学士学位论文tdscdma3g网络建设研究.docx

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学士学位论文tdscdma3g网络建设研究

常州信息职业技术学院

学生毕业设计（论文）报告

系别：

网络与通信工程学院

专业：

班号：

学生姓名：

学生学号：

设计（论文）题目：

指导教师：

设计地点：

常州信息职业技术学院

起迄日期：

2013.9-2013.11

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毕业设计（论文）任务书

专业班级姓名

一、课题名称：

二、主要技术指标：

三、工作内容和要求：

四、主要参考文献：

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专业班级姓名

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三、主要工作内容：

四、主要参考文献：

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毕业设计（论文）开题报告

设计（论文）题目

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时间（迄止日期）

工作内容

五、指导教师意见：

指导教师签名：

年月日

六、系部意见：

系主任签名：

年月日

摘要

TD-SCDMA的试验网已经建成并投入使用。

TD-SCDMA试验网的建设对我国具有深远的意义。

室内覆盖系统又是其中很重要的一部分。

从频率资源紧张、TD-SCDMA对于国内运营商、设备商的发展机会等几个方面简要地介绍了TD-SCDMA在3G网络建设中重要意义。

本文对于TD-SCDMA采用的关键技术，如智能天线、联合检测、同步CDMA、接力切换及动态信道分配等作了介绍。

由于室内移动通信存在覆盖、容量及质量等方面的问题，有必要进行室内覆盖分布系统的建设。

室内分布系统由信号源和信号分布系统两部分组成。

根据信号源的不同，室内覆盖分布系统可分为无源分布系统、有源分布系统及光纤分布系统三类。

另外，本文对室内覆盖的规划流程简单地做了介绍。

在进行室内覆盖方案设计时需要注意直放站引入对网络的影响，上下行链路平衡，室内信号的外泄和上下行的时延差等几个问题。

本文还介绍了的话务模型，对室内传播模型也做了相应的介绍，并介绍了覆盖区场强的预测方法。

在设计TD-SCDMA室内分布系统时，要根据不同的场景选择合适的信号源，天线的选择与布放也需要考虑，同时要控制室内信号的外泄，及考虑系统间干扰等因素。

关键词：

TD-SCDMA，室内覆盖，话务模型，传播模型,

Abstract

TheTD-SCDMAtrialnetworkhasbeencompletedandputintouse.TD-SCDMAtrialnetworkconstructionhasfar-reachingsignificancetoourcountry.In-doorcoveragesystemisanimportantpartof.Tension,TD-SCDMAfromfrequencyresourcesforthedevelopmentofthedomesticoperators,equipmentb-usinessopportunitybrieflyintroducedseveralaspects,suchasTD-SCDMAsignificanceinthe3gnetworkconstruction.

Inthispaper,forthekeytechnologyofTD-SCDMAadopts,suchassmartantenna,jointdetection,synchronousCDMA,relayswitchanddynamicchannelallocation,etcareintroduced.

Becauseindoormobilecoverage,capacityandqualityissues,suchasthen-eedfortheconstructionofindoorcoveragedistributionsystem.Indoordistributi-onsystemconsistsoftwoparts,signalsourceandsignaldistributionsystem.A-ccordingtodifferentsignalsource,theindoorcoveragedistributionsystemcanbedividedintoactivepassivedistributionsystem,distributionsystemandfiberdistributionsystem.Inaddition,inthispaper,theindoorcoverageoftheplanni-ngprocessispresentedbriefly.Intheindoorcoveragedesignrepeaterstationsneedtobepaidattentiontoinintroducingtheinfluenceofthenetwork,haslin-kbalance,indoorsignalleakageandthetimedelayseveralproblemssuchasupanddown.

Thisarticlealsointroducesthetrafficmodel,theindoorpropagationmodelsalsomadethecorrespondingintroduction,andintroducedthecoverageareaoffieldstrengthpredictionmethod.InthedesignofTD-SCDMAindoordistributio-nsystem,accordingtothedifferentscenariostochoosetheappropriatesource,antennaselectionandclothalsoneedtoconsider,atthesametimetocontroltheindoorsignalleakage,andtheinterferenceofthesystemandotherfactors.

Keywords:

TD-SCDMA，IndoorCoverage，Trafficmodel，Propagation

Model

第1章前言

随着全球经济的发展,各大中型城市高楼林立,宾馆和大型购物商场、超市建设规模不断增加,地下交通系统不断新建,这些场所的建设大都釆用钢筋框架结构和新型墙体材料,这些材料对无线电波有效强的屏蔽和吸收效果,造成无线信号在传输的过程中衰耗增加,在室内以及各种较为封闭的场所形成了移动信号的弱区甚至盲区,造成移动用户通话时断时续,甚至会出现不在服务区的现象,然而这些场所往往又是移动用户较为集中的地方,在这些地方无法使用移动终端,会直接造成用户对所使用业务的使用感知度降低,最终造成运营商用户的流失。

据统计,随着人们日常活动越来越多的集中在室内,移动用户的室内通话行为逐步增加,筑物内话务密度不断上升,而室内往往是网络覆盖的薄弱点,在商业区、写字楼、交通车站等移动用户密集区,仅仅依靠室外宏蜂窝的覆盖已远远不能满足容量要求。

目前,室内覆盖的需求,主要集中在以下几种场所:

如面积超过2万平方米的大型商场、高档商业写字楼、娱乐场所、飞机场候机楼、火车站/地铁站、停车场、体育馆、展览场馆、人行地下通道,购物中心,室内/地下停车场,以及展览中心等。

可为运营商提升品牌形象的场所:

如政府办公场所、星级宾馆、大中专院园、工业园区、新闻中心、以及竞争对手有覆盖的场所。

还有就是用户投诉较多的地点。

这些区域由于室外宏蜂窝已无法满足容量要求,造成无法手机呼出、掉话等现象,这些无法进行的通话称为隐含话务量。

只有通过提高网络覆盖性能,隐含话务量才能给运营商带来新的收入,而且还将大大提升运营商的网络形象,在用户心目中树立良好的网络品牌。

室内覆盖为运营商创造的价值逐步提升,人们对室内覆盖也越发重视,尤其是其可以给运营商带来可观的利润增长点。

随着无线通信产业的进一步发展,3G业务渐渐取代了原有的2G业务,3G网络覆盖逐渐增大,3G室内覆盖显示出比2G更为重要的地位。

由于3G各类信号的频段在2000MHz左右,高频段带来了更大的穿透损耗和传播传输损耗,因此3G室内覆盖的重要性更加明显,做好3G室内覆盖在提高运营商运营收入和提升企业品牌实力中将起到举足轻重的作用。

第2章第三代移动通信主流技术比较及TD-SCDMA的意义

近年来，移动通信发展迅速，特别是在我国，移动通信增长的态势迅猛。

目前，国内移动用户已超过2.4亿，并仍在加速增长，市场规模巨大。

但是，现有系统的容量越来越显得不够，难以实现高速数据服务、全球覆盖、国际漫游等服务业务。

随着通信技术的发展，第三代移动通信技术提供了全球无缝覆盖和漫游、更大的容量、支持窄带业务，并提供车速下的144Kbps、步行下384Kbps及室内条件下2Mbps的高速数据服务，实现个人通信的第三代移动通信系统。

2.1第三代移动通信主流技术比较

第三代移动通信由WCDMA、CDMA2000和TD－SCDMA三大主流技术构成。

WCDMA即宽带CDMA技术，其扩频码速率为3.84Mchip/s，载波带宽为5MHz，而CDMA2000的扩频码速率为1.2288Mchip/s，载波带宽为1.25MHz；另外，WCDMA的基站间同步是可选的，而CDMA2000的基站间同步是必需的，因此需要全球定位系统（GPS），以上两点是WCDMA和CDMA2000最主要的区别。

除此以外，在其它关键技术方面，例如功率控制、软切换、扩频码以及所采用分集技术等都是基本相同的，只有很小的差别。

TD－SCDMA采用时分双工（TDD）、TDMA/CDMA多址方式工作，扩频码速率为1.28Mchip/s，载波带宽为1.6MHz，其基站间必须同步，与其他两种技术相比采用了智能天线、联合检测、上行同步及动态信道分配、接力切换等技术，具有频谱使用灵活、频谱利用率高等特点，适合非对称数据业务。

下面就标准的稳定性、系统性能、设备成熟性、漫游能力、业务提供能力以及知识产权等几方面的因素对WCDMA、CDMA2000和TD－SCDMA进行比较分析。

2.1.1标准稳定性

WCDMA标准由3GPP组织制订，目前已经有多个版本，即R99、R4、R5和R6等，其中R99版本已经稳定。

它的主要特点是无线接入网采用WCDMA技术，核心网分为电路域和分组域，分别支持话音业务和数据业务，并提出了开放业务接入（OSA）的概念，最高下行速率可以达到384kbit/s。

R4版本是向全分组化演进的过渡版本，与R99比较其主要变化在电路域引入了软交换的概念，将控制和承载分离，话音通过分组域传递，另外，R4中也提出了信令的分组化方案，包括基于ATM和IP的两种可选形式。

R5和R6是全分组化的网络，在R5中提出了高速下行分组接入（HSDPA）的方案，可以使最高下行速率达到10Mbit/s。

在R6中提出了高速上行分组接入（HSUPA）的方案。

CDMA2000标准由3GPP2组织制订，版本包括Release0、ReleaseA、EV－DO和EV－DV，Release0的主要特点是沿用基于ANSI－41D的核心网，在无线接入网和核心网增加支持分组业务的网络实体，单载波最高上下行速率可以达到153.6kbit/s。

ReleaseA是Release0的加强，单载波最高速率可以达到307.2kbit/s，并且支持话音业务和分组业务的并发。

EV－DO采用单独的载波支持数据业务，可以在1.25MHz标准载波中支持平均速率为600kbit/s、峰值速率为2.4Mbit/s的高速数据业务，到EV－DV阶段，可在一个1.25MHz的标准载波中，同时提供语音和高速分组数据业务，最高速率可达3.1Mbit/s。

TD－SCDMA标准也由3GPP组织制订，目前采用的是中国无线通信标准组织（ChinaWirelessTelecommunicationStandard，CWTS）制订的TSM（TD－SCDMAoverGSM）标准，基于TSM标准的系统其实就是在GSM网络支持下的TD－SCDMA系统。

TSM系统的核心思想就是在GSM的核心网上使用TD－SCDMA的基站设备，其A接口和Gb接口与GSM完全相同，只需对GSM的基站控制器进行升级。

一方面利用3G的频谱来解决GSM系统容量不足，特别是在高密度用户区容量不足的问题，另一方面可以为用户提供初期最高达384kbit/s的各种速率的数据业务，所以基于TSM标准的TD－SCDMA系统对已有GSM网的运营商是一种很好的选择。

以后TD－SCDMA将融入3GPP的R4及后续标准中。

在标准的完整性方面，三种技术在无线接入技术方面都有完整的定义和提高速率的方案，在核心网技术方面，都有向分组化演进的路线，但3GPP在标准规范方面的思路更清晰。

在业务、网管、计费相关规范方面，3GPP的定义更严谨、更完善。

2.1.2系统性能

系统性能主要表现为系统容量和覆盖，对于蜂窝系统来说，单纯从理论上计算单小区的容量是没有实际意义的，只能作为参考，必须从蜂窝组网的情况来考察，一般系统容量可以通过系统仿真和实测来获得，下面主要对这两个方面进行比较：

2.1.2.1容量

在讨论无线系统的容量时，不能脱离具体的业务和无线环境，因此在采用CDMA技术的系统中，空中接口的容量与业务的Eb/Io（比特能量与干扰功率密度之比）、增益处理、其它小区的干扰、基站发射功率和信道码的数量均有关系，下面分别说明对于话音业务和高速分组数据业务，三种技术的容量差别。

对于话音业务，由于三种系统载波带宽不同，一般比较单位带宽内的平均容量。

过系统仿真的方法，可得到WCDMA和CDMA2000的结果相近，TD－SCDMA也没有大的差别。

对于数据业务容量，一般用系统的单位带宽内的数据吞吐量来表示，3G引入了多种速率的数据业务，即使是对同一系统，不同的业务组合也会产生不同的数据吞吐量。

从仿真的结果看，对于中低速数据，WCDMA和CDMA2000是基本相当的，但是WCDMA在高速数据业务上具有优势。

TD－SCDMA由于其技术特点，在理论上具有较高的频谱效率，适合提供数据业务，但还需要得到更多试验的验证。

2.1.2.2覆盖

基站的覆盖范围主要由上下行链路的最大允许损耗和无线传播环境决定。

在工程上一般通过上下行链路预算，来估算基站的覆盖范围，在相同的频带内，WCDMA和CDMA2000的覆盖基本相同。

由于TD－SCDMA采用TDD方式，在广域覆盖上要逊于采用FDD方式的其它两种技术。

2.1.3业务提供能力

目前业务的竞争已经成为现有运营商的竞争焦点，对于新的移动运营商也不例外，只有能够提供全方位的大众业务和特色业务，才能更多地争取用户，提高竞争力。

3GPP和3GPP2都对业务分类和业务生成机制进行了规范，在业务种类方面二者基本相同，包括基本话音业务、补充业务以及多种数据业务。

在业务生成机制方面，3GPP中定义了多种业务生成机制，例如基于网络的OSA和用户化应用移动网络增强逻辑（CustomizedApplicationforMobileNetworkEnhancedLogic，CAMEL）、移动执行环境（MobileExecutionEnvironment，MExE）和USAT（USIMApplicationToolkit，USIM应用工具箱，其中USIM是UniversalSubscriberIdentityModule通用用户识别模块）等。

这些机制都着眼于能使运营商方便快速地提供业务，并本着业务的提供和基础网络相分离的原则，使得业务可以由运营商以外的第三方提供，在业务和网络之间采用开放的标准接口，业务的开发主要由IT开发人员来完成，运营商负责网络的运营和对众多的业务提供商的组织和管理。

3GPP2也提出了相应的业务理念，在智能网方面有WIN规范，在开放业务体系方面，目前并无相关规范，打算采用3GPP的OSA概念。

所以3GPP2在开放业务体系方面起步较晚，没有3GPP完善。

2.1.4设备成熟度

设备成熟度是运营商建设网络要考虑的一个重要因素，它关系到网络运行的稳定性、可靠性。

从目前的情况看，CDMA2000是最成熟的，尤其在终端方面，商用终端种类达到一百多种（使用频段在800MHz～1.9GHz），用户可以有更多的选择。

WCDMA的R5版本的系统产品也基本成熟，终端仍是开展业务的瓶颈（使用频段为2GHz）。

目前，不论在系统还是终端方面，TD－SCDMA的产品成熟度都落后于WCDMA和CDMA2000，尚无正式商用网络开通，还缺少成熟的网络规划和测试的工具。

2.1.5漫游能力

良好的全球漫游能力有利于与其他运营商的合作和吸引高端用户，影响漫游能力的主要因素包括运营商的采用情况、使用频段以及信令的互通性。

从运营商的选择看，虽然CDMA2000的商用早于WCDMA和TD－SCDMA，而且应用范围也较广，但是从全球主要运营商的选择来看，80％的运营商选择WCDMA技术，这就为WCDMA的漫游能力提供了良好的发展机会。

从使用的频段看，CDMA2000多采用带内演进的方式实现，即多数运营商使用CDMA1x的800MHz频段，WCDMA多采用ITU规定的2GHz频段。

在我国，信息产业部已经公布了3G的频率规划，可以看出，对于FDD和TDD方式都是首先启用2GHz频段。

从信令互通性看，在核心网方面，WCDMA基于GSM的移动应用协议（MAP），用户识别使用和GSM系统相同的IMSI（国际移动用户识别），实践证明具有良好的互通性。

CDMA2000采用基于CDMA1x的ANSI－41协议，用户识别使用基于MIN的IMSI，虽然在技术上实现互通不成问题，但要对系统进行升级，实践证明这些都影响了漫游能力。

TD－SCDMA目前还没有商用网络，其漫游将有赖于多模终端的出现。

2.1.6知识产权的影响

由于知识产权对设备厂商的生产成本有一定影响，所以也会影响到运营商的建网成本。

知识产权问题十分复杂，这里只作简单分析。

WCDMA主要的专利技术分布在多个专利拥有者手中，其中最主要的由爱立信、诺基亚、高通、西门子、NTTDoCoMo公司拥有，目前，以NTTDoCoMo、爱立信、诺基亚、西门子为首的WCDMA联盟率先共同提出专利许可计划，该计划把WCDMA的累计专利费率控制在5％以下。

CDMA1x的绝大部分核心专利都由高通公司拥有，在CDMA2000专利中，其它公司也声称拥有基本专利，其主要原因是在CDMA20001x/EV－DO/EV－DV的标准中，其它公司的专利多了起来，虽然高通拥有的专利较多，但优势已经在CDMA1x中减小。

TD－SCDMA技术由大唐电信提出，因此在这方面具有较多的基本专利，这些专利多为核心专利，但其它公司也拥有部分TD－SCDMA基本专利。

与WCDMA和CDMA2000相比，中国企业拥有TD－SCDMA的知识产权更多，在专利谈判中更有发言权，有利于降低设备成本。

知识产权费用的最终确定决定于谈判的结果，这方面有赖于政府的协调和设备厂商及单纯专利许可人（例如高通）的配合。

从以上分析可以看出，三种技术各有优缺点，并没有一个单一的完美方案。

另外，以上分析都基于现阶段的情况，有些因素会随时间推移而改变，尤其是设备的成熟度问题，所以运营商可根据网络建设开始的时间综合考虑各种影响因素来选择具体技术。

2.2TD-SCDMA的重要意义

2.2.1TD-SCDMA可缓解频率资源紧张的问题

中国的移动通信用户截止到2003年4月底已达到2.26亿，而且仍以超过500万用户/月的速度稳步增长。

同时，由于中国的移动通信用户分布不均，人口密度相对较高的城市地区，移动通信用户的密度远远高于平均水平，这些地区GSM系统已经出现频率资源紧张的问题。

与此同时，面向数据业务的GPRS业务占用的资源较多（GPRS使用时将占用多个信道），也加剧了GSM的频率危机。

2G移动通信的进一步发展已经受到频率瓶颈的制约。

因此，从某种意义上讲，3G也是移动数据业务进一步发展与2G频率资源严重不足之间难以调和的矛盾下的必然发展方向。

2.2.1.1FDD技术频率利用率不高

以WCDMA技术为例，其基本带宽为5MHz×2，如果运营商建设多层网，即用宏蜂

窝完成大面积覆盖，用微蜂窝覆盖热点地区，用微微蜂窝提供高速接入，则至少需要3个频点，即15MHz×2的频率。

考虑到在使用过程中的一定灵活性，某些国家也考虑使用20MHz×2频率。

我国的实际3G频率状况是：

3GFDD制式（包括CDMA2000和WCDMA）在中国分得60M×2的频率。

假设在3G实施时国内有4家运营商经营3GFDD移动通信业务，由于不同运营商的3GFDD网络间难以同步，因此，不同的运营商的3GFDD网会产生邻频共存干扰。

为消除干扰的影响，则要求不同运营商在相邻频段之间预留5M×2的保护频段，以保证各运营商之间的运营质量，四家运营商间至少需要15M×2（30M）的保护频段。

其结果是其中三家运营商仅能得到10M×2的FDD频率，另一家得到15M×2的FDD频率。

仅有一家运营商的频率勉强可以支撑3GFDD的全国综合性大网。

从另一个角度讲，目前的2G运营商可以使用现有的2G频率构成3G宏蜂窝，但现实的情况是，2G网络的用户数太多，网络短时期内不会在我国退出历史舞台，也就是说，2G网络将与3G网络长期共存。

因此，短期内让同时拥有2G和3G运营牌照的运营商清退出2G频率开展3G业务，是不现实的。

除