網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中天線參數(shù)優(yōu)化.ppt

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中天線參數(shù)優(yōu)化 目錄 一 無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成二 無線覆蓋與小區(qū)劃分三 實現(xiàn)無縫隙覆蓋四 無線覆蓋與網(wǎng)絡(luò)營運性能的關(guān)系 一 無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成 第一個界面為基站與用戶的界面 該界面通過基站天線實現(xiàn)無線覆蓋 完成用戶與網(wǎng)絡(luò)之間的信息交換 第二個界面是網(wǎng)絡(luò)容量的規(guī)劃與設(shè)置 第三個界面為基站與控制系統(tǒng)的各種無線參數(shù)的設(shè)定 小區(qū)用戶登記切換電平設(shè)置 由此可看出整個網(wǎng)絡(luò)包括三部分 第一部分是無線覆蓋 它是構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)營運的基礎(chǔ) 沒有好的無線覆蓋就不會有好的網(wǎng)絡(luò)營運性能 第二部分是頻點的規(guī)劃與設(shè)置 它是限定網(wǎng)絡(luò)的容量 第三部分是各種無線參數(shù)的正確設(shè)置 因此 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的內(nèi)容就包括這三部分內(nèi)容的優(yōu)化 1 無線覆蓋 確定網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的范圍 2 信道設(shè)置 確定網(wǎng)絡(luò)的容量 3 控制參數(shù)的設(shè)置 確定網(wǎng)絡(luò)的工作性質(zhì) 長期以來 各移動通信公司對網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作一直沒有停止過 在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方面投入了大量的人力 物力 付出了艱辛的勞動 但是 以前的網(wǎng)優(yōu)工作 主要注重設(shè)備參數(shù)等方面 對基站天饋線的優(yōu)化注重較少 造成網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中基礎(chǔ)與高層優(yōu)化脫節(jié) 網(wǎng)絡(luò)的性能并沒有得到明顯改善 隨著移動通信事業(yè)的不斷發(fā)展及用戶要求的不斷提高 對網(wǎng)絡(luò)營運質(zhì)量提出了更高要求 因此 今后網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化應(yīng)更有針對性 應(yīng)該從基礎(chǔ)層作起 確保網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的正常運行 充分發(fā)揮現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的資源 由于長期以來其他層次參數(shù)的優(yōu)化工作做的比較完善 因此 今后網(wǎng)優(yōu)的重點應(yīng)轉(zhuǎn)移到基礎(chǔ)層既天饋系統(tǒng)優(yōu)化 并已成當(dāng)務(wù)之急 無線參數(shù)優(yōu)化頻點規(guī)劃優(yōu)化天饋系統(tǒng)的優(yōu)化 上圖形象地說明了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的結(jié)構(gòu) 要提高網(wǎng)絡(luò)的性能 打造一個金牌網(wǎng)絡(luò)首先要保證基礎(chǔ)層的工作正常 我們知道網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是在系統(tǒng)正常運行狀態(tài)下對系統(tǒng)的設(shè)備 軟 硬件參數(shù)的全面調(diào)整 但在實際網(wǎng)優(yōu)工作中往往只注意到設(shè)備的軟硬件參數(shù)優(yōu)化 既最高層優(yōu)化 而忽略了優(yōu)化的最基礎(chǔ)的工作 2002年度 我們對移動和聯(lián)通公司部分省市在網(wǎng)基站進行了全面巡檢 發(fā)現(xiàn)天饋系統(tǒng)安裝不規(guī)范 天饋系統(tǒng)故障 天線選型不當(dāng)造成網(wǎng)絡(luò)性能不佳的原因占到80 以上 天饋系統(tǒng)的好壞是決定基礎(chǔ)天線覆蓋好壞的決定因素 也是決定網(wǎng)絡(luò)性能好壞的基礎(chǔ) 無線覆蓋的優(yōu)化主要是解決無線覆蓋的范圍與覆蓋區(qū)內(nèi)無線覆蓋質(zhì)量優(yōu)化 二 無線覆蓋與小區(qū)劃分 由vhf uhf的電波傳播特性可知 一個基站僅能在有效的電波覆蓋區(qū)內(nèi)為用戶服務(wù) 這樣的覆蓋區(qū)稱為無線小區(qū) 基站區(qū) 服務(wù)區(qū) 業(yè)務(wù)區(qū) 是指移動通信網(wǎng)所能提供的正常業(yè)務(wù)的范圍 業(yè)務(wù)區(qū)通常由若干個無線小區(qū)組成 無線小區(qū)的劃分和服務(wù)區(qū)的組成應(yīng)按用戶區(qū)域分布覆蓋區(qū)形狀及業(yè)務(wù)要求 并根據(jù)地形電波傳播特點 話務(wù)分布 經(jīng)濟指標(biāo)等方面 綜合考慮確定采用什么樣區(qū)域劃分及組成 由于電波傳播的損耗是隨著距離的增加而增加 并與地形環(huán)境密切相關(guān) 另外 手機的功率的有限性決定了移動臺與基站之間的距離是有限的 也決定了無線小區(qū)的范圍的有限性 當(dāng)然小區(qū)范圍的大小還與小區(qū)內(nèi)話務(wù)量的分布有關(guān) 業(yè)務(wù)區(qū)與無線小區(qū)的結(jié)構(gòu) 1 帶狀網(wǎng) 主要應(yīng)用于覆蓋公路 鐵路 跨海橋梁 海岸等 2 蜂窩網(wǎng) 在平面區(qū)域內(nèi)劃分小區(qū)通常采用蜂窩狀結(jié)構(gòu) 小區(qū)的形狀可分為正三角形 正四邊形 正六邊形 3r2 2r 3r 2r2 2 6r2 可看出 正六邊形相鄰區(qū)域中間間距最大 覆蓋面積最大 在業(yè)務(wù)區(qū)域面積一定的情況下 正六邊形小區(qū)的形狀最接近理想的形狀 因為它所需的基站數(shù)最少 最經(jīng)濟 由于它與蜂窩相同 故稱蜂窩網(wǎng) 蜂窩小區(qū)根據(jù)它的面積大小可分為 微微蜂窩 微蜂窩 宏蜂窩 宏蜂窩小區(qū) 1公里以上 主要用于郊區(qū) 一般市區(qū) 保證連續(xù)覆蓋 滿足低容量 高速移動業(yè)務(wù) 車載通信 較適合于低速數(shù)據(jù)傳輸基站功率大 微蜂窩小區(qū) 數(shù)百米 主要用于繁華市區(qū) 滿足大容量較低移動性業(yè)務(wù) 步行 較適合于較高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)較多用戶的話音業(yè)務(wù)基站功率較低 微微蜂窩小區(qū) 室內(nèi)系統(tǒng)高容量業(yè)務(wù)適合于業(yè)務(wù)密集區(qū)一般用于室內(nèi)分布系統(tǒng) 對于蜂窩小區(qū)的激勵通常為中心激勵與頂點激勵 在每個小區(qū)中基站可設(shè)在小區(qū)的中央 用全向天線形成圓形覆蓋 這就是中心激勵 也可將基站設(shè)計在每個小區(qū)六邊形的三個頂點上 每個基站采用三付相同120度上行定向天線實現(xiàn)覆蓋 這就是頂點激勵 區(qū)群的組成 相鄰小區(qū)不能用相同的信道 相同信道的小區(qū)之間應(yīng)有足夠的距離進行隔離 避免出現(xiàn)同頻干擾 這些不同信道的小區(qū)組成一個區(qū)群 只有不同區(qū)群的小區(qū)才能進行信道再用 區(qū)群的組成應(yīng)滿足 1 區(qū)群之間可以鄰接且無空隙 無重疊的進行覆蓋 2 鄰接之后的區(qū)群應(yīng)保證各個相鄰?fù)诺佬^(qū)之間距離相等 滿足上述條件的區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)不是任意的 可以證明 區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)應(yīng)滿足n i2 ij j2 式中ij均為正整數(shù) j n i 小區(qū)分裂 在整個服務(wù)區(qū)中 每個區(qū)的大小可以是相同的 這適用于用戶密度均勻分布的情況 對于用戶密度不均勻的情況 在高密度區(qū)可使小區(qū)面積小一些 在低密度區(qū)小區(qū)面積大一些 對于已規(guī)劃好的蜂窩網(wǎng)隨著城市建設(shè)的發(fā)展 原來低密度用戶區(qū)可能變成高密度用戶區(qū) 這需要擴充小區(qū)容量 其中一個重要方法是使小區(qū)面積變小 增加新的基站 這就叫小區(qū)分裂 三 實現(xiàn)無縫隙覆蓋 1 一般城市市區(qū)的蜂窩網(wǎng)的小范圍覆蓋 2 城市郊區(qū) 縣城 鄉(xiāng)鎮(zhèn) 風(fēng)景點 公路 鐵路等低話務(wù)量地區(qū)廣度覆蓋 3 城市室內(nèi) 商場 地鐵 地下停車場等深度覆蓋 對于不同業(yè)務(wù)區(qū)采用不同的覆蓋要求 1 公路 鐵路 基站應(yīng)用環(huán)境具有話務(wù)量低 用戶高速移動的特點 必須重點解決覆蓋問題 一般可采用帶狀覆蓋 采用雙向小區(qū)在穿過鄉(xiāng)鎮(zhèn) 縣城時可采用三扇區(qū)體制或全向體制 在覆蓋中天線的選擇很重要 天線的方向圖應(yīng)和覆蓋地區(qū)相匹配 2 途徑郊區(qū) 村鎮(zhèn)的道路覆蓋此時對話務(wù)量及覆蓋均具一定的需求 可采用01 02 s111 o s型基站 天線的選擇主要考慮覆蓋距離 選擇不帶內(nèi)置電下傾天線 如基站附近有覆蓋要求時 應(yīng)考慮避免塔下黑 可采用內(nèi)置電下傾天線或賦形天線 3 郊區(qū)覆蓋若接近城區(qū) 基站數(shù)量不少 頻率復(fù)用較為緊密 此時應(yīng)注意控制覆蓋及干擾 若接近農(nóng)村 則覆蓋為主 建議不采用全向站 要采用定向站 可采用65度 90度的定向天線 天線下傾角由垂直波束與主要覆蓋區(qū)的距離 天線掛高來決定 天線掛高由覆蓋區(qū)大小及下傾角共同決定 覆蓋區(qū)內(nèi)功率強度預(yù)測 由于覆蓋區(qū)內(nèi)地理特征 自然特征差別較大 這些嚴(yán)重影響了覆蓋效果 在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計階段 必須對一些典型結(jié)構(gòu)做一些預(yù)測 理論型覆蓋預(yù)測公式 1 自由空間傳播 單射線型 lf 10lgpr pt 20log 4 d gt gr 32 44 gt gr 20logf mhz 20logd km 例 室內(nèi)分布系統(tǒng)中計算吸頂天線輸出功率與距離為r處的室內(nèi)覆蓋的場強關(guān)系 設(shè) pr 72dbmr 18m 0 018kmgt 3dbigr 1 5dbi天線裝在天花板 石膏板 上 損耗5db 求天線口的功率pt解 pt pr 32 44 gt gr 20logf 20logd 72dbm 32 44 3 1 5 20log900 20log0 018 20dbm考慮到石膏板的損耗 天線口的實際功率共為pt 20dbm 5db 15dbm 例2 在單射線模條件下 路損變化對覆蓋距離的關(guān)系 可算出 2 平面反射傳播 雙射線型 lf 10lgpr pt 20loght m 20loghr m gt gr 40logd m 上式中 沒有頻率出現(xiàn)時認(rèn)為 hthr d反射面為理想導(dǎo)體 例3 基站天線的高度對接收信號的影響 為討論方便 我們令gt gr 1lf 10logpr pt 20loght 20loghr 40logd m 或 寫成 pr pt hthm d2 2若pt不變 原來接收pr 110dbm ht 30m現(xiàn)在改變pr 100dbm 求ht 應(yīng)為多少 解 pr 10logpr 10logpr 20loght 20loght10 20loght htht ht101 2 3 16ht 94 8m pt hthm d2 2 pr pt ht hm d2 2 ht 2 ht2 說明 1 在上述公式中 增加基站天線的有效高度可以改善覆蓋電平 我們稱為基站天線高度增益因子 從上例可看出 當(dāng)基站天線有效高度增加近3倍時 覆蓋改善10db 2 由上式可以看出 ht 2ht時 pr db pr db 6db 3 對hr的作用不服從此規(guī)律 okumura將環(huán)境分為三類 開闊地 郊區(qū) 城市分別由不同的相關(guān)因子來補償 開闊地 l0 lf k0k0 4 78 logf mhz 2 18 33logf mhz 40 94郊區(qū) l0 lf ksks 2 logf mhz 28 2 5 4對900mhz k0 28 5dbks 10db對1800mhz k0 32dbks 12db 例 okumura hata經(jīng)驗公式中可以看出基站天線有效高度增益因子為13 82loght m 顯然小于雙射線模 路損變化與覆蓋距離的關(guān)系較前面兩種模式復(fù)雜 它與基站的有效高度有關(guān) 以ht 30米為例可得如下結(jié)果 目前網(wǎng)絡(luò)覆蓋中存在的問題 1 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)周期短 建設(shè)速度快 施工隊伍經(jīng)驗不足 管理跟不上 留下許多工程隱患 2 網(wǎng)絡(luò)最初規(guī)劃 設(shè)計不完全合理 無線傳播中存在許多無法完全確定的因素 這些因素影響著無線覆蓋 3 網(wǎng)絡(luò)投入營運后 1 終端用戶的變化 地理分布 2 網(wǎng)絡(luò)運行環(huán)境的變化 城市建設(shè)發(fā)展 3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化 覆蓋范圍 系統(tǒng)容量 4 新業(yè)務(wù)的開拓都需要網(wǎng)絡(luò)進行調(diào)整 這個調(diào)整過程也可稱為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程 四 無線覆蓋與網(wǎng)絡(luò)營運性能的關(guān)系 網(wǎng)絡(luò)營運的性能主要由呼損率 掉話率 切換成功率 干擾來考慮 呼損率 首先影響呼損的是話務(wù)均衡 信道容量 但是話務(wù)均衡與覆蓋其大小有關(guān) 呼損也與覆蓋區(qū)中信號的電平有關(guān) 掉話率 與小區(qū)切換成功率有關(guān) 也與覆蓋區(qū)中信號是否均勻有關(guān) 另外與是否存在干擾有關(guān)