CDMA系统基站覆盖设计

CDMA系统基站覆盖设计 西安科技大学 移动通信课程设计 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 CDMA系统基站覆盖设计 目 录 1设计任务………………………………………………………………2 1.1设计背景…………………………………………………………2 1.2设计要求…………………………………………………………2 1.3设计提示…………………………………………………………2 1.4设计完成时间……………………………………………………2 2.基本原理及论证………………………………………………………2 2.1CDMA基本原理……………………………………………………2 2.2CDMA关键技术……………………………………………………5 2.3CDMA基站子系统…………………………………………………6 3.设计思路及技术指标的确定…………………………………………8 3.1CDMA网络规划……………………………………………………8 3.2技术指标的确定…………………………………………………9 3.3天线高度及倾角……………………………………………… 11 3.4链路预算……………………………………………………… 11 4.分析与总结…………………………………………………………12 4.1上下行链路平衡的计算……………………………………… 12 4.2总结…………………………………………………………… 14 参考文献………………………………………………………………17 1.设计任务 1.1 设计背景 CDMA系统基站设计是网络规划的重要部分，直接关系到网络覆盖，系统容量和建设成本。将所学的移动通信等相关知识运用到CDMA网络工程设计中。 1.2 设计要求 1. 在我校临潼校区综合楼放置CDMA系统丁香天线及基站(BTS)，要求该基站能服务到半径2公里的区域，根据相关理论知识设计天线高度，基站发射功率。 2. 计算传播路径损耗时，试比较两种传播预测模型的计算差异。 3. 5-6合作完成设计报告，要有明确的设计分工，报告最后要有每个人总结，包括所做的工作和感受。 4. 设计报告装订成册。 1.3 设计提示 1. 熟悉CDMA系统相关理论，熟悉传播预测模型，查找基站相关硬件损耗值和手机灵敏度等技术指标。 2. 确定基站覆盖半径。 3. 选择传播预测模型。 4. 确定基站发射功率、天线高度、天线俯仰角等值。 1.4 设计完成时间 2013年7月8日—2013年7月12日 2.基本原理及论证 2.1 CDMA 基本原理 2.1.1多址技术 多址方式是许多用户共同使用同一资源(频段)相互通信的一种方式。通常，这些用户位于不同的地方并可能处于运动状态。多址接入方式的数学基础是信号的正交分割原 理。传输信号可以表达为时间、频率和码型的函数。 根据传输信号不同特性来区分信道的多址接入方式: 频分方式FDMA:在同一时间内不同用户使用不同频带。 时分方式TDMA:在同一频带内不同用户使用不同时隙。 码分方式CDMA:所有用户使用同一频带在同一时间传送信号，它利用不同用户信号地址码波形之间的正交性或准正交性来实现信号分割。 CDMA(Code Division Multiple Access):码分多址，CDMA是采用扩频的码分多址技术，它利用不同用户信号地址码波形之间的正交性或准正交性来实现信号分割，即所有用户在同一时间、同一频段上，根据不同的编码获得业务信道。CDMA原理如图2-1所示。 图2-1 CDMA技术原理 码分多址抗干扰最强、频率利用率更高,技术难度大。 2.1.2 扩频通信 1. 扩频通信定义 扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)，它与光纤通信、卫星通信，一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。扩频通信技术是一种信息传输方式，在发端采用扩频码调制，使信号所占的频带宽度远大于所传信息必须的带宽，在收端采用相同的扩频码进行相关解调来解扩以恢复所传信息数据。 2. 扩频通信基本原理 扩频通信系统有三种实现方式:直接序列扩频(DSSS)、跳频扩频(FHSS)和跳时扩频(THSS)。 CDMA 采用直接序列扩频通信技术。如图2-2 所示。 图2-2 CDMA 扩频通信原理 在发端，有用信号经扩频处理后，频谱被展宽;在终接端，利用伪码的相关性作解扩处理后，有用信号频谱被恢复成窄带谱。 宽带无用信号与本地伪码不相关，因此不能解扩，仍为宽带谱;窄带无用信号被本地伪码扩展为宽带谱。由于无用的干扰信号为宽带谱，而有用信号为窄带谱，我们可以用一个窄带滤波器排除带外的干扰电平，于是窄带内的信噪比就大大提高了。 通常CDMA 可以采用连续多个扩频序列进行扩频，然后以相反的顺序进行频谱压缩，恢复出原始数据，如图2-3 所示。 图2-3 多次连续扩频 3. 扩频通信的特点 抗干扰能力强。 可进行多址通信。 保密性好。 抗多径干扰。 当然，扩频通信还有很多其他优点。例如:精确地定时和测距、抗噪音、功率谱密度低、可任意选址等。 2.1.3 CDMA 信道 CDMA 1x 信道 1. 前向信道 前向导频信道(F-PICH) 基站通过此信道发送导频信号供移动台识别基站并引导移动台入网。 前向同步信道(F-SYNCH) 用于为移动台提供系统时间和帧同步信息。基站通过此信道向移动台发送同步信息以建立移动台与系统的定时和同步。 前向寻呼信道(F-PCH) 功能等同于IS-95中的寻呼信道，基站通过此信道向移动台发送有关寻呼、指令以及业务信道指配信息。 前向广播控制信道(F-BCH) 基站通过此信道发送系统消息给移动台。 前向快速寻呼信道(F-QPCH) 基站通过此信道快速指示移动台在哪一个时隙上接收F-PCH或F-CCCH上的控制消息。移动台不用长时间监视F-PCH或F-CCCH时隙，所以可以较大幅度的节省移动台电能。 前向公共功率控制信道(F-CPCCH) 当移动台在R-CCCH上发送数据时，基站通过此信道向移动台发送反向功率控 制比特。 前向公共指配信道(F-CACH) F-CACH通常与F-CPCCH(前向公共功率控制信道)、R-EACH(反向增强接入信道)、R-CCCH(反向公共控制信道)配合使用。当基站解调出一个R-EACH Header后，通过F-CACH指示移动台在哪一个R-CCCH信道上发送接入消息，接收哪个F-CPCCH子信道的功率控制比特。 前向公共控制信道(F-CCCH) 当移动台处于业务信道状态时，基站通过此信道向移动台发送一些消息或低速的分组数据业务、电路数据业务。 前向基本业务信道(F-FCH) 当移动台进入到业务信道状态后，此信道用于承载前向链路上的信令、语音、低速的分组数据业务、电路数据业务或辅助业务。 前向专用控制信道(F-DCCH) 当移动台处于业务信道状态时，基站通过此信道向移动台发送一些消息或低速的分组数据业务、电路数据业务。 前向补充信道(F-SCH) 当移动台进入到业务信道状态后，此信道用于承载前向链路上的高速分组数据业务。 2. 反向信道 反向导频信道(R-PICH) 用于辅助基站检测移动台所发射的数据。 反向接入信道(R-ACH) 移动台使用接入信道来发起同基站的通信，以及响应基站发来的寻呼信道消息。它是一种随机接入信道，每个寻呼信道能同时支持32个接入信道。 反向公共控制信道(R-CCCH) 当移动台还没有建立业务信道时，移动台通过此信道向基站发送一些控制消息和突发的短数据。 反向增强接入信道(R-EACH) 当移动台还未建立业务信道时，移动台通过此信道向基站发送控制消息，提高移动台的接入能力。 反向基本信道(R-FCH) 当移动台进入到业务信道状态后，此信道用于承载反向链路上的信令、语音、低速的分组数据业务、电路数据业务或辅助业务。 反向专用控制信道(R-DCCH) 当移动台处于业务信道状态时，移动台通过此信道向基站发送一些消息或低速的分组数据业务、电路数据业务。 反向补充信道(R-SCH) 当移动台进入到业务信道状态后，此信道用于承载反向链路上的高速分组数据业务。 2.2 CDMA关键技术 2.2.1 CDMA功率控制 1. 功率控制的作用 克服无线信道慢衰落和干扰中变化缓慢的部分对信号的影响。 降低系统总的干扰水平。 在满足通信质量要求下尽量减少发射功率。 功率控制技术是一种优化技术，优化目标是在满足通信质量要求(误码率)的条件下尽量减少发射功率。具体对于前向链路来说，就是减少基站发射功率;而对于反向链路而言，是指调整移动台发射功率，使得到达基站的接收功率达到指定水平或者使得接收端测量的信噪比达到指定水平(基于信干比准则)。 2.2.2 CDMA软切换 1. 软切换的定义 所谓软切换就是当移动台需要跟一个新的基站通信时，并不先中断与原基站的联系。软切换时CDMA移动通信系统所特有的，以往的系统所进行的都是硬切换，即先中断与原基站的联系，再在一指定时间内与新基站取得联系。软切换只能在相同频率的CDMA信道间进行，它在两个基站覆盖区的交界处起到了业务信道的分集作用，这样可减少由于切换造成的掉话。实现软切换以后，切换引起掉话的概率大大降低，保证了通信的可靠性。 基本原理如下:当移动台处于同一个BSC控制下的相邻BTS之间区域时，移动台在维持与源BTS无线连接同时，又与目标BTS建立无线连接，之后再释放与源BTS的无线连接。发生在同一个BSC控制下的同一个BTS间的不同扇区间的软切换又称为更软切换。软切换示意图如图2-7所示: 图2-4软切换示意图 2. 软切换优缺点 1) 优点 大大改善了通话质量。 减少系统的阻塞率。 降低了移动台的发射功率，提高电池使用寿命。 2) 缺点 占用更多的系统资源 对系统的同步要求非常高，最大重传次数为止。 2.3 CDMA 基站子系统 2.3.1基站的基本功能 移动通信的实现是依靠遍布全网的成百上千个基站将移动台的信号收集起来通过交换网络送至其目的地,同时又可以按照一定的寻呼方法找到移动台并最终由基站将信号发送给移动台。由此可见基站在移动通信系统中起到了一个接口的作用,即有线通信与无线通信之间的接口,简单的说它的主要功能就是收发信机以及对无线信道的管理。 2.3.2 网络结构 1. CDMA 1x 网络结构 -5 CDMA 1X 网络结构 图2 无线侧:BSS (BSC+BTS) BSC:完成无线资源的分配、呼叫处理、功率控制以及支持终端的各类切换; BTS:基站收发信机BTS完成基带信号的调制与解调、射频信号收发等功能。 核心网侧: 电路域:MSS (MSC/VLR,HLR/AUC) 分组域:PDSS (PDSN,AAA,HA) 电路域:MSS (MSC/VLR,HLR/AUC) BSS和操作维护之间的接口是内部接口。 CDMA2000 A接口——A1、A2、A3、A5、A7 A1接口:承载BSS和MSC之间有关基站管理部分和直接传递部分的信令信息，包括与呼叫处理、移动性管理、无线资源管理、鉴权和加密有关的信令消息; A2接口:承载基站侧与MSC侧交换网络之间的PCM数据; A3接口:用于支持当移动台处于业务信道状态时所发生的BSS之间的软切换(BSC互连)，A3接口被划分成两部分:A3信令接口和A3业务接口; A5接口:承载基站侧与IWF之间电路数据的传输; A7接口:支持当移动台处于还没有控制在业务信道状态时所发生的BSS之间的切换，并支持移动台在进行BSS之间软切换时需要建立新的业务时的控制 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 。 CDMA2000 A接口——A8、A9、A10、A11、Abis A8接口:承载BSS和PCF之间数据的传输; A9接口:承载BSS和PCF之间信令的传输，用于维护BSS到PCF之间的A8连接; A10接口:承载PCF和PDSN之间的数据传输; A11接口:承载PCF和PDSN之间的信令传输，用于维护BSS到PCF之间的A10连接; Abis接口:基站控制器BSC和基站收发信机BTS之间的接口 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 2. CDMA EVDO网络结构 图2-6 CDMA EVDO 网络结构 3设计思路及技术指标的确定 3.1 CDMA 网络规划 3.1.1 CDMA网络规划定义 网络规划是指根据网络建设的容量需求、覆盖需求以及其他特殊需求，结合覆盖区域的地形地貌特征及供应商设备的特征，设计合理可行的无线网络布局，以最小的投资满足需求的过程。 3.1.2 CDMA 网络规划原则 CDMA 无线网络设计规划应遵照以下基本原则: (1)明确覆盖目标，作好链路预算，充分利用射频资源，准确估算网络容量， 充分发挥CDMA 网络技术优势，提升交通干线、旅游景点、合理规划基站数量; 山区和近海等区域的覆盖;以现网运行数据为基础预测话务量，确定基站配置。 (2)规划参数因地制宜，减少网络调整的频率，保证网络通信质量;做到规划和优化并举，网络规划要兼顾当前网络的优化和今后网络的调整。 (3)对于容量要求较高的热点区域需要给出针对性的解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 和措施。 3.1.3 CDMA网络规划的关键问题 1. 覆盖规划 覆盖规划:覆盖与容量密切相关，结合容量要求，进行覆盖设计。 在CDMA2000 1x 网络规划时，根据覆盖区域要求计算基站数，根据容量(话务量分布)要求计算基站分布，并综合考虑确定基站规模和站址分布。 图2-11 显示了系统负载对覆盖的影响，系统覆盖与系统负载之间是单调递减的关系。 图3-1系统负载与覆盖面积的关系 覆盖规划的几个主要步骤: 1) 通过链路预算计算允许的最大损耗 2) 通过传播模型计算允许的最大损耗情况下的小区覆盖半径(站间距) 3) 根据小区允许覆盖半径计算小区面积 4) 算出该地区的小区个数 5) 根据蜂窝模型规划站点位置 链路预算模型 链路预算 确定允许的最大路径损耗 进而确定最大的小区半径 上下链路 保持平衡 3.2技术指标的确定 3.2.1 通信概率的设定 通信概率是指移动台在无线覆盖区边缘(或区 er(x)为误差函数的反函数 3.2.3 快衰落及人为噪声引起的恶化量的储备的设定 恶化量的定义:指存在多径传播效应及人为噪声(主要是汽车火花干扰)的情况下，为了达到只有接收机内部噪声条件下的同样的话音质量所必需的接收电平的增加量。 由于多径传播造成的快衰落，将使信号瞬时电平在中值电平上下 10~20dB，甚至更大，但这并不等于它引起的恶化量。而且多径传播只对运动着的车载台引起信号的快衰落，这种快衰落的信号听起来好象是声音颤动。对于静止着的车载台或缓慢移动的手持机而言，多径传播的效应是在覆盖区内造成一些信号很低的小洞，这时，在低功率的手持机中，话音听起来很嘈杂。所以，多径传播效应对于进行中的车载台和对于停着的车载台及手持机所造成的恶化量是不同的，但都引起噪声增加，故将其与人为噪声影响一并考虑。 由于接收天线远离人为噪声源，快衰落引起的恶化量比人为噪声引起的恶化量要大得多。 一般恶化量储备为 8到10dB。 3.2.4各类损耗的确定 1. 建筑物的贯穿损耗 建筑物的贯穿损耗是指电波通过建筑物的外层结构时所受到的衰减，它等于建筑物外与建筑物内的场强中值之差。建筑物的贯穿损耗与建筑物的结构、门窗的种类和大小、楼层有很大关系。贯穿损耗随楼层高度的变化，一般为-2dB/层，因此，一般都考虑一层(底层)的贯穿损耗。 这里取得是经验值，密集城区取25dB;一般城区取的20dB;郊区取的15dB;农村取的6dB。实际穿透损耗可根据实际区域的建筑物情况进行调整。 2. 人体损耗 目前业界进行链路预算表的计算中人体损耗一般采用的是3dB. 3. 车内损耗 金属结构的汽车带来的车内损耗不能忽视。尤其在经济发达的城市，人的一部分时间是在汽车中度过的。 一般车内损耗为 8-10dB 4. 基站天线馈线损耗 对于基站到天线的馈线分两种情况考虑: 若基站到天线的馈线小于15米，一般认为只用1/2英寸跳线，因此在预算 表中跳线的损 耗取1dB，接头等的损耗取的1dB,总的损耗为2dB。 基站到天线除了有1/2英寸跳线，还有较长的7/8英寸馈线就还需考虑7/8英寸馈线损 耗，计算公式为 : 馈线损耗=7/8英寸馈线长度*4(dB)/100m 5. 天线增益 天线增益:一般天线的发射方向(垂直方向的或者是水平方向的)越集中，那么获得的天线增益也就越高。对于一个全向性天线，在所有方向上的增益都是相同的。定向性天线则是主发射方向的增益最大。 在密集的城市定向天线的水平波瓣角一般取，垂直波瓣角为, ，增益大概在 17dBi左右; 在一般城区和郊区，定向天线的水平波瓣角为，垂直波瓣角为, 天线增益为 15.7dBi左右; 在农村使用全向天线，增益为11dBi。若选择不同的天线，就会有不同的天线增益。 在其他条件不变的情况下，大的天线增益有利于覆盖半径的增大。 3.3 天线高度及倾角 天线有效高度:为了获得一个地区预计的场强，需要定义基站的天线的有效高度。根据Okumura的定义，天线高度hts为天线距海平面的高度，地形的平均高度hga一般为 3-15000m之间，通常我们可用天线的海拔高度减去地形的平均海拔高度得到实际天线有效高度:hte= hts-hga 。 天线倾角:当天线以垂直方向安装以后，它的发射方向是水平的，由于要考虑到同频干扰，时间色散等问题，小区制的蜂窝网络的天线一般有一个下倾角度。天线的下倾的方式可以分为机械下倾和电子下倾两种。天线的机械下倾角度过大时会导致天线方象图严重变形，给网络的覆盖和干扰带来许多不确定因数，因此不主张天线下倾超过 10 度。 3.4链路预算 对于实现双向通信的CDMA系统来说，上下行链路平衡是十分重要的，是保证在两个方向上具有同等的话务量和通信质量的主要因素，也关系到小区的实际覆盖范围。 下行链路(DownLink)是指基站发，移动台接收的链路。 上行链路(UpLink)是指移动台发，基站接收的链路。 上下行链路平衡的算法如下: 下行链路(用dB值表示) ---++-? 为移动台接收到的功率 为BTS的输出功率 为合路器、双工器等的损耗 为BTS的天线的馈线、跳线、接头等损耗 为基站发射天线的增益 为移动台接收天线的增益 为下行路径损耗 上行链路(用dB值表示) ---++-? 为基站接收到的功率 为移动台的最大输出功率 为合路器、双工器等的损耗 为BTS的天线的馈线、跳线、接头等损耗 为基站接收天线的增益 为移动台发射天线的增益 为上行路径损耗 4.分析与总结 4.1 上下行链路平衡的计算 CDMA2000 1x系统800M上行链路预算: CDMA2000 1x系统800M下行链路预算: 一般，上下行链路的损耗差值在3dB以下时，链路预测值正常，当上下链路的差值大于3dB时则需要修正。以上链路预测值正确。则最大路损是141dB。 根据哈塔模型求解基站天线高度: L=69.55+26.16lg(fc) -13.82lg(h) - a( 关于修正因子K的讨论如下。 ?对于市区 K=0 ?对于郊区 K=?对于农村地区 K= -5.4 -18.33lg(fc)-40.94 )+(44.9-6.55 lg(h)) lg(d)-K 关于校正因子a()的讨论如下 ?? 对于中小城市，该因子由下式给出 a()=(1.1lg(fc)-0.7)-(1.56(fc)-0.8) )可表示为 ?对于大城市，当发送信号的载波频率小于300MHz时，a( a()=8.29-1.1 fc?300MHz )可表示为 若发送信号的载波频率大于300MHz时，a( a()=3.2-4.97 fc?300MHz =1.5m 在本次设计中fc=800MHz d=2km 通过计算解得基站天线高度d=17m,天线下倾角为8度。 参考文献: [1] 康晓非，暴宇。数字移动通信。北京:人民邮电出版社，2010 [2] 陈德容，刘永乾，蒋丽。移动通信网络规划与工程设计。北京:北京邮电大学出版社，2010 [3]李白萍，吴冬梅。通信原理与技术[M]。北京:人民邮电出版社，2003 [4]周月臣。移动通信工程设计。北京:人民邮电出版社，1996 [5]孙龙杰，刘立康。移动通信技术。西安:西安科技出版社，2008 [6]韩斌杰。GSM原理及其网络优化。第四版。北京:机械工业出版社，2009 [7]张玉艳，于翠波。数字移动通信系统。北京:人民邮电出版社，2009 [8]祈玉生，邵式祥。现代移动通信系统[M]。北京:人民邮电出版社，1999 [9]吴伟陵。移动通信中的关键技术。北京:北京邮电大学出版社，2000 [10]终章队。21世纪通信新技术[M]。北京:中国铁路出版社，1999 [11]孙儒石。GSM数字移动通信工程[M]。北京:人民邮电出版社，1996 [12]胡捍英，杨峰义。第三代移动通信系统。北京:人民邮电出版社，2003 [13]李佳。CDMA20001x EV-DO覆盖功能分析。邮电设计技术。2009 [14]张生，李春明。无线传播模型参数推荐K值。电信工程技术与 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化，2008 [15]终章队，李旭，蒋文怡。铁路综合数字移动通信[M]。中国铁路出版社，2003