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TD-SCDMA无线网络设计规划_图文

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硕士学位论文

论文题目:TD—SCDMA无线网络设计规划

学生 学 指导

姓名 号
教师

张冰
硕050309

酆广增教授 通信与信息系统 移动通信与无线技术 二oo八年四月

学科

专业

研究 方向
论文提交日期

摘要

TD?SCDMA(Time

Division—Synchronous Code Division

Multiple Address,时

分双工同步码分多址)技术是中国具有自主知识产权的3G技术主流标准,经过 多年的高速发展和不断完善,无论是从技术标准的发展还是从设备技术的研究开 发和网络建设,都已经比较成熟,单独组网能力已经不留悬念,TD.SCDMA必 将在未来的3G市场中占有一席之地。无线系统规划设计,即无线网络规划是移 动通信网络规划中最为关键的部分,其投资通常能占到总投资的2/3。 TD.SCDMA无线网规的目标是在满足业务需求的前提下,平衡网络覆盖、质量 和成本之间的关系,这对TD.SCDMA无线网络的预规划和详细规划都提出了严 格的要求。另外,如何在保证一定的网络服务性能的前提下,最大限度地发挥系 统的容量,提高频谱的利用率,使网络的投资收益比最大化,是无线网络规划工 作者不断追逐的目标。 论文从对TD.SCDMA系统本身的技术参数、系统结构、帧结构及其特有技 术如时分双工、智能天线和联合检测等的分析出发,对TD.SCDMA系统各种不 同速率业务的链路预算进行了计算分析,得出了一般情况下的TD—SCDMA系统 的理论覆盖能力,还分别从干扰受限和码道受限两个方面分析了TD.SCDMA系 统的理论容量。然后从传播模型校正、码规划、频率规划、时隙比例规划等各方 面对TD.SCDMA无线网络进行了详细的规划仿真研究。最后结合某城市或称假 想的某区的实际情况用规划仿真软件进行了TD.SCDMA无线网络规划的案例分 析,希望能够对将来的大规模组网实践提供参考。

关键词:TD.SCDMA系统,无线网络规划,关键技术,预规划,无线网络仿


II

Abstract

The Time Division-Synchronous Code Division technology is
one

Multiple Access(TD—SCDMA)

of the mainstream standards for the 3G

technology

where China is has developed

granted with the intellectual property rights.Since the rapidly for decades and has been gradually

TD—SCDMA

improved,it has become relatively

mature

not only in the field

of technology standards but also in terms of research and
as

development of equipments the standalone
that occupies

well as network construction,which undoubtedly has

networking
an important

capability.Definitely,it is the position in the coming 3G

TD—SCDMA

technology network

market.Wireless


system planning and design,i.e.,wireless
the mobile communication total investment.The

network

planning,plays

crucial role in

network

planning,which generally occupies 2/3 of the

TD—SCDMA wireless
the

network

planning aims at achieving



balanced

effect

among

network

coverage,

quality,

and

cost,

under the

precondition of satisfying the service

demands,and and

correspondingly,it has strict

requirements for the TD—SCDMA preplanning

detailed planning.In addition,

how to utilize the system capacity to the maximum level,to of the frequency

enhance
on

the utilization

spectrum,and

to

maximize the

rate of

return

investment of the
certain level,has

network,while ensuring the network service performance at



become

an

important target for those engineers in the filed of wireless

network

planning。 This thesis

begins from

the the

analysis about

technologies

parameters,system
well
as

structure,and frame

structure of
Time

TD—SCDMA system itself,as Duplex(TDD),smart

its specific

technologies,including
detection(JD).In this

Division

antenna

and joint

thesis,the link budgets for various services Of the TD—SCDMA
rate have

system under different
theoretical coverage

been analyzed and calculated,SO
the

as

to obtain

the

capacity

of

TD-SCDMA system

under

the

common

Conditions,and

the theoretical capacity of the

TD-SCDMA system

has also been

analyzed from two

aspects,namely,limited
III

by interferences

and

limited by code

resources.Then,the

TD.SCDMA network

planning is researched in

great detail

through simulation in various aspects including propagation model correction,code planning,frequency planning,and time slot rate planning.Finally,the wireless of


TD—SCDMA

network

planning is analyzed through called
all

a case

according to the actual situation planning simulation software,

certain city
at

or

imaginary district

through

which aims
practice.

offering references and suggestions for the large-scaled networking

Keywords:TD—SCDMA System,Wireless Network Planning,Key Technology,

Preplanning,Wireless Network

Simulation

IV

缩略语词汇

LIST OF ABBREVIATIoNS

AMR
BHCA BLER BRU CA DCA DOA DwPCH DwPTS EIRP GoS

自适应多速率 忙时呼叫

Adaptive Multi—Rate Busy Hour Call Attempt BLock Error Rate Base Resource Unit Code Assignment

误块率 基本资源单元
码分配

动态信道分配 到达方向 下行导频信道 下行导频时隙
有效全向辐射功率

Dynamic Channel Allocation Direction OfAngle
Downlink Pilot CHannel Downlink Pilot Time Slot

Effective Isotropic Radiated Power
Grade of Service

业务等级 多址接入干扰
正交可变扩频因子

MAI
OVSF RNC RNS RSCP SDR SF

Multiple

Access Interference

Orthogonal Variable Spreading Factor Radio Network Controller

无线网络控制器
无线网络子系统

Radio Network Subsystem
Received Signal Code Power Software Defined Radio Spreading Factor SYNChronous Downlink SYNChronous Uplink User Equipment

接收信号码功率 软件无线电
扩频因子

SYNC—DL下行同步码

SYNC—UL上行同步码
UE UTRAN

用户设备 UMTS地面无线接

I,MTS

Terrestrial Radio Access Network

入网



南京邮电大学学位论文独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的 地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包 含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材

料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了
明确的说明并表示了谢意。

研究生签名:

铱球

南京邮电大学学位论文使用授权声明
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改。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布
:包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权 轲京邮电大学研究生部办理。

研究生签名:

多象砷

导师签

南京邮电大学硕士研究生学位论文

第一章绪论

第二章
1.1论文背景

绪论

通信是衡量一个国家或地区经济文化发展水平的重要标志,对推动社会进步 和人类文明的发展有着重大的影响。移动通信是当今通信领域内最为活跃和发展 最为迅速的领域之一,从第一代模拟蜂窝网到第二代数字蜂窝网再到现在的第三 代数字移动通信系统,移动通信一直在我们的生活中扮演着重要角色。 上个世纪七十年代,美国贝尔实验室率先提出蜂窝移动通信的概念,解决了 频率复用的问题。同时大规模集成电路技术及计算机技术的发展突飞猛进,长期 难以解决的移动通信终端小型化的问题得到了初步解决,给移动通信的发展打下 了基础。1978年,美国提出的AMPS系统在移动通信发展历史上具有里程碑的 意义。具有代表性的还有欧洲的TACS、北欧的NMT和日本的J-TACS系统等, 它们采用的都是基于FDMA的模拟制式,统称为第一代移动通信系统。 第二代移动通信系统(2G)采用数字技术,除提供语音业务外,还可提供 短消息、低速的分组数据等服务,并可提供无缝的国际漫游。GSM和CDMA技 术是2G时代最具有代表性的两种移动通信技术标准。 2000年5月,在土耳其伊斯坦布尔举行的WARC会议上,正式确立了 WCDMA、cdma2000和TD.SCDMA为国际公认的第三代移动通信(3G)三大 主流标准,从而进入3G的高速发展阶段。 作为我国提出的具有自主知识产权的TD.SCDMA系统,在“洋制式"落地 中国前景模糊之时,呼声甚高的国产3G标准已经整装待发。2007年,TD—SCDMA 在中国以十个城市15000个基站的大规模建网首当其冲,马不停蹄地朝商业化胜 利前进,除北京之外,基本建成。TD.SCDMA无疑是2007年中国3G市场的着 眼点,产业链的不断完善,技术水平的逐步成熟,TD在2008年正式商用之前可 谓做足了准备。据预测,TD.SCDMA在经历2007年及2008年的建设导入期后, 2009"--'2011将进入建设的高峰期,TD用户数量将实现放量式增长。 TD.SCDMA采用了集FDMA、TDMA、CDMA和SDMA为一体的技术, 用1.6MHz的载波带宽提供高达2Mbit/s的数据速率。TD.SCDMA具有上下行链

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第一章绪论

路不对称、频谱利用率高、发射功率低等优点,并可提供较高的系统容量;同时, 它能够从我国已大量应用的GSM系统平滑过渡,与WCDMA可共用核一Ii,网, 最大限度地保护运营商已有的巨大投资;由于其采用软件无线电技术,运营部门 加载不同的软件即可实现不同的业务性能。TD.SCDMA的主要技术特点有:时 分双工、智能天线与联合检测、动态信道分配、接力切换等。 一个能够与其他两个3G技术标准抗衡的完整的TD.SCDMA产业链应该包 括上、中、下游3个部分: 上游:技术标准的确立和基础技术内容的研究; 中游:网络及终端设备的研究开发和生产制造; 下游:网络的建设和业务的运营。 测试表明,3G网络设计规划和优化将作为未来3G的第一挑战,网络规划、 系统仿真和网络优化在3G的发展中具有十分重要的意义。 移动通信网络规划由网络规模预测、传输系统规划设计、核心网络规划设计、 电源配套规划设计、无线系统规划设计和建设方案几大部分组成。无线网络规划 是其中最为关键的部分,其投资通常能占到总投资的2/3。无线网络规划指根据 网络建设的整体要求,设计无线覆盖目标及为实现该目标进行的基站位置和配置 的设计。无线网规的目标是在满足业务需求的前提下,平衡网络覆盖、质量和成 本之间的关系。 TD.SCDMA网络规划与其他无线网络规划一样,需考虑多种因素,网规流 程基本一致;但由于其特殊的技术特点,其无线网规又有不同的内容和特点。相 对于WCDMA和cdma2000来说,TD网规的技术优势主要体现在呼吸效应不明 显、多业务同径覆盖、高效支持非对称业务等方面。目前,市场上尚未出现公认 的比较成熟的TD.SCDMA规划工具,TD.SCDMA阵营的各相关企业『F与运营 商、各大通信设计院积极合作,开展网络规划和优化方面的研究。TD网规网优 是长期的工作,一些技术细节还需要在TD规模网络试验中得到进一步的验证。

1.2本论文的内容安排
本文主要围绕TD.SCDMA系统无线网络规划以及影响规划过程和结果的因 素予以考虑研究,着重考虑TD.SCDMA无线网络预规划和详细规划及其流程,



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第一章绪论

掌握利用仿真软件进行TD.SCDMA无线网络设计规划的方法,体会对某一区域 进行TD.SCDMA进行无线网络规划的过程,重点分析了TD.SCDMA关键技术 对其无线网络规划的影响。 综上所述,本文主要包括以下内容: 第一章主要回顾了移动通信的发展,并确立了无线网络规划在TD-SCDMA 系统规划中的重要地位。 第二章主要对TD.SCDMA技术的基本参数、系统结构、物理信道及关键技 术进行了较透彻的分析研究,并分析该标准的技术优缺点。 第三章主要分析并给出TD.SCDMA无线网络预规划的内容和任务,重点研 究了无线覆盖中的链路预算和容量估算的原理及方法,对TD.SCDMA规划的基 站数量进行了计算,并附加对频率规划和多载波技术做了较详细的介绍。 第四章主要研究了TD.SCDMA无线网络详细规划的主要内容,分析并描述 了TD.SCDMA无线网络详细规划中的系统仿真、码规划、时隙比例规划、邻区 规划和TD.SCDMA系统内干扰的方法,且研究了其对无线网络规划结果的影响。 第五章利用仿真软件针对某城市或称假想的某区的无线网络部署情况和模 拟仿真情况就TD.SCDMA无线网络设计规划方法进行探讨。 第六章对全文的工作做一个简单的小结。

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第二章TD.SCDMA主要技术及对规划的影响

第二章TD.SCDMA主要技术及对规划的影响
2.1

TD.SCDMA移动通信系统简介
TD.SCDMA主要技术参数

2.1.1

3G各主流技术的差异在于空中接口和无线传输等方面,TD.SCDMA接入方 案是直接序列扩频码分多址(DS.CDMA),由文献[1】,系统主要技术参数如下: (1)载频带宽间隔:1.6MHz (2)码片速率t
1.28Mc/s

(3)双工方式:TDD (4)帧长:10ms(子帧5ms) (5)信道编码方式:1/2、1/3卷积编码、Turbo编码 (6)扩频技术:
OVSF(Orthogonal Variable Spreading

Factor,正交可变

扩频因子)码,SF=1/2/4/8/16。前向采用walsh(信道化)+PN序列(区分小 区);反向采用walsh(信道化)+PN序列(区分用户)
(7)调制方式:QPSK/SPSK

(8)功率控制:开环+快速闭环 (9)功率控制速率:200次/s (10)基站同步:同步(GPS或其他方式) (11)检测方式:联合检测 (12)信道估计t
DwPCH、UpPCH、midamble
kbit/s、384

(13)数据传输速率:12.2kbit/s、64 kbit/s、144
(R4max)

kbit/s、2M

kbit/s

,(14)多址接入方式:FDM~TDM~CDM~SDMA (15)系统频谱(155M):
201 0.2025MHz:一阶段频段,可支持9个频点

1880.1920MHz:二阶段频段 2300.2400MHz:补充频带


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第二章TD-SCDMA主要技术及对规划的影响

2.1.2

TD.SCDMA的系统结构

TD.SCDMA系统结构完全遵循3GPP指定的UMTS网络结构,可以分为

UMTS地面无线接入网(UT黜蝌)和核心网(CN)。核心网主要处理UMTS内
部所有的语音呼叫、数据连接和交换,以及与外部其他网络的连接和路由选择。 无线接入网完成所有与无线有关的功能。按照现有3GPP的TD—SCDMA LCR标 准,其核心网,甚至业务平台与WCDMA是相同的。 由参考文献[1】和[2】可知,TD.SCDMA系统的网络结构按照功能可以分为两 个基本域,用户设备域UE(User Equipment)和基本结构域。其中,用户设备 域又包含移动设备域(ME)和用户业务识别单元(USIM);基本结构域则分为 接入网域UTRAN和核心网域CN。如图2一l所示。

图2.1

TD.SCDMA系统网络结构图

2.1.3物理信道
TD.SCDMA系统存在三种信道模式:逻辑信道、传输信道和物理信道。逻 辑信道是MAC子层向上层(RLC子层)提供的服务,它描述的是承载什么类型 的信息:传输信道作为物理层向高层提供的服务,描述的是所承载信息的传送方 式。TD.SCDMA通过物理信道模式直接把需要传输的信息发送出去,即在空中 传输物理信道承载的信息。 (1)信道 TD.SCDMA的物理信道采用四层结构:系统帧、无线帧、子帧和时隙/码。

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第二荦TD*SCDMA主要技术及对规划的影响

其下行前向链路和上行反向链路的信息是在同一载频的不同时隙上进行传送的. 使用某一载频和一个扩频码的特定时隙即为一个基本信道。TD.SCDMA的基本 物理信道特性由频率、码和时隙决定.时隙用于在时域上区分不同用户信号。 (2)帧格式 TD.SCDMA的帧长度为10ms,分为2个5ms的子帧。这两个予帧的结构完 全相同.都包含6400chip。每个子帧中有7个常规业务时隙(又称为主时隙)TS0~ TS6和3个特殊时隙DwPTS、UpPTS和GP(Guard Point)。主时隙中的TS0必 须用于下行,用作公菇控制信道传输,作为小区广播使用,TSI必须用于上行。 其它时隙可根掘用户需要灵活配置成上行或下行.每个子帧有两个上,下行转换 点。实际应用中,由于下行数据量大于上行。上下行时隙数比例通常可采用3:3、 2:4、1:5。每个主时隙长6751is,由864chip组成。如图2—2所示。
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酗2—2

TD.SCDMA物理信道帧结构

DwPTS是下行导频时隙,用于下行同步和小区初搜。陔时隙时长75us,由 96chip组成:64用于导频序列SYNC-DL;32用于保护。32个不同的SYNC?DL

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第二章TD.SCDMA主要技术及对规划的影响

码是一组PN码,用于区分相邻小区。DwPTS的发射为全向或扇区传输,不采 用智能天线赋形。


UpPTS是上行导频时隙,用于建立上行初始同步和随机接入,以及越区切 换时邻近小区测量。该时隙时长1259s,由160chip组成:128用于上行同步序 列SYNC.UL;32用于保护。SYNC.UL有256种不同的码,可分为32个码组, 以对应32个SYNC—DL码,每组有8个不同的SYNC.UL码,即每一个小区对 应于8个确定的SYNC.UL码。SYNC.UL是一组PN码,用于在接入过程中区 分不同的UE。BTS可从终端上行信号中获得初始波束赋形参数。 GP在NodeB侧,是上行与下行间的保护时隙。该时隙时长751xs,由96chip 组成。在小区搜索时,确保DwPTS可靠接收,防止干扰UL工作;在随机接入 时,确保UpPTS可以提前发射,防止干扰DL工作。保护时隙可用于确定基本 的小区覆盖半径约为11.25km(L=Vx96/1.28M=22.5km)。 (3)普通时隙突发和训练序列 TDD模式下的物理信道用于将一个突发Burst在所分配的无线帧的特定时隙 发射。无线帧可连续也可以不连续。一个Burst由2个数据部分、1个训练序列 (即中间码Midamble)和保护时隙组成。1个Burst持续时间1个时隙。突发的 数据部分由信道码和扰码共同扩频,即将每一个数据符号转换成一些码片,因而 增加了信号带宽,一个符号包含的码片数称为扩频因子SF(可取l、2、4、8或 16)。发射机可以同时发送几个突发,在这种情况下,几个突发的数据部分必须 使用不同的OVSF的信道码,但应使用相同的扰码。中间码部分必须使用统一 的基本中间码,可使用不同的偏移码。 突发结构中的中间码又称为训练序列,用于进行上下行信道估计、测量,其 作用是保持上下行同步以及进行功率测量。

2.1.4传输信道对物理信道的映射关系
在参考文献【2】中提出,.一个专用传输信道映射到一个或几个物理信道上, 每一次分配都有一个确定的交织周期。将一帧分成几个可用于上下行信息传输的 时隙。 传输信道到物理信道的映射方式,如表2—1所示。



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第一二章1"13.SCDMA主要技术及对规划的影响

表2.1

传输信道到物理信道的映射

传输信道 专用传输信道(DCH) 广播信道(BCH) 寻呼信道(PCH) 前向接入信道(FACH) 随机接入信道(RACH) 上行共享信道(USCH) 下行共享信道(DSCH)

物理信道 专用物理信道(DPCH) 主公共控制物理信道(P.CCPCH) 辅助公共控制物理信道(S.CCPCH) 辅助公共控制物理信道(S.CCPCH) 物理随机接入信道(PRACH) 物理上行共享信道(PUSCH) 物理下行共享信道(PDSCH) 下行导频信道(DwPCH) 上行导频信道(UpPCH) 寻呼指示信道(PICH) 快速物理接入信道(FPACH)

2.2

TD.SCDMA的技术特征
为实现大容量(高频谱利用率)、抗干扰等目标,TD.SCDMA相对于

WCDMA、cdma2000采用了更多的新技术。这些领先的技术优势为TD.SCDMA 系统带来了高效的频谱利用率,高效支持非对称数据业务,节省了系统成本。参 考文献[1】[2】[3】[4】【5】,在此对TD.SCDMA的主要的七个关键技术进行介绍研
究。

2.2.1

时分双工TDD
Duplex,时分双工)技术的采用是TD—SCDMA系统与

TDD(Time Division

其它两大3G主流标准FDD系统的根本区别之一。在时分双工模式中,接收和 发送是在同一频率信道的不同时隙,在时间上来分离接收和发送信道。 在同样满足IMT-2000要求的前提下,TDD系统有其他系统不可比拟的优势: (1)提高系统的频谱利用率。动态地按需分配时隙,可以使得频谱资源得 以最大、最优地利用,节省的大量频段可用于更大面积的系统覆盖;而FDD系



塑室业-!查兰壁±型!!兰兰些堡兰

星=兰婴:!!!坚!圭鐾塾查垦翌里型竺堂堕

统由于其固定的上下行频率的到称占用,在承载非对称业务时会造成对频谱资源
的极大浪费。

(2)降低对功率控制的要求。同频干扰较小,降低了系统对终端发射功率
的要求,增大了系统的覆盖面积。

(3)提高终端的接收性能。无需笨重的射频双工器.基站小巧、降低成本。 (4)适合采用智能天线技术。智能天线每一个波束指向一个特定的用户且 能自适应地跟踪任何移动用户,其高效率是建立在上下行链路在无线路径方面的 对称性基础上的,即需要尽量保证无线环境和传输条件的相同。只有这样上行链 路的估计参数才能比较完好地符合下行链路。TDD上下行在同一频率上,故两 个方向中的传输条件是相同或者|兑是对称的。 (5)更容易实现低功耗的多模小终端。 TDD系统的主要问题在于终端的移动速度和覆盖距离等方面:
(1)
11

小区的覆盖范围受到限制。上下行保护时隙宽度决定覆盖半径约为

25km。规划中应针对这一点适当增加小区数El。 (2)干扰问题。TDD模式最主要产生上下行链路问干扰,这将严重影响

规划质量.详细规划中应考虑到这一点。
(3)同步要求高。

(4)移动速度目前难以与FDD模式相比。

l划2.3

TDD剌FDD的比较

时分双__[给无线伽划带柬的影响包括:提高了网络覆盖容量.降低了系统覆 盖半径,产生了多种新的干扰形式,舰划时应注意时隙比例,且不同的时隙干扰 可能会不一样。

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第二章1D.SCDMA主要技术及对规划的影响

2.2.2智能天线SA
SA(Smart

Antenna,智能天线)采用空分多址(SDMA)技术,利用信号

在传输方向上的差别,将同频率或同时隙、同码道的信号区分开来,最大限度地 利用有限的信道资源。SDMA意味着同一个小区(Cell)的不同用户,如果处于 SA可以分辨开的不同空间位置,则可以使用基站侧的相同物理信道。 智能天线主要包括四个部分:天线阵元、模数转换、自适应处理器和波束成 型网络。智能天线由多个天线阵元组成天线阵列,每一个天线后接一个加权器, 即等价于乘以某一系数(通常是复数),可同时调节接收信号的幅度和相位,最 后用相加器对每个天线接收的信号进行合并,即完成自适应的赋形。 TD—SCDMA智能天线的核心在于数字信号处理部分,检测激活用户的DOA
(Direction

OfAngle,来波方向)和数字波束赋形是智能天线的两个关键问题。

辨识信号到达方向,代表算法有MUSIC、ESPRIT、最大似然法等;自适应波束 赋形的目的是通过自适应算法得到最佳加权系数,自动调整天线方向图,使它在 干扰方向形成零陷,将干扰信号抵消,而在有用信号方向形成主波束,达到抑制 干扰的目的。加权系数的自动调整就是波束的形成过程。 TD.SCDMA的TDD双工方式更能体现智能天线的优势。上下行链路使用相 同频率传输信号,且间隔时间短(无线子帧时长5ms,所以容许的下行对上行的 反应时间为5ms),链路无线传输环境差异不大,上行的权值可直接用于下行。 智能天线的种类有很多,工程上常用的是圆环型阵元分布的柱状天线(用于 全向覆盖)和直线型阵元分布的板状天线(用户扇区化覆盖)。 智能天线的使用对TD.SCDMA系统的性能在以下几个方面作出了改进: (1)减少了小区间和小区内的干扰,且降低了多径干扰,相应地增大了覆
盖范围。

(2)提高了基站发射机的等效发射功率,降低了基站的成本,更加环保。 (3)提高了基站接收机的灵敏度。 (4)改进了小区的覆盖。在任意情况下(复杂环境),打开波束赋形比关 闭波束赋形能提高覆盖距离10%.20%;覆盖面积增大20%-40%。 (5)提高了系统的容量。智能天线理想目标之一是实现空分复用(SDM)。 在波束赋形效果足够好的情况下,可以为不同方向上的用户分配相同的码道(载
10

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第二章TD.SCDMA主要技术及对规划的影响

波、时隙、扩频码相同),这将会使系统容量成倍的增长。 智能天线给无线规划带来的影响包括:小区的呼吸效应变得不明显,系统覆 盖更加平衡,干扰降低、系统容量增加。控制、业务信道需分别规划:导频信道 DwPTS和UpPTS与7个业务时隙(TS0----,TS6)中TS0时隙的公共控制信道BCH 这二者工作在独立时隙,它们在发射功率和干扰储备情况等方面与业务信道(时 隙)均有所不同,且不采用波束赋形。业务信道能量仅指向小区内处于激活状态 的移动终端,控制信道仍在小区的范围内实现覆盖,所以,导频信道、BCH信 道和业务信道的链路预算要分别考虑以确定覆盖半径。此外,智能天线对规划软 件的天线建模和干扰计算方面均有影响。

2.2.3上行同步(同步CDMA)
TD.SCDMA系统中的同步技术主要由两部分组成:基站间的同步、基站与 移动台间上行同步技术。TD.SCDMA系统的TDD模式要求基站之间必须同步, 以达到避免相邻基站的收发时隙交叉,减小干扰的目的。基站间同步采用GPS、 网络主从同步、空中主从同步等方法,系统内各基站的运行采用相同的帧同步定 时,可达到几微秒的同步精度。 CDMA系统空中接口的下行链路总是同步的,同步CDMA指上行同步。对 TD.SCDMA来讲,指使用同一时隙的处于不同位置的用户发送的上行信号同时 到达基站。TD.SCDMA系统中同一时隙的不同用户都采用正交码扩频,如果不 同用户的信号同步到达NodeB,则理论上不同用户之间将没有干扰。 TD.SCDMA系统帧结构是其容易实现上行同步的前提:DwPTS用于下行导 频和同步设计,UpPTS用于上行同步,GP可防止上下行间干扰,常规时隙的中 间码Midamble用于信道估计、功率测量及上行同步的保持。 UE开机后首先必须与小区建立下行同步,然后才能开始建立上行同步。上 行同步过程主要用于随机接入过程和切换过程前,用于建立UE和基站之间的初 始同步,也可以用于当系统失去上行同步时的再同步,同步的精度一般要求在
I/8"---"1chip。

‘精确的上行同步使TD.SCDMA显示了更多的优势: (1)可以有效定位联合信道冲击响应。

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第二章TD.SCDMA主要技术及对规划的影响

(2)可以保证接收到的CDMA码道扩频码保持正交,有效的减少码道间 干扰并消除时隙间干扰,大大提高系统容量,并降低基站接收机的复杂度,简化 硬件,降低成本。 (3)UE动态调整发往基站的发射时间,可以进行距离估算,有助于波束 赋形和切换判决。 同步CDMA的缺点是系统对同步的要求非常严格。上行同步要求为1/8chip 宽度,同步要求59s,这对于小区中高速移动的UE非常困难,一旦同步破坏, 将导致通信阻塞和严重干扰。另外,基站中的GPS接收机增加了系统成本。 上行同步对无线规划并无直接影响,只是在干扰计算中需考虑上行正交因
子。

2.2.4

联合检测

CDMA是一个白干扰系统,主要干扰是同频干扰,包括:多址干扰MAI, 指同小区内部其他用户信号造成的干扰;符号间干扰ISI,指本用户由于多径造 成的不同符号间的干扰;小区间干扰,指其它同频小区信号造成的干扰。 抗干扰技术包括: (1)RAKE接收机(REKE接收、软切换、功控、话音激活及不连续发射)。 这些技术针对目标用户进行检测,而将其他用户的干扰均看成噪声,所谓单用户
检测。

(2)多用户检测。将所有用户信号的分离看作一个统一的过程。包括干扰 抵消和联合检测。


联合检测充分利用MAI,可在一步之内将所有用户的信号分离。TD—SCDMA 因其每时隙内码道数量少、基站扰码短和上行同步,所以计算量小,适合采用联 合检测抗干扰技术,且目前只能在基站侧实现。 .联合检测利用了求解多元方程组的原理,如图2—4所示。甲卷表示一个二 元一次方程,其解x1只能用x2表示,x1的结果受到x2的影响;乙卷也表示一 个二元一次方程,其解x2只能用x1表示,x2的结果受到x1的影响。利用了联 合检测,相当于将两个二元一次方程联立成一个二元一次方程组,由数学知识可 知,此时可得到精确解,xl与x2可以分离。

12

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第二章TD.SCDMA主要技术及对规划的影响

甲卷:yl=a,★×1+a2*x2

其中yt.at已知,求解xt 乙卷:y2=altxi+a2"x2 其中弘。a2已知,求解抱 合卷:yl=a,xI+a2*x2
y2=al青×1+a2"x2

其中yt.a,.y2.az已知,求解×,.Ⅺ Y=AX,确定性.计算
图2—4联合检测原理

联合检测对TD.SCDMA系统性能在以下方面有所改进: (1)在相同误码率的前提下,所需的接收信号SNR可以大大降低,提高 系统容量,增加用户数量,增大覆盖范围。 (2)降低UE的发射功率,缓解功控精度要求。 (3)有效克服“远近效应”。移动用户具有随机移动性,若用户保持发射 功率不变,而其与基站间的距离随机变化,那么离基站越近,到达基站的信号越 强,反之则越弱,此即为远近效应。 (4)减弱上行呼吸效应。呼吸效应是指随着小区用户数的增加,小区的覆 盖范围会缩小;但在小区用户减少后,其覆盖范围又恢复为原来的区域。原因是 用户增多后,小区内每个用户所受到的干扰也相应增加,而联合检测可以有效降 低干扰,从而减弱呼吸效应,使小区覆盖范围稳定在某一区域。规划时需要预先 考虑到用户数的增长。 联合检测的应用:
(1)

单小区联合检测。只针对本小区用户,将同频邻小区用户视作白噪声,

相比无联合检测能降低3.3dB的干扰。
(2)

多小区联合检测。将同频邻小区中干扰较大的用户纳入联合检测,比

单小区联合检测能降低1.6dB的干扰。 联合检测对无线规划的影响主要在小区的设计方面,并在规划软件干扰计算 中注意MUD干扰消除因子。另外,联合检测需要结合智能天线使用。

2.2.5接力切换
当用户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

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第二章.TD-SCDMA主要技术及对规划的影响

时,要求用户的通信不能中断,此过程称为越区切换,包括: (1)硬切换。第一代模拟系统和第二代GSM系统中使用。 (2)软切换。WCDMA、cdma2000同频相邻小区间采用软切换,同小区 相同载波多个扇区间采用更软切换,异频相邻小区及不同载波小区采用硬切换。 (3)接力切换。TD.SDMA采用。 接力切换利用智能天线和上行同步等技术,在对UE的距离和方位进行定位 的基础上,将其作为辅助信息来判断目前UE是否移动到可进行切换的相邻基站 的临近区域(精确知道UE位置,只需对与UE移动方向一致或靠近UE一侧少 数几个小区进行测量)。若UE进入切换区,则RNC通知该基站做好切换准备。 不同于软切换,接力切换不需要同时有多个基站为一个移动台提供服务;与 硬切换相比,接力切换的断开原基站并连接新基站几乎同时进行:接力切换融合 了软切换的高切换成功率和硬切换的高信道利用率。 接力切换过程: (1)测量过程。UE对本小区和相邻小区基站的导频信号强度等进行测量。 (2)预同步过程。上行预同步技术,提前获取切换后的上行信道发送时间、 功率信息,使UE在与原小区通信保持的同时与目标小区建立同步关系。 (3)判决过程。由RNC完成,确定UE是否需要切换及切换到哪个小区。 (4)执行过程。 接力切换对无线规划的影响包括:节省了信道资源,提高了系统容量,不需 要进行软切换率的设计,无软切换增益,降低了邻区规划的要求,覆盖范围稍有
缩小。

2.2.6动态信道配置DCA
TD.SCDMA系统的资源包括频率、时隙、码道等方面,一条物理信道由频 率、时隙、码道的组合来标志。采用动态信道分配技术可灵活分配或调整信道所 使用的频率、时隙或码道。DCA(Dynamic
Channel

线资源的初始分配和重配置过程。无线资源管理删是I斟C的重要组成部分。
DCA的技术优势包括:

Allocation)技术主要涉及无

(1)能尽量把相同方向上的用户分散到不同时隙中,把同一时隙内的用户

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第二章TD.SCDMA主要技术及对规划的影响

分布在不同方向上,充分发挥智能天线的空分功效,使多址干扰降至最小,信道 重用距离最小化,从而高效地利用有限的无线资源,提高系统容量。 (2)适应3G业务的需要,尤其是高速率的上下行不对称的数据业务和多
媒体业务。

DCA按照资源可分为: (1)频域DCA。若在无线载波的所有时隙中均发生干扰,可通过改变无 线载波进行DCA。与5MHz的带宽相比,TD的1.6MHz带宽使其具有3倍以上 无线信道数。 (2)时域DCA。若在无线载波的原有时隙中发生干扰,可通过改变时隙 进行DCA。同一载频有6个业务时隙,将受干扰最小的时隙动态地分配给处于 激活状态的用户。 (3)码域DCA。在同一时隙中通过改变分配的码道来避免偶然出现的码 道质量恶化。同一时隙有16个码道,实现多用户在相同载频并行传输,有效提 升频谱利用率。 (4)空域DCA。通过智能天线,可基于每一用户进行定向空间去耦(降 低多址干扰)。 DCA按照功能可分为:小区信道指派的慢速DCA(根据小区业务情况,确 定上下行时隙转换点);呼叫接入阶段的接纳控制DCA;进行信道调整的快速
DCA。

DCA的性能改善体现为提高链路质量(主要指接入率、掉话率指标的提高) 和扩大系统容量。DCA对无线规划的影响主要体现在RRM参数的设置和时隙比
例的规划方面。

2.2.7软件无线电
软件无线电技术利用数字信号处理软件实现无线通信功能,能在同一硬件平 台上利用软件处理基带信号,通过加载不同的软件,实现不同的业务性能。软件 无线电可代替昂贵的硬件电路,实现复杂的功能,且具有良好的灵活性,对环境 的适应性好,不会老化,便于升级。

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第二章TD-SCDMA主要技术及对规划的影响

2.3

TD.SCDMA优点分析
通过对以上TD.SCDMA关键技术的介绍,总结出TD.SCDMA技术的主要

优点如下: 第一,频谱利用率较高。在移动通信中频率资源是有限的且十分宝贵的,因 为采用TDD双工模式,TD.SCDMA可以充分利用频谱资源,比FDD模式的效 率高出一倍以上,其单载波仅占1.6MHz,利用5MHz带宽就可以独立组网,无 需成对的工作频段,可充分利用分散、零碎的空闲频段。 第二,更适合于不对称数据业务。TD.SCDMA采用TDD双工技术更适合传 输下行数据速率高于上行的不对称的数据业务,尤其是不对称的IP业务,适合 未来信息通信发展的需要。在FDD系统中,上下行业务信道占用的是不同频段, 其间采用保护频带以消除干扰。对于TD.SCDMA系统,前向和反向信道工作于 同一频段,信息通过时分复用方式传送。 第三,上下行链路中具有对称信道特性。TD.SCDMA上下行工作于同一频 率,对称的电波传播特性使之便于使用智能天线等新技术,达到提高性能、降低 成本的目的。 第四,设备成本低。由于信道是对称的,所以可能简化接收机。如果基站采 用前置RAKE技术,则TD.SCDMA终端的复杂性可大大降低,比FDD系统低
20?%~50%。

2.4

TD.SCDMA缺点分析
TD.SCDMA技术的主要缺点分析如下: 第一,移动速度与最大覆盖半径问题。TD.SCDMA采用多时隙的不连续传

输,对抗快衰落、多普勒效应能力比连续传输的FDD差。目前ITU—R对 TD.SCDMA的要求是达到120km/h;而FDD系统要求达到500km/h。这主要是 因为FDD系统是连续控制,而TDD系统是时间分隔控制的原因。另外,TDD 平均功率与峰值功率的比值随时隙数增加而增加,考虑到耗电和成本因素,用户 终端发射功率不可能很大,并考虑到帧结构的限制,小区覆盖半径较小,而FDD 系统的小区半径可达到数十公里。


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第二章TD.SCDMA主要技术及对规划的影响

第二,基站的同步问题。为减少基站间干扰,TD.SCDMA系统基站间是必 须同步的,这可以采用GPS接收机或通过用额外的电缆分布公共时钟来实现, 这会增加基础设施费用,且存在一定的安全隐患。


第三,干扰问题。由于上下行同频,TD.SCDMA系统包括了多种形式的干 扰,如:蜂窝内的干扰、蜂窝间的干扰、运营商间的干扰、TDD/FDD系统间干 扰等等。

2.5

本章小结
本章首先对TD.SCDMA系统进行了简要地介绍,包括技术参数、网络结构、

帧结构及传输信道等,然后在此基础上重点介绍了TD.SCDMA系统的七大关键 技术,包括时分双工、智能天线、上行同步、联合检测、接力切换、动态信道分 配和软件无线电及其对TD.SCDMA系统无线网络规划的影响。最后通过关键技 术,对TD.SCDMA系统的优缺点做出了概要性的总结。这些理论知识将是本文 后面进行研究的基础。

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第三章无线网络预规划

第三章无线网络预规划
无线网络规划是指根据网络建设的整体要求,设计无线网络目标,以及为实 现该目标确定基站的位置和配置。据参考文献【6】,无线网络规划目标具体体现 在覆盖、容量、质量和成本四个方面: (1)覆盖:所要覆盖的区域;支持的业务类型;边缘区域覆盖概率。 (2)容量:忙时平均话务量;上下行数据流量。 (3)质量:无线信道呼叫阻塞率(呼损率);QOS。 TD.SCDMA无线网络规划具有如下特点: (1)业务覆盖半径基本一致。 (2)容量主要受限于码道。 (3)频率规划灵活。 (4)上下行时隙分配灵活。 (5)相互独立的公共信道与专用信道。 (6)无线资源管理复杂。 (7)没有成熟的干扰估算模型。 (8)扰码组规划难度加大。 按照任务重点的不同,无线网络规划可划分为预规划与详细规划两个阶段。 无线网络预规划是在简化的条件下对基站数量、配置、传输和RNC需求的 粗略估计,其输出结果是候选站址选取和详细规划的重要依据。TD—SCDMA无 线网络预规划的过程简要介绍如下。此章参考文献[6】~【12】。

3.1

区域划分

3.1.1区域分类
区域分类依据无线传播环境(地理环境特点)和业务分布(用户业务分布) 两方面特征,网络覆盖主要由无线环境决定,网络容量与质量主要由用户业务分 布决定。

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第三章无线网络预规划

(1)依据无线传播环境分类
区域类型 区域特征 建筑物平均高度或平均密 度明显高于城市内周围建 筑物,地形相对平坦,中 高层建筑可能较多。 城市内具有建筑物平均高 度和平均密度的区域:或 有较多建筑物的城镇。 城I节边缘地区,建筑物较 稀疏, 以低层建筑为 主。 孤屯村序,区域内建筑较 少:或成片的开阔地;或 交通线。 穿透损耗均值
(clB)

阴影衰落 标准差
(dB)

覆盖 区内通 信概率

阴影衰落余量
(dB)





密集市区

20





98%

11.8

…般市区

15



95%

8.3



郊区,’

12



,90%





农村

,,6。|.



,’

75%



图3.1

无线传播环境区域分类

(2)依据业务分布分类 网络规划建设应首先确保话音业务,再重视数据和多媒体业务。按照业务特 征可分为话务密集区(A)、高话务密度区(B)、中话务密度区(C)、低话务密
度区(D)。
区域类型

荔‘,iI|。。※碧誓影{?奁域特征。7匆。:毳:一:+::蛩谚磋

业务分布和需求

高级jj字楼密集,是所在经济区内商
A,
。 ,

务、商业活动中心,人口高度密集,是

数据业务发展的重点地区。 工商业和贸易发达。交通羽I基础设施完 善,有多条交通干道贯穿辖区。城市化 水平较高,人口密集,经济发展快、人 均收入高的地区。 ‘I:商业发展干Il城镇建设具有相当规模, 各类企业数量较多,交通便利,经济发 展和人均收入处于中等水平。


用户高度密集,业务 热点地区:需要提供 较高速率的数据业
务。

r.

j,





用户密集,业务量较 高;需要提供中等速 率的数据业务 业务量较低,只需提 供低速数据业务





农村地区和交通线

业务量稀疏,只需提 供语音业务



图3.2业务类型区域分类

(3)综合区域分类 综合考虑无线传播环境和业务分布来进行区域划分。

19

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第三章无线网络预规划

区域类型 密集市区A 密集市区B 密集市区C
市区B

典型区域 特大城市的商务区 商业中心区、高层住宅区、密集商住区 话务较低的城中村 普通住宅区、低矮楼房为主的老城区、经济 发达地区的县城 一般县城 城乡结合部、工业园区、乡镇 风景区 农村、牧区


市区C 郊区C 农村C 农村D

图3.3综合地形地貌和业务类型区域分类

3.1.2区域面积统计
根据区域分类标准使用地理信息系统软件在二维数字地图上将服务区划分 为区域块,并为其分别标注名称、区域类型和面积,并对区域面、线、点分类结 果进行归类统计,得到各类区域的面积。

3.1.3业务量分解
业务量分解的任务是在用户和业务预测的基础上解决业务总量在规划区内 如何分布的问题,根据一定的原则将用户和业务预测总量按比例分配到服务区 内,得到各类区域的用户和业务的地理分布密度。 业务密度=(用户预测总数×业务比例×每用户业务量)/区域面积。

3.2

无线网络规划基础参数

3.2.1传播模型
一个有效的传播模型应该能很好地预测出传播损耗,该损耗是距离、工作频 率和环境参数的函数。目前移动通信规划软件使用一种通用模型:

%=‰+局+如lg(d)+岛lg(日∥)+k4Diffraction+k5 lg(日≥?)lg(d)+吃(日匆)+恕船 其中,%为接收功率;‰为发射功率;d为基站与用户之间的距离;

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第三章无线网络预规划

Diffraction为绕射损耗;E啷为终端的高度;%为基站有效天线高度;毛为衰
减常量;乞为距离衰减常数;氏为终端高度修正系数;屯为绕射修正系数;乞和

也为基站天线高度修正因子;‰撕为终端所处的地物损耗。
3.2.2基础参数
参考文献【l】[2】【3】[13】【14】,可得与规划中所需基础参数参考值。 (1)覆盖率。 指在无线覆盖区内或边缘,终端与基站通信质量达到规定要求的概率。
表3.1覆盖率指标要求

区域类型 密集市区A 密集市区B 密集市区C 一般市区B 一般市区C 郊区C 农村D

业务覆盖要求 PSl28kbi讹连续覆盖 CS64kbit/s连续覆盖 话音12.2 kbit/s连续覆盖 CS64kbit/s连续覆盖 话音12.2 kbit/s连续覆盖 话音12.2 kbit/s连续覆盖 话音12.2 kbit/s连续覆盖

室外覆盖率
98% 98% 95% 95% 95%
90%

室内覆盖率
88%
85% 85% 85%

85%
75%

75%

不作要求

(2)服务等级。
表3.2服务等级

业务类型

地区 特大城市市区

服务等级 拥塞率:1% 拥塞率:2% 拥塞率:5% 拥塞率:2% ‘拥塞率:5% 平均吞吐率>58kbit/s 平均吞吐率>1
1 6kbit/s

12.2

kbit/s话音业务

其他市区 市区外的其他地区
市区

CS64kbit/s可视电话 市区外的其他地区 PS64kbit/s数据业务 PSl28kbit/s数据业务

2l

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第三章无线网络预规划

(3)激活因子。
AMR(Adaptive Multi.Rate,自适应多速率)话音业务:0.67;数据业务:1。

(4)功率配置。



一个业务信道所能发射功率的最大值。通常情况下,上行终端最大最小发射 功率分别为24dBm和--56 dBm:下行基站最大最小发射功率分别为31dBm和1
dBm。

(5)天馈线参数。 包括基站和终端天线增益以及馈线损耗。终端天线增益为0dBi;基站定向 单天线增益通常为15 dBi,全向单天线增益通常取10 dBi。TD.SCDMA链路预 算中,馈线损耗通常取l (6)赋形增益。 根据系统仿真测试结果,8单元智能天线上行可获得7 dB的赋形增益;下 行除此7 dB外,还得到9 dB的阵列增益。 (7)设备参数。由参考文献【2】[3】有表3—3。
表3.3设备解调参考门限
dB。

基站Eb/N0(市区) 业务类型 静止
AMRl2.2
C¥64 PS64 PSl28 P¥384 5 4.2 2.1 1.8 2.2

终端Ec/10(市区)
BLER

30km/h
5.2 4.8 2.7 2.3 3.2

静止
7.3 6.8 4.7 4.4 5.3

30km/h
7.7 7.3 5.7 5.2 6.9

1% 0.1%
1 O%

10% 10%

基站和终端的噪声系数参考值分别为5dB和7dB。 (8)阴影衰落(慢衰落功控)余量。 平均接收场强因为一些建筑物或隔阻而发生衰落现象,称为阴影衰落(慢衰 落)。为保证基站以一定的概率覆盖小区边缘,基站必须预留一定的发射功率以 克服阴影衰落,此预留的功率就是阴影衰落余量。不同地形地貌区域阴影衰落余
量不同。

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第三章无线嘲络预规划

(9)快衰落(功控)余量。 用于抵抗高速移动中的UE产生的快衰落(瑞利衰落)的功控。以50km/h 的移动速度为界,对于慢速移动的终端,功控余量取ldB,对于中高速移动的终 端,不需考虑预留功控余量。 (10)穿透损耗。 信号穿过建筑物或车体造成的损耗。不同传播环境下的穿透损耗分别为:密 集市区20dB,一般市区1 5 dB,郊区12 dB,农村6 (11)人体损耗。 人体对近距离信号的阻塞和吸收引起的损耗,数据业务为0 dB,话音业务
为3
dB。 dB。

(12)干扰余量。 是为系统容量预留的干扰储备量。TD.SCDMA系统是码受限系统,目前还 没有一个成熟的干扰估算模型。干扰余量的参考值根据文献【2】而得。
表3.4各种典型场景下的参考干扰余量

区域 密集市区

单时隙链路数 上行 下行

4UE 1.6 2.6 1.1 2.1 1.0 2.0 1.0 2.O

6UE 2.5 3.5 1.8 2.8 1.6 2.6 1.6 2.6

8UE 3.5 4.5 2.4 3.4 2.3 3.3 2.3 3.3

一般市区 下行 上行 郊区 下行
上行

上行

农村 下行 (13)切换增益。 一般认为接力切换没有切换增益。 (14)处理增益。 处理增益与扩频因子、编码方式、调制方式有关。

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第三章无线网络预规划

表3.5各种业务典型处理增益

业务 AMRl2.2 AMRl2.2
UL DL

Rc 0.33 0.33 0.33 O.33 0.33 0.33 O.33 O.33

L092M
2 2 2 2 2 2 2 2

B(MI-Iz)
1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6


8 8 l 8 1 8 8 0.5

Tc(ms)
1/1.28 1/1.28 1/1.28 1/1.28 1/1.28 1/1.28 1/1.28

PG 15.15 15.15 1.89 1.89 1.89 1.89 1.89 1.89

PG(dB)
11.80 11.80 2.77 2.77 2.77 2.77 2.77 2.77

C¥64 UL C¥64 DL PS64 UL PS64 DL PSl28 DL PS384 DL

1/1.28

3.3链路预算
链路预算要做的就是在保证通话质量的前提下,确定基站和终端之间的无线 链路所能允许的最大路径损耗。只要确定了传播模型,从最大允许路径损耗即可 计算出小区的有效覆盖半径。 在CDMA系统中,一般覆盖受限于上行,容量受限于下行。因为终端的发 射功率不可能做得很大,所以通常基站覆盖半径由上行链路决定;小区内所有用 户同时分享基站功率,其功率分配要使小区内所有在线用户服务都能满足相关业 务的QoS指标,因此基站的容量通常由下行链路决定。 根据文献【3】,TD.SCDMA系统基站与终端之间的链路预算模型如下:

移动台发射功率&移动台天线增益(终端部分)——阴影衰落&赋形增益& 路径损耗&穿透损耗&人体损耗(空间传播损耗)——基站天线增益&基站馈线
损耗&基站接收机(基站部分) 其中,发射端为有效全向辐射功率,接收端为最小接收电平。

3.3.1上行链路预算
上行最大允许路径损耗计算方法: 终端发射机EIRP=终端最大发射功率+终端天线增益一终端馈缆损耗;

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第三章无线网络预规划

接收机灵敏度=接收机背景噪声+基站接收所需的邑/Ⅳ0+接收机噪声系数
一处理增益;

各种增益=基站天线增益+赋形增益+切换增益; 各种损耗=人体损耗+基站馈缆损耗+穿透损耗; 余量=干扰余量+功控余量+阴影衰落余量; 接收机背景噪声=KTB: 最大路径损耗(上行)=终端发射机EIRP一接收机灵敏度+各种增益一各种 损耗一余量。 此处可以导出不同业务上行链路预算表。

3.3.2下行链路预算
下行最大允许路径损耗计算方法: 基站发射机EIRP=基站单码道发射功率一基站馈缆损耗+基站发射天线增 益+阵列增益+赋形增益; 接收机灵敏度=接收机背景噪声+终端接收所需的邑/Ⅳo+接收机噪声系数
一处理增益;

各种增益=终端天线增益+切换增益; 各种损耗=人体损耗+终端馈缆损耗+穿透损耗; 余量=干扰余量+功控余量+阴影衰落余量; 接收机背景噪声=KTB; 最大路径损耗(下行)=基站发射机EIRP一接收机灵敏度+各种增益一各种 损耗一余量。 此处可以导出不同业务下行链路预算表。

3.3.3链路平衡
TD.SCDMA系统中,覆盖分析需要考虑多方面的因素,包括业务间覆盖是 否平衡、上下行覆盖是否平衡、公共信道与业务信道的覆盖是否平衡、链路预算 参数的组合优化等。此外,链路预算还与厂家设备有关,需要结合设备提供商的
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第三章无线网络预规划

具体产品来确定主要参数。

3.4

容量估算
容量目标描述系统建成后所能满足的语音用户数和数据用户数的总和,根据

用户预测和业务预测对网络容量提出建设要求。对系统容量的评估需要针对具体 的网络应用业务进行,计算出上行或下行每小区、每载频业务的理论容量上限, 据此值估计出小区可以支持的用户数。 为简化容量计算,不针对具体业务,而是针对业务承载速率,估算基站容量。 TD.SCDMA系统业务承载速率有:
(1)CS AMRl2.2kbps话音业务

(2)CS64kbps可视电话业务 (3)PS64kbps数据业务 (4)PSl28kbps数据业务 (5)PS384kbps数据业务 在TD.SCDMA系统中,影响容量的因素很多,如:传播环境、业务质量、 业务种类、业务模型、载频、时隙比例、码字、功率、频率复用方式,以及比较 重要的智能天线、联合检测、上行同步、接力切换、功率控制和动态信道分配等。 因此,很难严格地用一个简单的公式计算其系统容量。但在工程设计初始阶段, 必需要对容量做简单估算。


3.4.1业务模型 业务模型表征的是用户使用业务的强度的统计量,分析业务模型的目的是为
了规划网络容量,了解用户的业务行为对系统资源占用的需求。业务模型主要包 括业务类型、业务特性参数、业务承载和业务质量目标四个方面。 (1)电路域CS业务 电路域提供的两种业务都可以通过每用户忙时的话务量Erlang来描述,包 括三个特征参数:
BHCA(Busy Hour Call

Attempt,忙时每小时呼叫次数)、每

次呼叫平均持续时间、阻塞率(服务等级)QoS。

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第三章无线网络预规划

每用户的平均Erlang=BHCA×持续时间(s)/3600

电路域业务模型参数取值参考文献[3】。
表3.6 电路域业务模型参数取值

CS域业务 语音业务 可视电话

平均速率
1 2.2kbps 64kbps

呼叫平均持续时间
72s 54s

激活因子
O.67 1

BHCA
1.5 O.2

每用户Erl数
O.03 0.003

(2)分组域PS业务 分组域提供的业务通过每用户忙时承载业务的平均吞吐量来描述,特性参数 有:每用户忙时每小时会话连接请求次数BHSA、每个会话包含的分组呼叫次数、 分组呼叫的平均数据量、激活因子等。 每用户平均吞吐量=BHSA×每个会话包含呼叫次数×每次呼叫的数据量 (kB)×8×激活因子/3600 分组域业务模型参数统计均值参考文献[3】。
表3.7分组域业务模型参数统计均值的参考值

PS域业务类型
BHSA

PS64 O.2 10 16 l 72.8

PSl44 0.06 6 12 1 9.8

PS384 0.02 10 120 1 54.6

每个会话包含的分组呼叫次数 分组呼叫的平均数据量(1‘B) 激活因子 每用户忙时承载业务的平均吞吐量(bit/s) 结合业务预测得到的各业务的比例,即可得:

每用户综合分组数据业务平均吞吐量=E各种分组数据业务的比例x该分 组数据业务的每用户平均吞吐量 数据业务的等效Erl=每用户忙时吞吐量/(承载速率(kbit/s)×1000) 每用户综合分组数据业务平均Erlang=E各种分组数据业务的每用户平均 吞吐量/承载速率 (3)混合业务 业务模型分析方法主要包括以下四种:


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第三章无线网络预规划

第一,等效爱尔兰法。 算法思想:以某种业务为基准,将一种业务等效成另一种业务(带宽),从 而计算总的业务量Erl。 优点:简单直接,易于实际应用。 缺点:选择不同的业务作为衡量基准会导致不同的容量需求。适用于CS域, 以低速业务为基准等效时,计算结果偏小。 第二,后爱尔兰法。 算法思想:将不同业务所需容量简单累加作为组合业务容量需求。 优点:简单直接,易于实际应用。 缺点:忽略了各种业务信道之间的相关性和资源共享,高估了业务需要的信 道数。适用于CS域。 第三,坎贝尔法。 算法思想:综合考虑所有业务构造一个等效业务(中间业务或虚拟业务), 计算系统可以提供该业务的信道数和总的等效业务话务量,得到混合业务的容量 估算。 优点:比较简单,易于实际应用;可以应用于CS和PS域,预算结果精确。 缺点:仅对业务进行了CS和PS的区分,不能直接区分不同业务的情况。 第四,随机背包法。


3.4.2极限容量
在本文中,极限容量定义为系统能够承载的最大注册用户数,也称极点容量。 (1)时隙负载系数 TD.SCDMA按载频、时隙和码道区分信道,干扰只发生在同一载频、时隙 内通信的用户间,因此应以时隙为单位进行干扰分析。 第一,上行时隙负载系数。 定义:基站接收到的有用信号功率与总功率(包括热噪声和干扰)的比值, 或上行同时激活用户数与上行极点用户数的比值。 TD—SCDMA上行时隙负载系数仇,计算如下:

南京邮电人学硕十研究生学位论文

第三章无线网络预规划

仇,=(?一尾+丁)‘去姜

l+

缶而

其中,尾为上行联合检测干扰消除因子,一般取0.78;7-为其他小区与本
小区干扰比的均值;A为智能天线平均干扰抑制因子,一般取7"-'8dB;G处理劬为 用户J的处理增益;v,为用户J的激活因子。

第二,下行时隙负载系数。 定义:终端接收到的有用信号功率与总功率(包括热噪声和干扰)的比值,
或下行同时激活用户数与下行极点用户数的比值。


TD—SCDMA下行时隙负载系数锄计算如下:

铲(1w-)弓姜赤
其中岛为下行联合检测于扰消除因子,一般取0.8;如果没有下行联合检测,
可用a代替屈。,通常a--0.6(ITUA类车辆信道)、0.9(ITUA类步行信道);其 它参数与上行时隙负载系数类似。 由文献【14】可知,目前有多篇论文介绍了值仿真,但结果相差较大,对3扇 区定向站有的取0.74或0.5左右。对中兴通信8阵元天线,全向站7为O.53,3 扇区定向站为O.5。大唐移动的结论是:有与没有智能天线和联合检测的了I值相 差不大,且与WCDMA的丁值基本相同:全向站O.55,3扇区定向站0.75。

29

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第三章无线网络预规划

表3-8综合不同厂家给出不用业务的惫值
Eb

无线承载(kb/s) 上行
CSl2.2 C¥64 PS64 PSl28 PS384 7 7.5 6 6 6

Ⅳ0 下行
7.4 9.5 7.2 7 7。5

BLER

1% 0.1% 5% 5% 5%

针对3G混合业务,可简化上行时隙负载系数计算:儿r/u__L=∑每,其中,虬
为上行同时连接的用户数;Z为同时连接中承载业务i的用户数比例;M为承载

设r/=1,噪声提高为无穷大,此时可承载的用户数最大,称为极点容量。 TD.SCDMA单业务极点容量计算如下:

‰2焉葡+丽A
混合业务的极点容量可通过单业务极点容量求得:砝1
表3.9单时隙单业务极点容量(上行)

=∑每
上行极点


上行链路 无线承载 站型
A(dB)




G(dB)
CSl2.2 C¥64 PS64

Eb/No(dB)
7.0 7.5 6.O


O.78 O.78 O.78

容量
19.0 7.1 7.7

3扇区
3扇区

7 7 7

0.75 0.75 0.75

10.03 3.1l 2.89

67% 100% 100%

3扇区

30

南京邮电大学硕士研究生学位论文

第三章无线网络预规划

PSl28 PS384

3扇区 3扇区

7 7

0.75 0。75

0.03 O.05

6.O 6.O

0.78 O。78

100% 100%

6.5 5.5

表3.10单时隙单业务极点容量(下行)

下行链路 无线承载 站型
A(dB)


下行极点

0.8 O.8 0.8 0.8 O。8 V

G(dB)
CSl2.2 C¥64 PS64 PSl28 PS384

Eb/No(dB)
7.4 9.5 7.2 7.0 7.5

容量
19.4 6.5 7.3 7.5 6.3

3扇区 3扇区 3扇区 3扇区 3扇区

7 7 7 7 7

O.75 0.75 0.75 O.75 O.75

10.03 3.11 2.89 3.04 O.05

67% 100% 100% 100% 100%

(3)基于码道的极限容量 一个资源单位BRU:TD.SCDMA系统中,由载波、时隙、和扩频码组合的 一个信道;一个时隙内由一个16位扩频码划分的信道。一个载频下,所能提供 的最大BRU个数16是固定的,扩频因子为SFi的码字占用的BRU个数为16/SFi。 TD—SCDMA系统上下行链路具有不同的扩频因子:上行SF=1、2、4、8、16; 下行SF=l、16。所以各种速率业务上下行的资源占用情况也各不相同。
表3.11

各速率业务信道占用情况及每载频极限用户数(上下时隙比例3/3或2/4(PS384))
12.2 64 144 384

业务速率kbps 占用码字 上 行 占用BRU 业务信道数/时隙 极限用户数/载频 占用码字 下 行
占用BRU

ITS(1SF8)


ITS(ISF2)

16/8=2

2TS(1 SF2)
16

4TS(1SF2,1SF8)
40

16/2=8
23

16/16=1


1 6/40=0.4





1TS(2SFl6、


1TS(8SFl6、


2TS(8SFl6)
16

4TS(10SFl6)
40

业务信道数/时隙 极限用户数/载频

16/2=8

16/8=2

16/16=l

1 6/40=0.4 1

24’





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第三章无线网络预规划

表3.12单时隙单业务极点容量(上行)(无线承载与物理信道的映射依据3GPP

TS 34.108)

无线承载
CSl2.2 C¥64 PSl6 PS32 PS64 PSl44

编码速率
0.3971 0.4882 0.3038 0.2754 O.5154 0.4863

调制方式 QPSK QPSK QPSK QPSK QPSK QPSK

码道数
1 1 l l 1 1

扩频因子
8 2 4 2 2 1

时隙数
1 1 1 1 1 2

单时隙极点容量
8 2 4 2 2 0.5 34.108)

表3.13单时隙单业务极点容量(下行)(无线承载与物理信道的映射依据3GPPTS

无线承载
CSl2.2 C¥64 PS64 PSl28 PSl44 PS256 PS384

编码速率
0.3971 0.4882 0.5154 0.4672 0.493 0.4863 0.4944

调制方式
QPSK QPSK QPSK QPSK QPSK QPSK QPSK

码道数
2 8 8 9 9 l l

扩频因子
16 16 16 16 16 l 1

时隙数
1 l 1 2 2 2 3

单时隙极点容量
8 2 2 0.5 O.5 O.5 0.33

3.4.3容量分析
容量是指在满足一定通信质量要求时,单小区最多能同时容纳的用户数。极 限容量是理论上满足特定质量要求的最大容量,在实际网络中,往往尚未达到极 限容量时,终端的最大发射功率、基站接收灵敏度等参数中的一个或几个已经达 到极限状态。此时若再有新接入用户,其他所有用户的有效干扰都要增加,此时 为保证通信质量,所有用户的发射功率都要增加,导致系统总干扰急剧增加,产
生雪崩效益。为使网络处于稳定状态,通常的设计容量=极限容量×负载系数。

32

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第三章无线网络预规划

3.5

基站规划

3.5.1基站估算
基站数量估算步骤:

(1)确定链路负荷,即干扰余量。参见表3-4。 (2)确定规划主要参数。
(3)按覆盖估算。根据基站覆盖范围R,计算基站覆盖面积S,从而计算 满足覆盖要求的最少基站数量。

全向站:S=3,f3R2/2,站间距为,fig;
两扇区定向站:一般用来覆盖道路、河流等线状覆盖区域,无覆盖面积;

三扇区定向站(三叶草):S=9v/3R2/8,站间距为1.5灭,多用于市区: 三扇区定向站(六边形):S=3x/3R2/2,站间距为,fir,多用于乡镇农村。
(4)按容量估算。由参考文献[2]n--J得表3一14。
表3-14各种基站类型的话务容量(Ai、VPi、Dati为特定区域的基站单扇区容量i=A/B/C/D)

基站
全向 定向 定向 定向

扇区数
1 3 3 3

载频数
1 1 2 3

话音信道Erl
Ai 3 Ai 6 Ai

可视电话Erl
VPi 3 VPi 6 VPi 9 VPi

下行数据吞吐率kbps
Dati 3 Dati 6 Dati 9 Dati

9加

其中,,Ai、VPi、Dati等特定区域的基站单扇区容量是3.4节中容量估算的 结果;在业务模型确定的情况下,根据提前预测的业务量,可直接运用坎贝尔算 法估计满足容量条件的基站数量。 (5)各区域基站需求。针对各个划分的区域块,分别计算覆盖需求基站数 量、容量需求基站数量,取二者中较大值作为最终估算结果。
(6)确定基站配鼍。

(7)基站数量修正。

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第三章无线网络预规划

3.5.2站点分布规划

根据掌握信息资料及基站覆盖半径要求,在数字地图上,利用Mapinfo或仿 真软件自动布站完成站点分布。

3.5.3频率规划
表3-15 TD—SCDMA核心频段的9个载波频率

序号
l 2 3 4 5 6 7 8 9

频带中心载波频率F(Ml-lz)
2010.8

频点号Ntt(=5×F)
10054 10062 10070 10079 10087 10095 10104 10112 10120

频点简称
f1 也
f3 f4 f5

2012.4(△=1.6) 2014(a=1.6)
2015.8

2017.4(A=1.6) 2019(A=1.6)
2020.8

f6
f7 f8 f9

2022.4(△=1.6) 2024(a=1.6)

同频组网相邻小区的同频干扰较大,网络容量较小,承受不了用户数量的不 断增加;而TD—SCDMA的9个核心频点也将越来越不能满足异频组网的容量需 求。所以在TD—SCDMA系统初始阶段用户较少时期采用异频组网,随着用户剧 增,可采用两种方式扩容:启用可扩展频段频点维持全异频组网;在核心频段进 行同频与异频联合组网。随着联合检测等技术的发展成熟,最终发展到同频组网。

3.5.4多载波技术
实际组网中,由于容量的需求,有必要对一个基站的扇区配置多个载波频点。
(1)单频点

一个频点就是一个小区,每个频点都有自己的公共信道。如果一个基站配置 了多个载频,则每个载频被当作_个逻辑小区。在同一个扇区内,各载波作为逻

34

南京邮电大学硕士研究生学位论文

第三章无线网络预规划

辑小区地位平等,各自独立配置一套导频信息和广播信息。
(2)多频点(N频点)

基站每扇区包含多个载频,扇区中的多个载频同属一个逻辑小区,设置其中 一个为主载频,则其余的为辅载频。仅在主载频上发送DwPTS和广播信道,多 个频点共用一个广播信道。多频点小区的技术特性如下: 多频点小区有且只有一个主载频,并唯一承载P.CCPCH信道; 主、辅载频使用相同的扰码和midamble码: 公共信道只在主载频发送;
单业务多时隙配置限定在同一载频上;

同一用户的上下行配置在同一载频上;
辅载频的TS0不使用;

主、辅载频时隙转换点配置相同; N个频点使用一副收发天线。 多频点小区的技术优势包括:降低公共信道干扰;降低DwPTS干扰,加快 小区搜索;简化切换; 提高频率和码组复用系数;降低系统拥塞率,提升系统

效率;提高系统容量;扩大覆盖范围。

3.6

本章小结
无线网络预规划是详细规划的重要依据,在整个规划过程中起到了举足轻重

的作用。

本章首先介绍了对规划区域的划分方法,统计出各划分区域的面积,再引入 用户和业务预测结果,整合出各种业务在各划分区域内的分布情况;汇集了大量 用于无线网络规划的基础参数并对其进行分析,这些均构成了对后续链路预算和 容量估算的重要基础。


其次,本章重点之一研究了无线网络的链路预算:以无线网络规划的基础参 数为基础,分别用公式计算出上、下行最大允许路径损耗,代入有效的传播模型, 反推出上、下行的小区有效覆盖半径,并取二者中较小作为链路预算覆盖需求的 小区有效覆盖半径(面积),从而针对各个划分的区域块,得出覆盖需求基站数
量。

35

南京邮电人学硕士研究生学位论文

第三章无线网络预规划

然后,本章重点之二研究了无线网络的容量估算:

首先仍然以无线网络规

划的基础参数为基础,用公式计算出单业务或混合业务单时隙的基于干扰或基于 码道的基站极限容量,对于不同的时隙负载系数,有设计容量=极限容量×负载 系数,从而得到基站单扇区容量,再依据表3.14可以得到特定区域各种基站类 型的话务量,然后在业务模型确定的情况下,根据提前预测的业务量,直接运用 坎贝尔算法估计出容量需求基站数量。 针对各个划分的区域块,取覆盖需求基站数量和容量需求基站数量中较大值 作为最终估算结果。 最后,本章附加对频率规划和多载波技术做了较详细的介绍。

36

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第四章无线网络详细规划

第四章无线网络详细规划
无线网络详细规划是在预规划的基础上,以覆盖规划和容量规划的结果为指

导,对初步布置的站点进行勘查,落实规划站点,设置基站参数。无线网络详细 规划是一个“勘查一仿真一调整"反复循环的过程。站点获取有难度,就需要对 原先的方案进行必要的调整。某一个基站位置的调整又会对周边其他站址选取造 成一定的影响,引起一连串的连锁反应。经过一系列的调整之后,经规划软件仿 真,使网络质量满足运营商的建设目标。如果不满足,就要对基站位置、基站参


数或仿真参数进行修改。
无线网络详细规划的基本内容包括:

(1)站址规划。需要综合考虑技术要求与工程可实施性,得到一个切实可
行的站址建设方案。


(2)无线网络仿真。借助规划仿真软件对网络性能进行估计。 (3)频率时隙规划。根据业务流量情况,设置时隙配置比例。在预规划中, 只要确定室内外基站频率分配策略,确定网络使用的频点及载频数,规划区内的 时隙配置方案。详细规划时,需要把频率与时隙规划落实到每一个小区;还需要 对交叉时隙干扰进行分析,提出干扰解决方案;根据现有网络负荷,提出网络扩
容方案。


(4)码规划。确定各小区的导频码、扰码及midamble码。 (5)邻区规划。确定各扇区的邻区列表。 (6)小区参数规划。确定基站工程参数和部分系统参数。 (7)区域划分。确定路由区和位置区范围。

4.1传播模型校正
传播模型测试是通过测试几个典型站点的传播环境,来预测整个规划区域的 无线传播特性。


模型校正需要首先选定模型并设置各参数值,通常可选择该频率上的缺省值 进行设置,也可以是其他地方类似地形的校正参数;然后以该模型进行无线传播

37

南京邮电大学硕士研究生学位论文

第四章无线网络详细规划

预测,并将预测值与路测数据作比较,得到一个差值;再根据所得差值的统计结 果反过来修改模型参数;经过不断的迭代、处理,直到预测值与路测数据的均方 差及标准差达到最小,此时得到的模型各参数值就是我们所需要的校正后参数。 模型校正步骤分为如下五个阶段: (1)测试站址选取。根据区域分类的结果,在各种典型无线传播环境下, 按一定的原则选取候选测试站址。 (2)信号模拟测试。以接近TD—SCDMA实际工作频率的模拟信号频率进 行信号的模拟测试,并路测采集测试数据,且保证在测试频点没有其他干扰信号。 (3)测试数据分析处理。测试数据包含多种类型,其中CW测试数据是指 模拟信号源为连续波信号的路测数据。测试数据处理过程包括数据过滤、数据离 散、地理平均和格式转换。 (4)传播模型校正。通用模型SPM适用于宏蜂窝,提供了丰富的参数设置 和计算方法,可以应用于不同的预测环境。模型校正后,预测与实测差值的均方 差应小于8dB。 (5)输出报告。

4.2无线网络仿真
在网络规划中,我们利用仿真软件对网络的整体性能进行模拟。目前商用的 TD.SCDMA仿真软件是按静态仿真原理实现的。

4.2.1

静态仿真

在参考文献[3】中提出,静态仿真即3GPP中定义的Snapshot快照仿真。一 次仿真由多次快照组成,使用每次的快照计算得到的路径损耗,采用迭代算法计 算基站和UE的发射和接收功率,得出性能参数结果。 静态仿真的上下行链路是独立的,一次仿真只考虑一条上行或下行链路。仿 真工作要在系统范围内分布足够多数量的用户,而每次快照都独立的随机产生一 定数目的用户。 静态仿真的结果输出为用户SNR分布、用户脱网的概率和系统容量。 静态仿真的典型是Monte Carlo仿真。其思想是:当所要求解的问题是某种
38

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第四章无线网络详细规划

事件出现的概率,或是某个随机变量的期望值时,可以通过某种“试验"的方法, 得到这种事件出现的频率,或者这个随机变量的平均值,并用它们作为问题的解。
Monte

Carlo方法在无线网络规划方面的应用原理如下:

(1)模拟UE的分布 根据话务密度确定UE出现的概率(话务密度越高,UE出现的概率越大), 软件根据这个法则,采用随机算法向服务区域散布UE,每散布一次即形成一个 UE分布,散布次数越多,UE出现概率越接近话务密度。 (2)估算前反向最佳负荷 生成一种移动台分布之后,系统开始运行,并在此过程中采用前反向动态功 率控制,前反向分别不断更新接收电平、前向Eclo、前向业务信道功率和反向 发射电平、反向噪声增长。若干次调整后,前反向满足Eb/Nt要求的同时发射功 率最小,即网络达到最优状态。每生成一次UE分布即得出一个最佳负荷。 ‘(3)测试UE分布 把若干次UE分布得出的系统负荷平均作为最终系统采用的负荷,系统按此 负荷工作,然后放入一个测试UE,得出的测试结果为对应于该UE属性的测试 结果。

4.2.2

动态仿真

动态仿真过程中,系统根据上下行接收端干扰的计算结果动态调整系统发射 机的输出功率。

4.3

码规划
TD.SCDMA系统中主要使用的码有扩频码、扰码、midamble码、导频码(下

行同步码(SYNC—DL)、上行同步码(SYNC—UL)),其中与规划有关的码主要 包括32个SYNC.DL、256个SYNC.UL、128个扰码和128个midamble码。 扩频码:扩频码按照不同的扩频因子对数据进行扩频,为了保证在同一时隙 上不同扩频因子的扩频码是正交的,要求扩频码为正交码。 扰码:系统规定了128个扰码,被分成32组,每组4个,扰码组由基站使 用的SYNC.DL序列确定,且与midamble码是一一对应的关系。
39

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第旧章无线网络详细规划

midamble码:midamble码是扩频突发的训练序列,用来进行信道估计、同
步及识别基站。

区分不同小区用SYNC.DL以及长度为16的扰码;区分不同终端用信道码、
midamble序列、SYNC.UL。

在TD.SCDMA系统中,不同的小区用不同的码来区分:
(1)DwPTS:SYNC.DL。

(2)TSl~TS6的数据段:扰码。 (3)TSl"--'TS6的midamble段:midamble码。
(4)UpPTS:SYNC—UL。

根据规范的规定,规划是以码组为单位进行的,每个小区需要配置一个码组, 包括其中的1个SYNC.DL、8个SYNC.UL、4个扰码和4个midamble码。

4.3.1码规划依据
在TD—SCDMA系统中,码资源规划主要是考虑同频同码字之间的隔离。 (1)使用频率和码字来区分小区; (2)最好保证同频同码字小区的干扰信号电平低于噪声电平; (3)码组之间的相关性与其自然顺序无关; (4)规划时只需要考虑同频同码字小区的复用距离。

4.3.2扰码分配原则
(1)频率规划和码规划需要结合在一起做,码规划为主,频率规划为辅; (2)相邻小区绝对不能同频同码字,干扰小区需要避免使用同频同码字; (3)尽量避免采用同频同码字的两个小区分布在两圈小区以内的位置; (4)在不同省市的边界,协调基站的扰码分配,以避免扰码冲突。

4.3.3

规划方法

码规划主要是扰码和下行导频码的规划,采取先扰码后导频码的规划原则, 同频同码字复用距离尽可能大。

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第四章无线网络详细规划

小区的边界是根据UE的接入电平确定的。对本小区而言,在小区边界上可 以收到来自其他小区的导频信号,这些导频信号的强度可能大于或小于UE的接 入电平。如果大于UE的接入电平,这个小区就可以定义为本小区的相邻小区。 对于在本小区边界上收到的来自邻近小区中的其他非相邻小区导频信号,虽然其 信号强度要小于UE的接入电平,但对UE的接收仍然产生干扰,因此这些小区
还是不能采用和本小区相同的扰码。对本小区没有干扰的那些小区都是非邻近小 区,可以采用与主小区相同的小区扰码。

4.4

时隙比例规划
根据不同的业务类型,为不同的区域分别配置相应数量的上行及下行业务时

隙时,具有不同上、下行业务时隙配置方式的相邻小区之间会产生干扰。

图4.1交叉时隙干扰

时隙切换点配制约束: (1)上下行时隙比例通常作为小区参数来配置; (2)对于TDD系统,一副天线无法同时进行接收和发送,同~扇区不同载 频间的时隙比例配置必须相同; (3)对于同一个扇区(使用同-N天线)下的所有小区的时隙比例一致;
(4)同一基站的多个扇区的时隙比例最好一致。

(5)连续覆盖情况下的相邻小区间应保持NodeB同步,采用相同频率、且 有重叠覆盖区域的相邻NodeB之间,帧起点的时间误差应小于或等于3∥s(约
3.85chip)。

(6)如果不希望终端的UpPTS信道干扰附近其他终端的DwPTS信道接收,
41

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第四章无线网络详细规划

最大覆盖距离不应大于11.25km。 在采用不同的时隙分配方案时,应尽量成片地采用同一时隙分配方案,并禁 用相邻小区的交叉时隙资源,处于时隙比例配置不同的边界区域,边界区域小区 禁止使用有干扰的业务时隙。

4.5

邻区规划
邻区规划是网络规划的基本内容,邻区规划质量高低将直接影响到切换性能

和掉话率。多频点小区方案可以减少邻区列表长度,接力切换可以在某种程度上 降低对邻区规划质量的要求。 邻区列表是处于一个小区内的移动台有可能搜索到的强导频的集合。邻区列 表的设置具有一定的原则: (1)强制共站小区为邻区;
(2)强制相邻小区为邻区;

(3)根据各小区配置的邻区数情况及互配情况,调整邻区,尽量做到互配, 邻区的数量不能超过18个。 (4)确定一个终端可以接入的导频门限,在大于导频门限的小区覆盖范围 内,如果两个小区重叠覆盖区域的比例达到一定的程度(比如20%),将这两个 小区分别置于彼此的邻区列表中。 (5)临界小区是泛指组网方式不一致的网络交界区域,比如双载频与单载 频基站的交界等;优选邻区是与本扇区重叠覆盖比较多的小区,切换时优先切到 这些小区上。

4.6系统内干扰
系统内干扰是本移动通信系统内各无线网元收发单元之间的干扰。

42

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第四章无线网络详细规划

表4.1

TD.SCDMA系统干扰类型

总干扰
噪声

系统内干扰 上
外 部 噪
:|=

系统间干扰


收 机 内 部 噪 声 多 址 干

下 行






路 干







杂 散 辐

尸口









互 调 干 扰

阻 塞 干 扰



4.6.1

多址干扰

TD.SCDMA系统同一时隙内的用户链路之间依靠OVSF码区分,理论上该 正交扩频码可以将不同用户信号完全区分开,但由于传播多径造成的码道间非理 想正交、同步及功控的非理想,使每条用户链路仍会对其他用户链路带来干扰形 成多址干扰。多址干扰使TD.SCDMA系统存在上下行链路极限容量。

4.6.2上下行干扰
上下行之闻因时间转换点不一致或无线信号传播时延等,可能出现“重叠” (同时存在上下行链路)的时间点,引起NodeB小区问或终端用户间的干扰。 会引发上下行时隙重叠的情况如下: (1)相邻小区间或同小区不同频率间的上下行转换点不一致; (2)相邻小区间有失同步; (3)无线传播时延大于转换点保护时隙。

4.6.3

邻频干扰

由于收发设备滤波性能的非理想性,工作在相邻频道的发射机会泄露信号到 被干扰接收机的工作频段内,同时被干扰接收机也会收到工作频段以外其它发射 机的干扰信号,形成干扰关系。 被干扰系统的接收滤波器虽然对工作带宽以外的信号有比较大的衰减,但仍
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第四章无线网络详细规划

对邻频上工作的强信号残留一些干扰,干扰功率的大小取决于被干扰系统接收机 对带外信号的抑制能力和邻频上的干扰系统的发射信号功率。 假设不同频率上的终端数量和位置分布相同,相对于本频道多址干扰,邻频 干扰对接收机的影响小30dB以上,即邻频干扰比同频多址干扰弱1000倍以上, 可以忽略。

4.7

本章小结
本章主要介绍了TD.SCDMA系统无线网络详细规划及其主要内容,分别对

传播模型校正、无线网络仿真、码规划、时隙比例规划、邻区规划和TD.SCDMA 系统内干扰进行了介绍和研究。TD—SCDMA系统无线网络详细规划的过程和结 果受到各个方面大量参数的影响和制约,传播模型的准确与否直接关系Nd,区规 划的合理性;码规划可以使系统码资源得到科学合理的配置;TD.SCDMA可以 通过分配时隙的方式实现系统总容量在上下行链路之间的调配;邻区规划质量高 低将直接影响到切换性能和掉话率:通信系统存在的干扰是永远都无法避免的问 题;TD.SCDMA网络的容量、覆盖和质量是关联的,我们必须通过专业的 TD.SCDMA规划软件进行仿真,模拟实际建网情况,指导无线网络规划。

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第五章百林公司NeST TD.SCDMA模型仿真

第五章百林公司NeST TD.SCDMA模型仿真
无线规划软件是无线网络规划中必不可少的工具。目前还缺乏成熟可靠的 TD.SCDMA规划软件,在试验网中使用的规划软件有大唐公司的iNOMS
NPS、

Forsk公司的Atoll TD.SCDMA和百林公司的NeST TD.SCDMA三种软件。

百林通信(Bynear)公司于2002年12月成立,是中国国内专职做网络规划、 优化软件的公司,拥有全部的自主知识产权,2005年4月正式发布TD.SCDMA 无线网络规划工具软件商用版。百林公司的NeST TD,SCDMA软件支持时隙仿 真、智能天线和多种DCA算法,体现了TD技术特有的空分、时分、码分和频 分效果;支持CW测试数据或路测数据对传播模型的校正;支持手动或自动频 率规划;支持网络预规划和Monte Carlo静态仿真和分析等等。 下面本章将利用NeST TD.SCDMA软件对某城市进行TD.SCDMA无线网络 的规划仿真,来研究TD.SCDMA无线网络设计规划的整个流程和方法。

5.1整体流程图
如下图,是NeST TD.SCDMA软件进行无线网络规划设计的流程。

45

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第t章可林*日NeSTTD.SCDMA糖型忻真



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TD.SCDMA无线啊络规划软州使川硝L程

5.2规划目标
无线网络规划足根掘网络建i殳的整体要求,i殳计无线网络必标,以及为实现 浚日标确定基站的位置和配置。无线网络规划目标具体体现在覆盖、容量、质量 和成本四个方面(本文不考虑成本),本文中用用户接通率、网络覆盖面积比例 等参数数据来体现规划所要达到的要求,如图5—2所示。

南京邮lb^学碗1二研究生学也论生

第j章百林0HNeSTTD.SCDMA模型仿真

幽5.2无线网络规划目标

5.3前期准各
对现有舰划信息的收集和分析是舰划的基础和依据,包括地理数据、社会经 济信息、业务需求等:此外还要根据系统的各种基础参数,对UE类、系列化基 站、传播模型进行编辑设置。 (1)编辑UE类。茫设置四种业务类型:
语音电话(UL:12.2,DL:12
2khps/CS)

视频电话(UL:64,DL:64kbps/CS) 移动电视(UL:0.DL:384kbps/CS oF PS(B)) 剐上冲浪(UL:64,DL:144kbps/PS)

分别列其常规参数、终端参数、呼叫参数、环境参数和承载参数进行编辑。 (2)编辑系列化基站。设霄了3载波和单载波两种基站系列。 (3)编辑传播模型炎。采用标准SPMf}播模型。

5.4校正传播模型
传播模型是覆盖分析的基础,校lF出不确的传播模型参数,才能保证规划的

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第j章百林公IdNeSTTD—SCDMA模型仿真

准确性。本规划中仅挑选若下个代表基站(小区)对传播模型进行校正。
(1)导入基站(小区)

小区信息包括:小区ID、名称、经纬度、天线挂高、方位角、下倾角和小 区标姒CI等。

]兰[5.3小医导^结果显示

凹5.4地凹I:舒布导^基站

2)导八路测数掘(包括经纬度、PCCPCH RSCI,、CI)

路测数据应是连续的测试点信息,抽样点相差距离为5--8米,本舭划中采 用500个采样点数据。

南京Hw吨^≠ⅫL研究生学垃沧立

第i章玎帏公目NtST',D-SCDMA模型仿真

图5-s地图上分布路铡路径

(3)传播模型校正 在用NeST TD—SCDMA软件做路测矫正的时候,软件需要将每个蹿测点和

测试站点一对应,默认使用小区标识cI来进行匹配,也就是|兑小医信息中每
个小区都有一个小区标识cI,每个路测点对应的也都有一个相应的cI,表示这 个点的信号是从哪个小区而米,这样就能将路测点和测试小区对应起束,从而进 行模型校正,并可以得到传播损失与距离的关系图。 然而实际工程中,进行模型校正时一般使用的是全向天线-并选择在没有干 扰的干净频点,路删数据使用头文件作索引,路删点对应的基站信息在索引中体 现,包括经纬度、天线类型、方向角、发射功率等参数。这样对校正模型来况简 便而准确,敞本规划采用这种方法,利用经验数据.取SPM模型参数为:
k1=14 6:k2--44 6:k3=S 8:k4=0;k5=--6 55:k6=O。

S.5业务规划
覆盖分析,尤其是容量分析,是以规划区域中存在的用,’数作为根托n勺,所
以要预先配置好。

r1)建立话务图。首先在地图上选择了一块多边形1区域t面积72

48kin“2。

(2)基丁话务密度配置业务,四种业务的话务密度均以注删J:|]户数/km“2 为单位。崮为多边J醪】区域属密集市区,配置语音电话业务话务密度为1000注 册用户数/kmn2。固语音电话注册用户数在总用户数中占绝对比例,故分布多边 形i区域激活用户数约为70000人。

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第五章百林公qNeST卫兰兰堕堂皇:里!!堕

幽5.6密集市医UE分布圈

5.6预规划
预规划包括链路预算和容量估算.追求的最终结果是规划隧域多边形1中需
耍的基站数量。

(I)根据地物地貌确定业务量,如图5--7。不同的地物地貌条件F业务量 有所不同,I:L女n,高大建筑物地区一般情况下比绿地的业务量要高。

幽5—7密集:|lflK的cluner统计

2)根据容量计算小区数目,基站平均载频数为1,上下行时隙比例为3/3

mB㈣U^学碗l’目f究生学位论文

铺i章Ⅱ林公月No盯Iu-SCDMA模型仿真

得出容量估算的小区数目为81。 (3)通过覆盖计算小区数目,得出链路预算的小区数目为18。 (4)综合考虑容量与覆盖确定小区数目为8l,需三扇区基站27个。 输入预规划所需的各种参数.即可得到预规划结果。如图5—8~5一10所示。

圈5—8

FD.SCDMA链路预算2 F行业务信道覆盖

南赢0m1U^学《枷m生学位论立

第i章i林。司NesI m.SCDMA托型仿真



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图5.9

TD.SCDMA链路预葬2上{,业务信道覆盖

南京邮电^学顺i一研究生学位论文

第Ⅱ章百林公日NeSTTD-SCDMA模型仿真

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(5)生成无线刚络规划报告,根据预规划结果,在规划区域内进行基站的
分巾配置。

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第五章百林公川NeSTTD-SCDMA模型仿真

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无线网络规划输山报告

削5.12窑集市R小区分布幽

5.7配置基站天线
在舰划区域内仅仅配置了所需数目的基站是不全面的,远没有达到规划目 标,还要在预规划的基础JI,分别对频率资源、码资源和各种干扰进行考虑,对

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第E章行林o-dNeSTTD-SCDIVlA.模型仿真

基站和小区进行更为详细的规划。 为规划区域内所有小区配置主瓣增益为15的鼎桥定向8天线。如图5一l 3 中,鼎桥定向8天线包古9个波束,定向8天线0为广播波束,其它为业务波 束。在此基础上,还要对各个小区的天线分别进行同理配置。

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*i章百林公州NeSTTD-SCDMA模型仿真

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图5,14配置小吒人线

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5.8频率规划
本规划选用2010IvlHz的频率方案,且l×3复用。因采用频率复_Lfj,会产生

一些剩余的频点号作为备用,节省了频率资源。在此基硎址,还要对各个小区的
频率分别进行同理配置。

幽5.1 5额率分编

南京邮电太学删±研究生学位论文

第五章Ⅱ林公司NeSTTD-SCDMA模型仍真

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竺竺竺!:!二!!!!堕1

图5.16颁率规划结果

5.9栅格分析
栅格分析主要用f查看信号的覆盖情况,需要预先布背基站,而对区域是否 分师业务没有要求,因为栅格的结果与界面上的业务无关。 (1)定制栅格分析结果。本规划中主要对公共信道的语音电话业务进行栅 格,希望得到的结果包括:Best
Server(P-CCPCHRSCP)、P—CCPCHC/I(dB)、

有效士小区、UpPTSWanteduETx power(dBm)、DwPTS覆盖范田。

(2)栅格分析。栅格分析中有对阴影设置的选择,不|li司的阴影设置埘栅格 分析结果肯不同的影响:考虑阴影衰落余量时,要先指定网络规划的覆盖率,根 据规划地罔的不同Clutter的标准偏差,计算相应的于币留的阴影衰落余量,改结 果【;付加剖传播损失矩阵中;考虑随机的例影衰落时,为了准确地训箅每点的覆 盖率,每次覆盖分析重新产生随机的阴影衰落矩阵,该岍影衰落矩阵附加到传播 损失矩阵巾,该方法比较准确。但是需要比较高的计算机配置和比较多的计算时 川。经验表明,使用和关闭随机阴影对于系统仿真的结果差异很小。

南}Ⅲ?U^学哦|1Ⅲ宄生学位论丈

镕i幸雨林0日NeSTTD-SCDMA模型仿真

刚5.17栅格分忻

(3)栅格分析结果。 栅格分析结果育多种不l刊的表达方法。栅格统计(CDF/PDF图)以直方格 的形式显示删格结果,直方蚓内曲线表示为初始点到该点所在数据范围内所占总 的百分比,柱形图表示为每单位范围内所占百分比:显示选择小区栅格翻,可以 对若干个小区选择后单独显示栅格结果:用公共信道栅格图,对栅格时所设置的 各类参数分别以颜色图的形式显示公共信道的栅格结果。栅格分析以图形显示的
各种结果如F:

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CDF/PDF图

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辩五章n林0目NeSTTD-SCDMA磷型仿真

酗5-19

CDF/PDF倒--2

如图5—20是公共信道栅格图Best Server。图中用不同的颜色显示了每个小 区的覆盖范围。

幽5-20公共信道栅格创Best

Server

如图5

21足公共信道栅格图PCCPCH RSCP(dBm),图巾不同的颜色代

表小H的PCCPCH RSCP(dBm)值范吲,并显示了其在整个舰划区域内分别所 占比例。

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第五章日林公目NeSTlD.SCDMA模型仿真

幽5-2I公共信道栅格幽PCCPCH RSCP(dBm)

如图5—22所示为公共信道栅格图PCCPCH C/l(dB),图例与图5--21同
理。

图5—22公共信道栅格图PCCPCH C/I(dB)

如图5--23是公共信道栅格图有效主小区

南京㈣Uk学他I:10[咒生学位论i

第j市n林§目NeSTTD.SCDMA模型仿真

图5-23公共信道栅格l鳘;有效主小区

直u图5

24为公共信道栅格图UpPTS Wanted

UE

Tx,即为UpPTS所需uE

最小发射功率,不同的颜色范围,所需的功率值不同。

矧耳24公业信道栅格幽UpPTSWantedUETx

如阁5—25为公共信道栅格图DwPTS覆盖范围,可见,DwPTS覆盖了96 %的区域范围,覆盖性能基本达到要求

10

南京邮屯^学坝L研究±学&论女

第i章n林*d NeSTTD.SCDMA梗型仿真

图5.25公共信道栅格图DwPTS覆盖范同

5.10系统仿真
本规划设计50次仿真,即进行50次快照(Snapshot),并附加阴影衰落随 机数。系统的仿真结果是由各个方面组成的:特定区域内仿真后所有快照 (Snapshot)的总的仿真结果及平均仿真结果,包括上下行uE的满意数、码道 占用率、负载因子、发射功率等;每个小区每个载波每个时隙上的仿真结果:包 括收发功率和码道占用;以数字图形的方式髭示每个小区每个方向上的干扰;仿 真统计(CDF,PDF罔);显示每次仿真UE接八情况的满意图。系统仿真咀图形 显示的各种结果如F:

圈5?26任一Snapshot的仿真结果

南京邮电人学心L州咒生学位论文

*j章i林od NeSTTD—SCDMA模型仿真

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幽5.27平均系统仿真结果

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如图5--29所示为干扰方位表 扰,陶中显示了干扰值敷其模拟图。

每个小区的不同角度都有来自各方面的T

自京∞fB^学倾±Ⅳf究生学位论立

第i章Ⅱ林§一dNeSTTD.SCDMA模型仿真

图5.29干扰方位表

图5.30导山数据

如图5—31和5--32的仿真统计,图式说明l司栅格分析

自女¨mk学m J。Ⅲ}究±学Ⅱ论』

第五章

再林公司NeSTT0-SCDMA模型仿真

圈5.3I系统仿真CDF/PDF图

嘲5.32系统仿真CDF/PDF蚓2

5.1I邻区规划
众多条件都可以使A小区成为B小区的邻区,每个小区部有各自的邻区表。

自东1∞U^学m l¨f,£生学位论女

臻i章Ⅱ林公■NeSTTO—SCDM^模型仿真

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崔I 5.33邻医规划

5.12码组规划
TDD采川码分多址,山于总萸只有32个码组,所咀需要复用码组,因此需 贾进行合理的码组规划,给每个小区分配一个码组。码资源的规划有基于码组问 距、基于码优先级和本规划中采用的基于r乱同步码相关性三种方法。舰划时, 首先应该对共码组小区的情况有所了解。

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第E章百帏。一q

NeSl

TD.SCDMA横型仿真

幽5.34码绵统训表

对码组性能不断进行迭代优化,可以逐渐减少共码组带柬的干扰

陶5.35{__;5鲕忖}能的优化

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第五章百林公司NeST TD.SCDMA模型仿真

5.13本章小结
本章主要是利用仿真软件对某城市进行了TD.SCDMA系统的无线网络部署 和模拟仿真,并得出该城市的TD.SCDMA无线网络规划的结果,主要目的是探 讨TD.SCDMA无线网络规划的一些基本方法和流程,并对其结果在原理上进行 理解分析,希望能够对将来的大规模组网实践提供参考。

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第六章工作总结与展望

第六章工作总结与展望
本文首先简要概述了移动通信的发展历程,并确立了无线网络规划在 TD—SCDMA系统规划中的重要地位,介绍了TD.SCDMA系统的技术参数、系 统结构、帧结构及其特有的关键技术如时分双工、智能天线和联合检测等,并对 其优缺点进行了简单的分析。在此基础上,本文对TD.SCDMA系统各种不同速 率业务的链路预算进行了计算分析,得出了一般情况下的TD.SCDMA系统的理 论覆盖能力,结果表明,TD.SCDMA系统各业务间的覆盖距离相差不大。对于 TD—SCDMA系统的网络容量,本文分别从干扰受限和码道受限两方面进行了研
究计算,从计算结果看,在大部分情况下,网络容量是码道受限。然后,本文对

TD.SCDMA系统内的干扰进行分析,并从干扰分析出发,考虑如何通过对系统 码资源、频率资源、时隙比例等的合理分配,达到对无线网络性能的优化。 结合对某城市无线网络规划工程,本文从覆盖、容量、质量三个方面描述了 其网络规划的过程,并对其过程中与2G时代不同的方法进行了深入理解,规划 过程和结果均表明,TD.SCDMA系统的关键技术为其无线网络的规划带来了较 大的优越性,TD.SCDMA系统的发展存在巨大潜能。 本文的不足之处在于,由于没有系统的实测数据,无法将仿真结果与实测数
据进行分析比较,暂时无法用来指导工程设计,这成为本课题设计的一大缺憾。

另外由于网络尚在建设优化,运营商和厂家对在规划中出现的问题尚没有得出最 后的解决方案,如时分系统不仅对终端的信号处理能力要求高,而且传播环境要 求高,信噪比要求高,而且干扰问题一直是困扰TD.SCDMA系统规划部署的大 问题,尚待网络实际优化测试和运营中去解决。

南京邮电大学硕士研究生学位论文

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南京邮电大学硕士研究生学位论文

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南京邮电大学硕上研究生学位论文

致谢

致谢
在论文完成之际,谨向我的导师酆广增教授表示衷心的感谢!酆老师严谨的 治学态度,求实创新的指导思想,渊博的学识和扎实的理论功底,使我受益匪浅, 并将对我今后的工作和学习产生重要影响,感谢他在我的研究生阶段给予我的悉
心教导和无私帮助!

其次要感谢我的企业导师江苏省邮电规划设计院通信技术研究院工程师王 强,他在百忙之中抽出时间给我指导技术难点,在论文的各个阶段和一些技术细 节上,与他的探讨和交流使我受益匪浅;并且要感谢江苏省邮电规划设计院,他 们为我提供了课题设计所需的工程软件和原始资料,使我能够顺利完成课题设
计。

在我从事课题研究的过程中,得到了教研室同学们的积极支持和无私帮助,
在此向他们表示诚挚的谢意!

同时要特别感谢我的父母,他们在物质和精神上的支持,给予我战胜困难的
信心和奋发向上的动力。

最后,感谢在百忙中抽出时间来审阅论文,参加答辩并给予我批评和指导的 各位专家和教授!

张冰
二零零八年三月

南京邮电大学硕士研究生学位论文

附录硕士期间完成论文

附录硕士期间完成论文
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《用户预测在无线网络规划中的方法研究》 科技创新导报
2008年7月

73

TD-SCDMA无线网络设计规划
作者: 学位授予单位: 张冰 南京邮电大学

相似文献(10条) 1.学位论文 孙长果 TD-SCDMA系统中智能天线的研究和应用 2005
本文对时分双工-同步码分多址(TD-SCDMA-Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access)系统的智能天线技术进行了全面、深入的研 究。对系统的无线传输技术进行了整体的描述,建立了完整的码片级仿真模型和仿真链路。针对TD-SCDMA系统的关键技术一智能天线技术进行了理论分析 和仿真验证,从链路和系统角度全面评估了智能天线系统的性能。提出了适于TD-SCMDA系统的智能天线算法并考虑了在具体实现中的应用。提出了扇区化 智能天线系统的概念和边缘干扰问题,给出了扇区波束的优化原则和解决边缘干扰问题的两种信道分配策略。 本文的主要工作包括: 1.在参考了国内外大量测量结果和信道模型的基础上,建立了一种适于 TD-SCDMA系统智能天线仿真的空时信道模型。该模型包含了空时信道模型的 基本特征和主要特征,特别是角度扩散特性和相关衰落特性。信道模型的参数综合了国内外大量测量结果,保证了模型的精确性和完备性。此外,该模型 的时延功率谱(PDP)采用了3GPP的时延谱特性,保证了TD-SCDMA系统信道模型的继承性。 2.建立了完整的TD-SCDMA系统上行链路的等效低通离散时间系统模型,在此基础上建立了完整的TD-SCDMA系统物理层仿真链路。从空间处理(波束赋 形)、空时处理(空时最大比合并)和输出信噪比特性的角度分析了空时波束赋形(STJD-Space Time Joint Detection)算法的性能和特点。首次引入了方向 性干扰模型,仿真了考虑干扰抑制和不考虑干扰抑制的空时联合检测算法的性能。该仿真结果对于TD-SCDMA上行处理算法的设计或选择有重要的参考意义 。 3.在传统的Steiner信道估计器的基础上改进了TD-SCDMA系统的信道估计方法,该方法在一定程度上抑制了噪声对信道估计的影响。在信道估计的基 础上,提出了三种改进的干扰空间协方差估计的方法,即后处理方法、基于midamble码的干扰消除方法和基于数据段的干扰消除方法。同传统的空窗估计 方法相比,后处理方法和基于midamble码的干扰消除方法性能有明显改善。 4.首次提出了码片级(用户级)波束赋形和符号级(码道级)波束赋形的概念并仿真了TD-SCDMA系统中两者的差别。分析了TD-SCDMA系统下行的智能天线 算法一发射波束赋形算法,分析了各种发射波束赋形的准则、算法和实现方式。提出一种优化的终端联合检测方法,改方法能够明显提高终端检测性能。 同传统的联合检测算法相比,优化的联合检测算法适当的选择参与联合检测的用户,避免了传统联合检测算法对噪声的恶化。 5.首次建立了针对TD-SCDMA系统的的智能天线系统仿真模型,在该模型中建立了TD-SCDMA系统上下行智能天线算法模型并引入了环绕式小区结构,在 建立系统仿真模型的基础上,统计了TD-SCDMA系统外小区干扰的方向性特点,该结论是上行干扰空间协方差矩阵应用的理论基础。分析了上、下行干扰协 方差矩阵的差别并给出了利用上行干扰协方差矩阵进行下行发射波束赋形的仿真结果,该结果对基于干扰抑制的发射波束赋形算法实现有着重要的参考意 义。此外给出了不同情况下智能天线的性能仿真结果。 6.扇区化是蜂窝系统重要的覆盖方式,基于这种考虑提出了一种TD-SCDMA系统实现扇区化智能天线的方法一扇区化智能天线(SSA-Sectoral Smart Antenna),该方法有效的解决了TD-SCDMA系统智能天线扇区化问题。并提出了广播信道覆盖波束的优化准则,在该准则下,扇区间的干扰被最大程度的抑 制。分析了扇区边缘的干扰问题和TD-SCDMA系统的重码现象,基于TD-SCDMA系统的特点提出了两种抑制扇区化智能天线边缘干扰问题的策略一时隙分配方 法和信道化码分配方法。两种方法都是基于用户来波方向(DOA -Direction Of Arrival)估计的动态信道分配(DCA-Dynamic Channel Allocation)技术,其 中,时隙分配策略有效解决了扇区边缘干扰问题,使不同区域用户的性能趋于均衡;信道化码分配策略有效解决了TD-SCDMA系统的重码问题。

2.期刊论文 姬舒平.刘志坚.董晖.JI Shuping.LIU Zhijian.DONG Hui TD-SCDMA系统中GPS失步对网络性能的影响 中兴通讯技术2010,16(1)
时分-同步码分多址(TD-SCDMA)系统中经常会出现全球定位系统(GPS)信号被干扰或者遮挡,导致搜索不到GPS卫星后同步失效的现象.长期同步失效会导 致基站间出现定时偏差,定时偏差过大将影响手机搜索邻区、小区切换、DwPTS对上行导引时隙(UpPTS)的干扰等.这些将进一步影响网络质量,造成切换失败 、切换掉话、呼通率下降,严重影响用户在网络中的感受.研究发现GPS失步4码片(chip)以上时,网络质量出现显著下降;GPS失步10 chip以上时,出现手机搜 不到邻区;在GPS失步16 chip以下时,DwPTS对UpPTS的干扰在GPS失步小区的第一、第二圈小区表现不明显.研究结果表明:为了不影响网络性能,TD-SCDMA系 统允许的GPS失步最大定时偏差为4 chip.

3.学位论文 钱晓琼 GSM系统对TD-SCDMA系统的干扰性能分析 2008
时分同步码分多址技术(简称TD-SCDMA)是我国首个拥有自主知识产权的3G通信标准。目前,我国的GSM网络已经建设的相当成熟,运营也已相对稳定。 由于TD-SCDMA系统占有的频段与GSM系统下行频段相邻、存在邻频干扰,详细分析和研究GSM系统对TD-SCDMA系统的干扰问题具有极大的理论和实际意义 ,将为GSM和TD-SCDMA系统的协同规划奠定基础。 为了更好规划和优化TD-SCDMA网络,本文首先对TD-SCDMA系统的性能参数进行分析,包括无线链路预算的影响因素、小区的上/下行链路容量的公式进 行推导,以及采用自适应智能天线和固定波束切换型智能天线的小区容量进行分析比较。并仿真得出包括多用户检测因子、背景噪声提升、智能天线技术 的波束赋形增益、小区外与小区内干扰比率(智能天线下不包括天线增益)和波束赋形平均干扰因子等因素对小区容量的影响曲线。其次,研究了在一定信 道环境下,TD-SCDMA系统的用户掉话率与小区半径的关系。最后,基于TD-SCDMA系统搭建仿真平台,采用最小耦合损耗计算方法和蒙特卡罗 (MonteCarlo)仿真方法研究GSM系统的下行对TD-SCDMA系统的邻频干扰。仿真出两系统共存所需要的邻信道干扰功率比和最小耦合损耗。

4.期刊论文 曹传东.张卫东.CAO Chuan-dong.ZHANG Wei-dong 一种TD-SCDMA系统线性多用户检测的算法 -石河子大 学学报(自然科学版)2008,26(1)
依据"时分同步码分多址(TD-SCDMA)"协议标准文本,针对TD-SCDMA系统在多径瑞利衰落信道下的多用户检测问题,提出了一种基于最小均方误差准则的 次优线性多用户检测问题数学模型,并基于该模型利用组合数学中的最速梯度下降法,设计实现了一种适用于TD-SCDMA系统的LMMSE MUD算法,同时结合仿真 实验结果得出影响该算法收敛性能的关键因素,该算法复杂度分析.结果表明,此算法BER性能优于SUMF和ZF-BLE,而其算法复杂度与ZF-BLE法相当.

5.学位论文 杨绵茵 TD-SCDMA系统中FDCA技术及其基于QBD的性能分析 2006
作为第三代移动通信系统的标准之一,时分-同步码分多址(TD-SCDMA)系统由于采用了时分双工方式(TDD)而在性能上显示出了不同于其他两个主流标 准的优势,它能更充分满足日益兴起的不对称传输服务的需求。动态信道分配技术是TD-SCDMA系统中的一种关键技术,它从业务服务的实际情况和趋势出 发,更合理地分配信道,缓解频谱资源的紧张状态。 本文的主要内容是快速动态信道分配技术在TD-SCDMA系统中的性能分析。论文在前期阶段所完成的工作主要有:描述TD-SCDMA系统的主要特点、系统 结构和多址接入方式;介绍TD-SCDMA系统的关键技术、优劣势和未来发展方向;阐明几种主要的信道分配技术的区别和联系,引入TD-SCDMA系统的信道帧 结构。 文章研究的主要工作包括:根据未来业务的发展需求介绍TD-SCDMA系统中可动边界的快速动态信道分配(MB-FDCA)技术,依据该信道分配技术的原理和 思想,我们建立了拟生灭过程(QBD)的数学模型,构造出在缓存器长度为有限以及无限条件下的Q矩阵,通过模型平稳分布的求解,获得包括用户队列尾部 衰落速率在内的系统性能分析的多个结果。同时为了进行直观的性能比较,我们对采用固定边界的快速信道分配(FB-FCDA)技术的TD-SCDMA系统进行了类似 的分析,得到了两种不同信道分配策略下系统性能比较的多种结果,从多个角度揭示了MB-FDCA技术在提高频谱效率、增加系统容量上的主要优势。

6.会议论文 李绍胜 TD-SCDMA系统干扰分析 2004
第三代(3G)移动通信系统在中国的发展已进入外场测试阶段,并逐步向商用化进程推进.作为3G系统多址接入方式的码分多址(CDMA)技术,其本质将导致

系统的干扰受限,这使得系统干扰分析和干扰消除技术成为3G系统发展的核心问题.本文对第三代移动通信伙伴组织(3GPP)采纳的三大标准之一的时分同步 码分多址(TD-SCDMA)系统的干扰特性进行了全面而深入的阐述,并对现有和未来可能采用的干扰抑制技术进行了讨论.

7.学位论文 刘恒 无线通信系统中的矢量分析技术与干扰消除接收技术研究 2008
在无线通信系统中,数字传输方式的采用有效抑制了无线信道带来的各种不利影响,同时提高了频谱资源的利用率。在此基础上,数字调制通信的发 展带动了新型测试技术的研究,矢量信号分析就是近年来随之产生的信号分析技术。此外,码分多址系统(CDMA)是一个干扰受限系统,其系统容量的限制 来自于系统中干扰的大小CDMA系统中最主要的干扰是由多用户共享同一信道所导致的多址干扰(MAI),在众多以抗多址干扰为目的的多用户检测技术中,干 扰消除技术由于具有低复杂性而受到青睐。本论文将以中国的第三代移动通信(3G)标准TD-SCDMA系统为例,对矢量信号分析技术以及干扰消除技术进行研 究。 论文首先对TD-SCDMA系统进行了简单的描述,给出了系统物理层总体模型,分析了基带信号物理特性,对信道编码与复用、数据调制与解调、扩频调 制与解扩、脉冲成型滤波器等模块中的基带信号处理过程进行了较为详细讨论,从而为后续基于TD-SCDMA系统的矢量分析技术和干扰消除技术的研究提供 平台。 随后,论文对矢量分析技术进行深入研究,给出了TD-SCDMA系统矢量信号分析的一般原理与模型,并对各项参数测试算法进行详细分析与软件实现 ,包括时偏估计与纠正,频偏估计与纠正,以及误差矢量幅度(EVM)等。对于IQ偏移与IQ不平衡等参数的估计,论文提出一种基于最小二乘的联合估算算法 。此外,利用编写的矢量分析软件,论文对实际的TD-SCDMA信号进行了测试,给出了测试结果对算法进行验证。 最后,论文针对TD-SCDMA系统中的干扰消除技术进行了研究,讨论了串行干扰消除,并行干扰消除以及混合型干扰技术的基本原理和实现流程,并在 TD-SCDMA系统下对三种干扰消除技术进行仿真,对它们的抗多址干扰能力以及对系统性能的改善程度进行了分析。

8.会议论文 宋利 TD-SCDMA系统中的切换技术 2007
作为第三代移动通信系统标准之一,TD-SCDMA系统为用户提供了广泛的业务服务, 其切换功能的实现对整个系统的性能将产生直接影响。在TD-SCDMA系 统中切换技术主要有硬切换和接力切换两种, 其中接力切换是TD-SCDMA系统提出的一种特有的新切换技术。本文主要探讨了TD-SCDMA中的切换技术,首先指 出为什么TD-SCDMA中不使用软切换, 其次详细介绍了现阶段接力切换实现流程的一些特点。

9.会议论文 李男.陈书平.刘光毅.张兴.王文博 TD-SCDMA系统演进技术研究 2007
为了增强3G系统空中接口对于分组数据的处理能力,3GPP分别在其第五版本和第六版本规范中引入了HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)和 HSUPA(High Speed Uplink Packet Access)作为UMTS的下行和上行链路的演进(Evolution)技术。为了提高TD-SCDMA系统对分组数据业务的承载能力 ,HSPA(上、下行)技术将是一种最佳的演进选择。文章主要介绍TD-SCDMA系统下的演进HSPA中的关键技术和协议结构,并对上、下行链路的关键增强技术 进行了对比分析,在此基础上探讨了HSPA与TD-SCDMA系统以前版本的兼容问题。

10.学位论文 赵晖 郑州移动TD-SCDMA系统无线网络规划方法研究 2009
TD-SCDMA--英文全称为Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access,即时分的同步码分多址技术,是我国具有自主知识产权的通信 技术标准,与欧洲的WCDMA标准、美国的CDMA2000标准并称为3G时代主流的移动通信标准。2001年3月,3GPP正式接纳了中国提出的TD-SCDMA第三代移动通 信标准全部技术方案,并包含在3GPP版本4(Release4)中。 2007年1月,中国移动全面启动北京、天津、上海、沈阳、秦皇岛、广州、深圳、厦门等8城市扩大的TD-SCDMA规模网络技术应用试验网的建设。 2009年1月7日,国家正式发放3张第三代移动通信经营牌照,批准中国移动通信集团公司增加基于TD-SCDMA技术制式的第三代移动通信3G业务经营许可,中 国电信集团公司增加基于CDMA2000技术制式的3G业务经营许可,中国联合网络通信集团公司增加基于WC DMA技术制式的3G业务经营许可。为推动国家自主 创新的应用,中国移动加快启动了TD-SCDMA规模网络的建设工作。本论文结合TD-SCDMA系统技术特点探讨了TD-SCDMA系统无线网络规划方法,以郑州TDSCDMA无线网络规划为案例,阐述了无线网络规划的方法及流程,对无线网络仿真结果进行了分析。 论文的主要研究目标有以下几个方面: 本文介绍了TD-SCDMA系统技术特点,阐述了其关键技术对网络规划的影响,比较了T D-SCDMA与GSM、WCDMA网络规划的不同,指出了T D-SCDMA网络规 划需要关注的问题。 研究了TD-SCDMA无线网络规划方法,对无线网络规划目标、无线网络规划原则及内容、无线网络规划流程进行了详细的阐述。 以郑州TD-SCDMA无线网络规划为例,详细描述了无线网络规划的方法及流程,包括链路预算、容量估算、RNC设置方案、覆盖预测等。利用TPLAN网络 规划工具软件进行了无线网络仿真分析。 本文的开头介绍了TD-SCDMA系统的发展历史和体系结构,结尾介绍了TD-SCDMA的未来发展方向(LTE)。

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