東海大廈TD-SCDMA室內(nèi)分布系統(tǒng)設計畢業(yè)論文

1、摘要td-scdma是由中國提出的時分雙工模式的的第三代移動通信技術(shù)， 已經(jīng)在2000年5月的itu全會上正式成為國際標準。td-scdma采用智 能天線、同步cdma技術(shù)、多用戶聯(lián)合檢測、動態(tài)信道分配、軟件無線電、 接力切換等一系列高新技術(shù)，具有高頻譜利用率、低成木、上下行不對稱 信道可適用于不對稱業(yè)務等特點。室內(nèi)分布系統(tǒng)建設是整個無線網(wǎng)絡建設過程中的重要一環(huán)，不同場景 對家內(nèi)分布系統(tǒng)設計有著不同的耍求，一個優(yōu)秀的室內(nèi)分布系統(tǒng)設計方案, 可以避免投資浪費，也能提高網(wǎng)絡質(zhì)量從而可以更好的為用戶服務，同時 還可以為客戶創(chuàng)造價值。文章分析了 td-scdma技術(shù)、室內(nèi)分布系統(tǒng)設計的流程和方法。在合

2、 理利用現(xiàn)有網(wǎng)絡資源的條件下，結(jié)合td-scdma基礎理論，根據(jù)大型寫字 樓東海大廈的實際情況及網(wǎng)絡建設規(guī)模，運用無線傳播預測模型，對東海 大廈組建td-scdma室內(nèi)網(wǎng)絡覆蓋進行了前期規(guī)劃，設計了東海大廈 td-scdma室內(nèi)網(wǎng)絡分布系統(tǒng)的方案。關(guān)鍵詞：td-scdma；室內(nèi)分布；網(wǎng)絡規(guī)劃；第三代移動通信abstracttd-scdma is the third generation mobile communication technology proposed by china, has already become the international standard official

3、ly in may 2000 plenary session of the itu it based on smart antennas, synchronous cdma technology, multi-user joint detection, dynamic channel allocation, software radio, relay switching and a varity of high-tech. it has many advantages, for example, high spectral efficiency, low cost, asymmetric up

4、link , downlink channel asymmetry which can be applied to business and so on.the construction of the indoor distribution system is an important part of the construction of the entire wireless network, different scenarios for the interior design of distributed systems have different requirements, an

5、excellent design of indoor distribution system, not only can avoid wasteful investment, but also can improve the network quality and thus can service customer better, and can create value for clients.the article analysed td-scdma technology, network planning process and method in the rational use of

6、 existing cyber source conditions, combining network planning theory, according to the actual situation of large office buildings donghai building and network construction scale, the use of radio propagation prediction model of large office buildings, formation of td-scdma indoor coverage for the pl

7、anning and design of large office buildings, indoor td-scdma network construction scheme.key words: td-scdma; indoor distribution; network planning; 3g目錄1 緒論11.1本論文的研究背景和意義11. 2 本論文的主耍內(nèi)容21.3 木論文的結(jié)構(gòu)安排32 td-scdma的關(guān)鍵技術(shù)42. 1時分雙工技術(shù)技術(shù)42.2智能天線技術(shù)52. 3聯(lián)合檢測技術(shù)72.4功率控制82. 5 動態(tài)信道分配技術(shù)102.6接力切換技術(shù)113 td-scdma室內(nèi)無線信號

8、傳播分析143. 1室內(nèi)區(qū)域分類143. 2室內(nèi)環(huán)境特點及傳播機制1633室內(nèi)環(huán)境傳播模型193. 4單天線覆蓋能力214 td-scdma室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃與設計方法234.1室分系統(tǒng)規(guī)劃設計冃標234.2室內(nèi)鏈路預算254.3室內(nèi)容量設計274.4鄰區(qū)、頻率、擾碼規(guī)劃284.5切換設計314.6多系統(tǒng)共存設計345東海大廈td-scdma室內(nèi)分布系統(tǒng)設計385. 1設計方案概述395.2技術(shù)指標405. 3 td-scdma 話務分析415.4信源及設備的選取415. 5設計方案可行性分析425.6安裝說明445.7東海大廈室內(nèi)分布系統(tǒng)原理圖485. 8東海大廈室內(nèi)天線放置平面圖52總結(jié)與展

9、望60致謝61參考文獻62附錄63英文文獻翻譯631緒論1.1本論文的研究背景和意義td-scdma是全球認可的第三代移動通信國際標準之一，一直得到我 國政府的大力支持。規(guī)劃和建設一個可管理和維護的td-scdma網(wǎng)絡，是 一個重要的研究課題。由于室內(nèi)環(huán)境的話務量約占總業(yè)務量的70%左右，因此在td-scdma 第三代移動通信網(wǎng)絡建設中，室內(nèi)環(huán)境是運營i筍重點考慮的信號覆蓋區(qū)域。 td-scdma網(wǎng)絡日前的工作頻段為2000mhz,棚匕900mhz的gsm系統(tǒng)， 在室內(nèi)更容易形成各種信號覆蓋肓區(qū)。由此可見，td-scdma系統(tǒng)的室內(nèi) 覆蓋解決方案對于td-scdma網(wǎng)絡的商業(yè)部署和運營至關(guān)覓要

10、。由于移動通信無線環(huán)境復雜，存在很多各不相同的特殊場景，而對于 這些特殊場景來說網(wǎng)絡質(zhì)量的提升又非常重要，所以如何針對這些環(huán)境復 雜、場景多樣的特殊情況提出相應的可行性綜合解決方案成為人家關(guān)注的 焦點。有的場合人流量大，話務量多，話務密度高，形成無線用戶密度大, 業(yè)務質(zhì)量高的室內(nèi)區(qū)域，即網(wǎng)絡覆蓋“熱點”;同時這些區(qū)域的建筑物通 常規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復雜，網(wǎng)絡穿透損耗大，形成了相對比較封閉的無線傳播 環(huán)境，對td-scdma移動信號有很強的屏蔽作用，用戶的終端無法正常使 用，形成了移動通信的“盲點”。td-scdma的網(wǎng)絡建設不僅需要解決信號覆蓋問題，而月.還要解決容 量問題。怎樣在一個特定場景的情況

11、下，規(guī)劃一個高質(zhì)量的td-scdma室 內(nèi)分布系統(tǒng)，根據(jù)特定場景的需求“補忙補熱”，做到既能滿足移動通信 對于數(shù)據(jù)和話音業(yè)務的需求乂能節(jié)約成木，是木課題的研究冃的。通過對木課題的研究可以了解第三代移動通信，特別是td-scdma的 發(fā)展歷程，在了解td-scdma的技術(shù)特點的基礎上學會td-scdma無線 網(wǎng)絡規(guī)劃的原則與流程，學會分析無線網(wǎng)絡環(huán)境和網(wǎng)絡規(guī)模，從而設計出 合適的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)和選取合適的天線，最終設計出一個合格的 td-scdma 網(wǎng)絡。1.2本論文的主要內(nèi)容本課題主耍研究td-scdma在東海大廈大型寫字樓特殊場景下的室內(nèi) 覆蓋解決方案。首先對td-scdma的技術(shù)原理進行了分

12、析，包括物理層原 理和td-scdma的關(guān)鍵技術(shù)，介紹了 td-scdma的技術(shù)特性及其在室內(nèi) 分布建設方面的特點。通過對td-scdma室內(nèi)無線信號傳播進行深入研 究，得岀了單天線的實際覆蓋能力。并詳細論述了 tdscdma室內(nèi)分布系 統(tǒng)的設計方法，并對關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行探討（如信號源選取、頻率/時隙/碼資源 規(guī)劃、小區(qū)劃分等），并針對多系統(tǒng)共存模式給hit td-scdma室分系統(tǒng) 建設模式。最后東海大廈大型寫字樓場景給出了 tdscdma網(wǎng)絡室內(nèi)覆蓋 特殊場景的完善解決方案。研究的主要內(nèi)容包括：1. td-scdma的原理分析論述了 td-scdma物理層原理和六項關(guān)鍵技術(shù)。2. td-scd

13、ma室內(nèi)無線傳播分析在對無線信號傳播機制研究的基礎上，對移動通信室內(nèi)傳播模型進行 深入分析，探討最適用于td-scdma室內(nèi)覆蓋的傳播模型，并結(jié)合具體環(huán) 境，計算出單天線的實際覆蓋能力。3. td-scdma室內(nèi)分布系統(tǒng)設計方法首先給(i1ttd-scdma室內(nèi)分布系統(tǒng)的室內(nèi)覆蓋勘測設計方法，并對 td-scdma室內(nèi)分布系統(tǒng)建設的鏈路預算、容量設計、鄰區(qū)、頻率、擾碼 規(guī)劃以及切換設計等關(guān)鍵問題進行研究，最后針對各種多系統(tǒng)共存模式分 別給出了 td-scdma室分系統(tǒng)建設思路。4. td-scdma東海人廈人型寫字樓場景解決方案研究針對會展中心場景的特殊環(huán)境，給hit td-scdma網(wǎng)絡會展

14、中心覆蓋 解決方案。并通過實際工程案例的測試結(jié)果，論證了方案的有效性。1.3本論文的結(jié)構(gòu)安排本論文共分5章，第一章為緒論，主要講述木論文的研究背景和意義。第二章為td-scdma的關(guān)鍵技術(shù)，td-scdma的關(guān)鍵技術(shù)是指時分 雙工技術(shù)(tdd)、智能天線技術(shù)、聯(lián)合檢測技術(shù)、功率控制、動態(tài)信道分配 技術(shù)和接力切換技術(shù)。第三章為td-scdma室內(nèi)無線信號傳播分析，主要講述室內(nèi)區(qū)域分 類，室內(nèi)環(huán)境特點及傳播機制，室內(nèi)環(huán)境傳播模型以及單天線覆蓋能力。第四章為td-scdma室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃與設計方法，包括室內(nèi)覆蓋 勘測設計、td-scdma室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃設計和多系統(tǒng)共存設計三部分。第五章為東海大廈

15、td-scdma室內(nèi)分布系統(tǒng)設計，分析了東海大廈 td-scdma室內(nèi)無線覆蓋建設策略、容量資源配置策略及配套工程建設策 略，詳細闡述了東海大廈td-scdma室內(nèi)覆蓋的建設方案，設計岀了東海 大廈的室內(nèi)分布系統(tǒng)的原理圖和天線布置的平面圖。2 td-scdma的關(guān)鍵技術(shù)2.1時分雙工技術(shù)技術(shù)對于數(shù)字移動通信而言，雙向通信可以以頻率或時間分開，前者稱為fd1)(頻分雙工)，后者稱為tdd (時分雙工)。對于fdd,上下行用不同的頻帶, 一般上下行的帶寬是一致的；而對于tdd,上下行用相同的頻帶，在一個頻 帶內(nèi)上下行占用的時間可根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)，并且一般將上下行占用的時 間按固定的間隔分為若干個時

16、間段，稱之為時隙。td-scdma系統(tǒng)采用的雙 工方式是tddo tdd技術(shù)相對于fdd方式來說，有如下優(yōu)點：(1) 易于使用非對稱頻段，無需具有特定雙工間隔的成對頻段。tdd技術(shù)不需要成對的頻譜，可以利用fdd無法利用的不對稱頻譜，結(jié) 合td-scdma低碼片速率的特點，在頻譜利用上可以做到“見縫插針”。只 要有一個載波的頻段就可以使用，從而能夠靈活地利用現(xiàn)有的頻率資源。 冃前移動通信系統(tǒng)而臨的一個重大問題就是頻譜資源的極度緊張，在這種條件下，要找到符合要求的對稱頻段非常困難，因此tdd模式在 頻率資源緊張的今天受到特別的重視。(2) 適應用戶業(yè)務需求，靈活配置時隙，優(yōu)化頻譜效率tdd技術(shù)調(diào)

17、整上下行切換點來口適應調(diào)整系統(tǒng)資源從而增加系統(tǒng)下行容 量，使系統(tǒng)更適于開展不對稱業(yè)務。(3) ±行和下行使用同個載頻，故無線傳播是對稱的，有利于智能天線 技術(shù)的實現(xiàn)，時分雙工tdd技術(shù)是指上下行在相同的頻帶內(nèi)傳輸，也就是說具有上下 行信道的互易性，即上下行信道的傳播特性一致。因此可以利用通過上行 信道估計的信道參數(shù)，使智能天線技術(shù)、聯(lián)合檢測技術(shù)更容易實現(xiàn)。通過 上行信道佔計參數(shù)用于下行波束賦形，有利于智能天線技術(shù)的實現(xiàn)。通過 信道估計得出系統(tǒng)矩陣an,用于聯(lián)合檢測區(qū)分不同用戶的干擾。(4) 無需笨重的射頻雙丁器，小巧的基站，降低成本由于tdd技術(shù)上下行的頻帶相同，無需進行收發(fā)隔離，可

18、以使用單片ic 實現(xiàn)收發(fā)信機，降低了系統(tǒng)成本。2.2智能天線技術(shù)智能天線也叫自適應天線，由多個天線單元組成，每一個天線后接一個 復數(shù)加權(quán)器，最后用相加器進行合并輸出。這種結(jié)構(gòu)的智能犬線只能完成 空域處理，同時具有空域、時域處理能力的智能天線在結(jié)構(gòu)上和對復雜些, 每個天線后接的是一個延時抽頭加權(quán)網(wǎng)絡(結(jié)構(gòu)上與時域fir均衡器相同)。 £1適應或智能的主要含義是指這些加權(quán)系數(shù)可以根據(jù)一定的自適應算法進 行自適應更新調(diào)整。智能大線是利用用戶空間位置的不同來區(qū)分不同用戶。不同于傳統(tǒng)的頻 分多址(fdma)、時分多址(tdma)或碼分多址(cdma),智能天線引入第4種 多址方式：空分多址(s

19、dma) o即在相同時隙、相同頻率或相同地址碼的情 況下，仍然可以根據(jù)信號不同的屮間傳播路徑而區(qū)分。sdma是一種信道增 容方式，與其他多址方式完全兼容，從而可實現(xiàn)組合的多址方式，例如空 分一碼分多址(sd-cdma) o智能大線與傳統(tǒng)犬線概念有本質(zhì)的區(qū)別，其理論 支撐是信號統(tǒng)計檢測與估計理論、信號處理及最優(yōu)控制理論，其技術(shù)基礎 是自適應天線和高分辨陣列信號處理。圖2-1智能天線陣元波束接收設以m元直線等距天線陣列為例：（第ni個陣元）則空域上入射波距離相差為：ad = m ax cosg時域上入射波相位相差為：（2必）（!可見，空間上距離的差別導致了各個陣元上接收信號相位的不同。經(jīng)過 加權(quán)后

20、陣列輸出端的信號為:m-la/-1-j/nav cos 0(2-1)z(0 = z wmum =a ho z wme 幾m=0m=0k'lb a為增益常數(shù)，s（t）是復包絡信號，wni是陣列的權(quán)因子。根據(jù)正弦波的疊加效果，假設第m個陣元的加權(quán)因子:j 77?ax-cos0(2-2)m-1 -j也ax(cos o-cos )(2-3)z(r) = a s(t) - x e 幾m=0結(jié)論：選擇不同的o,將改變波束所對的角度，所以可以通過改變權(quán)值來選擇合適的方向。針對不同的陣元賦予不同權(quán)值，最后將所有陣元的 信號進行同向合并，達到使天線輻射方向圖的主瓣自適應地指向用戶來波 方向的目的。智能天

21、線的優(yōu)勢：（1）提高了基站接收機的靈緻:度；（2）提高了基站發(fā)射機的等效發(fā)射功率；（3）降低了系統(tǒng)的干擾；（4）增加了 cdma系統(tǒng)的容量；（5）改進了小區(qū)的覆蓋;（6）降低了無線基站的成本。2. 3聯(lián)合檢測技術(shù)聯(lián)合檢測技術(shù)是多用戶檢測（multi-user detection）技術(shù)的一種。cdma 系統(tǒng)中多個用戶的信號在時域和頻域上是混疊的，接收時需要在數(shù)字域上 用一定的信號分離方法把各個用戶的信號分離開來。信號分離的方法大致 可以分為單用戶檢測和多用戶檢測技術(shù)兩種。聯(lián)合檢測作用包括：降低干擾（mai&isi）、提高系統(tǒng)容量、降低功控要 求。聯(lián)合檢測的原理：一個cdma系統(tǒng)的離散模型

22、可以用下式來表示：e = a-d + n（2-4）其中，d是發(fā)射的數(shù)據(jù)符號序列，e是接收的數(shù)據(jù)序列，n是噪聲，a 是與擴頻碼c和信道沖激響應h有關(guān)的矩陣。只要接收端知道a （擴頻碼c 和信道沖激響應h）,就可以估計出符號序列。對于擴頻碼c,系統(tǒng)是已知 的，信道沖激響應h可以利用突發(fā)結(jié)構(gòu)中的訓練序列midamblc求解出這樣就可以達到估計用戶原始信號d的忖的。b（l）圖2-2聯(lián)合檢測原理示意濾波器r(l)d"(k)2.4功率控制2.2.4. 1功率控制的作用（1）功率控制技術(shù)是cdma系統(tǒng)的基礎，沒有功率控制就沒有cdma系 統(tǒng)。（2）功率控制可以補償衰落，接收功率不夠時要求發(fā)射方增大

23、發(fā)射功 率。（3）功率控制可以克服遠近效應，對上行功控而言，功率控制的目標 即為所有的信號到達基站的功率夠用即可。（4）由于移動信道是一個衰落信道，快速閉環(huán)功控可以隨著信號的起 伏進行快速改變發(fā)射功率，使接收電平由起伏變得平坦。2. 2. 4. 2功率控制分類td-scdma的功率控制技術(shù)采取開環(huán)、閉環(huán)（內(nèi)環(huán)）和閉環(huán)（外壞）功率控制三種。功率控制一開環(huán)由于td-scdma釆用tdd模式，上行和下行鏈路使用相同的頻段，因此 上、下行鏈路的平均路徑損耗存在顯著的相關(guān)性。這一特點使得ue在接入 網(wǎng)絡前，或者網(wǎng)絡在建立無線鏈路時，能夠根據(jù)計算下行鏈路的路徑損耗 來估計上行或下行鏈路的初始發(fā)射功率。當它

24、接收到的功率越強，說明收 發(fā)雙方距離較近或有非常好的傳播路徑，發(fā)射的功率就越小，反之則越人。 開環(huán)功控只能在決定接入初期發(fā)射功率和切換時決定切換后初期發(fā)射功率 的時候使用。上行開環(huán)功率控制由ue和網(wǎng)絡共同實現(xiàn)，網(wǎng)絡需要廣播一些控制參數(shù), rfljue負責測量pccpci1的接收信號碼功率，通過開環(huán)功率控制的計算，確 定隨機接入時uppcii、pracii、puscii和dpcii等信道的初試發(fā)射功率。 功率控制一內(nèi)環(huán)(閉環(huán))快速閉環(huán)功率控制(內(nèi)環(huán))的機制是無線鏈路的發(fā)射端根據(jù)接收端物理 層的反饋信息進行功率控制，這使得ue (nodeb)根據(jù)nodeb (ue)的接收 sjlr值調(diào)整發(fā)射功率，

25、來補償無線信道的衰落。在td-scdma系統(tǒng)屮的上、 卜行專用信道上使用內(nèi)環(huán)功率控制，每一個子幀進行一次。功率控制一內(nèi)環(huán)(外環(huán))內(nèi)環(huán)功率控制雖然可以解決損耗以及遠近效應的問題，使接收信號保持 固定的信干比(sir),但是卻不能保證接收信號的質(zhì)量。接收信號的質(zhì)量 一般由誤塊率(bler)或誤碼率(ber)來表征。環(huán)境因素(主要是用戶的 移動速度、信號傳播的多徑和遲延)對接收信號的質(zhì)量有很大的硬性。當 信道環(huán)境發(fā)生變化時，接收信號sir和bler的對應關(guān)系也相應發(fā)生變化。 因此，需要根據(jù)信道環(huán)境的變化，調(diào)整接收信號的sir h標值。2. 5動態(tài)信道分配技術(shù)2. 5. 1動態(tài)信道分配方法td-scd

26、ma系統(tǒng)屮動態(tài)信道分配dca的方法有如下幾種：（1）時域動態(tài)信道分配因為td-scdma系統(tǒng)采用了 tdma技術(shù)，在一個td-scdma載頻上，使 用7個常規(guī)時隙，減少了每個時隙中同時處于激活狀態(tài)的用戶數(shù)量。每載 頻多時隙，可以將受干擾最小的時隙動態(tài)分配給處于激活狀態(tài)的用戶。（2）頻域動態(tài)信道分配頻域dca屮每一小區(qū)使用多個無線信道（頻道）。在給定頻譜范圍內(nèi)， 與5mhz的帶寬相比,td-scdma的.6mhz帶寬使其具有3倍以上的無線信 道數(shù)（頻道數(shù)）?？梢园鸭せ钣脩舴峙湓诓煌妮d波上，從而減小小區(qū)內(nèi)用 戶z間的干擾。（3）空域動態(tài)信道分配因為td-scdma系統(tǒng)采用智能天線的技術(shù)，可以通過

27、用戶定位、波束 賦形來減小小區(qū)內(nèi)用戶之間的干擾、增加系統(tǒng)容量。（4）碼域動態(tài)信道分配在同一個時隙中，通過改變分配的碼道來避免偶然出現(xiàn)的碼道質(zhì)量惡 化。2. 5. 2動態(tài)信道分配分類（1）慢速 dca：慢速dca主要解決対個問題：一是由于每個小區(qū)的業(yè)務量情況不同， 所以不同的小區(qū)對上下行鏈路資源的需求不同；二是為了滿足不對稱數(shù)據(jù) 業(yè)務的需求，不同的小區(qū)上下行時隙的劃分是不一樣的，相鄰小區(qū)間由于 上下行時隙劃分不一致時會帶來交叉時隙干擾。所以慢速dca主要有兩個 方面：一是將資源分配到小區(qū)，根據(jù)每個小區(qū)的業(yè)務屋情況，分配和調(diào)整 上卞行鏈路的資源；二是測量網(wǎng)絡端和用戶端的干擾，并根據(jù)本地干擾情 況為

28、信道分配優(yōu)先級，解決相鄰小區(qū)間由于上下行時隙劃分不一致所帶來 的交叉時隙干擾。具體的方法是可以在小區(qū)邊界根據(jù)用戶實測上下行干擾 情況，決定該用戶在該時隙進行哪個方向上的通信比較合適。（2）快速 dca：快速dca主耍解決以下問題：不同的業(yè)務對傳輸質(zhì)量和上下行資源的 要求不同，如何選擇最優(yōu)的時隙、碼道資源分配給不同的業(yè)務，從而達到 系統(tǒng)性能要求，并月.盡可能地進行快速處理。快速dca包描信道分配和信 道調(diào)整兩個過程。信道分配是根據(jù)其需耍資源單元的多少為承載業(yè)務分配 一條或多條物理信道。信道調(diào)整（信道重分配）可以通過rnc對小區(qū)負荷 情況、終端移動情況和信道質(zhì)量的監(jiān)測結(jié)果，動態(tài)地對資源單元（主要是

29、 時隙和碼道）進行調(diào)配和切換。2. 6接力切換技術(shù)接力切換是一種應用于同步碼分多址（scdma）通信系統(tǒng)中的切換方法。 該接力切換方式不僅具有上述“軟切換”功能，而且可以在使用不同載波 頻率的scdma基詁z間，甚至在td-scdma系統(tǒng)與其它移動通信系統(tǒng)，如gsm 或is-95 cdma系統(tǒng)的基站z間實現(xiàn)不丟失信息、不中斷通信的理想的越區(qū) 切換。接力切換適用于同步cdma移動通信系統(tǒng)，是td-scdma移動通信系統(tǒng) 的核心技術(shù)之一。同步碼分多址通信系統(tǒng)中的接力切換基本過程可描述如下（參見圖2-3)：(1) ms和bso通信;(2) bso通知鄰近基站信息，并提供用戶位置信息(基站類型、工作載

30、 頻、定時偏差、忙閑等)；(3) 切換準備(ms搜索基站，建立同步)；(4) bs或ms發(fā)起切換請求；(5) 系統(tǒng)決定切換執(zhí)行；(6) ms同時接收來£1兩個基站的相同信號；(7) 完成切換。圖2-3基站的接力切換過程3 td-scdma室內(nèi)無線信號傳播分析3.1室內(nèi)區(qū)域分類在無線網(wǎng)絡規(guī)劃屮，一般將h標覆蓋區(qū)域劃分為不同的區(qū)域類型，按照 不同的區(qū)域類型采用不同的服務等級和配置原則，以便合理地配置網(wǎng)絡資 源，以有限的投資滿足既定的服務質(zhì)量要求。對于以宏蜂窩為骨架的室外 網(wǎng)絡，通常根據(jù)業(yè)主業(yè)務需求和無線傳播環(huán)境進行區(qū)域分類。對于室內(nèi)覆 蓋而言，也有必要采取相類似的分類原則，但其分類更為微

31、觀和具體。由 于建筑功能決定了用戶的聚類和密集程度，及室內(nèi)的業(yè)務需求和服務要求, 因此，室內(nèi)區(qū)域只需要根據(jù)建筑物功能和無線環(huán)境的特點分類。1 按建筑物功能分類按建筑物功能分類是對不同建筑物的縱向分割，即室內(nèi)區(qū)域的宏觀分 割；按照建筑物的功能，室內(nèi)區(qū)域可分為8大類共計26小類，如表3-1所 力7 o2. 按無線環(huán)境的特點分類按無線環(huán)境的特點分類則是對同一建筑的橫向分割，即室內(nèi)區(qū)域的微 觀分割。按照無線環(huán)境的特點，室內(nèi)區(qū)域可以分為裙樓、標準層、地下層和電 梯等類型。室內(nèi)分布系統(tǒng)建設應根據(jù)不同的室內(nèi)環(huán)境特點來進行覆蓋：(1) 裙樓:一般位于建筑物的低樓層，樓層面積較大，空間隔斷較少或 空曠。通常窗邊

32、附近區(qū)域信號較好，縱深處信號較差。商業(yè)用途的裙樓不 僅需要解決信號覆蓋和容量問題，而且還應該注意控制信號外泄以及與室 外基站的平滑切換。(2) 標準層：裙樓以上的樓層(包括樓梯)，空間間隔較為規(guī)則，通常高 樓層信號較為雜亂，縱深處信號較差。標準層用途通常為住宅、辦公室、 酒店房間等，室內(nèi)分布系統(tǒng)主要解決覆蓋問題，重點是耍在室內(nèi)形成主導 信號。(3) 地下層：建筑物地面以下部分，包括地卜室、地卜停車場等，通常 為信號有區(qū)，采用室內(nèi)分布系統(tǒng)解決覆蓋問題的同時還要注意與地面信號 之間的切換問題。(4) 電梯:一般位于建筑物屮部，屬于封閉環(huán)境，為信號盲區(qū)。室內(nèi)分布系 統(tǒng)以滿足語音業(yè)務的需求為主。通常采

33、用在電梯內(nèi)安裝高增益泄向天線或 鋪設泄漏電纜的方式進行覆蓋，應注意保持信號連續(xù)性，減少電梯運行和 用戶進出電梯時的切換和掉話問題。衣3-1室內(nèi)區(qū)域按建筑物類型分類序號類別建筑功能1重要機關(guān)、辦公樓重要寫字樓政府機關(guān)醫(yī)院地方電信大樓學校(教學樓、辦公樓、宿舍樓)部分樓層大客八2賓館酒店卩q、五星級賓館二星級或者同級別賓館二星級賓館3餐飲娛樂消費場所人型專業(yè)市場(電子城、購物屮心等)餐飲娛樂場所室內(nèi)批發(fā)市場（包括集貿(mào)帀場等）商場、百貨、超市等4交通樞紐機場火車站、汽車站地鐵5大型場館會展中心、會議中心大型體育場6住宅樓宇大型住宅小區(qū)高檔住宅小區(qū)密集城中村（戶外基站無法解決的）高層住宅樓（純住宅）7

34、隧道鐵路隧道公路隧道垂要景區(qū)巖洞8綜合樓宇商住樓宇室內(nèi)區(qū)域的分類對于室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設具有重要的作用。在室內(nèi)分 布系統(tǒng)的規(guī)劃過程中，首先需要根據(jù)建筑物的功能確定建設的優(yōu)先級、需 要覆蓋的目標區(qū)域、需要提供的業(yè)務類型以及信源選取，在設計和建筑過 程中則必須根據(jù)裙樓、標準層、地下層和電梯等不同區(qū)域的無線環(huán)境特點, 合理地進行天線布局和功率分配。3. 2室內(nèi)環(huán)境特點及傳播機制室內(nèi)環(huán)境是封閉、半封閉的傳播環(huán)境，由于墻壁、門窗、家具和其他物 體的存在，從發(fā)射天線到接收天線的電波不僅有直射波、反射波，還有經(jīng) 過物體棱角邊緣的繞射產(chǎn)生的繞射波。室內(nèi)無線信號的傳播主要受以下因 素的影響：來口室內(nèi)墻體、樓板等物

35、體的反射和繞射。穿過墻體、樓板和其他障礙物的透射。能量的隧道效應，高頻段信號在長走廊內(nèi)傳播場景下尤為明顯。在無線鏈路的一段或兩端人員或物體的移動。由于信號在室內(nèi)無線環(huán)境受到諸多因素的影響，由此而導致了以下幾 個方面的結(jié)果：（1）路徑損耗。除了 £1由空間損耗還包括其他障礙物以及穿透建筑材 料所產(chǎn)生的額外損耗，此外，口由空間損耗可能因隧道效應而降低。（2）路徑損耗的時間和空間變化。（3）電波的反射和繞射分量導致的多徑效應。（4）移動臺的隨機放置導致的極化失配。圖3-1給出了電波從發(fā)射機到接收機的4種傳播機制一直射波、反射 波、繞射波和透射波。圖3-1從發(fā)射機到達接收機的射線假設發(fā)射源的

36、信號場強為e。，對視距傳播而言，由于發(fā)射機與接收機z間沒有阻扌當，則視距情況下接收到的直射波場強el0s為:*旳elos = £0 （3t）式（3-1 ）中，r為波數(shù)，斤為發(fā)射機到接收機的視距距離。 經(jīng)過一次繞射后接收到的信號場強ed為：°一 jk2red = e° d（3-2）zi壯（a+q式（3-2）中,丫2為發(fā)射機到墻體轉(zhuǎn)角的距離；烏為轉(zhuǎn)角到接收機的距離；d為繞射系數(shù)。經(jīng)過一次透射和反射到達接收機的信號場強etr為：(3-3)式（3-3 ）中，“為發(fā)射機到墻體的距離;“為從透射出墻體到反射點的 距離;哄為反射點到接收機的距離。對于射線的多次反射、透射和繞射，

37、連續(xù)地應用上面的公式，就能得到 信號的最終場強。設共有n條射線到達了接收機，第i條射線在接收機處 的場強為e,貝ij接收點處總的電場強度e如為：(3-4)因此從發(fā)送機到接收機的路徑損耗pl （單位:db）為:(3-5)3. 3室內(nèi)環(huán)境傳播模型3. 3.1衰減因子模型衰減因子模型適用于建筑物內(nèi)傳播預測，其包含了建筑物類型影響以 及阻扌當物引起的變化。這-模型靈活性很強，預測路徑損耗與測量值的標 準偏茅約為4db,而對數(shù)距離模型的偏羞可達13 db0哀減因子模型為：z =z(f/) + 10/s,.log10(4)+ faf(3-6)do式(3-6 )中，表示同層測試的指數(shù)值(同層指同一建筑樓層)

38、。不同 樓層路徑損耗可通過附加樓層衰減因子(faf, floor attenuation factor) 獲得，或者faf也可由考慮多樓層影響的指數(shù)所代替，即z(d) = z(d。) + logi0(4)(3-7)d°式(3-7)中，滄，：表示基于測試的多樓層路徑損耗指數(shù)。宗內(nèi)路徑損耗等于自由空間損耗加上附加損耗因子，并且隨著距離成指 數(shù)增長。對于多層建筑物，有z(d) = z(d() + 20 log1()() + acl + faf(3-8)d°式(3-8)+，。為信道衰減常數(shù)，單位為db/mo3. 3. 2 keenan-motley 模型馬特內(nèi)一馬恩納(keenan

39、-motley)模型用于模擬室內(nèi)路徑損耗。這是一 個實驗模型，用以考察從發(fā)射機到接收機路徑中，由墻壁和地板造成的損 耗。模型預測的路徑損耗(db)為仏詁)+10刃 og2 + ix厶 +f 件<3-9)>1 /=1式(3-9)屮，厶表示在參考點(5處)上的損耗，了是功率延遲系數(shù)，x 代表發(fā)射機到接收機的路徑氏度，nwj和表示發(fā)射信號穿過不同種類的 墻和地板的數(shù)量，lwj和厶門代表不同種類的墻和地板相對應的損耗因子。 這些參數(shù)的建議值為厶=37db、1丁二 12db32db 二 1qb、d駆n 。3. 3.3多墻模型為了更好地符合測量，馬特內(nèi)一馬恩納模型可以通過包括關(guān)于穿過地板數(shù)日的

40、非線性函數(shù)來修正。路徑損耗為“腫 lfs+lc + lfn7+£fy=i(3-10)式(3-10)中，厶陽表示發(fā)射機和接收機z間的自由空間損耗，-是一個常 量，厶?表示穿過類型j的墻的損耗，ny表示在發(fā)射機和接收機之間類型 j的墻的數(shù)冃，m表示發(fā)射機和接收機z間地板的數(shù)冃，lf表示穿過相鄰 地板的損耗，指數(shù)此為式(3-11)中，b是一個根據(jù)經(jīng)驗確定的常量。典型值為lf=18.3db> j二2、lwl=3. 4 db、u=6. 9db> b二0. 46。其中,s是穿過窄墻(小于10m)的損耗,%是穿過寬墻(大于10m)的損耗。3. 3.4 itu-r p. 1238室內(nèi)傳播

41、模型冃前業(yè)界推薦使用的是itu-r p. 1238室內(nèi)傳播模型。該模型把傳播場 景分為視距(los)和非視距(nlos)兩種。對于los場景，模型所用的公式為pllos = 20 log(/) + 20 log(7 )-28db + xa(3-12)對于nlos場景，模型所用的公式為plnlos = 201og(/) + n log(d) - lfn - 28db +(3-13)其中，n為距離損耗系數(shù);f為頻率，單位為mhz; d為ue與發(fā)射機之 間的距離，單位為m, d>lm;為樓層穿透損耗系數(shù)；x。、為慢衰 落余量，取值與覆蓋概率要求和家內(nèi)慢衰落標準差有關(guān)(該模型適用的頻率 范圍為

42、18002000mhz)。3.4單天線覆蓋能力在室內(nèi)分布系統(tǒng)的設計屮，設計人員需要結(jié)合覆蓋場景，測試單天線在 特定場景下的覆蓋距離，以便進行室內(nèi)天線的布放。根據(jù)gsm, wcdma, td-scdma系統(tǒng)室內(nèi)分布的工程經(jīng)驗，給出了不同場景下單天線的典型輸出 功率和與z相對應的覆蓋半徑。根據(jù)室內(nèi)分布系統(tǒng)“復雜場景小功率、多 天線”、“簡單環(huán)境大功率、少天線”的天線布放策略，各吸頂天線入口的 單載波p-ccpch功率按照5dbm設計。吸頂天線增益取3dbi,覆蓋邊緣 p-ccpch rscp值取-85dbm。環(huán)境損耗附加值和距離損耗的取值需要采集大 量的工程實測數(shù)據(jù)。根據(jù)itu-r p. 1238

43、室內(nèi)傳播模型，只耍確定了齊種典 型場景下的環(huán)境損耗附加值厶弘）、傳播損耗指數(shù)n、慢衰落余量x。.、發(fā)射 天線增益gi （單位為dbm ）、發(fā)射天線入口電平pt （單位為dbm ）最小接收電 平p（單位為dbm）等，即可得出特定場景下的覆蓋能力r （單位為m）。td-scdma單天線覆蓋半徑如表3-2表3-2單天線覆蓋參考半徑典型場景環(huán)境損耗慢衰落余距離損ptprgr寫字樓208285-8539商場超市208225-85317會展中心198225-85319會議中心198225-85319室內(nèi)體育場館158225-85328民航機場188225-85321災館酒店228285-8538娛樂場所2

44、28285-8538地下停車場178225-85323電梯258225-8510214 td-scdma室內(nèi)分布系統(tǒng)規(guī)劃與設計方法4.1室分系統(tǒng)規(guī)劃設計目標4. 1. 1覆蓋水平設計無線信號強度隨時隨地地變化，覆蓋水平的一般要求是終端在h標覆蓋 區(qū)域內(nèi)的95%的地理位置，99%的時間可接入網(wǎng)絡。但在實際應用的時候， 認為信號變化的統(tǒng)計規(guī)律和時間沒有關(guān)系一般不對時間上的覆蓋概率作耍 求，只從地理位置的覆蓋概率的角度給出要求。室分系統(tǒng)的設計首先要保證室內(nèi)信號滿足業(yè)務接入和保持的最小覆蓋 電平要求，還要保證室內(nèi)小區(qū)在h標區(qū)域成為主導小區(qū)。室分系統(tǒng)信號邊緣強度、td-scdma使用公共控制物理信道(p

45、rimarycommon control physical channel, pccpch)的電平,可以參考以下數(shù)值:(1) 地下室、電梯等封閉場景要求90%的覆蓋區(qū)域pccpcii rscp-90dbm(2) 樓宇底層要求90%的覆蓋區(qū)域pccpch rscp-85dbm(3) 樓宇高層要求85%的覆蓋區(qū)域pccpch rscpm-90dbm4.1.2干擾控制要求室分系統(tǒng)的建設不應該影響到室外信號，室外信號也不應該t擾室分系 統(tǒng)的信號，這就涉及室內(nèi)外泄露的控制。在室外10m處應滿足室內(nèi)小區(qū)信號td-scdma pccpcii rscpw-95dbm,或 者室內(nèi)小區(qū)外泄到室外的信號的pccpc

46、h rscp比信號最強的室外小區(qū)小 lodbo同樣在市內(nèi)小區(qū)覆蓋區(qū)域，室外小區(qū)的信號應滿足pccpch rscp -95dbm,或者室內(nèi)小區(qū)的信號比室外小區(qū)泄漏進來的信號大w-95dbm。室內(nèi)外信號的泄露在信號質(zhì)量上的表現(xiàn)就是載干比的卜降。一般要求在 較為封閉的室內(nèi)場景，td-scdma pccpch c/im-3db,在一般樓宇，要求 td-scdma pccpch c/iodbo4.1.3容量要求室分系統(tǒng)的容量是指cs業(yè)務支持多少忙時話務量，ps業(yè)務支持多少忙 時吞吐量，hsdpa業(yè)務支持多少邊緣吞吐率。但是在不同室內(nèi)環(huán)境下，服務 的用戶量不同，總的容量要求不一樣。容量要求一般要給出單用戶

47、忙時的cs業(yè)務等效語咅業(yè)務量，單用戶忙 時的ps業(yè)務總吞吐量，iisdpa業(yè)務小區(qū)的邊緣吞吐量率。卜面給出的是參考數(shù)值，而不是絕對要求，具體問題具體分析。單用戶忙時的cs業(yè)務等效語音話務量：0. 02erlo單用戶忙時的ps業(yè)務總吞吐量：下行,sookbit；上行,150kbito hsdpa 邊緣吞吐率：300、400kbit/s。4. 1.4業(yè)務質(zhì)量要求業(yè)務質(zhì)量主耍體現(xiàn)在業(yè)務接入的難度和接入后業(yè)務保持的效果上。 接入的難度一般用阻塞概率（也叫呼損率）來表示，阻塞概率是指一個 業(yè)務發(fā)起呼叫，由于系統(tǒng)容量不足、干擾受限，有多大的概率被拒絕。阻塞概率越大（即可以拒絕很多業(yè)務請求），需要的資源就越

48、少；阻塞 概率越?。床辉试S拒絕太多業(yè)務請求），需要的資源就越多。一般情況下, 無線信道的阻塞概率為2%。接入后業(yè)務保持的效呆，在網(wǎng)絡側(cè)一般用誤塊率的指標（13ler target） 來表示。課塊率要求越低，業(yè)務的解調(diào)門限要求就越高，需要的系統(tǒng)資源 也就越高；反之，誤塊率要求越高，業(yè)務的解調(diào)門限就可以低一點，需要 的系統(tǒng)資源也就越少。下面給出不同業(yè)務的誤塊率要求的參考值，實際應用是要具體問題具休 分析。amr12. 2k （語音業(yè)務）:l%ocs64k （視頻業(yè)務）:0. 1%1%。ps業(yè)務、hsdpa業(yè)務（數(shù)據(jù)業(yè)務）：5曠10%。4.2室內(nèi)鏈路預算無線電波從發(fā)射端發(fā)出，要經(jīng)歷各種損耗、增益，

49、也可能經(jīng)歷各種衰落、 干擾，一直到接收端被接受。鏈路預算是指考慮影響無線電波傳播過程的 各種因素，計算無線電波在一定的無線環(huán)境中，可能傳播的最遠距離和最 大面積，從而進行覆蓋預算。室內(nèi)覆蓋的鏈路預算可分為3段，如圖4-2所示。6 ldb/100mshdo7dbn20db介jr 損経 o.3db三功分2115<3二功分富弟一段：從信諫發(fā)射埸口封天線口£二段：室內(nèi)無線幵k第三段嬪端圖4-2室內(nèi)覆蓋的鏈路預算圖示第一段是從信源發(fā)射端口到天線口。這一段的損耗包括饋線損耗、功分 器和耦合器的分配損耗與介質(zhì)的物理損耗。室分系統(tǒng)的天線增益比室外宏 站系統(tǒng)的天線增益小很多，因為室內(nèi)環(huán)境適合用小

50、功率天線多點覆蓋，而 室外環(huán)境一般用較人增益天線，進行較人范圍覆蓋。第二段是室內(nèi)無線環(huán)境。室內(nèi)無線環(huán)境主要的損耗是路損、隔墻隔層穿 透損耗，當然還要考慮一定的影音衰落余量。第三段是無線電波在終端的接收和發(fā)送。這一部分和室外環(huán)境的完全一 樣。這一段主?？紤]的是終端的最小電平。當然，在室內(nèi)環(huán)境下，有時候 不僅要滿足終端的最小接收電平，還要滿足一定的邊緣覆蓋電平。通常情 況下，邊緣覆蓋電平要求比終端的最小接收電平大很多。手機允許的最遠距離是有最大允許路損決定的。最人允許路損（mapl）=天線口功率-手機最小接收電平（邊緣覆蓋電平）手機允許的最小距離是有最小耦合損耗決定的。最小耦合損耗（mcl）二最小

51、發(fā)射功率-信源的底噪4.3室內(nèi)容量設計4. 3. 1話務模型特點話務模型的描述包括兩個方面：一方面是用戶行為的數(shù)學描述；另一方 面是業(yè)務特征的數(shù)學描述。用戶行為的數(shù)學描述包括一個區(qū)域有多少人，使用各種無線通信業(yè)務的 比例是多少，單位時間使用多少次，每次多長時間等內(nèi)容。業(yè)務特征的數(shù)學描述主耍是指無線系統(tǒng)能提供哪些業(yè)務，這些業(yè)務具有 怎樣的容量特性，如占用多少信道資源，上下行貸款需求是否對稱，期望 怎樣的服務質(zhì)量等。不同室內(nèi)場進的話務特點不一樣，同一樓宇的不同功能區(qū)域的話務特點 也有差異。接下來介紹室內(nèi)常用的話務模型，當然不同場景有很大的差別，這里的 話務模型僅供參考。表4-2和表4-3分別是室內(nèi)

52、環(huán)境卜，cs業(yè)務和ps業(yè)務的單用戶參考話務 模型。«4-2室內(nèi)cs業(yè)務單用八參考話務模型cs業(yè)務用戶滲透率單用戶忙時話務量/erl基本語音(amr 12.2k)100%0.02可視電話(cs64k)50%0.001表4-3室內(nèi)ps業(yè)務單用戶參考話務模型ps業(yè)務用戶滲透率單川戶忙時吞吐s/kbit上行(ul)下行(dl)ps64k100%130540ps128k50%70270ps384k10%2090表4-2和表4-3屮，cs域給出的是以erl為單位的忙時話務量，ps域 給出的是以kbit為單位的忙時話務量。為了便于使用erlang法，同意使 用erl作為單位。ps域從kbit轉(zhuǎn)換為

53、elang公式如下:皿中凸、丁友且廠，單用戶忙時吞吐量(kbit)單用戶話z =業(yè)務速率x激活因子x36004. 3.2室內(nèi)容量估計給定話務模型，求出所需的信道資源屬，進而求出所需的載波數(shù)，就是 容量估算，包括兩種方法。(1) erlang 法根據(jù)給定的話務量要求，通過查詢erlang-b表得出一定阻塞率條件下 所需的信道資源數(shù)目。這個方法的基本思想來源于排隊理論。erlang法在 多業(yè)務的條件下，根據(jù)查詢erlang-b表的位置不同，乂可分為等效erlang 法、post-erlang 法和 compbell 法。(2) 隨機背包算法根據(jù)不同業(yè)務的話務量大小規(guī)律，隨機的產(chǎn)生話務，每次產(chǎn)生的話

54、務系 統(tǒng)按照最有原則占用一定的信道資源，通過多次計算，求出總的信道資源 數(shù)。背包算法由于計算量大，必須通過計算機仿真實現(xiàn)。4.4鄰區(qū)、頻率、擾碼規(guī)劃4. 4.1鄰區(qū)規(guī)劃室分系統(tǒng)中有兩種鄰區(qū)：一種是室分系統(tǒng)小區(qū)和室外宏站小區(qū)的鄰區(qū)關(guān)系；另一種是室分系統(tǒng)內(nèi)部小區(qū)之間的鄰區(qū)關(guān)系。室內(nèi)外鄰區(qū)規(guī)劃一般有以下幾種情況。（1）樓宇出入口在樓宇出入口、地下停車場出入口需要規(guī)劃室內(nèi)小區(qū)與室外小區(qū)的雙向 鄰區(qū)關(guān)系。（2）中高層窗口處在室內(nèi)場景中，室內(nèi)小區(qū)應該是主導小區(qū)，在室內(nèi)環(huán)境中室外宏站信號 應比室內(nèi)信號小很多，這樣，在室內(nèi)的用戶應該優(yōu)先駐留或選擇室內(nèi)小區(qū)。 在這種情況下，中高層室內(nèi)與室外不需要規(guī)劃鄰區(qū)關(guān)系。配

55、置室外小區(qū)到室內(nèi)小區(qū)的單向鄰區(qū)要格外小心。在外泄比較嚴重的悄 況下配置單向鄰區(qū)，可能導致頻繁切換失敗。單向鄰區(qū)的配置盡量限制在 室外小區(qū)和室內(nèi)高層小區(qū)之間，并且不要普遍使用。室內(nèi)小區(qū)自身的鄰區(qū)配置一般有以下兒種情況。（1）室內(nèi)只有一個小區(qū)如果整個樓宇只有一個小區(qū)，不需要考慮室內(nèi)小區(qū)之間的鄰區(qū)規(guī)劃。（2）樓宇內(nèi)劃分為多個小區(qū)，每小區(qū)由多層對大型樓宇內(nèi)的不同校區(qū)，盡量利用自然隔層來劃分不同小區(qū)。不同樓 層的相鄰小區(qū)要配置鄰區(qū)關(guān)系。（3）同一樓層分若干小區(qū)有些大型樓宇，話務量大，同一樓層會劃分為多個小區(qū)，這些小區(qū)z間 需要規(guī)劃緊密的鄰區(qū)關(guān)系。（4）電梯鄰區(qū)設置一般情況下，電梯內(nèi)只用一個小區(qū)來覆蓋，但在比較高的樓宇中，電梯 被劃分為多個小區(qū)，相鄰小區(qū)z間要配置雙向鄰區(qū)。電梯內(nèi)小區(qū)與每層電梯廳小區(qū)為同一小區(qū)，可以不規(guī)劃鄰區(qū)。但很多時 候，電梯內(nèi)小區(qū)與每層覆蓋小區(qū)不一樣，必須要配置雙向鄰區(qū)關(guān)系。4. 4. 2頻率規(guī)劃蜂窩移動通信系統(tǒng)里的一個非常重要的概念就是頻率復用，頻率資源是 有限的，但是為用戶服務的覆蓋面積及容量需求是無限的。互不干擾的兩個小區(qū)可以使用相同的頻率。什么樣的同頻小區(qū)可以互不 干擾呢？有以下兒種情況：(1) 支持同頻組網(wǎng)的無限制式(2) 相隔一定距離的小區(qū)(3) 隔離度足夠人的小區(qū)室內(nèi)頻率規(guī)劃的要點在于：主載頻確保界頻；室內(nèi)小區(qū)需要設置單獨的 頻點，以區(qū)分與室外；室