本文是电子与通信工程专业工程硕士论文，主要研究基于TD-LTE网络规划工具的工程设计。

第一章绪论

1.1移动通信系统发展背景

自人类社会诞生以来就伴随着人与人之间的通信需求。纵观人类社会历史，通信技术的发展可以粗略的分为四个阶段：一、原始通信阶段，人类社会诞生到1938年莫尔斯发明有线电报。这一阶段人类社会通信一直停留在原始阶段，处于口头和纸质通信交流时期。二、初级通信阶段，以1938年莫尔斯发明有线电报为标志，至此人类进入电通信阶段。1864年，麦克斯韦创立电磁福射理论，并被证明，促使了后来无线电通信的出现。三、近代通信阶段，以1948年香农提出信息论为标志，并以此建立了通信统计理论。这一阶段电话系统、人造卫星、计算机网络相继出现，进一步促进了通信技术的发展。四、现代通信阶段，以20世纪80年代以后出现的光纤通信应用、综合业务数字网_起为标志，到90年代，蜂窝电话系统开通，各种无线通信技术不断涌现；光纤通信得到迅速普遍的应用；国际互联网得到极大发展。相应的，无线通信也经历了三个时代，即模拟通信时代，数字通信时代和宽带通信时代[11。第一代移动通信技术起源于上世纪80年代，主要采用的是模拟技术和频分多址(FDMA)技术，以模拟式蜂窝网为主要特征，它能提供的传输速率较低。由于受到传输带宽的限制，第一代移动通信系统是一种区域性的系统，不能进行跨区域长途漫游。第一代移动通信有多种制式，如北美的高级移动电话系统AMPS(Advanced Mobile Phone System)> 欧洲的总访问通信系统 TACS(Total Access Comnmnications System)、北欧的北欧移动电话 NMT(Nordic Mobile Telephony)以及日本的高性能移动电话系统HCMTS(High Capacity Mobile Telephone System)、法国的Radiocom 2000和意大利的RTMI。我国主要采用的是TACS。第一代移动通信开启了移动通信时代，但其有很多不足之处，如通话性能差、用户容量有限，系统制式多且无法相互兼容、无法提供数据业务和安全性能差。

然而，随着无线通信技术的不断发展，时至今日，第三代通信系统已经步入了人们的生活，而第四代移动通信系统也初见端悅。长期演进（Long Term Evolution, LTE)项目是3GPP在“移动通信宽带化"的趋势下，为了对抗Wi MAX(Worldwide interoperability for Microwave Access)等移动宽带无线接入技术的市场挑战，而提出的“准4G”技术。在空中接口方面，LTE系统采用了正交频分多址（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术，以及多输入多输出（(MIMO, Multiple Input Multiple Output)技术和链路自适应技术，先进技术的采用有效提高了系统性能和数据速率。

1.2 TD-LTE技术的国内外发展现状

移动宽带正在成为人们日常生活中必不可少的一项需求，随着互联网的发展，人们渐渐习惯不论是在家里还是办公室或者路途中，都能享受到移动宽带服务。到2012年拥有宽带的人数将超过预估的18亿，其中约2/3的人将成为移动宽带的消费者。而这些消费者中，绝大部分的需求为数据需求，而非以前的语音需求，这就要求我们的移动宽带服务能够提供更快的速率，更好的用户体验，因此，TD-LTE为移动运营商们提供了契机。总之，运营商能够灵活地引入LTE以匹配其现有的网络、频谱、移动宽频和多媒体服务的业务目标。目前，截止到2011年10月12 R，全球87个国家248个运营商承诺部署LTE网络，这其中包括185个商用网络和63个测试网络。截止到2011年10月12日，全球21个国家中已经有35个LTE网络投入到商用中，这其中就有2个TD-LTE网络。截止到2011年6月，全球LTE用户已经达到了 203万。截止到2011年10月28日，全球LTE终端已经达到197款。由此可见，世界范围内，LTE已经成为了下一代的移动通信网络主要技术[4]。在国内，中国移动也全面推进TD-LTE的发展。首先中国移动有这种基础。一为基础建设，中国移动为推动TD-SCDMA，具有了一定了市场规模，为TD-LTE额发展奠定了基础；二为RoadMap的制定，2008年，中国移动启动TD-LTE设备规范的制定，推动产业链的快速发展，同时，TD-LTE世博会、预商用版本和商用版本设备规范的完成也助推了商用设备的全面出炉；三为与国际组织的合作，中国移动积极推动与3GPP、NGMNs LSTI等国际组织之间的交流与合作，f大TD-LTE在国际上的影响力；四为测试工作的开展，中国移动逐步进行PoC、单系统与规模试验外场测试，为预商用及商业阶段做准备。

第二章TD-LTE系统概述

2.1 TD-LTE系统结构

LTE系统支持FDD和TDD两种双工方式，两种双工方式采用的网络架构是相同的。LTE在系统中采用了基于分组交换的设计思想，即使用共享信道，物理层不再提供专用信道。LTE的空中接口技术与3G不同，采用了基于OFDM(JH交频分多址复用)技术的空中接口设计，并将OFDM与更高阶调制方案(如64QAM)和天线阵列处理技术相结合。同时，对传统3G的网络架构进行了优化，采用扁平化的网络结构，接入网仅包含Node B，不再有RNC，从而降低了呼叫时延和用户之间交换数据的时延，并且较少的逻辑节点也降低了 DPEX与CAPEX。整个TD-LTE系统由负责核心网部分的EPC (Evolved Packet Core)、负责接入网部分的基站（eNodeB)和用户终端设备（UE) 3部分组成。其中，移动管理实体 MME (Mobility Management Entity )EPC 信令处理部分称 MME (Mobility Management Entity,移动管理实体)，数据处理部分称为SAE Gateway (S-GW);eNodeB负责接入网部分，也称E-UTRAN。TD-LTE的系统架构如图2-1所示。

第三章TIWLTE无线网络规划技术......... 20

3.1 TD-LTE频率资源及组网方式......... 20

3.2 TD-LTE网络规划中覆盖特性分析......... 21

3.2.1发射功率......... 21

3.2.2多天线传输模式......... 21

3.2.3天线物理参数......... 22

3.3 TD-LTE链路预算......... 22

3.3.1链路预算关键参数......... 23

3.3.2传播模型 .........24

3.4 TD-LTE网络规划中容量特性......... 25

3.4.1 带宽 .........25

3.4.2天线技术......... 26

3.4.3时隙配置方式和特殊子帧配比......... 27

3.4.4调度算法......... 28

3.4.5干扰协调......... 29

第四章基于ANPOP的案例分析......... 30

4.1 ANPOP软件介绍......... 30

4.2案例需求分析......... 30

4.3 TD-LTE 预规划 .........  31

4.3.1链路预算参数配置......... 31

4.3.2链路预算结果......... 31

4.4 TD-LTE规划仿真......... 32

4.5仿真结果及问题分析......... 40

4.6参数优化解决方法设计......... 41

4.6.1未覆盖区域解决方案设计......... 41

4.6.2小区吞吐量不达标解决方案设计......... 44

4.7本章小结......... 49

第五章总结与展望......... 51

结论

TD-LTE是专为移动高带宽应用而设计的无线通信标准，在移动通信技术由3G向4G演进的过程中扮演着重要的角色，它已经成为目前世界范围内移动通信研究应用的热点。在中国，2011年，中国移动已经建立了 TD-LTE规模试验网络，进行TD-LTE网络测试工作，2012年还要继续扩大规模测试范围。在不久的未来，中国老百姓将能够亲身体验到4G网络带给他们的极速上网冲浪的感觉。国内运营商也在积极发展推动TD-LTE产业链的发展，争取在未来市场上占得一席之地。在TD-LTE如火如荼般开展起来的同时，TO-LTE无线网络规划也应该紧跟市场的步伐，为TD-LTE网络的建设提供有力的支持。在无线网络规划中，应尽量符合实际工程中的具体情况,并且应该建立在一定得理论基础之上。在ANPOP网络规划工具中，无论是终端业务或业务信道建模，还是链路预算参数配置以及规划仿真中其他参数配置，都是根据一定的理论基础、实现依据或工程经验得出来的，因此它具有相当强的实用性和理论性。

本文在研究分析了 TD-LTE系统的基本结构和关键技术，分别研究了TD-LTE系统的帧结构、OFDM技术、MIMO多天线技术以及链路自适应技术等，并且基于网络规划工具，深入研究了当前条件下，TD-LTE网络规划中的一些基本原理和原则，主要包括TD-LTE的频率资源和组网方式，网络规划中覆盖和容量分析研究以及链路预算关键参数及其配置等。并在最后结合案例，完成一个完整的规划过程，并对初步规划后的问题进行分析，设计方案解决方法，进行仿真对比。在TD-LTE技术还未进入商业阶段时，又提出了 LTE-Advanced系统的关键技术点，主要有CoMP技术、载波聚合技术、MIMO增强技术和中继技术。LTE-Advanced系统的需求相对于TD-LTE而言，要更加的高。它要求更高的峰值速率和更短的时延。以后的技术研究方向将会在LTE-Advanced系统中，未来的移动通信应用也将会是新技术的天地,TD-LTE网络规划在2G与3G的网络规划基础上进行改进与创造，LTE-Advanced的网络规划也将可以在TD-LTE网络规划的基础上进行借鉴。

参考文献

[1]谢显中.基于TDD的第四代移动通信技术.北京：电子工业出版社，2005.

[2]李文刚.LTE中MIMO-OFDM系统物理层关键技术研究.博士学位论文.西安：西安电子科技大学，2009.

[3]沈嘉，索士强，全海洋等.3GPP长期演进(LTE)技术原理与系统设计.北京：人民邮电出版社，2008.

[4]蒋远，汤利民.TD-LTE原理与网络规划设计.北京：人民邮电出版社，2012.10.

[5]王映民孙韶辉.TD-LTE技术原理与系统设计.北京：人民邮电出版社，2010.4.

[6]高鹏，赵培，陈庆涛.3G技术问答.北京：人民邮电出版社，2009.

[7]康桂华.无线MMO信道的模型、容量、估计和实现算法研究.博士学位论文，杭州：浙江大学，2004.

[8]罗亚峰.MIMO系统下行波束成形技术研究.硕士学位论文，北京：北京邮电大学，2008.

[9] 丁海宝.TD-LTE标准及关键技术研究.硕士学位论文，南京：南京邮电大学，2010.

[10]孙振年.LTE多天线技术研究.硕士学位论文，北京：北京邮电大学，2010.