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摘要 随着移动通信的飞速发展，传统的以话音和低速数据业务为主的第二代移动通信系统 逐渐不能满足人们的要求，而新兴的数据和多媒体业务，如e m a i l 、视频传输、文件下载等 将成为移动通信中不可或缺的业务组成。各大移动运营商都在积极部署第三代移动通信系 统，为3 g 时代的到来做好充分准备。主流的3 g 标准有三种制式，即w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 和t d s c d m a 。t d s c d m a 是由我国提出，并享有自主知识产权的标准，因而受到国家 的重视。 随着第三代移动通信系统的研发进度不断向前和我国3 g 频段的划分完成，中国的移 动通信标准t d s c d m a 系统越来越成为一个关注的焦点。对于未来t d s c d m a 网络运营 商而言，如何经济有效地建设一个t d s c d m a 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q o s 条件下，获得良好的网络容量，满足一定的无线覆盖要求，同时通过调整容量、覆盖、质 量之间的均衡关系提供最佳链路服务。由于t d s c d m a 是目前国际电联支持的唯一采用 时分复用( t d d ) 的码分多址( c d m a ) 系统，与w c d m a 和e d m a 2 0 0 0 这两种采用频分复用 ( f d d ) 技术的c d m a 系统相比较，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t d s c d m a 组网更加灵活和复杂。2 g 和传统f d d 模式的3g c d m a 系统所使用的规划方法不能满足需求，必须对t d s c d m a 系统的规划进行深一步 研究，提出符合t d s c d m a 特性的新规划方法。 文章首先概述了第三代移动通信系统，对t d s c d m a 系统的发展历程和技术特点进 行介绍，尤其对其中几项关键技术加以重点介绍，比如其独特的帧结构，智能天线接力切 换等，并由此阐述了研究工作的背景。第二章对t d s c d m a 的网络规划给出了详细描述 及推导结论。第三章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。第四章说明了t d s c d m a 在典型环境下的组网方案和独立或者混合组网的组网 方案。提出了与我国当前通信运营商现状相适应的组网方案。第五章研究了无线网络规划 的仿真分析，重点研究了蒙特卡洛仿真方法。第六章对文章做了总结。 本文的工作对于即将展开的3 g 建设，具有工程指导意义。 关键词：第三代移动通信，t d s c d m a ，无线网络规划，无线覆盖容量，仿真 a b s t r a c t a l o n gw i t ht h em o b i l ec o m m u n i c a t i o nr a p i dd e v e l o p m e n t ，t h et r a d i t i o n a l2 n dg e n e r a t i o n c o m m u n i c a t i o ns y s t e m sh a sn o tb e e na b l et om e e tp e o p l e sr e q u e s tg r a d u a l l y , b e c a u s eo ft h e p r i m a r ys e r v i c e so ft h ev o i c ea n dt h el o w s p e e dd a t a , b u tt h ee m e r g i n gd a t aa n dt h em u l t i m e d i a s e r v i c e ，s u c ha se m a i l ，v i d e ot r a n s m i s s i o n ，d o c u m e n td o w n l o a d i n ga n ds oo n ，w i l lb e c o m et h e i n d i s p e n s a b l es e r v i c ec o m p o s i t i o ni nt h em o b i l ec o m m u n i c a t i o n a tp r e s e n t e a c hl a r g em o b i l e c o m m u n i c a t i o no p e r a t o ri s p o s i t i v e l yd e p l o y i n gt h et h i r dg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s y s t e mf o rt h ea r r i v a lo f t h e3 gt i m e w i t ht h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to ft h et h i r dg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o n t h e3 g f r e q u e n c yb a n do fc h i n ah a sb e e nd e c i d e d ，t h et d - s c d m as y s t e m ，w h i c hi st h ef i r s tg l o b a l c o m m u n i c a t i o ns y s t e ms t a n d a r di nc h i n a , h a sb e c o m eaf o c u so fa t t e n t i o ne v e nm o r e a sf o rt h e f u t u r eo ft d s c d m an e t w o r ko p e r a t o r s 。h o wc o s t e f f e c t i v et ob u i l dat d s c d m ae e l ln e ti sa g u a r a n t e eo fh i g hq u a l i t ya n d l o wc o s tn e t w o r ko p e r a t o r sa r ec o n c e r n e da b o u t n e t w o r kp l a n n i n g p u r p o s e s ，g e n e r a l l ys p e a k i n g ，i ti si ns u p p o r to fav a r i e t yo fm u l t i m e d i as e r v i c e sa n dq o st om e e t c e r t a i nc o n d i t i o n sh a v eag o o dn e t w o r kc a p a c i t yt om e e tc e r t a i nr e q u i r e m e n t so fw i r e l e s s c o v e r a g e ，b ya d j u s t i n gc a p a c i t y , c o v e r a g e ，l i n k sb e t w e e nt h eb a l a n c e sb e t w e e np r o v i d i n gt h e b e s tq u a l i t yo fs e r v i c e a sf o rt h ef u t u r eo ft h et d s c d m an e t w o r ko p e r a t o r s ，d u et oa d o p t t d s c d m ai st h eo n l yi t us u p p o r tt d m ( t d d ) ，c d m a ( cd m a ) s y s t e m b o t hw c d m aa n d c d m a 2 0 0 0a n df r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ( f d d ) t e c h n o l o g yc o m p a r e dt ot h ec d m a s y s t e mt h a nu s i n gt h et i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ，m u l t i u s e rd e t e c t i o nu p l i n k , u p l i n kt i m e s y n c h r o n i z a t i o na n da d v a n c e ds m a r ta n t e n n at e c h n o l o g yt d s c d m 【an e t w o r km a k e sm o r e f l e x i b l ea n dc o m p l e x f d dt r a d i t i o n a l2 ga n d3 gc d m a s y s t e m su s ep l a n n i n gm e t h o d sc a nn o t m e e tt h ed e m a n d t d s c d m as y s t e mm u s ts t e pi nt h ep l a n n i n gf o rd e e ps t u d yt d s c d m a c o n f o r m st ot h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h en e w p l a n t h i st h e s i sf i r s tg i v e sag e n e r a ld e s c r i p t i o no ft h i r d - g e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s y s t e m ，i n t r o d u c i n gt h ed e v e l o p i n gh i s t o r ya n dt e c h n i c a lc h a r a c t e r i s t i c so ft d s c d m a ，a n d e s p e c i a l l yi t i sm a i n l yd e v o t e dt oi n t r o d u c i n gt h ec o r et e c h n o l o g yo f t d s c d m a ，s u c ha st h es p e c i a lf r a m es t r u c t u r e ，s m a r ta n t e n n at e c h n o l o g y ，b a t o nh a n d o v e ra n d s oo n ，t h u si te x p l a i n st h eb a c k g r o u n do ft h es t u d y c h a p t e r2o ft h et h e s i sg i v e sad e t a i l e d d e s c r i p t i o no ft h en e t w o r kp l a n n i n go ft d - s c d m a a n dd r a w sac o n c l u s i o n i nc h a p t e r3o ft h e t h e s i s ，ad e t a i l e dd i s c u s s i o n o ft h ec o r ei s s u e s ：n e t w o r kp l a n n i n gl i n kb u d g e t ，w i r e l e s s c o m m u n i c a t i o nm o d e la n dw i r e l e s s c a p a c i t ya n a l y s i s c h a p t e r 4 e x p l a i n st d - s c d m a s o r g a n i z e dn e t w o r ks c h e m ei nt y p i c a le n v i r o n m e n ta n di n d e p e n d e n to rm i x e do r g a n i z e dn e t w o r k s c h e m e t h i st h e s i sc a ns e r v ea sag u i d ef o rt h e3 gc o n s t r u c t i o nw o r k , w h i c hw i l ls o o nb ec a r r i e d o l i t k e y w o r d s ：3 g , t d - s c d m a ，r a d i on e t w o r kp l a n n i n g ，r a d i oe m u l a t i o n ，s i m u l a t i o n 1 1 本人郑重声明： 学位论文独创性声明 1 、坚持以“求实、创新”的科学精神从事研究工作。 2 、本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。 3 、本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。 4 、本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构已经发 表或撰写过的研究成果。 5 、其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢意。 作者签名：雌砬 日 期：二柚浮。盥 学位论文使用授权声明 本人完全了解南京信息工程大学有关保留、使用学位论文的规定，学校 有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸 质版：有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书 馆被查阅：有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索：有权将学位论 文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。 作者签名： 日期： 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解南京信息工程大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的 全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵循此规定) 作者签名： 日期： 导师签名； 日期： 南京信息工程大学硕士学位论文t d - s c d m a 无线网络规划与设计 1 1 研究背景 第一章引言 第三代( 3 g ) 移动通信系统也叫“未来公共陆地移动通信系统( f p l m t s j ”，后由国 际电信联盟( i n t e r n a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o nu n i o n ，i t u ) 正式命名为1 t m 一2 0 0 0 ( i n t e r n a t i o n a l m o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n 2 0 0 0 ) ，既3 g 系统是工作在2 0 0 0 m h z 频段，并计划于2 0 0 0 年 左右正式投入商用【1 】。i t m 一2 0 0 0 是一个全球无缝覆盖、全球漫游，包括卫星移动通信、陆 地移动通信和无绳电话等蜂窝移动通信的大系统。它可以向公众提供前两代产品所不能提 供的各种宽带信息业务，如高速数据、慢速图像与电视图像等，传输速率高达2 m b i t s ，带 宽可达2 m h z 以上【l j 。 3 g 技术主要包括：w c d m a 、t d s c d m a 、c d m a 2 0 0 0 三种标准。目前已经有近百家 运营商开通了w c d m a 和c d m a 2 0 0 0 的商用业务，包括n t t d o c o m o 与和记黄埔等【3 】【引。 t d s c d m a 作为中国提交的、在国际电信联盟和3 g p p 标准化的3 gt d d ( 时分双工) 技 术。发展t d s c d m a 不仅符合我国现阶段的利益，也是我们由电信大国向电信强国迈进 的重要一步。 北京奥运会开幕在郎，为了满足运动会期间的数据业务需求，下d s c d m a 网络已经在 局部城市开建，部分用户已经体验了3 g 网络的优点。因此关于t d s c d m a 无线网络规划 与设计值得深入研究。 1 2t d s c d m a 网络结构 t d s c d m a 系统网络结构遵循i t u 统一要求，通过3 g p p 组织融合后，t d s c d m a 和w c d m a 网络结构基本相同，响应接口定义也基本一到5 1 。t d s c d m a 网络从功能上可 以分成不同功能的子网，包括核心网( c n ) 、无线接入网( u t r a n ) 、和用户设备( u e ) 3 部分组成i j j ，如图1 1 所示。 c n u m t s 的核心网，由g s m 系统的c n 演化而成。它具有与g s m 系统相似的 结构，c n 通过a 接口与g s m 系统的b s c 相连，通过i u 接口与u t r a n 的r n c 相连， 其中，i u 接口又被分为连接到电路交换域的i u c s ，分组交换域的i u p s ，广播控制域的 i u b c 。c n 主要处理u m t s 内部所有话音呼叫、数据连接和交换，以及与外部其他网络的 连接和路由选择。 u t r a n u t r a n 完成所有与无线有关的功能。在u t r a n 内部，第三代的无线网 络子系统( r n s ，r a d i on e t w o r ks u b s y s t e m ) 和第二代系统的b s s 地位相同。r n s 部分通 过l u 接口与c n 相连。r n s 包括无线网络控制器( r n c ) 和一个或多个n o d eb 。n o d eb 可以处理一个或多个小区，并通过i u b 接口与r n c 相连。r n c 之间通过i u r 进行信息交互， l u r 接口可以是r n c 之间物理上的直接连接，也可以靠通过任何适合传输网络的虚拟连接 南京信息工程大学硕士学位论文t d s c d m a 无线网络规划与设计 来实现。每个r n s 管理一组小区的资源。在u e 和u t r a n 的每个连接中，其中一个r n s 充当服务r n s ( s r n s ，s e r v i n gr n s ) 。如果需要，一个或多个漂移r n s ( d r n s ，d r i f t r n s ) 可通过提供无线资源来支持s r n s 。 核心网( c n ) i ui u u t r a n r n sr n s i u r r n cr n c u 一u b n o d e b r n c n o d e b r n c u u u 倒u n | u 甜| u u | u e f u e l i e u e u e 图1 - 1t d s c d m a 网络结构图 u t r a n 的主要功能包括两个方面：在移动性业务和管理方面，有传输用户数据、系 统信息调度、数据的加解密和信令的完整性保护、切换、s r n s 重定位及终端定位等；在 整个接入网的无线资源管理方面，有网络同步、广播多播的消息调度及流量控制、业务量 报告等。 u e u e 是用户设备。 1 3t d $ c d m a 关键技术 要做好无线网络规划，必须对系统有一个全面而深刻的理解。因为网络规划技术和系 统本身的技术特点密切相关，只有对t d s c d m a 系统的技术原理和网络性能有充分的认 识，才能在实际的网络规划工作中有的放矢，设计出一个性能优良的t d s c d m a 网络。 t d s c d m a 系统主要采用了下面几种技术。 1 3 1 多址接入技术 t d s c d m a 集c d m a 、t d m a 、f d m a 技术优势于一体、系统容量大、频谱利用律 高、抗干扰能力强。从图1 2 可以看出，t d s c d m a 采用了时分、频分和码分这几种多址 技术，其频率利用率、系统容量得以大幅度提高。尤其是其所采用的时分双工( t 【) d ) 模 式，可以在同一载波上进行上、下行链路传输，而不需要像f d d 系统所必须的上、下行对 - 2 南京信息工程大学硕士学位论文t d s c d m a 无线网络规划与设计 称频谱。 功率 密度 c d m 1 5 a 码 道 0 d w p t su p p t s 图l - 2t d s c d m a 多址方式 频率 1 3 2 智能天线技术 智能天线系统由一组天线阵列及相连的收发机和先进的数字信号处理器构成【7 1 ，如图 1 3 。其核心是自适应天线波束赋形技术，将该技术运用在移动通信中将会大大降低系统内 部的干扰，提高系统的容量。智能天线可将无线电的信号导向具体的方向，产生空间定向 波束，使天线主波束对准用户信号到达方向( d o a ，d i r e c t i o no f a r r i v a l ) ，旁瓣或零陷对准 干扰信号到达方向，达到充分利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。同时利用 各个移动用户间信号空间特征的差异，通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移 动用户信号而不发生相互干扰，使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。在不增加系 统复杂度的情况下，使用智能天线可提高服务质量，提升网络容量。智能天线可以为每一 个方位的用户提供较高的增益，降低用户间干扰。它使通信资源不再局限于时间域 ( t d m a ) 、频率域( f d m a ) 或码域( c d m a ) ，并使其拓展到了空间域，即空分多址 ( s d m a ) 。 nn门n n n n n - 3 南京信息工程大学硕士学位论文t d s c d m a 无线网络规划与设计 智能天线的使用：提高了基站接收机的灵敏度；提高了基站发射机的等效发射功率： 降低了系统的干扰；增加了c d m a 系统的容量；改进了小区的覆盖；降低了无线基站的成 本。 1 3 3 联合检测技术 联合检测技术即“多用户干扰”抑制技术，是消除和减轻多用户干扰的主要技术。它 把所有用户的信号都当作有用信号处理，这样可充分利用用户信号的扩频码、幅度、定时、 延迟等信息，从而大幅度降低多径、多址干扰。它同时检测多码道数据，抑制远近效应， 降低功率控制要求，提升了系统容量。与智能天线相结合，联合检测技术可获得更加理想 的效果。联合检测已经应用在从8 - 3 8 4 k b i t s 等多种传输速率的t d s c d m a 技术中。 1 3 4 上行同步技术 上行同步是指上行链路各终端发出的信号在基站解调器处完全同步，它通过软件及物 理层设计来实现，这样可以使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c d m a 多址技术由于每个移动终端发射的码道信道到达基站的时 间不同，造成码道非正交带来的干扰问题，提高了t d s c d m a 系统的容量和频谱利用率， 还可以简化硬件电路，降低成本。 1 3 5 功率控制技术 c d m a 是干扰受限系统，必要的功率控制可以有效地限制系统内部的干扰电平，从而 降低小区内和小区间的干扰。另外，功率控制可以克服蜂窝系统的“远近效应”，并减小 u e 的功耗。在t d s c d m a 系统中，功率控制可分为开环功率控制和闭环功率控制。其中 闭环功率控制又分为内环功率控制和外环功率控制，图1 - 4 描述了t d s c d m a 系统中功率 控制的分类。 图l - 4t d s c d m a 功率控制分类 1 3 6 接力切换技术 终端在不同小区的切换主要有3 种方式：硬切换、软切换和接力切换。由于t d s c d m a - 4 - 南京信息工程大学硕士学位论文t d s c d m a 无线网络规划与设计 系统中智能天线的使用，系统可得到移动台所在的位置信息。接力切换就是利用移动台的 位置信息，准确地将移动台切换到新的小区。两个小区的基站将接收来自同一个手机的信 号，两个小区都将对此用户进行定位，并在可能的切换区域，将此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息，判断手机用户现在是否移动到应该切换给 另一基站的临近区域，并告知手机其周围同频基站信息。如果进入切换区，便由基站控制 器通知另一基站做好切换准备，通过一个信令交换过程，手机就由一个小区像交接力棒一 样切换到另一个小区。接力切换避免了频繁的切换，不易出现过大的切换区域面积。由于 上行预同步，继承了软切换的优点，有效提高切换成功率。由于避免了软切换的缺点，提 高了系统资源的利用率和系统容量。 1 3 7 动态信道分配技术 t d s c d m a 所采用的动态信道分配技术可在时域、空域和码域，实现对无线的灵活配 置。采用动态信道分配技术使得t d s c d m a 系统能够较好地避免干扰，使信道重用距离 最小化，从而高效率地利用有限的无线资源，提高系统容量。此外，通过使用时域的动态 信道分配，可以灵活分配时隙资源，动态的调整上、下行时隙的个数，从而灵活地支持对 称和非对称地业务。通过信道调整( 频域、时域、空域和码域) 降低掉话率，通过资源整 合提高接入率。 1 3 8 低速率模式技术 t d s c d m a 系统码片速率采用的是1 2 8 m h z ，是u t r a t d d 码片速率的1 3 ，这有利 于和u t r a t d d 系统的兼容。低的码片速率，在硬件上也容易实现，可大大降低成本。另 外，1 2 8 m h z 的码片速率的单个载频占用的1 6 m h z 带宽，较之5 m h z 的u t r a 佃d 和 u t r a f d d 小，由于占用带宽窄，在频谱安排上有很大的灵活性。对于利用将来要空置出 的第二代频谱开展的第三代业务，可有效地使用日益宝贵的频谱资源( g s m 频点为2 0 0 k h z 间隔，8 个连续的g s m 频点可安排一个t d s c d m a 载波) 。安排1 6 m h z 的t d s c d m a 系统，与安排5 m h z 的u t r a t d d 和u t r a f d d 相比就容易很多。 1 ，4 论文的章节安排 为了对本论文有一个清楚的了解，下面先对本论文的结构进行简要介绍，本论文共分 五章。 第一章：引言 首先介绍了本文的研究背景，分析了发展t d s c d m a 通信技术是我国由通信大国走 向通信强国的重要一步，从而得出t d s c d m a 无线网络规划研究的重要性。接着对 t d s c d m a 网络结构及其所采用的技术作了介绍。 第二章：t d s c d m a 无线网络规划原则和流程 首先介绍了t d s c d m a 网络规划的原则：一次规划，分期建设。然后文章给出规划 - 5 - 南京信息工程大学硕士学位论文t d s c d m a 无线嘲络规划与设计 的具体流程。 第三章：t d s c d m a 无线网络规划内容 这部分详细介绍了t d s c d m a 无线网络规划具体包括的方方面面。 第四章：t d s c d m a 独立组网方案 首先分析了t d s c d m a 的组网方案，得到独立组网方案符合我国的当前情况；然后 对独立组网中应注意的问题进行了分析。 第五章：t d s c d m a 仿真方法及分析 介绍了t d s c d m a 网络规划使用的仿真方法，并结合实例进行了说明。本章对蒙特 卡洛仿真方法作了主要研究。 第六章：结论 对论文进行了总结，并给出下一步要做的工作。 6 南京信息工程大学硕士学位论文 t d s c d m a 无线网络规划与设计 第二章t d - s c d m a 无线网络规划原则与流程 在无线网络系统建设过程中，无线网络规划是非常重要的环节，系统性能受到很多网 络方面因素的影响。t d s c d m a 无线网络规划中需要特别关注几个因素：工作频段高导致 穿透能力差；时隙帧结构对覆盖半径有约束；3 g 是个多业务并发的系统；各种业务覆盖 半径基本相同；系统容量大；采用智能天线的技术；小区呼吸现象弱。 2 。1t d s c d m a 规划原则 2 1 1 无线网络规划思想 t d s c d m a 系统的网络规划包括无线网络规划、核心网网络规划、承载网网络规划以 及信令网、配套设施的规划等1 2 们。本论文只对无线网络规划做了分析研究，其他部分的规 划并没有涉及。 无线网络规划主要指通过链路预算、容量估算，给出基站规模和基站配置，以满足覆 盖、容量的网络性能指标以及成本指标。 网络规划必须要达到服务区内最大程度无缝覆盖；科学预测话务分布，合理布局网络， 均衡话务量，在有限带宽内提高系统容量；最大程度减小干扰，达到所要求的q o s ；在保 证话音业务的同时，满足高速数据业务的需求；优化天线参数，达到系统最佳的q o s ：在 满足覆盖、容量和服务质量前提下，尽量减少系统设备单元，降低成本。 网络规划是覆盖( c o v e r a g e ) 、服务( s e r v i c e ) 、和成本( c o s t ) 三要素( 简称c s c ) 的一个整合过程，如何做到这三要素的和谐统一，是网络规划必须面对的问题。一个出色 的组网方案应该是在网络建设的各个时期以最低代价来满足运营要求：网络规划必须符合 国家和当地的实际情况；必须适合网络规模滚动发展；系统容量以满足用户增长为衡量； 要成分利用已有资源，应平滑过度；注重网络质量的控制，保证网络安全、可靠；综合考 虑网络规模、技术手段的未来发展和演进方向。 规划策略指导思想是覆盖点、线、面，充分吸收话务量。对于业务量集中的“点”，为 重点覆盖区域，确保这些区域的覆盖称为“点”覆盖。对于业务量流动的“线”，把重点覆 盖区域通过几条主要“线”连接在一起，保证用户满意度。确保这些区域的覆盖叫做“线” 覆盖。对于业务量有一定需求的地区“面”，为了进一步提高用户的满意度，同时尽量吸收 更多的用户，把次要“点”和次要“线”连接起来。确保这些区域在一定程度上的覆盖， 称为“面”覆盖。 “点”覆盖：指的是重点覆盖区域包括：( 省) 市政府办公地、运营商办公地( 楼) 、 高级写字楼、高档宾馆区、高档住宅区、大型商场、集市和娱乐场所、医院、大专院校等 重点覆盖区的楼上或以重点覆盖区为中心5 0 m 之内的站点。 “线”覆盖：指的是主要商业街、市区主要交通干道、城际高速公路、机场公路等主 要交通干道， “面”覆盖：在上述主要站点选择之后，进行覆盖区的覆盖。主要是把各个独立的主 南京信息工程大学硕士学位论文 t d s c d m a 无线网络规划与设计 要站点连接起来，保证网络的连续覆盖。对位于普通的居民住宅区的次要站点，站点的选 择根据住宅的疏密情况保持一致。 个覆盖良好、性能完善的网络，不是蹴而就完成的，是经过多次规划不断建设完 成的：也不是只有宏蜂窝的广域覆盖，就能解决道路、热点和重点建筑的覆盖。在组网过 程中要灵活使用宏蜂窝、微蜂窝、射频拉远、直放站等。 2 1 2t d s c d m a 网络规划原则 t d s c d m a 无线网络规划思路要坚持规模发展的原则，充分考虑长远规划及用户容量 分阶段逐步增加的特点，结合热点、重点覆盖区域，实现全网一次规划，分期建设，不断 调整的策略1 1 引。 基站的规划需要综合考虑规划区域地理环境特点、预规划远景容量目标，做到“一次 规划，分期建设”。通过完善的一次性全网规划，保证网络规划的战略性目标，降低扩容对 现网运行系统的影响，保证无线网络的低复杂性，易于网络建设和网络维护。首先完成重 点区域、热点区域的覆盖，所有站点一次性到位，完成初期覆盖，市区( 特别是密集城区) 要做到大覆盖、大负载，密集城区、普通市区一般采用多载3 扇区站型，扩容阶段可以增 加载频，郊区、农村等业务量稀少的广覆盖地区，可以采用全向站进行规划。 t d s c d m a 频率资源丰富，充分考虑以上原则，提出了“一次规划，分期建设”的组 网理念，其各期规划互不相干，各种业务基本可达连续覆盖。 2 1 3t d s c d m a 网络规划要点 t d - s c d m a 网络规划要点包括：覆盖规划、容量规划、无线参数规划( 包括：频点规 划、码资源规划、邻小区规划等) 1 6 】。 1 覆盖规划 考虑不同无线环境的传播模型，考虑不同的覆盖率要求等来设计基站类型，使得达到 无线网络规划初期对网络各种业务的覆盖要求。 由于t d s c d m a 系统各种业务覆盖半径近似相同，因此，各种业务的连续覆盖可以 得到很好的平衡。 进行覆盖规划时，要充分考虑无线传播环境。由于无线电波在空间衰减存在较多的不 可控因素，相对比较复杂。应对不同的无线环境进行合理分区，通过模型测试和校正，滤 除无线传播环境对无线信号快衰落的影响，得到合理的站间距。 2 容量规划 考虑不同用户业务类型来进行网络容量规划。一般在城区的业务量比在郊区业务量大， 同时各种地区的业务渗透率也有很大不同，应对规划区域进行合理区分，并进行业务量预 测，来进行容量规划。 3 无线参数规划 无线网络规划阶段，除了天线参数之外，还要根据环境对r n c 、n o d eb 的无线参数 8 - 南京信息工程大学硕士学位论文t d s c d m a 无线网络规划与设计 进行初步的规划。主要包括邻接关系规划、频点规划和码资源规划。 2 2t d s c d m a 规划流程 网络规划要对网络发展趋势做出预测，并为未来的建设做好准备。在满足覆盖范围、 容量要求、服务质量的情况下，给出网络规模估算结果，使投资最小化，并用仿真工具软 件验证，这就是无线网络规划的主要任务。图2 1 是t d s c d m a 无线网络规划的简要流程。 网络规划 建网策略 清频测试 网络指标 需求分析 地理环境 业务模型 调查 区域划分 i 仕援增刑铜n 寸1 备选站址 1 代佃偎刍；删q 仉 电子地图 r、 传捅模型校正 9 【) 4 络规模估算 分析 薪牟i f 古，i 7 j ，“l m 。p a 为x , 3 0 l l j 井7 f ，j 、监基鲻规俱 、， l。 无线网络勘察 l 勘察 站点筛选 厂地址信息 、 7 。f 网络规模估算 i 仿真验证 储宣： 入 乃统符k n o 客户要求2 1 v c c7 输出无线网络 规划报告 图2 - 1t d s c d m a 无线网络规划流程 ( 1 ) 网络建设需求分析。主要分析网络覆盖区域、网络容量和网络服务质量，这是网 络规划要求达到的目标。 ( 2 ) 无线环境分析。其中包括清频测试和传播模型测试校正。其中清频测试是为了找 一9 南京信息工程大学硕士学位论文 t d s c d m a 无线网络规划与设计 出当前规划项目准备采用的频段是否存在干扰，并找出干扰方位及强度，从而为当前项目 选用合适频点提供参考，也可以用于网络优化中问题定位。传播模型测试校正是通过针对 规划区的无线传播特性测试，由测试数据进行模型校正后得到规划区的无线传播模型，从 而为覆盖预测提供准确的数据基础。 ( 3 ) 无线网络规模估算。包含覆盖规模估算和容量规模估算；针对规划区的不同区域 类型，综合覆盖规模估算和容量规模估算，做出比较准确的网络规模估算。 ( 4 ) 预规划仿真。根据规模估算的结果在电子地图上按照一定的原则进行站点的模拟 布点和网络的预规划仿真。 ( 5 ) 无线网络勘察。根据拓扑结构设计结果，到实地对候选站址进行勘察和筛选。 ( 6 ) 无线网络详细设计。主要指工程参数和无线参数的规划，还包括邻小区规划、频 点规划、码资源规划等。 ( 7 ) 网络仿真验证。验证网络站点布局能否达到网络的覆盖、容量和服务质量三者的 良好平衡；站点布局的变动在该阶段应该尽量避免。通过仿真对工程参数的调整并确定最 终规划结果是该阶段的工作重点。 ( 8 ) 规划报告。输出最终的网络规划报告。 1 0 南京信息工程大学硕士学位论文 t d - s c d m a 无线网络规划与设计 第三章t d s c d m a 无线网络规划内容 3 。1 网络设计的基本参数 ( 1 ) 频段范围：t d d 频段有三部分，分别在1 8 8 0 m h z - 1 9 2 0 m h z 、2 0 1 0m h z 2 0 2 5m h z 、 2 3 0 0m h z - 2 4 0 0m h z 之间，共1 5 5m h z 的带宽。t d s c d m a 所需的最小带宽只有1 6 m h z ， 5 m h z 带宽可支持3 个载频。 ( 2 ) 覆盖区域通信概率：一般要求在t d s c d m a 网无线覆盖区9 0 范围内、9 9 的 时间里，移动台可接入网络。 ( 3 ) 无线信道呼损：在话务密度较高的地区，由于无线信道引起的呼损为2 ，其他 地区应不大于5 。 ( 4 ) 天线的基本参数：天线的基本参数是用来表征天线发射或者接收性能的指标，包 括方向图、波瓣宽度、输入阻抗、极化特性、电压驻波比和频带宽度等。天线辐射和接收 电磁波是有方向性的，这表示天线具有向预定方向辐射或者接收电磁波的能力。如果用从 原点出发的矢量长短表示天线各方向辐射的强度，则连接全部矢量端点所形成的包络就是 天线的方向图。波瓣宽度，对于强方向性天线，其方向图中通常含有许多波瓣。波瓣是由 电磁波在各个方向的不同辐射强度造成的，两个相邻的辐射强度为零的方向之间的部分形 状类似与花瓣，故称为波瓣，其中包含最大辐射方向的波瓣称为主瓣，其他依次称为第一 副瓣，第二副瓣等，处于主瓣正后方的副瓣称为后瓣。天线增益不仅描述了天线的方向特 性，而且体现了天线的效率。其定义是在输入功率相等的条件下，实际天线与无方向性的 理想点源天线在空间同一点处所产生的场强幅度的平方之比，也等于功率密度之比。天线 可以看作是个谐振回路，当天线与其连接的馈线达到阻抗匹配时，传输信号能量的效率 最高。天线的输入阻抗是指天线在工作频段的高频阻抗，即加在天线输入端的高频电压与 输入端的电流之比。极化是指电磁波在传播的过程中，其电场矢量的方向和幅度随时间变 化的状态。电压驻波比( v s 、乇) 助是衡量传输线路与其负载之间阻抗不匹配程度的度量。 电压驻波比越大，则匹配度越高。宽频段工作频率范围大，适用于多频点通信系统；反之， 窄频带抗天线干扰能力强，相对增益高，适用于单频点通信系统。 3 2 初始布局 每个基站覆盖的语音和数据业务的流量和流向应尽可能准确地确定下来，各移动用户 的位置( 或更确切地说是各移动用户的链路预算) 也应当尽可能确切地估算出来。 t d s c d m a 无线覆盖和容量的另关键因素是地域业务量分布或无线网络覆盖范围内的 热点地区分布。基站位置应位于业务量热点的地区，这样能够为移动用户提供最好的链路 预算。当用户远离基站时，t d s c d m a 的吞吐量减少，将基站放置在业务量热点地区将可 显著地减少无线网络的发射功率，从而减少干扰和增加容量。 南京信息工程大学硕士学位论文t d s c d m a 无线网络规划与设计 在初始布局阶段，假定业务量在一个特定范围内均匀分布，各小区的传播也被假定为 是相似的。但在详细设计阶段，小区的覆盖预测可能因传播环境和业务量分布的不同而差 别很大。 3 3 链路预算与分析 在无线网络的规划与设计中，要通过链路预算来指导规划区内小区半径的设置、所需 基站的数目和站址的分布。具体而言，链路预算要做的工作就是在保证通话质量的前提下， 确定基站和移动台之间的无线链路所能允许的最大路径损耗。通话质量是一个主观量，反 应到客观上，表现为一定的误帧率，对语音一般要求1 的误帧率和2 的中断概率。链路 预算分为上行和下行，下行链路预算非常复杂，从无线电波传输的角度来看，一般基站的 发射功率远大于手机的发射功率，因而小区的有效覆盖半径一般都取决于上行链路的最大 允许路径损耗，所以一般通过计算上行链路来确定小区覆盖半径。无线链路情况如图3 1 所示。 图3 1 无线链路 下行链路预算不同于上行链路预算，小区内所有的用户同时分享基站功率，基站的功 率分配是让小区内所有与之连接的用户服务，都能满足相关业务的q o s 。下行往往受限于 容量，当小区负荷加大时，有可能出现下行链路受限的情况。对于t d s c d m a 来说，智 能天线的使用会大大减少下行的干扰，因此下行链路容量受限的机会比少很多。 各地区各类型区域的基站覆盖半径与其各自的无线电波传播模式及链路预算有关， c d m a 网络的容量、覆盖和质量是紧密关联的，实际的无线网络规划中必须通过专业的 c d m a 无线规划软件进行仿真。上下行链路之间的平衡，要进行叠代计算，先对上行做覆 盖预测，再对下行做功率分配，如总功率没有超出基站最大发射功率，则链路平衡。如下 行所要求的总功率超出基站最大发射功率，则须减少覆盖面积，重新做下行功率分配，直 至总功率小于等于基站最大发射功率。 在t d s c d m a 中，可通过全向智能天线的上行链路预算来计算最大允许的路径损耗。 链路预算包括发射功率、赋形增益和干扰储备。 1 2 - 南京信息工程大学硕士学位论文t d s c d m a 无线网络规划。亏设计 上行链路预算计算公式如下： 最大允许空间路径损耗= 移动台发射功率( d b m ) + 移动台天线增益(