第一篇：高速鐵路鷹潭段移動通信信號覆蓋優化初探與實踐

江西通信科技

文章編號：10090940(2007)04003305

摘要：自2007 年4 月18 日起，中國鐵路正式實施第六次提速，CRH 動車組“和諧號”列車正式開通，我省鐵路網在浙贛線開通了時速超過200 公里的“和諧號”高速列車，為了保證用戶在提速后的通信質量保持不變甚至有所提高，我們針對基站覆蓋等特點，在前期完成了鐵路沿線主覆蓋小區摸底等前期準備工作的前提下，對高速鐵路覆蓋進行了優化，取得了良好的效果。關健字：高速鐵路基礎覆蓋網絡優化 奧f 尹一福，」局速鐵路鷹潭段移動通信信號覆蓋優化初探與實踐 殷圳橋中國移動通信集團鷹潭分公司網絡部鷹潭335000

一、背景概述

自2007 年4 月18 日起，中國鐵路正式實施第六次提速，CRH 動車組“和諧號”列車正式開通，我省鐵路網在浙贛線開通了時速超過200 公里的“和諧號”高速列車，由于CRH 車體密封性好、損耗高，列車速度快等原因，車廂內通信質量明顯下降。針對此情況，我公司前期在保障高速鐵路沿線網絡覆蓋和質量方面進行了一定的優化和建設工作。

為進一步提供高速鐵路網絡質量，依據集團公司第三方測試的要求，根據本地實際情況，綜合運用各種優化手段，結合工程、日常優化以及省公司組織進行的集中優化工作，切實提高高速鐵路的網絡質量方面進行一些有益的探索。

二、現狀簡介

浙贛鐵路在鷹潭境內有68 公里，東接上饒市，西連撫州地區，自東往西依次穿越貴溪市、月湖區、余江縣三個城區。

根據初步路測結果分析顯示，浙贛鐵路沿線小區共115 個，其中定向主控小區70 個，全向站主控小區5 個，非主控小區40 個，鐵路沿線連續的主控LAC 區4 個。現網的鐵路覆蓋大多采用城鄉基站兼顧鐵路覆蓋的形式，在低速情況下可以滿足覆蓋要求，但提速后往往不能滿足要求，主要表現為：

＊覆蓋深度達不到要求，無法達到切換邊緣信號強度一62dBm（車體外）的要求。＊小區重選切換混亂。由于重疊覆蓋區不夠，小區重選和切換滯后于信號衰減速度，造成無法占用最強信號，進一步惡化了覆蓋。提速后的動車組與特快列車路測測試對比情況： 浙贛鐵路一接通率一里程覆蓋率一話音質量一MOS 鷹潭段（長沙鷹潭段（杭州鷹潭段（南昌鷹潭段（上海 杭少、11 和諧號）1 100 00 % 1 97 32 % 1 92 23 % 1 3 17 長沙和諧號）1 94 44 % 1 98 45 % 1 94 67 % 1 30 , 上海特決）1 97 03 % 1 99 30 % 1 95 · 23 1 3 33 南昌特［A）一97。％一99 ' 9 ％一9 5 84 ％一33 , 收稿日期：20071101.2007 年4 期令建設維護令

三、面臨的問題

提速后由于高速封閉列車“和諧號”速度達到200 公里／小時，車廂封閉性好、時速快、信號衰減較大，對移動網絡的質量造成較大的影響，接通率下降、話音質量下降、里程覆蓋率下降、掉話率明顯上升，其他語音與數據業務指標均有不同情況下降，主要指標變化情況如圖表一所示。網絡信號質量的下降，客戶的對比感知明顯，急需對高速列車進行高質量的網絡性能優化。對提速后出現的指標情況進行深入的分析，運行在高速列車上的手機用戶進行通信時，由于受到高速移動過程中的快衰落、多普勒效應、列車材質對無線信號衰減以及無主控覆蓋小區的影響，往往容易發生小區重選切換混亂，無法接通，掉話等現象。

另外，鐵路沿線涉及的位置區過多，在鷹潭境內的鐵路長度較短，穿過三個境內城區，境內四個LAC 區，在LAC 邊界處又會由于大量位置更新而造成SDCCH 溢出。

根據高速鐵路車輛的特點，分析出面臨的以下需要調整與改善幾個關鍵方面：無線網絡的基礎覆蓋、天線規劃、LAC 區規劃、信號強度、接入控制、切換控制、干擾控制等。

運營速率200 公里／小時，折算等于55 米／秒，可以計算出相鄰主控小區的最小重疊覆蓋距為550 米。

(2）話務測算與小區載頻配制建議

CRH 的標準配置為8 節車廂，額定載客人數為600 人次，但在運輸旺期也有由2 列CRH 合并組成16 節車廂，這樣用戶人數就達到1 200 人。按照目前移動客戶普及率80 ％計算，則這樣一列滿員CRH 的移動用戶為960 人。以每用戶0.0125ERL 計算，則將帶來12ERL 話務，考慮到還有GPRS 業務及10fo 的話務呼，查ERLB 表可得需要24 個TCH，主控小區需要配置4 個TRX 才能承載。因此，建議鐵路沿線基站小區配置為4TRX。另外，考慮到站臺及位置區邊界小區需要一定的SDCCH 信道作位置更新，這些小區的載頻配置建議值為6 個TRx。2、天線規劃

由于鐵路屬于狹長地形場景覆蓋，并且鐵路沿線小區基站 BTS 一CELL

四、調整與改善網絡質量的幾個常用的關鍵方面需要調整與改善幾個關鍵方面：無線網絡的基礎覆蓋、天線規劃、LAC 區規劃、信號強度、接入控制、切換控制、干擾控制等。、無線網絡的基礎覆蓋

主要是調整好各相鄰主控小區的重疊覆蓋，做好重疊覆蓋距離估算。

根據實際地理條件與鐵路沿線可能有一定距離，因此根據實際情況需要選擇不同的天線并設置天線參數。應根據實際天線的性能參數、天

(1）和諧號列車時速與重疊覆蓋距離相鄰主控小區重疊覆蓋示意見右圖所示，BC 段為兩小區重疊覆蓋距離。在列車均速行駛時，按照其

線架設高度和傾角大小，或者更換天線，通過計算和實測確定天線的最終覆蓋范圍，保持相鄰主控小區的重疊覆蓋，保持好車內有足夠的信號強調。3、覆蓋信號強度需求 根據高速鐵路的運行特點，采用通用傳播模型和列車運行速度、基站距離等參數定量分析鐵路線覆蓋信號強度標準。(1）相鄰小區的重疊區域

根據集團的測試結果，按照200 公里／小時的高速計算，小區的雙向重疊覆蓋區要達到550 米。

(2）小區主覆蓋區距離 根據集團的測試結果，按照200 公里／小時的高速計算，滿足GPRS 數據傳輸時間不少于75 %，則小區的主覆蓋距離要達到國

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444 米。

(3）切換邊界信號強度要求

根據移動集團公司對CHR 車體的測試發現CRH 列車車體衰耗不足ldB，車廂內空間衰耗約為14dB。

鐵路覆蓋事實上采用城鄉基站兼顧鐵路覆蓋的形式，在低速情況下可以滿足覆蓋要求，但提速后往往覆蓋深度達不到要求，如要求車廂內提供用戶通信的電平值要達到一85dBm 以上，則在車體外需達到切換邊緣信號強度一62dBm 的覆蓋要求。4、LAC 區的設置

高速鐵路覆蓋的目的除了加強鐵路沿線手機信號外，另一個重要的原因就是優化鐵路沿線位置區設置，根據現網覆蓋和尋呼量等情況適當減少覆蓋鐵路的LAC，合理的位置區設置可以減少鐵路沿線移動網的位置更新量和路由區更新量，提高無線接通率。

高速鐵路覆蓋可以將各BSC 掛載于同一MSc 和sGsN 下，從而可以為各不同的BSC 設置統一的LAC 和RAC 參數。考慮到鐵路跨市邊界處，也必定出現位置區和路由區邊界，該處的位置更新解決方案要通過增加邊界基站TRX 的數目，以此來增大SDCCH 信道設置來解決。我們建議的邊界基站載頻配置數為6TRX。5、接入、切換、干擾的控制

考慮到鐵路沿線農村地區的廣覆蓋，就對鐵路的覆蓋而言，在沿線近距離還存在部分主控小區的全向基站，在較遠距離還存在部分非主控小區的基站。要考慮將非主控小區的干擾減少到不影響列車用戶的正常接續和通話，需要將主控小區的全向基站改為對鐵路覆蓋的定向基站，還需對非主控小區基站進行調整，可調整發射功率、接入電平、覆蓋方向、天線角度等，使鐵路信號形成一個相的封閉的空間覆蓋，確保列車用戶的準確接入、切換和通話質量。

和優化：(1）加強覆蓋，延長單小區覆蓋距離，減少切換重選次數；加強覆蓋，延長重疊覆蓋區，針對性地進行覆蓋調整和補點建設；加強主控小區的覆蓋，減小非主控小區對鐵路覆蓋的影響，改善無線環境；加強主控小區的覆蓋，減小非主控小區對鐵路覆蓋的影響，改善無線環境；盡量加大每個主控小區的覆蓋范圍（全改定和高增益天線的使用），減少不必要的切換。(2）優化重選切換參數，使重選切換反應更迅速，能及時跟蹤信號的衰落變化情況，使手機能夠使用最強的信號。盡量減少高速鐵路沿線網絡的LAC 數量，減少位置更新的數量，提高接通率；降低主控小區之間的切換門限，使得高鐵用戶盡量駐留在主控小區內，并保持在通話時盡量占用主控小區信號。2、優化措施

通過對高速列車的多次路測結果，對信號序列進行分析，整理出最強信號序列，剔除信號衰減過快、覆蓋距離短的小區，結合地圖和實際環境，確定各段道路的主覆蓋小區。為此要對沿線的覆蓋進行較大的調整，包括：(1）對于較大范圍的覆蓋空洞需要建設新基站進行補充覆蓋。在鷹潭貴溪與上饒弋陽交界處，河潭832 和湖山2963 兩個基站相距5.3Km，此處屬丘嶺地帶。在路測中出現較大范圍的覆蓋弱，通話質量差。通過新增外汪基站后上述問題得到明顯改善。以下是前后的對比情況： 新增基站前RxLEV 一SUB。

五、實踐與優化措施 1、優化方向

為適應高速列車的特點，我們根據前面所述，從加強基礎 覆蓋著手，結合參數優化調整兩個方面對網絡進行適應的調整 困

2007 年4 期 ．建設維護．

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(4！減少鐵路．蓋小區數．形成長距離的主扭蓋信號．將報盆距離短二蓋衰落快的信號漪理出鐵路抽旅退免預，選和切換。

高邏鐵路測試中在貴冶生活區56，和九X853 基站之間．由于該地與上饒文界．時常會占上上饒的2965 小區．極有可能在該地出現位，熨新導致呼叫失敗．通過與上饒公司協商．將2965 基站降功率．調整5654 及863 與2965 的切換日月飛6 和優先級．避免躊LA 〔 的，選位，更靳和切換

《 2）對于局部的信號混亂的扭益路段關閉個別扭益距離短的t 放站．減少切換．(3）對于現網鐵路扭盆小區份共進行天線、發劉功率方面的調盆．增加鐵路的扭藍深度．

為保證交通干線的有效扭落原則上都應把交通干線沿線級侍扭蓋墓站均改成定向方式．以有效控制月盆范圈L 以下是東 二 卜翔!LAG 區調整減少LAC 區數，將4 個改為3 個．LAC 劃分是網絡優化工作的里要內容之一如果LAC 劃分過困

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小，則手機發生位置更新量將增加，從而增加系統信令流量，并且在手機做位置更新的同時，由于無法接收到尋呼信息，導致無法被尋呼，從而影響了呼叫接通率；目前鷹潭境內浙贛鐵路由5 個BSC 覆蓋，分別采用了4 個LAC，其中貴溪使用兩個BSC 合用一個LAC，鷹潭市區使用了兩個BSC 兩個LAC，余江使用一個LAC。跨LAC 位置更新容易造成邊界小區的SDCCH 信令負荷過高，同時也會導致呼叫未接通。在鐵路測試中，LAC 過多是影響測試指標的主要因素，因此提高呼叫接通率做好鐵路沿線LAC 規劃和優化工作至關重要，我們決定將鷹潭城區的兩個LAC 進行合并，減少LAC 區數量，將4 個改為3 個。

(7）調整主控小區之間的切換控制參數，如開啟沿線小區快速平均E 陽；縮短沿線小區平均窗口LDwS 和LUwS 值；降低主控小區之間的切換門限PMRG 和LMRG;提高優選目標切換小區的優先級PR 工；在個別場強快速衰弱導致切換不及時的情況下啟用RFD 防止掉話。(8）檢查主控小區間的相鄰小區關系和切換關系，確保主控小區的相鄰小區參數正確無誤，并確保相鄰主控小區間是雙向切換關系（特別注意跨地市的相鄰小區關系和切換關系的檢查）。非城區主控小區關閉功率控制、DTx、跳頻。(9）加強對所有主控小區基站、直放站的檢查和維護，要求確保所有主控小區基站、直放站運行穩定，不斷站、所有載頻工作正常。

優化后通過11 月23 日及11 月改善，達到優秀網絡水平。優化后的測試結果表：、效果

日自鋇l 結果顯示，見下表，指標得到極大的

浙贛鐵路一接通率一里程覆蓋率一話音質量一MOS 一切換成功率一邊界切換測試 鷹潭段（長沙鷹潭段（杭州鷹潭段（南昌鷹潭段（上海 杭州和諧號）110000 % 1 9997 % 1 9583 % 13371 10000 %

長沙和諧號）l ' 00 00 % 1 99 97 % 1 95 54 % 1 3 341 , 00 00 % 薰瑞瑞米汀號黑 00 % 1 00 % 1 00 % 1 00 %

七、結論

在高速鐵路的現網調整優化的方法中，我們主要考慮了加強基礎覆蓋著手，結合參數優化調整的優化思路。我們認為通過這次優化，總結了一些優化的方法 和思路，高速鐵路現網的調整和優化，重點解決鐵路提速后出現的接通率低和掉 話等現象。所提及的方案通過應用效果明顯，表明此方案對于鐵路提速后的現網 優化工作建設具有指導性、實用性。我們將繼續在己有基礎上繼續開展工作，將 高速鐵路的覆蓋做的更加完善。困

第二篇：基于路測的移動通信網絡優化分析與實踐

基于路測的移動通信網絡優化分析與實踐

摘 要 本文對驅車路測進行移動通信網絡優化的方法進行了總結和分析，探討了實施驅車路測的數據采集、數據分析以及優化整改等網絡優化的具體實施步驟。本文還通過對具體小區通信情況的初測和復測的實例來證實優化方案對問題點的優化效果，對所提出的網絡優化方案的可行性和有效性進行了驗證。

【關鍵詞】網絡優化 驅車路測 網絡分析

隨著移動網絡規模的不斷擴大，用戶數量的不斷激增，在網絡中出現了越來越多影響通信質量的問題，這些問題通常表現為：語音質差、未接通、掉話、小區間的切換失敗等，問題直接造成了網絡通信質量下降，影響了客戶對運營商的滿意度評價。而無線網絡優化（Wireless Network Optimization）作為能夠實現采集通信數據、發現和分析網絡問題、解決網絡問題、提高網絡服務質量的通信網絡技術，從網絡投入使用開始就受到了廣泛的關注，目前，網絡優化技術已經成為了各通信運營商開展通信技術中一項必不可少的工作。

本文探討通過實地驅車路測進行網絡通信數據采集、數據分析從而進行網絡優化的方法。即通過路測發現網絡通信問題，進而提出整改方案進行整改以使網絡的通信性能得到改善。經過實踐證實，驅車路測具有主動、快速發現通信問題，網絡信息收集較全面，方便研究人員結合外界環境做出優化整改方案等特點。路測完成優化的實施步驟

驅車路測進行網絡優化主要包括以下幾個方面的工作：前期準備工作，數據采集過程，數據分析過程以及優化整改過程。如果有條件的，可以在網絡進行整改后再次進行驅車復測，以驗證整改方案的有效性。現對以上幾個方面的工作做簡單的介紹。

1.1 前期準備工作

前期準備工作包括設備的準備及信息的準備等。具體的，設備的準備包括：測試手機（作為主被叫用）、GPS全球定位系統、藍牙適配器、安裝有計算機測試軟件（本文采用的是TEMS軟件）的筆記本電腦、外接電源、通信保障測試車一輛。信息的準備包括：現網基站的數據，如基站的經緯度、天線高度、方位角、俯仰角、天線型號、小區LAC/CI、BCCH/BSIC/TCH頻點和跳頻方式等；地圖的準備；位置信息的準備以及根據測試要求進行測設路線的設計的準備等。

1.2 數據采集過程

數據采集過程是通過手機的測量報告取得相關信息，然后利用專用的路測軟件讀取接口開放的測試手機的測量信息加以處理，并將測試設備中的GPS的數據融合在一起，從而獲得具有特定格式的路測數據。一般來說，測試的內容主要有小區覆蓋測試、呼叫通話測試和場強測試。

本文采用愛立信公司開發的TEMS軟件完成數據的采集和分析，該軟件可以提供全網覆蓋測試、特定小區覆蓋測試、小區切換性能測試、頻率掃描測試、話音信道測試、日常通話測試等功能。驅車進行數據采集時，測試時設定每次呼叫的時長為180秒，呼叫間隔為20秒，一般車速不應超過40公里/小時，同時記錄測量數據。

1.3 數據分析過程

利用路測得到的數據可以利用相關的軟件再進行處理，進而得到網絡優化所需要的各種圖表、數據，利用后臺對這些圖表和數據進行分析，就可以獲得無線網絡參數和話音質量的相關信息。這些信息包括：基站是否存在擁塞、干擾、掉話等現象；網絡覆蓋情況，是否存在盲區；小區切換關系、切換次數、切換電平是否正常；下行鏈路是否有同頻、鄰頻干擾；是否有陰影效應；扇區是否接錯位；天線下傾角、方位角及天線高度是否合理；呼叫接通情況，是否存在呼叫不通及掉話等，找出造成這些問題的原因是數據分析的主要任務，為制定網絡優化方案和實施網絡優化提供依據。

1.4 優化整改過程

根據分析得到的情況，提出合理的整改意見即可交由通信運營商進行網絡整改，路測常見問題的分析與解決

路測過程中常見的問題主要有：主被叫掉話、未接通、語音質差、小區切換問題、覆蓋問題等。

掉話率是網絡測試中的關鍵指標，一般來說，掉話的原因可能會有以下幾種：（1）無線鏈路計數器超時引起的掉話；（2）因干擾引起的掉話；（3）基站的硬件故障引起的掉話等。解決掉話問題的主要措施有：調整天線的方位角、添加鄰區關系、更改服務小區被干擾的頻點和對基站進行檢測等。

網絡測試中另一個重要的考核指標是接通率，接通率反映出了網絡的可接入性能，這個指標的優劣影響著用戶的使用感受。一般來說，未接通常見的原因有：被叫手機位置更新、被叫手機TCH擁塞、被叫手機SDCCH擁塞、主叫手機TCH擁塞、主叫手機SDCCH擁塞等。解決擁塞的措施包括增加基站或增大鄰區的覆蓋范圍，對被叫手機位置更新引起的未接通的解決措施包括合理設置LAC范圍。

在路測中，用戶對語音質量的感受可以通過測量得到的Rxqual值來反映：Rxqual值越低，則表明語音質量越好。在實際網絡中，影響Rxqual值的因素一般為Rxqual或其他網絡參數的切換門限值設定不合理。解決的措施包括添加小區間的鄰區關系、更改小區間的切換門限使移動臺往更好的小區切換。

小區切換問題也是在路測中經常會出現的問題，小區切換問題通常有三種表現形式：（1）切換失敗。引起切換失敗的原因很多，例如切換時目標小區無線鏈路惡化、目標小區擁塞或硬件故障、網絡側數據定義錯誤、目標小區天線參數設置不合理、目標小區時鐘問題、無線干擾問題等均可引起切換失敗。（2）切換過頻。該現象主要發生在無主服務小區的區域中，當兩個或兩個以上小區的BCCH信號電平十分接近，沒有強勢的主導小區時則可能引起頻繁切換。解決頻繁切換的主要方法有調整周邊基站的天線掛高、俯仰角、方位角，調整周邊基站功率，調整小區的切換參數等。（3）切換不合理。不合理切換主要是指測試手機在相鄰小區電平比服務小區電平高出許多時，不發生切換；相鄰小區電平比服務小區電平低很多是，仍然向鄰區切換；地理上相鄰的小區沒有定義鄰區導致跨區切換。導致出現切換不合理的最主要的原因是漏定鄰區關系或切換參數設置不合理。解決切換不合理的方法是添加小區之間的鄰區關系、增大或降低切換門限。

基于路測的網絡優化實例

本文實際驅車對南寧市的小區進行了驅車路測，對路測得到的數據進行分析后提出了優化方案并提交給通信運營商進行了整改。以下是對南寧市編號為ZR17403的小區進行驅車路測所完成的網絡優化案例分析。

實際驅車對編號為ZR17403的小區進行驅車路測，所得的測試問題描述如下：車行大學路，由東向西行駛，在科園大道附近，被叫占用ZR17403小區通話，信號電平約為-81dBm，話音質量為7等級，檢測到有較好的鄰區，但因質差無法發起切換，后導致掉話。所得的主被叫信息圖分別如圖1和2所示，圖3給出了初測得到的該小區的MCOM數據庫。

從主被叫的信息圖并結合小區的MCOM數據庫圖，對初測得到的信息進行分析，問題點在服務小區的主瓣方向上，雖然信號電平良好，但主被叫都出現了7等級的質差，其中被叫還出現了7等級的連續質差，進而掉話。被叫占用的TCH信道頻點為11，C/I值較高，為6.14。可以初步判斷此次掉話定是同鄰頻的干擾所為。對測得的MCOM數據庫圖進一步分析可以發現，該頻點與另一小區56082的12頻點、小區26352的10頻點鄰頻，檢測到小區26352的信號電平在-47dBm左右，強于服務小區約33dB，鄰頻干擾嚴重。

對小區ZR17403的問題點進行分析后，本文提出的解決方案是修改ZR17403小區的TCH頻點，將其值從11調整至16。運營商根據該方案對該小區的網絡參數進行修改后，對該小區進行復測，所得到的被叫信息圖如圖 4所示，從圖中可見，初測時在同一路段出現的被叫掉話問題進過優化整改后在復測中沒有出現，證實了網絡優化方案的有效性。結束語

近年來，隨著移動用戶數的迅猛增長，用戶對網絡通信質量的要求越來越高，各移動運營商都大規模地開展了以提高用戶感知度為目標的網絡優化工作。網絡優化工作是為了保證在充分利用現有網絡資源的基礎上，解決網絡存在的局部缺陷，最終達到無線覆蓋全面無縫隙、接通率高、通話持續、語音質量清晰，保證網絡容量能滿足用戶高速發展的要求。隨著移動通信技術向3G時代全面展開，用戶對網絡的服務質量提出了更高的要求，運營商之間的競爭也變得更加激烈，網絡的發展對路測和網絡優化工作提出了新的要求，網絡優化技術和服務有著更廣泛的發展前景。

參考文獻

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梁纓（1971-），女，廣西壯族自治區北流市人。碩士學位。現為廣西大學計算機與電子信息學院講師。研究方向為無線傳感器網絡、網絡優化和網絡管理。

陳恒洲（1988-），男，廣西壯族自治區來賓市人。學士學位。研究方向為網絡優化、網絡管理、無線傳感器網絡。

作者單位

廣西大學計算機與電子信息學院 廣西壯族自治區南寧市 530004

第三篇：畢業論文(移動通信中信號的分析與研究)11

移動通信中信號的分析與研究

目錄

第一章 緒論...................................................................................................................................2

1.1 移動通信的發展史...........................................................................................................2 1.2 本論文的研究內容...........................................................................................................2 第二章 無線電波的傳播...........................................................................................................4

２.1移動通信的傳播媒質特點..............................................................................................4 ２.2地球表面均勻大氣中的電波傳播..................................................................................4 ２.3 傳播模型研究分類.......................................................................................................5 ２.4 建立信道模型的意義...................................................................................................5 第三章 MATLAB 軟件的功能和特點介紹...................................................................................7

３.1信號在頻率域的特性......................................................................................................7 ３.2數字基帶通信系統的性能..............................................................................................7 ３.3 常用信號的MATLAB表示...............................................................................................7 第四章 基于MATLAB的信號的分解與合成.................................................................................16 4.1信號分解與合成的原理..................................................................................................16 4.2 MATLAB的仿真研究........................................................................................................16 4.2.1衰落信道..................................................................................................................16 4.2.2接收信號幅度歲距離的變化情況的仿真程序及仿真波形：..............................17 4.2.3 信號包絡、自相關函數、多普勒功率譜曲線的仿真程序及仿真波形.............19 4.3信號分解與合成的仿真..................................................................................................21 第五章 論文總結及工作展望.....................................................................................................28 參考文獻.........................................................................................................................................29 附錄.................................................................................................................................................30 謝辭.................................................................................................................................................31

移動通信中信號的分析與研究

第一章 緒論

1.1 移動通信的發展史

移動通信是當今通信領域內最為活躍和發展最為迅速的領域之一，也是將在21世紀對人類的生活和社會發展有重大影響的科學技術之一。科學技術的發展飛速，電子、電力電子、電氣等設備應用越來越廣泛，它們在運行中產生的高密度、寬頻譜的 電磁信號充滿整個空間，形成復雜的電磁環境。復雜的電磁環境要求電子設備及電源具有更高的電磁兼容性。現代移動通信技術的發展始于本世紀20年代，大致經歷了五個發展階段。

第一階段：從本世紀20年代至40年代，為早期發展階段。在這期間，首先在短波幾個頻段上開發出專用移動通信系統。該系統工作頻率為2MHz，到40年代提高到30～40MHz可以認為這個階段是現代移動通信的起步階段，特點是專用系統開發，工作頻率較低。

第二階段：從40年代中期至60年代初期。在此期間內，公用移動通信業務開始問世。1946年，根據美國聯邦通信委員會(FCC)的計劃，貝爾系統在圣路易斯城建立了世界上第一個公用汽車電話網，稱為“城市系統”。這一階段的特點是從專用移動網向公用移動網過渡，接續方式為人工，網的容量較小。

第三階段：從60年代中期至70年代中期。這一階段是移動通信系統改進與完善的階段，其特點是采用大區制、中小容量，使用450MHz頻段，實現了自動選頻與自動接續。

第四階段：從70年代中期至80年代中期。這是移動通信蓬勃發展時期。1978年底，美國貝爾試驗室研制成功先進移動電話系統(AMPS)，建成了蜂窩狀移動通信網，大大提高了系統容量。這一階段的特點是蜂窩狀移動通信網成為實用系統，并在世界各地迅速發展。

第五階段：從80年代中期開始。這是數字移動通信系統發展和成熟時期。以AMPS和TACS為代表的第一代蜂窩移動通信網是模擬系統。與其它現代技術的發展一樣，移動通信技術的發展也呈現加快趨勢，目前，當數字蜂窩網剛剛進入實用階段，正方興末艾之時，關于未來移動通信的討論已如火如菜地展開。各種方案紛紛出臺，其中最熱門的是所謂個人移動通信網。關于這種系統的概念和結構，各家解釋并末一致。但有一點是肯定的，即未來移動通信系統將提供全球性優質服務，真正實現在任何時間、任何地點、向任何人提供通信服務這一移動通信的最高目標。

1.2 本論文的研究內容

考慮到信號研究的必要性，本論文從以下一些方面對移動通信中的信號進行了研究。首先，研究了電波傳播現象、傳播模型、信號的分解、合成、頻譜分析及其誤差；接著，對無線電波傳播所引起的多徑時延、多普勒頻移、平均延遲、相關帶寬、延遲擴展等參數進行公式推導及軟件仿真；然后，對雙射線模型進行仿真，并對發射信號相位以及幅度隨收發

移動通信中信號的分析與研究

天線距離變化的情況進行了研究；研究了Gibbs現象所引起的小區域的細微變化；最后，對 傳播預測模型在整個無線網絡規劃與優化中所處的地位及移動通信網絡規劃中用于前期規劃的經典傳播損耗路徑預測模型進行研究和仿真。

移動通信中信號的分析與研究

第二章 無線電波的傳播

２.1移動通信的傳播媒質特點

移動通信的用戶由于進行自由移動,其位置不受束縛.所以必須利用-無線電波進行傳輸,但與有線傳播媒介相比,無線電波的傳播特性一般都很差,而且不同用戶的傳播信號在傳播過程中還會相互干擾.因此建立無線傳播系統遠比有線傳播系統復雜.首先,移動通信的工作環境十分復雜,電磁波不僅會隨著傳播的距離的增加而發生彌散損耗,并且會受到地形、建筑物的遮蓋而發生“陰影效應”，而且信號經過多點反射，會從多條路徑到達接收地點，這種多徑信號的幅度、相位和到達時間都不一樣，它們相互疊加會產生電平快衰落和時徑擴展；其次，移動通信常常在快速移動中進行，這不僅引起多普勒平移，產生隨機調頻，而且會使得電波傳播特性發生快速的隨機起伏。因此可以認為無線傳播環境是一種隨時間、環境和其他外部因素而變化的傳播環境。

（1）多徑效應

在移動傳播環境中，到達移動臺的天線不是單一路徑來的，而是許多路徑眾多反射波的合成。由于電波通過各個路徑的距離不同因而各路徑來的反射波到達時間不同，相位也就不同。不同相位的多個信號在接收端疊加，有時同向疊加而加強，有時反向疊加而減弱。這樣接收信號的幅度將急劇變動，而產生衰落。這種衰落是由多徑引起的，所以稱為多徑衰落。（2）多普勒效應

由于移動臺與基站之間的相對移動引起的，或是由信道路徑中物體的運動引起的，引起多普勒頻移，從而引起多普勒擴展，造成信道的時變特性，也就是信道出現了時間選擇性衰落。時間選擇性衰落會造成信號失真，這是由于發送信號還在傳輸的過程中，傳輸信道的特征已經發生了變化。

２.2地球表面均勻大氣中的電波傳播

無線信道的傳播模型可分為大度尺（Large-Scale）傳播模型和小度尺（Small-Scale）衰落兩種。

無線電波從發射天線到接收天線的傳播方式有很多種，包括直達波（即自由空間波）、地波（即表面波）、對流層反射波、電離層波等。

發射機與接收機之間最簡單的傳播方式就是自由空間傳播。在自由空間傳播中，介質是各向同性而且均勻的。衛星通信、空間通信都和陸上視距通信都是自由空間傳播。另一種

移動通信中信號的分析與研究

傳播方式是地波，地波傳輸可以看作成是直達波、反射波和表面波的綜合。第三種方式產生于對流層，這里的異類介質隨著天氣和季節的變化而變化，而且其發射系數隨著高度的增加而減小。第四種是電離層反射，大氣中40-400英里高度是電離層,該電離層對于波長小于1m的電離波而言是一種反射體,這種反射傳播可用于長距離傳播.電波傳播環境的研究主要針對以下三個問題:(1)某個特定頻段和某中特定環境中,電波傳播和接收信號的物理機制是什么.(2)從發射機帶接收機,信號功率的路徑損耗是多少.該路徑損耗預測對系統的設計和規劃具有指導意義.(3)接收信號的幅度、相位、多徑分量到達的時間和功率是怎樣分布的,其概率分布統計特性如何.一旦確定了信號衰落統計的特性,還可以研究開發相應的抗衰落技術.由以上敘述可知傳播環境對傳播模型的建立起到了關鍵的作用，確定某一特定地區的傳播環境的主要因素有：自然地形（高山、丘陵、平原、水域等）、人工建筑的數量、高度、分布和材料特性、該地區的植被特征、天氣狀況；、自然和人為的電磁噪聲狀況。

另外，無線傳播模型還受到系統工作頻率和移動臺運動因素的影響。在相同地區，工作頻率不同，接收信號衰落各異；靜止的移動臺與高速運動的移動臺的傳播環境也大不相同。

２.3 傳播模型研究分類

傳播模型的研究可分為兩類：

一類是基于無線電傳播理論的理論分析方法；

一類是建立在大量測試數據和經驗公式基礎上的實測統計方法。

在移動通信系統中，由于移動臺不斷運動，傳播信道不僅受到多普勒效應的影響，而且還受地形、地物的影響，另外移動系統本身的干擾和外界干擾也不能忽視。基于移動通信系統的上述特性，嚴格的理論分析很難實現，往往需對傳播環境進行近似、簡化，從而使理論模型誤差較大。而最著名的統計模型是Okumura模型，它是Okumura 以其在日本的大量測試數據為基礎統計出的以曲線圖表示的傳播模型。在Okumura模型的基礎上，利用回歸方法擬合出便于計算機計算的解析經驗公式。

２.4 建立信道模型的意義

建立信道模型，研究電波在信道中的傳播特性，對移動通信系統的設計起著重要的指導作用。移動信道模型的研究一直是移動通信研究的關鍵問題。關于移動通信系統中電波傳播路徑損耗預測模型有許多[1]，可用來預測不規則地區的路徑損耗。但嚴格地講，各地的傳播環境和條件不可能完全相同。地形從簡單的曲線形狀到多山區地形，在估計路徑損耗時要考慮特定地區的地形地貌，同時也要考慮樹木、建筑物和其他阻礙物等。對傳播預測模型的研究，傳統上集中于給定范圍內平均接收場強的預測和特定位置附近場強的變化。對于預測平

移動通信中信號的分析與研究

均場強，并用來估計無線覆蓋范圍的傳播模型，大部分基于服務區測試數據，其目標只是預測特定點或特定區域(小區)的信號場強。將這些模型應用在其它區域，具有一定的局限性。因此，在我國典型的室外環境從統計意義上進行傳播預測模型的研究，并建立相關的數據資料以使其獲得更為廣泛的應用范圍是一項具有重要意義的工作。

移動通信中信號的分析與研究

第三章 MATLAB 軟件的功能和特點介紹

MATLAB 的全稱是MATRIX LABORATARY(矩陣實驗室), 其基本的數據單元是一個維數不加限制的矩陣, 在MATLAB 下, 矩陣的運算變得異常的容易。它具有以下的功能和特點∶高效的數值計算及符號計算功能, 能使我們從繁雜的數學運算分析中解脫出來;完備的圖形處理功能, 實現了計算結果和編程的可視化;功能豐富的應用工具箱,提供了大量方便實用的處理工具;友好的界面及接近數學表達式的自然化語言, 便于使用。

３.1信號在頻率域的特性

通信原理研究的是信號在通信系統中的傳輸, 在許多情況下要對信號的特性進行分析。對確定信號的分析方法是通過傅立葉變換得到頻譜, 對隨機信號的分析方法是通過它的功率譜密度。運用解析法來分析信號,只能得到信號頻譜的函數表達式, 根據函數表達式人工畫圖很困難, 畫出的圖也很不準確。但是運用MATLAB 語言, 可很方便地得到信號的頻譜圖。下面通過一個例子來說明這個問題。

運用MATLAB, 我們可以容易地畫出了信號的頻譜, 通過頻譜圖我們直觀準確地看到該信號的主瓣寬度,近似帶寬,是基帶信號還是頻帶信號,零點分布情況等該信號的主要特性。

３.2數字基帶通信系統的性能

碼間干擾和噪聲是影響數字基帶通信系統性能的兩個重要因素。碼間干擾問題與系統的發送濾波器、信道特性、接收濾波器特性等因素有關,當系統總的特性為理想低通時, 可以 完全消除碼間干擾, 但是理想低通濾波器在現實的通信系統中是無法實現的。因此在現實的通信系統中碼間干擾是一定存在的, 設計者只能讓系統函數逼近理想低通來提高系統的 性能,降低誤碼率。為了讓我們對由碼間干擾所引起的誤碼率有一個直觀的認識,觀察眼圖是一個很好的方法。眼圖可以借助于通信原理實驗箱來觀察, 也可以借助于MATLAB 的系統 仿真功能來實現。

３.3 常用信號的MATLAB表示

1.單位沖激函數δ（ｔ）、單位沖激序列δ（ｎ）

移動通信中信號的分析與研究

示例1： t =-5:0.01:5;y =(t==0);subplot(121);plot(t, y, 'r');n =-5:5;x =(n==0);subplot(122);stem(n, x);運行結果如（圖3.1）所示

圖3.1

程序說明：

（1）由n =-5:5得到一個1×11數組n；而在x =(n==0)中，n==0是一個向量運算，即向量n中的每一個元素與0比較是否相等，其比較結果0或1放在x中。這樣得到的向量x也是1×11數組，且正好就是單位沖激序列。

移動通信中信號的分析與研究

(2)在MATLAB中，任何向量x的下標是從1開始的，不能取零或負值，而x(n)中的時間變量n則不此受限制。因此向量x的下標與時間變量n是兩個概念，如本例中向量x(n)的下標是從1到11，而時間變量n是從-5到5。所以必須用一個與向量x等長的定位時間變量n，以及向量x，才能完整地表示序列x(n)。在信號的表示和運算中，這一點請務必注意；只有當序列x(n)的時間變量正好是從1開始時，才能省去時間變量n，因為此時向量的下標與時間變量相同。

(3)單位沖激函數的實現方法實際上與單位沖激序列是完全相同的，都是用序列表示。只不過表示連續時間信號的序列中兩相鄰元素所對應的時間間隔更小，如本例中t的間隔為0.01，而表示離散時間信號的序列中兩相鄰元素所對應的時間間隔一般為1。2單位階躍函數u(t)、單位階躍函u(n)只要將前面沖激函數（示例1）中的關系運算“==”改為“>=”,就可得到單位階躍函數、單位沖激序列，如（圖3.2）所示。

圖3.2 我編制了函數文件stepseq.m來生成單位階躍序列function [x, n] = stepseq(n1,n2,n0)% 產生序列u(n-n0),其中n1<=n<=n 2, n1<=n0<=n2 if nargin ~=3 disp('輸入不正確，輸入參數要有三個！');return;elseif((n0n2)|(n1>n2))。

移動通信中信號的分析與研究

error('輸入不正確,輸入參數要應滿足n1<=k<=n2！')end n = n1:n2;x =((n-n0)>=0);示例2：繪圖表示

(1)門函數；

(2)序列t =-3 :0.05: 3;z1 =((t+1)>= 0);z2 =((t-1)>= 0);g = z1x2;n =-5:10;subplot(222)stem(n,x);axis([-5,10,0,1.1])運行結果如（圖3.3）所示。

移動通信中信號的分析與研究

圖3.3 3.其它典型的信號

（1）實指數信號

其MATLAB實現為：n = n1: n2;x = a.^n;（2）復指數信號

其MATLAB實現為：n = n1: n2;x = exp(sigma+jw)*n;（3）正(余)弦信號

其MATLAB實現為：n = n1: n2;x = cos(w*n+sita)4.工具箱中的信號產生函數

利用MATLAB信號處理工具箱提供的一些函數,可以很方便地產生三角波、方波等函數波形。

5.周期性三角波或鋸齒波函數sawtooth 調用格式為：x = sawtooth(t, width)功能：產生一個周期為2π、幅度在-1到+1之間的周期性三角波信號。其中width表示最大幅度出現的位置：即在一個周期內，信號從t=0到width×2π時函數值從-1到+1線性增加，而從width×2π到2π又是從+1到-1線性下降。width取值在0 ~ 1之間。

若x = sawtooth(Ωt, width)，則對應的周期為2π/Ω。示例3：產生周期為0.2的三角波，width取值分別為0、1、0.5。

移動通信中信號的分析與研究

td = 1/100000;% td為時間間隔 t = 0 : td : 1;x1 = sawtooth(2*pi*5*t,0);x2 = sawtooth(2*pi*5*t,1);x3 = sawtooth(2*pi*5*t,0.5);subplot(311);plot(t,x1);subplot(312);plot(t,x2);subplot(313);plot(t,x3);運行結果如（圖3.4）所示。

圖3.4 6.周期性方波信號square

調用格式為：x = square(t, duty)功能：產生一個周期為2π、幅度為±1的周期性方波信號。其中duty表示占空比，即在信號的一個周期中正值所占的百分比。

移動通信中信號的分析與研究

例如產生頻率為40Hz、占空比為75%的周期性方波所調用的語句為 x = square(2*pi*40*t, 75);7.(非周期)三角波脈沖信號tripuls

調用格式為：x = tripuls(t, width, skew)功能：產生一個最大幅度為

1、寬度為width、斜率為skew的三角脈沖信號。該函數橫坐標范圍由向量t決定，其三角波形是以t=0為中心向左右各展開width/2的范圍；斜率skew在-1到+1之間取值，它決定了最大幅度1所對應的橫坐標位置：width/2×skew。示例4：仔細觀察由下面代碼產生的圖9中3個三角波信號之間的區別，自己對tripuls函數的使用做一個總結。t =-3:0.001:3;x1 = tripuls(t,4,0);subplot(131);plot(t,x1);axis([-4 4 0 1]);grid t =-6:0.001:6;x2 = tripuls(t,4,0.5);subplot(132);plot(t,x2);axis([-4 4 0 1]);grid x3 = tripuls(t+2,4,0.5);subplot(133);plot(t,x3);axis([-4 4 0 1]);grid

移動通信中信號的分析與研究

運行結果如（圖3.5）所示。

圖3.5 8.(非周期)矩形脈沖信號rectpuls 調用格式為：x = rectpuls(t, width)功能：產生一個幅度為

1、寬度為width、以t=0為中心左右對稱的矩形波信號。該函數橫坐標范圍由向量t決定，其矩形波形是以t=0為中心向左右各展開width/2的范圍。width的默認值為1。

示例5：生成幅度為2，寬度T =

4、中心在t = 0的矩形波x(t)以及x(t-T/2).t =-4 : 0.0001 : 4;T = 4;x1 = 2*rectpuls(t, T);subplot(121);plot(t, x1);axis([-4 6 0 2.2])

移動通信中信號的分析與研究

grid;x2 = 2*rectpuls(t-T/2,T);subplot(122);plot(t, x2);axis([-4 6 0 2.2])grid;運行結果如（圖3.6）所示。

圖3.6

移動通信中信號的分析與研究

第四章 基于MATLAB的信號的分解與合成

信號分解的方式一般有3 種:1)用數學方式推導;2)用實驗的方法實現;3)用軟件仿真實現.比較而言,數學推導步驟繁瑣,難以形象直觀;硬件實驗由于實驗儀器本身的局限性對實驗現象和實驗結論的得出都會有一定的影響,且周期信號的分解一般只能觀測直流分量和前幾次諧波分量,同時對周期信號的頻率亦有一定的限制,在測量中由于波形和數據較復雜,難以進行誤差分析;使用MA TLAB 軟件仿真可以克服這些缺點,形象直觀的顯示信號分解與合成的過程,定量分析其中的誤差程度.4.1信號分解與合成的原理

周期為T 的信號f(t)可用三角函數表示[1 ]: f(t)=a0+?(ancosnwt?bnsinnwt), w =n?1N2π/T

（1）

式(1)表示周期信號可以分解成直流分量a0 和各次諧波分量an cos nωt + bn sin nωt 的疊加.用直流分量和各次諧波分量的疊加代替原來的周期信號, 原則上應該是無窮多項的疊加,實際應用中只取其中的前N 項,產生的誤差函數用εN(t)來表示.εN(t)= f(t)–(a0 +

?(an?1Nncosnwt?bnsinnwt))= f(t)1);

alpha=(2*pi*(1 : M)-1);

c = 3e8;v = 72e3/3600;

移動通信中信號的分析與研究

fc = 2e9;fm = fc*v / c;fn = fm* cos(alpha);

%In – Phase Component gi = 0;for n = 1 : M

gi = gi + cos(psi(n)).*cos(fn(n).*t + phi);end gi = 2* gi /sqrt(M);

%Quadrature Component gq = 0;for = 1 : M gq = gq + sin(psi(n)).*cos(fn(n).*t.+ phi);end gq = 2*gq / sqrt(M);

%The received singal g = gi + i*gq;

%Autocorrelation gc = xcorr(g);

%Doppler Spectrum f = 500*(0 : 512)/1024;Y = fft(gc(1000:end),1024);Pyy = Y.* conj(Y)/1024;

%Drawing Subpoit(3,1,1);Piot(t,20*log10(abs(g)));Subplot(3,1,2);plot(t,20*log10(abs(g)));Subplot(3,1,3);Plot(f,Pyy(1;513));輸入程序運行結果如（圖4.2）所示：

移動通信中信號的分析與研究

圖 4.2

第一幅圖為接收信號包絡，第二幅圖為自相關函數，第三幅圖為多譜勒功率譜。

４.３信號分解與合成的仿真

現以周期為T =2 的方波信號為例(如圖4.3),說明MA TLAB 在信號分解與合成中的應用.由式(1),信號f(t)可分解為

圖4.3

周期T=2的方波信號

方波信號的頻譜及合成信號的誤差分析

利用MA TL AB 程序,繪出周期信號的頻譜圖, 觀察對比合成信號的波形與方波信號的波形,進行誤差分析,分析其近似程度.程序如下:

移動通信中信號的分析與研究

Clear;

N = input(′N= ′);%輸入取分解信號的前幾項 n =1:N;for i=1:N

A(i)= 4/(pi *(2 * i-1));end;figure(1);stem(n ,A);%分解信號的頻譜圖 xlabel(′w′);ylabel(′An′);

title(′周期信號的頻譜圖′);t =0:0.0005:2;%信號合成 ft = zeros(1 ,length(t));a = length(t);for i = 1 :N

ft = ft + 4 * sin((2 * i-1)*pi *t)/((2 * i-1)*pi): for i=1:1999

a(i)=1;end;for i=1:1999

b(i)=-1;end;f = [ 0,a,0,b,0 ];figure(2);subplot(2,1,1),plot(t,f);subplot(2,2,2),plot(t,f t);%繪出合成后信號的波形 grid on;ent = f – f t;%誤差分析 en =(f-f t).*(f-f t);En = 0;For i = 1: 4001 En = En + en(i);End;En = 0.0005*En/2;%方均誤差

運行當N＝

1、N＝

3、N＝

5、Ｎ＝7時，其運行結果如下所示：

移動通信中信號的分析與研究

Ｎ＝１ En ＝

2.4313e-035

(A)周期信號的頻譜圖

(B)原始的方波圖形及信號合成波形

圖４.4

移動通信中信號的分析與研究

N=3 En =

2.1882e-034

(A)

周期信號的頻譜圖

(B)原始的方波圖形及信號合成波

圖４.５

移動通信中信號的分析與研究

N = 5 En = 6.0783e-034

(A)周期信號的頻譜圖

(B)原始的方波圖形及信號合成波形

圖 4.6

移動通信中信號的分析與研究

N=7 En =

1.3335e-033

(A)周期信號的頻譜圖

(B)原始的方波圖形及信號合成波形

圖４.7

移動通信中信號的分析與研究

圖４.4－４.7分別是周期信號前N(N = 1.3.5.7)項的頻譜圖、原始的方波圖形及N項的信號合成波形.對比幾個合成波形可以發現,N =1比N =

3、N=

5、Ｎ=7在幅值上近振蕩更加頻繁,更接近原始的方波.理論上分解后的信號要與原始信號完全一樣,N 應該取無窮多項,實際研究中我只取其中的有限項,其中的誤差用MA TLAB 程序定量計算。

隨著N 的增加誤差越來越小,近似程度越來越好.同時還可以看到,到前7 項時,誤差為21.8%,近似程度已經比較好;再隨著N 的增加誤差改善的幅度不是太明顯,因此分解信號中后面的項近似可以忽略.在實際應用中，只要取前面幾項就可以很好的代替2.Gibbs 現象

從信號合成的波形,可以看到在方波躍變點附近,某些點的函數值大于1 或者小于-1, 形成過沖現象.過沖值為合成波形的最高點超過原方波信號的部分與原方波信號值之比.應用MA TLAB 軟件編寫程序,計算其上沖或下沖的過沖值,程序如下: clear;

N = input(′N= ′);%輸入取分解信號的前幾項 t =0:0.00005 :2;ft=zeros(1,length(t));a=length(t);for i=1:N ft= ft +4 *sin((2 *i-1)* pi *t)/((2 *i-1)*pi)end c=0 c=max(ft)c=c-1;c1=c/2 說明 由于在計算Gibbs 現象時主要是看信號在小區域的細微變化,需要的數據比較密集,所以在取樣f(t)信號值時,所取的時間間隔為0.000 05 s.移動通信中信號的分析與研究

第五章 論文總結及工作展望

本論文主要通過MATLAB軟件仿真和電腦軟件對信號在移動通信中的研究，讓我對信號的分解與合成有了更進一步的認識。

論文第一章主要介紹了移動通信的發展和本論文的重點研究內容。第二章主要介紹了無線電波的傳播特點及傳播模型的研究。第三章主要介紹了MATLAB軟件的功能及特點。第四章主要介紹了基于MATLAB的信號分解與合成。第五章對全文進行總結。

展望未來 ：我們所研究的最終目的是使得分解與合成后的信號更接近原始信號，同時能使我們在通話中取得更好的通話質量。

移動通信中信號的分析與研究

參考文獻

１.《移動通行壞境－理論基礎.分析方法和建模技術》 楊大成，機械工業出版社，２００３年。

２.《信號與線性系統》 管致中，高等教育出版社，２００４年。

３.《基于MATLAB的信號的分解與合成》 游春霞，徐州師范大學學報，２００６年。

４.《數字通信原理－基于MATLAB仿真計算》 曾峰，網絡資料，２００７年。５.《MATLAB在數字信號處理教學中的應用》 朱幼蓮，電氣電子教學學報，２００１年。

６.《MATLAB在通信原理教學中的應用》 張延亮，大眾科技，２００６年。

移動通信中信號的分析與研究

附錄

論文中關鍵縮寫詞匯：

1.Large-Scale ：大尺度 2.Small-Scale ：小尺度

3.MATRIX LABORATARY ：矩陣實驗室 4.δ（ｔ）：單位沖激函數 5.δ（ｎ）：單位沖激序列 6.== ：強等于

7.Sawtooth ：鋸齒波函數 8.Square ：周期性方波信號 9.Tripuls ：三角波脈沖信號

移動通信中信號的分析與研究

謝辭

經過將近兩個月的學習和準備，本次畢業設計已順利完成，如果沒有導師的督促指導及同學們的支持，完成這個論文是很困難的。

在這里首先要感謝的是我的輔導老師楊怡懷，她雖然工作繁多，但她還是嚴格要求我，督促我完成畢業設計，在整個過程中都給予了我悉心的指導。楊老師對學生的負責，對工作的認真，使我在這次論文設計中深有體會，這一切將成為我難忘的回憶。在此論文完成之際，謹向楊怡懷老師致以最衷心的感謝。

在此，我還要衷心地感謝大學三年教過我的老師們，您們傳授的寶貴知識和人品風范使我受益終生。我還要感謝在一起愉快的度過三年大學生活的同學和舍友，在我的學習中他們都直接或間接地給予了很多指導和幫助。最后，我還要衷心感謝我的家人，是他們在背后默默支持我，含辛茹苦供我完成學業。

在論文即將完成之際，在我即將要結束我的大學生活的時候，心中有好多的感觸。不管以后走到哪里，我都不會忘記無私傳授我知識和做人道理的大學老師，不管走到哪里，我都不會忘記“學以致用，行勝于言”。

第四篇：移動通信網絡的合理測試與優化設計

為適應移動通信網絡的迅速發展和用戶數及業務量的急劇增加，運營企業網絡優化部門應采用先進的技術手段及合理的測試方法，合理確定各網元設備的容量比例，提高網絡設備的利用率，實現網絡的科學規劃、優化和合理設計。同時，運營企業中原有的網絡規劃/優化設計工作中存在的弊端，必須盡快加以完善，以實現新業務的快速部署。現有的規劃/優化設計工作中的弊端主要體現為：

---不能充分了解當地的社會人文狀況和用戶消費特性等現狀；

---舊的數字地圖使模擬預測嚴重背離當地的地物地貌實際分布特點，造成預測的不準確性和不確定性；

---傳播模型的參數校正有待完善；

---對網絡覆蓋范圍和通話質量狀況不能進行充分的路測測試，難以進行分析和總結；

---不能給出詳盡的網絡話務分布規律；

---無法對現網的資源利用率進行實質分析，網絡設計與運營商的期望值不相符；

---在立體覆蓋、室內深度覆蓋等方面無法進行重要場所的室內CQT測試，因此不能提出網絡覆蓋的詳細解決方案。

在移動通信網絡的無線網絡設計、規劃及優化工作中，優化人員需要利用仿真規劃軟件對系統的無線環境進行仿真模擬，以便于在整體上對系統進行分析，包括對初定站址的覆蓋范圍預測、對周圍基站話務分擔的合理性分析等。

一、數字地圖的精確化

用于移動通信網絡狀況分析的數字地圖包括地形高度、地面用途種類等對移動通信電波傳播有影響的地理信息，是優化人員利用規劃軟件進行覆蓋預測、干擾分析以及頻率規劃的重要基礎數據。數字地圖的采樣間隔與傳播環境的復雜程度有關，不同的傳播環境往往具有不同的復雜程度，傳播環境越復雜，對數字地圖采樣間隔的要求就越高。在選擇合適的數字地圖時，應結合該地區的實際情況，折衷考慮精度與成本的問題。采用“混合精度”的數字地圖是較為合理的一種選擇，混合精度即在話務密度高的大城市市區采用高精度規格，郊區及中小城市采用較低精度規格，廣大的農村及偏遠地區可以采用更低的精度規格（不同的采樣間隔標準有5m、20m、50m、100m等）。

二、傳播模型校正

在實際的測試優化工程中，優化人員需要針對各個地區不同的地理環境進行測試，通過分析與計算等手段對傳播模型的參數進行修正。通過實際架設發射機進行CW測試，優化人員可獲得最準確的無線信號路徑損耗值，與仿真模擬的結果進行反復修正，最終得出最能反映當地無線傳播環境的、最具有理論可靠性的傳播模型。

我們身邊的無線環境不是一成不變的，尤其在城市中，高大建筑、密集居民區的增多都會引起無線傳播環境的變化，當這種變化達到一定程度時，就需要對傳播模型參數進行修正，提高無線仿真模擬的真實性。傳播模型參數修正的主要步驟如圖1所示。

圖

1模型修正工作流程圖

三、網絡覆蓋、話務分布等性能分析

1．網絡覆蓋現狀分析

---覆蓋廣度分析

重點包括縣城覆蓋率、鄉鎮覆蓋率、交通干線覆蓋率、旅游景點覆蓋率等方面的分析。

---覆蓋深度分析

通過對大型寫字樓、商業中心、飯店及高層建筑物的重點CQT測試，分析總結網絡覆蓋狀況。其中，室內信號測試是從“點”的層面對現有網絡進行的測試分析，室內信號測試可集中在城市市區進行，主要針對目前室內網絡覆蓋不太完善的大中型建筑，一般包括三星級以上酒店、高檔寫字樓、重要交通樞紐、大型會所場館等，室內信號測試點由設計方、建設方共同確定，明確至具體建筑內。室內測試應保證足夠的測試點數量，以加強分析結果的普遍性。

---場強測試

場強測試的目的是獲得各地區信號的傳播特點，借以對規劃軟件的預測模型進行校正。根據地理地貌的相似性，模擬測試可在省內分類型進行，大城市至少應分為密集市區、一般市區、郊區三類，對城市地理地貌特征相近的城市可選擇其中之一進行模擬測試，以分別獲得適合不同類型區域的傳播模型。

---現有網絡模擬預測

運營商應合理選擇網絡優化工程使用的模擬規劃軟件，利用該軟件可基于三維數字化電子地圖進行GSM/CDMA無線網絡覆蓋、業務分布、質量等方面的預測分析。經過模型校正，優化人員所使用的模型預測值與場強測試結果間的總標準偏差應不大于9dB，平均偏差應為0dB。

2．分區分類統計分析 在規劃設計新一期網絡擴容建設前，優化人員應對現網狀況進行有效的普查分析，準確了解和掌握現網的資源狀況，使規劃設計的基礎更加準確和精確。

分區分類統計分析主要是對現有網絡話務分布情況進行話務分布的分析。在話務分析中，優化人員應對近期的OMCR 資料（說明提取時間和當時網上用戶數）進行分析，包括忙時話務量、阻塞率、扇區資源利用率等，同時對各地區分類型進行統計，對設計話務分布比例和實際話務分布比例進行比較和分析。

表1為GSM網絡每小區話務與不同網絡利用率的分析（截選），以此為參考，優化人員經過實際測試與統計將統計結果與該表對比，當每信道實際話務量達到擴容每線話務量時，就說明需要申請網絡擴容了。

3．網絡改造方案

利用規劃軟件，優化人員應在分析總結現網基站設置情況的基礎上，提出天饋線整改、非合理站址的搬遷改造、基站分裂擴容等方面的具體優化方案，例如表2是聯通某地市的優化人員利用規劃軟件對該地市CDMA一期基站設置提出的優化方案。

四、路測數據的充分利用

1．CQT測試

CQT測試以用戶為測試主體，主要評估通話過程中的話音質量。根據網絡規模和地域范圍選擇一定的測試點（一般要求室內），在這些點上，測試人員持普通手機以普通用戶撥打方式定量撥打，對每次的通話現象進行歸類，測試結果在一定程度上能夠反映出用戶對網絡的滿意程度。

以CDMA網絡測試為例，其具體測試內容包括：

---導頻信號強度Ec/Io；

---手機發射功率；

---手機接收功率；

---通話的建立情況（接通、失敗等信息）；

---通話的持續情況（回音、串話、話音斷續、背景噪聲等信息）；

---通話的完成情況（單通、掉話、正常通話完成等信息）。

以上內容的測試采用兩組定點CQT的測試人員在規定時間內用規定時長互相撥打對方測試手機的方法完成。聯通新時空某分公司某次CQT主觀測試結果如表3所示。

2．DT測試

DT測試以網絡終端（移動臺）為測試主體，根據網絡規模和地域范圍，選擇一定的測試路線，運用測試設備如測試手機、GPS、筆記本電腦和相應的測試軟件等進行動態測試，測試結果用于評估網絡的覆蓋情況。合理的測試軟件對數據采集和數據分析非常重要。在行進過程中，測試手機在測試軟件的控制下，仿真普通用戶進行連續地自動撥打，測試手機把其接收到的各種系統信息和指令、測量報告和所遭遇的事件如實地匯報給測試軟件，測試軟件再對其進行相應的顯示、歸類、處理和存放。測試結果能夠在一定程度上反映出網絡的覆蓋情況和服務質量。

五、立體覆蓋與深度覆蓋規劃

無線電波傳播環境的復雜性、地形地物的影響以及城市規劃和經濟的發展，給網絡覆蓋造成了一定程度的阻礙，例如建筑物材料固有的屏蔽作用，增加了無線信號的穿透損耗，影響了網絡的信號接收和通話質量；為提高網絡容量增加頻率復用而采取縮小基站覆蓋半徑的方式，限制了基站架設高度，造成高層建筑物區域無線信號來自多個小區或地面、墻面的不穩定反射信號等情況；地鐵和隧道沿線由于地面屏蔽、彎道、車廂阻擋等因素，阻礙了電波的傳播。

目前實現無縫覆蓋主要解決三種特殊區域的無縫覆蓋：建筑物室內覆蓋（包括高樓、賓館、大型購物商場、停車場等建筑物內）、地鐵和隧道的室內覆蓋、高速公路和鐵路沿線的覆蓋。無縫覆蓋實現方式主要分為宏蜂窩直接覆蓋、微蜂窩直接覆蓋、信號源+分布式天線系統等。

地鐵和隧道的無縫覆蓋由于彎道多、環境封閉等因素的影響，主要通過信號源+分布式天線系統來實現，根據信號源的不同，優化人員應選擇具有針對性的覆蓋方式：微蜂窩方式或宏蜂窩+直放站方式。根據站廳、站臺和隧道等覆蓋區域的不同，分布式天線系統可以根據不同情況采用同軸分布式天線系統、泄漏電纜等方式。

針對高速公路和鐵路沿線的無縫覆蓋一般應遵循以下幾個基本原則：

---站距考慮；

---天線考慮；

---饋線系統；

---傳輸考慮；

---電源考慮；

---組網配置考慮。

六、移動數據業務的測試與優化

數據業務模型與話音業務模型有著很大的差別，數據呼叫有以下4個特點：

---休眠狀態和激活狀態的轉換；

---用戶的每一次會話，可以包含多次分組呼叫；

---數據以突發方式傳輸；

---分組呼叫所占用的資源隨著數據的突發傳輸而隨時變化。

由于數據業務模型比較復雜，移動數據網絡的測試與優化應著重于以下幾個方面：

---服務內容及不同業務的特點；

---運營策略，包括數據用戶的比例、用戶的平均傳輸速率等；

---用戶行為，如業務申請比例、每天每用戶的使用數據業務的次數、忙時數據業務量等；

---移動數據網的規劃設計人員應針對數據用戶的特點進行有效的規劃設計，設計方案質量可根據信道資源利用率和能否滿足數據業務的平均需求等方面來衡量。

移動通信網絡是在循環反復的規劃、測試、優化的過程中不斷完善的，無線網絡的優化應按照階梯式循環往復的過程不斷進行，以保證網絡質量的逐漸完善。