畢業(yè)設(shè)計（論文）3G移動通信設(shè)計

1、 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 題 目： 3g移動通信設(shè)計 學生姓名 指導教師 二級學院 專 業(yè) 班級 學號 提交日期 答辯日期 金陵科技學院學士學位論文 目錄目 錄摘 要iiabstractiii1 緒 論12 基站與負荷之間的關(guān)系22.1用戶預測22.1.1 預測的方法22.1.2 預測的意義22.2用戶比例32.3業(yè)務(wù)模型52.4話務(wù)模型72.4.1 cs業(yè)務(wù)72.4.2 ps業(yè)務(wù)82.5業(yè)務(wù)滲透率和用戶密度103 特定區(qū)域負荷統(tǒng)計與規(guī)劃113.1傳播模型113.1.1傳播模型研究的意義113.1.2 okumura-hata模型123.1.3 cost 231-hata模型163.2覆蓋的

2、估算173.2.1站型與覆蓋面積的關(guān)系283.2.2基站數(shù)目的確定293.3容量的估算303.3.1 equivalent erlang方法303.3.2 post erlang-b方法313.3.3 基于campbell理論的估算方法333.3.4 kr迭代容量估算方法343.3.5混合業(yè)務(wù)容量估算參數(shù)363.3.6基站規(guī)模的確定374 基站規(guī)劃的應用385 結(jié)束語44參考文獻45致 謝46iv金陵科技學院學士學位論文 摘要基于視頻用戶的移動基站負荷設(shè)計摘 要隨著中國3g牌照的頒發(fā)，中國的電信運營商都已經(jīng)開始對3g市場的占領(lǐng)，而網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運營之前的關(guān)鍵步驟，主要根據(jù)實際的無線傳

3、播環(huán)境、業(yè)務(wù)、社會等多方面因素，現(xiàn)有3g通信中，td-scdma為我國自主研發(fā)的3g標準，由于td-scdma系統(tǒng)采用了時分碼分的多址方式、智能天線、聯(lián)合檢測、接力切換、動態(tài)信道分配等一系列新型關(guān)鍵技術(shù)，極大地提高了td-scdma系統(tǒng)的性能，最終為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃帶來了很多新特點。 因此，本文通過分析td-scdma技術(shù)的特點，對td-scdma無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的關(guān)鍵問題進行詳細的論述和探討。主要對td-scdma的用戶預測、鏈路預算、容量估算、基站分布、與現(xiàn)實基站部署比較等進行研究。關(guān)鍵字：基站負荷；td-scdma;網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化金陵科技學院學士學位論文 abstract video-based

4、 design of the users mobile base station capacityabstractwith the issuance of 3g licenses, chinas telecom operators have begun 3g market, occupation, and network planning is the construction and operation of wireless networks a crucial step before, mainly based on the actual wireless communication e

5、nvironment, business, social and other factors, existing 3g communications, td-scdma is chinas self-developed 3g standard, td-scdma system uses as a time division code division multiple access methods, smart antennas, joint detection, relay switching, dynamic channel allocation and a series of new k

6、ey technologies greatly improve the performance of td-scdma system, the final plan for the network offers many new features. therefore, the paper analyzes the td-scdma technology-induced changes, on the td-scdma radio network planning of the key issues discussed in detail and discussed. main is pred

7、icted td-scdma users, link budget, capacity estimates, the base station distribution, comparison with the actual conduct of the base station.key word：base station load; td-scdma; network planning;network optimization金陵科技學院學士學位論文 第一章 緒論1 緒 論盡量提高頻譜效率，充分利用現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，向更多的用戶提供最多的業(yè)務(wù)內(nèi)容及價值，同時達到投資成本的最優(yōu)，是運營商在進

8、行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中最需要考慮的問題。無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃直接影響到網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本和運營性能，因此是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中非常重要的一環(huán)。 而傳播模型校正是3g無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的重要步驟，只有通過準確的模型我們才能預測無線小區(qū)覆蓋的半徑、無線網(wǎng)絡(luò)的容量和無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的盲區(qū)等。移動通信的無線傳播環(huán)境非常復雜，各個地區(qū)的地形地貌千差萬別，這就決定了我們不能用單一的傳播模型去反映不同的無線環(huán)境。傳播模型準確與否直接決定了無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的可信度。一個相對精確的傳播模型有助于合理估算基站的覆蓋范圍和預測網(wǎng)絡(luò)的覆蓋狀況，從而準確估算滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋目標所需的基站數(shù)量，對于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃具有戰(zhàn)略性的意義。對于具有多業(yè)務(wù)特性的wcdma網(wǎng)絡(luò)而言，傳

9、播模型的準確與否更直接關(guān)系到系統(tǒng)性能仿真的準確性，對系統(tǒng)性能的分析具有很大的影響。 本論文的主要內(nèi)容是第二章基站與負荷之間的關(guān)系，即業(yè)務(wù)預測、用戶預測、業(yè)務(wù)模型等進行分析；第三章介紹了特定區(qū)域的負荷統(tǒng)計與規(guī)劃，論述傳播模型校正與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的關(guān)系，td-scdma系統(tǒng)的兩種規(guī)劃方式，以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的流程和主要內(nèi)容，并說明傳播模型校正對于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的重要性；四章簡述了理路估算出來的基站分布與現(xiàn)實中比較；第五章結(jié)論對目前正在進行的3g絡(luò)規(guī)劃起到積極的促進作用，具有很積極的意義。43金陵科技學院學士學位論文 第二章 基站與負荷之間的關(guān)系2 基站與負荷之間的關(guān)系2.1用戶預測2.1.1 預測的方法對于用戶的預

10、測，可以采用以下方法：(1) 趨勢外推法趨勢外推法是研究事物發(fā)展?jié)u進過程的一種統(tǒng)計預測方法。當預測對象依時間變化呈現(xiàn)某種上升或下降的趨勢，并且無明顯的季節(jié)波動，又能找到一條合適的函數(shù)曲線反映這種變化趨勢時，就可以時間為自變量，已時序數(shù)值（如用戶數(shù)）為因變量，建立趨勢模型，它的主要優(yōu)點是可以揭示事物發(fā)展的未來，并定量估計其功能特性。(2) 回歸預測法回歸預測法是根據(jù)兩個或多個變量數(shù)據(jù)（如人均國內(nèi)生產(chǎn)總值和移動電話用戶數(shù)）所呈現(xiàn)的趨勢分布關(guān)系，采用適當?shù)挠嬎惴椒ǎ业剿麄冎g特定的經(jīng)驗公式，然后根據(jù)其中一個變量的變化，來預測另一個變量的發(fā)展變化。移動用戶的多少與經(jīng)濟狀況和個人收入有很大關(guān)系，如用人

11、均國內(nèi)生產(chǎn)總值gdp來來衡量經(jīng)濟狀況，將其作為回歸自變量，采用二次曲線來回歸預測移動電話用戶數(shù)。二次曲線回歸方程為： (1)其中，x為某年人均gdp，y為相應用戶數(shù)。(3) 普及率法移動電話人口普及率預測法結(jié)合類比分析，找出類似城市發(fā)展的趨勢來推及自身發(fā)展的趨勢。2.1.2 預測的意義業(yè)務(wù)預測是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計的基礎(chǔ)，主要是對用戶的總量、類型和分布等進行預測。td-scdma主要可以提供的12.2kbit/s語音及64kbit/s、144kbit/s及384kbit/s速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，將來還可以提供2mbit/s甚至更高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。為了得到系統(tǒng)的容量目標，需要對某個業(yè)務(wù)的各種業(yè)務(wù)的用戶總量及在

12、各種區(qū)域的分布情況、比例以及所能提供的各種應用的比例情況進行預測。由于本人僅僅是一個大學畢業(yè)生，受各種因素限制，論文中的數(shù)據(jù)僅做理論說明，與實際生活的真實情況會有所不同，請勿追究，實際規(guī)劃中這些數(shù)據(jù)應通過業(yè)務(wù)、市場分析預測得到。2.2用戶比例無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的區(qū)域分類按照一定的規(guī)則對有效覆蓋去進行劃分和歸類，不同區(qū)域類型的覆蓋區(qū)采用不同的設(shè)計原則和服務(wù)等級， 以達到通信質(zhì)量和建設(shè)成本的平衡，獲得最優(yōu)的資源配置。按照無線傳播環(huán)境因素表1 無線傳播環(huán)境分類表區(qū)域分類特征描述密集城區(qū)周圍建筑物平均高度大于30m（10層以上），周圍建筑物平均樓距約1020m；一般在基站附近的建筑物較為密集，周圍既有較多

13、的10層以上建筑物，也有部分20層左右的建筑物，周圍邊道不算太寬。一般城區(qū)周圍建筑物平均高度大于1530m（59層），周圍建筑物平均樓距約1020m；一般在基站附近的建筑物較為密集，周圍主要以9層以下建筑物為主，也可能有零星9層以上的建筑物，周圍邊道不算太寬。郊區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)城市邊緣地區(qū)或鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心區(qū)，周圍建筑物平均樓距約1015m（35層）；一般在基站附近的建筑物比較均勻，周圍既有較多的34層建筑物為主，也可能零星有4層以上建筑物，建筑物之間有較寬的空間。農(nóng)村一般農(nóng)村地區(qū)，周圍建筑物平均高度10m以下，（12層房子為主），周圍建筑物散落分布，建筑物之間或周圍有較大的面積開闊地。一般可以劃分為密集城區(qū)、

14、一般城區(qū)、郊區(qū)和農(nóng)村4種不同類型，具體分類情況可參閱表1。其中包括規(guī)劃區(qū)域地形起伏、地貌信息、稀疏程度、密集分布等信息；對于郊區(qū)或農(nóng)村，還要給出山地河流分布、公路鐵路分布、廠礦分布、村鎮(zhèn)分布等信息。區(qū)域劃分的目的只是為規(guī)劃設(shè)定一個范圍，因此在設(shè)置時應盡量減小復雜性，即在劃分時盡可能的將環(huán)境相似的區(qū)域連成片，避免大量零散獨立的分布。如果某一區(qū)域面積過小，應考慮將其歸為其他環(huán)境中，之后在假期特殊考慮。根據(jù)不同的用戶消費能力，可將用戶劃分為高端、中端、低端3類。這3類用戶群表現(xiàn)出的消費行為是各不相同的。其中，高端用戶，定位為一些高收入者和企業(yè)及經(jīng)理，可以開展高速率接入業(yè)務(wù)，主要為信息查詢以及移動金融

15、業(yè)務(wù)；中端用戶，定位為一般企業(yè)用戶和一些高收入者，主要開展信息查詢以及移動娛樂和移動金融業(yè)務(wù)；低端用戶定位為中等收入人群以及在校學生，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主要以信息業(yè)務(wù)為主，同時開展一些移動游戲業(yè)務(wù)。表2 業(yè)務(wù)分類表區(qū)域分類特征描述業(yè)務(wù)分布特點a此類區(qū)域位于高級寫字樓密集的地區(qū)，是所在經(jīng)濟區(qū)域內(nèi)商務(wù)活動集中區(qū)，用戶對移動動通信需求大，對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)要求較高話務(wù)密集、業(yè)務(wù)速率要求高、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的重點區(qū)域b工商業(yè)和貿(mào)易發(fā)達，交通和基礎(chǔ)設(shè)施完善，城市化比較高，人口密集，經(jīng)濟發(fā)展快，人均收入處于高的地區(qū)。話務(wù)量較高、業(yè)務(wù)速率中等、有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求c工商業(yè)發(fā)展和城鎮(zhèn)建設(shè)具有相當規(guī)模，各類數(shù)量較多，交通便利，經(jīng)濟發(fā)展和

16、人居收入處于中等水平話務(wù)量較低、提供低速或不提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)d主要是山區(qū)和農(nóng)村，經(jīng)濟發(fā)展相對落后話務(wù)稀疏、建站目的是解決覆蓋、一般不保證數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的質(zhì)量基于業(yè)務(wù)類型的分布、業(yè)務(wù)發(fā)展策略以及區(qū)域內(nèi)用戶的動態(tài)分布、消費行為特征，一般按業(yè)務(wù)分布的分類如表2所示。綜合以上無線傳播環(huán)境和業(yè)務(wù)分布進行分類，給出區(qū)域范圍和大致面積描繪，參見表3。表3 對規(guī)劃區(qū)域進行分類區(qū)域分類按無線傳播環(huán)境按業(yè)務(wù)分布典型區(qū)域密集市區(qū)a密集市區(qū)a特大成城市商業(yè)區(qū)等密集市區(qū)b密集市區(qū)b商業(yè)中心、密集商住區(qū)密集市區(qū)c密集市區(qū)c話務(wù)較低的城中村等普通市區(qū)b普通市區(qū)b普通住宅，經(jīng)濟發(fā)達的縣城等普通市區(qū)c普通市區(qū)c一般縣城等郊區(qū)c郊區(qū)（鄉(xiāng)鎮(zhèn)

17、）c城鄉(xiāng)結(jié)合部等農(nóng)村c農(nóng)村（開闊地）c風景區(qū)等農(nóng)村d農(nóng)村（開闊地）d農(nóng)村等高速公路、國道農(nóng)村（開闊地）c省道、重要客運鐵路和主要行道農(nóng)村（開闊地）d一般公路、鐵路和航道農(nóng)村（開闊地）d2.3業(yè)務(wù)模型3gpp協(xié)議，將系統(tǒng)中營運的業(yè)務(wù)根據(jù)不同的qos（quality of service，服務(wù)質(zhì)量）指標分為4個大類，即會話類（conversational）、流類（streaming）、交互（interactive）和背景類（background）。在3gpp協(xié)議22.105中舉例說明了各類業(yè)務(wù)的典型應用和它們的qos品質(zhì)要求，表4、表5、表6是3個直接引資協(xié)議中的表格。表4 終端用戶對服務(wù)質(zhì)量預期

18、值會話/實時業(yè)務(wù)媒介應用示例對稱性數(shù)據(jù)速率關(guān)鍵性能參數(shù)和目標值端到端的單程時延*時延抖動信息丟失率音頻會話語音雙向425 kbit/s推薦150 ms1ms3%fer限制400 ms視頻可視電話雙向30384 kbit/s推薦150 ms1%fer限制400ms口形話音同步100ms數(shù)據(jù)遙測-雙向控制雙向28.8kbit/s250msn.a0數(shù)據(jù)交互游戲雙向1kbyte/s250msn.a0數(shù)據(jù)telnet雙向（非對稱）1kbyte/s250msn.a0*移動網(wǎng)絡(luò)中的單向延時（從移動臺到對端網(wǎng)設(shè)備）大概是100ms。表5 終端用戶對服務(wù)質(zhì)量預期值交互類業(yè)務(wù)媒介應用示例對稱性數(shù)據(jù)速率關(guān)鍵性能參數(shù)

19、和目標值端到端的單程時延*時延抖動信息丟失率音頻話音消息主要是單向413 kbit/s回放時1s1ms3%fer錄音時2ms數(shù)據(jù)網(wǎng)頁瀏覽-html主要是單向4s/pagen.a0數(shù)據(jù)交易業(yè)務(wù)-高優(yōu)先級，比如atm雙向4sn.a0數(shù)據(jù)e-mail主要是單向4sn.a0表6 終端用戶對服務(wù)質(zhì)量預期值流類業(yè)務(wù)媒介應用示例對稱性數(shù)據(jù)速率關(guān)鍵性能參數(shù)和目標值端到端的單程時延*時延抖動信息丟失率音頻話音，話音多媒體混合業(yè)務(wù)、高質(zhì)量音頻業(yè)務(wù)主要是單向5128 kbit/s10s2s1%fer數(shù)據(jù)電影剪輯、實時視頻流主要是單向20384kbit/s10s2s2%fer數(shù)據(jù)底層數(shù)據(jù)收發(fā)、同步信息主要是單向384

20、kbit/s10sn.a0數(shù)據(jù)靜態(tài)圖像主要是單向10sn.a0除了上面3個表格描述的3類業(yè)務(wù)外，還有一類是背景類業(yè)務(wù)。它主要是指在后臺傳送數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)。這類業(yè)務(wù)沒有延時指標要求，也沒有延時抖動性的指標要求。它們通常要求傳送不出錯。這一類的典型業(yè)務(wù)有傳真、sms、mms、ftp、e-mail等。它們對數(shù)據(jù)傳送的時延要求很低，通常在分鐘這一級別上。2.4話務(wù)模型在移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，通常給定或預計要達到的話務(wù)量、吞吐量和阻塞率，來計算話務(wù)模型。目前td-scdma網(wǎng)絡(luò)中存在的業(yè)務(wù)大致可分為兩大類：話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，它們的業(yè)務(wù)呼叫模型有顯著不同。2.4.1 cs業(yè)務(wù)話音呼叫的特點：每一次呼叫就是一次

21、話音接入與釋放的過程；每次通話過程中占用的資源內(nèi)容不變。話音業(yè)務(wù)模型和is95系統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)話務(wù)模型相同，主要有以下指標：（1） 平均業(yè)務(wù)會話時長，單位s。（2） 忙時平均會話時長。（3） 用戶平均話務(wù)量=平均業(yè)務(wù)時長，單位為erl（4） 業(yè)務(wù)速率，單位bit/s。（5） 激活因子：激活因子=實際業(yè)務(wù)平均速率/傳輸信道速率。呼叫時長呼叫建立 呼叫釋放圖1 話音業(yè)務(wù)呼叫模型平衡因子：平衡因子=上行業(yè)務(wù)平均速率/下行業(yè)務(wù)平均速率，對于話音業(yè)務(wù)來說平衡因子為1。表7 典型網(wǎng)絡(luò)的話務(wù)模型因子關(guān)鍵因子話音業(yè)務(wù)可視電話平均業(yè)務(wù)會話時長（s）6060忙時平均會話次數(shù)1.50.36單用戶平均話務(wù)量（erl）0

22、.0250.006業(yè)務(wù)速率（bit/s）12.2k64k激活因子0.51平衡因子11、：典型2g網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，單用戶話務(wù)量在0.020.03erl之間，這里取均值，按照0.025erl計算。、：可視電話話務(wù)模型來自于某運營商的3g網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。：話音業(yè)務(wù)的激活因子業(yè)界一般按照50%計算，這里也按照50%計算cs話務(wù)模型建立如圖1所示，典型網(wǎng)絡(luò)的話務(wù)模型因子如表7所示：在移動通信中，話務(wù)量定義為一組信道內(nèi)移動電話呼叫的集合，而此呼叫涉及呼叫時長和呼叫次數(shù)，通常定義為在一段時間內(nèi)的呼叫時長乘以呼叫次數(shù)。在話務(wù)理論中，通?？紤]忙時的概念，所謂忙時，就是以小時作為時間單位。erl是衡量話務(wù)量的單位，簡單的說，

23、0.5erl就是指在1h內(nèi)，0.5信道被占用在通話。典型的蜂窩系統(tǒng)中，通常以0.02作為服務(wù)等級。記在系統(tǒng)負荷的高峰忙時，用戶平均在98%的時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)可用信道。2.4.2 ps業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要有以下特點：休眠（dormant）狀態(tài)下與激活（active）狀態(tài)的轉(zhuǎn)變；用戶每一次業(yè)務(wù)使用可以有多次呼叫（packet）建立；數(shù)據(jù)以突發(fā)（date burst）方式傳輸；packet call的數(shù)據(jù)傳輸過程所占有的資源隨著數(shù)據(jù)的突發(fā)隨時變化；數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要參數(shù)指標packet size：該ps業(yè)務(wù)的每個數(shù)據(jù)傳送包的大小，單位為byte。下行單次業(yè)務(wù)平均流量，單位kbyte。bhsa：忙時業(yè)務(wù)發(fā)生次數(shù)。忙時

24、單用戶下行數(shù)據(jù)吞速率：忙時單用戶下行數(shù)據(jù)吞吐速率=下行單次業(yè)務(wù)平均流量*bhsa*1000*8/3600，單位bit/s。業(yè)務(wù)速率，單位bit/s。傳輸效率因子：數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸效率因子=tcp/udp*ip*rlc*phy其中表示額外的協(xié)議開銷。激活因子：數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的擴展激活因子接近1。由數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)話務(wù)模型我們可以得到，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的模型比較復雜，其業(yè)務(wù)特征主要取決于以下因素：服務(wù)內(nèi)容；話務(wù)模型參數(shù)取值；運營策略（包括數(shù)據(jù)用戶的比例，提空給用戶的平均傳輸速率等）；用戶行為（如業(yè)務(wù)申請比例）；設(shè)備技術(shù)特點。表8 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)類型業(yè)務(wù)類型業(yè)務(wù)特征承載方式圖鈴下載交互式業(yè)務(wù)64kbit/s/128kbit/sw

25、ap瀏覽交互式業(yè)務(wù)64kbit/s/128kbit/swww瀏覽交互式業(yè)務(wù)64kbit/s/128kbit/s音頻流流業(yè)務(wù)64kbit/s/384kbit/s視頻流流業(yè)務(wù)64kbit/s/384kbit/se-mail背景類業(yè)務(wù)64kbit/s/64kbit/smms背景類業(yè)務(wù)64kbit/s/64kbit/s信息服務(wù)背景類業(yè)務(wù)64kbit/s/64kbit/s數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)根據(jù)應用可以分成表8所示的多種業(yè)務(wù)類型。在話務(wù)模型計算中，選擇最典型的6類業(yè)務(wù)進行分析，在各種話務(wù)模型中，由于業(yè)界對各業(yè)務(wù)的了解深度不同，有些業(yè)務(wù)可以給出所有的參數(shù)，有些則只能給出單次的平均流量。對于給出單次的平均流量的業(yè)務(wù)，傳

26、輸效率按照典型業(yè)務(wù)的傳熟悉哦啊率計算，統(tǒng)計得到過各種業(yè)務(wù)的關(guān)鍵因子如表9所示。注：數(shù)據(jù)來源于某運營商的3g網(wǎng)絡(luò)話務(wù)規(guī)劃報告，關(guān)于packet size，目前只有沃達風現(xiàn)網(wǎng)的統(tǒng)計資料，下行平均包的大小是1280byte。表9 各種業(yè)務(wù)的關(guān)鍵因子關(guān)鍵因子圖鈴下載wap瀏覽www瀏覽音頻流視頻流e-mailmmspacket size（byte）480480150015001500480480下行單次業(yè)務(wù)平均流量（kb）904001200640115219264bhsa20.080.080.080.12忙時單用戶下行數(shù)據(jù)吞吐速率（bit/s）24106.67320113.782

27、04.834.1317.07傳輸效率因子0.920.920.920.970.970.920.92激活因子1111111平衡因子0.020.01112.5業(yè)務(wù)滲透率和用戶密度所謂業(yè)務(wù)滲透率，只開通該業(yè)務(wù)的用戶在全部用戶中所占的比例；所謂網(wǎng)絡(luò)用戶密度，在特點區(qū)域的單位面積（一般為每平方公里），特定運營商的用戶數(shù)目。3g網(wǎng)絡(luò)中的用戶密度=該區(qū)域人口密度移動業(yè)務(wù)滲透率運營商市場占有率，不同區(qū)域、不同時期的網(wǎng)絡(luò)用戶密度，業(yè)務(wù)滲透率也不同。因此，從區(qū)域角度來考慮我們可以將不同地區(qū)分為密集城區(qū)、一般城區(qū)、郊區(qū)/鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村；從實踐角度分析，可以把網(wǎng)絡(luò)分成不同的建設(shè)時期來分別進行業(yè)務(wù)分析與

28、預測。金陵科技學院學士學位論文 第三章 特定區(qū)域負荷統(tǒng)計與規(guī)劃3 特定區(qū)域負荷統(tǒng)計與規(guī)劃td-scdma系統(tǒng)是一個承載話音和數(shù)據(jù)多業(yè)務(wù)并存的系統(tǒng)。由于cs業(yè)務(wù)和ps業(yè)務(wù)對資源的占有特性、業(yè)務(wù)量、占用資源以及qos要求均不同，因此容量規(guī)劃較為復雜。蜂窩系統(tǒng)中，在基站扇區(qū)的覆蓋范圍內(nèi)，接收端（基站或終端）應有足夠的信號電平來滿足業(yè)務(wù)需求。一定傳播環(huán)境下，小區(qū)的覆蓋范圍直接取決于收發(fā)端所允許的最大路徑損耗，而鏈路運算可確定無線鏈路的最大允許路徑損耗。鏈路運算中的允許路徑損耗可大致用下列公式定性表示：最大允許路徑損耗=有效發(fā)射功率+接收增益接收機靈敏度余量鏈路預算時，根據(jù)計算得到的最大路徑損耗（map

29、l），利用合適的傳播模型，可得到對應環(huán)境下基站覆蓋半徑。根據(jù)規(guī)劃域的無線傳播環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃人員可以直接運用一些已有模型，或根據(jù)測試數(shù)據(jù)校驗正得到的模型，來預測傳播損耗和基站的覆蓋半徑。覆蓋估算要做到如下幾步：(1) 確定鏈路預算中使用的傳播模型；(2) 使用鏈路預算工具，在以獲取的傳播模型基礎(chǔ)上，分別計算滿足上下行覆蓋要求條件下各個區(qū)域的小企業(yè)半徑；(3) 根據(jù)占星計算小區(qū)面積；(4) 用區(qū)域面積除以小區(qū)面積就得到所需要的基站個數(shù)。3.1傳播模型3.1.1傳播模型研究的意義無線傳播模型的準確性對無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃來說非常重要，這直接關(guān)系到規(guī)劃結(jié)果和運營商的投資是否比較經(jīng)濟合理。由于與傳播模型直接相關(guān)

30、的是電波傳播特性，所以必須留意無線電波的傳播方式和無線電波的衰落。無線電波的傳播方式主要是折射、直射、反射、透射和散射等；無線電波的衰落主要是瑞利衰落和陰影衰落。對于傳播模型的研究，傳統(tǒng)上集中于給定范圍內(nèi)平均接收場強的預測和特定位置附近場強變化。對于預測平均場強并用于估計無線覆蓋范圍的傳播模型，由于他們描述的是發(fā)射機和接收機之間長距離的場強變化，所以被稱為大尺度傳播模型，下面就宏蜂窩的大尺度傳播模型進行分析介紹。3.1.2 okumura-hata模型由于使用okumura模型需要查找其給出的各種曲線，不利于計算機的預測，hata模型在okumura大量測試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上用公式擬合得到了新的模型

31、okumura-hata模型。為求簡化，hata在提出這個模型時做了下列3點假設(shè)：作為兩個全向天線之間的傳播損耗處理；作為準平滑地形而不是不規(guī)則地形處理；以城市市區(qū)的傳播損耗公式作為標準，其他地區(qū)采用校正公式進行修正。okumura-hata模型適用的條件：f為1501500mhz；不支持td-scdma目前使用的2g頻段?；咎炀€有效高度為30200m。移動臺天線高度為110m。通信距離為135km?；緜鞑p耗中值公式： (2)其中，的單位為km，的單位為mhz；為城市市區(qū)的基本傳播損耗中值；、為基站、移動臺天線有效高度，單位為m，為移動臺天線高度修正因子?；咎炀€有效高度計算：設(shè)基站天線

32、離地面的高度為，基站地面的海拔高度為，移動臺天線離地面的高度為，移動臺所在位的地面海拔高度為，則基站天線的有效高度=+-，移動臺天線有效高度為。需要說明的是，基站天線有效高計算有多種方法，如基站周圍510km的范圍內(nèi)的地面海拔高度的平均；基站周圍510km的范圍內(nèi)的地面海拔高度的地形擬合線。不同的計算方法一方面與使用的傳播模型有關(guān)，另外也與計算精度要求有關(guān)。其他修正因子敘述如下：為街道校正因子，一般資料上只給出了與傳播方向呈水平或垂直的損耗修正曲線，為了方便計算，下面給出了任意角度的擬合公式。設(shè)傳播方向與街道夾角為，則：實際上，街道效應一般在810km后將會消失，故只考慮10km之內(nèi)。為郊區(qū)校

33、正因子，具體計算為： （5）為開闊地校正因子，具體計算為：則 （6）為準開闊地校正因子，具體計算為： （7）為農(nóng)村校正因子，具體計算為： （8）為丘陵地校正因子，具體計算為：圖 2地形起伏圖為地形起伏高度，如圖2所示：由移動臺算起，向基站方向延伸10km（不足10km，則以實際距離計算），在此范圍內(nèi)計算地形起伏高度的10%90%之間的差值。 （10）其中為計算剖面上的最小地形高度。（a）正斜坡（b）負斜坡圖3斜坡地形校正因子示意圖為一般傾斜地形校正因子，如圖3所示。斜坡地形有可能產(chǎn)生第二次地面反射。在水平距離時，圖1-15中正負斜坡有可能產(chǎn)生第二次地面反射。近似歸納斜坡地修正因子為： （11）

34、其中，以毫弧度為單位，是以動態(tài)與基站連線的剖面上，移動臺前后一公里內(nèi)地形高度的平均傾角（用最小二乘法）；的單位為km。為孤立山峰校正因子，這里使用刀刃繞射損耗來計算，雖然計算量稍大，但要準確一些。繞射損耗計算如圖4所示。圖4繞射損耗計算圖先求出單個刀刃的4個參數(shù)，即r1、r2、h1、工作波長；用此4個參數(shù)計算新參數(shù)：計算繞射損耗：為海（湖）混合校正因子，傳播路徑遇上水域十分兩種情況考慮，如圖5所示。 （a）陸地靠近基站 （b）水域靠近基站圖5水域地形校正因子示意圖定義修正因子為：其中為剖面上全程水體的長度。為建筑密度校正因子，計算公式為：為建筑物密度，以%表示。各種修正因子的組合使用情況總體路

35、損：3.1.3 cost 231-hata模型cost 231-hata模型的適用條件：使用頻段：15002000mhz；基站天線有效高度為30200m；移動臺天線高度為110m；通信距離為120km?；緜鞑p耗中值公式：其中，的單位為km，的單位為mhz；為城市市區(qū)的基本傳播損耗中值；、為基站、移動臺天線有效高度，單位為m；基站天線的有效高度計算：設(shè)基站天線離地面的高度為，基站地面的海拔高度為，移動臺天線離地面的高度為，移動臺所在位置的地面海拔高度為，則基站臺南縣的有效高度，移動臺的有效高度為。為移動臺天線的有效高度修正因子，為城市修正因子，其他各種修正因子同okumura-hata模型。

36、綜合考慮，本文選擇cost 231-hata模型作為鏈路預算的模型。3.2覆蓋的估算3.2.1 td-scdma鏈路預算簡單地說，鏈路預算是對一條通信鏈路上的各種損耗和增益的核算。1 預算的定義所謂鏈路預算，是通過對系統(tǒng)中上、下行信號傳播途經(jīng)各種影響因素的考察和分析，對系統(tǒng)的覆蓋能力進行估計，獲得保持一定呼叫質(zhì)量下鏈路所允許的最大傳播損耗。鏈路預算是覆蓋規(guī)劃的前提，通過計算業(yè)務(wù)的最大允許損耗，可以求一定傳播模型下小區(qū)的覆蓋半徑，從而確定滿足連續(xù)覆蓋條件下基站的規(guī)模。td-scdma鏈路預算的特點如下：智能天線的使用在鏈路預算中帶來了系統(tǒng)增益；干擾余量相對比較小，尤其是上行，這是因為采用了良好的

37、干擾抑制技術(shù)；饋線損耗比較小，是因為td-scdma中的饋纜指的是從塔放的輸出到天線的輸入這一段跳線。影響鏈路預算的因素很多，除了手機的發(fā)射功率，基站的接收靈敏度外，還有陰影余量，建筑物的穿透損耗，業(yè)務(wù)的速率和業(yè)務(wù)解調(diào)門限等，所以，鏈路預算也應該區(qū)分地理環(huán)境和業(yè)務(wù)種類進行。2、鏈路的基本參數(shù)（1）終端最大發(fā)射功率目前，各終端廠商的設(shè)備，其話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的終端最大發(fā)射功率為+24dbm。（2）人體損耗對手持機，黨委與使用者的腰部或肩部時，接收的信號比天線離開人體幾個波長要低，一般語音業(yè)務(wù)取3db，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)取0。（3）ue天線增益一般取0dbi。（4）業(yè)務(wù)處理增益cdma系擴頻系統(tǒng)，計算處理增

38、益就是計算擴頻增益。處理增益與擴頻因子、編碼方式、調(diào)節(jié)方式有關(guān)，各業(yè)務(wù)處理增益見表9、表10。td-scdma系統(tǒng)的處理增益有3種計算方法：根據(jù)規(guī)范3gpp tr25.928附錄b計算處理增益、根據(jù)基帶處理計算處理增益、根據(jù)時隙突發(fā)的結(jié)構(gòu)，考慮時隙內(nèi)包含的midamble 碼和時隙之間的gp計算處理增益，這不作具體介紹。（5）目標載干比目標在干比是智能天線收到的碼片級載干比門限值。該值可以在實驗室中測試得到。與信噪比有關(guān)的參數(shù)分別為：載干比（c/i）、sir（符號信噪比）、eb/n0（比特信噪比）。根據(jù)td-scdma系統(tǒng)調(diào)制、擴頻與解擴、解調(diào)的關(guān)系（如圖8-3td-scdma基帶過程所示），

39、得到如下公式：q是業(yè)務(wù)擴頻增益，數(shù)值上等于10lg（sf），即擴頻因子sf的db值。g是業(yè)務(wù)處理增益。圖6 td-scdma基帶過程因此，在鏈路預算中，如果已知eb/n0和處理增益g，就可以推算出來c/i來。表9上行鏈路業(yè)務(wù)解調(diào)門限表上行業(yè)務(wù)城區(qū)tu3km/h郊區(qū)tu3km/h農(nóng)村tu3km/hcs12.2c/i-201.7sir7910.7處理增益10.610.610.68.610.612.3cs64kc/isir處理增益3.423.423.426.928.229.02ps64c/i2.53.6sir處理增益3.423.423.426.9

40、28.229.02ps128c/isir處理增益3.423.423.425.927.028.22ps384c/i3.357.5sir5.379.5處理增益1.661.61.664.966.669.16表10下行鏈路業(yè)務(wù)解調(diào)門限表下行業(yè)務(wù)城區(qū)tu3km/h郊區(qū)tu3km/h農(nóng)村tu3km/hcs12.2c/i-4.5-3-1.8sir7.5910.2處理增益13.613.611.8cs64kc/i-5-3.2-2.7sir78.89.3處理增益12.4512.4512.457.459.259.75ps64c/i-6.2-4.4-4.7si

41、r處理增益12.4512.4512.456.258.057.75ps128c/i-6.2-4.4-4.7sir處理增益12.4512.4512.456.258.057.75ps384c/i-5.2-3.4-1.5sir6.88.610.5處理增益11.6611.6611.666.468.2610.16p-ccpchc/i-6.3-3.20.3sir5.78.812.3處理增益13.813.813.87.510.614.1s-ccpchc/i035.5sir121517.5處理增益11.611.611.611.614.617.1dwptsc/i-5.5-2.5

42、-3在表9和表10中，c/i是指多天線總的c/i，而不是指每根天線的c/i；cs12.2k、cs64k業(yè)務(wù)對應的bler=1%需要的參考解調(diào)門限sir;ps64k、ps128k、ps384k業(yè)務(wù)對應的bler=5%需要的參考解調(diào)門限sir。（6）天線增益天線增益與天線的具體型號有關(guān)。智能天線的陣元通常是按直線等距、圓周等距排列，每個陣元為全向天線?；咎炀€增益分兩部分：但天線增益和多天線增益。對于8陣元智能天線，理論上，上行有9db的分集增益，下行有9db賦形增益。而實際增益則根據(jù)無線環(huán)境和ue相對于天線平板位置而定。通常，線陣智能天線的賦形增益取79db，圓形智能天線的賦形增益比線陣智能天線

43、小。（7）饋線損耗饋線損耗指的是塔放與天線接口之間的損耗，它會降低接收機電平，從而對覆蓋能力產(chǎn)生影響。在td-scdma系統(tǒng)中，tmb放置在室外，饋線損耗指塔放輸出至天線入口這段損耗，一般取0.51db。（8）基站噪聲系數(shù)接收機輸出的信噪比不但與噪聲功率有關(guān)，還與輸入信號的信噪比有關(guān)。一般，系統(tǒng)中都用噪聲系數(shù)（noise figure）來表示系統(tǒng)的噪聲性能。噪聲系數(shù)計算示意如圖8-4所示。噪聲系數(shù)通常被定義為網(wǎng)絡(luò)輸入端信號信噪比和網(wǎng)絡(luò)輸出端的信號信噪比之間的關(guān)系，值越小說明該系統(tǒng)硬件的噪聲控制越好，若以db表示為：是輸入信噪比，是輸出信噪比，na是接收機所產(chǎn)生的噪聲功率，kp是設(shè)備的增益，顯然

44、有，,不難看出，信號經(jīng)過該設(shè)備后信噪比發(fā)生了變化，這個變化量即為接收機的噪聲系數(shù)。圖7噪聲系數(shù)計算示意圖一般基站噪聲系數(shù)取3.5db，終端噪聲系數(shù)取7db。（9）干擾余量多用戶發(fā)起業(yè)務(wù)后造成底噪抬升被稱為干擾余量。傳統(tǒng)的cdma系統(tǒng)，小區(qū)負荷越高，容量越大，干擾就越大，導致覆蓋就越小。雖然td-scdma系統(tǒng)由于采用了聯(lián)合監(jiān)測和智能天線等技術(shù)，干擾余量較傳統(tǒng)的cdma系統(tǒng)而言比較小，但依然存在一定的小區(qū)呼吸現(xiàn)象。為了在鏈路預算中體現(xiàn)這種效應，引入干擾余量的概念。表11干擾余量表單時隙碼道負荷上行下行上行下行上行下行tu3kmtu50kmra3km25%0.5111.51.5250%0.81.3

45、2.375%1.82.4100%222.5在td-scdma中干擾余量的取值方法需要由仿真來確定，根據(jù)單時隙不同用戶數(shù)干擾余量的仿真結(jié)果而得出不同的覆蓋半徑值。這里由于條件受限，只從相關(guān)資料上引入下表數(shù)值作為設(shè)計所用。（10）基站接收靈敏度無線傳輸?shù)慕邮侦`敏度類似與人們溝通交談時的聽力，是指接收機輸入端為保持所需要的誤幀而必須達到的功率；隨著傳輸距離的增加，接收信號變?nèi)?，提高接收機的結(jié)婚搜靈敏度可使設(shè)備更強的捕獲弱信號的能力，基站的接收靈敏度與系統(tǒng)噪聲、干擾、業(yè)務(wù)速率和有關(guān)。不同的業(yè)務(wù)，其bler目標值不同，所需要的也不同，再加上業(yè)務(wù)速率

46、以及干擾和噪聲的影響，其所需要的基站端接收靈敏度也不同，最終導致不同的業(yè)務(wù)有不同的覆蓋范圍?；窘邮侦`敏度=總的有效噪聲+干擾余量+上行目標載干比（11）建筑物穿透損耗建筑物的穿透損耗（bpl，building penetration loss）與具體的建筑物類型、電波入射角度有關(guān)。在鏈路預算中假設(shè)穿透損耗服從對數(shù)正態(tài)分布，用穿透損耗均質(zhì)機標準差描述。表12 2ghz頻段穿透損耗參考值材料類型損耗普通磚混隔墻（30cm）1015db混凝土墻體2030db混凝土樓板2530db天花板管道18db電梯箱體轎頂30db木制家具36db玻璃58db通過測量，2ghz頻段穿透損耗在不同介質(zhì)時的參考值如表

47、12所示。在鏈路預算中，增加穿透損耗意味著縮小站間距，增加基站規(guī)模。雖然不同材質(zhì)的建筑物穿透損耗可以通過測試得到，但是在城區(qū)復雜的環(huán)境中，各種材質(zhì)的墻面對無線信號的吸收、反射、折射等綜合作用，導致穿透的結(jié)果也有很大差異，這樣會導致規(guī)模估算的結(jié)果也存在很大的差異。因此，合理的做法就是在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時對無線傳播環(huán)境做準確的分類，在對每種典型環(huán)境進行貴乎是選取一個固定的建筑物穿透損耗值，作為鏈路預算的參數(shù)輸入，使得覆蓋區(qū)域內(nèi)大部分建筑物內(nèi)滿足基本的室內(nèi)覆蓋指標。表13鏈路預算中建筑物穿透損耗區(qū)域穿透損耗（db）密集市區(qū)1820一般市區(qū)1315郊區(qū)1012農(nóng)村68網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中不通無線環(huán)境采用的穿透損耗值如表

48、13所示：（12）陰影衰落余量所謂陰影衰落，是由于在電波傳輸路徑上受到建筑物及山丘等的阻擋所產(chǎn)生的陰影效應而形成的損耗。反映了中等范圍內(nèi)數(shù)百米波長量級接收電平的均值變化而產(chǎn)生的損耗，其變化率較慢又稱為慢衰落。一般服從對數(shù)正態(tài)分布。陰影衰落余量，為了克服衰落的變化，保證小區(qū)中通信的可靠性而預留出的余量，是與一定的小區(qū)邊緣通信概率要求和慢衰落標準相對應的，需要在鏈路預算中加以考慮。通常認為，陰影衰落服從對數(shù)正態(tài)分布。根據(jù)陰影衰落方差和邊緣覆蓋率來要求，可以得到所需的陰影衰落余量。按照75%邊緣覆蓋率進行鏈路預算，取陰影衰落標準差8db，這樣就需要留出5.4db的余量。實際工程中，常常對面積覆蓋效率

49、也非常感興趣。面積覆蓋效率定義為在半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)，接收信號強度大于門限的位置占面積的百分比。邊緣和面積覆蓋率可按下列對應關(guān)系轉(zhuǎn)換：式中，為面積覆蓋率；為小區(qū)邊緣r處的邊緣覆蓋率；為要求達到的接收信號門限值；為r處的接收信號均值；為陰影衰落余量；為路徑損耗指數(shù)；為陰影衰落標準差。其中函數(shù)的定義是：在鏈路預算中，陰影衰落余量的取值通常如表14所示。表14 鏈路預算中陰影衰落取值密集城區(qū)一般城區(qū)郊區(qū)農(nóng)村陰影衰落標準差101087路損指數(shù)3.5面積覆蓋概率0.950.950.90.88邊緣覆蓋率0.880.880.750.69陰影衰落余量11.6此外多小區(qū)連續(xù)覆蓋，室外用戶終端在多小區(qū)間切換，為陰影衰落余量帶來一定的增益。假設(shè)多小區(qū)陰影衰落相關(guān)性為50，則88%的邊緣覆蓋率、10db的陰影衰落標準差的條件下，切換對抗性慢衰落的增益有4.99