通信系統(tǒng)綜合訓(xùn)練-TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計.doc

*實踐教學(xué)*蘭州理工大學(xué)計算機與通信學(xué)院2011年秋季學(xué)期通信系統(tǒng)綜合訓(xùn)練題 目： td-scdma無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 專業(yè)班級： 08級通信工程（3）班 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 成 績： 摘要td-scdma系統(tǒng)具有強大的獨立組網(wǎng)能力，可提供經(jīng)濟高效的組網(wǎng)方案 支持密集市區(qū)、市區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村等各種場景覆蓋頻譜利用率高，靈活支持各種對稱、非對稱業(yè)務(wù) 可以支持大范圍覆蓋和高速移動環(huán)境。移動通信的最終目標是實現(xiàn)人任何人可以在任何地點、任何時間與其他任何人進行任何方式的通信。td-scdma系統(tǒng)是我國提出的第三代移動通信標準，該系統(tǒng)采用cdma的框架體系，其差別在于物理層和移動性管理方面。關(guān)鍵詞：無縫覆蓋、 td-scdma、無線網(wǎng)29目錄摘要1一、td-scdma系統(tǒng)簡介51.1 概述51.2 td-scdma的特點5二、分布式覆蓋方案介紹72.1分布式基站的功能72.2分布式天線的優(yōu)點82.3 分布式基站的缺點92.4 分布覆蓋的解決方案與應(yīng)用環(huán)境9三、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)策略103.1 覆蓋策略103.2 組網(wǎng)策略103.3 無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的總體原則103.4網(wǎng)絡(luò)擴充方案探討113.4.1 小區(qū)分裂113.4.2 擴容方案考慮12四、典型區(qū)域的覆蓋方案總體分析134.1 密集市區(qū)、市區(qū)覆蓋方案134.2郊區(qū)、農(nóng)村覆蓋方案134.3特殊區(qū)域解決方案144.3.1地鐵、隧道解決方案144.3.2 公路、鐵路解決方案144.3.3 草原、海面、沙漠等超遠覆蓋14五、基于td-scdma的隧道覆蓋方案設(shè)計165.1 概述165.2設(shè)計方案165.2.1信源選擇165.2.2 組網(wǎng)方案185.2.3 小區(qū)劃分195.2.4 安裝及走線205.2.5 容量計算205.2.6 隧道內(nèi)外切換215.3 理論分析215.3.1 鏈路計算215.3.2邊緣覆蓋場強235.3.3 切換區(qū)域235.3.4 信號外泄245.3.5 擴容分析245.3.6 電磁輻射245.4 主要設(shè)備清單24總結(jié)25參考文獻26一、td-scdma系統(tǒng)簡介1.1 概述td-scdma是世界上第一個采用時分雙工（tdd）方式和智能天線技術(shù)的公眾陸地移動通信系統(tǒng)，也是唯一采用同步cdma(scdma)技術(shù)和地碼片速率（lcr）的第三代移動通信系統(tǒng)，同時采用了多用戶檢測、軟件無線電、接力切換等一系列高新技術(shù)。td-scdma系統(tǒng)可以采用這些技術(shù)并能保證它們很好的工作，關(guān)鍵是智能天線技術(shù)和特殊結(jié)構(gòu)。因為td-scdma系統(tǒng)的tdd模式可以利用上、下行信道的互易性（或互惠性），即基站對上行信道估計的信道參數(shù)可以利用于智能天線的下行波束成型，這樣相對于fdd模式的系統(tǒng)，智能天線技術(shù)比較容易實現(xiàn)，另外，td-scdma系統(tǒng)的低碼片速率使得基帶信號處理量比wcdma系統(tǒng)大大降低。這樣，目前的dsp技術(shù)可以較好的支持在td-scdma系統(tǒng)中采用智能天線技術(shù)。由于td-scdma系統(tǒng)采用智能天線技術(shù)，使得tdd模式的缺點均可以克服，例如接受靈敏度低、主要適于低速移動環(huán)境、僅支持半徑較小的小區(qū)等。采用智能天線后，可以讓td-scdma系統(tǒng)的所有碼道同時利用，這樣就克服了低碼片速率支持的信息傳輸速率低的問題，采用智能天線后，可以實現(xiàn)單基站對移動臺準確定位，從而實現(xiàn)接力切換。td-scdma系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)中專門設(shè)置了一個特殊時隙uppts，這樣保證了上行同步的很好實現(xiàn)。由于系統(tǒng)上行同步，大大降低了系統(tǒng)的干擾，解決了cdma系統(tǒng)上行容量受限的難題。采用智能天線技術(shù)仍然站在多徑高速移動環(huán)境下的性能方面不太理想，結(jié)合聯(lián)合檢測技術(shù)的智能天線，使td-scdma系統(tǒng)在快衰落情況下的性能進一步得到改善，從而使td-scdma系統(tǒng)成為目前頻譜效率最高的公眾地移動通信系統(tǒng)。可以說，td-scdma是一個以智能天線為中心的第三代移動通信系統(tǒng)。1.2 td-scdma的特點1、tdd模式 在tdd時分雙工方式中，接收和傳送是在同一個頻率信道即載波的不同時隙，用來保證時間來分離接受你與傳輸信道。 其優(yōu)勢如下：1） 頻譜靈活2） 更高的頻譜利用率3） 支持不對稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)4） 有利于采用新技術(shù)5） 成本低2、低碼片速率 td-scdma系統(tǒng)的碼片速率為1.28mc/s，僅為高碼片速率的1/3，接收機接收信號采樣后的數(shù)字信號處理量大大降低，從而降低了系統(tǒng)設(shè)備成本，適合用于軟件無線電技術(shù)，另外，還提高了頻譜利用率、是頻譜率使用更靈活。3、上行同步所謂上行同步就是上行鏈路各終端的信號在基站解調(diào)器完全同步。在td-scdma中用軟件和幀結(jié)構(gòu)設(shè)計來實現(xiàn)嚴格的上行同步，是一個同步的cdma系統(tǒng)，通過上行同步，可以讓使用正交擴頻碼的各個碼道在解擴時完全正交，相互間不會產(chǎn)生多址干擾，克服了異步cdma多址技術(shù)由于每個移動終端發(fā)散的碼道信號到達基站的時間不同而造成碼道非正交所帶來的干擾，從而大大提高了cdma系統(tǒng)容量和頻譜利用率，還可以簡化硬件降低成本。4、接力切換兩個小區(qū)的基站將接收來自同一個手機的信號，兩個小區(qū)都將對此手機定位，并在可能切換區(qū)域時，將定位結(jié)果向基站控制器報告，基站控制器根據(jù)用戶的方位和距離信心判定手機用戶現(xiàn)在是否移動到應(yīng)該切換給另一個基站的臨近區(qū)域，并告知手機其周圍同頻基站信息。4、智能天線因為td-scdma系統(tǒng)的tdd模式可以利用上、下行信道的互惠性，即基站對上行信道估計的信道參數(shù)可以用于智能天線的下行波束成型，這樣這樣相對于fdd模式的系統(tǒng)，智能天線技術(shù)比較容易實現(xiàn)。5、軟件無線電技術(shù)1）可以克服微電子技術(shù)的不足，通過軟件方式，靈活完成硬件的功能。2）系統(tǒng)增加功能通過軟件升級來實現(xiàn)，具有良好的靈活性及可編程性，對環(huán)境的適應(yīng)性好，不會老化。3）可代替昂貴的硬件電路，實現(xiàn)復(fù)雜的功能，減少用戶設(shè)備費用支出， 二、分布式覆蓋方案介紹在2g系統(tǒng)的室內(nèi)覆蓋中，比較多的采用分布式系統(tǒng)進行覆蓋，在3g中，由于2g頻段傳輸?shù)膼夯?，要達到2g相同的覆蓋效果，需要建設(shè)的基站數(shù)目顯著增多，而新建機房一方面需要大量的投資，另一方面想要找到合適的機房和站點已經(jīng)越來越困難了。由于機房的限制已經(jīng)嚴重阻礙網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進度。在這種背景下，各個廠商不約而同的考慮到采用一種具有自適應(yīng)能力建設(shè)方案的新型基站超級基站活分布式基站（dbs：distributed base station）,通過采用類似室內(nèi)覆蓋中地分布式系統(tǒng)的分布式覆蓋技術(shù)，在節(jié)省機房的前提下，改善系統(tǒng)覆蓋性能。所謂為分布式基站，是指在一片覆蓋區(qū)域內(nèi)，一個射頻單元（稱為子站）通過光纖或其他數(shù)字化傳輸介質(zhì)與處在遠端的大容量基站（稱為母站）相連并與母站共享基帶處理資源地池、主控時鐘單元及操作維護平臺，從而實現(xiàn)對周圍相鄰地區(qū)覆蓋的基站系統(tǒng)。2.1 分布式基站的功能分布式基站系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括子站射頻部分、母站基帶處理資源池、主控時鐘及子站與母站交換數(shù)據(jù)和時鐘的傳輸線路與協(xié)議。子站的主要功能是負責(zé)完成基帶信號和射頻信號的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)對發(fā)射功率部分的功率控制、發(fā)射信號和接收信號功率檢測和上報等功能。系統(tǒng)子站主要由接收、發(fā)射、控制和光纖接口以及檢測四個部分組成。接收電路主要功能是對接收天線收到的ue發(fā)射的上行rf信號進行放大、下變頻、濾波并解調(diào)成基帶信號，然后送到基帶處理單元去完成解擾、解擴，以及對接收的場強進行檢測；發(fā)射電路的主要功能是對下行基帶處理單元送來的已加擾、加擴的基帶信號進行成功濾波后，調(diào)制到射頻信號，通過lpa激勵放大后，有天線發(fā)射到相應(yīng)的扇區(qū)。檢測電路的主要功能是實現(xiàn)天線端口每個載頻的發(fā)射功率以及端口的駐波比的檢測?？刂坪凸饫w接口板實現(xiàn)對子站的控制與母站的數(shù)據(jù)交換和時鐘。在設(shè)計時為了考慮可擴展性，子站一般都設(shè)置三到六載頻，并預(yù)留組合接口，通過積木式累加來適應(yīng)各種情況要求，單個此系統(tǒng)加上基帶處理版等基站設(shè)備即可構(gòu)成小型紅蜂窩。微蜂窩或微微蜂窩，選用不同的電源模塊和適應(yīng)不同的供電環(huán)境。分布式基站系統(tǒng)的母站主要功能是完成物理層功能（包括：fec編/解碼測量控制、更軟切換時宏分集的分裂與合并，、傳輸信道ber、傳輸信道與cctrch的復(fù)用/解復(fù)用、速率匹配、傳輸信道與物理信道的映射、物理信道的擴頻/解擴、uu口同步，內(nèi)環(huán)控制和信道功率分配）。lub接口功能、系統(tǒng)時鐘生效、整個基站系統(tǒng)的控制和分布式小區(qū)模式下子站信號的分列與合并等功能。 2.2 分布式天線的優(yōu)點1、分布式覆蓋由于分布式基站的母站通過數(shù)字光纖等數(shù)字化傳輸設(shè)備與子站相連，子站與母站之間可以相距較大距離，在建網(wǎng)初期通過在母站周圍拉出的子站，可以形成大片區(qū)域的連續(xù)覆蓋，尤可解決市區(qū)與城郊的連續(xù)覆蓋問題，與相同容量的傳統(tǒng)基站相比其覆蓋面積可以增加幾倍甚至幾十倍。由于分布式基站的子站織包含射頻部分，因而體積可以小型化，這使得分布式基站可以靈活適應(yīng)地鐵、地下室以及高層建筑內(nèi)等復(fù)雜地形和惡劣環(huán)境條件下的覆蓋。通過光纖形成基站的串聯(lián)還可應(yīng)用于高速公路、鐵路等的覆蓋。子展示外設(shè)計的特性可適應(yīng)惡劣室外環(huán)境，可在-4060oc的環(huán)境下正常工作。2、規(guī)劃方便子站即可視為母站的遠端扇區(qū)，也可視為與母站不同的邏輯基站，與其相鄰基站統(tǒng)一進行碼規(guī)劃和載頻規(guī)劃，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃簡單容易。td-scdma系統(tǒng)智能天線的使用，使得node b所需發(fā)射功率降低，使用普通功率放大器，就可以支持更多載波地進行工作，并且頻率資源豐富，因此在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃初期可以按照覆蓋要求進行統(tǒng)一規(guī)劃，容量增長時通過在機房增加基帶處理單元即可以很方便的進行容量擴充。3、選站容易子站所覆蓋的地區(qū)只需要射頻單元，rrl有如下一些特點：體積小，由于僅有射頻部分，建站無需機房；重量輕，可方便的安裝在水泥預(yù)制桿、拉線塔以及建筑的墻體上，無需專用鐵塔；因此不需要專用機房，可以十分方便的再規(guī)劃地合適位置進行布站，從而可以保證網(wǎng)絡(luò)的蜂窩結(jié)構(gòu)更加合理，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與調(diào)整更加方便。同時，由于基帶處理部分集中放置，射頻部分置于天面（即樓頂天線下方），從而節(jié)省了常規(guī)解決方案所需要的大量機房。如果因為話務(wù)量增加，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的增長或調(diào)整優(yōu)化等原因需要建設(shè)大容量基站，只需在合適的位置上增加基帶處理板即可成為另一個基站，靈活適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要，原有網(wǎng)絡(luò)的蜂窩結(jié)構(gòu)可以保持不變。4、升級方便子站只是母站的射頻遠端，系統(tǒng)的升級只需對母站進行即可，可以適應(yīng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)升級和業(yè)務(wù)的升級，使網(wǎng)絡(luò)升級和業(yè)務(wù)升級變得非常簡單。5、基帶資源共享分布式基站的母站側(cè)的基帶處理采用資源池設(shè)計，分布式基站系統(tǒng)的子站之間以及子站與母站之間動態(tài)共享基帶資源池。這樣由于信道資源的統(tǒng)計復(fù)用使資源利用率大為提高，這就意味著用比常規(guī)基站少的多的資源就能達到常規(guī)站的容量效果。對每個子站來說，母站會根據(jù)其需求動態(tài)給其分配硬件資源。因此每個子站多的硬件資源都是隨著時間動態(tài)發(fā)生變化，同處一地的基帶資源共享，實現(xiàn)了話務(wù)量不均勻的各地區(qū)資源的充分利用。2.3 分布式基站的缺點由于分布式覆蓋方案中許多子站共享集中進行基帶處理和主控時鐘，當母站發(fā)生故障時將導(dǎo)致大片區(qū)域運行異常；同時由于傳輸射頻信號，對傳輸資源的要求大，在沒有光纖和大傳輸資源的地方，不能使用rru拉遠放置。2.4 分布覆蓋的解決方案與應(yīng)用環(huán)境由于分布式覆蓋方案有以上幾個特點，并且一般采用市電供電，適應(yīng)室外環(huán)境，因此分布式覆蓋的解決方案的應(yīng)用環(huán)境十分廣泛，在一定范圍內(nèi)有大容量需求的地方可以采用分布式基站實現(xiàn)較好的覆蓋。該方案的具體實施方案如下：機房設(shè)置：可以將宏基站集中放置在有限的中心機房中，周圍區(qū)域通過拉rru進行覆蓋。該覆蓋方案可以保證各站點位置與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的結(jié)果一致，同時周圍區(qū)域的覆蓋不必另覓機房。室外覆蓋：通過光纖把rru拉遠放置在建筑物的頂層，實現(xiàn)建筑物周圍環(huán)境的覆蓋，采用宏基站的基帶處理能力，不需要額外的機房租賃。室內(nèi)覆蓋：rru分別放置在需要的樓層，采用“rru+室內(nèi)分布系統(tǒng)”實現(xiàn)室內(nèi)覆蓋。根據(jù)容量和無線傳播環(huán)境的情況，用一個rru實現(xiàn)一個或多個樓層的覆蓋。陰影覆蓋：把rru拉到窗戶邊采用定向天線實現(xiàn)對建筑物陰影區(qū)的覆蓋，選擇室外覆蓋同一個頻點。三、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)策略3.1 覆蓋策略早期網(wǎng)絡(luò)覆蓋策略主要考慮一下幾個方面，一方面是初期是建“薄薄”的還是“較厚”的無線網(wǎng)，后期擴容是以增加新基站為主，還是增加載波為主，另一方面，在區(qū)域的選擇上，是考慮全國同時建網(wǎng)還是分不同區(qū)域進行不同的策略。移動網(wǎng)絡(luò)用戶移動性較大，具有不同地區(qū)漫游需求的特點，要求移動通信網(wǎng)的建設(shè)最好在全國31各省份同時進行。但是，畢竟對于大多數(shù)用戶來說，對于不同城市的漫游的需求要低于在同一個城市內(nèi)部不同區(qū)域的覆蓋的要求，因此我們建議初期在在重點區(qū)域還是優(yōu)先建設(shè)一個“較厚”的無線網(wǎng)。由于2g頻段無線傳輸?shù)膿p耗較800m大的多，在全國建設(shè)一個全網(wǎng)絡(luò)覆蓋的系統(tǒng)投資大，周期長，所以難以同時在全國同時建設(shè)較好的全網(wǎng)覆蓋網(wǎng)絡(luò)，因此對于現(xiàn)有運營商最好通過雙模手機實現(xiàn)主要傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的漫游，在重點區(qū)域重點實現(xiàn)3g覆蓋，提供高速率的3g特色業(yè)務(wù)：而對于新運營商來說，推薦的優(yōu)選方案為通過網(wǎng)間合作的方式，實現(xiàn)全國覆蓋和漫游。3.2 組網(wǎng)策略 在cdma技術(shù)規(guī)范和體制中，規(guī)定了包括iu、iub、iur等多個接口的開放，這為在一定地區(qū)內(nèi)引入多個設(shè)備廠家提供了可能性。多個設(shè)備廠家的引入對于促進設(shè)備制造商的競爭、提高廠家的服務(wù)水平、降低設(shè)備的價格具有積極意義。但是，由于無線通信的特點，在一個區(qū)域內(nèi)多設(shè)備廠家的共存，將會增加無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和運行維護的難度，造成一些不必要的噪聲干擾和服務(wù)指標的降低，同時由于接口的開放，也不利于充分發(fā)揮一些設(shè)備的獨有功能。所以這里建設(shè)在進行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時，一個省份的設(shè)備類型不宜過多，對于一個本地網(wǎng)的范圍盡量織使用一個廠家的設(shè)備。由于特殊情況，一個本地網(wǎng)如果出現(xiàn)了多個廠家設(shè)備，不同廠家的基站的分一定應(yīng)避開高話務(wù)地區(qū)，而應(yīng)選擇切換發(fā)生少、話務(wù)量低的地區(qū)、減少負面影響。3.3 無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的總體原則 以下幾點是無限網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)該遵循的總體原則：（1）無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)應(yīng)該重點解決好無線網(wǎng)絡(luò)容量與無線覆蓋兩大問題，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期重點保證無線覆蓋，具體分析各地的不同情況，合理設(shè)置網(wǎng)絡(luò)容量。并應(yīng)協(xié)調(diào)好網(wǎng)絡(luò)覆蓋、系統(tǒng)容量和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的關(guān)系，確保網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的綜合效益。（2）應(yīng)堅持規(guī)模發(fā)展的原則，統(tǒng)一規(guī)則，逐步實施。根據(jù)各地經(jīng)濟發(fā)展水平、市場需求，采用不同的覆蓋策略。（3）充分利用各運營商現(xiàn)有的通信基站基礎(chǔ)設(shè)施（包括機房、鐵塔、傳輸?shù)龋?，減少重復(fù)建設(shè)，降低建設(shè)運營成本。（4）加強無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，提高綜合服務(wù)質(zhì)量。（5）充分考慮遠期發(fā)展，便于擴容升級，滿足遠期業(yè)務(wù)需求。（6）盡早完成前期的規(guī)劃和準備，保證網(wǎng)絡(luò)的快速部署。（7）給予用戶對2g網(wǎng)的感受，注重?zé)o線網(wǎng)的規(guī)模建設(shè)，如城市的市區(qū)初期即實現(xiàn)連續(xù)的覆蓋，郊區(qū)和農(nóng)村采用逐步完善的策略。（8）從前瞻性考慮來保證網(wǎng)絡(luò)長期的穩(wěn)定性和平滑的可擴展性，方案上應(yīng)避免短期話務(wù)預(yù)測不準而導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)動蕩，避免頻繁的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整。3.4網(wǎng)絡(luò)擴充方案探討隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，以及觀念的變化，用戶會不斷增長，各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的使用比例也不斷變化，因此，規(guī)劃工作貫穿了無線網(wǎng)絡(luò)的整個生命周期，并且在初期規(guī)劃時就要考慮后期業(yè)務(wù)和用戶的發(fā)展對網(wǎng)絡(luò)的需求。進而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的演變。在滿足初期網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標的同時，后期擴容工作也是無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃必須關(guān)注的。由于武宣網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，站點選擇和獲得市影響工程建設(shè)忽然網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，因此在后期建設(shè)中保留初期站點，有利于降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本和保證工程建設(shè)進度。從建網(wǎng)成本考慮，增加容量方式依次是：增加載頻、增加扇區(qū)、增加站點，增加站點的方式有分為兩種，一種是通過小區(qū)分裂的方式增加，另一種是增加微小區(qū)層，采用hcs組網(wǎng)方式。3.4.1 小區(qū)分裂 無線小區(qū)還可以繼續(xù)劃小為微小區(qū)（microcell)和微微小區(qū)(piccell)以不斷適應(yīng)用戶數(shù)增長的需要。若系統(tǒng)中所有小區(qū)都按原小區(qū)半徑的一半分裂，則理論上，系統(tǒng)容量增長接近4倍。根據(jù)服務(wù)區(qū)內(nèi)用戶的密度不同，在用戶密度高的區(qū)域，將小區(qū)面積劃小，采用小區(qū)分裂的方法。小區(qū)制的優(yōu)點：1.提高了頻譜利用率（最大的優(yōu)點）；2.基站的功率減小，使相互間的干擾減少；3.小區(qū)的服務(wù)范圍可根據(jù)用戶的密度確定定，組網(wǎng)靈活。圖1用戶密度不等時的小區(qū)結(jié)構(gòu)3.4.2 擴容方案考慮通過對覆蓋和容量的分析，建議在密集市區(qū)建網(wǎng)初期就以500米到1公里作為理想蜂窩半徑，分部建站，逐步提高系統(tǒng)的容量和覆蓋概率，后期則以增加載波和微蜂窩的方式進行擴容，這樣可以有效降低總體建設(shè)成本，對于郊區(qū)和鄉(xiāng)村，則開始時以覆蓋為原則，盡量使用較大的覆蓋區(qū)，以后可以增加站點和小區(qū)分裂的方法實現(xiàn)容量的增長。四、典型區(qū)域的覆蓋方案總體分析4.1 密集市區(qū)、市區(qū)覆蓋方案城市密集區(qū)一般指建筑密集、物理位置集中于城市中心的地區(qū)。其特點是建筑物錯落排列，既有政府機關(guān)的辦公大樓，又有普通的居民住宅，建筑高度相對于cbd較矮。因此考慮到初期成本，在2g多采用以宏蜂窩進行室內(nèi)覆蓋為主的方案進行建設(shè)，但3g核心頻段的傳播特性與800m存在較大的差異，估計最后還需要采用室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)進行專用的室內(nèi)覆蓋，信源上可根據(jù)容量的需求采用不同配置的基站。根據(jù)覆蓋區(qū)域特征和業(yè)務(wù)量不同，靈活配置不同的宏基站提供廣覆蓋。高業(yè)務(wù)量區(qū)域（如商務(wù)區(qū)、密集城區(qū)）適當采用微基站吸收業(yè)務(wù)量。建筑物密集區(qū)或大型建筑物內(nèi)，采用微基站和室內(nèi)分布系統(tǒng)吸收室內(nèi)業(yè)務(wù)。圖2 高業(yè)務(wù)量區(qū)域覆蓋方案覆蓋策略：1. 采用具備良好擴容能力的大容量基站進行覆蓋；2. 少站址高密集的覆蓋策略；3. 適當采用微基站分流業(yè)務(wù)量，承載高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。4.2 郊區(qū)、農(nóng)村覆蓋方案此類區(qū)域包括縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、旅游景點等。其特點是建筑物一般是分散的低矮的，電波傳播條件優(yōu)于市區(qū)。與密集城區(qū)和一般城區(qū)相比，話務(wù)量低一些。這些地區(qū)的無線傳播環(huán)境介于城區(qū)與農(nóng)村之間，有的地方可能接近城區(qū)，有些地方接近農(nóng)村。接近城區(qū)的地方，在站址確定、站型選擇和天線選型時必須統(tǒng)一考慮覆蓋和干擾；接近農(nóng)村的一些地方，覆蓋成為主要考慮因素。對于郊區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的建筑物，絕大部分不會考慮專門的室內(nèi)覆蓋解決方案，因此在規(guī)劃中需要考慮一定的穿透損耗余量。覆蓋策略：1.根據(jù)不同地理區(qū)域的業(yè)務(wù)量和覆蓋特點，靈活選擇基站類型和載波配置數(shù)量，實現(xiàn)低成本廣域覆蓋。2.靈活采用室外型宏基站和微基站，方便站址選取。3.允許降低小區(qū)容量和性能以進一步增大覆蓋距離。圖3 郊區(qū)、農(nóng)村覆蓋方案4.3特殊區(qū)域解決方案4.3.1地鐵、隧道解決方案地鐵傳播環(huán)境的特點是：狹長，信號入射角度小，隧道信號不均勻，局部信號產(chǎn)生快衰落，地鐵中信號基本以直線傳播，容易被遮擋形成陰影效果，隧道內(nèi)的反射信號很快被吸收。覆蓋策略：1.采用泄露電纜彌補隧道無線信號傳播不足。 電纜覆蓋信號均勻，波束橫向傳播，特別適合于隧道內(nèi)使用。2采用微基站作為信號源，沿著軌道方向建立分布系統(tǒng)以保證信號的覆蓋。3.對于短隧道而言，直放站是比較好的低成本解決方案。4.3.2 公路、鐵路解決方案高速公路和交通干線屬于典型的低話務(wù)量地區(qū)，一般將這種無線信號覆蓋區(qū)域呈線狀、帶狀或啞鈴狀的狹長覆蓋場景統(tǒng)稱為線狀覆蓋場景。它們具有鮮明的網(wǎng)絡(luò)特征：網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和容量需求不大、覆蓋區(qū)成連續(xù)帶狀、用戶移動速度快、地形復(fù)雜多變、機房和配套設(shè)施解決困難，因此該場景首要解決的是連續(xù)覆蓋問題。4.3.3 草原、海面、沙漠等超遠覆蓋草原、沙漠、近海海面等覆蓋區(qū)域也是典型的低話務(wù)地區(qū)，這些區(qū)域一般地勢平坦，人煙稀少，無線電波在海平面、沙漠等環(huán)境傳播時，傳播路徑主要是通過空氣傳播的直達波和經(jīng)過海面或地面的反射波。由于傳播損耗很小，信號可以傳播到很遠的地方。此時，地球不能再看作平面，而應(yīng)把它看作球面，即地球曲率對信號傳播產(chǎn)生的影響。另外，處于傳播路徑上的島嶼、沙丘等也會對信號傳播產(chǎn)生陰影效應(yīng)。在鏈路預(yù)算時，可采用農(nóng)村開闊地模型，并在此基礎(chǔ)上減小約3db進行計算。對于無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)一般也要求通過少量的設(shè)備實現(xiàn)長距甚至超長距的覆蓋，容量方面的要求相對較小。五、基于td-scdma的隧道覆蓋方案設(shè)計5.1 概述移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的目標是無縫覆蓋，以保證隨時隨地通信，這就對無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提出了更高的要求，在實際的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中通常的難點是對一些典型區(qū)域的覆蓋，比如地下隧道等。地下隧道作為一種特殊場景，是城區(qū)覆蓋方案的重要組成部分，其主要特點如下：1. 地下隧道能做到很好的電磁波隔離，不用擔心與地面宏基站之間的相互干擾；2. 用戶以車內(nèi)用戶為主,業(yè)務(wù)量不高；3. 地下隧道具有中等的移動速度，平均設(shè)計時速在4060km左右；4. 地下隧道可用空間有限，設(shè)備安裝及走線均需在規(guī)劃時加以考慮；針對隧道覆蓋的上述特點，本次設(shè)計采用bbu+rru的組網(wǎng)方案，同時考慮到定向天線安裝簡便、造價低、覆蓋距離遠的特點，采用高增益的對數(shù)周期天線（11dbi）進行隧道覆蓋。本計方案所針對的地下隧道工程總長3630米，為雙孔4車道，設(shè)計車速每小時50公里，車道凈高4.5米， 隧道中段2550m采用盾構(gòu)法施工，其余采用明挖法施工，局部下穿城市主干道處采用淺埋暗挖法施工；盾構(gòu)內(nèi)徑10m，外徑11m，為便于緊急情況下人員的逃生與救援，在盾構(gòu)段利用頂部和車道下部富?？臻g，分別設(shè)置了專用排煙道和人員緊急疏散通道，并在每條隧道的右側(cè)每隔80m左右設(shè)置一處滑行道，可以直接進入路面下的安全通道；疏散口部（滑行道）設(shè)有電控自動蓋，平時關(guān)閉，災(zāi)害時由設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)控制自動打開，也可手動開啟。5.2設(shè)計方案5.2.1信源選擇傳統(tǒng)的td-scdma信源包括宏蜂窩、微蜂窩、直放站、bbu+rru，其各自的特點及應(yīng)用場景如下表1所示：特點應(yīng)用場景宏蜂窩信源話務(wù)容量大，擴容方便；輸出端口多；需要傳輸資源；對機房及電源環(huán)境要求較高；建設(shè)周期長，建設(shè)成本高主要應(yīng)用在話務(wù)量高、覆蓋區(qū)域大、具備機房條件的高檔寫字樓、大型商場、星級酒店、奧運體育場館等重要建筑物微蜂窩信源能提供話務(wù)容量，但容量相對較??；一般只能提供單個端口；需要傳輸資源；對機房及電源要求不高應(yīng)用在中等話務(wù)量、中小型建筑物。如分布系統(tǒng)功率不夠，可增加少量干放進行覆蓋無線直放站信源不能新增話務(wù)容量；不需要光纖資源；對安裝環(huán)境和電源要求低，建設(shè)周期短主要應(yīng)用在傳輸不易到達的小區(qū)，補盲覆蓋的電梯、地下室等場所光纖直放站信源不能新增話務(wù)容量；需要光纖資源；對安裝環(huán)境和電源要求低，建設(shè)周期短主要應(yīng)用在覆蓋區(qū)域分散的小區(qū)，補盲覆蓋的電梯、地下室等場所bbu+rru信源話務(wù)容量大，組網(wǎng)靈活；能將富裕話務(wù)容量進行拉遠，有效利用資源；需要傳輸光纖資源；對機房及電源要求不高應(yīng)用在話務(wù)量較高的寫字樓、商場、酒店等重要建筑物，尤其適合建筑群的覆蓋由于不同型號的bbu和rru已經(jīng)兼顧了宏蜂窩大容量和微蜂窩安裝簡便的優(yōu)勢，同時考慮到直放站不增加話務(wù)容量的特點，目前td室內(nèi)分布系統(tǒng)一般選擇bbu+rru作為信源。表1 td信源特點及應(yīng)用場景特點應(yīng)用場景宏蜂窩信源話務(wù)量大，擴容方便；輸出端口多；需要傳輸資源；對機房及電源環(huán)境要求較高；建設(shè)周期長，建設(shè)成本高主要應(yīng)用在話務(wù)量高，覆蓋區(qū)域大、具備機房條件的高檔寫字樓內(nèi)、大型商場、星級酒店、奧運體育館等重要建筑物微蜂窩信源能提供話務(wù)容量，但容量相對較?。灰话阒荒芴峁﹩蝹€端口；需要傳輸資源，對機房及電源要求不高應(yīng)用在中等話務(wù)量、中小型建筑物。如分布系統(tǒng)功率不夠，可增加少量干放進行覆蓋無線直放站信源不能新增話務(wù)容量；不需要光纖資源；對安裝環(huán)境和電源要求低，建設(shè)周期短主要應(yīng)用在傳輸不易到達的小區(qū)，補盲覆蓋的電梯、地下室等場所光纖直放站信源不能新增話務(wù)容量；需要光纖資源；對安裝環(huán)境和電源要求低，建設(shè)周期短主要應(yīng)用在覆蓋區(qū)域分散的小區(qū)，補盲覆蓋的電梯、地下室等場所bbu+rru信源話務(wù)量大，組網(wǎng)靈活；能將富裕話務(wù)量進行拉遠，有效利用資源；需要傳輸光纖資源；對機房及電源要求不高應(yīng)用在話務(wù)量較高的寫字樓、商場、酒店等重要建筑物，尤其適合建筑群的覆蓋針對該隧道的td網(wǎng)絡(luò)覆蓋，組網(wǎng)方案選擇bbu1324a+rru1301ci作為信源，兩種設(shè)備的主要參數(shù)如表2所示：表2 bbu及rru主要參數(shù)參數(shù)bbu1324arru1301ci滿配重量（kg）17-尺寸（mm）442380175-功耗（最大/平方）280/230-供電方式直流-48v-基站最大配置54載扇-基帶板最大支持載波量9載波-重量（kg）-8尺寸（mm）-288218156機頂發(fā)射功率（w/dbm）-20w功耗（最大/平方）-84w/74w最大支持載波量-9級聯(lián)情況-6級參數(shù)bbu1324arru1301ci滿配重量（kg）17尺寸（mm）442380175功耗（最大/平均）280/230供電方式直流-48v基站最大配置54載扇基帶板最大支持載波數(shù)量9載波重量（kg）8尺寸（mm）288218156機頂發(fā)射功率(w/dbm)20w功耗（最大/平均）84w/74w最大支持載波數(shù)量9級聯(lián)情況(級聯(lián)級數(shù)/單級距離/總距離)6級2.2 天線選擇結(jié)合該隧道自身的特點，并考慮到定向天安裝簡便、造價低、覆蓋距離遠等諸多特點，設(shè)計方案選擇高增益的對數(shù)周期天線（11dbi）進行隧道覆蓋。5.2.2 組網(wǎng)方案經(jīng)過鏈路預(yù)算和邊緣覆蓋場強要求的分析后，結(jié)合隧道長度計算，我們得出每個rru負責(zé)覆蓋的距離及所需rru個數(shù)，整個隧道的組網(wǎng)方式如圖6.1所示：整個方案采用bbu+rru+定向天線的組網(wǎng)方式，共采用1個bbu、10個rru，分為兩條支路，rru五級級聯(lián)，其中rru1-5負責(zé)一孔雙車道的覆蓋，rru6-10負責(zé)另一個孔的雙車道覆蓋。隧道內(nèi)每個rru通過功分器、耦合器及饋線連接4個定向天線，每副天線負責(zé)覆蓋200-210米的距離，隧道出口處四個rru（rru1、5、6、10）各有一段支路饋線距離設(shè)計為135米，是為了滿足隧道口多副天線所需功率余量。210m 136m210m 136m210m 210m136m 210m200m 200m200m 200m200m 200m200m 200m200m 200m136m 210m200m 200m136m420m420m420m136m3630m3630mbburru7rru2rru5rru10rru1rru6隧道口天線隧道口天線隧道口天線隧道口天線210m 210m圖4 組網(wǎng)方案5.2.3 小區(qū)劃分邏輯小區(qū)的劃分規(guī)則如下：首先，一個資源池的三個光口引出的rru可以隨意劃分為一個邏輯小區(qū)，同時最多只能有8個通道設(shè)置為一個邏輯小區(qū)，也就是bbu串并聯(lián)所帶的rru1301ci（單通道）最多允許8個設(shè)為一個邏輯小區(qū)。其次，還應(yīng)綜合考慮邏輯小區(qū)設(shè)置后所產(chǎn)生的切換問題，盡量簡化切換關(guān)系，避免可能隨之而來的乒乓切換、干擾、掉話等問題。針對該項目，將rru1、2、3、6、7設(shè)置為一個小區(qū)，rru4、5、8、9、10設(shè)置為一個小區(qū)，這樣的設(shè)置隧道小區(qū)間切換帶只有兩個，分別位于隧道兩孔中部，而在兩個隧道出入口處，各作為一個隧道小區(qū)與隧道外小區(qū)進行切換。5.2.4 安裝及走線如選擇新增bbu，可以考慮安裝在江南或江北隧道口附近的疏散通道中；rru均安裝在隧道的疏散通道中（雙孔均安裝）。走線路由方面，如選擇新增bbu，則電源引入點、接地點、電表箱安裝點均選擇在疏散通道內(nèi)，gps饋線沿墻布放到隧道洞口平臺gps天線；bbu至rru、rru間級聯(lián)線纜均在疏散通道內(nèi)。5.2.5 容量計算采用以下業(yè)務(wù)模型，估算td-scdma系統(tǒng)可承載容量。假設(shè)業(yè)務(wù)模型按照話音業(yè)務(wù)滲透率60，忙時單機話務(wù)量為0.02erl，可視電話滲透率60，忙時單機話務(wù)量為0.001erl；ps數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)滲透率40，忙時每用戶數(shù)據(jù)流量為1000bps，上下行數(shù)據(jù)量比例1：4，承載業(yè)務(wù)比例ps64:ps128:ps3846:3:1。假設(shè)支持的用戶數(shù)為x，話音為0.6x, 可視電話為0.6x，ps64k用戶數(shù)為0.4*0.6x，ps128k用戶數(shù)為0.4*0.3x，ps384k用戶數(shù)為0.4*0.1x。（1）計算均值mean=0.02*x*0.6*1+0.001*x*0.6*4+(0.8/64)*x*0.24*4+(0.8/128)*x*0.12*8+(0.8/384)*x*0.04*24 =0.0344x（2）計算方差variance=0.02*x*0.6*1+0.001*x*0.6*16+(0.8/64)*x*0.24*16+(0.8/128)*x*0.12*64+(0.8/384)*x*0.04*576 =0.1656x（3）計算中間變量cc = (varicance/mean)=4.81395（4）計算提供的等效業(yè)務(wù)量traffic = mean/c = 0.0071x如果采用單小區(qū)3載波，td-scdma系統(tǒng)可提供的等效語音用戶數(shù)為71。根據(jù)坎貝爾公式由此計算能夠提供的中繼鏈路數(shù)y為：71=c*y +1, y=70/4.81395=14.54通過查erlang-b表，可以知道，14.54條中繼鏈路可以提供的（等效）業(yè)務(wù)量為8.2003erl (2%阻塞)。計算支持的用戶數(shù)為：x = 8.2003/0.0071 = 1154用同樣的方法可計算出單小區(qū)6載波支持用戶數(shù)為2963。5.2.6 隧道內(nèi)外切換為了達成隧道內(nèi)外小區(qū)的順利切換，需在兩個隧道口增加定向天線，以形成延伸覆蓋區(qū)域，起到過渡的作用，隧道口定向天線大致分布如圖3所示：圖5 隧道口天線分布如上圖所示，左側(cè)為江北隧道口，根據(jù)路線方向放置了6副定向天線；右側(cè)為江南隧道口，根據(jù)路線方向放置了4副定向天線。5.3 理論分析5.3.1 鏈路計算公共信道（pccpch）鏈路預(yù)算如下表所示： 表3 公共信道（pccpch）鏈路預(yù)算分項數(shù)值apccpch單碼道發(fā)射功率（dbm）29b天線增益（db）11c饋線及接頭損耗（db）20d接收機靈敏度（dbm）-108.93e人體損耗（db）3f快衰落余量（db）1g干擾余量（db）2h陰影衰落余量（db）2i車內(nèi)穿透損耗（db）8覆蓋半徑（m）523.70分項數(shù)值apccpch單碼道發(fā)射功率（dbm）29b天線增益（dbi）11c饋線及接頭損耗（db）20d接收機靈敏度（dbm）-108.93e人體損耗（db）3f快衰落余量（db）1g干擾余量（db）2h陰影衰落余量（db）2i車內(nèi)穿透損耗（db）8覆蓋半徑（m）523.70業(yè)務(wù)信道下行鏈路預(yù)算（按cs64k視頻電話業(yè)務(wù)計算）如下表所示：表4 業(yè)務(wù)信道下行鏈路預(yù)算分項數(shù)值a單碼道發(fā)射功率（dbm）21b天線增益（db）11c饋線及接頭損耗（db）20d接收機靈敏度（dbm）-105.57e人體損耗（db）0f快衰落余量（db）1g干擾余量（db）2h陰影衰落余量（db）2i車內(nèi)穿透損耗（db）8覆蓋半徑（m）323.65分項數(shù)值a單碼道發(fā)射功率（dbm）21b天線增益（dbi）11c饋線及接頭損耗（db）20d接收機靈敏度（dbm）-105.57e人體損耗（db）0f快衰落余量（db）1g干擾余量（db）2h陰影衰落余量（db）2i車內(nèi)穿透損耗（db）8覆蓋半徑（m）323.65業(yè)務(wù)信道上行鏈路預(yù)算（按cs64k視頻電話業(yè)務(wù)計算）如下表所示：表5 業(yè)務(wù)信道上行鏈路預(yù)算分項數(shù)值a終端最大發(fā)射功率（dbm）24b天線增益（db）11c饋線及接頭損耗（db）20d接收機靈敏度（dbm）-100.53e人體損耗（db）0f快衰落余量（db）1g干擾余量（db）2h陰影衰落余量（db）2i車內(nèi)穿透損耗（db）8覆蓋半徑（m）265.48分項數(shù)值a終端最大發(fā)射功率（dbm）24b天線增益（dbi）11c饋線及接頭損耗（db）20d接收機靈敏度（dbm）-100.53e人體損耗（db）0f快衰落余量（db）1g干擾余量（db）2h陰影衰落余量（db）2i車內(nèi)穿透損耗（db）8覆蓋半徑（m）265.48上述三表中饋線及接頭損耗一項均設(shè)為20db，該項是以rru所連最遠的定向天線為準得出。由上下行鏈路預(yù)算可以得出一個最大覆蓋半徑265.48米，可見210米的設(shè)計覆蓋距離滿足鏈路預(yù)算要求。5.3.2邊緣覆蓋場強中移動室內(nèi)分布系統(tǒng)邊緣場強要求為：pccpch rscp值-85dbm。饋線及接頭損耗為20db，則天線饋入功率可設(shè)置在0-5dbm之間，這里以5dbm為例，對數(shù)周期天線增益為11dbi，車體穿透損耗為8db，干擾余量2db，快衰落余量1db，陰影衰落余量2db，設(shè)設(shè)計覆蓋距離為x，則有下式：511(32.4520lg201020lgx)8db2db1db2db -85可以得出：x 300.26米可見，210米的設(shè)計覆蓋距離同樣滿足邊緣覆蓋場強要求，實際上，