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文档简介
1、XX 大学毕业设计 中文摘要I摘 要移动通信从 20 世纪 80 年代大规模投入商用以来,已经经历了从模拟通信向数字通信的转变。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地面移动通信系统己逐渐不能满足人们的要求,而新兴的数据和多媒体业务,如可视电话、Email、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,移动通信的发展已经进入了 3G 时代。目前,国外 3G 系统早已投入商用,国内也在 2009 年 1 月发放了 3G 牌照,各大移动运营商都在积极建设第三代移动通信系统。主流的 3G 标准有三种制式,即 WCDMA,CDMA2000 和 TD-SCDMA。其中,
2、美国提出的 CDMA2000 可兼容目前的窄带 CDMA 网络;欧洲提出的WCDMA 则是为了实现与 GSM 网络的兼容和从 GSM 平滑过渡到 3G 系统而设计的;TD-SCDMA 是由我国提出,并享有自主知识产权的标准,因而备受国家重视。本文的研究工作以 TD-SCDMA 无线网络规划项目为背景,结合重庆移动建设 TD-SCDMA 系统网络的实际情况,从 TD-SCDMA 无线网络规划的实际应用出发,对 TD-SCDMA 系统的发展、构成、无线网络规划原则和无线网络规划的实际应用进行了深入的研究,并采用理论计算的方法,对 TD-SCDMA 无线网络进行了具体的容量估算、覆盖范围确定、站址数
3、量计算等一系列工作。最后结合规划软件,考察设计系统在地理信息系统上的覆盖、导频干扰及服务质量情况,对规划的结果进行了仿真,得到了重庆移动江北区 TD-SCDMA 无线网络建设方案。关键词:关键词:第三代移动通信,TD-SCDMA,网络规划,容量,覆盖XX 大学毕业设计 目 录II目 录摘要摘要.I1 绪绪 论论.11.1 研究背景研究背景.11.2 移动通信技术的发展概况移动通信技术的发展概况.21.3 国内国内 TD-SCDMA 的发展动态的发展动态.31.4 TD-SCDMA 标准及其主要技术特点标准及其主要技术特点.41.5 移动通信网络规划的意义移动通信网络规划的意义.51.6 论文的
4、研究内容和结构安排论文的研究内容和结构安排.52 TD-SCDMA 基本原理和关键技术基本原理和关键技术.72.2 TD-SCDMA 关键技术关键技术.142.2.1 TDD 技术 .142.2.2 智能天线技术.142.2.3 联合检测技术.152.2.4 上行同步技术.152.2.5 动态信道分配.162.2.6 接力切换技术.172.2.7 功率控制.172.3 本章小结本章小结.18。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。
5、 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。以下省去 n 章。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。
6、。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。
7、。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。6 总结与展望总结与展望.66致致 谢谢.68参考文献参考文献.69XX 大学毕业设计 1 绪 论11 绪 论1.1 研究背景第三代移动通信系统(也简称 3G)在 1985 年由 ITU(国际电信联盟)提出,当时称为未来公共陆地移动通信系统(FPLMTS) 。1991 年 ITU-R 成立 TG8/1 任务组,负责 FPLMTS 标准制定工作,1992 年 ITU 召开世界无线电行政大会(WARC) ,对 FPLMTS 的频谱进行规划,分配了 1885-2025MHz 和 21
8、10-2200MHZ 共 230MHZ 的频段给 FPLMTS。1994 年 ITU-T 和 ITU-R 正式携手研究FPLMTS,ITU-T 负责网络方面的工作,ITU-R 负责无线接口方面的标准化工作。1996 年改名为 IMT-2000。IMT-2000 的 TDD-CDMA 空中接口技术规范是由标准化组织和 CWTS 联合制定的,这二者又都是 3GPP 的组成成员。它们的这两种TDD-CDMA 的空中接口规范分别是 Universal Terrestrial Radio Access(UTRA)Time Division Duplex(TDD)和 TD-SCDMA(Time Divis
9、ion-synchronous Code Division Multiple Access) ,后者又被称为是前者的低码速率组成部分,前者为高码速率部分。TD-CDMA 第三代移动通信标准是信息产业部电信科学研究院(现大唐电信集团)在主管部门的支持下,根据多年的研究而提出的具有一定特色的第三代移动通信系统标准。该标准文件在我国无线通信标准组(CWTS)最终修改完成后,经信息产业部批准,于 1998 年 6 月提交到 ITU 和相关国际标准组织。现在电信技术的发展,尤其是近十几年来移动通信技术的发展过程告诉我们,标准是现代技术发展的核心。实践证明,市场竞争归根到底是技术之争、标准之争。发展 TD
10、-SCDMA 不仅符合我国现阶段的利益,也是我们由电信大国走向电信强国迈进的重要一步。随着我国自主知识产权的 TD-SCDMA 商用网络建设步伐的加快,在网络部署工作开始时做好网络规划是十分重要和必要的。本论文根据重庆移动网络的特点和移动通信发展预测对重庆市江北区 TD-SCDMA 无线网络进行了详细规划和设计,通过规划提出了网络建设方案,对重庆移动通信的发展具有较为重要的意义:(1)通过 TD-SCDMA 网络规划可以从覆盖、容量及质量三个方面对网络资源进行优化配置,在建设资金有限的条件下提升网络运营的效益。(2)通过 TD-SCDMA 网络规划和设计,可得到网络建设的详细方案及网络运行的相
11、关参数设置,为快速部署 TD-SCDMA 网络做好准备。(3)通过对规划结果的仿真和分析,可以对无线网络覆盖和质量不足区域XX 大学毕业设计 1 绪 论2进行预测,为网络运行后的优化工作提供依据和指导意见。1.2 移动通信技术的发展概况移动无线电话在 20 世纪早期偶尔被海军和海洋部门用于通信,在 20 世纪 60年代,改进型移动电话系统(Improved Mobile Telephone System, IMTS)开始安装,在 80 年代移动通信开始盛行。到现在为止的 20 多年里,移动通信已经经历了从模拟时代到数字时代的演进,其发展大致可分为:第一代移动通信系统,第二代移动通信系统,第三代
12、移动通信系统。第一代移动通信系统属于模拟系统,如 AMPS(高级移动电话业务) 、TACS(全接入通信系统)及 NMT(北欧移动电话) ,它主要采用频分多址技术 (Frequency Division Multiple Access, FDMA) ,这种技术是最古老也是最简单的。模拟系统主要以语音业务为主,基本上很难开展数据业务。模拟移动通信系统不足之处主要如下:(1)模拟移动通信系统制式复杂,各系统间没有公共接口,不易实现国际漫游。(2)模拟移动通信系统不能提供综合业务数字网(ISDN)业务。(3)模拟移动通信系统频率利用率低,用户容量受到限制。(4)模拟移动通信系统设备价钱高,手机体积大,
13、电池充电后有效工作时间短,给用户带来不便。第二代移动通信系统属数字系统,它主要采用 TDMA 技术或是窄带 CDMA技术,如中国移动的 GSM 系统和中国电信的窄带 CDMA 网络。数字代移动通信有下述特征:(1)频谱利用率高,话音质量高。(2)容量大: 比 TACS 高 35 倍。(3)提供窄带 ISDN 业务,可以与 ISDN,PSTN 互联。(4)标准化程度高,开放接口,可以在 SIM 卡基础上实现漫游。虽然第二代移动通信系统解决了模拟系统的系统容量小、频谱利用率低等一些不足,但是,随着通信的快速发展,移动用户密度急剧增长,人们对数据业务需求不断提高,第二代移动通信系统受空中接口及网络能
14、力的限制,难以满足通信市场未来发展的需求,因此,ITU 提出了大容量、高速率、全方位的第三代移动通信的概念。3G 主要的特点如下:(1)世界范围内高度共同性的设计。(2)具有高速和多种速率传输能力。XX 大学毕业设计 1 绪 论3(3)多媒体应用能力,多种业务能力和多种终端。(4)实现全球覆盖和全球无缝漫游。(5)具有较高的频谱利用率。(6)具有较高的 QoS。(7)具有很高的兼容性、灵活性、和安全性。(8)具有突出的个性化服务。国际电联公开的 3G 标准有三个:欧洲和日本共同提出的 WCDMA,美国以高通公司为代表提出的 CDMA2000 以及中国以大唐为代表提出的 TD-SCDMA。1.3
15、 国内 TD-SCDMA 的发展动态2002 年,在国家三部委 (发改委、信产部、科技部)的支持下,在大唐的牵头推动下,由大唐、华为、中兴、中国普天、中电塞龙、联想、华立、南方高科 8 家企业共同发起的 TD-SCDMA 产业联盟正式成立。经过几年的发展,联盟成员不断增加,几乎囊括了海信、夏欣、波导、TCL、海天、展讯、T3G、凯明等目前中国最具实力的通信企业。通过这些企业的运作,还直接带动了西门子、阿尔卡特、爱立信、北电网络、三星电子、菲利浦、摩托罗拉等国际通信巨头公司以不同形式加入到产业的发展中来。在 TD-SCDMA 产业化进展方面,目前包括大唐移动在内的 TD-SCDMA 系统设备开发
16、的有数 10 家,而且产品己经成熟,可提供商用。同时,终端芯片、智能天线、测试仪表等方面的厂商也不断涌现。并且国际电联在制定 3G 国际标准时,为 TDD 模式在全球划分了统一频率。这些都为 TD-SCDMA 标准的全球商用发展提供了良好的契机。2007 年年初中国移动通信集团宣布计划在北京、上海、天津、沈阳、秦皇岛、广州、深圳、厦门 8 个重点城市建设 TD-SCDMA 试验网,TD-SCDMA 一期工程就此启动,一期工程投入资金达 150 亿元左右,共建设基站 1.45 万个。截至2008 年 8 月 24 日,共有 17.5 万在网用户,试验网建设顺利结束。紧随而来的 TD-SCDMA
17、二期工程建设规模延伸至遍及全国东、中、西部的28 个城市(包括重庆) ,共投资 230 亿,建设基站 2.3 万个,近 16 万无线载扇。第二期 TD-SCDMA 工程采用与第一期不同的建设方案,将和现有的 GSM 网络平滑衔接、融合组网,即 TD-SCDMA 的网络将和 2G 网络共用核心网。此外,电信业务发展移动化、宽带化、IP 化的趋向越来越明显。TD-SCDMA 三期工程于 2009 年初启动,总投资约 588 亿,共建设 4.3 万无线基站,约 34 万无线载扇,覆盖佛山、无锡、温州等 200 个城市,全国 70%以上地市实现 TD-SCDMA 网络覆盖,其中东部省份 100%地市实
18、现覆盖,基站总数XX 大学毕业设计 1 绪 论4超过 10 万个。TD 三期工程实施中直接将时隙配比从 3:3 调整为 2:4 的最佳配比,虽然语音业务的容量有一定减少,但数据业务的承载能力将提升一半。1.4 TD-SCDMA 标准及其主要技术特点TD-SCDMA 标准由中国提出,由于欧洲己经放弃了 UTRAN TDD 方式,所以 TD-SCDMA 己经是唯一的 TDD(Time Division Duplex)方式的无线传输标准。TD-SCDMA 采用了时分双工、联合检测、智能天线、上行同步、接力切换和动态信道分配等多项新技术。与其它 3G 技术相比,TD-SCDMA 系统最主要的区别在于其
19、采用的双工方式、多址方式和特殊的帧结构。TD-SCDMA 系统的多址方式很灵活,可以看作是频分多址/时分多址/码分多址 (FDMA/TDMA/CDMA)的有机结合;双工方式上是唯一采用时分双工 TDD 方式 3G 制式;码片速率为WCDMA 的 1/3 唯一采用上行同步技术 3G 系统。其主要技术特点如下:(1)第三代移动通信需要大约 400MHz 的频谱资源,在 3GHz 以下很难实现。而 TDD 由于不需要成对的频率,便于频率规划,提高频率利用率;(2)在第三代移动通信中,数据业务将占主要地位,尤其是不对称的 IP 业务。TDD 方式特别适用于上下行不对称、不同传输速率的数据业务;(3)T
20、DD 上下行工作于同一频率,对称的电波传播特性使之便于利用智能天线等新技术,可以极大的降低多址千扰、提高系统容量、提高接受灵敏度、降低发射功率和降低无线基站成本;另外,TD-SCDMA 系统的低码片速率使得基带信号处理量比 WCDMA 系统大大降低,这样目前的 DSP 技术可以较好的支持在 TD-SCDMA 系统中采用智能天线技术。(4)TD-SCDMA 系统的帧结构中专门设置了一个特殊时隙 UpPTS(Up Pilot Time Slot) ,这样保证了上行同步的很好实现,由于系统上行同步,大大降低了系统的干扰,解决了 CDMA 系统上行容量受限的难题,同时可以简化基站硬件,降低无线基站成本
21、。(5)TDD 系统设备成本低,比 FDD(Frequency Division Duplex)系统低20%50%。(6)由于采用了上行同步技术,TD-SCDMA 系统可以使用接力切换,将软切换的高成功率及硬切换的高信道利用率的优点结合到一起,节省了系统资源。当然,TD 技术亦带来了固有的缺点,TDD 系统的主要缺陷在于终端的移动速度和覆盖距离:(1)采用多时隙不连续传输方式,抗快衰落和多普勒效应能力比连续传输的 FDD 方式差,因此 ITU 要求 TDD 系统用户终端的移动速度达 120Km/h,而FDD 系统则要求达到 500Km/h;XX 大学毕业设计 1 绪 论5(2)TDD 系统平均
22、功率与峰值功率之比随时隙数增加而增加,考虑到耗电和成本因素,用户终端的发射功率不可能很大,故通信距离(小区半径)较小,而 FDD 系统的小区半径可达到数十公里。1.5 移动通信网络规划的意义随着移动通信业务的迅速发展,运营商们需要为网络基础建设承担大量资金。由于网络建设的巨大花费和无线资源的短缺,精确、有效的网络规划变得越来越重要。网络规划及优化通过对网络静态参数和动态参数的合理配置,可以提高小区的覆盖与容量,减少对无线资源和通信设备的浪费。移动通信网络的规划是包含众多领域的系统工程。从电磁波的传播特性到设备成本的控制,不仅需要深入了解各种移动网络的运行规范,同时也要考虑运营商的需求。特别是蜂
23、窝式移动网络被采用以后,网络规划问题更加复杂化。由于受地形及其他因素的影响,必须对不同无线环境采用不同组网形式来满足场强覆盖及网络容量的需求,这种网络覆盖和容量的规划是网络规划最初需要解决的内容。随着蜂窝移动网络用户的增长以及市场竞争的日益激烈,网络运营商对降低运营成本和提高网络服务质量的要求也越来越高,因此这也成为目前网络规划的主要目标之一。因此网络规划设计的好坏对确保实现网络建设的目标(覆盖、服务、成本) 、发挥新技术优势、取得良好的经济效益起着关键作用。TD-SCDMA 是由我国提出的具有自主知识产权第三代移动通信标准,所提供的可变速率,多业务能力,为运营商提供了坚实的技术平台以及广阔的
24、市场空间,但同时也为网络规划及优化带来了很大的挑战。TD-SCDMA 的技术优势能否得到充分发挥,网络规划和设计是至关重要的。因此进行 TD-SCDMA 无线网络规划设计有着重要的现实意义。1.6 论文的研究内容和结构安排本文主要围绕对 TD-SCDMA 的原理、关键技术和网络规划原理及流程,通过规划软件仿真的方式,实现对重庆移动江北区 TD-SCDMA 无线网络的规划和设计。论文的章节安排如下:第 1 章,绪论。简要介绍了课题的来源、意义和移动技术的发展概况,并对论文结构安排进行了说明。第 2 章,TD-SCDMA 基本原理和关键技术。主要介绍了 TD-SCDMA 网络结构、系统物理层技术、
25、编码调制等原理,以及智能天线、联合检测、接力切换等关键技术的相关知识,为后续的网络规划打下了理论基础。XX 大学毕业设计 1 绪 论6第 3 章,TD-SCDMA 无线网络规划基本原理和流程。主要介绍了 TD-SCDMA 网络规划的概念、基本原理以及网络规划的基本流程,并结合重庆市江北区的网络规划对网络需求分析及规划中重要的链路预算和容量估算进行了深入的探讨。第 4 章,TD-SCDMA 网络建设方案。主要探讨了 TD-SCDMA 在典型环境下及 HSDPA 引入后的组网方案。并结合重庆市江北区网络规划的实际情况,对各个区域的网络建设方案进行了分析。第 5 章,仿真结果分析。利用百林规划软件对
26、重庆市江北区的网络规划进行仿真,并对结果进行分析和讨论。第 6 章,全文总结。XX 大学毕业设计 2 TD-SCDMA 基本原理和关键技术72 TD-SCDMA 基本原理和关键技术2.2 TD-SCDMA 关键技术2.2.1 TDD 技术对于数字移动通信而言,双向通信可以以频率或时间分开,前者称为FDD(频分双工) ,后者称为 TDD(时分双工) 。对于 FDD,上下行使用不同的频带,一般上下行的带宽是一致的;而对于 TDD,上下行使用相同的频带,在一个频带内上下行占用的时间可根据需要进行调节,并且一般将上下行占用的时间按固定的间隔分为若干个时段,称之为时隙。TD-SCDMA 系统采用的双工方
27、式是 TDD。TDD 方式相对于 FDD 方式来说,有如下的优点:(1)易于使用非对称频段,无需具有特定双工间隔的成对频段。(2)适应用户业务需求,灵活配置上下行时隙个数,优化频谱效率。(3)上行和下行使用相同载频,故无线传播是对称的,有利于智能天线技术的实现。(4)无需笨重的射频双工器,基站小巧,成本降低。2.2.2 智能天线技术TD 系统所有的核心技术都紧紧围绕着智能天线技术。从本质上说,智能天线技术是雷达系统自适应天线阵在通信系统中的新应用。由于受其体积及计算的复杂性限制,目前仅适用于基站系统。智能天线技术的原理是使一组天线和对应的收发信机按照一定的方式排列和激励,利用波的干涉原理可以产
28、生强方向性的辐射方向图。如果使用数字信号处理方法在基带进行处理,可以使得辐射方向图的主瓣自适应地指向用户来波方向,在接收模式下,将来自窄波束之外的信号进行抑制,在发射模式下,使期望用户接收的信号功率最大,同时使窄波束照射范围以外的非期望用户受到的干扰最小,从而达到提高信号的载干比,降低发射功率,提高系统的覆盖范围的目的。因此智能天线包括两个重要组成部分,一是对来自移动台发射的多径电波方向进行到达角(DOA)估计,并进行空间滤波,抑制其它移动台的干扰。二是对基站发送信号进行波束赋形,使基站信号能够沿着移动台电波的到达方向发送回移动台,从而降低发射功率,减少对其它用户的干扰。智能天线的主要优势有:
29、(1)提高了基站接收机的灵敏度。(2)提高了基站发射机的等效发射功率。(3)降低了系统的干扰。XX 大学毕业设计 2 TD-SCDMA 基本原理和关键技术8(4)增加了 CDMA 系统的容量。(5)改进了小区的覆盖。(6)降低了无线基站的成本。2.2.3 联合检测技术联合检测技术是多用户检测技术的一种。CDMA 系统中的主要干扰是同频干扰,它可以分为两部分,一种是小区内部干扰,指的是同小区内部其他用户信号造成的干扰,又称多址干扰(Multiple Access Interference,MAI) ;另一种是小区间干扰,指的是其他同频小区信号造成的干扰,这部分干扰可以通过合理的小区配置来减小其影
30、响。CDMA 系统中多个用户的信号在时域和频域上是混叠的,接收时需要在数字域上用一定的信号分离方法把各个用户的信号分离开来。传统的 CDMA 系统信号分离方法是把多址干扰(MAI)看作热噪声一样的干扰,当用户数量上升时,其它用户的干扰也会随着加重,导致检测到的信号刚刚大于 MAI,使信噪比恶化,系统容量也随之下降。这种将单个用户的信号分离看作是各自独立过程的信号分离技术称为单用户检测。联合检测则是将小区内部用户间的干扰作为可知信号,充分利用 MAI 中包含的先验信息,如已知的所有用户的扩频码、扰码和信道估计,对所有用户的信号同时检测,从而在一步之内就将所有用户的信号分离出来,消除符号间干扰(I
31、SI)和多址干扰(MAI) 。因此随着用户增加,系统干扰不会累加,信号质量得以保证。采用了联合检测技术后,TD-SCDMA 系统性能主要在以几个方面得到了改进:(1)系统容量提高。(2)基站覆盖范围增大。(3)呼吸效应减小。(4)系统功率控制精度需求降低。(5)远近效应减弱。2.2.4 上行同步技术上行同步是指在同一小区中,使用同一时隙的不同位置的用户发送的上行信号同时到达基站接收天线,即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 CDMA 多址技术由于每个移动终端发射的信号到
32、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 TD-SCDMA 系统的容量和频谱利用率,还可以简化硬件电路,降低成本。XX 大学毕业设计 2 TD-SCDMA 基本原理和关键技术9上行同步包括两个关键步骤:同步建立和同步保持。(1)同步建立在上行同步建立之前,UE 必须利用 DwPTS 上的 SYNC_DL 信号建立与当前小区的下行同步。在上行同步建立过程中,UE 首先在特殊时隙 UpPTS 上开环发送 UpPCH 信号。并根据路径损耗估计 UE 与 Node B 之间传输时间来确定上行初始发送定时,或者以固定的发送提前量来确定初始发送定时。Node B 在 UpPTS 上测量 UE
33、发送 UpPCH 的定时偏差,然后转入闭环同步控制,Node B 将 UpPCH 的定时偏差在下行信道 FPACH 上通知 UE,UE 调整定时偏差发送 PRACH 或上行 DPCH,建立上行同步。(2)同步保持上行同步保持采用闭环同步控制。Node B 利用每个 UE 的 Midamble 测量定时偏差,形成同步调整指令(SS)命令,并通过专用物理信道通知 UE。UE 根据SS 命令调整发送定时。Node B 对每个 UE 都规定一个信道估计窗口,保证 UE 的每个路径时延都落在该 UE 的信道估计窗口内,这比保证每个 UE 的主径同步更重要。上行同步要求系统有较高的定时精度,在多径条件下,
34、理想同步不能得到,只能得到主径的同步,而将其它径看作干扰或噪声。2.2.5 动态信道分配在无线通信系统中,为了将给定的无线频谱分割成一组彼此分开或者互不干扰的无线信道,使用了诸如频分、时分、码分、空分等技术。对于无线通信系统来说,系统的资源包括频率、时隙、码道和空间方向四个方面,一条物理信道由频率、时隙、码道的组合来标志。无线信道数量有限,是极为珍贵的资源,要提高系统的容量,就要对信道资源进行合理的分配,由此产生了信道分配技术,通过寻找最优的信道资源配置,来提高资源利用率,达到提高系统容量的目的。TD-SCDMA 系统中动态信道分配(DCA)技术主要分为两类:(1)慢速 DCA慢速 DCA 主
35、要有两个方面,一是将资源分配到小区,根据每个小区的业务量情况,分配和调整上下行链路的资源;二是测量网络端和用户端的干扰,并根据本地干扰情况为信道分配优先级,解决相邻小区间由于上下行时隙划分不一致所带来的交叉时隙干扰。(2)快速 DCA快速 DCA 包括信道分配和信道调整两个过程。信道分配是根据需要资源单元的多少为承载业务分配一条或多条物理信道。信道调整可以通过 RNC 对小区XX 大学毕业设计 2 TD-SCDMA 基本原理和关键技术10负荷、终端移动速度和信道质量的监测结果,动态地对资源单元(主要是时隙和码道)进行调配和切换。由于 TD-SCDMA 系统采用了多种多址技术,因此其快速 DCA
36、 包括了时域动态信道分配、频域动态信道分配、码域动态信道分配、空域动态信道分配这四种动态信道分配方法。2.2.6 接力切换技术工作在移动通信系统中的用户终端经常要在使用过程中不停的移动,当从一个小区或扇区的覆盖区域移动到另一个小区或扇区的覆盖区域时,要求用户终端的通信能够保持,这个过程称为越区切换。切换技术在移动通信中至关重要,它是提高接通率、防止掉话的重要手段。现在移动通信系统中采用的切换技术主要有三种:硬切换、软切换和接力切换。在早期的频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)移动通信系统(如 GSM系统)采用的是硬切换技术,当用户终端从一个小区或扇区切换到另一个小区或扇区时,先中断与原基
37、站的通信,然后再改变载频与新基站建立通信,在其切换过程中会丢失部分信息。码分多址(CDMA)移动通信系统中采用的是软切换技术,当用户终端从一个小区或扇区移动到另一个具有相同载频的小区或扇区时,在保持与原基站通信的同时,和新基站也建立起通信连接,与两个基站之间传输相同的信息,完成切换之后才中断与原基站的通信。软切换过程不丢失信息,不中断通信,还可增加系统容量,但软切换的基础是宏分集,在 IS-95 中,宏分集占用了 50%的下行容量,因此软切换增加系统容量被它本身所占用的系统容量所抵消。TD-SCDMA 系统采用的是接力切换技术,当用户终端从一个小区或扇区移动到另一个小区或扇区时,利用智能天线和
38、上行同步等技术对 UE 的距离和方位进行定位,根据 UE 方位和距离信息作为切换的辅助信息,如果 UE 进入切换区,则 RNC 通知另一基站做好切换的准备。在开始切换时,首先只将上行链路转移到目标小区,而下行链路仍与原小区保持通信,接入目标小区成功后,再将下行链路转移到目标小区,完成接力切换,从而达到可靠和高效切换的目的。整个过程就像是接力赛跑传递接力棒一样,因而我们形象地称之为接力切换。接力切换结合了软切换高成功率和硬切换高信道利用率的优点,克服了软切换需要占用的信道资源多、信令复杂、增加下行链路干扰及传统硬切换掉话率高、切换成功率低的缺点,节约了基站资源,增加了用户接入量。2.2.7 功率
39、控制功率控制技术是 CDMA 系统的基础,可以克服远近效应,减小邻小区干扰,提高系统容量。TD-SCDMA 系统的功率控制技术采用开环、闭环(内环)和闭环(外环)功率控制三种。XX 大学毕业设计 2 TD-SCDMA 基本原理和关键技术11(1)开环功率控制由于 TD-SCDMA 采用 TDD 模式,上行和下行链路使用相同的频段,因此上、下行链路的平均路径损耗存在显著的相关性。这一特点使得 UE 在接入网络前,或者网络在建立无线链路时,能够根据接收到的下行导频信号的功率计算下行链路的路径损耗,估计上行或下行链路的初始发射功率。当它接收到的功率越强,说明收发双方距离较近或有非常好的传播路径,发射
40、的功率就越小,反之则越大。开环功率控制只在决定接入初期发射功率和切换时决定切换后初期发射功率时使用。(2)闭环功率控制(内环)闭环功率控制(内环)的机制是在 Node B 和 UE 之间形成反馈控制,通过TPC 命令对 UE 的发射功率进行调节,来补偿无线信道的衰落,使得无线链路的质量始终保持在信干比(SIR)目标值要求水平上。(3)闭环功率控制(外环)内环功率控制虽然可以解决损耗以及远近效应的问题,使接收信号保持固定的信干比(SIR) ,但是却不能保证接收信号的质量。接收信号的质量一般由误码率(BLER)或误码率(BER)来表征。环境因素(主要是用户的移动速度、信号传播的多径和迟延)对接收信
41、号的质量有很大影响。当信道环境发生变化时,接收信号 SIR 和 BLER 的对应关系也相应发生变化。因此,需要根据信道环境的变化,通过 RNC 调整 Node B 和 UE 之间接收信号的 SIR 目标值。2.3 本章小结本章详细介绍了 TD-SCDMA 的基本原理:网络结构、物理层帧结构和多址方式、信道及信道映射、信道编码和复用、扩频与调制,以及 TD-SCDMA 系统中应用的诸如 TDD 技术、智能天线技术、联合检测技术、上行同步技术、动态信道分配、接力切换技术和功率控制等几项关键技术,后续的网络规划打下了理论基础。XX 大学毕业设计6 总结与展望126 总结与展望TD-SCDMA是由我国
42、提出的具有自主知识产权第三代移动通信标准,移动运营商为TD-SCDMA网络建设投入了大量的人力,物力,财力。为了提高TD-SCDMA网络覆盖效果,提高网络服务质量,降低运营成本,在进行网络建设时做好网络规划是十分重要和必要的。本文介绍了TD-SCDMA的基本原理及相关技术,重点讨论了TD-SCDMA的网络规划基本流程,结合重庆市的移动网络特点对重庆移动TD-SCDMA无线网络进行了详细规划和设计,主要内容有以下几个方面:(1)按照区域环境、人口密度、经济状况的不同将江北区划分成密集城区、一般城区、郊区、农村这四种典型区域,并对四种区域分别进行了用户数预测和业务预测。(2)结合各个区域的特点建立
43、不同的传播模型,对基于覆盖和容量的规模估算做了详细分析,讨论了混合业务的容量估算方法,并综合考虑覆盖估算和容量估算的网络规模,得出了江北区四种典型区域满足网络质量目标所需要的基站数量。(3)详细论述了各种典型环境的组网方案,并对HSDPA引入后的组网特点进行了深入分析。结合江北区网络现状及网络规模估算结果得出了网络规划的基站建设方案。(4)利用百林规划软件对重庆市江北区的网络规划结果分区域进行了计算机仿真。从公共信道覆盖强度、公共信道覆盖质量、最佳小区及业务接通率及失败原因统计这几个方面对仿真结果进行了分析,验证了本方案基本满足网络规划目标要求。由于时间有限,本次对江北区TD-SCDMA网络规
44、划的考虑还不是很全面,需要进一步完善,因此本人希望在将来的工作中对以下方面进行进一步的研究:(1)室内分布系统的问题一个完整的无线接入网一般包括三级结构:宏蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝,用以满足在不同环境下覆盖。TD-SCDMA系统是以智能天线为核心的3G技术,但做室内分布系统时没有采用智能天线,此时系统的容量将会有所下降,容量及覆盖分析更为复杂,本文只考虑了室外宏蜂窝下的网络规划仿真,对于室内分布系统则未作分析。(2)仿真的限制网络规划如果能够严格按照制定的方法进行,那么规划质量应该是比较好的。XX 大学毕业设计6 总结与展望13但是,TD-SCDMA无线网络规划仿真是一个非常复杂的过程,受影响的
45、因素非常多,有客观因素,也有人为因素,甚至有规划软件算法的因素。主要有以下因素影响仿真的准确性:A电子地图的精确度;B业务分布预测的准确性;C传播模型的准确性;D网络规划软件所采用的规划算法的准确性,这可通过更换更好的规划软件或软件升级来实现;E不同的网络规划人员对各项仿真参数的设置,以及在仿真过程中对这些参数的调整不尽相同。因此得出的仿真结果也有所不同。好的网络规划方案应该在满足容量、覆盖和质量的前提下,尽量降低网络建设的成本。XX 大学毕业设计致 谢14致 谢在此论文完成之际,首先向我的导师 XXX 教授致以最诚挚的谢意。在我三年的研究生学习中导师给予我大量帮助,使我的理论水平和实际动手能
46、力都获得了进一步的提高。导师渊博的知识、严谨的治学风范、勤奋的工作精神以及积极的人生态度都给我留下了深刻的印象,并将一直激励着我;导师实事求是的科研精神、非常丰富的项目开发经验、不断创新的学术思维和高度的责任感使我受益终身;导师的正直善良与广阔的胸怀使我终生难忘。在此谨向 XXX 教授表示我崇高的敬意和衷心的感谢。感谢 XX 大学 XXX 学院的全体老师,三年来给予我诚挚的关怀和帮助,并引导我在学习和生活中找到正确的方向,我会铭记他们的谆谆教诲。感谢伴我 3 年的同窗,他们在我写作论文的时间里给予了我很多启发和提出了很多建议,让我学到了不少东西。在这里我想说:“你们是最好的,你们给予我的东西比
47、你们所能想象得到的还要多。希望我们之间的友谊能够淡泊如水,地久天长。 ”衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家、教授!XXXX二 O 一 O 年四月 于重庆XX 大学毕业设计附 录15参考文献1朱东照,罗建迪.TD-SCDMA 无线网络规划设计与优化M.人民邮电出版社,2007:13-14.2谢显中,TD-SCDMA 第三代移动通信系统技术与实现M.电子工业出版社,2005:1-32.3彭木根,王文博等著.TD-SCDMA 第三代移动通信系统M.机械工业出版社,2005:88-95.4李世鹤.TD-SCDMA 第三代移动通信系统标准M.人民邮电出版社,2003:1-94.5谢显中.T
48、DD 模式与第三代移动通信J.现代电信科技,2000,vol(2):28-31.6孙立新,尤小虎,张萍.第三代移动通信技术M.人民邮电出版社, 2000.7陈岗.TD-SCDMA 系统无线网络规划与仿真J.计算机仿真,2009,(11).8彭木根,王文博.3G 无线资源管理与网络规划优化M.人民邮电出版社,2006:157-162.9Theodore S, Rappaport美.无线通信原理与应用M.电子工业出版社,2006.10 莱赫.J,瓦克尔.A 等著,孙献璞译.UMTS 无线网络规划与优化M.电子工业出版社,2004.11 罗凌,焦元媛,陆冰等编著.第三代移动通信技术与业务M.人民邮电出版社,2005:96-108.12 3GPP Technical Specification 25.401S.UTRAN Overall Description.13 Li Shihe“TD-SCDMA:Standardization and Prototype” APCC/OECC99 Beijing ,1715-1
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