速數(shù)據(jù)業(yè)務感知需求，因此4G網絡是流量經營和后續(xù)數(shù)字化服務最主要的承載實體。如何合理高效地進行4G網絡規(guī)劃，從廣度、深度、厚度等多維度打造出精品網絡成為4G網絡規(guī)劃關注的重點[1]。本文通過梳理4G網絡總體規(guī)劃思路，總結出網絡規(guī)劃的規(guī)模需求分析、發(fā)展方向、仿真技術等，旨在形成一套完整的、成熟的且具有推廣意義的網絡規(guī)劃流程方法。

2 4G無線網絡規(guī)劃思路及方法

2.1 4G無線網絡總體規(guī)劃思路

在4G無線網絡規(guī)劃中，需要結合網絡建設目標（包括覆蓋范圍、覆蓋目標、系統(tǒng)容量），在相應建設原則基礎上進行規(guī)劃選點，再通過仿真手段分析系統(tǒng)建成后能否實現(xiàn)預期規(guī)劃效果。4G無線網絡總體規(guī)劃流程如圖1所示。

2.2 4G無線網絡規(guī)劃方法

（1）規(guī)模需求分析

4G網絡建設需求主要包括覆蓋和容量兩個方面。對于覆蓋，需要提供廣度與深度的保障；對于容量，需要做足厚度保障。通過提升覆蓋來改善業(yè)務感知，從而發(fā)揮4G網絡的最大建設價值。

在網絡覆蓋建設需求挖掘中，不同場景區(qū)域具備不同的無線網絡傳播模型，通過鏈路預算可以得到單站點覆蓋面積，從而計算出滿足區(qū)域覆蓋的基站規(guī)模假設為N1。覆蓋對站點規(guī)模需求分析流程如圖2所示。

在明確覆蓋區(qū)內總用戶的前提下，通過對業(yè)務模型的分析及小區(qū)吞吐量指標，可以計算出每小區(qū)支持用戶數(shù)，由此分析滿足覆蓋的站點規(guī)模N1是否同時滿足容量需求，若不滿足，需要進一步調整N1取值，直到滿足為止，最終確定滿足覆蓋和容量的4G站點規(guī)模為N2。容量對站點規(guī)模需求分析流程如圖3所示。

（2）4G網絡發(fā)展方向

4G網絡通過前期的大力建設，目前已基本實現(xiàn)所有地市城區(qū)縣城連續(xù)覆蓋、鄉(xiāng)鎮(zhèn)農村的有效覆蓋以及高鐵、重點高速、部分景區(qū)等特殊場景覆蓋，可基本保障4G信號的全覆蓋，但是仍存在以下問題：

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

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

厚度欠佳：4G新的用戶增長迅速，用戶增長對網絡沖擊大，需要進一步挖掘網絡能力短板，有的放矢提升厚度，進一步推動載波擴容以保障用戶感知；

結構優(yōu)化：當前網絡結構問題仍普遍存在，不利于后續(xù)網絡發(fā)展，需要進行整改。

因此，后續(xù)4G網絡建設重點包括如下：

重點評估挖掘現(xiàn)有區(qū)域內深度覆蓋不足問題，結合網絡結構優(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)縣城場景中打造出4G精品異構網絡；

精確配置容量厚度，對于數(shù)據(jù)業(yè)務熱點區(qū)域，建立不同業(yè)務能力保障門限，統(tǒng)籌兼顧選取擴載波、加基站、技術升級等多種容量解決手段進行精準擴容。

（3）4G無線仿真技術

確定網絡具體建設需求后，通過無線仿真可以進一步對網絡建設后的效果進行預判，確保規(guī)劃的合理性和有效性。無線仿真目的是驗證規(guī)劃站點建成后能否達到規(guī)劃目標的重要手段，具體內容包括基本覆蓋仿真和容量仿真兩個方面[2-3]。

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

在4G仿真過程中，除了站點相關的基本工參信息外，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)帶寬進行調整，目前采用20 MHz同頻組網下100RB；

上下行時隙配置、CP（Cyclic Prefix，循環(huán)前綴）長度、特殊時隙配置：需考慮承載速率目標要求、是否考慮超遠覆蓋等進行配置，如上下行時隙配比采用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，正交頻分復用）符號數(shù)，可選0～3；

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

ICIC（Inter Cell Interference Coordination，小區(qū)間干擾協(xié)調）配置：包括小區(qū)內/外單RE功率比（建議取0.5）、基于RSRP（Reference Signal Receiving Power，參考信號接收功率）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，對應RB可分配數(shù)）；

調度算法：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，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)射分集時有明顯提升。

3 4G無線網絡規(guī)劃案例分析

3.1 4G無線網絡建設目標

以某地市規(guī)劃補點仿真為例，評估補點后網絡是否能夠達到預期效果，結合網絡規(guī)劃建設要求，提出規(guī)劃后4G無線網絡實現(xiàn)的基本目標如下：

（1）目標：全網90%以上區(qū)域RSRP超過-100 dBm，

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

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

3.2 4G無線網絡選點及仿真效果

對覆蓋區(qū)域內網絡現(xiàn)狀及補點方案進行仿真驗證，分析補點網絡改善效果。以某區(qū)域為例，通過分析可知覆蓋目標區(qū)域現(xiàn)有站點17個，區(qū)域現(xiàn)網站間距為406 m，按照4G網絡建設目標規(guī)定的深度覆蓋要求，在現(xiàn)有站點基礎上需要規(guī)劃新增站點6個，達到站間距367 m。

從仿真效果分析可知，補點后規(guī)劃區(qū)域內弱覆蓋改善明顯，道路面不存在100 m以上的弱覆蓋區(qū)，對于高穿損建筑建議交由室分解決，網絡補點后RSRP及SINR均優(yōu)于規(guī)劃目標，達到區(qū)域深度覆蓋需求。

4 結束語

本文主要對4G無線網絡規(guī)劃方法進行研究，歸納并總結出網絡規(guī)模需求、覆蓋目標區(qū)確立、仿真技術主要流程及應用方法，為4G無線網絡建設方案制定提供技術解決思路，從而提高站點規(guī)劃的效率及合理性。目前該方法已作為一個規(guī)劃經驗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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