HUT-移动网络的规划与仿真课程设计

湖 南 工 业 大 学课 程 设 计资料袋 计算机 学院（系、部） 20162017 学年第 一 学期课程名称： 移动网络的规划与仿真课程设计 _ 指导教师： 职称 学生姓名： 专业班级 通信1302班 学号 设计题目： 基于新校区无线LTE网的频率规划 _成 绩： 起止日期： 2016 年 12 月 5 日 至 2016 年 12 月 9 日目录清单序号材料名称资料数量备注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸0张456湖南工业大学课程设计任务书2016 2017 学年第 1 学期 计算机 学院 通信工程 专业 通信1302 班级课程名称： 移动网络的规划与仿真 _ 设计题目： 基于新校区无线LTE网的频率规划 _完成期限：自 2016 年 12 月 5 日至 2016 年 12 月 9 日共 1 周内容及任务1、 主要内容： 在组1给出基站数目基础上对每个基站三个扇区的频率进行规划给出，规划异频频点分布结果图给出频率规划的步骤和依据二、设计工作量 1周完成 进度安排起止日期工作内容12月5日分组、任务分配、课题理解12月6日功能分析、程序设计、系统设计和实现12月7日-12月8日实验验证和考核12月9日总结、书写实验报告参考资料（1）罗伟民,陈其铭,罗凡云. TD-LTE同频组网可行性研究J. 移动通信, 2010年05期.（2）刘宝昌,胡恒杰,朱强. TD-LTE无线网络规划研究J. 电信工程技术与标准化,2010年01指导教师（签字）： 年 月 日系（教研室）主任（签字）： 年 月 日移动网络的规划与仿真课程设计设计说明书 基于新校区无线LTE网的频率规划起止日期： 2016年 12 月 5 日 至 2016年 12 月 9 日学生姓名班级通信1302学号成绩指导教师(签字)计算机学院2016年 12 月 9 日课题名称基于新校区无线LTE网的频率规划人 数6组 长同组人员课题的主要内容和要求一 主要内容： 在组1给出基站数目基础上对每个基站三个扇区的频率进行规划给出，规划异频频点分布结果图给出频率规划的步骤和依据二设计的技术参数1边缘速率目标小区边缘用户上/下行速率达到250kbit/s/1Mbit/s,90%用户能达到边缘速率。2.工作频段2GHz3.SINR,UEmax=24dBm,RSRP-115、4.覆盖率大于95%5基站天线挂高30米UE天线1.5米，MIMO采用1x2,系统工作频率未2000MHz，无线传输模型为Hata模型，6.在业务速率256kbit/s下基站覆盖半径为200米具体任务1、 调查背景2、 分析和研究。3、完成课程设计报告时间安排与完成情况12月5日-人员分组、任务分配、任务理解12月6日任务实现12月7-8日实验验证和测试12月9总结书写设计报告1. 研究背景 作为TD-SCDMA未来的技术演进方向，TD-LTE的研究日益受到重视。TD-LTE相较于TD-SCDMA由于采用了OFDMA技术，不同子载波间频率正交，同一小区内不同用户间干扰不是LTE系统主要干扰。TD-LTE系统主要干扰来源于小区间干扰。采用异频组网可通过传统频率规划方法降低小区间干扰，TD-LTE设计时采用的一些关键技术，如功率控制，调度算法，小区间干扰协调（ICIC）等，使得TD-LTE可以进行同频组网1，并且同频组网相较于异频组网能够有效提高频谱利用率。本文通过系统仿真分析比较几种TD-LTE频率规划方法。在频谱资源稀缺的今天，如何有效利用频谱资源对于TD-LTE顺利发展有重要意义。2. TD-LTE频率规划 2.1. LTE频率范围 根据3GPP协议，LTE规定的频率范围是：从上表可发现和与FDD LTE规划的频率资源相比，TD-LTE频率面临频率资源少、频率分布失衡的问题。频率问题是TD-LTE发展的基础性问题，为了更好的实现TD-LTE组网，本文重点研究TD-LTE频率规划相关问题。2.2. TD-LTE频率规划特点 TD-LTE在频率规划方面与2G/3G系统有很大的差异。TD-LTE信道带宽可变，包括1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz，系统分别使用6个、15个、25个、50个、75个和100个资源块（Resource Block，RB），支持对已使用的频率资源的重复利用，信道带宽的选择可根据运营商拥有的频率范围以及用户的业务量需求来决定，选择最合理的信道带宽来组网。 运营商获得一段固定的TD-LTE频段后，信道带宽和频点数量是反比的关系，频点越多信道带宽越窄，为了保证载干比要求，实现减小组网时同频干扰影响的目标，LTE系统面临如何获得高效频率复用方式的挑战，因此LTE的频率规划具有一定的独特性和难度。TD-LTE系统是基于OFDMA多载波调制技术的系统OFDMA技术虽然并没有刻意地设计小区间多址机制，但并不意味着OFDMA系统不具备任何小区间多址的能力。事实上，OFDMA系统是通过“随机窄带传输”来实现一种自然的干扰随机化的。由于LTE是宽带系统，一个用户通常占用多个RB传输，并在这些RB之间采用联合信道编码。在这多个RB中，通常只有一部分发生随机碰撞，而其他RB则并不受影响，因此，通过联合信道解码，对那些受到干扰影响的RB中的误码进行纠错，从而将同频干扰的影响降低。综上所述，即使不采用ICIC技术，基于OFDMA的LTE系统通过自然的干扰随机化，也可以具有一定的同频组网能力。2.3. TD-LTE室外频率规划方案 目前，工信部正式批准了2.6G（2575-2615MHz）的40M带宽用于TD-LTE，本文重点研究相同站址情况下不同频率规划方案对于网络性能影响，因此本文中以此40M带宽进行室外宏蜂窝基站频率规划研究。频率资源是无线系统最宝贵资源，充分利用现有频率，努力提高频谱效率是无线系统永恒不变的研究方向。随着TD-LTE技术的不断发展成熟，相关频率规划工作也会不断发展。 2.3.1. 同频组网 目前，在TD-LTE初期，可用频率资源较少，同频组网可有效提高频谱利用率，具体方案如下：实际组网时可通过传统频率规划算法，各个相邻小区配置不同频点，可减少小区间干扰，但相对于同频组网异频组网单个频点带宽变窄，频谱效率较低。并且由于TD-LTE频点数量少，大规模组网时频率规划效果有待测试。 2.3.3. 移频组网 除了上面提到同频组网和异频组网方案以外，还有介于同频组网和异频组网之间的移频组网。虽然控制信道采用了一系列的技术手段尽可能的减少干扰，某些相邻小区的控制信道可以在一定的频率资源上错开，但有一些控制信道不能完全错开，这样控制信道仍然存在干扰的可能性。TD-LTE宏蜂窝采用移频组网时，可划分为f1，f2，f3三个频点，每个频点20M（2575-2595MHz、2585-2605MHz、2595-2615MHz）。 同频组网时控制信道采用了一系列的技术手段尽可能的减少干扰，某些相邻小区的控制信道可以在一定的频率资源上错开，但有一些控制信道不能完全错开，这样控制信道仍然存在干扰的可能性。移频相对异频来说，这样对频谱资源的需求比较少，相对同频来说，控制信道的干扰可以得到进一步的降低，同时小区的吞吐量也得到进一步的提高。 3. 系统仿真对比 3.1. 仿真条件说明 考虑TD-LTE作为TD-SCDMA网络未来演进方向，TD-LTE在（邻区空载、10 用户同时接入、单用户10RB，边缘单用户下行吞吐量大于1Mbit/s ）时与TD-SCDMA的 CS64覆盖能力相当2，因此仿真采用某城市密集市区TD-SCDMA现网作为基础网络。由于地图及设备参数会与实际有所差别，仿真结果无法保证与实际情况一致。本文希望通过相同负载及站址条件下三种不同频率组网方式仿真结果，反映不同频率组网方式组网能力差别。3.2.RSRP仿真结果表3-1 RSRP仿真结果统计从RSRP仿真结果看，三种组网方式都能满足RSRP -110dB以上的面积比例大于90%，由于异频组网单频点带宽低于同频组网和移频组网，因此异频组网场强值略高，同频组网与移频组网基本场强值基本相同。3.3. 小区PDSCH C/(I+N)仿真结果 从小区PDSCH C/(I + N)结果可以看到，由于异频组网频点多，并且采用传统频率规划算法对全网小区进行了频率规划，小区间干扰抑制效果较好，因此仿真结果最好。同频组网和移频组网频率规划实际是基于SFR的ICIC算法，仿真效果略差。 3.4. 蒙特卡罗仿真结果 通过蒙特卡罗仿真结果可以看到，在网络负载相同情况下，移频组网接通率和吞吐量最高，异频组网方式虽然接通率略高于同频组网，但小区吞吐量受到单频点带宽限制，仍低于同频组网方式。 4. 结论 设计过程中通过系统仿真，比较相同组网条件下同频组网、异频组网和移频组网三种频率规划方式下室外网络覆盖能力，干扰水平，并在相同用户模型下进行蒙特卡罗仿真，从仿真结果中可以看出移频组网能力略强于其他两种组网方式。目前TD-LTE仍处于发展阶段，频率的规划与优化方法的研究是一个需要长期测试、探素的过程，在实际工程中很难一步取得理想的结果，需要采用不同的规划与优化方式进行总结、比较才能最终得到让人满意的结果。5. 心得体会整个设计通过了原理和硬件上的调试。我想这对于自己以后的学习和工作都会有很大的帮助。在这次设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。一切问题必须要靠自己一点一滴的解决，而在解决的过程当中你会发现自己在飞速的提升。对于微波锁相振荡器的设计而言，其原理是比较简单的，主要是解决硬件设计中的问题，而硬件设计是一个很灵活的东西，它反映了你解决问题的逻辑思维和创新能力，它才是一个设计的灵魂所在。因此在整个设计过程中大部分时间是用在思想上面的。很多小模块是可以借鉴书本上的，但怎样衔接各个小模块才是关键的问题所在，这需要对系统的结构很熟悉。因此可以说系统的设计是理论和实践的结合，二者是密不可分的。通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。这也激发了我今后努力学习的兴趣，我想这将对我以后的学习产生积极的影响。其次，这次课程设计让我充分认识到团队合作的重要性，只有分工协作才能保证整个项目的有条不絮。另外在课程设计的过程中，当我们碰到不明白的问题时，指导老师总是耐心的讲解，给我们的设计以极大的帮助，使我们获益匪浅。因此非常感谢老师的教导。通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作做出了最好的榜样。我觉得作为一名通信工程专业的学生，这次课程设计是很有意义的。更重要的是如何把自己平时所学的东西应用到实际中。虽然自己对于这门课懂的并不多，很多基础的东西都还没有很好的掌握，觉得很难，也没有很有效的办法通过自身去理解，但是靠着这一个多礼拜的“学习”，在小组同学的帮助和讲解下，渐渐对这门课逐渐产生了些许的兴趣，自己开始主动学习并逐步从基础慢慢开始弄懂它。我认为这个收获应该说是相当大的。一开始我们接到课题，但是毕竟是指导书，做到后来发现很多基本原理都是不完整的，这让我们伤透了脑筋。好不容易看懂了一点原理，可是结果还是很不尽人意。系统连线什么的都弄好了，调试也没有问题，可是就是无法达到预期想要的结果。参考书毕竟只是一个参考，设计这种东西最后还是要靠自己动脑筋。然后我们大家一起齐