CN1596021A - 一种高速数据业务的无线网络规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速数据业务的无线网络规划方法，其特征在于该方法包括以下步骤：A.输入网络规划所需要的参数，并进行包括初始化小区载荷在内的初始化；B.根据当前的小区载荷，按照网络容量要求规划得到该网络所需要的基站数，和根据当前的小区载荷，按照网络覆盖要求规划得到该网络所需要的基站数，比较这两个基站数是否相等，如果是，则完成网络规划，否则，执行步骤C；C.增加或减小小区载荷作为当前的小区载荷，返回步骤B。使用该方法，可以规划得到一个前反向容量平衡且前反向覆盖平衡的高速数据业务网络。

Description

一种高速数据业务的无线网络规划方法

技术领域

本发明涉及无线网络的规划技术，特别涉及一种高速数据业务的无线网络规划方法。

背景技术

当前，码分多址(CDMA)系统正在通信领域中得到越来越广泛的应用，并且，CDMA无线通信技术也随着市场需求的推动而不断发展。在90年代初所提出的CDMA IS-95A标准，主要是为了满足高质量、大容量语音无线通信业务的需要，随后，随着互联网(INTERNET)与信息技术的高速发展，对于无线数据业务的需求日益增长，为了满足这种需求，相继又制定了IS-95B、CDMA 2000 1X等标准。然而，近几年来，随着数据业务向多样性、大容量性和非对称性方向发展，以上可被称为CDMA 95/1x的IS-95A、IS-95B和CDMA 1x系统无法满足此种业务发展的需求，为此，3GPP2 TSG-C推出了CDMA 1xEV-DO系统，用以解决高速不对称分组数据业务。

CDMA 1xEV-DO系统是一种专为移动数据应用而进行了优化的无线通信系统，它抛弃了对实时性、对称性要求高的话音业务，而专注于分组数据业务，因此，该系统能够在1.25M的带宽内提供高达2.4M的峰值速率，从而为用户提供更高速、更丰富的数据业务服务。在CDMA 1xEV-DO中，前向主要采用时分来实现多址，反向则采用码分来实现多址。对于反向而言，CDMA 1xEV-DO与CDMA 95/1x基本上是一致的，反向上的覆盖和容量直接相关；而对于前向而言，CDMA 1xEV-DO与CDMA 95/1x存在明显的差别，体现在：

在CDMA 95/1x系统中，前向各个信道的功率可调，可以进行灵活的小区功率配置，即使在基站发射总功率一定的情况下，也可以配置不同的公共信道功率以实现不同的公共信道覆盖；而在CDMA 1xEV-DO系统中，各个信道前向功率一定，一旦基站发射总功率确定，则公共信道的覆盖范围随之确定。以上所述的体制上的差别，使得现有技术中CDMA 95/1x的网络规划方法无法应用于CDMA 1xEV-DO的网络规划中，从而造成难于实现对CDMA 1xEV-DO进行网络规划。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种高速数据业务的无线网络规划方法，利用该方法实现对CDMA 1xEV-DO进行网络规划，得到一个前反向容量平衡且前反向覆盖平衡的无线高速数据业务网络。

本发明为一种高速数据业务的无线网络规划方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

A、输入网络规划所需要的参数，并进行包括初始化小区载荷在内的初始化；

B、根据当前的小区载荷，按照网络容量要求规划得到该网络所需要的基站数，和根据当前的小区载荷，按照网络覆盖要求规划得到该网络所需要的基站数，比较这两个基站数是否相等，如果是，则完成网络规划，否则，执行步骤C；

C、增加或减小小区载荷作为当前的小区载荷，返回步骤B。

其中，该方法还包括预先设置一个迭代门限值和一个迭代次数，并在步骤A中初始化该迭代次数；在步骤A之后步骤B之前判断当前迭代次数是否超过门限值，如果是，则结束本次网络规划，并通知用户超时，否则，执行步骤B；步骤C进一步包括将迭代次数加1。

其中，步骤A所述初始化小区载荷包括：

初始化小区干扰余量，根据该干扰余量而初始化得到小区载荷。

其中，步骤B所述按照网络容量要求规划得到该网络所需要的基站数包括：

计算满足前向容量的基站数，和根据当前小区载荷计算得到满足反向容量的基站数，以这两个基站数中的最大值作为满足容量要求的基站数。

其中，所述计算满足前向容量的基站数包括：

B11、根据话务模型计算得到单用户前向平均吞吐量，并且，对所要规划的地区进行仿真，得到当前网络的单前向扇区吞吐量；

B12、由前向单扇区吞吐量以及单用户前向平均吞吐量计算得到前向单扇区支持用户数，然后根据步骤A所输入参数中的所要覆盖面积下所有用户数，利用前向单扇区支持用户数计算得到前向需要的基站数。

其中，所述计算满足反向容量的基站数包括：

B21、根据话务模型计算得到单用户反向平均吞吐量，并且，利用当前小区载荷计算单扇区反向吞吐量；

B22、由单扇区反向吞吐量以及单用户反向平均吞吐量计算得到反向单扇区支持用户数，然后根据步骤A所输入参数中的所要覆盖面积下所有用户数，利用反向单扇区支持用户数计算得到反向需要的基站数。

其中，步骤B21中所述计算单扇区反向吞吐量包括：

B211、采用反向极点容量公式计算得到单扇区反向最大允许吞吐量；

B212、利用当前的小区载荷，由单扇区反向最大允许吞吐量计算得到单扇区反向吞吐量。

其中，步骤B所述按照网络覆盖要求规划得到该网络所需要的基站数包括：

B31、进行前向链路预算，根据前向链路预算得到前向覆盖半径，并且，根据当前小区载荷进行反向链路预算，根据反向链路预算得到反向覆盖半径；

B32、取前向覆盖半径和反向覆盖半径的最小值作为单基站覆盖半径；根据该单基站覆盖半径，利用步骤A中输入参数中所包括的网络覆盖区域面积，计算得到该网络所需要的基站数。

其中，步骤C包括：

如果步骤B所述的按照容量规划所需要的基站数大于按照覆盖规划所需要的基站数，则增加当前小区载荷；如果步骤B所述的按照容量规划所需要的基站数小于按照覆盖规划所需要的基站数，则减小当前小区载荷。

其中，所述完成网络规划进一步包括：

输出包括基站数目、小区载荷、容量参数和覆盖参数在内的网络规划结果。

可见，本发明能够实现针对高速数据业务的无线网络进行规划，该方法分别按照网络容量要求和覆盖要求进行规划，以分别得到满足容量要求和覆盖要求的基站数，然后，判断这两个基站数是否相等，如果相等，则完成规划，否则，在满足容量要求的基站数大于满足覆盖要求的基站数时，增加小区载荷，重新进行上述的规划；在满足容量要求的基站数小于满足覆盖要求的基站数时，减小小区载荷；重复上述规划过程，直至按照容量要求和覆盖要求所得到的基站数相等或者所进行的规划次数达到预先设定的次数。通过本发明所描述的方法，可以完成CDMA 1xEV-DO的无线网络规划，得到前反向容量平衡且前反向覆盖平衡的无线高速数据业务网络。该方法物理意义明确，工程计算简单方便。

附图说明

图1为本发明实现网络规划的流程图。

具体实施方式

本发明为一种高速数据业务的无线网络规划方法，根据该方法可以实现CDMA 1xEV-DO的网络规划，得到前反向容量平衡且前反向覆盖平衡的无线高速数据业务网络。

下面结合附图对本发明进行详细描述。

图1所示为CDMA 1xEV-DO的规划流程，根据该流程进行规划，可以得到一个前反向平衡、覆盖容量平衡的高速数据业务小区，实现该规划具体需要以下步骤：

步骤101：输入进行规划所需要的参数，并进行规划的初始化，其中，所输入的参数在后续的迭代过程中使用，这些参数包括：

(1)例如地形因素的小区环境、系统运行频率、覆盖区域面积、覆盖区域用户数、系统阻塞概率、以及软切换比例；

(2)链路预算所需参数，包括：基站天线类型、包括单天线和双天线的小区内终端的最大发射功率、基站馈线长度、数据业务的目标误包率(PER)、区域覆盖概率；

(3)基站的最大发射功率；

(4)小区内用户的分布情况，该分布情况可从均匀分布和边缘分布两种分布情况之中选择；

(5)地物特征，该地物特征可以根据小区的实际情况选择，常见的地物特征包括：建筑物内、车内、大片水域、密集树林；

(6)小区用户分布比例，该分布比例包括：单天线用户分布比例和双天线用户分布比例；

(7)数据业务的输入参数，包括PPP Session的时长以及PPP Session的占空比；

(8)用户移动速率分布比例，该分布比例为在各种移动速率下用户使用数据业务的统计比例；

(9)终端天线增益以及基站天线的高度、增益；

(10)前反向底噪修正系数；

除以上所述的输入参数内容之外，用户还可根据小区网络规划的需要，输入其他类型的参数；

在本步骤中，所述的初始化包括以下内容：

a.初始化迭代次数，本发明实施例中将迭代次数初始化为0，其中，迭代次数的作用在于判断当前已经进行的迭代的次数是否超过了预先设定的迭代次数上限，如果是，则退出迭代循环，结束网络规划流程；

b.初始化小区干扰余量，进而得到小区载荷；小区载荷是小区内现有的用户数与小区所能承载的用户数之比，小区内的现有用户数越多，则小区载荷越高，由于CDMA是一个干扰受限的系统，因此，小区载荷的上升将导致小区内干扰的上升，也就是干扰余量的上升，小区载荷与干扰余量满足的对应关系为：干扰余量＝-10×log(1-小区载荷)，根据该对应关系，可以在初始化干扰余量之后，得到小区载荷；

步骤102：判断当前迭代次数是否小于门限，如果是，则执行步骤103，否则，结束本次规划流程，并通知用户超时；其中，门限是在进行规划之前预设的一个值，通过判断当前迭代次数是否小于门限的预设值，可以防止出现迭代死循环或者由于输入参数不合理而导致的算法不收敛的情况，由于在门限值较小时，可能出现提前跳出迭代循环而无法得到期望的规划结果的情况，因此，该门限的值一般预设为较大值；

步骤103：进行前向链路预算和根据当前小区载荷进行反向链路预算，通过链路预算分别得到前向覆盖半径(Radius_For)和反向覆盖半径(Radius_Rev)；所述的链路预算是对一条无线通信链路中的各种损耗和增益的核算，通过链路预算可以得到小区覆盖半径的估计值，在本发明实施例中，前向链路预算根据所设定的各种输入条件以及设备能力等参数对小区的前向覆盖半径进行估计，反向链路预算同样根据所设定的各种输入条件以及设备能力等参数对小区的反向覆盖半径进行估计；

步骤104：比较Radius_For和Radius_Rev，取两者的小值作为当前的小区覆盖半径，也就是得到网络中单基站的覆盖半径；其中，由于小区内的用户只有处于前向、反向都能覆盖的区域才能获取小区的服务，所以取Radius_For和Radius_Rev中的小值作为小区半径，以满足上述的小区覆盖要求；

步骤105：由步骤104所得到的当前的单基站覆盖半径得到当前的单基站覆盖面积，利用步骤101所输入参数中的网络的覆盖区域面积，计算得到覆盖该区域面积所需要的基站数目BTS_Num_Cov，该计算所依据的公式为：

BTS_Num_Cov＝网络的覆盖区域面积/当前的单基站的覆盖面积；

以上步骤103～步骤105为根据覆盖所进行的网络规划，根据该规划可以得到满足网络覆盖要求的基站数；

步骤106：计算满足前向容量的基站数，具体包括：

a1、根据话务模型计算得到单用户前向的平均吞吐量以及单扇区下同时接入用户数，并且利用已有的仿真软件针对所要规划的地区进行仿真，以获取当前网络的前向单扇区吞吐量；

a2、由前向单扇区吞吐量以及前向单用户平均吞吐量可得前向单扇区支持用户数，进而得到前向需要的扇区数和基站数BTS_Num_Cap_For；其中，计算前向单扇区支持用户数利用如下公式：

前向单扇区支持用户数＝前向单扇区吞吐量/前向单用户平均吞吐量；

其中，计算基站数BTS_Num_Cap_For采用如下公式：

BTS_Num_Cap_For＝所要覆盖面积下所有用户数/单基站支持的用户数；

其中，在该公式中，所要覆盖面积下的所有用户数在步骤101中输入，对于全向站，单扇区支持的用户数即为公式中的单基站支持的用户数；对于具有多个扇区的基站，公式中的单基站支持的用户数＝单扇区支持的用户数×扇区个数×扇区化因子，其中，扇区化因子所表示的含义为：由于CDMA系统之间存在干扰，增加了1个扇区，并不能增加1个扇区的容量，以扇区化因子表示实际增加容量占1个扇区容量的比例；

步骤107：计算满足反向容量的基站数，具体包括：

b1、根据话务模型计算得到单用户反向的平均吞吐量以及单扇区下同时接入用户数，并计算单扇区反向吞吐量，其中，计算单扇区反向吞吐量具体包括：

b11.利用现有技术中提供的反向极点容量公式计算得到单扇区的反向最大允许吞吐量Thr_Rev_max，所述的反向极点容量公式为：

$\mathrm{\γ}=\frac{P_{\mathrm{RX},i}}{{\mathrm{WN}}_0+(1+f)\underset{j\≠1}{\overset{N_u}{\underset{j=1}{\mathrm{\Σ}}}}({\mathrm{\α}}_j+{\mathrm{\β}}_j)P_{\mathrm{RX},j}}$

在该公式中，γ为基站接收机所允许的解调门限，分子为基站收发信机(BTS)接收的第i个用户的功率，分母为扇区总的干扰功率，分母中各个字母的含义分别是：

W：带宽；

N₀：热噪声；

f：小区干扰因子；

N_u：扇区内同时接入用户数；

WN₀为在W带宽内热噪声的功率， $(1+f)\underset{j\≠i}{\overset{N_u}{\underset{j=1}{\mathrm{\Σ}}}}({\mathrm{\α}}_j+{\mathrm{\β}}_j)P_{\mathrm{RX},j}$ 为本小区以及相邻小区用户的干扰功率；

αj为第j个用户的速率控制(DRC)信道的增益，且α_j＝1+10^{DRCChannelGainDB/10}；

β_j为第j个用户的数据速率r_j的函数；

利用上述公式，通过计算 $\underset{i=1}{\overset{N_u}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\β}}_i$ 的最大值，即可得到单扇区反向最大允许的吞吐量Thr_Rev_max；

b12.根据小区载荷x，利用公式Thr_Rev＝Thr_Rev_max×x，计算得到单扇区反向吞吐量Thr_Rev；在公式Thr_Rev＝Thr_Rev_max×x中，Thr_Rev_max为步骤b11中计算得到的单扇区反向最大允许吞吐量，也就是小区载荷为100％情况下的吞吐量，但通常情况下，小区载荷无法达到100％，因此利用上述公式计算得到单扇区的反向吞吐量Thr_Rev；

b2、由单扇区反向吞吐量以及单用户反向平均吞吐量可得单扇区反向支持用户数，进而得到反向需要的基站数，计算单扇区反向支持用户数以及反向需要的基站数的方法与上述步骤a2中所述方法类似，采用相同的公式即可实现；

其中，在本发明其它实施中，可以先执行步骤107，然后再执行步骤106，也可以同时执行步骤106和步骤107，步骤106和步骤107的执行顺序并不影响本发明的实现；

步骤108：获得满足前反向容量要求的基站数BTS_Num_Cap，BTS_Num_Cap＝max(BTS_Num_Cap_Rev，BTS_Num_Cap_For)，使得BTS_Num_Cap能够同时满足前向和反向的容量要求；

以上步骤106～步骤108为根据网络容量所进行的网络规划，通过这些步骤，得到满足容量规划的基站数；

步骤109：比较BTS_Num_Cap与BTS_Num_Cov，如果相等，表示按容量规划得到基站数目与按覆盖规划得到的基站数目相等，从而得到覆盖容量平衡且前反向平衡的规划结果，则执行步骤112，否则，如果BTS_Num_Cap＞BTS_Num_Cov，则执行步骤110，如果BTS_Num_Cap＜BTS_Num_Cov，则执行步骤111；

步骤110：由于BTS_Num_Cap＞BTS_Num_Cov，表示覆盖受限，因此，在本步骤中，增加小区载荷x，当前迭代次数加1，然后执行步骤102；

步骤111：由于BTS_Num_Cap＜BTS_Num_Cov，表示容量受限，因此，在本步骤中，减小小区载荷x，当前迭代次数加1，然后执行步骤102；

步骤112：输出规划结果，具体包括：

1)单小区的覆盖半径以及覆盖面积；

2)小区载荷；

3)单小区的容量，包括前向吞吐量和反向吞吐量；

4)单用户的前向吞吐量和反向吞吐量以及小区所支持的用户数；

5)小区单载频所能容纳的用户数，以及总的基站数目。

其中，在本发明的其它实施例中，可以先执行上述步骤106～步骤108，然后再执行步骤103～步骤105，也可以同时执行步骤106～步骤108和步骤103～步骤105，并不影响本发明的实现。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种高速数据业务的无线网络规划方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

A、输入网络规划所需要的参数，并进行包括初始化小区载荷在内的初始化；

B、根据当前的小区载荷，按照网络容量要求规划得到该网络所需要的基站数，和根据当前的小区载荷，按照网络覆盖要求规划得到该网络所需要的基站数，比较这两个基站数是否相等，如果是，则完成网络规划，否则，执行步骤C；

C、增加或减小小区载荷作为当前的小区载荷，返回步骤B。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法还包括预先设置一个迭代门限值和一个迭代次数，并在步骤A中初始化该迭代次数；在步骤A之后步骤B之前判断当前迭代次数是否超过门限值，如果是，则结束本次网络规划，否则，执行步骤B；步骤C进一步包括将迭代次数加1。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤A所述初始化小区载荷包括：

初始化小区干扰余量，根据该干扰余量而初始化得到小区载荷。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤B所述按照网络容量要求规划得到该网络所需要的基站数包括：

计算满足前向容量的基站数，和根据当前小区载荷计算得到满足反向容量的基站数，以这两个基站数中的最大值作为满足容量要求的基站数。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述计算满足前向容量的基站数包括：

B11、根据话务模型计算得到单用户前向平均吞吐量，并且，对所要规划的地区进行仿真，得到当前网络的单前向扇区吞吐量；

B12、由前向单扇区吞吐量以及单用户前向平均吞吐量计算得到前向单扇区支持用户数，然后根据步骤A所输入参数中的所要覆盖面积下所有用户数，利用前向单扇区支持用户数计算得到前向需要的基站数。

6、根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述计算满足反向容量的基站数包括：

B21、根据话务模型计算得到单用户反向平均吞吐量，并且，利用当前小区载荷计算单扇区反向吞吐量；

B22、由单扇区反向吞吐量以及单用户反向平均吞吐量计算得到反向单扇区支持用户数，然后根据步骤A所输入参数中的所要覆盖面积下所有用户数，利用反向单扇区支持用户数计算得到反向需要的基站数。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于步骤B21中所述计算单扇区反向吞吐量包括：

B211、采用反向极点容量公式计算得到单扇区反向最大允许吞吐量；

B212、利用当前的小区载荷，由单扇区反向最大允许吞吐量计算得到单扇区反向吞吐量。

8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤B所述按照网络覆盖要求规划得到该网络所需要的基站数包括：

B31、进行前向链路预算，根据前向链路预算得到前向覆盖半径，并且，根据当前小区载荷进行反向链路预算，根据反向链路预算得到反向覆盖半径；

B32、取前向覆盖半径和反向覆盖半径的最小值作为单基站覆盖半径；根据该单基站覆盖半径，利用步骤A中输入参数中所包括的网络覆盖区域面积，计算得到该网络所需要的基站数。

9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤C包括：

如果步骤B所述的按照容量规划所需要的基站数大于按照覆盖规划所需要的基站数，则增加当前小区载荷；如果步骤B所述的按照容量规划所需要的基站数小于按照覆盖规划所需要的基站数，则减小当前小区载荷。

10、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述完成网络规划进一步包括：

输出包括基站数目、小区载荷、容量参数和覆盖参数在内的网络规划结果。