4G无线网络规划与仿真方法浅析

董俊华+张军民+黄小光+汪伟

【摘 要】为解决如何合理规划及部署4G网络问题，通过从覆盖和容量两个维度研究站点规模需求估算方法，对当前4G网络存在的问题进行评估，给出后续网络规划的策略及重点。在此基础上，进一步研究4G无线网络仿真技术，总结仿真规划流程并给出关键参数配置建议，以某地区4G无线网络实际规划为例，通过对仿真目标定义、规划及仿真效果评估发现，该规划方法及仿真技术具有很好的可靠性和可扩展性。

无线网络规划 RSRP SINR

【关键词】无线网络规划 RSRP SINR

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2017.08.001 中图分类号：TN929.5 文献标志码：A 文章编号：1006-1010（2017）08-0005-05

引用格式：董俊华，张军民，黄小光，等. 4G无线网络规划与仿真方法浅析[J]. 移动通信， 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

高速数据业务时代的到来给无线网络承载能力提出更高的要求，由于传统蜂窝系统无法满足终端用户高速数据业务感知需求，因此4G网络是流量经营和后续数字化服务最主要的承载实体。如何合理高效地进行4G网络规划，从广度、深度、厚度等多维度打造出精品网络成为4G网络规划关注的重点[1]。本文通过梳理4G网络总体规划思路，总结出网络规划的规模需求分析、发展方向、仿真技术等，旨在形成一套完整的、成熟的且具有推广意义的网络规划流程方法。

2 4G无线网络规划思路及方法

2.1 4G无线网络总体规划思路

在4G无线网络规划中，需要结合网络建设目标（包括覆盖范围、覆盖目标、系统容量），在相应建设原则基础上进行规划选点，再通过仿真手段分析系统建成后能否实现预期规划效果。4G无线网络总体规划流程如图1所示。

2.2 4G无线网络规划方法

（1）规模需求分析

4G网络建设需求主要包括覆盖和容量两个方面。对于覆盖，需要提供广度与深度的保障；对于容量，需要做足厚度保障。通过提升覆盖来改善业务感知，从而发挥4G网络的最大建设价值。

在网络覆盖建设需求挖掘中，不同场景区域具备不同的无线网络传播模型，通过链路预算可以得到单站点覆盖面積，从而计算出满足区域覆盖的基站规模假设为N1。覆盖对站点规模需求分析流程如图2所示。

在明确覆盖区内总用户的前提下，通过对业务模型的分析及小区吞吐量指标，可以计算出每小区支持用户数，由此分析满足覆盖的站点规模N1是否同时满足容量需求，若不满足，需要进一步调整N1取值，直到满足为止，最终确定满足覆盖和容量的4G站点规模为N2。容量对站点规模需求分析流程如图3所示。

（2）4G网络发展方向

4G网络通过前期的大力建设，目前已基本实现所有地市城区县城连续覆盖、乡镇农村的有效覆盖以及高铁、重点高速、部分景区等特殊场景覆盖，可基本保障4G信号的全覆盖，但是仍存在以下问题：

广度不足：比如农村广覆盖不足，部分农村还无4G覆盖，高速、高铁、景区等特殊场景覆盖也不够完善；

深度不够：城区县城内深度覆盖依旧不足，更不利于VoLTE业务发展及用户感知改善；

厚度欠佳：4G新的用户增长迅速，用户增长对网络冲击大，需要进一步挖掘网络能力短板，有的放矢提升厚度，进一步推动载波扩容以保障用户感知；

结构优化：当前网络结构问题仍普遍存在，不利于后续网络发展，需要进行整改。

因此，后续4G网络建设重点包括如下：

重点评估挖掘现有区域内深度覆盖不足问题，结合网络结构优化需求，因地制宜规划宏站、微站、皮站、飞站、分布系统等多种建站方式，在诸如城区县城场景中打造出4G精品异构网络；

精确配置容量厚度，对于数据业务热点区域，建立不同业务能力保障门限，统筹兼顾选取扩载波、加基站、技术升级等多种容量解决手段进行精准扩容。

（3）4G无线仿真技术

确定网络具体建设需求后，通过无线仿真可以进一步对网络建设后的效果进行预判，确保规划的合理性和有效性。无线仿真目的是验证规划站点建成后能否达到规划目标的重要手段，具体内容包括基本覆盖仿真和容量仿真两个方面[2-3]。

目前支持4G仿真的工具有多种，以内外均得到广泛应用的Atoll为例，该软件支持射线三维传播模型Crosswave等，通过与高精度仿真地图配合使用，可以实现仿真与实测高度吻合效果，本文重点推荐使用。

在4G仿真过程中，除了站点相关的基本工参信息外，还需要配置的系统参数包括如下：

覆盖频率及RB数：需要根据系统带宽进行调整，目前采用20 MHz同频组网下100RB；

上下行时隙配置、CP（Cyclic Prefix，循环前缀）长度、特殊时隙配置：需考虑承载速率目标要求、是否考虑超远覆盖等进行配置，如上下行时隙配比采用1：3、特殊子帧配置9：3：2、常规CP配置等；

CFI配置：配置PDCCH在单RB中占用的OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）符号数，可选0～3；

发射功率：RS EPRE（Reference Signal Energy per Resource Element，参考信号资源单元功率）等；

ICIC（Inter Cell Interference Coordination，小区间干扰协调）配置：包括小区内/外单RE功率比（建议取0.5）、基于RSRP（Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率）判断小区边界的路损差异（建议取4 dB）、频率配置（表示小区边界频率占总频率比，建议取1/3，对应RB可分配数）；

调度算法：如PF（Proportional Fair，正比公平算法）；

天线数量及天线使用方式：4G采用MIMO（Multi-input Multi-output，多输入多输出）多天线技术，可提供9种传输模式，采用波束赋形后小区边缘频谱效率比采用发射分集时有明显提升。

3 4G无线网络规划案例分析

3.1 4G无线网络建设目标

以某地市规划补点仿真为例，评估补点后网络是否能够达到预期效果，结合网络规划建设要求，提出规划后4G无线网络实现的基本目标如下：

（1）目标：全网90%以上区域RSRP超过-100 dBm，

同时SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio，信号与干扰加噪声比）超过3 dB；

（2）频段：室外采用F/D频段融合组网，实现区域连续覆盖。

3.2 4G无线网络选点及仿真效果

对覆盖区域内网络现状及补点方案进行仿真验证，分析补点网络改善效果。以某区域为例，通过分析可知覆盖目标区域现有站点17个，区域现网站间距为406 m，按照4G網络建设目标规定的深度覆盖要求，在现有站点基础上需要规划新增站点6个，达到站间距367 m。

从仿真效果分析可知，补点后规划区域内弱覆盖改善明显，道路面不存在100 m以上的弱覆盖区，对于高穿损建筑建议交由室分解决，网络补点后RSRP及SINR均优于规划目标，达到区域深度覆盖需求。

4 结束语

本文主要对4G无线网络规划方法进行研究，归纳并总结出网络规模需求、覆盖目标区确立、仿真技术主要流程及应用方法，为4G无线网络建设方案制定提供技术解决思路，从而提高站点规划的效率及合理性。目前该方法已作为一个规划经验分享案例在各地基站规划中推广采用，并取得了很好的效果。

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