室内分布系统论文.pdf

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本科毕业论文（设计）本科毕业论文（设计）论文题目论文题目：

基于基于WCDMA室内分布系统的设计室内分布系统的设计姓名姓名：

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通信工程通信工程学院学院：

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武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸作者声明作者声明本毕业论文（设计）是在导师的指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。

对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

因本毕业论文（设计）引起的法律结果完全由本人承担。

毕业论文（设计）成果归武昌工学院所有。

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通信工程通信工程作者学号：

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年月日武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸基于基于WCDMA室内分布系统的设计室内分布系统的设计ThedesignofindoordistributionsystembasedonWCDMA武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸1摘摘要要WCDMA（WidebandCodeDivisionMultipleAccess）是IMT-2000家族最主要的三种技术标准之一，它主要由欧洲电信标准协会（ETSI）和日本无线电产业协会（ARIB）提出，国际上WCDMA目前有Release99、Release4、Release5、Release6等版本。

目前中国联通采用的此种3G通讯标准。

文章首先分析了WCDMA技术及室内分布系统设计的流程和方法；其次，在合理的利用现有网络资源的条件下，结合WCDMA基础理论，根据宁波鄞州区第二医院综合楼WCDMA的实际情况和网络建设规模，运用无线传播预测模型，对宁波鄞州区第二医院综合楼WCDMA室内网络覆盖进行了前期规划；最后，设计了鄞州第二医院综合楼WCDMA室内分布系统的方案。

关键词关键词：

WCDMA；空中接口；交换；3G；室内分布系统武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸2AbstractWCDMA（WidebandCodeDivisionMultipleAccess）isoneofthethreemostimportanttechnicalstandardsoftheIMT-2000family,itismainlybytheEuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute（ETSI）andtheradioindustryassociationofJapan（ARIB）isproposed,theWCDMAisRelease99,Release4,Release5,Release6version.Atpresent,ChinaUnicomusesthe3Gcommunicationstandard.ThispaperanalyzestheWCDMAtechnologyandtheindoordistributionprocessandthedesignmethodofthesystem;secondly,intheexistingnetworkresourceutilizationandreasonableconditions,combinedwiththeWCDMAtheory,accordingtotheNingboYinzhouDistrictsecondhospitalbuildingWCDMAtheactualsituationandthescaleofnetworkconstruction,transportationforecastingmodelbyuseofwirelesscommunication,inNingboYinzhouDistrictsecondhospitalbuildingWCDMAindoorcoveragefortheplanninganddesign;finally,theYinzhouSecondHospitalComprehensiveBuildingoftheWCDMAindoordistributionsystemproject.Keywords:

WCDMA;airinterface;exchange;3G;indoordistributionsystem武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸1目目录录1绪绪论论.11.1本论文研究背景及意义.11.2本论文结构安排.12WCDMA的概述的概述.22.1WCDMA简介.22.2UMTS通信系统结构.42.3WCDMA关键技术.62.4WCDMA的演进.82.5WCDMA市场前景.93室内分布系统原理室内分布系统原理.113.1概述.113.2室内分布系统的结构.113.3室内分布系统工程设计器件介绍.123.4室内分布系统目前发展概况.134WCDMA室内信号无线传播分析室内信号无线传播分析.144.1传播的分类.144.2信号的传输衰落.144.3建筑物内电磁环境的分析.144.4室内、外切换问题的分析.155WCDMA室内覆盖工程建设室内覆盖工程建设.165.1设计规范.165.2WCDMA系统设计技术要求.165.3设计方案内容要求.176WCDMA室内分布系统的设计案例室内分布系统的设计案例.206.1工程简介.206.2工程建设要求.216.3覆盖目标.216.4信源选取.216.5信号源安装位置.226.6分布系统建设方案.22结结论论.27主要参考文献主要参考文献.28武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸11绪绪论论1.1本论文研究背景及意义本论文研究背景及意义随着移动通信事业的快速发展，信息社会的发展导致大量人群集中于室内进行各种活动，通信无处不在的理念深入人心，人们对室内移动通信网络的要求越来越高。

在一些大型商场、餐厅、会议室等场所，人群密集，移动电话用户相对集中，使得话务量激增，呼叫接通困难，形成话务“热点”。

室内覆盖对于扩大覆盖，提高质量，提高接通率，减少弱信号断线，提高网络指标，增加业务量有很大的帮助。

其次，室内覆盖也作为一种扩容手段，在分担室外话务，增加网络容量，使室内话务在室内吸收，减少同频干扰起很大作用。

这对于提高联通运营商的形象，为用户提供更好更完美的随时随地通信服务，提高竞争力，增加市场占有率具有很大的意义。

1.2本论文本论文结构安排结构安排论文分为七大部分，第1部分为绪论，简单介绍论文研究的背景和意义；第2部分，对WCDMA制式的原理进行了详细的论述，着重研究了WCDMA使用的关键技术，并对其后来技术上的演进和市场占有率进行了一系列的探讨；第3部分，首先详细介绍了本文重点研究的对象，然后对系统构架和工程上使用的器件进行了介绍，最后分析了国内最前沿的室内分布技术发展情况；第4部分对WCDMA网络在无线环境中的传播进行了探讨；第5部分，介绍了室内分布系统设计的一些规范和流程；第6部分首先介绍了系统原理和建设规范，然后对自己亲自勘察设计的工程站点进行介绍；第7部分为总结。

武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸22WCDMA的概述的概述随着社会经济的发展，第二代移动通信系统已经满足不了人们对通信的需求。

于是，就诞生了一种支持多媒体业务且具有足够容量，能提供全球漫游的第三代移动通信系统。

移动通讯系统的演进如图2.1所示，本章将主要对WCDMA技术进行详细的介绍。

图图2.1移动通讯系统的移动通讯系统的演进图演进图2.1WCDMA简介简介WCDMA（WidebandCodeDivisionMultipleAccess）全称为宽带码分多址接入，每个载频的所有用户共享频率、时间、功率资源，用户之间只依靠特征码来区分。

WCDMA标准提出其核心网是由GSM（2G）-GPRS-EDGE-WCDMA（3G）的演进策略，GPRS和EDGE技术被称为2.5G代移动通信技术。

目前，运营GSM网络的运营商多大采用这一方案过度到3G。

为了尽快推出商用版的WCDMA系统，3GPP根据WCDMA的系统规范制定了不同的版本，其中包括：

R3、R4、R5、R6等多种版本。

核心网定义了多媒体（IMS）子系统；TDM、ATM和IP技术基于核心网络，并向全IP的网络结构演进。

核心网络逻辑上分为电路域（CS）、分组域（PS）和广播域（BC），分别处理电路交换业务、分组交换业务和光比多播业务。

武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸3EDGE图图2.2WCDMA系统的系统的演进图演进图中国联通WCDMA频率范围：

上行1940M-1955M，下行2130M-2145M；带宽15M。

上下行间隔为190M。

信源编码信道编码交扩频加扰调制射频发射射频接收解制加扰扩频信道编码交织信源译码无线信道图图2.3WCDMA系统的系统的通信模型通信模型GSMGPRSWCDMAR99HSDPSR5HSUPSR6武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸4WCDMA与TDSCDMA、CDMA2000的技术参数的比较如表2.1所示：

表表2.1三大制式技术参数对比表三大制式技术参数对比表CDMA2000WCDMATD-SCDMA信道宽度1.25/5/10/20MHz5/10/20MHz1.6MHzChip速率N1.2288Mchip/s;N=1,3,6,9,12N4.096Mchip/s;N=1,2,41.28Mchip/s多址方式DS-CDMA和MC-CDMADS-CDMATD-SCDMA双工方式FDDFDD/TDDTDD帧长20ms10ms10ms多速率概念可变扩频因子和多码盲检测；低速率业务；或事先预定好，需要高层信令参与可变扩频因子和多码RI检测；高速率业务盲检测；低速率业务可变扩频因子多时隙，多码RI检测FEC编码卷积编码R=1/2，1/3，3/4，K=9卷及编码R=1/2，1/3，K=9，RS码（数据）卷及编码R=1/4，K=9,RS码（数据）交织块交织（20ms）卷积码：

帧内交织；RS码：

帧间交织卷积码：

帧内交织；RS码：

帧间交织扩频前向：

Walsh（信道化）+M序列；反向：

Walsh（信道化）+M序列前向：

Walsh（信道化）+Gold序列；反向：

Walsh（信道化）+Gold序列前向：

Walsh（信道化）+PN序列；反向：

Walsh（信道化）+PN序列调制数据调解：

QPSK/BPSK;扩频调制：

QPSK/OQRSK数据调解：

QPSK/BPSK;扩频调制：

QPSK数据调解：

DQPSK;扩频调制：

QPSK/16QAM相干解调前向：

共用导频信道；反向：

专用导频信道前向：

专用导频信道；反向：

专用导频信道前向：

专用导频信道；反向：

专用导频信道功率控制开环+快速闭环（800MHz）FDD；开环+快速闭环；TDD:

开环+慢速闭环开环+快速闭环（200Hz基站间同步同步（GPS）异步，同步（可选）同步（GPS或其他同步）2.2UMTS通信系统结构通信系统结构UMTS（UniversalMobileTelecommunicationsSystem）通用移动通信系统是采用WCDMA空中接口技术的第三代移动通信系统，通常也把UMTS系统称为WCDMA通信系统。

其系统和网络结构如图2.4和图2.5所示。

武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸5终端接入网3G核心网外部网络接入网3GPSSGSN,GGSN业务应用域HLR/SCP终端3GCSMSC/CLR,GMSCPSTNInternet图图2.4UMTS的的系统图系统图UEUTRANCNUENodeBNodeBNodeBNodeBRNCRNCMSCVLRSGSNGMSCGGSNPSTNInternet图图2.5UMTS网络单元构成的示意图网络单元构成的示意图武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸62.3WCDMA关键技术关键技术2.3.1多径分集技术多径分集技术无线信道是随机时变信道，其中的衰落特性会降低系统的性能，而分集接收技术则能有效地对抗衰落。

分集的字面含义就是分散得到几个合成信号并集中合并这些信号。

2.3.2空间分集（空间发射分集空间分集（空间发射分集&空间接收分集）空间接收分集）以空间接收分集为例，在接收或者发射端架设几副天线，各天线的位置间要求有足够的间距（一般在10个信号波长以上）以保证各天线上发射或者接收的信号基本相互独立。

双天线发射分集是通过双天线发射分集增加了接收机获得的独立接收路径，取得了合并增益。

发射分集处理数据流数据流2天线1天线2终端数据流1图图2.6正交发射分集原理图正交发射分集原理图2.3.3RAKE接收机接收机RAKE接收机是通过把接收到的波形与信号的延迟信号相关得到多径成份的相对幅度和相位，把多径成份（延迟补偿后）按强度比例合并就可有效恢复多径成份的能量。

2.3.4多用户检测技术多用户检测技术联合检测用于解决多用户之间的多址干扰问题，而RAKE接收用于解决多径干扰问题。

多用户检测接收机正是充分考虑到多址干扰实质上是一种有着强烈结构性的伪随机序列信号、对多个用户同时进行解调并通过联合检测算法同时对多个用户输出判决结果的一种高性能接收机。

多用户检测接收机的原理图如图2.7所示。

武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸7输入/接收信号解扩匹配滤波器1（用户1）解扩匹配滤波k（用户k）多用户检测算法输出判决结果（用户1）输出判决结果（用户2）图图2.7多用户检测接收机的原理图多用户检测接收机的原理图2.3.5智能天线智能天线智能天线引入了空分多址（SDMA）方式，在相同时隙、相同频率或相同地址码情况下，用户仍可以根据信号不同的空间传播路径而区分。

智能天线相当于空时滤波器，在多个指向不同用户的并行天线波束控制下，可显著降低用户信号彼此间的干扰。

A:

全向小区B:

三扇区小区C:

智能天线小区图图2.8智能天线的原理示意图智能天线的原理示意图智能天线系统通常设置在基站，是一种有多个天线单元组成的阵列天线，通过调节各单元信号的加权幅度和相位，改变阵列的方向图，从而抑制干扰提高信噪比。

它可以自动测出用户方向，将波束指向用户，实现波束跟用户走，使信号在有限的方向区域发送和接收，充分利用了信号的发射功率，降低了传统天线带来的相互干扰，极大的改善无线系统的性能。

武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸8图图2.9智能天线波束的原理示意图智能天线波束的原理示意图2.3.6功率控制技术功率控制技术功率控制的目的是为了克服远近效应。

远近效应是指在上行链路中，如果小区中的所有用户均以相同的功率发射，则靠近基站的移动台到达基站的信号强，远离基站的移动台到达基站的信号弱，导致强信号掩盖弱信号。

功控前功控后图图2.10功控比较示意图功控比较示意图在WCDMA系统中，功率控制方式分为两大类：

内环功控和外环功控。

2.4WCDMA的演进的演进HSDPA和HSUPA目前被看作WCDMA的演进方向。

HSDPA使用的关键技术如图2.11所示：

武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸9AMCHARQ快速调度信道资源被HSDPA用户共享高阶调制方式16QAM新增三种物理信道图图2.11HSDPA使用的关键技术使用的关键技术2.5WCDMA市场前景市场前景最新的研究报告显示，2006年至2014年WCDMA手机市场将呈现出动态增长，预计在今后几年内将有超过10亿台WCDMA手机进入市场。

报告指出，在今后5年，WCDMA手机市场占有率将会持续上升。

WCDMA技术的细微区别使它在众多网络标准中脱颖而出，并且得到了运营商、制造商和服务提供商的支持。

使用WCDMA作为中间的重要基石，可以从GSM/GPRS/EDGE网络平稳升级至HSPA网络。

中国目前的3G移动通信网络的建设中，WCDMA网占用较大武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸10的建设投资份额。

在2005年中国拥有200亿美元的WCDMA移动通信设备市场，而到2013年，中国将有2000亿美元的WCDMA移动通信设备市场（WCDMA用户的预测见图2.12）。

根据国际通信有关组织的预测，中东、北美洲和非洲地区将成为WCDMA主要的发展地区。

图图2.12WCDMA用户的预测图用户的预测图武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸113室内分布系统原理室内分布系统原理3.1概述概述室内分布系统主要面向建筑物室内，通过构建一套完整的室内无线分布系统来改善建筑物内无线通信环境的一种成功举措。

图图3.1室内分布系统结构示意图室内分布系统结构示意图3.2室内分布系统的结构室内分布系统的结构目前，在室内覆盖系统中使用最广泛的覆盖方式是将RRU（射频拉远模块）+BBU（基带处理单元）作为信源设备，通过不同的合路器将运营商的WLAN，2/3/4G信号进行合路，通过功分器和耦合器在馈线上进行信号的传输，最终通过特殊的天线将信号发射出去，以达到信号覆盖效果。

RRU将基带信号下行经变频、滤波，经过射频滤波、经线性功率放大器后通过发送滤波传至天馈系统。

RRU分为4个大模块：

中频模块、收发信机模块、功放和滤波模块。

数字中频模块用于光传输的调制解调、数字上下变频、A/D转换等；收发信机模块完成中频信号到射频信号的变换；再经过功放和滤波模块，将射频信号通过天线口发射出去。

武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸12图图3.2系统示意图系统示意图3.3室内分布系统工程设计器件介绍室内分布系统工程设计器件介绍工程建设过程中需要以下器件：

RRU（射频拉远模块），BBU（基带处理单元），功分器，耦合器，合路器，1/2馈线，7/8馈线，跳纤，定向吸顶天线，板状天线，定向吸顶天线等相关无源器件。

下面将展示部分器件，如图3.3所示：

武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸13图图3.3部分器件实物图部分器件实物图3.4室内分布系统目前发展概况室内分布系统目前发展概况2014年7月15日，铁塔公司正式成立。

为了节约室内分布系统建设的成本，三家运营商（中国移动，中国联通，中国电信）共用一套分布系统，中国移动（GSM900，TD-SWDMA，TD-LTE），中国联通（DCS1800，WCDMA，FDD-LTE）、中国电信（CDMA1X，CDMA2000，FDD-LTE）采用大型合路器POI进行8网（目前中国联通DCS1800网络几乎停建）合路，为了区分信号上下行的传输，因此采用双天馈系统进行室内信号的覆盖。

示意图如图3.4所示。

图图3.4POI合路示意图合路示意图武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸144WCDMA室内信号无线传播分析室内信号无线传播分析4.1传播的分类传播的分类传播的分类包括：

直射波，多径反射波，绕射波，散射波，穿透波。

4.2信号的传输衰落信号的传输衰落无线信号有三种基本衰落类型吸收、自由空间损耗和多路径衰落。

4.3建筑物内电磁环境的分析建筑物内电磁环境的分析对一座高层建筑而言，其外围移动通信电磁环境可大致按建筑低、中、高层模式描述。

1、建筑低层由于周围建筑物阻挡导致信号很弱，地下车库、地下商场等区域信号衰落更大，基本上处于盲区状态，在这些区域用户很难正常通话乃至很难接入。

2、建筑物中层由于有一定高度，特别是靠近窗户和靠近室外的地方，可以收到来自周围多个基站的信号，导致这些区域信号重叠严重，并且其信号强度相差不大，没有占主导地位的信号，系统会产生频繁的切换，“乒乓效应”十分严重，通话不能正常进行。

3、建筑物高层由于城市内建筑物和宏蜂窝密度的逐渐增多，由于多个基站的存在，在高层的覆盖盲区和导频污染等问题同时显现出来，造成该区域电磁环境恶化.导致建筑高层区域不能通话，从而产生严重的“孤岛效应”。

形成“孤岛效应”的主要原因是个别基站覆盖太远，同时由于附近基站无相邻小区的参数设置，使得该小区用户无法正常切换而形成。

武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸15表表4.1各部分电磁环境特点及相应策略各部分电磁环境特点及相应策略覆盖区域覆盖区域电磁环境特征电磁环境特征覆盖解决重点覆盖解决重点天线分布方式天线分布方式高层高层室外基站信号强度相近，切换频繁。

分布系统信号形成主控，解决边缘切换和多基站干扰。

多天线点、高功率中间层中间层室外基站信号质量相对高层较好，能基本满足通话需求。

满足一定的天线功率，充分吸收话务量。

多天线点、降低功率低层低层室外基站信号普遍较弱，部分区域为信号盲区。

分布系统较易实现覆盖，应注意信号泄露影响网络指标。

多天线点、低功率地下及电梯地下及电梯基本为信号盲区。

分布系统较易实现覆盖，应充分考虑信号利用率。

少天线点、低功率4.4室内、外切换问题的分析室内、外切换问题的分析在室内覆盖时，移动用户在由室外进入室内和室内进入室外时，均产生室内外信号之间的切换问题，严重的会导致手机掉话，如何控制该问题，也是在方案中要注意把握的。

武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸165WCDMA室内覆盖工程建设室内覆盖工程建设WCDMA系统与GSM在使用频段、编码技术等方面有所不同，故WCDMA室内覆盖有一些新特点。

WCDMA室内覆盖需对覆盖、容量、质量进行统一规划，而GSM系统只需考虑室内场强信号水平满足用户接入电平要求，网络质量可通过后期频率规划进行调整。

由于各种业务链路损耗不同，WCDMA系统还要考虑用户的业务需求，根据业务发展预测进行室内覆盖规划。

在进行室内分布时，站点规划与室外规划要协调统一。

另外，WCDMA室内覆盖还要重点考虑和GSM系统、PHS系统及集群系统之间的相互干扰问题。

5.1设计规范设计规范5.1.1设计原则设计原则

（1）设计要遵循全楼等均要覆盖的原则。

（2）设计要遵循模块化设计原则，便于以后对网络的调整和有利于以后的维护工作。

（3）考虑Wlan，LTE和WCDMA合路的系统，要充分考虑到后期改造的措施方案。

（4）考虑WCDMA的设计要求，方案设计尽量降低天线输出口功率，多加天线的建设设计原则。

（5）根据国家有关安全辐射标准要求，所有的天线口输出功率都必须小于15dBm/载波。

（6）天线口的输出功率以能完全覆盖要求区域为准，根据实际情况，确保系统开通后，天线口输出功率GSM1800介于8-10dBm，WCDMA室内吸顶天线口导频功率0-5dBm，电梯内定向板状天线2-6dBm。

特殊场所可以根据实际情况定义天线口功率。

（7）计算天线口功率时不含天线增益。

（8）电梯内采用7dBi增益定向板状天线。

布放统一标准：

1）主瓣朝下覆盖3层，后瓣覆盖1层，共4层，天线安装在从上向下数的第2层顶部；2）主瓣朝电梯厅覆盖3层，天线安装在中间层中部，尽量对准开门的区域，不要对着厚墙壁。

（9）设计中主干馈线中长度超过30m的均需使用7/8馈线。

支路中长度超过40m的均需使用7/8馈线。

5.2WCDMA系统设计技术要求系统设计技术要求

（1）Ec/Io10dB（50负载）；在特殊场合可视现场情况调整该指标。

武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸17

（2）无线覆盖区内可接通率：

要求在无线覆盖区内的95位置，99的时间移动台可接入网络；（3）RRU接分布的导频功率按33dBm计算；（4）无线覆盖边缘导频（CPICH）功率场强（50负载）：

一类区域（高速数据密集区域）导频功率80dBm，导频Ec/Io8dB；二类区域（低速数据、可视电话、语音电话等区域）导频功率85dBm，导频Ec/Io10dB（5）对于电梯、停车