移动基站

实践教学

*******************

题 目：基于我校校园环境的 专业班级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 成 绩：兰州理工大学

计算机与通信学院

2011年秋季学期

移动通信 课程设计

TD-SCDMA网络规划设计 通信工程（2）班 谢二龙 08250215 蔺 莹

摘 要

TD-SCDMA是一项由我国自主研究的3G技术，与其它3G标准相比有许多优点和特点，这些优点和特点使得TD-SCDMA在组网方面有一定的优势。从TD-SCDMA的技术特点、无线网络规划流程、覆盖和容量规划、组网方案和小区规划出发，系统地讨论了TD-SCDMA的信道编码技术、速率匹配方案、扩频调制技术、智能天线技术、多用户检测技术、动态信道分配问题等关键技术，重点对TD-SCDMA系统组网实现的关键问题等进行了研究和分析。

分析了我校西校区网络建设规划采用的传播模型，详细讨论了TD-SCDMA网络规划的流程和有关主要问题和参数。在对我校的移动用户和移动业务进行分析和预测的基础上，应用TD-SCDMA网络规划原理，设计和规划了我校西校区的TD-SCDMA网络建设。本文为我校西校区移动的TD-SCDMA无线网络的规划和建设提供了理论依据，并对已建成网络部分作了较为详细的测试分析，为我校移动的TD-SCDMA网络优化提供数据基础，对我校西校区后续TD-CDMA网络的规划和建设起到积极的参考作用。

关键词：移动通信；TD—SCDMA；网络规划；网络优化

2

目 录

前 言.............................................................................................................................. 1 第一章 西校区典型场景建设策略分析...................................................................... 1

1.1场景的分类....................................................................................................... 1 1.2业务需求特点................................................................................................... 1 1.3覆盖规划特点................................................................................................... 2 1.4容量规划特点................................................................................................... 3 1.5传播模型分析................................................................................................... 5 1.6路径损耗预测分析........................................................................................... 6 第二章 校园场景建设方案.......................................................................................... 9

2.1建筑物情况....................................................................................................... 9 2.2主要设计策略................................................................................................. 10 2.3设计方案......................................................................................................... 10 2.4TD-SCDMA校园网的实施 ............................................................................ 10 2.5容量方案......................................................................................................... 12 2.6宏站建设方案................................................................................................. 16 2.7频率规划及干扰控制方案............................................................................. 17 2.8切换分析......................................................................................................... 18 第三章 方案测试验证................................................................................................ 19

3.1时隙仿真......................................................................................................... 19 3.2智能天线......................................................................................................... 20 3.3频率资源规划................................................................................................. 20 3.4码资源规划..................................................................................................... 21 课设总结...................................................................................................................... 22 参考文献...................................................................................................................... 23

前 言

21世纪将是知识经济时代，以知识和信息的生产、传播和应用为基础的知识经济将占世界经济发展的主导地位。国家综合国力和国际竞争能力越来越取决于教育发展、科学技术和知识创新的水平，教育在经济和社会发展过程中将呈现出越来越突出的重要作用。另一方面，随着现代科学技术的飞速发展，世界范围内的信息化浪潮势不可挡，迅速延伸到国防、科研、经济等各个领域，也不可避免地改变着传统的教育模式－－信息和教育相结合毫无疑问地成为了当今世界教育改革和发展的有机组成部分，而当前蓬勃发展的以计算机和网络为主导的现代信息技术是教育现代化必不可少的技术基础。

随着校园网应用的普及和应用水平的不断提高，校园内的工作和生活与网络的关系越来越密切，而学校的网络终端资源却很有限，越来越难以满足师生的需求。无线局域网技术的日趋成熟可以为此提供更加高效灵活的解决方案，通过3G（TD-SCDMA）网络，可以在校园的任何地方方便地访问校园网及INTERNET，可以通过较少的投资获得空前的应用灵活性及空间。在无线校园网发展的同时,它的安全问题也逐渐显现出来,本文分析了无线校园网应用中出现的安全问题,并提出了相应的防范措施及安全部署,最大程度地保障无线校园网的使用安全。

1

第一章 西校区典型场景建设策略分析

1.1场景的分类

大学校园作为培养高素质人才的摇篮，在信息化的社会环境下，大学生们对于通信中语音业务的需求不断增长，而作为新兴人群的大学生们对于新事物的探知欲是很强的，因此对于数据业务的需求正在与日俱增。从2G开始，中国移动就已将校园作为一个“数据黄金增长点”，而TD网络的一个重要覆盖目的便是满足不断增长的无线数据业务，校园也自然成为了特别关注的地点。

大学校园一般存在多种功能性建筑物，比如教学科研楼、行政楼、图书馆、宿舍楼、餐厅以及操场等。一般校园内的用户数目总量较为固定，但用户行为在不同的建筑内具有各不相同的特点。从区域上看，大学校园主要分为几大覆盖场景：宿舍，教学楼（包括图书馆等），以及校园区域。

校园室外区域面积较大，主要是道路、广场、室外运动区域和草地组成。覆盖区域较大，但是话务量相对较小。

1.2业务需求特点

大学校园内人数较多且集中，综合性大学校园内教师和学生总数较大，但总量变化不大。校园内人员流动的规律性带来话务的规律性变化，总体来说人员变化普遍趋势如下：

1）每年有新生入校和毕业生离校，人数基本持平； 2）每天离开学校和进入学校的人员基本持平； 3）周一至周五校内人员较多而周末较少； 4）寒暑假校内人员较少；

5）9月因新生入校人数增多，漫游数目较大； 6）5-7月因毕业生陆续离校，人员总数减少。

根据校园内内不同楼宇具有的不同功能，人流量、话务量、业务需求各不同。

1

表1.1 楼宇类型与业务特点

序号 1 2 3 4 5 6 7 楼宇类型 教学楼 行政楼 实验楼 食堂 图书馆 体育馆 宿舍楼 人流量 较大 一般 较少 较大 一般 较大 很大 话务量 一般 一般 较少 较大 较少 较少 较大 数据业务 一般 较少 较少 一般 一般 较少 较大 学校的主要用户包括学生、教师和其他人口，其中占最大数量比例的是学生这一群体，因此，主要以学生群体的业务行为来分析其话务特点。学生的主要活动区域可按白天和晚上划分为教学区、宿舍区和其他区域（包括校园内、餐厅、操场等）。以上述分析为基础，得出高校区的业务需求。

大学内基本所有学生都住宿，宿舍区夜间的话务量相当高。周一至周五白天，人员集中在教学楼和实验楼。早中晚饭时间，人员主要集中在食堂。由于图书馆内场馆限制，一般话务量较小。宿舍话务量基本可以作为整个校园话务容量的衡量标准。基于以上人员活动特点的分析，室外宏站的话务压力不大，可以适当减少载频规划数量，提高载频利用率并且可以减少频率干扰；对于校园的室内分布小区，需要吸收更多的话务量，话务压力较大。

1.3覆盖规划特点

通过实地勘察并结合地图，一般来说，大学的楼群分界线明显，建筑物的高度大约在20-30m，根据建筑物平均密度特征，可以认为其符合一般城区的特征。

区域内存在大量教学楼、宿舍楼等建筑群；区域内话务量密集、用户移动速度不高、业务速率要求较高，是数据业务发展的重点区域。

一般高校区室外可采用宏基站进行覆盖，满足室外的覆盖指标。

典型高校校区的现代建筑由于采用了大量的混凝土和金属材料，造成了对无线信号的屏蔽和衰减，信号通过直射，反射，绕射等方式进入室内，信号杂乱不稳定。移动通信用户在室内的通信受到影响和限制。为解决以上问题，可建设室内分布系统，确保室内的TD网络性能，因此在室内覆盖站点完成建设、开通，

2

投入使用前需要进行室内覆盖网络性能测试，同时后续通过不间断的监控，了解和保证室内覆盖的正常性能。

一些宿舍由于工程无法安装室内分布式天线，而宏站又无法对楼宇深度覆盖，可以采用小区分布系统进行覆盖。

1.4容量规划特点

目前GSM高校区站点峰值话务量集中在23-24时，特别是宿舍区。该时段内用户对倍增资源的需求基本都是长占时，所以在高校区建站首先要规划出足够的硬件容量。在TD-SCDMA系统内，有软容量和硬件容量之分，软容量决定覆盖小区的实际使用容量。要提升软容量首先要了解不同区域的主要业务需要，才能结合工程与优化方法设计出一套最大程度降低干扰的组网方案。

根据校园内不同楼宇不同时段突发话务量的特点，在楼宇间话务量较小时段，为了充分吸收校园内其它区域话务量，可以采用共小区RRU技术，将多个楼宇和室外广场或不同功能的楼宇组成一个小区。例如将宿舍楼同教学楼、食堂等其它楼宇或校园内室外覆盖区域组成共小区，可以更有效的利用无线设备资源。在RRU共小区组网时，需要综合考虑各楼宇、区域话务情况分布，在容量足够的前提下将室外宏站同校内部分楼宇组成共小区。

容量估算方法：TD-SCDMA网络承载着CS业务和PS业务，是一个话音和数据业务并存的系统，原有GSM的爱尔兰B方法不再适用。目前业界关于3G 网络混合容量估算有以下几种方法，分别是等效爱尔兰法、Post Erlang-B 法、坎贝尔方法等。

1）等效爱尔兰方法

等效爱尔兰方法的基本原理是根据业务所消耗的资源大小，将一种业务等效成另外一种业务，并计算等效后的业务总话务量，然后计算满足此话务量所需的信道数。在TD-SCDMA网络中，一个信道就是载波、时隙、扩频码的组合，称为一个资源单位RU(Resource Unit)，其中一个时隙内由一个16 位扩频码划分的信道为最基本的资源单位，即BRU。各种业务占用的BRU 个数是不一样的，在一个时隙中，最多可有8 个语音AMR12.2K 业务，或者2 个CS64K业务，或者2 个PS64K 业务，或者1 个PS128K 业务，据此可以估算不同业务占用资源比例，例如设业务A为AMR12.2K和业务B为CS64K，预测A的话务量为12Erl，预测B的话务量为6Erl 。

3

业务A：每个连接占用2 个BRU信道资源； 业务B：每个连接占用8个BRU信道资源；

因此根据每种业务占用信道资源的比例，可以将1Erl的业务B等效为4Erl的业务A，则网络中总话务量为6×4＋12=36Erl（业务A），如果要求阻塞率为2%，则通过查询爱尔兰B表，共需要46个业务A的信道资源，共需要92 个BRU资源。也可以将4 Erl的业务A等效为1 Erl的业务B进行计算。该方法缺陷是不同的等效方式，最后计算所需资源不同。

2）Post Erlang-B方法

Post Erlang-B 方法的原理是先分别计算出每种业务满足容量要求需要的信道数，再将信道进行等效相加，得出满足混合业务容量所需要的信道数。在TD-SCDMA网络中，使用扩频因子不同的业务所占用的基本信道BRU个数是不一样的，例如：一个扩频因子SF=1 的业务，占用16 个BRU，SF=8 的业务，占用2个BRU，在一个载波下，如果上下行时隙比例确定，则所能提供的上下行BRU 数目是固定的，因此只要确定了总的BRU数目，根据单小区在一定时隙配比条件下的上下行BRU数目，就可以确定满足容量需求的小区数目。计算过程描述如下：

1. 根据预测，确定规划区域内CS业务话务量和PS数据业务流量； 2. 对PS 数据业务，根据吞吐量，将其转化为等效爱尔兰； 3. 确定站型和时隙配比；

4. 计算单小区单业务的信道数目；

5. 根据爱尔兰B或者爱尔兰C公式确定单小区所能支持的爱尔兰数； 6. 计算NodeB需求个数。

从以上过程可以看出，Post Erlang-B 方法的计算结果过于悲观，原因在于基站的信道资源实际是在各种业务间共享的，但此方法人为的割离了业务的信道资源，降低了基站信道资源的利用率。这是该方法的缺陷。

3） 坎贝尔方法

坎贝尔方法是综合考虑所有的业务并构造成一个等效的业务，并据此来计算系统可以提供该等效业务总的话务量，然后得到混合业务的容量计算。该方法最后是利用Erlang B 来计算相应的信道数的，这样网络的规模也就可以计算出来了。计算过程描述如下：

1．确定目标规划区域各种业务的话务量；

4

2．根据各种业务占用的BRU资源，确定各种业务相对基本业务信道的业务资源强度；

3．计算混合业务均值； 4．计算混合业务方差； 5．计算坎贝尔信道；

6．计算规划区域内总的坎贝尔信道业务总量；

7．通过载波数、时隙分配方式，确定单小区可提供的基本业务信道数（采用话音业务做为基本业务），进而利用坎贝尔信道数=（小区基本业务信道数— 基本业务信道的业务资源强度）/坎贝尔信道，得到单小区可提供的坎贝尔信道数，通过查询爱尔兰B 表，可以得到单小区的坎贝尔业务量；

8．用规划区域内总的坎贝尔信道业务总量除以单小区可提供的坎贝尔业务量就可以得到所需小区数。

4）SK算法

通过随机背包迭代算法，计算基于混合业务且满足不同QoS需求所需的信道资源。沿用了ATM网络流量计算的基本思路和管道共享的概念，可体现不同业务的QoS需求。但是，计算量大，比较复杂，不便于实际应用；对PS业务非实时性的特点体现不够。

可以看出坎贝尔方法是将所有业务统一为CS域业务进行等效，并运用爱尔兰B公式进行分析和计算，而实际上，网络中不仅存在CS域业务，而且还存在着PS 域业务，PS 域业务和CS 域业务的业务特点有很大不同，而且对PS域业务通常采用爱尔兰C 公式进行分析，因此利用坎贝尔方法对所有混合业务进行容量估算，存在着固有的局限性，表现在没有考虑各种业务阻塞率的差别，而简单认为所有业务的阻塞率都相同。通常认为，坎贝尔方法对CS域的混合业务的估算是合适的，而对存在PS域业务的数据业务，如果不对坎贝尔方法进行修正，则不完全适用。因此，当进行TD-SCDMA网络容量规划时，如果PS 域业务占较大的比例，对按照以上的坎贝尔方法进行估算，结果和实际网络需求会出现较大的误差。

1.5传播模型分析

通常，规划工具中采用的所谓“标准宏蜂窝模型” 都是基于经典模型衍生而来。

5

经典COST231-Hata模型的表达式为

L46.333.9lgd13.82lghbα(hm)(44.96.55lghb)(lgd)Cm公式（1）

α(hm)是移动台天线高度修正因子，其中，在通常高度1.5m假设情况下取0。Cm 是一个单独的校正因子，一般建议取3dB。 在2000MHz频段下，上式可以整理成：

L161.244.9lgd13.82lghb6.55(lghb)(lgd) 公式（2）

规划工具中常用的宏蜂窝标准传播模型的表达式为：

LK1K2log(d)K3HmsK4log(Hms)K5log(Heff)K6log(Heff)log(d)K7DiffractionLossClutterLoss 公式（3）

下表列出了该模型中有关参数在2000MHz频段的建议值。 表1.2标准传播模型中2000MHz频段的建议值 参数 建议值 K1 162.5 K2 44.9 K3 -2.55 K4 0 K5 -13.82 K6 -6.55 在上表所列的条件下，公式（2）可以整理为：

L161.544.9lgd13.82lghb6.55(lghb)(lgd) 公式（4）

若基站的天线高度h b=50m,移动台的天线高度为3m,距离d=5Km,则

L161.544.9lg513.82lg506.55(lg50)(lg5)118.73dB 公式（5）

1.6路径损耗预测分析

链路预算是网络规划和设计中对一条通信链路中的上下行各种损耗和增益的核算，它是一种为不同业务提供小区上下行覆盖范围评估的有效方法。

6

上行链路预算

该值定义UE在上行DPCH物理信道上的最大允许发射功率值。

网络端给UE分配的最大允许上行发射功率与UE本身的最大发射功率共同限制UE的上行发射功率大小，主要是为了避免UE发射功率过大，对其它UE造成干扰。对于部分发射功率较大的UE，可能会受到限制。对于一般性的UE，该值一般不受影响。目前，该值设置为24dBm。

UE在DPCH物理信道上的上行初始发射控制由用户根据路径损耗和PRXPDPCHdes计算得到。

上行链路预算的公式（6）

PL _ULPout_UEGa_BSGa_UELf_BSLpLbMfMpMIS_BS 公式（8）

其中，PL_UL －上行链路最大路径损耗；Pout_UE －TD-SCDMA移动台

LBS最大发射功率； f_－基站天馈线损耗；Ga_BS －基站智能天线增益；

Ga_UE－终端天线增益；Mf－快衰落余量；Ms－慢衰落余量； MI－干扰

L余量；GHO －切换增益；p－建筑物或者车体的穿透损耗；Lb－人体损耗；S_BS－基站的接收机灵敏度。

下行链路预算

下行链路预算公式（7）

PL_DLPout_BSGa_BSGa_UELf_BSLpLb

MfMpMIS_UE 公式（9） 下行链路预算公式与上行链路预算公式的区别：

发射功率变为基站信道配置功率，此参数表示下行各种业务承载速率所对应的无线链路最大发射功率；

接收机灵敏度参数变为终端接收机灵敏度，其计算公式仍为 Mi表示为下行负载

其他参数与上行链路预算公式含义相同，可参考上节对各参数的描述。

7

对比TD-SCDMA上下行链路预算公式，通常情况下，对于同一种业务，上行链路结果要小于下行链路结果，说明TD-SCDMA系统也是上行覆盖受限系统，因此而不进行下行链路预算。

8

第二章 校园场景建设方案

2.1建筑物情况

兰州理工大学位于兰州市七里河区龚家湾；整个校区东西长约2000米，南北长约3000米。主要楼层情况：建筑层高6至7层。

根据对学校的勘察情况，目前已建校区主要分为4个区域，即西侧的教学区和东侧南北方向的两个宿舍区。教学区域中已经建设完成的教学楼共有7栋：含3栋实验楼、4栋教学楼、。北村宿舍位于校园的东北方向，共8栋宿舍楼，含3栋女生生宿舍和8栋男生宿舍。南村宿舍位于校园的东南方向，共9栋宿舍楼，含1栋女生生宿舍和8栋男生宿舍。图书馆和大学生活动中心，食堂位于学校的中部位置。

图2.1 兰州理工大学西校区平面示意图

9

2.2主要设计策略

业务质量指标设计要求：

覆盖区内无线可通率：移动台在无线覆盖区内90%的位置，99%的时间可接入网络。

无线信道呼损：根据实际需求要求无线信道呼损市区不高于2%。

差错率目标值（BLER Target）：话音 1%，CS64K 0.1%－1%，PS数据 5－10%。

2.3设计方案

根据校园内四大区域（东南部宿舍区、西部教学区、东北部宿舍区，中部图书馆和大学生活动中心食堂）主要建筑类型，主要设计建设方案为：

根据无线校园网的设计原则，对各场所需采用不同的设计方案：

教室和阅览室是教师和学生的主要活动场所，最适宜采用无线局域网覆盖方式．根据室内面积及容量，确定AP的数目及位置。

办公室及自习室都是相对独立的，根据实际需要，可以在楼道中或每个房间内设置一定数目的AP。特别是在会议室、学生会办公室内、阶梯教室，由于容量较大，学生较多，可以采用蜂窝网络结构和微蜂窝网络结构来保证各区域完全得到网络覆盖。

机房内容量和布置相对固定，一般不会有太大变动，可以采用传统的以太网。如有必要可以将无线局域网作为有线网络的扩展，以达到增加机房容量的效果。

由于学生宿舍内房间数较多、面积相对较小，不适 宜在室内布置AP，可以采用在公寓四周架设AP的方法，让AP的信号透过玻璃窗覆盖各房间。

操场、草坪等室外场所网络用户稀疏且地带空旷，布置无线局域网时主要考虑 覆盖面积的因素。为扩大单个AP的 覆盖范围，可以为每个AP安装功率放大器以及大功率天线。为更好地实现室内各个角落的信号覆盖，可以采用室内天线系统。

2.4TD-SCDMA校园网的实施

2.4.1 综合楼WLAN覆盖解决方案

在对综合楼的WLAN无线覆盖过程中，设计方案中提出采用有线方式将网络信号直接引入室内，再通过小型AP天线将信号发送出去。我们通过实地调查研

10

究发现，我校综合楼为6层，办公室相对集中，而且重要部门的网速及网络安全等方面的要求较高，有上网需求的电脑差不多200台左右，工作高峰期上网用户电脑数约为150台。具有上网用户数密度较小，无线覆盖保障范围较大的特点。如果采用802.11b/g标准，工作频段为2.48GHz。无线信号穿过室内墙壁时信号衰减较大,需布设大量AP接入节点才能达到楼宇整体覆盖的理想效果。而且存在同时上网人数偏低,造成无线AP设备及无线信号带宽浪费严重的现象，使设计及安装成本较高。

在调查中我们发现，综合楼的\"移动\"信号覆盖较好，电信基站规划合理、科学，无信号盲区存在。考虑到基站发射信号与WLAN信号工作频段间隔较大，二者不会产生信号干扰，我们便利用综合楼周边的多个基站，在已有基站的天线上安装500mW无线AP(该AP兼容802.11b/g)，选取宽角度定向板状天线对办公楼进行全面覆盖。我们选取综合楼每层5个测试点（每层楼两端选取2个测试点，沿楼层水平线中段选取3个测试点），通过对信号质量进行检测，各楼层95%的区域WLAN信号强度在一75dBm以上，且每用户信号带宽达到100Mbps以上，取得了较好的覆盖效果，节约了约30%建设费用。 2.4.2 教学楼WLAN覆盖解决方案

室内无线AP定位方案

原定方案为AP多蜂窝覆盖方法。将需要无线信号覆盖的大范围区域划分为多个范围较小的区域范围，在这些较小的区域范围内使用一个AP实现覆盖的。通过使用多个AP对小的区域范围覆盖来达到整体大范围无线射频信号覆盖的目的。通过对教学楼进行无线覆盖测试，我们发现该方案存在以下缺点： (1)易受WLAN高频和低功率的限制，房间建筑格局特点也会对AP信号覆盖的效果产生很大影响。

(2)IEEE802.11b/g AP在从2.4～2.4835GHz的频段范围内只有3个完全不重叠的频点，如果在无线覆盖中不将相邻AP的频点错开就会出现同频干扰而影响正常的数据通信。

(3)系统内部的直接干扰。即工作在相同频点的两个AP的距离小于载波侦听距离时,其中一个AP发送数据,那么另一个AP将侦听到载波繁忙,而暂停数据收发,等待信道空闲。为了满足室内房间面积过大，无线上网需求机器密度大的环境特点要求，我们将802.11 b/g频带，在2.4000GHz到2.4835GHz大约80MHz的频带宽度上将这个频宽分成8个中央信道，我们利用完全没有藕合干扰的1、3、6

11

这3个AP信道进行通信。

考虑到高峰期上网用户较多，我们采用5个AP连接多极全向天线对用户实现无线接入。在蜂窝覆盖过程中，所有的AP与其相临AP频段完全不重叠，对于阶梯教室前后死角位置，我们采用一个AP配合2个天线的方法，完成室内区域的完全覆盖。同时应严格控制各AP发射功率，防止不相临同频段AP因发射功率过大产生干扰。

2.4.3校园网室外WLAN覆盖解决方案

室外TD-SCDMA定位方案

在设计中，无线校园网室外覆盖建设要求是，既要保证对学校综合楼前的绿化区域以及学生宿舍楼前的操场区域进行无线覆盖，又要保障学校基于无线校园网络的校园安检监控等系统正常运行要求。无线校园网室外WLAN覆盖具有3G（TD-SCDMA）网络用户密度低，低速移动性强，无线覆盖地域广大，对于一些校园网无线应用项目带宽要求较高特点。为此，我们通过“AP＋定向天线”的办法，选用室外专用无线AP，配合室外大夹角定向天线，成功实现系统设计目标，方便、快捷地实现了大面积室外地带的无线校园网覆盖。无论在校园的哪个角落，师生都能享受到高速3G（TD-SCDMA）网络带来的畅快淋漓的上网体验,可满足大量的并发无线用户流畅

地访问校园网需求。

2.5容量方案

TD-SCDMA信道容量估算分为HSDPA(以下简称HS)容量与R4容量俩部分。HS容量估算需先获取当地市场部门的计划放号数量：R4容量可以考虑2G的峰值量，包括语音话务量和GPRS流量。

西校区在校学生9420人，甘肃移动计划发展10%的HS卡或G3上网本（也是基于HS业务），基于手机的业务基本不发展。按常理，教学楼群是上课的地方，上课期间做HS数据下载业务的可能性很小，宿舍是休息的地方，课余时间基本都在宿舍，因此校区的容量规划必须分为区域规划。根据这一原则，将兰州理工大学分为教学区和宿舍区和其他区域三部分。

（1）硬件容量估算

由于教学区使用HS卡上网的可能性较小，所以教学区以R4业务为主进行容量估算。前TD-SCDMA手机使用的业务主要有语音（AMR12.2K)、视频

12

（cs64k),PS64/64K/PS64/128K等4种，可以采用上行链路覆盖预算与等效爱尔兰算法相结合来估算载波机站点需求数量。

上行链路覆盖预算 PL

公式（10）

ULMSBSPTXLBSMfMsGHOMiLpLMSSBSfeederGg上行链路覆盖预算见公式(10).

各项参数取值见表1.

表1参数代入公式（10），PLUL=122.8dB;

将上行链路预算结果122.8dB 代入COST-231-HATA传播公式L=137.4+35.2lgd ,

R=d=10(122.8137.4)/35.2=0.385km

22单基站覆盖面积（采用定向90 三扇区）公式为S=2.6*R=385385m

西校区占地面积734437m，根据上行链路预算结果至少需要俩个室外才能覆盖完整个校区。

表2.1上行链路参数取值

上行链路参数 PLUL MSPTX 2标识含义 上行链路最大路径损耗 移动台最大发射功率 基站天馈线损耗 基站智能天线增益 取值 24dBm 1dBm 单根天线+赋形增益15+7.5 LBSfeed BSGa MSGa 终端天线增益 快衰落余量 慢衰落余量 切换增益 干扰余量 建筑物穿透损耗 人体损耗 基站的接收机灵敏度 0dBi 1dB 6.7dB 0dB 2dB 20dB 3dB Eb/NOG10lg(KTW)NFBS

Mf Ms GHO MfLp LMS SBS 等效爱尔兰法

东侧宿舍位于校园的东南方向，共2栋宿舍楼，含1栋国防生公寓和1栋研究生公寓。住宿的总人数约1800人。西苑宿舍位于校园的西南方向，共10栋，

13

含6栋学生宿舍楼，4栋青年教工公寓。住宿的总人数约9800人。

话务需求考虑：规划校园小区总话务量=规划小区校园用户人数*某运营商市场占有率*TD用户占有率*校园忙时人均话务量，如果假设无线通信普及率为100%，中国移动占有率为95%，其中TD用户占有率为30%，则

表2.2 西校区住宿人数统计

总人口 TD总用户数

合计 9800 2793 13600学生 9420 2685 教师 300 86 其他人口 80 22 aCTk

考虑到学生的行动规律，建议取定学生人口分布比例如下：

表2.3学生人口分布比例 白天（早8点-晚6点） 教学区 宿舍区 65% 20% 其他区域 15% 晚上（晚10点-11点忙时） 教学区 10% 宿舍区 80% 其他区域 10% 基于2793的总TD用户数和用户分布比例，得到各区域用户为：

表2.4各区域用户统计

白天（早8点-晚6点） 教学区 宿舍区 1815 559 其他区域 419 晚上（晚10点-11点忙时） 教学区 279 宿舍区 2234 其他区域 280 在数据采集中，对于话音业务采用忙时话务量见公式(2)

公式(2) 其中C为每一用户每天平均呼叫次数，T为每次呼叫平均占用信道时间，k为集中系数，可计算出每一地点的忙时话务量。

则得到校园内各区域的业务分析如下：

表2.5校园内各区域的业务分析 用户话音业务忙时话用户忙时R4数据流量用户忙时HSDPA教学务量0.019Erl/用户（2%呼275bps/用户(180kbit@BH),数据流量7Kbps/用区 损），可视电话业务忙时话用户比例为30％，上下行流量户，用户比例为务量0.001Erl/用户（5%呼1：4，业务承载比30％，上下行流量比 14

损），渗透率100％ PS64:PS128:PS384 6:3:1 1：9 用户话音业务忙时话宿舍区 用户忙时R4数据流量用户忙时HSDPA务量0.025Erl/用户（2%呼50bps/用户(180kbit@BH), 数据流量10Kbps/损）可视电话业务忙时话务用户比例为10％，上下行流量户, 用户比例为量0.002Erl/用户（5%呼比损），渗透率100％ 用户话音业务忙时话1：4，务承载比40％，上下行流量比1：9 用户忙时HSDPAPS64:PS128:PS384 6:3:1 用户忙时R4数据流量其他区域 务量0.019Erl/用户（2%呼250bps/用户(900kbit@BH), 数据流量5Kbps/用损），可视电话业务忙时话用户比例为25％，上下行流量户, 用户比例为务量0.001Erl/用户（5%呼比1：4，业务承载比20％，上下行流量比损），渗透率100％ PS64:PS128:PS384 6:3:1 1：9 根据不同点的用户数，计算语音业务2%呼损时的忙时话务量，在教学区忙时话务量A=0.019爱尔兰/用户×1815=34.485爱尔兰；在宿舍区忙时话务量A=0.025爱尔兰/用户×2234=55.85爱尔兰；在其他区域区忙时话务量A=0.019爱尔兰/用户×419=7.961爱尔兰。

在数据业务的计算时采用前面提到的爱尔兰等效法来计算，在本设计中，预测将数据业务与话音业务比为4:1，则在无呼损数的忙时话务量：在教学区A=34.485爱尔兰×4=137.94爱尔兰；同理，宿舍区A=223.4爱尔兰；其他区域A=31.844爱尔兰。

由于无线电波在传播过程中，不可能100%的传播，都存在一定的呼损，假设呼损率为2%，教学区总的话务量A=（34.485+137.94）爱尔兰×（1-2%）=169爱尔兰；宿舍区总的话务量A=（55.85+223.4）爱尔兰×（1-2%）=274爱尔兰；其他区域总的话务量A=（7.961+31.844）爱尔兰×（1-2%）=39爱尔兰。则所需信道为教学区需要169个信道，宿舍区需要274个信道，其他区域需要39个信道。

基站天线

基站天线选址：从整体环境看，本部的地势较为起伏，建筑物的高度也有所差别，为了便于处于低地势的建筑也能收到信号，因此将TD—SCDMA网络基站建在实验大楼楼顶，以便无线电波的传输。

15

基站载频

基站的载频：由于采用2010～2025 MHZ的B频段，一共有15MHZ的频带，频间隔为1.6 MHZ,有15MHZ/1.6 MHZ≈9.4个载频，每个载频有40个信道，用一个基站一个载频远远达不到信道数的要求。为达到要求则应采取多载频方法。

在本部，教学区需要169个信道/40≈5个载频； 宿舍区区需要274个信道/40≈8个载频； 其他区域需要39个信道/40≈1个载频。

根据上述业务预测和理论计算结果，我们实际采取相应的TD网络容量规划设计策略详细如下：

教学区域中已经建设完成的教学楼共有12栋：含3栋实验楼、5栋教学楼、3栋行政楼、1栋图书馆。根据之前的话务需求分析，共需配置5个载波。同时考虑室外区域的覆盖，需要新建一个室外宏站，配置为S3/3/3。

东侧宿舍位于校园的东南方向，共2栋宿舍楼，含1栋男生宿舍和1栋女生宿舍。住宿的总人数约1800人。根据之前的话务模型分析，需要配置2个载波。实际配置为一个宏基站同时提供室内和室外的覆盖，室内利用宏基站小区级联RRU实现室内分布覆盖，宏基站配置为S6/6/3满足容量需求。

西侧宿舍位于校园的西南方向，共10栋宿舍楼。住宿的总人数约8000人；根据之前的话务模型分析，需要配置6个载波。本次在本宿舍区域配置2个O9（O3B+O6A）小区 ，共16个载波，容量上可以满足。本区域均采用小区覆盖的方式，采用华为的新技术双通道RRU实现对宿舍的深度覆盖。

2.6宏站建设方案

以宏基站为主进行网络覆盖，重点覆盖数据业务需求高的区域，覆盖的业务热点区域力求室外成片连续，基站间距控制在450至600米。

宏基站链路预算，采用COST-231传播模型，各信道链路预算值计算如下表示：

16

表2.6 各信道链路预算值 类别 P-CCPCH覆盖半径 AMR覆盖半径 CS64覆盖半径 PS64覆盖半径 AMR覆盖半径 CS64覆盖半径 PS64覆盖半径 PS128覆盖半径 PS384覆盖半径 密集区域 0.44 域 0.57 一般区下行 上行 上行 上行 下行 下行 下行 下行 下行 0.46 0.35 0.39 0.55 0.39 0.50 0.44 0.44 0.59 0.45 0.50 0.71 0.51 0.65 0.56 0.56 规划在一号教学楼和东侧13#宿舍楼分别建设宏站，校园内共建设2个TD宏站，分别负责教学行政区、学生运动区和东部校园的室外覆盖，配置分别为S3/3/3和S6/6/3。2个宏站站距约600米，可以保证校园室外区域的良好覆盖。

宏站1与校园四周边缘的距离分别为：东边300米，南边200米，西边300米，北边600米。西苑宿舍区建筑物和人员较多，且建筑较为密集，考虑用室外小区分布覆盖进行补充，以保证信号质量并分流容量。

宏站2与校园四周边缘的距离分别为：东边300米，南边200米，西边300米，北边300米。主要保障东苑宿舍楼及北边在建楼房室外、北边餐厅室内外的覆盖；宿舍区建筑物和人口较多，需要用小区覆盖进行补充，利用级联RRU261共小区，以保证信号质量，同时可以很好控制切换。

2.7频率规划及干扰控制方案

在兰州理工大学校园区采纳了较多种类的覆盖方式，小区数量较多，要求必须严格控制室内分布/室外分布的信号泄漏，以免造成同频干扰。由于室外分布式系统采用的天线性能的影响，另外工程安装可能带来覆盖范围控制的不理想，如果不能够很好控制信号覆盖范围，会带来较大的干扰，因此建议在建设中必须严格控制西苑室外分布的安装质量。

对于利用原2G室内分布系统，增加TD-SCDMA信号的室内分布，目前

17

TD-SCDMA和GSM频段相距较远，基本能够满足隔离要求，同时可以考虑增加滤波器降低杂散干扰。

采用宏站延伸覆盖+RRU共小区组网。一般要求校园必须处于宏站覆盖范围内，不应选择相距较远的宏站，否则会破坏原有整网频率规划，带来干扰，导致部分区域C/I严重下降。本次建设规划不存在该情况影响，基站就处于校园内，而且室内覆盖的建筑就位于相应小区覆盖范围内。

2.8切换分析

因考虑到创新因素，校园区采纳较多类型的覆盖方式，小区数总量较多，特别是室外宏站与各室内小区之间切换关系复杂，后期除通过优化控制切换带外，同时建议设计院在制作室内分布方案时，通过在正对宏站小区一侧略微靠近窗口位置安装室内小天线或间隔安装定向天线方式提高窗口处室内小区电平，使用户尽量占用室内小区的资源，减少室内外之间的切换比例，提升业务质量。

18

第三章 方案测试验证

测试TD-SCDMA网络可提供基本语音业务以及高速数据业务，基本业务的测试是衡量网络服务能力的重要指标。其业务包括AMR12.2kbit/s、可视电话和PS业务等。测试时可采用定点和移动两种方式，定点测试中应选取典型位置和不同信号强度覆盖区域进行测试。接通率、掉话率是反映网络业务质量的重要指标。在测量过程中应使用路测议记录终端发射功率、下行接收功率，在网络侧应记录码域使用情况。

容量测试的目的是验证网络所能承载各种不同业务的最大用户数，即实际承载能力。测试时，在达到容量指标的情况下，各业务用户的业务质量也应满足要求。如：测试高速数据业务时，在满载情况下，各用户数据流量及上下行数据流BLER均应满足覆盖要求。根据TD-SCDMA提供的码道资源和各种不同业务的占用资源情况，通过计算可以得到室内覆盖系统的理论最大容量。容量测试可以通过在定点或者测试人员移动方式测试不同业务，从而获取网络实际容量，并将其与理论容量进行对比。测试中，可选择单一业务或者多业务混合进行测试。需要注意的是测试点的选择应该尽量避免在切换点。

在定点容量测试过程中各测试点根据要求依次发起业务，成功后保持，逐渐增加用户数量，直到不能再稳定接入为止；此时能稳定保持业务的用户数即为系统的最大容量。在终端与网络侧都需要跟踪用户数量变化带来的两侧无线信号的变化。可以选择室内不同的区域进行定点测试，从而广泛验证整个室内覆盖系统的容量。

3.1时隙仿真

由于TD-SCDMA网络采用时分双工技术，因而其仿真过程应当基于时隙进行，即在每次快照进行前应当依据载波优先级、剩余码资源（RU）、用户分布等情况将用户分配到具体时中，随后就可以进行与WCDMA一样的功率迭代、收敛判决等过程。

TD-SCDMA网络可在相邻小区配置不同的时隙转换点，但引入了用户与用户之间以及基站与基站的干扰。在如图3所示的环境中，在上下行属性不同的

19

第3个时隙（TS3），小区B的基站发射信号必会对其邻小区A的基站接收机产生干扰；同样在TS3处，小区A的UE发送信号时势必也会对小区B的UE产生干扰。

因此，蒙特卡罗法仿真轮询计算干扰时，应当注意识别交错时隙中这两种干扰源，并依据距离选用适当的传播模型，如基站与基站之间使用双折线模型、UE与UE之间使用自由空间模型或Xia公式。当然，UE与UE之间出现严重干扰的几率不大，但在仿真快照次数的设置过小的情况下，这种偶然性对统计结果的影响就不可小视。

3.2智能天线

智能天线的引入使得TD-SCDMA网络的干扰计算比WCDMA系统的更加复杂。WCDMA网络规划工具模拟天线时，只需配置一套方向图（包括垂直和水平增益），但在TD-SCDMA中，无论是自适应天线还是切换波束天线，都要求事先提供或者实时生成多套方向图。这两种天线的差异在于自适应天线具有更精确的用户跟踪能力，但仿真更为耗时，网络规划工具应当同时提供这两种方法供用户自行选择。需要指出的是，自适应天线的成形通常是基于特征向量的波束赋形（EBB）方法，精确模拟该方法时不仅要求目标用户得到最大增益，而且要求赋形零陷同时能够对准高数据速率干扰源。

在计算干扰时，TD-SCDMA网络规划工具应当依据用户的相对位置查找波束成形所得到的相应方向图。

智能天线的波束方向图越精确，仿真结果越接近现实，而这个精确度取决于系统厂家具体算法和天线厂家设备性能的结合。但目前智能天线行业标准尚未形成，系统厂家所采用的算法互不相同，天线厂家设备性能也不尽相同，因此应当加快推出行业标准，建立完备的智能天线数据库，并结合实际应用不断调整。

3.3频率资源规划

从满足容量和降低干扰的角度而言，N频点配置必将成为TD-SCDMA的重要组网方式。由于未来运营商的具体频段使用情况尚不明晰，所以网络规划工具应当能够灵活地支持将来最有可能使用的N频点同频、N频点混频、N频点异频等多种方式。

对于网络规划工具而言，TD-SCDMA中频点的规划方法可以参考传统GSM网络中的动态频率复用、多重频率复用（MRP）、智能多层频率复用等方法。

20

此外，需要注意的是：

• 随着数据业务的升温，TDDHSDPA已经提上日程，更有专家建议将HSDPA与N频点技术结合起来，让N频点中的辅载频来承载HSDPA，因此TD-SCDMA网络规划工具应当注意及时跟进。

• WCDMA网络规划工具一般只需要考虑HSDPA与R99的同频、异频设置两种场景，但在TD-SCDMA中，一般会涉及3个以上载频的业务占用资源分配，因而对业务接入判断和结果统计等方面要求更高。

3.4码资源规划

3GPPTS25.223已经规定了32个扰码组与32个下行导频码的一一对应关系，因此码资源规划的重点在于扰码规划，即避免将重码和相关性很强的复合码复用到相邻小区中。在搜索大规模的网络配置时，网络规划工具可以使用遗传算法、禁忌搜索算法等来查找相对较优的分配组合，所谓“较优配置”应当综合考虑3个指标，即扰码复用距离、复合码相关性、前期覆盖分析时产生的路损预测结果。

对网络规划工具的建议流程为：码规划之前先进行邻区规划，然后依据具体的分配原则（如距离要求、干扰要求、簇关系等）进行优选，随后因之确定小区下行导频码。

码资源规划功能应当能够支持全网的码组规划和局部地区的分配优化，并提供码字预留、相关性检测、扰码指定等常用功能。此外，其他一些关键技术在实现时需要注意以下几点：

• 动态信道分配。静态仿真技术无法模拟出时间流动，因而目前规划软件很难准确模拟快速DCA，一般只能支持慢速DCA。但网络规划工具应能实现多种优先级选定策略，如基于剩余码资源的DCA、基于时隙的DCA、基于小区干扰的DCA、基于到达方向（DOA）的DCA、基于频点的DCA等。

• 接力切换。同样，网络规划工具无法模拟出切换过程中与时间相关的迟

滞参数，但应当能够方便地设置与接力切换相关的测量门限参数，以便直观显示切换多发区域。

21

课设总结

两周的课程设计很快就完了，在本次的课程设计中，我针对该学校收集、调查了有关资料，然后进入草案阶段，期间进行了几次方案的研究，修改，最后定案，进行正式规划阶段。对于高校场景的数据业务热点应用，TD-SCDMA的室内外覆盖方案，可以根据所需覆盖场景的特点，结合建筑特点和施工难易程度，采用不同的信源引入方式，并对比选择使用合适的覆盖方案。特别是室内覆盖方式的选取，需要综合考虑话务量、覆盖面积、建筑结构、信号源方式及业务覆盖质量要求等其它因素的影响，寻求最佳解决方案，最终采用既可达到所需覆盖要求又可合理控制成本的覆盖方案。

从解决方案的实施及测试情况来看，我校区域为典型的校园覆盖区域，校园区域TD覆盖比较成功，对于室外保证了连续覆盖，对于室内，在兼顾容量及覆盖需求的基础上，进行了室内分布系统或小区分布系统的建设，室内外覆盖建设的有效结合满足了特殊区域内覆盖以及容量需求。由于本次课设功能基本齐全，技术含量高，接触面广，在设计、规划和建设中都非常复杂，在论述中不可能面面俱到，同时也由于本人的知识水平有限，文中的不足和错误在所难免，敬请老师多多指点和更正。本课程设计是在指导教的指导下完成的，还得到了其他多位同学的指点与帮助，我在此对帮助过我的老师和同学表示诚挚的谢意。

22

参考文献

[1]郭梯云、邬国扬、李建东. 移动通信系统（第三版）. 西安电子科技大学出版社

[2]沈振元、聂志泉、赵雪符. 通信系统原理. 西安电子科技出版社 [3]覃团发、姚海涛、覃远年、陈海强. 移动通信. 重庆大学出版社 [4]邱玲、朱近康、孙葆根、张磊. 第三代移动通信系统. 人民邮电出版社 [5]朱东照、罗建迪、汪丁鼎、肖清华.TD-SCDMA3G（TD-SCDMA）网络规划设计与优化.人民邮电出版社

[6]董春庆.3G（TD-SCDMA）网络局域网技术及应用[J].网络世界 [7]彭木根、王文博.3G无线资源管理与网络规划优化.人民邮电出版社 [8]张同须、李楠、高鹏.TD-SCDMA网络规划与工程.机械工程出版社 [9]谢显中.TD-SCDMA第三代移动通信系统技术与实现.电子工业出版社 [10]吴伟陵.移动通信的关键技术.北京邮电大学出版社

23