毕业设计（论文）-清远城区君华大厦TD-LTE系统室内覆盖工程设计.doc

2015 届本科生毕业 设计 清远城区君华大厦 TD-LTE 系统室内覆盖工程设计 Qingyuan City Junhua building TD-LTE indoor coverage systems engineering design 学生姓名学号 所在学院信息学院班级 通技 1114 班 所在专业通信工程 申请学位工学学士 指导教师职称副教授 副指导教师职称 答辩时间2015 年 6 月 6 日 目 录 目目 录录 设计总说明 .I INTRODUCTION.II 1概述.1 1.1站点概述.1 1.2 无线环境.2 1.2.1 当前测试情况.2 1.2.2 测试结果分析.2 1.2.3 其他电信运营商覆盖情况.3 1.3 建设目标.3 1.4 建设规模及投资.3 1.5 设计依据.4 1.6 设计原则.4 1.7 设计范围及分工.5 1.8 设计目标及技术要求.5 2技术要求.5 2.1LTE-SCDMA 系统技术要求.5 3信源设计.5 3.1 信源选取原则.5 3.2 配备原则.6 3.2.1 功率的配备原则.6 3.2.2RRU 的配备原则.6 3.3 覆盖分析.6 3.4 容量分析.6 3.5 小区规划原则.7 3.6 频率配置原则.7 3.7 率频道间隔.8 3.8 时隙配置原则.8 3.8.1 HSDPA 覆盖能力.8 3.8.2 HSDPA 吞吐量及用户数.8 3.8.3 频点配置.8 3.8.4 时隙配置.9 3.8.5 HS-SICH 及 HS-SCCH 的设置.10 目 录 3.9 码资源规划.10 3.10 LTE/2G 双模互操作策略.11 4 室内分布系统设计.11 4.1 覆盖方式.11 4.2 边缘场强分析.11 4.3 天线口功率分析.12 4.4 泄漏控制.12 4.5 干扰分析.12 4.6 切换分析.12 4.7 模测分析.12 4.8 电磁辐射防护分析.13 5 天馈设备性能描述.13 5.1 天馈系统设备技术指标.13 5.2 无源设备技术指标.16 6 室内覆盖工程施工安装要求.17 6.1 主设备安装要求.17 6.2 电源安装要求.17 6.3 天线安装要求.18 6.4 馈线布放要求.18 6.5 无源设备安装要求.19 6.6 有源设备安装要求.19 6.7 防雷接地要求.19 6.8 标签.19 7、安全生产要求.19 7.1 工程安全管理组织.19 7.2 施工安全管理要求.20 网络安全要求.20 7.4 施工现场安全要求.20 8 预算部分.22 8.1 预算依据.22 8.2 工程量及工程总投资.22 8.2.1 主要安装工程量.22 8.2.2 工程总投资.22 8.2.3 预算费率取定.22 鸣 谢.24 参考文献.25 设计总说明 I 设计总说明 随着经济的发展，人们的生活水平越来越高，高楼大厦如雨后春笋般的拔起，城 市中的人口和楼房的密度也越来越大。由于楼房的阻挡和人群密度的加大造成了网络 优化工作的难度提升了，在城市中建立室外宏基站已经不能完全解决城市中室内的弱 信号覆盖和容量不足等问题。但随着用户在室内活动的时间的增加，他们在室内使用 手机所产生的流量越来越多，但由于楼房和人员过于密集，造成室内的弱信号覆盖和 容量不足等问题，产生了掉话，话音质量差，切换不成功，不能上网等现象，这对网 络运营商的形象造成了很大的影响，造成很大的经济效益的损失。特别是日益推广的 LTE 系统，他的信号的穿透能力比以往的 GSM,SCDMA 信号的穿透能力更差，因此密集的 高楼大厦给 LTE 信号的覆盖带来的问题更为严峻。所以，解决好室内覆盖问题，满足 用户的通信需求，增强网络的通信能力，成为了网络运营商重要事情。 LTE 系统作为新一代的通信系统，也就是所谓的 4G，它具有频谱利用率高，对工 控要求低，采用智能天线和用有更高的的下载速率等优点。所以 LTE 系统地建设和推 广对网络运营商具有战略意义。而城市的快速发展，密集的楼房阻挡使得 LTE 信号在 传输过程中快速衰减，造成大型建筑内弱信号覆盖，让室内用户不能享受 LTE 系统的 便利。而建设 LTE 舍内分布系统不但可以解决用户因弱信号覆盖产生的掉话，话音质 量差，切换不成功，不能上网等问题；而且可以解决因用户过于密集而产生的容量不 足问题。LTE 舍内分布系统的建设可以扫平 LTE 系统推广路上遇到的很多问题，对网络 运营商竞争李的提高具有很大的意义。 本设计是借助分布式天线系统来设计君华大厦的室内覆盖系统，同时利用合路器 把 TD-LTE 和 SCDMA 两个系统合一。它是通过君华大厦的地理位置，电磁场环境，用户 的话务量，LTE 和 SCDMA 技术理论的分析来确定君华大厦的室内覆盖系统建设的必要性 和可行性；再结合室内覆盖系统建设的要求，安全生产的规范，经费的预算等，得出 最终设计方案。 关键词：LTE；SCDMA；室内覆盖 INTRODUCTION II INTRODUCTION With economic development, peoples living standards higher and higher, high-rise buildings have mushroomed uprooted, the city population and building density is also growing. Because building a barrier and crowd density increase caused by the difficulty of network optimization to enhance the establishment of outdoor macro base station has not completely solve the citys weak inadequate indoor coverage and capacity issues in the city. But with the increase in user activity time indoors, they used indoors traffic generated by mobile phones more and more, but because of too dense buildings and personnel, resulting in weak indoor signal coverage and capacity issues inadequate, resulting in dropped calls poor voice quality, switching fails, not the Internet phenomenon, which the network operators image caused great impact, causing great economic losses. Especially the growing promotion of LTE systems, signals his penetration than the previous GSM, SCDMA signal penetration is even worse, so dense high-rise buildings to cover the LTE signal problems caused by more severe. So, to solve the indoor coverage problems, meet the communication needs of users, enhance the communication capabilities of the network, has become the network operator important things. LTE system as a new generation of communication systems, also known as 4G, it has a high spectrum efficiency, low requirements for industrial control, smart antenna and with a higher download speed, etc. So LTE systems to the construction and promotion of strategic significance for the network operator. The rapid development of the city, building the barrier so dense fast LTE signal attenuation during transmission, resulting in weak signal coverage in large buildings, so that users can enjoy the convenience of indoor LTE system. The construction of LTE discounted distribution system can not only solve the user due to weak signal coverage dropped calls generated by poor voice quality, switching fails, not the Internet and other issues; and inadequate capacity to solve problems caused by too intensive user generated. Construction LTE discounted distribution system can be wiped away a lot of problems encountered on the road to promote the LTE system, it has great significance for network operators to improve competition in Lee. This design is the use of a distributed antenna system designed Meritus building indoor coverage system, while taking advantage of a road SCDMA to TD-LTE and two systems in one. It is through the Meritus location of the building, electromagnetic environment user traffic, LTE analysis, and technical theory to determine SCDMA indoor coverage Meritus INTRODUCTION III necessity and feasibility of building system construction; combined indoor coverage system construction requirements, safety production standards, budget and other funds, arrive at a final design. KEYWORDS: LTE; SCDMA; The in-room Coverage Design 广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 1 清远城区君华大厦清远城区君华大厦 TD-LTETD-LTE 系统室内覆盖工程设计系统室内覆盖工程设计 通信工程，201111612308，范志辉 指导教师：周珏 毕业设计说明书 1概述 1.1站点概述 清新城区君华大厦位于旧城西门塘直街，经纬度为 E :113.01936 N: 23.71781 是一座拥有两层地下室的 15 层大厦，距离最近的清远城区凤凰豪庭 D- ELH-3 4G 基站 140 米左右，该处已做 SCDNA 室内分系统，因受高楼阻挡，该处 LTE 信号比较弱，现对该处进行 LTE 室分系统建设，共址原有 SCDMA 系统。本期工程增 强 LTE 信号的覆盖。 图 1-1 覆盖目标 广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 2 1.2 无线环境 1.2.1 当前测试情况 测试时间：2014 年 10 月 9 日； 测试地点：城区君华大厦； 测试工具：TEMS 功率发射机和接收机各 1 部及测试仪器 1 套，根据楼内的建筑情 况和清远移动通信公司的覆盖建议和要求，我们在城区君华大厦内的楼层和周边的环 境进行了认真查看和拍摄，用 TEMS 功率发射机和接收机测试仪器对楼层和周边的信号 进行测试；并详细的向现场用户咨询了移动电话的使用情况，是否存在掉话，话音质 量差，切换不成功，不能上网等问题。测试结果为城区君华大厦的楼层信号在- 85dBm-101dBm。 1.2.2 测试结果分析 城区君华大厦的楼层信号在-85dBm-101dBm 通话质量受到周围环境极大影响，存 在较多弱信号盲区。城区君华大厦位于旧城西门塘直街，经纬度为 E :113.01936 N: 23.71781，距离最近的清远城区凤凰豪庭 D-ELH-3 4G 基站 140 米左右，周围有万怡大 厦等高楼存在。根据对后台系统的查询，清远城区凤凰豪庭 D-ELH-3 正常运行，不存 在故障问题；在对君华大厦周围环境的分析，初步得出了因大型建筑物对信号的阻挡 导致君华大厦弱信号覆盖的结论。为了寻找解决君华大厦弱信号覆盖问题的方案，我 们对清远城区凤凰豪庭 D-ELH-3 基站的发射功率，天线倾角和方向以及周围环境的分 析和经费研究以及君华大厦话务量的分析，最终得出建设君华大厦的室内 LTE 覆盖系 统，同时利用合路器把 TD-LTE 和 SCDMA 两个系统合一的方案。 广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 3 图 1-3 周边基站 1.2.3 其他电信运营商覆盖情况 从现场的信号测试情况，中国联通的 GSM、CDMA 信号在室外的信号强度平均在- 94dBm-104Bm 之间，室外信号强度与通话质量都很差。在对君华大厦周围环境的分析， 初步得出了因大型建筑物对信号的阻挡导致君华大厦弱信号覆盖的结论，因此可以看 出君华大厦的手机用户都不能很好的使用移动手机，建设君华大厦的室内 LTE 覆盖系 统，解决用户的掉话，话音质量差，切换不成功，不能上网等问题，能吸纳很大的话 务量，具有很大的经济效益，并且能提高公司的形象。 1.3 建设目标 为了解决城区君华大厦的 LTE 信号覆盖问题；吸纳话务量，提高通话质量。 1.4 建设规模及投资 广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 4 表 1-1 工程规模 工程规模 原有全向吸 顶天线 原有壁挂 天线 原有定向吸 顶天线 新增全向 吸顶天线 新增壁挂 天线 新增定向 吸顶天线 新增天线总 数 680068000 投资规模 总投资： 33185.86 元 每平方米投资金额：0.53 元 每副天线投资金额： 465 元 馈线数量1/2普通阻燃馈线 120 米、7/8普通阻燃馈线 0 米 楼层覆盖与 TD 合路。 电梯覆盖与 TD 合路 1.5 设计依据 1、广东移动通信有限责任公司清远分公司关于城区君华大厦室内覆盖项目的设计委托 函 2、邮电部900MHz LTEMA 数字公用陆地蜂窝移动通信网路设计体制 （TZ019-95） 3、1 原邮电部颁布的900MHz LTEMA 数字移动通信工程设计暂行规定 （部内标准） FCC 和 GSM900 ETSI 标准 4、2TD-LTE-Advanced 移动通信系统设计 （2012 版 5、广东省电信工程有限公司的产品手册及勘测设计规范 6、国标 GB870288电磁辐射防护规范 7、：LTE-UMTS 长期演进理论与实践 1.6 设计原则 在保证工程质量和安全的条件下，尽可能的降低成本。充分利用基站信号，不使 用有源放大器，尽量减少噪声电平的积累，保证基站入口的噪声电平（互调及噪声电 平的叠加）小于-104dBm。考虑到环保的问题，适当增加天线的数量，降低每付天线的 输出功率，保证下行信号到每付天线的输出电平30dBm，既达到良好的覆盖效果，又 不产生环境污染。 综合考虑天线的数量、位置和输出功率，以及所需覆盖的范围，保证信号的均匀 分布。结合室内结构的情况，综合考虑其功用、装潢等，合理布置天馈线系统。 考虑将来扩容及双频信号覆盖，所有的耦合器、功分器、天线、馈线和接头等无源器 件均采用宽频器件，设计时预留一定的功率余量。 广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 5 1.7 设计范围及分工 本设计主要有主机系统，线路设计，防雷接地安全系统，用电系统等，并按照国 家的相关规定进行本工程的预算。设计院主要完成 LTE 室内分布系统的设计和审核； 工程中所需要的设备、器材由基站厂家提供；施工部门负责按照设计图纸对分布系统 的建设。 1.8 设计目标及技术要求 能有效的解决室内存在的信号弱区问题，充分吸收覆盖区域内的话务量。本系统 的所有设备都能够正常运行，不会出现任何堵塞问题，确实出现拥塞的要结合实际话 务量进行分析解决。 2技术要求 2.1LTE-SCDMA 系统技术要求 （1）无线信道呼损不高于 2； （2）无线覆盖区内可接通率：要求在无线覆盖区内的 95位置，99的时间移 动台可接入网络； （3）室内分布语音覆盖边缘场强 PCCPCH-RSCP= -85dBm，C/I=0dB； （4）对于电梯、停车场等边缘地区功率场强要求：PCCPCH- RSCP90dBm，C/I=-3dB； （5）覆盖区与周围各小区之间有良好的无间断切换； （6）通话效果：语音 CS 业务 BLER 不高于 1%；CS64k0.1-1%；PS 业务 BLER 不高于 10%；覆盖区域内通话应清晰，无断续、回声等现象； （7）室内信号的外泄电平室外 10 米处 PCCPCH_RSCP 室外小区 PCCPCH_RSCP 室内外泄5dB；在室外 PCCPCH_RSCP 值较弱时，室内外泄 PCCPCH_RSCP-90dBm； （8）天线端口的最大发射功率对于 LTE 系统，采用“小功率，多天线”方式进行 覆盖，天线口功率在 05dBm， 在可视环境下，覆盖半径取 815 米；在多隔断的 情况，覆盖半径取 410 米。 （9） 天馈线系统的驻波比要求，天馈线系统驻波比1.8。 广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 6 3信源设计 3.1 信源选取原则 根据覆盖区域内的话务量、信号情况以及 建设的系统类型来决定信号源的选择。 基带拉远型（BBURRU）基站是目前 LTE-SCDMA 系统主要设备类型，它能适用于各种 场景。 3.2 配备原则 3.2.1 功率的配备原则 LTE-SCDMA 室内分布选用 BBU+RRU 作为信源，应使用 PCCPCH 信道功率进行分布系 统功率预算，为保证公共信道和上下行各业务平衡，室内分布系统设计时按照 PCCPCH 信道功率（双码道）为 32dBm 取定，对部分覆盖面积较小的场景可降低功率设计。 3.2.2RRU 的配备原则 LTE-SCDMA 室内分布系统 RRU 配置应该遵循以下原则： 1、RRU 使用原则：单通道 RRU 具有功率大、安装灵活、便于 A 频段引入的优点， 在室内分布系统建设中建议优选单通道 RRU。RRU 分区规划原则：对于使用多个 RRU 覆 盖的物业点需进行 RRU 的覆盖分区规划，规划时应使得各个 RRU 分区间的隔离度尽可 能高（建议隔离度应大于 12dB） ，以利于提高空分复用性能及后期扩容，降低改造工作 量。 2、RRU 级联原则：考虑网络安全性和性能指标，通常情况下室内分布系统 RRU 级 联级数建议为 3 级以内，最多不超过 5 级。 3 、多频段 RRU 引入原则：LTE 室内分布系统建设应考虑后续引入 A 频段的便利 性，在分布系统设计时应考虑并预留 A 频段 RRU 及合路器安装位置。 3.3 覆盖分析 需要对清远市城区君华大厦进行室内覆盖建设，满足用户需求。 3.4 容量分析 按照 GSM 网用户数占总用户数 80%，LTE 网用户数占总用户数 20%进行用户数估 算。如下 表 3-1 用户预估表 站点 面积（平 方米） 人流密度（个/千平方 米） 移动用户 比例 GSM 用 户数 LTE 用 户数 广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 7 城区君华大 厦 6000060 70%2016504 将 LTE 用户分为手持终端用户和 HSDPA 卡用户： 其中手持终端用户中 CS 域业务渗透率 100，CS 域单机忙时话务量为 0.02erl(其 中话音业务单机忙时话务量为 0.019ERL、可视电话忙时单机话务量为 0.001ERL)，PS (R4)数据业务激活率 25，忙时每用户数据流量为 900 kbitBH（250bps） ，上下行数 据量比例为 1：4，PS 64/128/384K 承载速率比例为 60%/30%/10%； HSDPA 数据卡每用户忙时数据流量为 36MbitBH（10kbps） ，上下行数据量比例为 1：9。 3.5 小区规划原则 LTE-SCDMA 室内分布系统小区规划应该遵循以下原则： 1、LTE-SCDMA 室内分布系统小区规划要充分考虑室内具体环境。规划时重点考虑 小区之间的隔离。 2、空旷或封闭性较差的室内环境，开放性室内环境，必须严格控制不同小区之间 的覆盖区域，并在不同小区之间采用码隔离度较高的码组。对于大型场馆等小区间隔 离度较低的场景，应采用异频组网。 原则上单个小区覆盖面积不宜过大，容量不宜过高，均衡覆盖和容量，从而避免 后期容量增加对现网室内分布系统做大的调整 3.6 频率配置原则 中国移动 LTE-SCDMA 使用 18801900MHz 和 20102025MHz，总计 35MHz 频率。 综合考虑目前厂家设备支持情况，以及小灵通系统对 18801900MHz 干扰问题，本工 程频率配置原则为：充分利用 20102025MHz 频段，在业务高密度区，扩展使用 18801900MHz 频段增加网络容量，满足业务需求。 （1）建议主要使用 20102025MHz 频段，频率配置原则为： 室内使用 F1-F3，室外使用 F7-F9 用于室外，F4-F6 原则上根据实际情况合理 设置； 表 3-2 频率配置 频点号下界 F1F2F3F4F5F6F7F8F9 上界 中心频 点 （MHz ） 2010 .0 2011 .0 2012 .6 2014 .2 201 6 2017.6 2019 .2 2020. 8 2022. 4 2024.0 2025 .0 保护间 0.20.00.20.00.00.00.00.2 广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 8 隔 对有特殊容量需求的室内场景可以使用室外频点或使用 18801900MHz 频段的 频点。 （2）由于 LTE-SCDMA 室内覆盖系统中不能运用智能天线，导致下行的容量和上行 的解调灵敏度收到影响。为了让干扰减少，室内覆盖与室外覆盖不要运用同频组网方 式；要保证与室外有切换关系的室内小区的主载频与室外小区主载频保持异频。 3.7 率频道间隔 相邻频道间隔为 200kHz。每个频道采用 LTEMA 方式，分为 8 个时隙，即 8 个信 道。 3.8 时隙配置原则 建议在工程中全网采用 2:4（上行:下行）时隙配置，以便充分发挥 LTE 网络在非 对称时隙配置下增强下行承载业务能力的优势。 3.8.1 HSDPA 覆盖能力 （1）控制信道的覆盖能力；HS-SCCH 与 HS-SICH 信道与 DCH 信道类似，均具有功控 和赋形功能，应用典型值进行链路预算，其容许的最大路径损耗略优于 CS64K 业务。 （2）上、下伴随信道的覆盖能力；上行 A-DPCH 承载带内信令和上行高层的确认包 以及网络层的数据流量，其编码增益较小，覆盖能力是 HSDPA 系统最易受限的信道。 下行 A-DPCH 仅承载带内信令，其编码增益较大，覆盖能力优于上行 A-DPCH。 （3）HS-PDSCH 信道的覆盖能力 由于 HS-PDSCH 信道具有多种传输格式，可通过 AMC 自动调整传输块大小，通过信道的 编码增益获得更强的覆盖能力（即通过牺牲容量换取覆盖能力） ，因此，HS-PDSCH 信道 不会成为 HSDPA 覆盖受限的因素。 综上所述，在 HSDPA 边缘速率没有最低要求的情况下，上行 A-DPCH 会成为 HSDPA 系统中最先受限的信道。因此，在无线网络规划和优化中要重点关注上行 A-DPCH 信道 的覆盖，根据仿真及实测结果上行 A-DPCH 和 CS64K 业务信道覆盖能力相当，参照 CS64 业务覆盖半径设置基站站点应可满足 HSDPA 覆盖要求。参照 CS64 业务覆盖半径设置基 站站点，则 HSDPA 小区边缘速率可达到 100kbps/每 HSDPA 业务时隙。 3.8.2 HSDPA 吞吐量及用户数 （1）HSDPA 平均吞吐量 按照 LTE 室内覆盖系统所设计的下载速率的测试结果，结合仿真数据和用户数量， 广东海洋大学 2015 届本科生毕业设计 9 再按照单个小区的最大下载速率的百分之六十到百分之七十的比例来计算。 HSDPA 平均吞吐量=504*3.2Mbps*65%=1048.32Mbps （2）用户数 按照实际测量的数据和仿真结果，可规划六到八个同时在线用户每个 HSDPA 载频。 3.8.3 频点配置 理论上，在 N 频点系统中，HSDPA 既可以配置在主载波也可以配置在辅载波上，由 于 HS-PDSCH 信道发射功率恒定，相对于具有功控的 R4 业务的干扰较大，同时调度周 期与 R4 业务不一致，为了避免 HSDPA 业务与 R4 业务之间的强干扰，连片 HSDPA 区域 内，建议将不同小区的 HSDPA 业务信道配置在同一频点上，如下图所示。 R4时隙HSDPA时隙 F7 F8 F9 主载波 辅载波 辅载波 F8 F7 F9 主载波 辅载波 辅载波 小 区 1 小 区 2 图 3-1 载波配置 在频率资源足够的情况下，为保证 HSDPA 和 R4 业务质量，也可以选取单独的频点 用于 HSDPA 业务，且不用于主载波。如室外 S333 站型下，R4 业务及主载频使用频点 F7F9，HSDPA 的固定频点可从 F4F6 中间选取。这样三个扇区有如下配置：F7、 F5、F6/