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洛阳西工区LTEFDD通信网络规划研究与设计

日期:2018年01月27日 编辑:ad201107111759308692 作者:无忧论文网 点击次数:1335
论文价格:150元/篇 论文编号:lw201710141704207457 论文字数:38745 所属栏目:电子信息类论文
论文地区:中国 论文语种:中文 论文用途:硕士毕业论文 Master Thesis
1  绪论 

1.1  研究的背景和意义 
早些年,3G 网络传输的峰值速率由 2004 年的 1.8Mbps 增长到 2015 年 4G网络的 450Mbps,十年之间数据传输速率提升了 250 倍;从 3G 支持图片应用到 4G 支持视频类应用,移动互联网的数据流量呈指数型增长,不仅移动互联网数据传输性能实现了大的跨越,而且基于 4G 网络的最新终端设备、移动应用也如雨后春笋般大量兴起;网络速度和数据容量的提升不仅让传输更大规模数据的移动应用蓬勃发展,如高清直播视频及大型移动网游类应用的爆发,同时还将进一步加速移动互联网向“万物互联”的演进[1]。 90 年代到本世纪初,互联网用户只能通过台式机与有线网络连接进行上网,数量低于十亿,然而移动互联网诞生以后,自 2000 年算起的十年之间联网用户扩展到了 30 亿,有人预测,5 年以后联网设备将接近 500 亿部;在 2015 全球移动互联网大会上,可穿戴设备、移动游戏、移动生活、移动医疗、移动教育等多种多样的移动应用集聚展示,高通执行副总裁兼首席技术官 Matt  Grob 表示未来人类需要更宽的带宽、更好的安全性以及多样性才能支持如此大量的移动终端;网络基础的优化,需要通信设备商、电信运营商、芯片厂商、终端厂家全工业链的支撑:通常通信设备商考虑如何改善网络,电信运营商基于商业利益考虑如何部署网络,芯片厂商向终端厂家提供芯片支持;通信设备商已经提出解决最新 4G 网络问题的方法,并联合电信运营商展开测试,芯片厂商高通等也在芯片性能方面做出支持,剩下的一方面要靠电信运营商科学合理的规模部署,另一方面靠终端厂家生产出先进的移动终端来支持最新的 4G 网络[1]。 4G 一方面推动移动电子商务、移动物流运输、移动办公、视频会议、智能家居等行业的信息化服务不断扩展,让更多的用户受益,另一方面 4G 的网络建设也会带动整个产业链发展;网络规划、工程实施、网优运维、传输设备、射频器件、主机站、小基站等相关公司都将在建设期受益,而且等到网络成熟后,移动终端厂商和电信运营商也会跟着发展获益[2]。  
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1.2  国内外的发展现状及趋势 
目前在国际通信界,最常用最常见的 4G 标准有 FDD-TLE 和 TD-LTE 两种通信技术标准。 FDD-LTE 是在 3G 时代 WCDMA 的基础上发展起来的。WCDMA 网络发展起步早,技术成熟稳定,同时在全球又有众多的设备终端支持该技术标准,因此,在由 3G 向 4G 过渡的过程中,WCDMA 具有先天优势。3G 网络技术标准由 WCDMA 演进到 4G 网络技术标准 FDD-LTE [5]。 TD-LTE 是中国推出的 4G 通信技术标准,是我国自由研发具有完全自主知识产权的科技成果。我国是世界大国但不是世界强国,能够在 4G 通信技术标准上争取到国际话语权将在世界舞台上提升中国的国际形象。有数据显示,中国移动在 TD-LTE 网络上的研发投入超过 2000 亿元,远超中国电信的 400 亿元和联通的 100 亿  [2],TD-LTE 终于成为国际通行的 4G 网络技术标准。 2009 年底,北欧 Telia Sonera 率先在挪威和瑞典将 LTE-FDD 投入商用,由此拉开了 LTE  FDD 全球商用的序幕;到 2010 年 11 月和 12 月,日本 NTT Do Co Mo 和美国 Verizon 也相继部署了 LTE FDD 商用网络,并发展成为目前用户最多的两个 LTE FDD 通信网络运营商[6]。 4G 网络的商用和发展也推动着支持 4G 网络的移动终端设备的发展。从2011 年开始,各大手机厂商相继推出了支持 4G 网络的智能手机,截止 2016年底,全球支持 4G 网络的手机设备占所有手机设备的 99%,4G 网络进入千家万户,服务亿万民众[7]。 
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2  LTE FDD 无线网络基础知识和网络规划特性 

2.1  无线电波传播特点
在规划和建设一个移动通信网络时,从确定频段、频率资源的分配、无线电波的传播距离、通信概率、系统间的干扰到最后确定通信设备的参数,都必须深入了解和研究无线电波传播特点,它是研究频谱利用率及电磁兼容性等课题以及系统工程设计必需掌握的最基本的理论[13]。 无线电波传播方式通常分为以下四种情况:直射:在空气中自由传播;反射:传播过程中遇到波长远大于自身波长的物体时,无线电波会发生反射; 绕射:无线电波绕过障碍物继续向前传播; 散射:无线电波由于障碍物的阻挡而向各个方向反射,散射主要发生在粗糙表面、小物体或其它不规则物体如树叶、街道标志、路灯柱等[13]。由于传播环境非常复杂,会同时发生直射、反射、绕射、散射等传播方式及多径效应,因此有时会造成严重的信号衰落,规划时需要考虑相应的余量和补偿;基站发射的信号产生损耗主要受地面地形的影响,基站越高信号传得越远;信号频率越高绕射能力越差,传播的距离就越近。 电波在无线传播环境中有两种影响:一种是多路径,无线电波从建筑物表面或其他物体反射、散射发生急剧衰落,造成多普勒频移和时延扩展;另一种是无线电波传播的信号强度在自然情况下的缓慢递减;因此无线电波处于符合瑞利分布的快衰落和信号幅度符合对数正态分布的慢衰落的信道环境中。 无线信道环境随用户位置和时间的变化而变化,多径散射和阴影遮挡会使接收功率发生剧烈的变化。 
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2.2  LTE 发展概述
LTE 是一个由 3GPP 发展起来的开放的标准。LTE 先进的技术性能包括内在操作灵活的频分复用和时分复用频谱以及不同的信道带宽。世界各地的企业都在致力于 LTE 的标准和演进,强调两种双工模式尽可能协同。这允许运营商充分地利用当前的网络资产、频谱分配和各种各样的带宽来确保支持并选择全球网络生态系统的规模经济,限制潜在的市场破裂。这个结果是对于 FDD 和TDD 模式来说的 LTE 规范的主要共性。事实上,绝大多数的 LTE 标准对这两种模式是相同的,这是 LTE 巨大的全球性的成功。 LTE 无线网络产品包含了简化构建和管理下一代网络的几个特性,即插即用、自配置、简易自优化、减少网络掉线和管理成本。LTE 是一个被简化了的基于 IP 核的容易建设、维护和介绍服务的传输网络。3GPP 核心网络也经历了系统架构改革,优化分组方式和 IP 多媒体子系统的过程来支持所有的技术访问,包括固定访问。3GPP 核心网络还表现在:改善延迟、容量、吞吐量;简化核心网络,优化 IP 流量和服务质量;简化 non-3GPP 访问技术的支持和交接[14]。 
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3   洛阳西工区 1.8G 频段 LTE FDD 网络需求分析和规模估算 ........ 22 
3.1   网络规划流程概述 .... 22 
3.2   需求分析 .......... 23 
3.2.1   基础数据采集 ........ 23 
3.2.2   洛阳西工区基本情况介绍 ........ 23 
3.2.3   业务覆盖需求 ........ 25 
3.3   网络规模估算 ............ 25 
4   洛阳西工区 LTE FDD 网络规划方案设计及仿真验证 ........ 37 
4.1   总体设计原则 ............ 37 
4.2   规划目标 .......... 38 
4.3   方案设计及验证 ........ 39 
4.3.1   站间距规划 ............ 39 
4.3.2   重叠覆盖的优化 .... 43 
4.4   规划注意事项 ............ 45
4.4.1   天线选择 ...... 45
4.4.2   LTE 网络的干扰消除 ...... 46 
5   总结和展望 ........ 48 
5.1   论文工作总结 ............ 48
5.2   下一步工作的展望 .... 48 

4  洛阳西工区 LTE FDD 网络规划方案设计及仿真验证 

4.1  总体设计原则 

由于 LTE 的速率优势,全国正在大范围部署 4G 网络以满足用户的高速数据业务需求和使用体验。3G 网络承载了大部分语音业务和数据业务,数据流量的爆发式增长推动 4G 网络成为通信主流网络,因此要提供足够的覆盖能力和容量要求才能为用户提供更高速的、无缝的业务体验。 做一项工程,通信运营商既要保证满足覆盖和容量目标又要努力节约建设成本。网络规划设计中通常会采用多种方法控制成本,用较低的成本规划设计出符合需求的网络。成本控制主要考虑以下几方面: (1)采取 BBU+RRU 拉远的方式将 RRU 安装在天面节省配套投资; (2)采用独立 RRU 拉远方式、功率升级等解决覆盖问题; (3)根据不同时期不同区域的业务需求分批次规划基站位置、站间距及天线方向角; (4)充分利用现有网络基础资源(如传输、机房、铁塔等),鼓励共建共享节约成本[32]。 LTE 网络结构在