TDSCDMA网络规划设计

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1、TDSCDMA网络规划设计 北京邮电大学硕士学位论文TD-SCDMA网络规划设计姓名:师军申请学位级别:硕士专业:电路与系统指导教师:孙文生20070305北京邮电大学硕士毕业论文 网络规划设计.网络规划设计摘要随着.移动通信技术开展,各种关键技术顺利解决,?系统终端、基站和无线控制器等设备的商用化,为了提高系统容量、扩大基站覆盖范围、保证信号传输质量,网络规划工作越来越重要。对于未来.网络运营商而言,如何经济有效地建设一个网络,保证网络建设的高性价比是运营商所关心的问题。网络规划的目的,概括地讲,就是在支持多种多媒体业务,并满足一定条件下,获得良好的网络容量,满足一定的无线覆盖要求,同时通过

2、调整容量、覆盖、质量之间的均衡关系提供最正确链路效劳。对于未来的.网络运营商而言,由于?是目前国际电联支持的唯一采用时分复用解分多址系统,与和这两种采用频分复用技术的系统相比拟,采用了时分复用,上行多用户检测,上行时间同步和智能天线等先进技术,使得.组网更加灵活和复杂。和传统模式的 系统所使用的规划方法不能满足需求,必须性的新规划方法。本文首先介绍了移动通信系统的开展历史,然后对第三代移动通信的主流技术,的组成和特点进行分析,再着网络规划设计京邮电大学硕士毕业论文重分析.的技术特性以及其在网络规划方面的特点。接下来,详细讨论了网络规划中的核心问题:链路预算,无线传播模型,以及无线容量等。在通过

3、对这些问题的讨论之后,引入现在网络规划的常用仿真方法:蒙特卡洛仿真方法。在详细深入的对蒙特卡洛仿真方法介绍和理论分析的根底上,根据现阶段?网络可能的铺设特点进行仿真和研究,并得出网络规划的仿真结果。当前,关于以及网络规划的方法和流程基本上已经较为成熟,并且已经获得了商用上的成功。但是作为中国标准的.在此方面仍然有待完善,目前大局部关于中国标准.的网络规划流程虽然已经有了一定的共识,但是由于缺乏具体成功的商用实例,仍然处于探讨和摸索阶段。本文工作是在深入研究移动通信技术特点的根底上进行的,经过深入的研究工作和对.网络的分析,对将来网络系统的规划开展方向有一定的指导意义。关键词 .网络规划蒙特卡洛

4、北京邮电大学硕士毕业论文 同络规划设计 .?, ?.? ? . ,., , , . ?, . ,网络规划设计北京邮电大学硕士毕业论文.? . ,. :“.:.司印 . ,? . . ,北京邮电大学硕士毕业论文 网络规划设计., . ? ? . . .北京邮电大学硕士毕业论文 网络规划设计符号说明:第三代移动通信系统:码分多址:全球移动通信系统.国际移动通信:国际电信联盟:?和中的基站收发器:时分双工?:时分一同步,中国提出的第三代移动通信系统标准:通用移动通信系统:宽带,第三代移动通信系统主要标准之一独创性或创新性声明知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表

5、或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材意。申请学位论文与资料假设有不实之处,本人承当一切相关责任。踟.本人签名: 日期:距挈关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保存和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或局部内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文.保密的学位论文在解密后遵守此规定保密论文注释:本学位论文属于保密在?年解密后适用本授权书。非保密论文注释

6、:本学位论文不属于保密范围,适用本授权书。本人签名:日期:丝:笪导师签名:日期:逝.虿。丛二.北京邮电大学硕士毕业论文 网络规划设计第一章概述.概述移动通讯的开展历史当前,第三代移动通信系统在全世界引起广泛的关注。本文所介绍的?第三代移动通信系统,是我国提出的并得到批准的三大主流标准之一。在介绍.系统之前,先让我们来简单回忆一下蜂窝移动通信系统的开展历程。无线通信的概念最早的出现是在世纪年代,无线电台在第二次世界大战中的广泛应用开创了移动通信的第一步。到年代,美国贝尔实验室最早提出蜂窝的概念,解决了频率复用的问题,年代大规模集成电路技术及计算机技术突飞猛进的开展,长期困扰移动通信的终端小型化的

7、问题得到了初步解决,给移动通信的开展打下了根底。于是,美国为了满足用户增长的需求,提出了建立在小区制的第一个蜂窝通信系统? 系统。这也是世界上第一个现代意义的,可能商用的,能够满足随时随地通信的大容量移动通信系统。它主要建立在频率复用的技术上,较好地解决了频谱资源受限的问题,并拥有更大的容量和更好的话音质量。这在移动通信开展历史上具有里程碑的意义。系统在北美商业上获得的巨大成功,有力地刺激了全世界蜂窝移动通信的研究和开展。随后,欧洲各国和日本都开发了自己的蜂窝移动通信网络,具有代表性的有欧洲的系统、北欧的系统和日本的系统等。这些系统都是基于频分多址的模拟制式的系统,我们统称其为第一代蜂窝移动通

8、信系统。第一代模拟系统主要建立在频分多址接入和蜂窝频率复用的理论根底上,在商业上取得了巨大的成功,但随着技术和时间的开展,问题也逐渐暴露出来:所支持的业务主要是话音单一、频谱效率太低、保密性差等。特别是在欧洲,一个国家有一个自己的标准和体制,无法解决跨国家的漫游问题。模拟移动通信系统经过余年的开展后,终于在世纪年代初逐步被更先进的数字蜂窝移动通信系统所代替。北京邮电大学硕士毕业论文和制式的统一才可能解决跨国家漫游。故从年代初就开始研究数字蜂窝移动通信系统,一般称其为第二代移动通信系统。它是随着超大规模集成电路和计算机技术的飞速开展,语音数字处理技术的成熟而开展起来的。在年代欧洲各国提出了多种方

9、案,并在代中、后期进行了这些方案的现场实验比拟,最后集中为时分多址的数字移动通信系统, 系统。由于其技术上的先进性和优越的性能已经成为目前世界上最大的蜂窝移动通信网络。标准化的工作主要由欧洲电信标准委员会下属的特别移动组完成。主要分为第一阶段和第阶段。年,第一阶段标准冻结。年,商用开始,同年第阶段标准化工作开始。空中接口的根本原那么包括:每载波个时隙,/载波带宽,慢跳频。和第一阶段比拟,第阶段的主要特性包括:?增强的全速率语音编码器;?适应多速率编解码器;./数据业务;?高速率电路交换数据;?通用分组无线业务;增强数据速率.与欧洲相比拟,美国在第二代数字蜂窝移动系统方面的起步要迟一些。年,美国

10、制定了基于技术的./.标准,.是一种模拟/数字双模标准,可以兼容。更值得一提的是美国姗公司在年代初提出的技术,并在年由完成标准化成为标准。这也是标准中讧技术的雏形。.引入了直接序列扩谱空中接口的概念。由于已有的广阔市场,.也必须使用相同频段,故在码片速率及射频特性等方面必须兼容的模拟制式。技术有其固有的很多优点,如比及系统高得多的容量频谱效率、良好的话音质量及保密性等等,使其在移动通信领域备受瞩目。.技术也在北美和韩国等地得到了大规模商用。但是,由于起步较晚及在网络和高层信令方面考虑缺乏,市场份额还是远低于已经非常成熟的网络。早在年国际电信联盟就提出了第三代移动通信的概念,同时建立了专门的组织

11、机构/进行研究,当时称为未来陆地移动通信系统。这时第二代移动通信的技术还没有成熟,技术尚未出现。在/的前十年,进展比拟缓慢。年,世界无线电行政大会分配了北京邮电大学硕士毕业论文网络规划设计的频率给:和。此时,的研究工作主要由完成,其中负责网络方面的标准化工作,.负责无线接口方面的标准化工作。关于的研究工作在年后取得了迅速的进展,首先于年确定了正式名称:国际移动通信,其含义为该系统预期在年左右投入使用,工作于频带,最高传输数据速率为。的技术选取中最关键的是无线传输技术。无线传输技术主要包括多址技术、调制解调技术、信道编解码与交织、双工技术、信道结构和复用、帧结构、信道参数等。于年制定了.建议,对

12、无线传输技术提出了最低要求,并面向世界范围征求建议。要求 必须满足以下三种环境的要求。即:?快速移动环境,最高速率达/;室外到室内或步行环境,最高速率达/;室内环境,最高速率达/;另外,所定义的.系统需要具有以下特性:.全球化:.是一个全球性的系统,各个地区多种系统组成了一个家族,各个系统间设计上具有高度的互通性,使用共同的频段,全球统一标准,能提供全球无缝漫游。.综合化:能够提供多种业务,特别能够支持多媒体业务和务,并有能力容纳新类型的业务。.个人化:全球唯一的个人号码,足够的系统容量,高保密性,高效劳质量。为了能够在未来的全球化标准的竞赛中取得领先,各个地区、国家、公司及标准化组织纷纷提出

13、了自己的技术标准,到截止日期年月日,共收项建议,针对地面移动通信的就有项之多。其中包括我国电信科技研究院代表中国政府提出的.技术。欧洲提出种/方案,其中比拟有影响的是以下两种:和。前者主要由、公司提出,后者主要由公司提出。将和.融合为一种方案:统称为 ,这种方案考虑是以作为主流,同时吸的组、和。美国提出的方案是,主要由、和一起提出【】。美国还提出了另外一些类标准和时分多址标准.。北京邮电大学硕士毕业论文 网络规划设计日本的在第三代系统的标准研究制订方面也走在世界前列。先后制订公司为主提出出种方案,经过层层筛选和合并,形成了以的方案。日本的方案和欧洲提出的极为相似,与其融合。这种提案中以欧洲的技

14、术和美国的技术最为看好,同时,中国的.技术由于其本身的技术先进性并得到中国政府、运营商和产业界的支持,也很受瞩目。/通过一年半时间的评估和融合,年月日在赫尔辛基举行的第次会议上,通过了输出文件.,.的通过标志着第三代移动通信标准的根本定型。我国提出的 建议标准与欧洲、日本提出的和美国提出的标准一起列入该建议,成为世界三大主流标准之一。.三大主流标准的技术比拟最初主要有、公司为代表的欧洲通信厂商提出。这些公司都在第二代移动通信技术和市场占尽了先机,并希望能够在第三代依然保持世界领先的地位。日本由于在第二代移动通信时代没有采用全球主流的技术标准,而是自己独立制订开发,很大程度上制约了日本的设备厂商

15、在世界范围内的北京邮电大学硕士毕业论文网络规划设计作为,所以日本希望借第三代的契机,能够进入国际市场。以 为主的各个公司提出的技术与欧洲的比拟相似,二者相融合,成为现在的系统。主要采用了带宽为的宽带技术、上下行快速功率控制、下行发射分集、基站间可以异步操作等技术特点。是在.系统的根底上、和的后向兼容,很多根本参数和特性都是相同的。并在无线接口进行了增强,如:.提供反向导频信道,使反向相干解调成为可能。在.系统中,反向链路没有导频信道,这使得基站接收机中的同步和信道估计比拟困难;.前相链路可采用发射分集方式,提高了信道的抗衰落能力:.增加了前向快速功控,提高了前向信道的容量。在.系统中,前向链路

16、只支持慢速功控;.业务信道可采用比卷积码更高效的码,使容量进一步提高;.引入了快速寻呼信道,减少了移动台功耗,提高了移动台的待机时间。豳. 网络体系结构和都是采用模式的技术,而技术由于本身固有的特点突破了技术的很多限制,如:上下行工作于同一频段,不需要大段的连续对称频段,在频率资源日紧张的今天,这一点尤显重要;这样,基站端的发射机可以根据在上行链路获得的信号来估计下行链路的多径信道的特性,便于使用智能天线等先进技术;同时能够简单方便地适应于传输上下行非对称数据】;这些优势都是系统难以实现的。因业务的需要,提高系统频谱利用率网络规划设计北京邮电大学碗士毕业论文此,随着技术的开展,国际上对使用的技

17、术日益关注。.也就是在这种环境下诞生的,它综合和的所有技术优势,具有灵活的空中接口,并采用了智能天线、联合检测等先进技术这些在后面的章节中陆续将有阐述,使得具有相当高的技术先进性,并且在三个标准中具有最高的频谱效率。随着对大范围覆盖和高速移动等问题的逐步解决,.将成为可以用最经济的本钱获得令人满意的解决方案。由于方式采用了技术,有利于传输非对称数据业务。对、.和三种主流标准的主要技术性能进行了比拟。其中仅有方式使用了智能天线、联合检测和同步等先进技术,所以在系统容量、频谱利用率和抗干扰能力方面具有突出的优势。.的技术特点以及网络规划中的特点.智能天线与联合检测.智能天线优缺点分析由于.系统采用

18、双工方式,上、下行链路使用相同频率传输信号,且间隔时间短,因此,上下行链路无线传播环境的差异不大,可以有效的使用智能天线技术。智能天线的根本思想是,天线以多个高增益窄波束动态地跟踪多个期望用户,在接收模式下,来自窄波束之外的信号被抑制;在发射模式下,能使期望用北京邮电大学硕士毕业论文 网络规划设计户接收的信号功率最大,同时使窄波束照射范围以外的非期望用户受到的干扰最小。智能天线是利用用户空间位置的不同来区分不同的用户的,在相同时隙、相同频率或相同地址码的情况下,仍然可以根据信号不同的空间传播路径来区分。因此,智能天线的主要优点在于从空间上抑止干扰和噪声,在链路预算上带来了赋型增益,可以改善系统

19、覆盖、容量等各方面的效果。但是,智能天线的缺点主要有两个方面:.由于一个码片时间外多径时延引起的干扰:当不同多径时延信号进入主波束波瓣范围内,且功率相当时,多径信号将是强干扰,智能天线技术无法克服该干扰。.用户高速移动时,在时速为/时,多普勒频移接近,移动信道相干时间为左右,和一个.子帧持续时间相同。因此,当移动速度进一步增加时,由于移动信道的时变性增强,智能天线上下行波束转换时,由于用户快速移动造成的波达角估计误差会影响智能天线的算法性能。.联合检测算法优缺点分析由于扩频增益较小,为了进一步解决智能天线主波束内多用户干扰问题及不能克服多径时延干扰的问题,.弓入了联合检测算法。联合检测算法的核

20、心是利用智能天线空域滤波的结果以及小区内用户的已知信息、信号估计的结果对小区内所有用户数据进行联合检测,得到多个用户数据信息,从而提取有用用户信息,并利用所有用户的信道化码和信道信息,消除符号间干扰嘲和用户间多址干扰【】,从而到达提高用户信号质量的目的。因此,从降低干扰的角度来看,联合检测具有提高系统容量、覆盖范围,减小呼吸效应、远近效应等优点。从理论上说,联合检测算法能够有效的消除符号间干扰和用户间干扰,但是,联合检测的最大缺点在于其运算量较大,随着用户数目的增加,系统处理能力需要指数级提高,因此,目前联合检测仅仅支持本小区内的多用户检测,对邻小区的同频干扰无法克服。.同频干扰对系统性能的影

21、响通过以上分析可以发现,只有同时利用智能天线和联合检测技术,才能够有效的克服多径干扰和多用户干扰的问题。但是,由于联合检测算法复杂度较高,目前联合检测技术不能支持邻小区多用户检测,难以克服同频邻小区的干扰。在一般城区中,出现同频小区重叠覆盖是比拟普遍的情况,当同频邻小区干扰信号进入智能天线波束主瓣宽度内时,干扰不能消除;极端情况下,当两小区智能天线波束同时指向切换区域内用户时,干扰程度较高,容易引起掉话和切换网络规划设计北京邮电大学硕士毕业论文失败。因此,随着同频邻小区干扰的增加,智能天线联合检测接收机性能不断下降,同频干扰的程度将直接影响网络性能。在进行无线网络规划时,需要考虑采用有效的方式

22、减少同频干扰对系统造成的影响。.可变切换点分配.采用了可变切换点技术,能够更好的对非对称业务进行适配,提高频谱利用率。由于全网初期肯定是以语音业务为主,数据业务比例很小,对语音业务来说,需要的是上下行对称切换点分配,因此,全网主要是以上下行时隙为:的对称切换点分配方式进行组网。随着网络的开展,出现了某些数据业务需求量较大的地区,此时如果要在该区域进行非对称切换点分配方式组网,需要考虑以下问题:.语音信道数目由此减少,如果语音信道缺乏,只有通过增加载频方式进行扩容,在该区域内需要详细规划能够支持的语音载扇数目。.非对称和对称两种小区的切换区域需要详细规划,防止上下行业务互相干扰的情况。.为了有效

23、的进行非对称切换点分配方式组网,应考虑使用单独载频专门支持该方式组网。然而,对同小区内多载频组网情况,由于目前同一基站的不同载频之间只能采用相同时隙结构配置,因此,采用单独载频支持非对称分配方式需要考虑采用不同的天馈系统。.动态信道分配.系统采用了动态信道分配、技术,在终端接入和链路持续期间,根据小区之间和本小区内的干扰情况,进行信道的分配和调整,可以有效分配空、时、频、码分信道资源。从的技术特点来看,的实现需要根据干扰情况,利用剩余的信道资源进行信道分配,因此,技术可以看作是.系统的抗干扰措施。在实际通信网络中,如果出现信道资源缺乏情况,将不能有效发挥作用,因此需要在网络规划时根据厂商设备情

24、况,综合考虑系统容量与之间的关系。北京邮电大学硕士毕业论文 网络规划设计图.网络结构厢络规划设计北京邮电大学硕士毕业论文第二章网络规划的要素移动通讯网络规划的特点移动通信网络的规划是一个复杂长期的过程,需要进行大量复杂的计算、数据的分析处理以及系统参数的反复调整,单纯依靠人工是不可能的,必须借助计算机软件工具来完成。网络规划有以下几个特征:.技术密集.计算度密集.经验密集我们现在的/.网络已经能够提供很好的话音业务以及可以提供一定的数据业务。据有关统计资料说明,到年,移动用户对数据业务的需求将会占到总业务需求的%。因此网络将要面对的客户群体将是包含非常复杂需求的用户群体,对网络效劳质量衡量的标

25、准将包括对话音业务方面的一覆盖室内、车内、室外等、呼叫成功率掉话率、拥塞率、成功率等、通话质量、等;以及对数据业务方面的一可靠性的网络覆盖、吞吐量和时延等。这些都对无线网络规划提出了更高、更严格的要求。因此,从事网络规划的工程师必须具有丰富的网络建设经验。.网络规划的指导原那么.综合建网本钱控制最低。以最小的本钱获得最正确的性能,最大限度的发挥网络的效用。一般来说无线网络局部的投资接近总投资的嗍。因此对无线网络局部进行合理的规划和优化可以大大减少投资.可盈利的业务覆盖情况最好。从市场的角度出发,合理地安排网络布局,在日益剧烈的移动通信市场竞争中获得最正确的效益。优秀的网络规划,是建设优秀网络的

26、根底,可以提高市场竞争能力,提高运营商的信誉。北京邮电大学硕士毕业论文 网络规划设计.资源分布合理化,使网络的有效容量最大化。网络的预期话务容量将比、更大,提供的业务多样化,技术也更复杂【 】。基于一般技术的信号强度分析不能满足需求。不经过细致的规划,无法发挥?网络的优势。.网络提供业务质量最优。使网络可提供的各项业务质量到达最好,使用户的主观感觉最好,保持在移动通信市场对用户长久的吸引力。.网络规划中的核心问题小区内和小区间的干扰对网络的覆盖和容量都产生影响。在系统的网络中,由信号强度决定该小区的覆盖范围,在系统设计中,进行网络的覆盖和容量设计主要从以下情况出发:.链路预算只能提供粗略的路径

27、损耗值,在实际的工程设计中,只能作为参考值,而不能用来指导工程建设。根据网络规划的经验,要得到精确的可以用来指导网络建设的路径损耗情况,必须采用适宜的传播模型,并且在不同的地形条件中进行模型参数的修正,得到反映各不同地区实际无线环境对无线电信号影响情况的模型修正系数。这样才能够比拟准确地预测出小区的覆盖范围,进行进一步的链路级仿真计算,控制导频污染等问题。.系统的及容量极大地受干扰影响,干扰使得覆盖和容量都同时发生变化。也就是说,在设计的初期就需要确定网络的负荷极限以防止因承载话务量的增大而导致的严重干扰。.影响网络容量的主要有以下方面:端发射功率影响网络覆盖范围及网络容量、每用户的话务量影响

28、整个网络容量;影响网络容量的另一个因素是切换及其所需的额外开销基站需增加额外的单元;接口需增加额外的传输链路;移动台需增加额外的解调器;基站内不同扇区间需增加额外的链路等。因此,更多地考虑用户行为及用户终端效劳特性的多变性,对多种混合业务进行符合实际的业务容量估算,是网络设计中具有挑战性的工作。.不连续的或间断突发性的数据业务需求给网络的无线接口端带来的动态性的话务负荷,同时,在多业务混合的网络中,给各种实时业务提供符合严格时延要求的效劳也相对困难。这种动念速率选择需要针对不同的业务需求北京邮电大学硕士毕业论文 .网络规划设计信道的不同分配相应的无线链路资源。这也是在网络设计中使容量和覆盖取得

29、平衡必须要考虑的话务因素。.由于网络对干扰的敏感度较高,用户通话时在上行链路产生的干扰表现为整个小区的噪声被抬高,当用户距离比拟远时,此时,为了保持一定的通话质量,会提高发射功率,这样就造成了对其他小区的干扰。这也就是中的“远近效应问题【】。同时,在.网络中,在高话务量、高数据业务地区,的数目将远远多于网络中基站的数目,合理选择站址就显得更加重要。因此,在建网中,将站址选择在靠近用户多的地方将会降低网络的干扰,反之,那么会增加网络干扰。因此,在选择站址时,设计人员一般需要遵循以下原那么:位置尽量定在热点话务地区;切换或切换的区域话务较低。.配套及其他辅助性投资约占建网本钱的近%,为了节约投资、

30、加快建设速度,如何尽量充分利用现有网络设施也是我们网络设计中需要考虑的重要内容【】。.的与现有的基站共站可以节约大量的配套及辅助性资金,但考虑选择共站需要从总体出发。共站的前提首先是需要有足够的空间放置设备及天线并要满足一定的隔离度要求,其次还要考虑到总体网络的上述干扰、容量等因素选择性地加以利用。.网络规划与基于技术网络规划的不同任何类型的网络建设时期,都要要综合考虑覆盖、容量,质量间的关系,从网络建设的侧重点出发进行设计和建设。在基于技术的网络中,对网络质量的掌控可以通过链路预算的计算结果及网络规划工具来分析网络的覆盖和容量。整个网络的覆盖和容量二者可以作为相互独立的元素进行考虑。在为根底

31、的网络中,覆盖、容量之间的关系密不可分,相互影响,所以在进行规划设计时,就需要在两者之间进行控制,取得整个网络的平衡。这一点,与网络的建设网络,二者可以相互独立,分别进行具有很大的不同。 .网络与网络在无线网络规划中主要区别可作如下简单总结:.系统使用统一的频率,所以不需要进行精心的频率规划.以技术为根底的网络,其明显的特征就是存在“呼吸效应,北京邮电大学硕士毕业论文 网络规划设计因此必须要综合考虑网络的覆盖与容量,在二者之间取得平衡;.是一个干扰受限的系统,具有软容量的特性.上行链路覆盖范围的限制最大允许链路损耗受限于移动台的发射功率和用户负荷干扰强度.下行链路需要考虑防止过大的切换交叠覆盖

32、以及导频干扰.对于上下行链路进行独立的分析是因为它们不同的链路特性.在网络中需要支持多种平台的用户终端,在不同的效劳等级质量要求下,可以支持可变速率的数据业务;.不断变化的用户行为,产生的网络的干扰动态变化;.接力切换在带来一定的增益及质量改善的同时也增加了网络资源的开销;.选择基站站址的要求、可以与现网已有基站共站的条件。规划设计的中心思想可以简图形式描述如下:。慧璃。:誊蒜一:墨黧。,黑。,鬈一弓.。图. 规划设计的中。思想.网络规划的流程以及主要内容综合以上各点,我们认为在进行?无线网络规划时,可以按照以下流程开展:.进行业务预测,通过对确定地区经济和用户行为等的分析,确定规划目标:包括

33、对不同区域密集市区、一般市区、郊区和农村等覆盖、容量和服务的要求数据业务速率和等;.覆盖分析:通过链路预算进行初步、粗略的覆盖分析;进一步利用规划软件帮助进行比拟精确的覆盖分析,其中需要进行传播模型参数校正,来获得网络规划设计北京邮电大学硕士毕业论文更加准确性和可靠的覆盖预测;.容量分析:分析系统软容量的特性,沉着量的角度分析小区范围;.将以上、步结果在规划软件上进行综合分析调整,从而在系统的覆盖和容量之间获得平衡,到达良好的设计效果:.基站选择及站址勘察:根据规划结果进行基站选择及站址勘察,实地查勘考核与基站共站的可能性;.将查勘后取得的基站数据可能与原设计有所改变导入规划软件,再次进行分析

34、,考核其合理性,并取得系统参数设计值如下行信道功率分配、多载波频率规划、扰码规划和切换算法参数设置等。本文后面局部的内容都是围绕上述问题及观点展开进行深入讨论,以期通过这些论述与剖析,获得优秀的系统设计规划方案。北京邮电大学硕士毕业论文同络规划设计第三章链路预算简单地说,链路预算是对一条通信链路中的各种损耗和增益的核算。网络规划和设计都需要进行链路预算。但是需要说明的是,链路预算是大量的经验数据,对不同的地区来说,每个地区的无线环境情况都会存在差异,包括建筑物的密集程度、建筑物的材质、甚至是环境的背景噪声等都不相同,所以链路预算的结果只能提供粗略的路径损耗值,在实际的工程设计中,只能作为参考值

35、,而不能用来指导工程建设。要得到比拟准确的反映无线环境对电信号的影响结果,必须要在本地进行模型修正来得到。?网络的业务量是非对称的,即网络上行和下行链路的数据传输量不相同。在进行网络规划时,必须先计算两个不同方向的值。?网络的典型表现就是:上行链路是受覆盖限制的,而下行链路是受容量限制的。.重要概念处理增益:处理增益在数值上等于扩频带宽与数据速率的比值,它表示经过解调后,用户信噪比可增加的倍数。.扩频后的带宽是。通信概率:通信概率是指移动台在无线区域覆盖边缘或区内通信时,信号质量达到规定要求的成功概率。分为边缘覆盖率和区域覆盖率两种。对通信概率产生影响的因素包括:天线配置和高度、地形种类、移动

36、设备的类型和所使用的服务等。/每比特的信号能量除以噪声谱密度,要求其满足预先规定的业务质量如误比特率,噪声包括热噪声和干扰。/代表基站接收机解调门限。通过链路仿真和实测得到。与业务类型、传播环境、接收机解调性能,配置条件收分集、功控、切换相关。负载因子:反向链路负载因子反向链路负载因子可写为:力穆,一 一志其中 ,网络规划设计北京邮电大学硕士毕业论文.其他小区干扰归砸再扩.:每小区用户数,:码片速率,.,尼:用户的比特率,:用户在物理层的激活因子,话音取.,数据取.,下行链路负载因子轧耖筲郴磁列其中,口:用户的信道正交系数,依赖于多径传播,完全正交的单径信道为,不正交为,多径信道中正交系数的典

37、型值在.和.之间;:用户接收的其他小区与本小区的基站功率之比,依赖于在小区中的位置和对数正态阴影效应。.链路预算根本原理叶。,竺竺圜蛩.吁 理工盟坏础臣鲫叭、螂鹃屡田甲一、臣叫?匝匠卜圈链路预算是一种为不同业务提供小区范围评估的有效方法。通过对系统北京邮电大学硕士毕业论文网络规划设计中前反向信号传播途径中各种影响因素进行考察,对系统的覆盖能力进行估计,链路预算的结果被称为最大各向同性路径损耗。使用适当的传播模型可以将其转化为小区范围。链路预算中很小的变化可以导致初规划结果的大不相同【】。对于不同业务和比特率最大路径损耗不同。链路预算可分为前向链路预算和反向链路预算:反向链路预算反向链路预算可以

38、对无线网络规划提供依据,进行无线链路规划时,主要过程见下列图:前向链路预算在无线设计中,对前向链路进行人工计算意义不大,在反向链路预算中,各种因素相比照拟确定,因此结果较为可靠。与反向链路相比,前向链路有以下特点:业务信道功率为所有用户所共享:切换时,一个移动台同时和多个基站保持通信,这给前向链路带来了额外的负担:另外前向链路所需要的接收到的/,随数据速率、移动速度和多径条件的不同,变化范围比拟大。因此,前向链路预算很难做得很准确,因网络具体情况而不同,无法给出一个通用的取值。尽管通常取周围基站的干扰系数进行前向链路预算,但与实际情况相比,在不同网络,不同地区,结果相差悬殊,取值很难确定。需要

39、指出的是对于不同的假设链路预算计算的结果变化会很明显。如果馈线损耗只增加就会导致小区覆盖减小%。为了能够比拟链路预算计算的结果必须使用相同的假设。北京邮电大学硕士毕业论文 网络规划设计.链路预算算法介绍.下行链路前向:下行链路最大传播损耗; .:基站业务信道最大发射功率;:基站内合路器损耗;:馈线损耗;:基站天线增益;:移动台天线增益;:阴影衰落余量与传播环境相关;干扰余量与系统设计容量相关;建筑物穿透损耗要求室内覆盖时使用;:人体损耗;?:移动台接收机灵敏度业务、多径条件等因素相关。.上行链路反向?:上行链路最大传播损耗;一磁?一磁一舻一嚣一学一?一嚣一:移动台业务信道最大发射功率;:馈线损

40、耗:基站天线增益;:天线增益;:阴影衰落余量与传播环境相关;:干扰余量与系统设计容量相关;:建筑物穿透损耗要求室内覆盖时使用;:人体损耗;:基站接收机的灵敏度与业务、多径条件等因素相关。北京邮电大学硕士毕业论文 网络规划设计.链路预算参数说明.基站业务信道发射功率一本参数为系统参数,各种业务取值不同:一可根据业务类型和所需的该业务信道覆盖范围确定;。一设定值定义在机顶天线口,无须考虑合路器损耗.最大发射功率?帅 / /一?一五磷毹 ?一.规定了个功率等级的;一链路预算时,假设语音业务最大发射功率;数据业务最大发射功率。.快速功控余量与最大发射功率一快速功控能够对抗低速移动/条件下快衰落的影响,

41、从而降低衰落信道条件下解调所需/要求;一链路预算中使用理想功控条件下解调门限进行计算。实际工作中,由于最大发射功率限制,解调性能会恶化;一为了保证闭环功控有效性,在链路预算中增加快速功控余量有时也叫快衰落余量;一步行条件下,快速功控余量典型值. ;一高速移动条件下,快速功控起不到对抗快衰落的作用,快速功控余量为;.基站合路器损耗一基站业务信道最大发射功率设置值定义在机顶天线口,合路器损耗在链路预算中无需考虑;.基站馈线损耗一?系统工作在频段,机顶到天线间馈缆损耗不可忽略;一典型值:馈缆损耗/;一馈缆损耗会降低接收机接收电平,从而对覆盖能力产生影响。使用塔放时,接收机放大环节移到馈缆之前,从而消

42、除了馈缆损耗的影响。.基站天线增益 一在水平平面中天线的最大增益;北京邮电大学硕士毕业论文 网络规划设计一定向天线增益较大,用于城区覆盖;全向天线增益较小,可以用于乡村;一典型值:全向天线;。定向天线扇区用。.移动台天线增益 一通常假设移动台天线增益为.干扰余量一系统为自干扰系统,其覆盖与容量密切相关,在链路预算中就表现为干扰余量的引入;一定义为/,表示系统自身地干扰使背景噪声提高地程度;一对于反向链路,不同的负载水平对应不同的干扰上升。例如,的干扰上升对应%的负载,的干扰上升对应%的负载;一对于前向链路,负载与干扰的关系同样存在,但难以进行理论计算,需要通过仿真确定:一在链路预算中干扰余量的

43、取值由系统的设计容量要求决定。.基站接收机灵敏度一基站接收机灵敏度是指接收机输入端为保证信号能成功地检测和解调或保持所需要地,所需的业务信道最小地输入功率;/:数据速率信道编码前:热噪声密度,常温下等于一/:接收机噪声系数,在数值上等于输入信噪比与输出信噪比地比值:干扰余量.移动台接收机灵敏度/ 移动台噪声系数,典型值协议要求优于.阴影衰落余量一在移动传播环境中,接收信号功率电平将经受阴影效应,这使得收到的信号电平为一个随机变量;一链路预算得到的路径损耗值为中值,由于阴影衰落,实际的路径损耗在此值上下波动;一为了保证一定的边缘覆盖概率,需要留出一定的余量,即阴影衰落余量;一通常假设阴影衰落服从

44、对数正态分布。根据阴影衰落方差和便缘覆盖概率要求运营商确定,可以得到所需的阴影衰落余量:值边缘覆盖概率阴影衰落方差值其中函数为标准正态分布累积函数的逆函数。北京邮电大学硕士毕业论文 网络规划设计一参考文献指出,为了防止小区边缘的所谓乒乓效应需要的额外余量。.建筑物穿透损耗一如果使用室外基站进行室内覆盖,需要考虑建筑物穿透损耗;一建筑物穿透损耗与建筑物类型有关。例如,密集城区建筑物穿透损耗典型值,郊区,车内。.人体损耗一对于手持移动台,需要考虑人体穿透损耗的影响;一人体损耗典型值;一数据终端由于使用方式不同,可以不考虑人体损耗影响。.链路均衡对于.系统而言,经过链路预算分析后得到地前向和反向地最

45、大允许传播损耗有可能不相等。当前向链路太强反向链路太弱时,对于处于切换状态地移动台而言,导频信道的强度指示移动台进行越区切换,但是移动台地反向发射功率缺乏以维持反向链路地功率要求,很容易导致掉话,这时的导频信道就不再是协助切换而是干扰了。另一方面,假设前向链路太弱而反向链路太强,在小区交界处,虽然移动台有足够的发射功率与两个基站同时通信,但是前向链路的信号太弱,移动台很容易失去与任一基站的联系。因此要求前反向链路到达均衡,均衡的系统可以使切换平滑并且降低干扰】。定义平衡因子为前向链路最大允许传播损耗减去反向链路最大允许传播损耗。如果,那么系统是前向链路受限;如果,那么系统是反向链路受限;如果,

46、那么系统是平衡的。对于实际的系统设计,其规那么是:一前向链路受限链路均衡反向链路受限式中是计算时将所有因素考虑进去所能引起的偏差。网络规划设计北京邮电大学硕士毕业论文第四章无线传播模型由于链路预算是由大量的经验数据得到的结果,只能提供粗略的路径损耗值,在实际的工程设计中,由链路预算得到的小区覆盖半径只能作为参考值,而不能用来指导工程建设。要得到比拟准确的反映无线环境对电信号的影响结果,必须根据不同地区、不同小区覆盖的需求选择适当的传播模型,并且在本地进行模型修正得到比拟准确的小区覆盖半径。无线小区规划的首要问题是建立传播模型,来模拟电信号在无线环境中的衰减情况,估算出尽可能接近实际的接收点的信

47、号场强中值,从而进行合理的小区规划,既满足用户需求的同时又可以节约投资。在第二代数字蜂窝移动技术、中,我们已经熟知并广泛应用于工程实际的传播模型有适用于室外型大区制蜂窝结构的、和适用于微蜂窝结构的经验公式等,都是在大量的测试数据中总结出来的信号电平随地理环境变化的衰减的分布规律的经验模些模型是在大量的统计数据中总结出的经验数据,并且是从特定的地理区域获得的,它们都具有一些地区适应性,如更适用于准平坦地形情况类似于东京地形、.适用于中小城市等。在实际的工程使用中,要根据不同地区的无线环境情况有选择地使用。在第三代移动通信技术中,我们要考虑到用户分布的可能范围即我们的覆盖目标。在很大程度上,未来蜂

48、窝系统主要采用的是微蜂窝系统和微微蜂窝结构,这就要研究更复杂的路径损耗。微蜂窝中的低于周围建筑物高度的基站和周围建筑物形状及高度、街道宽度、地形等对无线传播的影响都应在我们规划的范围之内。为了到达一定的精度,引用了可视化技术来对覆盖区域环境进行描述以及射线跟踪算法来进行覆盖模拟。总之,在第三代移动通信技术中,我们所要考虑的不仅有大区制的扇区覆盖、更有小区制以及微小区制的扇区覆盖。因此,在未来的传播预测中,用到的将是一种混合的预测算法。即:在大区制覆盖的地区仍然采用宏蜂窝传播模型经验公式,并且通过实地做连续波测试得到的修正因子来更加精确描述当地无线路径损耗。在以微小区结构为主的密集复杂城区,运用

49、可视化技术及射线跟踪算法来进行精确模拟。北京邮电大学硕士毕业论文网络规划设计.移动无线传播环境移动无线传播环境决定着电波传播的特性,从而影响着无线电信号的传输质量。因此,研究无线通信的重要问题就是研究无线传播环境对信号的传输质量的影响,也就是研究无线电信号在空中所经历的路径损耗。、自由空间的根本传播损耗自由空间的定义:指充满均匀理想介质的空间,而且不存在地面和障碍物的影响。在自由空间里传播的电波不产生反射、折射、散射、绕射和吸收等现象,只存在因扩散而造成的衰减。自由空间的根本传输损耗是指位于自由空间的发射系统的等效全向辐射功率与接收系统各向同性接收天线所接收到的可用功率之比,通常用表示。当收发

50、天线之间的距离一工作波长时,可由下式计算:.、非自由空间的根本传播损耗在移动无线电环境中,传播环境的复杂多变和移动台的不断移动,无线链路呈现出复杂多变的特征。从信号在空中传播的路径来分,可以分为直射传播和非直射传播。一般情况下,在基站和移动台之间不存在直射信号,接收的信号是发射信号经过假设干次反射、绕射和散射后的叠加,在某些特别空旷地区或基站天线特别高的地区存在直射传播路径。人们经过理论分析和长期的实际观测,建立了基站与移动台之间的无线信道的统计模型,认为,电波传播的损耗主要由以下三个局部构成:网络规划设计北京邮电大学硕士毕业论文戏卜 【甥鬈,?囊。表示空传播路径损耗:蔫为某时刻基站和用户之间

51、的距离矢量。间的传播损耗,该损耗主要是由于电波传播的弥散特性造成的。多径衰落:通常引起多径效应的主要原因是移动台周围半径约内的物体造成的反射。它反映了数十波长内,接收信号电平的均值的变化趋势,此时信号的均值服从瑞利分布。即公式中的项。慢衰落:在移动无线电环境中,电波传播除了存在多径衰落外,还有由于地形起伏和人造建筑物引起的慢衰落以及由于电波的空间扩散造成的衰减。它反映了数百波长内接收电平均值的变化趋势,此时信号的均值服从对数正态分?布。即公式中的颈。加性高斯白噪声:对信号造成干扰的除了上述三种乘性干扰外,还始终存在着一种加性噪声,服从高斯分布;其噪声源包括热噪声、雷电噪声等,同时,多用户干扰及

52、来自其他小区的干扰也常被等效为高斯白噪声。.传播模型预测根据传播模型的获得方式,我们通常可以把它们分类为:经验模式;半经验或半确定性模式;确定性模式。经验模式是将大量测试的结果经过统计分析得到的反映无线路径损耗的公式。如:、.、模型等。确定性模式是对具体的现场环境应用电磁理论计算的方法。在这种模式中,已使用的几种技术通常基于射线跟踪的电磁方法一几何绕射理论、物理光学等。在这种模式中,无线传播与环境特征如建筑物的高度、棱角、街道宽度、物体外表物质等有关。半经验或半确定模式是把确定性方法用于一般的市区或室内环境导出的公式。还可以根据实验结果对等式进行修正,得到表征天线周围地区规定特性的函数。如:等

53、。由于移动通信所在环境的多样性,每个传播模型都是适用于某特定类型地区的模型,根据我们所提供无线效劳的环境差异,通常把传播模型分为以下三类:宏蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝。以下就关于几种在中就已经得到广泛应用、并且可以扩展到频段使用的传播模型加以论述其应用。需要说明的是,每种规划软件都有其推荐使用的传播模型类型,可能与下述几类不完全相同,但是经过实际工程应用数据说明其误差在可接受的范围之内的,都属于可用的北京邮电大学硕士毕业论文 网络规划设计传播模型。.室外宏蜂窝的传播模型.模型模型是预测城区信号是使用最广泛的模型。应用的频率是姗之间,后来测试结果又被扩展到由的频率上。适用距离在到,天线高度在到之间。

54、.模型以准平坦地形为基准,并按照地形地貌分为开阔地、郊区和城区。开阔地:指传播路由上没有大的障碍物的开阔地带,以及前方数百米内没有任何阻挡的区域。厶厶市区一.一.郊区:在传播路由上分布有少量的不太密集的障碍物以及障碍物的高度比较低的区域。郊区路径损耗的计算公式为,?.厶厶市区营二。城区:指传播路由上集中分布着两层楼或以上的建筑物,或者有茂密的森林。城区路径损耗的计算公式为:.%.式中,是弓入的有效移动天线修正因子,.中、小城市。.。?. 厂大城市厂大城市.。.为了使模型能适用于一些特殊地区,如丘陵地形、斜坡地和水陆混合地区等,模型定义了基站的有效天线高度,来应用于无线电波传播模式中。通常在我们

55、使用的各种规划软件中,将该模型进行了修正,使得该模型更能适用于实际工程及更便于计算机进行模拟计算。因此,使用模型首先需要对所研究的地区进行分类,即把所研究地区按照地物的分布划分为:开阔地、郊区和城区、密集市区等,然后根据不同的地形分类来进行实地连续波测试,再通过模型校正得到关于。模型在当地的修正因子。这样就得到比拟能够精确反映当地路径损耗的预测结果。北京邮电大学硕士毕业论文该模型的主要缺点是对城区和郊区快速变化的反映较慢,预测和实测值之闻的偏差在左右,并且在小区半径之内的偏差较大,只适用于基站半径较大的宏蜂窝的覆盖预测。.模型.模型也是以等人的测试结果为依据,通过对高频段的传播曲线进行分析,得

56、到所建议的公式:.?.虹心邮是有效移动天线修正因子,。广密度适中的中等城市和郊区乡镇大城市中心.模型是以中小城市的无线环境为基准,适用于工作频率蛐之阃,天线高度在到,手持机的天线高度在到之间,适合于基站半径在到。.模型模型的特点是基于特定无线电路径上的实际地形变化,将有效天线高度随移动台位置变化而变化所引起的天线高度增益考虑在内,从而使预测值的标准偏差限制在内。伪模型是可适用于市区和郊区的经验模式。无障碍路径一,。,。等。人造建筑物引起地形引起障碍路径聋一等“一只。一?帕人造建筑物引起地形引起水面上的固定台一移动台?自由空间:、式中:接收信号电平;?截收点的接收信号电平;路径损耗斜率:一截收点至基站的距离,取;预测点至基站的距离,适用于;北京邮电大学硕士毕业论文 网络规划设计吃?有