1、xxxxxxxxxxx畢業論文 畢業設計（論文）設計（論文）題目td-scdma系統網絡規劃方案設計 學 院 教 學 系 班 級 姓 名 指導教師 年月td-scdma系統網絡規劃方案設計 摘要 隨著移動通信的飛速發展,傳統的以話音和低速數據業務為主的第二代移動通信系統逐漸不能滿足人們的要求,而新興的數據和多媒體業務,如email、視頻傳輸、文件下載等將成為移動通信中不可或缺的業務組成。3g牌照的發放標志著我國已經進入3g時代，網絡規劃是3g時代運營商在激烈的競爭中能否立于不敗之地的關鍵。td-scdma是我國具有自主知識產權的標準，由于采用時分雙工，上行和下行信道特性基本一致，因此，基站根據

2、接收信號估計上行和下行信道特性比較容易。此外，td-scdma使用智能天線技術有先天的優勢，而智能天線技術的使用又引入了sdma的優點，可以減少用戶間干擾，從而提高頻譜利用率，再加上聯合檢測、接力切換、動態信道分配等一系列新型關鍵技術和無線資源管理算法，給其無線規劃帶來不同的內容和新的特點。我國的通信行業是個特殊的行業，目前正處于發展中，對于td-scdma網絡而言，目前只有中國采用該標準，因此針對td-scdma網絡自身特點進行有效科學的網絡規劃才能在今后的競爭中立于不敗之地。關鍵詞 ：3g td-scdma系統 網絡規劃 目錄1緒論12 td-scdma相關介紹22.1td-scdma的現

3、狀22.2項目背景22.3論文內容33 td-scdma規劃方法流程43.1無線網絡規劃目標43.2無線網絡規劃原則43.3無線網絡規劃內容43.3.1基站規劃43.3.2傳輸規劃53.3.3 rnc規劃53.4無線網絡規劃的基本流程53.5需求分析53.5.1覆蓋目標53.5.2質量目標63.5.3容量目標74業務模型分析84.1業務分類84.2話務模型84.2.1 cs域話務模型84.2.2 ps域話務模型84.3總話務量與信道容量規劃95規模估算105.1覆蓋估算105.2容量估算115.3站點容量規劃115.4站址選擇125.5網絡規模估算結果136站點勘測報告146.1站點勘測知識基

4、礎146.2站點勘測內容與流程146.3站點勘測計劃146.4站點勘測報告157無線網絡規劃性能仿真197.1無線網絡仿真的方法197.2無線網絡仿真198總結22謝辭23參考文獻241緒論2000年5月5日，國際電信聯盟（itu）正式公布了第三代移動通信標準，其中，由信息產業部電信科學技術研究院（簡稱catt）于1998年6月代表我國信息產業部向itu提交的td-scdma標準，正式成為itu第三代（3g）移動通信標準lmt2000建議的一個組成部分，標志著我國終于擁有了具有自主知識產權的3g國際標準。西門子公司與catt的合作始于1998年。當時歐洲對第三代移動通信標準作了選擇，即在頻分雙

5、工（fdd）模式的基礎上采用w-cdma技術。在時分雙工（tdd）模式上采用由西門子開發的td-scdma技術。西門子對td-scdma技術的研究始于90年代初期，通過與著名高等院校、科研機構和各大公司的合作，使該技術不斷成熟，并由歐共體作為第三代技術立項研究。與此同時，90年代中期，catt提出了基于tdd模式的scdma方案，主要應用于無線本地環路（wll）。該方案在逐漸商用后得到了進一步發展，并在cdma基礎上加入了cdma概念，形成了td-scdma技術。 1998年中期，西門子與catt進行了首次接觸。雙方發現，歐洲的td-scdma與中國的td-scdma不僅有許多相似之處，而且在

6、技術上存在諸多互補方面，于是雙方提出合作設想，并多次在歐洲和中國兩地進行技術探討，最終達成共識，將兩種技術相互補充，使之融合為一種技術，命名為td-scdma。隨即于1998年秋，雙方開始進行了大量td-scdma標準化工作，包括技術制造、仿真驗證、起草標準文稿等。通過一年多的艱苦努力，td-scdma技術終于得到了國際上的認同，并被國際電聯（itu）采納，成為第三代移動通信的標準之一。基于雙方在標準上的成功合作，西門子與catt于1999年夏達成另一協議，即td-scdma的產品開發協議。自此，雙方開始了產品的開發的合作，同時，中國也開始了國內的td-scdma網絡建設。2 td-scdma

7、相關介紹2.1td-scdma的現狀在3gpp的體系框架下，經融合完善后，由于雙工方式的差別，td-scdma的所有技術特點和優勢得以在空中接口的物理層體現。物理層技術的差別是td-scdma與wcdma最主要的差別所在；但在核心網方面，td-scdma與wcdma采用完全相同的標準規范，包括核心網與無線接入網之間采用相同的iu接口；在空中接口高層協議棧上，td-scdma與wcdma二者也完全相同。這些共同之處保證了兩個系統之間的無縫漫游、切換、業務支持的一致性、qos的保證等，也保證了td-scdma和wcdma在標準技術的后續發展上保持相當的一致性。 在3g技術和系統蓬勃發展之際，不論是

8、各個設備制造商、運營商，還是各個研究機構、政府、itu，都已經開始對3g以后的技術發展方向展開研究。在itu認定的幾個技術發展方向中，包含了智能天線技術和tdd時分雙工技術，認為這兩種技術都是以后技術發展的趨勢，而智能天線和tdd時分雙工這兩項技術，在目前的td-scdma標準體系中已經得到了很好的體現和應用，從這一點中，也能夠看到td-scdma標準的技術有相當的發展前途。 另外，在r4之后的3gpp版本發布中，td-scdma標準也不同程度地引入了新的技術特性，用以進一步提高系統的性能，其中主要包括：通過空中接口實現基站之間的同步，作為基站同步的另一個備用方案，尤其適用于緊急情況下對于通信

9、網可靠性的保證；終端定位功能，可以通過智能天線，利用信號到達角對終端用戶位置定位，以便更好地提供基于位置的服務；高速下行分組接入，采用混合自動重傳、自適應調制編碼，實現高速率下行分組業務支持；多天線輸入輸出技術(mimo)，采用基站和終端多天線技術和信號處理，提高無線系統性能；上行增強技術，采用自適應調制和編碼、混合arq技術、對專用/共享資源的快速分配以及相應的物理層和高層信令支持的機制，增強上行信道和業務能力。 2.2項目背景在政府和運營商的全力支持下，td-scdma產業聯盟和產業鏈已基本建立起來，產品的開發也得到進一步的推動，越來越多的設備制造商紛紛投入到td-scdma產品的開發陣營

10、中來。隨著設備開發、現場試驗的大規模開展，td-scdma標準也必將得到進一步的驗證和加強。在計算機和互聯網飛速發展的今天，圖像、語音和數據相結合的多媒體業務和高速率數據業務將成為必不可少的服務內容，它們的業務量將有可能遠遠超過傳統的語音業務的業務量。而主要針對傳統語音和低速率數據業務的第一代、第二代移動通信系統不僅遠遠不能滿足未來用戶的業務需求，而且隨著用戶數的迅猛增加，現在的系統也遠遠不能滿足用戶容量的發展需要。再有，第二代系統中的幾個主流技術相互之間并不兼容，無法實現全球漫游。因此，新一代的移動通信系統(即第三代移動通信)的研究與發展成為了電信領域的一個新熱點。而網絡規劃是運營商首先要做

11、的。2.3論文內容本論文由如下內容組成：第二章詳細給出了本項目td-scdma無線網絡的規劃目標、原則、方法流程及需求分析。第三章詳細分析了本項目中采用的話務模型。第四章簡要給出了td-scdma無線網絡規模估算的過程，重點考察鏈路預算的結果，得到小區覆蓋半徑。第五章詳細站點勘測，得出勘測報告。第六章仿真驗證方案。3 td-scdma規劃方法流程3.1無線網絡規劃目標成本質量容量覆蓋 圖1無線網絡規劃要素圖由圖1 可以看出我們的無線網絡規劃目標有四點，其中成本由覆蓋、質量、容量決定，所以對于運營商要使盈利業務的覆蓋(coverage)是最佳的；核心業務的質量(quality)最優；有限資源的容

12、量(capacity)最大；而綜合建網的成本(cost)最小，這是網絡規劃的最終目標。3.2無線網絡規劃原則網絡規劃目標必須要達到服務區內最大程度的時間、地點的無線覆蓋，最大程度減少干擾，達到所要求的服務質量，最優化設置無線參數，最大發揮系統服務質量，在滿足容量和服務質量前提下，盡量減少系統設備單元，降低成本。網絡規劃是覆蓋（coverage）、服務（service）和成本（cost）三要素（簡稱csc）的一個整合過程，如何做到這三要素的和諧統一，是我們網絡規劃必須面對的問題。一個出色的組網方案應該是在網絡建設的各個時期以最低代價來滿足運營要求。這就需要統一規劃、分步實施既要保證現階段覆蓋、容

13、量和質量，又要考慮后期維護、擴容和升級而且在密集區域考慮以容量為主，其他區域考慮以覆蓋為主在初期考慮大范圍的連續覆蓋為主 ，后期考慮容量和質量。這就是規劃的原則。3.3無線網絡規劃內容3.3.1基站規劃基站的規劃包括以下幾個方面，首先是站址規劃，先確定規劃區域內基站數量和各站點的地理位置；然后對基站設備配置，根據規劃方案確定扇區、載波和信道單元的數量；接著配置無線參數，根據勘測報告設置工程參數（天線類型、天線掛高、方向角、下傾角）和小區參數（頻率、擾碼、位置區等）最后對無線網絡性能預測分析，通過系統仿真預測主要無線網絡的性能指標。3.3.2傳輸規劃計算各站點iub接口傳輸需求以及iu和iur接

14、口的傳輸需求。3.3.3 rnc規劃根據rnc容量和基站規劃結果，確定rnc的數量和設備配置，完成rnc控制范圍的劃分。3.4無線網絡規劃的基本流程本次規劃設計嚴格遵循用戶要求，從而保證最終設計結果盡可能貼近網絡的實際需求。調查分析勘察網絡規劃需求分析無線網規站點勘測無線網絡詳細設計傳播模型測試傳播模型校正輸出規劃報告網絡規劃站點篩選網絡規模估算網絡預規劃設計仿真驗證驗證系統符合客戶要求仿真調查分析勘察網絡規劃需求分析無線網規站點勘測無線網絡詳細設計傳播模型測試傳播模型校正輸出規劃報告網絡規劃站點篩選網絡規模估算網絡預規劃設計仿真驗證驗證系統符合客戶要求仿真 圖2無線網絡規劃流程圖3.5需求分

15、析3.5.1覆蓋目標td-scdma無線網絡初期規劃保證達到良好覆蓋是網絡規劃的重點目標之一。在規劃區域的有效覆蓋區內，保證典型區域的網絡覆蓋應達到表給出的要求：表 1覆蓋目標區域類型連續覆蓋的業務要求區域覆蓋率密集城區cs64 kbps98%一般城區cs64 kbps95%郊區ps64 kbps90%對于本方案規劃地區為將臺路地區，主要針對北京電子科技職業學院、北京信息職業技術學院、將臺路小學三個地點為核心及周邊居民區做覆蓋，根據實際地理覆蓋面積和人口分布可知該區域為一般城區，所以覆蓋目標必須達到一般城區標準。實際需要覆蓋區域如圖： 圖3實際覆蓋區域三維圖3.5.2質量目標在對實際人群調查中

16、，學生人口較多，通信網絡中數據業務占得比重較大，故本規劃方案中，無線網絡質量的服務等級應達到以下要求： 表 2服務等級目標bler target業務類型目標值語音1%cs64 kbps0.1%ps數據ps 64kbps5%ps 128kbpsps 384kbpsdelay10s3.5.3容量目標由于沒有具體的容量要求，同時考慮到td-scdma網絡在容量上可以很輕易地通過增加載波的方式來提升網絡的容量（不考慮實際容量超過單扇區6載波的情況）。4業務模型分析4.1業務分類3g網絡提供語音和數據兩大類業務，具體的業務分類見下表。表 3移動業務種類預測表業務種類承載速率語音業務cs12.2/12.2

17、可視電話cs64/64mms業務ps64/64電子郵件ps64/64信息服務ps64/64wap瀏覽ps64/128www瀏覽ps64/128圖鈴下載ps64/128音頻流ps64/384視頻流ps64/3844.2話務模型根據對北京市業務的調查及預測，為各種業務建立相關模型，具體見下：4.2.1 cs域話務模型cs域的業務主要有純語音電話和可視電話兩種。其中，純語音電話是承載在cs域的12.2k的語音業務，可視電話是承載在cs域的64k數據業務，這兩種業務的上下行速率是對稱的，其業務特征參數如下表所示：表 4規劃區cs業務單用戶模型業務類型單用戶平均話務量(erl)語音0.01725 可視電

18、話0.00134.2.2 ps域話務模型規劃區內ps業務主要是下行，其業務特征參數如下表所示：表 5規劃區ps業務單用戶模型單用戶業務量 語音業務(erl)可視電話(erl)ps64/64(bps)emailps64/64(bps)mmsps64/64(bps)信息服務ps64/128(bps)圖鈴下載ps64/128(bps)wep瀏覽ps64/128(bps)www瀏覽ps64/384(bps)音頻流ps64/384(bps)視頻流下行單用戶（加滲透率）一般城區0.000614.70006.56006.10006.840030.480072.250012.280016.5800下行單用戶（

19、bps）一般城區27.3600109.570028.86004.3總話務量與信道容量規劃按erl _b表，計算出該區域的總話務量。該區域為業務一般城區，話務模型按經驗值估算。cs話務模型為單用戶0.020.03erl；ps話務模型為單用戶0.00050.0015erl（盡管td-scdma在理論上采用campbell、kr等算法來進行容量計算，到由于目前的移動用戶基數巨大，地形環境變化較快，加之數據用戶終端使用速率、業務類型、占用時長很難預測，因此利用上述經驗值來估算ps業務量）。該區域總話務量為44800.025erl+44800.001erl=116.48erl。(目前，業內的規則是：cs

20、呼損按照2%來計算， ps按照5%來計算。)根據總話務量查erl_b表得出該區域所需的總信道數量為190。5規模估算規模估算的結果應該包括基站數目、扇區數目以及載頻數目。5.1覆蓋估算 覆蓋估算流程如下： 確定無線傳播模型； 進行鏈路預算； 計算小區覆蓋半徑； 計算單站點覆蓋面積； 確定滿足覆蓋區域的基站數目。（1）無線傳播模型在所有的通信傳播環境當中，無線通信環境是最惡劣的，也是最復雜的，除了自由空間的路徑損耗以外，還要受到慢衰落和多徑傳播的影響，從而造成空間選擇性衰落、時間選擇性衰落和頻率選擇性衰落等情況的發生，使得上下行的接收信號質量大大劣化。因此，在無線網絡設計中，選擇一個與實際環境接

21、近的傳播模型是進行覆蓋估算和預測仿真的基礎。hata模型是應用較為廣泛的覆蓋預測傳播模型，它以標準平坦地形、大城市市區的中值場強或路徑損耗作為參考，對其他傳播環境和地形條件等因素分別以校正因子的形式進行修正。本次無線網絡預規劃的傳播模型是hata模型如下：lmodel = k1 + k2 * log(d) +k3 * log(heff) + k4 * diffraction loss + k5 * log(d) * log(heff) + k6 * hmeff + kclutter * f(clutter)公式中的各參數意義解釋如下：path_loss：傳播路徑損耗(db) k1： 衰減常數

22、k2： 距離衰減系數 k3：發射天線有效高度計算系數 k4： 繞射損耗計算系數 k5：系數k6： 接收天線有效高度計算系數 diffraction_loss：繞射損耗clutter_loss：地物衰減修正值 d：基站與移動臺之間的距離(km)hmeff：移動臺天線有效高度(m) heff：基站天線有效高度(m)（2）鏈路預算簡單地說，鏈路預算是對一條通信鏈路上的各種損耗和增益的核算。鏈路預算的目的是為了進行覆蓋預測。一般來說上行是功率受限，下行是功率和容量受限。而基站輸出功率大于終端輸出功率，因此一般只做上行鏈路預算。本次規劃也只采用上行鏈路預算。以下是td-scdma中的上行鏈路預算公式：允

23、許的最大路徑損耗(上行)=移動臺最大發射功率+移動臺天線增益+基站單天線增益+分集接收增益+切換對抗慢衰落增益-人體損耗-饋纜損耗-(基站接收機噪聲功率+基站接收所需的eb/n0 -處理增益)-干擾余量-快衰落余量-陰影衰落余量-穿透損耗具體鏈路預算表如下： 表6 td-scdma上行無線鏈路預算表注：由于td-scdma為上行受限，所以此處只給出相關業務的上行鏈路預算表。5.2容量估算 根據實際規劃區域調查人口密度為滯留工作人員約12000人平方公里，移動人員約為16000人。在3g網絡的建網初期，3g用戶的比例按現有2g用戶數量的20%40%計算（2g用戶數在北京可按人口數量的80%100

24、%計算 ）。 2g用戶在該區域為2800090%=25200；3g用戶在該區域為2520020%=5040。5.3站點容量規劃 根據總通道數190，計算出基帶處理板的數量，目前每塊板6cs的處理能力。 每cs最多能支持24個用戶，按照碼道負荷75%，所以19024/75%11，需要11cs容量.考慮3g用戶數量的發展，該容量應在規劃容量的基礎上增加20%50%，此處選擇增加30%,即14cs的話務量。目前的站型是s3/3/3，一個基站9cs，所以，需要站點的個數，是14/9=2個 站。（每個nodeb 帶三個天面，三扇區結構，每個扇區加3個頻點）td-scdma共有9個頻點，按照該區域的計算容

25、量并考慮今后發展，該區域在3g業務使用初期選擇使用3個頻點。5.4站址選擇 站址選擇內容包括： 地點位置； 站型（全向站、定向站）； 覆蓋區域（室內覆蓋、室外覆蓋）； 站點容量。 在下圖中，已經預設了3個可能的室外站點。 三站覆蓋方案：圖4 基站選址位置圖室外站a（定向站，三扇區，主要覆蓋北京電子科技職業學院，和睦家醫院和和橋麗晶小區。3/3/3、站型）；室外站b（定向站，三扇區，主要覆蓋室外公路，北京信息職業技術學院及周圍小區；3/3/3、站型）；室外站c（定向站，三扇區，主要覆蓋將臺路小學及周邊小區。3/3/3、站型）。站點配置：表7站點數據配置小區扇區擾碼天線方位角天線高度中心主頻點si

26、teasitea_1(101)550752016.0mhzsitea_1(102)551202019.2mhzsitea_1(103)552402022.4mhzsitebsiteb_2(201）430562022.4mhzsiteb_2(202）431202020.8mhzsiteb_2(203）432402017.6mhzsitecsitec_3(301)380492024.0mhzsitec_3(302)381202019.2mhzsitec_3(303)382402020.8mhz5.5網絡規模估算結果結合傳播模型和鏈路預算，得到一般城區域覆蓋半徑 表8基站覆蓋數據表6站點勘測報告 6

27、.1站點勘測知識基礎 td-scdma無線網規站點勘察是在無線網絡預規劃的基礎上進行的數據采集、記錄和確認工作，以便為網絡規劃、仿真工程師提供現場的具體信息。無線網絡勘察的目的是選擇合適的站點，以滿足話務分布以及無線傳播環境的要求。在無線網絡規劃中，站點的勘察和選擇在移動通信網絡建設中具有極其重要的地位，對于網絡的建設成本與網絡建立后的運行質量有重要的影響。6.2站點勘測內容與流程站點看測試在無線網絡預規劃的基礎上進行的詳細勘察設計。其站點勘察流程如下圖所示： 圖5站點勘查流程6.3站點勘測計劃（1）準備勘測工具：gps，指南針，激光測距儀，數碼相機，皮尺，望遠鏡。（2）站點勘測資料準備：無線

28、網絡預規劃報告；工程文件（建筑、天饋）；背景資料、現有網絡情況；當地地圖；站點配置清單；候選站址勘測表。（3）詳細勘測內容：經緯度信息和樓高信息的采集；天線安裝平臺位置信息和共址站的天線系統數據采集； 站址周圍傳播環境的勘測。（4）輸出詳細勘測報告 勘站信息； 站點信息； 掃描的地圖； 評價環境的影響； 無線環境照片。6.4站點勘測報告詳見下表： 1、基站天臺或鐵塔平面草圖（同時標出其他通信設備、拍攝照片方向和位置） 圖6基站天臺或鐵塔平面草圖2 、google earth 圖片，包括基站周圍阻擋和扇區示意圖 圖7基站位置和扇區示意圖3、站點周圍環境360度照片 0度 30度 60度 90度

29、120度 150度 180度 210度 240度270度 300度 330度 圖8站址周圍的無線傳播環境照片 7無線網絡規劃性能仿真 7.1無線網絡仿真的方法無線通信仿真劃分為： 鏈路仿真獲得鏈路級的參數，了解鏈路級特性； 系統仿真了解網絡特性，規劃、優化提供理論依據； 網絡仿真為網絡規劃提供依據。系統仿真又分為：靜態仿真和動態仿真。但不論靜態仿真還是動態仿真，它們所針對的研究專題基本是一樣的，都包括：容量的仿真、覆蓋的仿真、控制方法的仿真以及其他方面的仿真。（1）容量的仿真仿真內容包括：單獨語音業務情況，在給定中斷率條件下，單扇區可支持的最大連接數，即語音用戶前向鏈路和反向鏈路容量；語音數據

30、以一定比例混合時，語音業務和數據業務的中斷率仿真；開銷信道占用的功率對于系統容量的影響；系統中切換用戶的比例改變時，對于系統容量和中斷率的影響等。 （2）覆蓋的仿真仿真內容包括：天線型號和參數和方向角等改變時，對于系統覆蓋的影響；業務種類、負載因子等改變時，基站覆蓋范圍的變化小區“呼吸”的仿真；開銷信道占用的功率對于系統容量的影響；增加某些射頻設備之后，對于系統覆蓋范圍的影響。 （3）控制方法的仿真仿真內容包括：對于系統功率控制方法的仿真；對于系統接納控制方案的仿真；對于數據業務服務質量qos優先級的仿真；對于ue切換流程的仿真；系統多個載頻頻間切換的仿真；數據業務速率控制方案和重傳過程的仿真

31、。7.2無線網絡仿真無線網絡的仿真過程如下：首先，軟件將導入數據庫中的基站信息，并結合詳細地地圖經緯度信息，在地圖上顯示出來，如圖9所示；然后，進行仿真參數設置，根據覆蓋估算得到的各區域的小區半徑，盡可能利用原2g站址確定站點經緯度，基站覆蓋范圍如圖10所示；而對于沒有可提供站點的空缺位置，按照覆蓋估算得到的小區半徑，添加理論上滿足覆蓋需求的新站點；鄰區規劃是對每個基站下的相鄰小區進行規劃，通過仿真軟件查看鄰小區信息，實現自動鄰區數據的輸出，如圖11所示；最后，對以上所布站點，使用仿真軟件進行覆蓋仿真驗證，對于覆蓋不合理的站點進行站址或小區方位角、下傾角的調整，然后再仿真，如此循環，直到覆蓋滿足覆蓋目標為止。圖9 基站信息導入圖10 基站覆蓋范圍顯示圖11 鄰小區規劃 對于本次規劃的一些數據經過無線仿真軟件多次仿真校正，最終完成td-scdma基站勘測及網絡規劃方案。8總結本課題通過我系綜合實訓基地3g基站建設項目，結合 td-scdma網絡技