(中国移动通信集团广东有限公司湛江分公司)
摘要：本文通过梳理对比4G无线网络规划流程，重点分析了5G无线网新空口的引入带来的网路规划需重点考虑的问题，包括链路预算中需要考虑的高频新型衰耗、无线网络仿真中方位角、下倾角的重新定义和设置、传播模型选择、参数规划中的PCI和领区规划原则，为5G网络建设提供规划思路。
关键字：5G、无线网规划、链路预算、仿真
一、5G无线网规划概述
面向2020年及未来，移动通信技术和产业将迈入5G的发展阶段。5G将满足人们超高带宽、超大连接、超低时延高可靠的需求，能够为用户提供高清视频、虚拟现实、增强现实、云桌面等极致业务体验，5G将渗透到各垂直行业，与工业设施、医疗仪器、交通工具等深度融合，满足端到端的通信需求，同时5G网络引入SDN/NFV等新型技术驱动网络实现灵活部署和高效运营，为网络的自身发展提供新的机遇。与此同时，随着低频段可用纯净频谱资源较少、高频穿透损耗较大可能引起大量新增站址、5G新增有源天面带来的天面资源紧张等问题，5G无线网络的建设带来了较大的考验。在建网初期，我们需全局全方位的考虑影响网络落地、用户感知的各种因素，通过一套行之有效的规划方法引领5G无线网络落地开花。
二、5G无线网规划流程
5G无线网规划流程继承了4G网络规划流程的优秀经验，流程上与传统的规划方式基本一致，主要包括需求分析、网络预规划、无线网络仿真、参数规划等流程。在需求分析阶段需要重点考虑建网策略、网络指标、地理环境、业务模型等因素，网络进入预规划后，需要考虑频谱资源的预规划、站型配置选择、覆盖估算和容量估算，进入无线仿真环节，重点梳理现网基站，筛选合适的站址作为无线网络仿真输入，同时对比分析传播模型，选择适合网络规划的有效传播模型，通过无线网络仿真输出初步仿真结果后再次筛选合适的基站，并对存在弱覆盖或者无覆盖区域通过周边基站RF调整或增加新建的方式进行站址资源补充，最后对输出的站址资源进行无线网络参数规划。
三、5G无线网预规划
在5G无线网建设初期，需重点考虑5G无线网络覆盖，需通过对链路预算的估算得出单5G基站的覆盖范围。以5G无线网下行链路预算为例：
路径损耗(dB) = 基站发射功率(dBm)-10×log10(子载波数) + 基站天线增益(dBi)-基站馈线损耗(dB) -穿透损耗(dB)- 植被损耗(dB) -人体遮挡损耗(dB) -干扰余量 (dB) -雨/冰雪余量（dB）-慢衰落余量(dB) +UE天线增益(dB）-热噪声功率(dBm)-UE 噪声系数(dB)-接收机灵敏度 (dB)
链路预算中，有两大类因素：
（1）确定性因素：一旦产品形态及场景确定了，相应的参数也就确定了，如：功率、天线增益、噪声系数、解调门限、穿透损耗、人体损耗等
（2）不确定性因素：链路预算还需要考虑一些不确定性因素影响，如，慢衰落余量、雨雪影响、干扰余量，这些因素不是随时或随地都会发生，当作链路余量考虑，其中干扰余量主要为了克服邻区及其他外界干扰导致的底噪抬升而预留的余量，其取值等于底噪抬升，雨衰主要为了克服概率性的较大降雨、降雪、裹冰等导致信号衰减而预留的余量，信号强度中值随着距离变化会呈现慢速变化（遵从对数正态分布），与传播障碍物遮挡、季节更替、天气变化相关，慢衰落余量指的是为了保证长时间统计中达到一定电平覆盖概率而预留的余量。
与传统的4G网络链路预算相比，影响5G无线网链路预算的因素需要考虑得更多，尤其在毫米波的无线网路规划中更加需要考虑雨衰、树衰、人体遮挡损耗等方面，综合基站设备发射功率的提升和大规模天线阵列引入提升了波束覆盖能力，同时由于高频引起的各类型损耗增加，5G无线网络在单基站覆盖范围相比4G网络将呈现缩小趋势。
四、5G无线网规划仿真
无线网络规划仿真首先需确认网络性能指标，5G新空口中不再使用CRS做RSRP/SINR测量，而采用基于广播信道中的SSB/CSI-RS进行RSRP/SINR的测量，在给定的频谱带宽资源下，综合考虑双工方式、多址方式、编码方式和Massive MIMO等物理层技术，结合网络吞吐量和边缘用户吞吐率等客户感知因素，综合输出SS-RSRP/SS-SINR参数作为无线网络规划仿真的目标性能指标。
电子地图将作为无线网络规划的重要载体，高精度电子地图的引入能够较好的呈现地形地貌特性，矢量地图要包含3D物体的轮廓和高度信息，不同种类3D物体要按照文件进行分类，能区分树木植被（高频必选），居民House以及其他建筑物，矢量建筑物图层分类与地物图层分类基本一致，以保证若对比经验和射线模型时计算范围的一致性。
在传播模型选择上，优先考虑3GPP标准中定义的36.873 Uma/Rma/Umi，同时结合本地市的地理模型进行校正，在网络规划初期，可综合考虑3D射线追踪等多种模型对比，3D射线追踪模型能够精确的表述电磁波传播路径搜寻和反射、衍射能量计算，使得电平预测准确性更高，尤其在在无数据校正传模的新建网络预测场景考虑引入该传播模型。
基站参数输入配置，经纬度、挂高、方位角、下倾角、小区功率、天线类型等参数是基站参数需考虑的基本配置，其中经纬度、挂高参数以现网基站的原始参数为准，小区功率在厂家设备形态确认后可作为固定数值输入，天线选型方面优先考虑64T64R的Massive MIMO天线，但是对于方位角和下倾角的设置与传统的4G网络规划存在不同。5G方位角定义：按照外包络3dB水平波宽中间指向定义，在连续覆盖场景：共站比例都很高的场景，初始方位角设置一般都参考现网3G/4G天线指向;天线方位角的设计应从整个网络的角度考虑，在满足覆盖的基础上，尽可能保证市区各基站的三扇区方位角一致，局部微调;城郊结合部、交通干道、郊区孤站等可根据重点覆盖目标对天线方位角进行调整;天线的主瓣方向指向高话务密度区，可以加强该地区信号强度，提高通话质量；演示场景，天线主瓣方向尽量指向街道，提升拉网信号质量;异站相邻扇区交叉覆盖深度不宜过深，尽量避免对打。在倾角设置方面，5G下倾角的定义：垂直法线刨面外包络3dB垂直波宽中间指向，5G MM波束下倾角和LTE传统宽波束不同，分为机械下倾、预置电下倾、可调电下倾和波束数字下倾四种，最终下倾角是四种组合在一起的结果。5G无线网下倾角应以PDSCH覆盖最优基本，同时考虑控制信道与业务信道同覆盖原则，
五、5G无线网参数规划
相比LTE网络，5G网络支持1008个全网唯一的PCI，在PCI规划上主要考虑避免PCI冲突和混淆（相邻小区避免分配相同PCI），以及减小对网络性能影响为原则，基于协议38.211各信道参考信号以及时频位置的设计，为了减少参考信号的干扰，需要支持PCI Mod30规划。有部分算法特性需要基于PCI作为输入，这些算法的输入基于PCImod3，从不改动这些算法的输入角度，PCImod3作为PCI规划的可选项，开启了这些特性的小区建议按照PCImod3进行规划。
5G的邻区作用、邻区规划原则和思路与4G网络邻区规划相同，但规划方法略有不同。
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六、结束语
网络规划是网络建设的战略部署第一步，网络规划的质量从源头上影响着网络质量的好坏和用户对网络的感知，5G网络作为下一代主力承载网络，我们需在建网初期全方位考虑影响5G无线网络的各种因素，规避网络建设中可能存在的影响网络质量的问题，形成一套行之有效的规划思路指导5G无线网络建设。
参考文献：
[1]包顺华.5G网络技术特点及无线网络规划方案[J].电子技术与软件工程,2018(19):1.
[2]肖子玉.5G网络应用场景及规划设计要素[J].电信工程技术与标准化,2018,31(07):1-5.
论文作者:邱兆辉
论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期
论文发表时间:2020/4/13
标签：网络论文; 余量论文; 无线网络论文; 基站论文; 方位角论文; 天线论文; 倾角论文; 《电力设备》2019年第23期论文;