TDSCDMA室内分布设计Word文档格式.docx
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tsatisfytheneedsofourclients.Makethenecessaryreconnaissancetesttotestdataasthebasisforscientificstandarddesign,againwithdesignschemeinsimulationtest,besuretoachievetheexpectedeffectofschemedesign.
Keywords:
3G,TD-SCDMA,CDMA2000,Indoordistributionsystem
1绪论
1.1室内分布系统的背景
随着我国移动通信网络的发展和移动通信市场竞争的加剧，室内分布系统是实现信号无缝覆盖、优化网络容量合理分布和基站配置，提高客户满意度、提升自身核心竞争力的一个重要手段。
研究调查发现，人们在室内产生的话务量是室外的两倍还要多。
因此，提升室内信号质量便成了各大运营商的重点工作，室内信号的分布设计研究也就成了相关运营商和设备商的关注重点。
由于建筑物结构越来越复杂，尤其是高层越来越多，室内移动通信环境有太多需要完善的地方。
在覆盖方面，由于建筑屋自身屏蔽和吸收作用，造成了无线电波较大的传输损耗，形成了信号弱区甚至盲区。
在容量方面，建筑物诸如大型商场、会议中心，由于移动电话使用密度大，局部网络容量不能满足要求，发生拥塞现象。
在质量方面，在建筑物高层容易出现导频污染，服务小区信号不稳定，出现乒乓切换，语音质量难以保证，并出现掉话现象。
在挖掘隐含话务量方面可以提升网络形象。
在商业区、交通枢纽等移动用户密集区，室外宏站无法满足用户要求，出现无法呼入、呼出，这些无法完成的通话称为隐含话务量。
通过提高网络覆盖性能，不但能带来新的收入，还能在用户心目中树立良好的品牌形象。
通过建立室内信号站提供高速数据业务，增加增值服务。
高速数据业务只有在良好的网络覆盖下才能提供，如果仅仅依靠宏蜂窝的覆盖，只有在距离宏站很近的距离才能提供。
通过建立室内分布系统，可以大大提高室内覆盖，为用户提供高速数据业务。
所以，室内分布系统有着愈来愈重要的地位。
本设计是以一小区为例，对其进行室内覆盖。
因该小区是新建住宅楼，移动公司为抢占市场，提高移动用户占有率和感知度，所以对该小区进行重点覆盖。
在对小区进行必要的路测后得出该小区高层建筑容易出现导频干扰，在小区整体范围内语音质量难以保证，在地下室与电梯等区域信号不稳定或是基本无网络信号，为此需要对该小区进行室内覆盖。
考虑到此后该小区的扩容问题，在设计时除遵循设计原则外，还对此小区以最大容量，最优通话质量等进行设计。
1.2TD-SCDMA的简介
TD-SCDMA是英文TimeDivision-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess（时分同步码分多址）的简称，是ITU正式发布的第三代移动通信空间接口技术规范之一，ITU发布的第三代移动通信空间接口技术规范还有WCDMA和CDMA2000，相对于这两种3G标准，TD-SCDMA起步较晚。
TD-SCDMA采用了联合检测，接力切换，时分双工，功率控制，软件无线电，上行同步，智能天线等关键技术，它集FDMA,TDMA,CDMA三种技术于一体，具有频谱利用率大，容量大，抗干扰能力强等优点[1]。
TD-SCDMA采用联合检测技术，联合检测的基本思想，就是把所有用户信号当作有用信号来对待，充分利用造成MAI干扰的所有用户信号及其多径的先验信息，把用户信号的分离当作一个统一的、相互关联的联合检测过程来完成，从而具有优良的抗干扰性能，降低了系统对功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用上行链路频谱资源，提高系统容量。
接力切换也是TD-SCDMA所特有的技术，接力切换的设计思想就是利用上行同步技术，在切换期间，利用上行预同步技术，提前获取切换后的上行信道发送时间、功率信息，从而达到减少切换时间，提高切换的成功率、降低切换掉话率的目的。
切换技术还用硬切换和软切换，接力切换相对于硬切换，业务中断时间短，且掉话率低。
相对于软切换，占用系统资源少，提高了系统容量。
TD-SCDMA的时分双工（FDD）技术，是指上行和下行使用同一频段，但需要根据时间进行传输方向的切换，因此，FDD技术大大提高了网络的用户量。
TD-SCDMA的功率控制技术可分为开环功率控制和闭环功率控制，开环功率控制的引用时TD-SCDMA相对于2G的一个特点，在2G网络中，是没有开环功率控制的，终端在初始接入时，都是以最大功率发射随机接入信号，因此，造成的初始干扰比较大；
而且由于初始功率大，在业务开始后进行闭环功率控制时，就需要比较长的时间达到合适的期望功率。
3G引用开环功控后，终端在接入前会根据下行接收信号强度对上行随机接入信号的发射功率进行预估，以比较低的电平发射，这样一来不但减小了初始干扰水平，而且功控收敛速度也将大大加快。
TD-SCDMA采用上行同步技术使一个时隙内的上行用户信号同时到达基站，避免出现码间延迟，减小小区内用户间的上行多址干扰和多径干扰，增加小区容量和小区半径。
TD-SCDMA还采用了智能天线技术，智能天线采用波束赋行的关键技术，大大减小了小区间波瓣的重叠干扰，从而提升了整个网络的信号质量[2]。
1.3设计的主要安排
本设计首先介绍现有移动通信网终端传输的弊端，再具体列举一住宅小区进行简要分析。
在设计的第二部分介绍了现有二代通信网络GSM系统终端和移动TD系统空中接口部分，再分析信源在建筑物内的传播损耗，引出现在多数建筑物都含有的问题。
所以以一小区为例，对其进行室内覆盖。
接下来的第三部分是此设计的工程概述，介绍小区的通信环境等。
再以具体的路测数据为基础，分析现有网络对该小区的覆盖不足等问题，突出对此小区室内覆盖的必要性。
接下来是设计部分，以设计原则为准进行科学规范的设计。
最后完成方案的模拟检测，分析模测数据，确定本方案能否达到预期目的，即此方案的可行性。
2相关理论
2.1空中接口简介
2.1.1GSM系统空中接口简介
Um接口是空中无线接口，实现了移动台和BTS之间的通信，用于移动台和GSM系统固定部分之间的互通，其物理连接是通过无线电波实现。
Um接口是GSM系统的诸多接口中最重要的一个。
首先，完整规范的Um接口建立了不同厂家的MS与不同网络之间的完全兼容，这是GSM实现全球漫游的最基本条件之一；
其次，无线接口决定了GSM蜂窝系统的频谱利用率。
“Um”是套用ISDN网中客户终端和网络的接口U接口的名称，其中“m”表示移动的意思[3]。
接口信令GSM系统各接口采用的分层协议结构符合开放系统互连（OSI）参考模型。
分层的目的是允许隔离各组信令协议功能，连续的独立层描述协议功能，优点是任何一个功能块的扩充或修改具有独立性、灵活性，有利于新业务、新技术的引入和未来发展。
GSM系统主要接口协议分层为信令层1（L1）、信令层2（L2）和信令层3（L3）。
信令层1也称物理层，为信令传输提供物理链路，为高层协议建立相应的控制逻辑信道。
A接口的物理层是基于PCM30/32路2048Mbit/sA律13折线编码的PCM（脉冲编码调制）一次群通道，有32个时隙，每个时隙传输64kbit/s的信令或业务信息。
A接口在BSS和MSC之间主要传递呼叫处理、移动性管理、基站管理、移动台管理等信息。
Um接口采TDMA/FDMA（时分多止/频分多址）混合多址接入方式，射频调制方为GMSK，并支持一系列逻辑控制信道。
信令层2称数据链路层，包括Um接口的LAPDm（Dm信道链路接入协议）和A接口的LAPD（D信道度链路接入协议）两种协议。
LAPDm是连接MS与BTS，使用控制逻辑信道传递信令信息的协议。
LAPD是A接口第2层协议，其帧格式符合固定网ISDN标准。
该层将L3层信息转换成帧，并处理L1来的应答帧。
信令层3是信令功能层，执行控制和管理协议，是收发信令信息的实体，进行无线资源管理（RM）、移动性管理（MM）和呼叫控制管理（CC）通信功能[4,9-13]。
2.1.2TD-SCDMA系统空中接口简介
第三代移动通信系统的空中接口，即移动终端和接入网之间的接口Uu，主要由物理层（L1），数据链路层（L2）和网络层（L3）组成。
图2.1空中接口协议结构
图2.1描述了TD-SCDMA与物理层（L1）有关的UTRAN无线接口协议体系结构。
物理层连接L2的媒质接入控制（MAC）子层和L3的无线资源管理（RRC）子层。
图中不同层子层之间的圆圈表示服务接入点（SAPs）。
物理层向MAC层提供不同的传输信道，信息在无线接口上的传输方式决定了传输信道的特性。
MAC层向L2的无线链路控制（RLC）子层提供不同的逻辑信道，传输信息的类型决定了逻辑信道的特性。
物理信道在物理层定义，TDD模式下一个物理信道由码、频率和时隙共同决定，物理层由RRC控制[5]。
物理层向高层提供数据传输服务，这些服务的接入是通过传输信道来实现的，为提供数据服务，物理层需要完成以下功能：
1、传输信道的前向纠错码的编译码；
2、传输信道和编码组合传输信道的复用/解复用；
3、编码组合传输信道到物理信道的映射；
4、物理信道的调制/扩频和解调/解扩；
5、频率和时钟（码片、比特、时隙和子帧）同步；
6、开环/闭环功率控制；
7、物理信道的功率加权和合并；
8、射频处理（注：
射频处理描述见3GPPTS25.100系列规范）；
9、错误检测和控制；
10、速率匹配（复用在DCH上的数据）；
11、无线特性测量，包括FER、SIR、干扰功率，等等；
12、上行同步控制；
13、上行和下行波束成形（智能天线）；
14、UE定位（智能天线）[5]；
2.2电波传播中的损耗分析
移动信道机器传播中的特点对接收端的信号会产生几种类型的损耗：
路径传播损耗、慢衰落损耗、快衰落损耗；
并有不同的效应：
多径衰落和阴影效应、多径时延扩展和相关带宽、多普勒效应等。
路径传播损耗：
路径传播损耗又称为衰耗，指的是电磁波在传播路径上由于距离和障碍物等因素所产生的损耗。
它反映了在较大范围的传播时，接收端的信号电平平均值随距离的变化趋势。
慢衰落损耗：
接收信号的场强中值在较长时间内的缓慢变化称为慢衰落。
例如电磁波在传播路径上收到建筑物或山丘等的阻挡所产生的阴影效应而导致的损耗，称为阴影衰落，就是一种典型的慢衰落。
它反映了在几百个波长量级的范围内接收信号电平的均值变化而导致的损耗，对前向和反向的影响是一致的，一般服从对数正态分布。
当移动台通过不同障碍物阴影时，就会造成场强中值的变化，其变化幅度不仅取决于障碍物的状况，还和移动台的移动速度有关[6]。
快衰落损耗：
快衰落主要是由于多径传播效应而产生的衰落，反映几十个波长量级的较小范围内接收信号电平的均值较快的变化引起的损耗。
一般遵从瑞利分布和莱斯分布。
对快衰落加以细分，可将其分为三类：
空间选择性衰落、频率选择性衰落和时间选择性衰落。
选择性意指在不同的空间、频率和时间，其衰落特性是不相同的。
多普勒效应：
多普勒效应是ChristianDoppler于1842年提出的理论，他认为声波频率在声源移向观察者时会变高，在远离观察者时变低。
当声源在x轴上以速度v移动时，会引起多普勒频率漂移，它可表示为：
（2.1）
其中，
是移动速度，
是波长，
是入射波和移动体之间的夹角。
随着移动通信的发展，人们对室内信号覆盖的要求越来越高。
对室内无线电波传播的研究也越来越深入。
室内覆盖的特点：
覆盖范围小，环境变化的作用更明显，信号的传播受建筑物内的布置、建筑材料类型等因素影响很大。
室内用户移动特点：
墙壁和地板之间没有相对移动；
移动台要么静止，要么在办公室或走廊里慢速移动。
在覆盖方面，由于建筑物自身的屏蔽和吸收作用，电波有较大的传播损耗并存在信号弱场强区和盲区。
而数据业务又对接收信号提出了更高的要求。
在容量方面，在大型商场、会场等场所人员密度大，局部网络容量不能满足要求，无线信道易发生拥塞。
信号的室内覆盖是指无线移动通信网在建筑物室内的网络信号覆盖。
网络的室外信号覆盖日趋完善，但室内覆盖仍有大部分空白，恰恰室内移动通信占有的比重愈来愈大。
室内覆盖系统是针对不断增长的移动用户在建筑物室内的通信需求，而提出和采用的用于改善移动通信网络在建筑物室内的信号覆盖质量的系统解决方案[7-9]。
2.3宏站无线通信网弊端分析
在上述两部分中分别介绍了现有无线通信系统终端接口和电磁波传输损耗问题，这两方面对室内分布系统都有重要影响。
GSM网是较为成熟的二代通信网，在空中接口方面无可挑剔，但随着网络的不断发展，特别是在一些基站天线高度或是新建基站距离等问题，产生了导频信号越区覆盖严重，导频干扰现象同样产生，诸如切换问题、干扰问题等均为网络物理层方面原因，对此需要加强。
就传播方面而谈，该方面也是室内分布系统应之而生的重要原因。
建筑物结构越来越复杂，尤其是高层越来越多，室内移动通信环境有太多需要完善的地方。
在覆盖方面，由于建筑屋自身的屏蔽和吸收作用，造成了无线电波较大的传输损耗，形成了信号弱覆盖甚至盲区，严重影响通信质量。
有必要对此方面不足进行修正，而室内分布系统正是为填补此方面不足而产生的。
3工程概述
3.1小区简介
（1）小区地址、用途、住户估计
平顶山市巴黎之春小区位于平顶山市祥云路与和谐路交叉口路西，为5栋住宅楼。
每栋楼每单元均有2部电梯，共14部电梯。
B2F均为地下停车场，B1F均为超市，1-2F均为商铺，3-24F均为商品房。
平顶山市巴黎之春小区为一新建住宅小区，该小区在平顶山市属于中、上等高档小区，居民知识文化程度高，大部分为经商人员和白领阶层人员，对通话质量和数据通信要求较高。
根据现场测试发现，现有的网络不能对该小区进行有效覆盖，数据传输能力较差，用户投诉较多。
平顶山市巴黎之春小区人数预估：
表3.1小区住户估计
楼号
层数
单元数
住户数/层/单元
人数/每户
人数/层
总人数
A区
B2F
—
50
B1F
400
B区
80
500
1F
240
2F
4#
100
5#
1#
3-24
1
2
3
6
132
2#
4
12
264
3#
24
528
18
396
合计
—
—
3394
（2）建筑物地理位置图
经过现场用GPS实际测试得到小区的经纬度分别为N：
33.76810°
；
E：
113.19322°
，图3.1是该小区的详细电子地理位置图。
图3.1小区位置电子地图
（3）建筑周边基站分布情况图
由于该小区为新建小区，附件基站不能很好的对该小区进行很好覆盖。
在进行小区覆盖之前需要充分考虑周围基站对该小区的干扰情况，以免在建站之后出现临频干扰、乒乓切换等问题，影响信号质量。
图3.2是从移动公司基站分布图上捡取的该小区附近的基站分布图。
图3.2小区周边宏站分布
平顶山市巴黎之春小区主服务区有CI:
13946，第一邻区CI:
35035，第二邻区CI:
35374第三邻区CI:
17839第四邻区CI:
35069等基站，其中距离最近的为260米的（人防办）基站，平顶山市巴黎之春小区主要接收的信号来自CI:
13946基站。
3.2小区场景分析
（1）高层楼宇
网络状况：
高层建筑由于自身结构特点，其室内移动通信信号非常复杂，室内接收的无线信号多，杂，不稳定。
用户通信感受：
信号不稳、通话质量差、掉话率高、接续困难，在室内临窗区域尤为突出。
通过专业的路测工具测试显示：
随着楼层的升高，手机接收到的导频信号越来越多，普遍缺少主导频，Ec/Io越来越差，即产生了导频污染。
解决思路：
提高主服务小区的信号场强，通过网络优化参数调整，降低邻小区信号强度，提高主服务小区的覆盖质量，即提高主导频信号的Ec/Io；
在室分设计时，可考虑提高高层天线入口电平，增大天线密度，天线进房间等方式来解决，特殊情况还可以通过室外分布形式辅助解决。
（2）住宅区
普遍存在的问题：
高密集建筑群存在局部底层盲区，受楼层高度及楼宇间距的影响，小区内极易产生较多阴影区；
同时居民环保意识增强，人们对电磁辐射也越来越关注，在住宅区找到合适的站址很困难，基站的建设难度增大。
通话时断时续，话音不清，可懂度低，严重影响用户正常通信。
住宅小区的深度覆盖，除了要解决地下车库及电梯内盲区的问题外，还需要解决房间内的信号问题，目前最有效的方式还是通过光纤直放站连接小区美化天线的覆盖方式，既起到针对性的覆盖效果，又能解决业主关于辐射问题的投诉。
3.3测试数据
在对该小区进行覆盖之前，首先需要对该小区进行测试分析，了解小区内部信号分布情况。
对GSM网络DT测试前需要做以下工作，并明确本次测试的目的和任务，使测试更有针对性。
路测是室内分布系统勘测的一种，是以测试软件对站点进行测试，再依据测试数据对站点情况分析。
测试包括CQT（callqualitytest）和DT（drivetest）两个方面。
CQT包括呼叫建立测试、休眠重激活测试、传输时延测试等。
DT主要测试用户吞吐量、FER（FrameErasureRate）、手机发射功率等。
在室内路测时，调整好必要的软件参数，导入欲测站点平面图，用测试手机连接电脑，测试人沿一定路线进行拨打测试，测试软件自行导入数据于电脑，测试人在电脑测试路线均匀打点，点的颜色可表明该点的通话质量。
移动台接受电平一般为47dbm至-110dbm，电平小于-90dbm称为“人为盲区”，一般绿色表示通话质量较好，电平值在47dbm至-75dbm，红色最差通话质量较差，电平值在-90dbm至-110dbm。
以下为小区路测信息：
测试设备：
路测现场软件：
SPANOutum6.0；
路测分析软件：
SPANAnalysis6.0；
路测手机：
联芯LC8142；
路测平台：
笔记本电脑；
定位仪：
GPS。
经过现场详细测试，本建筑物目前的信号覆盖情况如下：
平顶山市巴黎之春小区共有5栋24层住宅楼宇，电梯14部，运行区间为B2F-24F。
本次移动TD-SCDMA网络DT测试区域选取依照移动DT测试规范选取平顶山市巴黎之春小2#住宅楼3F、5F进行DT测试。
表3.2、表3.3为对该小区进行的路测并对路测数据加以分析。
GSM网络CQT测试、CQT覆盖区域的邻区情况：
表3.2入口处环境
测试点
CellID
RxlevSub（dBm）
第一邻区
第二邻区
第三邻区
第四邻区
正门入口
13946
-66
35035
35374
17839
35069
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