to_np05_c1_0td-scdma室內分布系統畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 會增加相同的頻率成分，對保證網絡的通信質量顯然是有益的，這種方法，成本增加也不多，是市區內室內無線信號源推薦采用的信號引入方法。采用直放站作信號源，需要注意直放站的上行噪聲對施主基站靈敏度的影響，直放站的使用會給施主基站引入一定的噪聲，導致基站熱噪聲電平升高，引起基站接收機的靈敏度降低！引起基站的最大覆蓋半徑收縮，詳細分析過程如下。1． 首先可以求得直放站熱噪聲經過放大和傳輸路徑損耗后，到達基站接收機輸入端的熱噪聲電平： Prep_inject = KTB+Frep_reverse+Grep_reversePLnet其中：K 波爾茲曼常數。 T 環境溫度，取290K。 B 帶寬。 Frep_reverse 直放站上行噪聲系數； Grep_reverse 直放站上行增益； PLnet 直放站到基站路徑衰減凈值，包括直放站饋線損耗、直放站施主天線增益、路徑損耗、基站天線增益、基站饋線損耗；2． 而此時的基站接收機輸入端等效熱噪聲電平： Pbts_noise_floor = KTB+Fbts_receiver3． 這樣基站熱噪聲電平升高ROTrepROT =10log[(10PBTS/10+ 10PINJ/10)/ 10PBTS/10]=10log(1+10NIM/10)引入噪聲注入裕量NIM：NIM=10log(10PBTS/10 / 10PINJ/10)此值即決定了直放站對施主基站上行鏈路的影響。每增加1dB，就意味著施主基站的上行鏈路功率預算減少1dB或所允許的基站到手機的空間路徑損耗減少1dB，對小區覆蓋范圍來講，會引起上行覆蓋半徑減小，對基站覆蓋區的用戶來講，手機的的發射功率會相應增大，或者處在小區邊緣的用戶會發生單通或上行話音質量下降或掉話等現象。因而，在直放站在滿足覆蓋的前提下，盡量減小其上行增益，市區應用時其引起的基站噪聲指數增加應小于1dB 。 BBU+RRU該方式信號源為由RRU（Radio Remote Unit）和BBU（Base Band Unit）組成。RRU與BBU分別承擔基站的射頻處理部分和基帶處理部分，各自獨立安裝，分開放置，通過電接口或光接口相連接，形成分布式基站形態。它能夠共享主基站基帶信道資源，使得Iub接口中繼增益最大化，根據話務容量的需求隨意更改站點配置和覆蓋區域。（1） 和宏基站相比，由于RRU是盡可能的靠近天線，在相同的機頂輸出功率的情況下，RRU降低射頻部分的饋纜傳輸損耗，充分利用其輸出功率。（2） 和直放站相比，RRU增加容量，而直放站不增加容量；RRU不降低系統的靈敏度，而直放站會降低系統的靈敏度；系統的靈敏度直接導致宏蜂窩的覆蓋和容量降低；直放站作為雙向放大器，只能區分不同頻率而不能區分不同碼字。RRU實際上只是NodeB的一種類型，是對常用NodeB信號覆蓋的一種深層應用，對室分系統天饋組網沒有明顯的變化。圖 3 RRU＋分布系統 泄漏電纜系統該方式為基站信號通過泄漏電纜直接覆蓋，泄漏電纜具有均勻的帶狀孔，集信號發射和接受于一體；該系統主要包括基站、干線放大器、泄漏電纜；該方式優點覆蓋狹長區時，信號覆蓋均勻，帶寬寬，缺點是造價高。適用于隧道、長廊、電梯井等特殊區域。 TDSCDMA室分系統的特點TDSCDMA系統和GSM/CDMA等系統相比，其關鍵技術主要是為室外覆蓋應用考慮的，如智能天線技術、聯合檢測技術、接力切換。（1） 智能天線技術： TDSCDMA室外覆蓋應用的智能天線技術，由于采用了多根天線架構，不適用于室內分布系統（成本高昂、無布線空間）。智能天線是移動通信系統中抗多徑衰落的關鍵技術，它使基站收發信機工作于選擇性接收和發射狀態，減小了多徑衰落，其實質是空間域自適應濾波技術，能有效抑制小區間的干擾。取消了智能天線系統不再具有波束賦型增益和SDMA，覆蓋范圍將變小，抗干擾能力降低。但在室內環境一般要求的覆蓋范圍較小，小區環境沒有室外環境復雜，室外基站通常不會對室內信號產生嚴重干擾。 所以，室內環境下不采用智能天線，對系統性能影響不是很大。因而采用單天線架構，可以降低成本；同時可以和目前室內分布系統兼容，達到系統共用。從目前NODEB的應用于室內分布來看，可以對基站的各個端口分別覆蓋不同的區域，完成覆蓋。（2） 聯合檢測技術 聯合檢測是CDMA通信系統中抗多址干擾的關鍵技術，它在傳統檢測技術的基礎上，充分利用用戶信號之間的相關性對用戶信號進行檢測，從而具有很好的抗多址干擾(MAI)性能,其實質是時間域自適應濾波技術。聯合檢測能夠有效減少小區內的干擾。 在TDSCDMA系統中，智能天線常常是和聯合檢測同時使用。由于基站無法為聯合檢測提供相鄰小區用戶的特征序列,單獨運用聯合檢測無法消除相鄰小區間的MAI。而智能天線技術充分利用用戶信號的空時特征，可以有效地消除相鄰小區的MAI，大大提高系統的抗干擾能力。在室內不采用智能天線的情況下，我們分析一下聯合檢測的性能，是否能夠有效消除MAI。室內的環境時延擴展相對比較小，其他小區的信號泄漏到室內的信號強度很小；室內用戶基本上是處于靜止或低速運動，無需快速功率控制，信道估計利用TDSCDMA現有的結構進行估計的結果是比較準確的，聯合檢測性能不會受到影響，能夠有效消除MAI。因此，在室內覆蓋的環境下，單天線的簡化基站使用聯合檢測還是可行的。（3） 接力切換技術 接力切換適用于同步CDMA移動通信系統，是TDSCDMA移動通信系統的核心技術之一。不同于硬切換和軟切換的是，當用戶終端從一個小區或扇區移動到另一個小區或扇區時，利用智能天線和上行同步等技術對UE的距離和方位進行定位，根據UE方位和距離信息作為切換的輔助信息，如果UE進入切換區，則RNC通知另一基站做好切換的準備，從而達到快速、可靠和高效切換的目的。 在室內分布系統中，由于沒有了智能天線，加上室內分布的特殊組網，對UE的距離和方位定位都有了影響，接力切換的性能和硬切換類似，沒有明顯的優勢。第4章 無線傳播模型 空間的電磁波傳播當電磁波在自由空間傳播時，其路徑可認為是連接收發信機的一條射線，可用Ferris公式計算自由空間的電磁波傳播損耗： 式中：Pr是接收功率，Pt是發射功率，Gt和Gr分別是發射和接收天線的增益，R是收發信機之間的距離，功率損耗與收發信機之間的距離R的平方成反比。上面公式可以用對數表示為：式中：指發射機發射信號電平—接收機接收信號電平；Gr和Gt分別代表接收天線和發射天線增益（dB）；R是收發天線之間的距離； λ是波長。 室內環境的電磁波傳播研究表明，影響室內傳播的因素主要是建筑物的布局、建筑材料和建筑類型等；具有兩個顯著的特點：其一，室內覆蓋的面積小的多；其次，室內傳播環境變化更大。室內傳播模型有很多種，如衰減因子模型，對數距離路徑損耗模型等。經驗表明，目前普遍選取下述室內傳播模型：其中：：路徑損耗（dB）；：距天線1米處的路徑衰減（dB），參考值為38dB；d：距離（m）；FAF：環境損耗附加值(dB)，對于不同的材料，環境損耗附加值不同，在組網時，需要考慮到建筑物結構、材料和類型，同時結合經驗模型進行修正；8 dB：室內環境下的快衰落余量。表 1 （材料）材料類型損耗普通磚混隔墻（ 30 cm）10～15dB混凝土墻體20～30dB混凝土樓板25～30dB天花板管道1～8dB電梯箱體轎頂30dB人體3dB木質家具3～6dB玻璃0 dB 無線側鏈路預算終端的接收電平＝天線口輸出功率＋天線增益－路徑損耗；根據無線側覆蓋所要的邊緣電平，反向預算的到達天線口的輸出功率電平。 單天線覆蓋能力在室內分布系統系統的設計中，設計人員需要結合覆蓋場景，需要模擬測試單天線在該場景下的覆蓋距離，以便進行室內天線的布放設計。為使設計人員對室內單天線的覆蓋距離有一個初步的了解，根據PHS、GSM系統室內分布的工程經驗，給出了各種不同場景下，單天線的典型輸入功率和與之相對應的覆蓋半徑。根據室內傳播模型可知，只要確定了各種典型場景下的FAF、發射天線增益Gt、發射天線入口電平Pt、最小接收電平Pr等，即可得出該種場景下的覆蓋能力。根據室內分布系統小功率多天線的吸頂天線布放策略，各吸頂天線入口的PCCPCH兩碼道功率可按照05dBm設計（在某些場合，可以提高到10dBm）。下面是信號頻率2020M的傳播損耗圖：圖 1 2020M傳輸損耗圖對空中鏈路預算的損耗表如下：頻率(MHz)距離(m)LOSS(dB)輸入功率(dBm)天線增益(dBi)FAF(dB)多徑衰落余量（dB）接收電平(dBm)20201 53158 20202 53158 20203 53158 20204 53158 20205 53158 20206 53158 20207 53158 20208 53158 20209 53158 202010 53158 202011 53158 202012 53158 202013 53158 202014 53158 202015 53158 202016 53158 202017 53158 202018 53158 202019 53158 202020 53158 從上表可以看出，在天線口輸入電平為5dBm、FAF為15dB（穿透一面墻的環境）時，覆蓋距離為20m左右；實際作方案設計時，需要考慮實際場景，進行鏈路計算。第5章 室內分布系統設計 信號源選址根據所選取的信號源類型，對信號源的安裝位置進行規劃，一般的原則為盡量避免因過長的線路引起的傳輸損耗。 天饋系統規劃 平面樓層天線選址建筑物的樓層一般采用平面連續覆蓋，考慮各天線的互補。2000MHz信號穿透樓層的損耗約在25dB以上，因而在TDSCDMA室分設計一般不考慮隔層覆蓋以及平面層穿透2堵墻的覆蓋。天線選址規則如下：● 樓層平面覆蓋一般采用全向吸頂天線，特殊場合采用壁掛定向天線；● 在覆蓋能滿足需求的前提下，天線盡量分布在樓道中，便于工程施工；● 天線盡量選取在木門、玻璃門或窗附近，減少穿透實墻體引起的損耗；● 天線盡量選取視角比較好的區域，利用視距傳播；● 在低樓層（3F以下）盡量利用墻體遮擋，降低信號泄漏到室外；● 高樓層（10F以上）由于背景噪聲較高，需要提高的邊緣覆蓋電平，抑制導頻污染；● 天線導頻輸入功率一般在0～5dBm（視環境而定），覆蓋面積約為200～400平方米（具體根據結構以及鏈路預算確定）。 地下室天線選址地下室區域室內外信號泄漏的幾率均較小，外界干擾較低；因而邊緣覆蓋電平可降低，天線數量可以少些。需要注意的是，地下室出、入口信號做好交叉覆蓋過度區。 電梯天線選址電梯覆蓋一般在電梯井道內安裝定向壁掛天線覆蓋，根據電梯轎箱的結構，考慮穿透損耗，信號應從上往下覆蓋。該方式相對平面每層安裝天線，具有使用天線較少，覆蓋效果好。一般每5層（約18米）安裝一副壁掛天線（7dBi），天線口輸入電平為5dBm左右；采用分段組網，盡量避免由于傳輸距離過長引起的