TD-SCDMA的网络规划与优化毕业论文.doc

计算机与通信学院计算机与通信学院 本科生毕业设计说明书 TD SCDMATD SCDMA 的网络规划与优化的网络规划与优化 作 者 梁同学 学 号 06250108 专 业 通信工程 班 级 06 级 1 班 指导教师 王老师 答辩时间 2010 年 6 月 TD SCDMA 的网络规划与优化 TD SCDMA network planning and optimization 梁同学 Liang Tong Xue 06250108 前前 言言 移动通信是当前发展最快 应用最广和最前沿的通信领域之一 移动通信的最终目标是 实现人任何人可以在任何地点 任何时间与其他任何人进行任何方式的通信 目前 由于移动运营商之间的竞争日趋激烈 以及用户对 无缝覆盖的 的期望不断提 升 对大片区域进行广覆盖已经远远无法满足要求 用户希望他们的移动终端在任何地方都 可以使用 包括建筑物内 机场 隧道等 因此 3G 无线网络在建设初期就对覆盖目标提 出了很高的要求 解决室内覆盖的主要方法是建设室内覆盖分布系统 室内分布系统的基本原理是将室外 信号通过有线方式引入到室内 再通过小型天线将信号发送出去 从而提高室内覆盖水平 TD SCDMA 是 3G 三大主流技术之一 TD SCDMA 室内分布系统将是 TD SCDMA 整个网 络建设的重点之一 本文将从一些工程经验出发 分析 TD SCDMA 室内分布系统设计的特 点 并总结出一些方法和技巧 摘摘 要要 本次设计根据 TD SCDMA 及其特点 对某一总长 3630 米 为双孔 4 车道 设计车速 每小时 40 公里 车道净高 4 5 米 隧道中段 2550m 采用盾构法施工 盾构内径 10m 外径 11m 的隧道 进行分布式覆盖 选用 BBU RRU 定向天线的组网方式 共采用 1 个 BBU 10 个 RRU 分为两条支路 RRU 五级级联 又针对这一规划设计中的小区间切换进行了网络的 优化 在隧道口天线末端安装一副定向天线 方向指向隧道外 来增加信号的重叠区域 使 车辆在隧道外完成切换 关键字 关键字 TD SCDMA 隧道 分布式覆盖 网络优化 Abstract The design and characteristics of TD SCDMA based on a total length of 3630 meters the two holes 4 drives a design speed of 40 km per hour drive clear height of 4 5 meters the tunnel shield construction by mid 2550m 10m diameter shield 11m diameter tunnel for distributed coverage optional BBU RRU directional antenna of the network formation were used in a BBU ten RRU is divided into two slip roads RRU 5 cascade but also for the planning and design of switching between cell optimized for the network the end of the tunnel antenna installation a directional antenna the direction point tunnels to increase the signal of the overlapping area so that vehicles in the tunnel outside the complete switch Key words Area TD SCDMA tunnels distributed coverage network optimization 目目 录录 第 1 章 绪论 1 1 1 TD SCDMA 简介 1 1 2 TD SCDMA 的特点 2 第 2 章 网络建设策略 4 2 1 覆盖策略 4 2 2 组网策略 4 2 3 无线网络建设的总体原则 4 2 4 网络扩充方案探讨 5 2 4 1 小区分裂 5 2 4 2 扩容方案考虑 5 第 3 章 TD SCDMA 室内覆盖系统规划与设计 7 3 1 信号源 7 3 2 传输介质和分布系统 9 3 3 元器件和天线 10 3 4 组网原则及建设原则 10 3 4 1 组网原则 10 3 4 2 建设原则 10 3 5 技术指标要求 11 3 6 TD SCDMA 室内覆盖系统建设流程 11 3 7 室内覆盖方案 13 3 7 1 室内传播模型 13 3 7 2 室内覆盖场强预测方法 14 3 7 3 室内覆盖典型环境单天线覆盖能力 14 3 7 4 天线功率需求及布放原则 14 3 7 5 TD SCDMA 室内覆盖信号源功率参考 15 第 4 章 典型区域的覆盖方案总体分析 16 4 1 密集市区 市区覆盖方案 16 4 2 郊区 农村覆盖方案 16 4 3 特殊区域解决方案 17 4 3 1 地铁 隧道解决方案 17 4 3 2 公路 铁路解决方案 17 4 3 3 草原 海面 沙漠等超远覆盖 17 第 5 章 分布式覆盖方案介绍 19 5 1 分布式基站的功能 19 5 2 分布式天线的优点 20 5 2 1 分布式覆盖 20 5 2 3 选战容易 20 5 2 4 升级方便 21 5 2 5 基带资源共享 21 5 3 分布式基站的缺点 21 5 4 分布覆盖的解决方案与应用环境 21 第 6 章 基于 TD SCDMA 的隧道覆盖方案设计 23 6 1 概述 23 6 2 设计方案 23 6 2 1 信源选择 23 6 2 3 小区划分 26 6 2 4 安装及走线 26 6 2 5 容量计算 27 5 2 6 隧道内外切换 27 6 3 理论分析 28 6 3 1 链路计算 28 6 3 2 边缘覆盖场强 30 6 3 3 切换区域 30 6 3 4 信号外泄 30 6 3 5 扩容分析 30 6 3 6 电磁辐射 30 6 4 主要设备清单 31 第 7 章 网络的优化 32 7 1 优化流程 32 7 2 隧道切换优化 34 总 结 36 参考文献 37 英文资料原文 38 英文资料译文 43 致 谢 49 第第 1 1 章章 绪论绪论 1 1 TD SCDMA 简介 TD SCDMA Time Division Synchronous Code Division Multiple Access 即时分同 步的码分多址技术 是 ITU 正式发布的第三代移动通信空间接口技术规范之一 它得到了 CWTS 及 3GPP 的全面支持 TD SCDMA 集 CDMA TDMA FDMA 技术优势于一体 系统容量大 频谱利用率高 抗干扰能力强的移动通信技术 它采用了智能天线 联合检测 接力切换 同步 CDMA 软件无线电 低码片速率 多时隙 可变扩频系统 自适应功率调整等技术 TD SCDMA 为 TDD 模式 在应用范围内有其自身的特点 一是终端的移动速度受现有 DSP 运算速度的限制只能做到 240km h 二是基站覆盖半径在 15km 以内时频谱利用率和系统容 量可达最佳 在用户容量不是很大的区域 基站最大覆盖可达 30 40km 所以 TD SCDMA 适合在城市和城郊使用 在城市和城郊这两个不足均不影响实际使用 因在城市和城郊 车 速一般都小于 200km h 城市和城郊人口密度高 因容量的原因 小区半径一般都在 15km 以内 而在农村及大区全覆盖时 用 WCDMA FDD 方式也是合适的 因此 TDD 和 FDD 模式是互 为补充的 TDD 模式是基于在无线信道时域里的周期地重复 TDMA 帧结构实现的 这个帧结 构被再分为几个时隙 在 TDD 模式下 可以方便地实现上 下行链路间地灵活切换 这一模 式的突出的优势是 在上 下行链路间的时隙分配可以被一个灵活的转换点改变 以满足不 同的业务要求 这样 运用 TD SCDMA 这一技术 通过灵活地改变上 下行链路的转换点就可 以实现所有 3G 对称和非对称业务 合适的 TD SCDMA 时域操作模式可自行解决所有对称和非 对称业务以及任何混合业务的上 下行链路资源分配的问题 TD SCDMA 的无线传输方案综合了 FDMA TDMA 和 CDMA 等基本传输方法 通过与联合检 测相结合 它在传输容量方面表现非凡 通过引进智能天线 容量还可以进一步提高 智能 天线凭借其定向性降低了小区间频率复用所产生的干扰 并通过更高的频率复用率来提供更 高的话务量 基于高度的业务灵活性 TD SCDMA 无线网络可以通过无线网络控制器 RNC 连接到交换网络 如同三代移动通信中对电路和包交换业务所定义的那样 在最终的版本里 计划让 TD SCDMA 无线网络与 INTERNET 直接相连 TD SCDMA 所呈现的先进的移动无线系统是针对所有无线环境下对称和非对称的 3G 业务 所设计的 它运行在不成对的射频频谱上 TD SCDMA 传输方向的时域自适应资源分配可取 得独立于对称业务负载关系的频谱分配的最佳利用率 因此 TD SCDMA 通过最佳自适应资 源的分配和最佳频谱效率 可支持速率从 8kbps 到 2Mbps 的语音 互联网等所有的 3G 业务 根据 ITU 的要求和原邮电部的准备 我国于 1998 年 6 月底向国际电联提交了我国对 IMT2000 无线传输技术 RTT 的建议 TD SCDMA 2000 年 5 月 5 日 国际电联正式公布了 第三代移动通信标准 我国提交的 TD SCDMA 已正式成为 ITU 第三代移动通信标准 IMT 2000 建议的一个组成部分 我国自主知识产权的 TD SCDMA 欧洲 WCDMA 和美国 CDMA2000 成为 3G 时代最主流的技术 1 2 TD SCDMA 的特点 1 TDD 模式 在 TDD 时分双工方式中 接收和传送是在同一个频率信道即载波的不同时隙 用来保证 时间来分离接受你与传输信道 其优势如下 1 频谱灵活 2 更高的频谱利用率 3 支持不对称数据业务 4 有利于采用新技术 5 成本低 2 低码片速率 TD SCDMA 系统的码片速率为 1 28Mc s 仅为高码片速率的 1 3 接收机接收信号采样 后的数字信号处理量大大降低 从而降低了系统设备成本 适合用于软件无线电技术 另外 还提高了频谱利用率 是频谱率使用更灵活 3 上行同步 所谓上行同步就是上行链路各终端的信号在基站解调器完全同步 在 TD SCDMA 中用软 件和帧结构设计来实现严格的上行同步 是一个同步的 CDMA 系统 通过上行同步 可以让 使用正交扩频码的各个码道在解扩时完全正交 相互间不会产生多址干扰 克服了异步 CDMA 多址技术由于每个移动终端发散的码道信号到达基站的时间不同而造成码道非正交所 带来的干扰 从而大大提高了 CDMA 系统容量和频谱利用率 还可以简化硬件降低成本 4 接力切换 两个小区的基站将接收来自同一个手机的信号 两个小区都将对此手机定位 并在可能 切换区域时 将定位结果向基站控制器报告 基站控制器根据用户的方位和距离信心判定手 机用户现在是否移动到应该切换给另一个基站的临近区域 并告知手机其周围同频基站信息 5 智能天线 因为 TD SCDMA 系统的 TDD 模式可以利用上 下行信道的互惠性 即基站对上行信道估 计的信道参数可以用于智能天线的下行波束成型 这样这样相对于 FDD 模式的系统 智能天 线技术比较容易实现 6 软件无线电技术 1 可以克服微电子技术的不足 通过软件方式 灵活完成硬件的功能 2 系统增加功能通过软件升级来实现 具有良好的灵活性及可编程性 对环境的适应 性好 不会老化 3 可代替昂贵的硬件电路 实现复杂的功能 减少用户设备费用支出 第第 2 2 章章 网络建设策略网络建设策略 2 1 覆盖策略 早期网络覆盖策略主要考虑一下几个方面 一方面是初期是建 薄薄 的还是 较厚 的无线网 后期扩容是以增加新基站为主 还是增加载波为主 另一方面 在区域的选择上 是考虑全国同时建网还是分不同区域进行不同的策略 移动网络用户移动性较大 具有不同地区漫游需求的特点 要求移动通信网的建设最好 在全国 31 各省份同时进行 但是 毕竟对于大多数用户来说 对于不同城市的漫游的需求 要低于在同一个城市内部不同区域的覆盖的要求 因此我们建议初期在在重点区域还是优先 建设一个 较厚 的无线网 由于 2G 频段无线传输的损耗较 800M 大的多 在全国建设一 个全网络覆盖的系统投资大 周期长 所以难以同时在全国同时建设较好的全网覆盖网络 因此对于现有运营商最好通过双模手机实现主要传统业务的漫游 在重点区域重点实现 3G 覆盖 提供高速率的 3G 特色业务 而对于新运营商来说 推荐的优选方案为通过网间合作 的方式 实现全国覆盖和漫游 2 2 组网策略 在 CDMA 技术规范和体制中 规定了包括 Iu Iub Iur 等多个接口的开放 这为在一 定地区内引入多个设备厂家提供了可能性 多个设备厂家的引入对于促进设备制造商的竞争 提高厂家的服务水平 降低设备的价格具有积极意义 但是 由于无线通信的特点 在一个 区域内多设备厂家的共存 将会增加无线网络规划和运行维护的难度 造成一些不必要的噪 声干扰和服务指标的降低 同时由于接口的开放 也不利于充分发挥一些设备的独有功能 所以这里建设在进行网络建设时 一个省份的设备类型不宜过多 对于一个本地网的范围尽 量织使用一个厂家的设备 由于特殊情况 一个本地网如果出现了多个厂家设备 不同厂家 的基站的分一定应避开高话务地区 而应选择切换发生少 话务量低的地区 减少负面影响 2 3 无线网络建设的总体原则 以下几点是无限网络建设应该遵循的总体原则 1 无线网络的建设应该重点解决好无线网络容量与无线覆盖两大问题 在网络建设 初期重点保证无线覆盖 具体分析各地的不同情况 合理设置网络容量 并应协调好网络覆 盖 系统容量和网络质量的关系 确保网络建设的综合效益 2 应坚持规模发展的原则 统一规则 逐步实施 根据各地经济发展水平 市场需 求 采用不同的覆盖策略 3 充分利用各运营商现有的通信基站基础设施 包括机房 铁塔 传输等 减少 重复建设 降低建设运营成本 4 加强无线网络规划 提高综合服务质量 5 充分考虑远期发展 便于扩容升级 满足远期业务需求 6 尽早完成前期的规划和准备 保证网络的快速部署 7 给予用户对 2G 网的感受 注重无线网的规模建设 如城市的市区初期即实现连 续的覆盖 郊区和农村采用逐步完善的策略 8 从前瞻性考虑来保证网络长期的稳定性和平滑的可扩展性 方案上应避免短期话 务预测不准而导致的网络动荡 避免频繁的网络调整 2 4 网络扩充方案探讨 随着经济的发展 人们生活水平的不断提高 以及观念的变化 用户会不断增长 各种 数据业务的使用比例也不断变化 因此 规划工作贯穿了无线网络的整个生命周期 并且在 初期规划时就要考虑后期业务和用户的发展对网络的需求 进而导致网络的演变 在满足初 期网络建设目标的同时 后期扩容工作也是无线网络规划必须关注的 由于武宣网络建设中 站点选择和获得市影响工程建设忽然网络质量的关键因素 因此 在后期建设中保留初期站点 有利于降低网络建设成本和保证工程建设进度 从建网成本考虑 增加容量方式依次是 增加载频 增加扇区 增加站点 增加站点的 方式有分为两种 一种是通过小区分裂的方式增加 另一种是增加微小区层 采用 HCS 组 网方式 2 4 1 小区分裂 无线小区还可以继续划小为微小区 Microcell 和微微小区 Piccell 以不断适应用户数增 长的需要 若系统中 所有小区都按原小区半径的一半分裂 则理论上 系统容量增长接近 4 倍 根据服务区内用户的密度不同 在用户密度高的区域 将小区面积划小 采用小区分裂 的方法 小区制的优点 提高了频谱利用率 最大的优点 基站的功率减小 使相互间的干扰减少 小区的服务范围可根据用户的密度确定定 组网灵活 2 4 2 扩容方案考虑 通过对覆盖和容量的分析 建议在密集市区建网初期就以 500 米到 1 公里作为理想蜂 窝半径 分部建站 逐步提高系统的容量和覆盖概率 后期则以增加载波和微蜂窝的方式进 行扩容 这样可以有效降低总体建设成本 对于郊区和乡村 则开始时以覆盖为原则 尽量 使用较大的覆盖区 以后可以增加站点和小区分裂的方法实现容量的增长 第第 3 3 章章 TD SCDMATD SCDMA 室内覆盖系统规划与设计室内覆盖系统规划与设计 室内分布系统即针对建筑物内的移动用户 解决其通信网络覆盖的一种方案 利用室内 分布系统将基站信号均匀地覆盖到室内盲区 以保证室内区域都拥有理想的信号覆盖 图 3 1 是通过无线同频直放站引入信号源 再由耦合器 功分器 干线放大器 室内分布式天 线等组成的室内分布系统的示意图 BS1直放站耦合器功分器 直放站 干线放大器 BS2 图 3 1 直放站的室内分布系统示意图 室内分布系统主要由信号源 信号的传输和分布系统以及干线放大器 功分器 耦合器 室内天线等部分组成 按照信号源的不同可以分为宏蜂窝 微蜂窝 直放站 射频拉远等 传输介质有光纤 同轴电缆和泄漏电缆等 同时设备又分为有源设备和无源设备 天线分为 全向天线和定向天线等 TD SCDMA 的室内分布系统结构与传统的分布系统类似 主要由三部分组成 信号源 传输和分布系统 元器件和天线 TD SCDMA 的室内分布系统可以与其他系统共享相同的单 元 由于室内传播环境和工程上的考虑 智能天线并未引入到室内分布系统的覆盖中 在 TD SCDMA 的室内分布系统的设计和建设过程中 应该根据覆盖的目标 服务的类型 工程成本等方面的要求综合考虑 选取适当的信号源 元器件和传输介质等 3 1 信号源 通常可以选作为室内覆盖的信号源有宏蜂窝基站 微蜂窝基站 直放站和射频拉远单元 等 1 宏蜂窝基站 直接采用室外的宏蜂窝基站作为信号源 在密集城区为了深度覆盖而 采用该方式时 需要留出 15dB 20dB 的穿透损耗余量 这部分的余量直接导致小区的半径 缩小 站点数量增加 但是即便如此 室内覆盖的效果仍然较差 存在大量的覆盖盲区 另 外严重的导频污染使用户接收多个强干扰 3G 业务在室内达不到预期的使用效果 最重要 的是其网络容量有限 接通率低 基站的发射功率很大一部分消耗在穿透损耗上 影响了系 统的容量 它适用于建筑物的电磁密闭性较差或建筑物较为稀疏而且话务量较低的场景 2 微蜂窝基站 采用独立的微蜂窝基站作为信号源 可以独立承载话务量 并且可以 分担宏蜂窝小区的话务量 该方式虽然需要传输和供电设备 但是实施简单 无需机房资源 更重要的是能够提供更多的网络资源 信号稳定干净 抑制导频污染 可以灵活结合具体室 内分布系统来实现室内覆盖 因此 该方式通常应用于面积较大或者人流比较大 话务量比 较高的室内覆盖 如大型购物广场 候机厅等 但是建设的成本比较高 3 直放站 采用直放站作为信号源 分为空间直放站和光纤直放站两种 它只是通过 直放站收发系统将室外的宏基站的信号引入到室内 共享基站的基带处理能力 并不增加系 统的容量 适合在话务量不高的室内环境中 稳定 信号质量好的信号源 可以使用空间直 放站作为信号源 但是易受到周围的无线环境影响及宏基站的稳定性限制 相比之下光纤直 放站能够解决以上的问题 但要受到光纤条件限制 直放站的优点是投资省 安装方便快捷 可以很快地解决信号弱和盲区问题 缺点是通过定向天线难以取得单一纯净的信号 系统的 话音质量相对于蜂窝系统较差 且易造成对其他基站的干扰 直放站作为一种实现无线覆盖 的辅助技术手段可以利用较少的投资和较短的周期 迅速扩大无线覆盖范围和解决盲区覆盖 对于 TD SCDMA 系统 由于采用 TDD 模式上下行处于同一个频点的不同时隙 所以对其 的发射端和接收端的隔离度 上下行发射的定时 与室外基站的同步方面有较高的要求 直 放站在放大转发上行信号过程中会增加信号的传输时延 对于信号质量有可能产生负面影响 对于 TD SCDMA 系统中直放站的使用有待进一步研究 4 射频拉远单元 RRU 该方式可以提供接近微蜂窝基站作为信号源的覆盖效果 即 将基站中的射频部分取出通过光纤与基站中的数字基带部分相连 剩下的控制加基带部分被 称为支持远端模块的 宿主基站 远端模块共享宿主基站的基带资源 RRU 避免了直放站 信号的简单重复放大 且不像直放站仅改变原有扇区的覆盖拓扑 而是占用一定的基带资源 提供容量服务 不会产生直放站的接收底噪抬升以至饱和自激的问题 优点在于建设的成本 较低 无需严格的机房和建站条件 可以灵活地结合具体的室内覆盖系统 并且配置和实施 十分灵活 缺点是要仔细核算基站的基带所能承载的处理能力 同时远端无线接入设备需要 独立的传输和供电设备 对于 TD SCDMA 系统 射频电缆在 2GHz 以上频段的损耗比较大 拉远距离短 一般在 60m 左右 且射频电缆数量多 也相应带动其他辅材数量的增加 给基站成本很大压力 而 射频拉远技术在降低馈线损耗和电缆数量及安装难度控制等方面面临着极大的困难 导致了 建设成本偏高的后果 TD SCDMA 网络中每个宏峰窝基站 一套天线 的覆盖半径只能有 1 3km 在城市内高楼林立的地区覆盖半径还要小得多 为实现完好的覆盖 就必须架设大 量的基站 TD SCDMA 系统中 采用中频拉远方案就可以很好地解决上述问题 即将无线基站中的 模拟射频收发部分与无线基站的基带数字信号处理部分在模拟中频处分开 形成远端射频前 端设备与室内单元 中频拉远技术通过基站室内单元的模拟中频接口 将射频的收发信机拉 远至天线附近 下行方向将中频信号传输到射频前端 经混频后转换为射频信号 再由天线 发射 上行方向将从天线发射过来的射频信号在前端混频为中频信号 通过中频传输系统传 回到基站室内单元 远端射频前端设备与室内单元间可以用有线和无线传输手段相连接 其 介质可以是中频电缆 光纤等 与传统的射频拉远技术相比 中频拉远技术具有以下显著的 优点 电缆数量少 传输距离远 组网灵活 成本大幅降低等 3 2 传输介质和分布系统 传输介质和分布系统作为室内覆盖系统的重要组成部分 主要有同轴电缆 光纤和泄漏 电缆三种 1 同轴电缆是最为常用的材料 其优点是性能稳定 造价便宜 设计方案灵活 易 于维护和进行线路调整 工作频段合适 可以兼容多种制式的系统 但覆盖范围受同轴电缆 的传输损耗的限制 传输保密性差 大型同轴电缆室内分布系统通常需要多个干线放大器作 为信号的放大接力 2 光纤的路损较小 不加干线放大器也可以将信号送到多个区域 保证足够的信号 强度 性能稳定可靠 传输容量较大 易于设计和安装 可兼容多种移动通信系统 但是在 建设的过程中需要增加专门的电转光 光转电设备 且依赖于远端供电 在 TD SCDMA 室内 分布系统中还有一个问题是光电互换时存在时延 需要在使用中引起注意 3 泄漏电缆由导体 绝缘介质和开有周期性槽孔的外导体组成 电磁波在泄漏电缆 中纵向传输的同时通过槽孔向外界辐射电磁波 外界的电磁场也可以通过槽孔感应到泄漏电 缆内部并送到接收端 泄漏电缆提供的是功率低 辐射均匀的 雾状 覆盖 优点是信号强 度均匀 缺点是较高的电缆传输损耗 需要较强的信号输入 安装技术要求较高 每隔 1m 就要求装一个挂钩 悬挂起来时电缆不能贴着墙面 而且至少要与墙面保持 2cm 的距离 不 但影响美观 而且价格是普通电缆的 2 倍 它多用于一些特殊场景下 因为普通天线无法实 现较好的覆盖 如竖井 隧道 地铁等 3 3 元器件和天线 除了信号源 传输介质和分布系统之外 室内分布系统还需要功分器 耦合器 干线放 大器和天线等器件 1 功分器和耦合器 主要有无源和有源 功分器和耦合器 两种器件 工作频段合适 可以兼容多种制式的系统 采用无源器件的系统设备性能稳定 安全性高 维护简单 信号 经过功分器 耦合器和线路损耗后 到达天线处的强度不同 覆盖的效果也不同 而有源系 统的信号到达末端时被放大器放大 达到理想的强度 保证覆盖效果 例如一些大型商场 就需要有源系统保证其覆盖 因而 有源系统建设和维护复杂 有源设备易损坏 系统的安 全性和稳定性不如前者 2 干线放大器 信号的传输会有一定的损耗 为了保证覆盖的效果 需要在传输过 程中进行放大 这时就需要干线放大器 在 TD SCDMA 系统中 上下行工作于同一频段 应 该避免上下行链路的自激干扰问题 另外 对于多种制式共用室内分布系统 不同频段的信 号在此前的路损可能不同 应均衡各频段信号的放大率 以达到最佳的覆盖效果 3 天线 室内覆盖的天线主要有全向天线和定向天线两种 根据具体场景的需求合 理选择 通常以吸顶天线为主 它主要有 3dBi 天线和 5dBi 天线 在水平方向全向发射 两 种天线在垂直方向信号能量集中角度上有区别 3dBi 天线适合开阔空间的覆盖 如会议厅 5dBi 天线的垂直发射角度对于前者要小 能量更加集中 适合于楼层间的覆盖 为了防止 室内信号泄漏对室外信号产生干扰等情况 采用定向天线向室内需求方向覆盖 与 2G 等其 他系统共用室内分布系统时 需要考虑不同制式的链路损耗的区别来调整天线的位置和数量 以满足覆盖需求 综上所述 信号源 信号的传输介质和分布系统以及功分器 耦合器 干线放大器 天 线等器件共同组成了室内分布系统 根据具体的情况选取适合的器件 其中一些器件可以不 用 如干线放大器等 3 4 组网原则及建设原则 3 4 1 组网原则 对于 TD SCDMA 室内分布系统 优先选择异频组网方案 在频率紧张的情况下 可考虑 混频组网方案 但须保证主频点和周围邻区主频点异频 3 4 2 建设原则 1 TD SCDMA 室内分布系统建设以改造现有 GSM 室内分布系统 2G 3G 共用方式为主 应确保原有 GSM 网络正常运行 并为后续优化建设留有余地 2 室内外覆盖一体化原则 确保室内分布系统提供良好的室内覆盖 同时要控制好 室内信号 避免对室外构成强干扰 3 在频率资源足够 设备支持的情况下室内外尽量采用异频组网方式 室内外频点分 配见频率配置方案 频率资源紧张的情况下也应保证与室外有切换关系的室内小区的主载 频与室外主载频保持异频 4 TD SCDMA 室内分布系统信号源主要采用宏蜂窝 微蜂窝 BBU RRU 等设备 5 室内分布系统工程的建设必须满足国家和通信行业相关标准 电磁辐射 3 值应满 足国家标准 6 室内分布系统的改造需要综合考虑 GSM900 DCS1800 3G 和 Wlan 共用的需求 3 5 技术指标要求 1 室内分布无线覆盖边缘场强 PCCPCH RSCP 85dBm 2 PCCPCH C I 3dB 3 室内信号的外泄电平 在室外 10 米处 PCCPCH RSCP 95dBm 或者距离室内分 布系统楼宇 10 米外 室内分布系统信号 PCCPCH RSCP 强度应比室外基站信号强度低 9db 以 上 4 无线信道呼损 无线信道呼损不高于 2 5 无线覆盖区内可接通率 要求在无线覆盖区内的 90 的位置 99 的时间移动台 可接入网络 6 块差错率目标值 BLER Target 话音 1 CS64k0 1 1 PS 数据 5 10 3 6 TD SCDMA 室内覆盖系统建设流程 图 3 2 给出了 TD SCDMA 室内分布系统建设流程示意 室内系统规划目标制定 室内共站点分析 确定覆盖场所类型 确定覆盖区域边缘场强指标 估算信源到大线的损耗 估算信源发射功率 各天线 口发射功率 研究覆盖信号源 确定分布系统组成 研究覆盖信号源 确定分布系统组成 无源器件情况 设备选型 确认设备摆放和馈线走线 进行理论验证 工程施工 现场测试 工程验收 确定覆盖目标及业 务类型 估算所需话务量 是否符合覆盖指标 是否符合覆盖指标 网络优化 图 3 2 TD SCDMA 室内分布系统建设流程示意图 通过专项规划确定 TD SCDMA 室内覆盖区域和业务之后 应勘察所需覆盖的建筑物 得 到建筑物平面图 获得建筑物相关信息 人员分布情况 考察可能的天线布放位置 电缆布 放 寻找信号源放置的最佳位置 在详细设计前收集周围小区的信息 按照上节的原则选择 信号源和分布系统 共分布系统还需要勘查该站点各楼层的 GSM 天线布置情况 包括各楼层 的天线数量 天线安装位置和每个天线口的功率设计指标 分布系统的详细网络拓扑图 以 及各段馈缆的长度 直径和衰耗 接头 功分器 耦合器的安装位置和衰耗 根据这些资料 进行共分布系统改造设计 在现场往往还需要用测试手机进行路径损耗测试 以确定是否需要添加新的覆盖区域和 天线 测量和验证最小耦合损耗 MCL 即考虑手机在位于离天线最近时候的路径损耗 测试呼叫阻塞率 成功率 掉话率 切换成功率等指标 在一定的服务等级和容量要求的条 件下 预测室内传播模型 最后画系统连接图 进行参数设计 给出解决方案 采用不断建 设不断优化的方式来得到高质量的室内系统 3 7 室内覆盖方案 3 7 1 室内传播模型 室内无线信道和传统的无线信道相比具有两个显著的特点 其一 室内覆盖的面积小的 多 其次 室内传播环境变化更大 研究表明 影响室内传播的因素主要是建筑物的布局 建筑材料和建筑类型等 室内传播模型有很多种 如对数距离路径损耗模型 Ericsson 多充端点模型 衰减因 子模型等 目前普遍选取下述室内传播模型 公式 3 7 1 8 log 20 1 dBFAFd mlossloss 其中 路径损耗 dB loss 距天线 1 米处的路径衰减 dB 参考值为 39dB mloss1 d 距离 m FAF 环境损耗附加值 dB 和建筑物类型 建筑结构 所用材料等相关 取值是在表 3 1 的基础上 结合建筑物类型 结构以及室内分布的工程经验而来 此值需在今后的实际 工程中结合实际场景进行修正 8 dB 室内环境下的衰落余量 包括空间衰落效应和时间衰落效应引起的衰落 表 3 1 给出了在 2G 频段电磁波的典型穿透损耗值 材料类型材料类型损耗损耗 dBdB 普通砖混隔墙 RSCP DL COMP 持续时间 T1 时 UE 应向 RNC 发送一个事件测量报告 3 切换区组成 切换区由 2 部分组成 邻区信号比本小区信号高于 RSCP DL COMP 的距离 假设 RSCP DL COMP 3dB 则距离为 3 2 4 9 100 30 6 米 到完成切换的时间 大概 1 秒 车辆最快时速为 40km h 则距离为 40 1000 3600 1 11 2 米 折合 11 2 4 9 100 2 1 2dB 按照上面分析 可直观认为 当邻小区信号比本小区信号强 4 2dB 的时候 完成切换 切换距离 L 30 6 11 2 41 8 米 切换区域为 2L 83 6 米 4 存在问题 由于车辆进入隧道时 隧道口附近微小区场强较弱 隧道外宏小区信号场强较强 隧道 外不具备切入隧道内微小区的条件 车辆进入隧道后宏小区信号急剧衰减 隧道内微小区信 号则上升缓慢 需要至少 41 米才完成切换 此时隧道外的宏小区衰减迅速 其信号强度将 难以满足切换要求 因此往往产生掉话 5 解决方案 为保证车辆在进出隧道外时能顺利切换 设计在隧道口天线末端安装一副定向天线 方 向指向隧道外 来增加信号的重叠区域 使车辆在隧道外完成切换 总总 结结 在本次设计中 通过查找翻阅大量资料 对 TD SCDMA 系统的概念和特点有了深透的了 解 并了解了布式覆盖方案较 2G 的覆盖方案的优点 及其在目前 3G 通信技术发展中的重要 作用 在文中对此进行了简要的阐述 然后对无线网络的组建策略进行探讨 按照整体策略 又对各典型区域的覆盖方案进行分析 重点分析了密集市区的覆盖方案 而地下隧道作为一 种特殊场景 是城区覆盖方案的重要组成部分 因此 我选择了对地下隧道的覆盖问题进行 详细分析 本设计方案不仅实现了对隧道内双孔四车道的 TD 系统有效覆盖 各项指标均可以达到 室内分布系统指标要求 同时考虑到隧道两个出入口附近均为宏站覆盖区域 隧道内外做好 了切换方面的规划以及优化 实现了宏站和室内 TD 网络间较好的融合 隧道覆盖只是 TD SCDMA 网络规划的一个特殊场景 总的来说 3G 比 2G 的布网要求要 复杂得多 更富有挑战性 更需要时间和精力 参考文献参考文献 1 王奎勇 3G 传输网 第一版 沈阳 辽宁科学技术出版社 2006 2 吴英桦 多业务传送平台 MSTP 技术及应用 第一版 北京 人民邮电出版社 2003 3 曹志刚 钱亚生 现代通信原理 M 第三版 北京 清华大学出版社 1992 4 王志勤 万屹 魏贵明 3G 技术实验及标准研究进展介绍 J 第一版 电信网技术 2003 5 纪越峰 现代通信技术 第二版 北京 人民邮电出版社 2005 6 张吉承 3G 解决方案 第一版 沈阳 辽宁科学技术出版社 2006 7 樊昌信 曹丽娜 通信原理 第五版 北京 国防工业出版社 2009 8 李世鹤 杨运年 TD SCDMA 第三代移动通信系统 第一版 北京 人民邮电出版社 2009 9 高伟东 啜钢 等 TD SCDMA 无线网络规划优化及无线资源管理 第一版 北京 人民邮电出版社 2007 10 段红光 毕敏 肖理兵 TD SCDMA 网络规划优化方法与案例 第一版 北京 人民邮 电出版社 2008 11 彭木根 王文博 TD SCDMA 移动通信系统 第三版 北京 机械工业出版社 2009 12 覃团发 姚海涛 覃远年 陈海强 移动通信 重庆大学出版社 13 Gordon Stuber 移动通信原理 电子工业出版社 14 沈振元 聂志泉 赵雪符 通信系统原理 西安电子科技大学出版社 15 邱玲 朱近康 孙葆根 张磊 第三代移动通信系统 人民邮电出版社 16 郭梯云 邬国扬 李建东 移动通信系统 第三版 西安电子科技大学出版社 17 陈苹等 现代通信实验系统的计算机仿真 国防工业出版社 18 吴伟陵 牛凯 移动通信原理 电子工业出版社 2005 年 1 月 19 啜钢 王文博 常永宇 移动通信原理与应用 北京邮电大学大学出版社 2004 年 10 月 英文资料原文英文资料原文 Evolution and Standardization of the Smart Antenna System for Software Defined Radio Seungheon Hyeon June Kim and Seungwon Choi Hanyang University ABSTRACT Transitioning proprietary or legacy softwaredefined radio networks to open architectures while often complicated is increasingly critical to improve the interoperability and compatibilityamong SDR networks and the subsystems within those networks as well With this in mind two consortia the SDR Forum and the Object Man agement Group have teamed to define an open Smart Antenna specification This specification defines a model including an API that simpli fies the integration of an SA subsystem into a traditional SDR network The specification is called the Platform Independent Model PIM and Platform Specific Model PSM for the Smart Antenna or SA API specification This article introduces the SA API which provides a standard model and standard service of the SA system operating in SDR networks INTRODUCTION Since the early 1980s the wireless industry has rapidly grown through the development of multiple standards and technologies Each wireless standard has evolved with its specialized service such as voice video streaming wireless Internet access or email service This rapid expansion compels customers developers and end users to use multiple devices for their various needs and reduces the life cycle of the devices Customers prefer to use a single device for multiple services On behalf of end user requirements manufacturers need to find a development technology that supports flexibility portability reusability interoperability and cost efficiency of their manufactured goods The wireless industry including the commercial manufacturing and defense domains faces change in development due to changes in capabilities demands standards and tools supporting those standards Software defined radio SDR enables a common radio platform to support multiple standards and services by supporting dynamic software updates auto download or other update methods preferred by various customers and providing a framework for such change 1 2 SDR solutions are varied and in this article we address two related approaches to standardizing the software based common radio platform a solid basis for the standardization of software interfaces for the Smart Antenna SA The Software Communications Architecture SCA developed by the Joint Tactical Radio System JTRS Joint Program Executive Office JPEO The Platform Independent Model PIM and Platform Specific Model PSM for Software Radio Components 4 a k a The Universal Modeling Language UML Profile for Software Radio or simply SWRadio developed by the Object Management Group OMG and based on the SCA coupled with the OMG s Model Driven Architecture MDA as described below First as for the SCA the mission of the JTRS JPEO is to develop a family of interoperable and affordable SDRs at moderate risk and provide secure and wireless networking communications capabilities for joint forces Furthermore the purpose of the SCA is to increase the portability of waveforms from one JTRS radio to another 3 It establishes an implementation independent framework with baseline requirements for the development of software components for SDR The software components that provide for the management and execution of the SCA applications and devices constitute the operating environment OE defined in the SCA The OE consists of a core framework CF common object request broker architecture CORBA object request broker ORB and Portable Operating System Interface POSIX based operating system OS As