GSM無線網絡規(guī)劃技術

GSM無線網絡規(guī)劃技術李薔薇學習目標：掌握GSM無線網絡規(guī)劃的主要內容和步驟；掌握頻率規(guī)劃；掌握容量規(guī)劃；掌握位置區(qū)規(guī)劃；掌握覆蓋規(guī)劃。目錄1.1任務提出1.2規(guī)劃技術概述1.2.1GSM網絡規(guī)劃概述1.2.2GSM無線網絡規(guī)劃的主要步驟1.3GSM頻率規(guī)劃1.3.1GSM頻率規(guī)劃1.3.2同鄰頻干擾分析1.3.3BSIC規(guī)劃1.4容量規(guī)劃1.4.1TCH容量規(guī)劃1.4.2SDCCH容量規(guī)劃1.4.3PCH容量規(guī)劃1.5位置區(qū)規(guī)劃1.5.1BSC分配1.5.2位置區(qū)規(guī)劃1.6覆蓋規(guī)劃1.7任務解決任務提出任務1：如果要新建一個GSM網絡或者對網絡擴容，該考慮哪些因素？主要對哪幾方面進行規(guī)劃？任務2：有可用頻帶10M，頻道號為41~90，共50個頻點。如果采用射頻跳頻，則如何進行頻率規(guī)劃？目錄1.1任務提出1.2規(guī)劃技術概述1.2.1GSM網絡規(guī)劃概述1.2.2GSM無線網絡規(guī)劃的主要步驟1.3GSM頻率規(guī)劃1.3.1GSM頻率規(guī)劃1.3.2同鄰頻干擾分析1.3.3BSIC規(guī)劃1.4容量規(guī)劃1.4.1TCH容量規(guī)劃1.4.2SDCCH容量規(guī)劃1.4.3PCH容量規(guī)劃1.5位置區(qū)規(guī)劃1.5.1BSC分配1.5.2位置區(qū)規(guī)劃1.6覆蓋規(guī)劃1.7任務解決GSM網絡規(guī)劃概述交換網規(guī)劃、中繼線路規(guī)劃、無線網規(guī)劃（主要討論）無線網絡規(guī)劃的任務在保證近期容量需求和遠期擴容靈活的前提下，要使規(guī)劃的網絡在各規(guī)劃期內能做到：（1）在整個規(guī)劃區(qū)內提供良好的覆蓋和可靠的服務質量；（2）無線系統(tǒng)容量滿足話務需求；（3）可用頻帶的有效利用；（4）經濟合理；即提供滿足一定條件（容量、覆蓋、干擾）的網絡建設方案以指導工程的實施。GSM網絡規(guī)劃概述無線網絡規(guī)劃的內容（1）確定規(guī)劃區(qū)內所需的基站數(shù)和相應的站址；（2）確定小區(qū)參數(shù)：天線類型、天線高度、方向角、下傾角、有效輻射功率等RF參數(shù)；（3）確定小區(qū)應配置的TRX數(shù)；（4）確定小區(qū)頻率配置；（5）確定小區(qū)相關無線資源參數(shù)；（6）容量規(guī)劃、小區(qū)規(guī)劃、頻率規(guī)劃。驗證規(guī)劃效果采取場強分析、覆蓋分析、同鄰頻干擾分析及話務分析等。GSM無線網絡規(guī)劃的主要步驟GSM無線網絡規(guī)劃的主要步驟第一階段進行站址和站型的設計第二階段的工作是覆蓋預測第三階段的工作是頻率規(guī)劃第四階段工作是形成工程文件目錄1.1任務提出1.2規(guī)劃技術概述1.2.1GSM網絡規(guī)劃概述1.2.2GSM無線網絡規(guī)劃的主要步驟1.3GSM頻率規(guī)劃1.3.1GSM頻率規(guī)劃1.3.2同鄰頻干擾分析1.3.3BSIC規(guī)劃1.4容量規(guī)劃1.4.1TCH容量規(guī)劃1.4.2SDCCH容量規(guī)劃1.4.3PCH容量規(guī)劃1.5位置區(qū)規(guī)劃1.5.1BSC分配1.5.2位置區(qū)規(guī)劃1.6覆蓋規(guī)劃1.7任務解決GSM頻率規(guī)劃頻率規(guī)劃概述頻率規(guī)劃的目的是分配有限的頻點，以使網絡干擾最少，容量最大。頻率規(guī)劃是GSM網絡無線設計中最重要的一項。頻率規(guī)劃的好壞直接影響網絡的質量和容量。頻率規(guī)劃包括頻率復用方式的確定，各小區(qū)BCCH和TCH頻率的確定。頻率復用技術基本頻率復用技術：4/12；緊密頻率復用技術：雙重復用技術：BCCH和TCH分別采用不同的復用方式，3/9，1/3，1/1。同心圓復用技術：O/ULAY采用不同的復用方式。多重復用MRP技術：各層頻率分別采用不同的復用方式。基本頻率復用技術4/12

GSM最基本的頻率復用模式為4/12（4*3）頻率復用，這是其它頻率復用模式的基礎。4/12復用方式針對每基站劃分為3扇區(qū)的規(guī)劃區(qū)域。有12組頻率，輪流分配到4個站點，每個站點可用其中的3組頻率。例如：有24個可用頻點，按12復用，每個小區(qū)獲2個載頻。小區(qū)最大配置2/2/2。假設上面一行的頻率是BCCH，下面一行的是TCH，那將出現(xiàn)怎樣的問題？基本頻率復用技術4/12

4/12是《900MHZTDMA數(shù)字公用陸地蜂窩移動通信網絡技術體制》建議采用的復用方式，是最常用最典型的。BCCH至少采用4/12復用，TCH在不采用任何抗干擾技術的前提下，至少采取4/12復用。緊密頻率復用技術3/9在采用跳頻（HOP）、非連續(xù)發(fā)射（DTX）、基站功控（BTSPC）的抗干擾技術前提下，才能使用更緊密的頻率復用技術。

3/9也是“體制”建議采用的復用方式。在采用HOP、DTX、BTSPC抗干擾技術條件下，TCH采取3/9復用可滿足抗同頻干擾要求。在帶寬6MHZ以下時，不能提供足夠的跳頻增益，因此性能不佳，一般采用基帶跳頻。相鄰頻點相隔一定的距離，是由基站合成器（COMB）的性質確定的，要求：FCOMB為600KHZ，HCOMB為400KH緊密頻率復用技術1/31/3復用的條件：同相小區(qū)天線方向要一致；采用射頻跳頻，跳頻增益足夠高，抗干擾性能強；小區(qū)頻率數(shù)比載波數(shù)多一半左右；雙重頻率復用如下案例：BCCH是71-95，按24復用，TCH是1-70，按12復用,BCCH載波與TCH載波只有一個鄰頻。同心圓頻率復用技術

是一個不用增加新基站就提高容量的方法。有兩套頻率復用方案，一個用于OL（載波發(fā)射功率?。?，一個用于UL（載波發(fā)射功率正常）。把可用頻率在OL/UL之間劃分。OL的服務范圍比相應UL要小，因此，OL使用的頻率可在相鄰小區(qū)使用，提高頻率利用率。OL覆蓋范圍在基站附近，UL覆蓋范圍為傳統(tǒng)蜂窩小區(qū)。例：48個頻點，采用4/12，則4頻點/小區(qū)UL---4/1212個頻點，1頻點/小區(qū)OL---3/936個頻點，4頻點/小區(qū)則在OL與UL重疊的地方，5個頻點/小區(qū)同心圓頻率復用技術規(guī)定公共控制信道（CCCH）必須設置在外層載頻信道上，這就意味著通話必須先在外層信道上建立。同心園復用的特點內層的發(fā)射功率一般低于外層的發(fā)射功率。內層與外層的切換主要是根據(jù)監(jiān)測功率和距離來進行；適用于話務量集中在基站附近，話務量越集中在基站附近，擴容效果越明顯；由于其內層發(fā)射功率低，電波穿透建筑物的能力弱，不易吸收基站附近室內話務量，當移動用戶從室外移動到室內時，通話信道就會從內層切換到外層，使室內話務量都集中在外層，因而在話務量均勻分布的情況下，對網絡容量的提高不大。多重頻率復用方式：MRP

同一網絡中采用不同的頻率復用方式，頻率復用逐層緊密。BCCH數(shù)>12，TCH分組方法不同。必須采用HOP、DTX、BTSPC抗干擾手段為前提。先分配BCCH，后分配TCH。不同區(qū)域基站的頻率應分別規(guī)劃?；绢l率復用技術與MRP的比較：4/12復用方式MRP復用方式

多重頻率復用方式：MRP

例：有7.5MHZ，37個載頻，采用MRP,則平均復用系數(shù)是（12+9+6+4）/4=7.75MRP特點：容量提高較高，平均復用系數(shù)為8左右。比3/9網絡容量高，比1/3對網絡質量影響小。信道分配靈活，根據(jù)容量需要逐步引入不同的復用類型。在大容量場合一般采用濾波合成器，所以多采用基帶跳頻。

最后，總結人工頻率規(guī)劃的幾個原則：網絡規(guī)模不大，基站布局合理，話務密度較均勻，一般采用標準頻率規(guī)劃方案。一定網絡規(guī)模，話務密度不均勻，可考慮使用MRP，當話務需求進一步增長，可考慮使用更緊湊頻率復用方案。在用戶密集區(qū)中心的基站可采用同心圓頻率復用方式。同頻干擾分析同頻干擾C/I：所謂C/I，是指當不同小區(qū)使用相同頻率時，另一小區(qū)對服務小區(qū)產生的干擾，它們的比值即C/I。GSM規(guī)范中一般要求C/I>9dB,工程中一般加3dB余量，即要求C/I>=12dB。避免同頻干擾的方法：降低天線高度，加大下傾角和調整方位角；在市區(qū)，應盡量使用定向天線，天線方位角要歸整，多采用電下傾天線。在工程中，如果不能確定同頻干擾源，可以將主信號進行閉塞，從而使干擾信號現(xiàn)形，這時候，再鎖頻測試或解碼，干擾源就確定了。鄰頻干擾分析鄰頻干擾C/A：C/A是指在頻率復用模式下，鄰近頻道會對服務小區(qū)使用的頻道進行干擾，這兩個信號間的比值即C/A。GSM規(guī)范中一般要求C/A>-9dB，工程中一般加3dB余量，即要求C/A>=-6dB，亦有取0、3dB。實際工程中，在不跳頻的情況下，我們首先避免同基站使用相鄰頻率，不同基站的相鄰小區(qū)之間，盡可能避免BCCH信道鄰頻，然后再是TCH信道的鄰頻情況。碰撞概率：在任何情況下，我們都需要保證BCCH信道的質量，避免BCCH信道的同頻干擾。BSIC規(guī)劃BSIC是用來區(qū)分同BCCH基站的。如果兩個站同ＢＣＣＨ、同ＢＳＩＣ，但相隔又不是足夠的遠，這種情況下，ＭＳ就不能正確地區(qū)分它們，可能ＭＳ會去測量并報告其中的某個小區(qū)，但這個小區(qū)也許根本就不是當前小區(qū)的鄰區(qū)，這樣就會導致切換失??；做BCCH、TCH規(guī)劃時，還要做BSIC規(guī)劃，避免附近地區(qū)出現(xiàn)同BCCH同BSIC的情況，否則會出現(xiàn)大量的掉話。BSIC=NCC+BCC，NCC和BCC分別為0～7，NCC相同的情況下，做BCC的規(guī)劃。按照BCCH的復用模型來劃分BCC，一個簇內使用相同的BCC。目錄1.1任務提出1.2規(guī)劃技術概述1.2.1GSM網絡規(guī)劃概述1.2.2GSM無線網絡規(guī)劃的主要步驟1.3GSM頻率規(guī)劃1.3.1GSM頻率規(guī)劃1.3.2同鄰頻干擾分析1.3.3BSIC規(guī)劃1.4容量規(guī)劃1.4.1TCH容量規(guī)劃1.4.2SDCCH容量規(guī)劃1.4.3PCH容量規(guī)劃1.5位置區(qū)規(guī)劃1.5.1BSC分配1.5.2位置區(qū)規(guī)劃1.6覆蓋規(guī)劃1.7任務解決TCH容量規(guī)劃無線信道的容量規(guī)化，包括TCH容量、SDCCH容量、PCH容量TCH容量規(guī)劃話務量公式A=n×T/3600(Erl)例如：某網絡用戶數(shù)10000，可用頻率24個，頻率復用方式4/12，每用戶平均話務量0.025Erl，GOS=2%。計算：每小區(qū)頻率＝24/12=2

每小區(qū)TCH數(shù)＝2×8－2（控制信道）＝14

每小區(qū)話務量＝8.2Erl（14TCH,GOS=2%,查表）每小區(qū)用戶數(shù)＝8.2E/25mE=328

所需小區(qū)數(shù)＝10000/328＝30

采用扇形小區(qū)所需基站數(shù)＝30/3＝10SDCCH容量規(guī)劃由于呼叫建立過程、位置更新過程等大量占用SDCCH信道，因此網絡設計的一個重要步驟是確定SDCCH的信道數(shù)。SDCCH信道的配置可采用組合型和獨立型。組合型的SDCCH信道配置是1BCCH+3CCCH+4SDCCH共同占用一個時隙；獨立型的SDCCH信道共用一個時隙，8SDCCH獨立占用一個時隙?，F(xiàn)在以一個實例來講解SDCCH信道配置方法：一般情況下，在SDCCH上的呼叫平均處理時間為3秒，位置更新的平均處理時間為一個呼叫處理時間的3倍即9秒，忙時位置更新一次。每個移動用戶的忙時平均話務量為0.025ERL,平均通話時長為45秒，那么每移動用戶忙時的平均呼叫次數(shù)為0.025*3600/45=2BHCA忙時每移動用戶占用SDCCH的話務量為（3*2+9）/3600=0.0042ERLSDCCH容量規(guī)劃如果SDCCH信道采用組合型配置，即4個SDCCH以2%的呼損，查愛爾蘭B表就有1.092ERL的處理能力，可處理移動用戶數(shù)為1.0923/0.0042=260戶260*0.025=6.5ERL再查愛爾蘭B表，呼損率為2%時，6.5ERL需12個話音信道，約2個TRX即4個SDCHH最多能夠支持呼損為2%的話音信道12個，最多為2個TRX。如果SDCCH信道采用獨立型配置，即8個SDCCH以2%的呼損就有3.6271RL，查愛爾蘭B表。處理的用戶數(shù)為3.6271/0.0042=863戶863*0.025=21.6ERL再查2%的愛爾蘭B表，21.6ERL則需30個話音信道，即8個SDCCH能夠支持呼損率為2%的話音信道30個，約為4個TRX。上面的SDCCH信道的負荷計算是一種簡化算法。實際上在SDCCH信道上處理的信令，除了一般呼叫過程、位置更新過程、還有IMSIAttach/Detach信令、短消息業(yè)務信令、小區(qū)廣播CBCH信令等。另外在位置區(qū)的邊緣位置更新很頻繁，將嚴重影響SDCCH負荷。PCH容量規(guī)劃PCH的容量會影響到位置區(qū)的劃分。在進行位置區(qū)設置的時候，首先考慮的問題是在假定的話務和信道配置模型下，一個位置區(qū)能夠配置的最大TRX數(shù)目。具體分析如下：CCCH信道配置為占用一個物理信道，不與SDCCH組合，此種信道配置下尋呼塊數(shù)最大可達到9。則：單位時間內尋呼塊數(shù)=尋呼塊數(shù)/復幀時間=9/（51*4.615ms）=38.25尋呼塊數(shù)/S----（1）在尋呼中考慮到尋呼自動重發(fā)和部分尋呼的丟失重發(fā)，假定BSS側自動重發(fā)，尋呼次數(shù)為3，由于尋呼丟失，一次成功尋呼的25%的需要MSC觸發(fā)第二次尋呼。則：每個尋呼塊完成的成功尋呼次數(shù)=每個尋呼塊尋呼量/每次成功呼叫所需的尋呼量=4/（3+3*25%）=1.067尋呼次數(shù)/尋呼塊-（2）由（1）和（2）式可得到：單位時間內尋呼信道容量=單位時間內尋呼塊數(shù)*每個尋呼塊完成的成功尋呼次數(shù)=38.25*1.067=40.81尋呼次數(shù)/S。一般的從統(tǒng)計意義考慮，當尋呼量達到尋呼最大能力的30%時，CCCH信道將過載。因此，單位時間內尋呼信道的實際尋呼容量=單位時間內尋呼信道容量*負荷=40.81*0.3=12.24尋呼次數(shù)/SPCH容量規(guī)劃在如下的話務模型中移動用戶的呼叫平均時長60S移動用戶被叫占整個呼叫量的30%則：單位話務量中所需的呼叫次數(shù)=1ERL*3600/60=60次單位話務量中被叫所需的呼叫次數(shù)=60*30%=18次每個位置區(qū)下可負荷的話務量=單位時間內尋呼信道的實際尋呼容量*3600/單位話務量中被叫所需的呼叫次數(shù)=12.24*3600/18=2448ERL如果所有的基站都按O2配置呼損率為2%則平均每個TRX忙時的話務量=4.505ERL得到：每個位置區(qū)TRX容量=2448/4.505=543.4個CCCH信道配置為占用一個物理信道與SDCCH組合，CCCH信道配置，此種配置尋呼塊數(shù)最大為3容量是（1）配置的1/3因此：每個位置區(qū)下可負荷的話務量=2448/3=812ERL每個位置區(qū)TRX容量=543.4/3=181.1個目錄1.1任務提出1.2規(guī)劃技術概述1.2.1GSM網絡規(guī)劃概述1.2.2GSM無線網絡規(guī)劃的主要步驟1.3GSM頻率規(guī)劃1.3.1GSM頻率規(guī)劃1.3.2同鄰頻干擾分析1.3.3BSIC規(guī)劃1.4容量規(guī)劃1.4.1TCH容量規(guī)劃1.4.2SDCCH容量規(guī)劃1.4.3PCH容量規(guī)劃1.5位置區(qū)規(guī)劃1.5.1BSC分配1.5.2位置區(qū)規(guī)劃1.6覆蓋規(guī)劃1.7任務解決位置區(qū)規(guī)劃BSC分配下面是計算一個BSC能夠負載的話務量的示例：大容量BSC可以配置1024個TRX。如果都按照O2基站配置，則一個TRX平均有7.5個TCH。在正常呼叫模型中，用戶數(shù)與TCH的比例為大約20：1。因此一個大容量的BSC可以負荷的用戶數(shù)是1024×7.5×20=153600。另外如果在高話務地區(qū)存在多個BSC的情況下，為了避免由于BSC間切換頻繁，而使A接口信令流量超負荷，要考慮按照地理位置的關系劃分BSC區(qū)，不允許各BSC下的小區(qū)互相交錯，或者在切換頻繁地帶設置BSC區(qū)邊界。位置區(qū)規(guī)劃位置區(qū)大小由PCH容量決定。采用SDCCH/8時，一個位置區(qū)可有543個TRX，采用SDCCH/4時，一個位置區(qū)可有181個TRX。LAC的劃分另一個規(guī)則是如何利用移動用戶的地理分布和行為巧妙地進行。LAC的區(qū)域劃分達到在位置區(qū)邊緣位置更新較少的目的。位置區(qū)規(guī)劃雙頻網位置區(qū)規(guī)劃按頻段規(guī)劃位置區(qū)規(guī)劃雙頻網位置區(qū)規(guī)劃按地理位置規(guī)劃位置區(qū)規(guī)劃要點：合理的尋呼容量、尋呼負荷；合理的SDCCH話務；通過切換次數(shù)的分析，避開手機活動頻繁的區(qū)域；具體LAC邊界放在車人流較少的地方。盡量保持主干道在同一LAC區(qū)內。為了提升尋呼成功率將同MSC內的不同BSC規(guī)劃為不同的LAC目錄1.1任務提出1.2規(guī)劃技術概述1.2.1GSM網絡規(guī)劃概述1.2.2GSM無線網絡規(guī)劃的主要步驟1.3GSM頻率規(guī)劃1.3.1GSM頻率規(guī)劃1.3.2同鄰頻干擾分析1.3.3BSIC規(guī)劃1.4容量規(guī)劃1.4.1TCH容量規(guī)劃1.4.2SDCCH容量規(guī)劃1.4.3PCH容量規(guī)劃1.5位置區(qū)規(guī)劃1.5.1BSC分配1.5.2位置區(qū)規(guī)劃1.6覆蓋規(guī)劃1.7任務解決覆蓋規(guī)劃覆蓋規(guī)劃流程覆蓋規(guī)劃圖形面積與半徑或直徑的關系鏈路預算通過對系統(tǒng)中上下行信號傳播途徑中各種影響因素進行考察，對系統(tǒng)的覆蓋能力進行估計，獲得保持一定通信質量下鏈路所允許的最大傳播損耗。上行鏈路

PL_UL=Pout_MS+Ga_BS+Ga_MS+GdBTS–Lf_BS－Mrf－Mf–MI–Lp–Lb－CPL－S_BSPL_UL上行鏈路最大傳播損耗Pout_MS基站業(yè)務信道最大發(fā)射功率Lf_BS

饋線損耗Ga_BS

基站天線增益、Ga_MS移動臺天線增益、GdBTS分集接收增益Mrf瑞利衰落余量（當不跳頻時）Mf陰影衰落余量（與傳播環(huán)境相關）MI干擾余量Lp

建筑物穿透損耗（要求室內覆蓋時使用）Lb人體損耗CPL車體損耗下行鏈路

PL_DL=Pout_BS–Lf_BS+Ga_BS+Ga_MS–Mrf－Mf–MI–Lp–Lb－CPL－LslantBTS–S_MSPL_DL下行鏈路最大傳播損耗Pout_BS基站業(yè)務信道最大發(fā)射功率Lf_BS

饋線損耗Ga_BS

基站天線增益、Ga_MS移動臺天線增益Mrf瑞利衰落余量（當不跳頻時）Mf陰影衰落余量（與傳播環(huán)境相關）MI干擾余量Lp

建筑物穿透損耗（要求室內覆蓋時使用）Lb人體損耗CPL車體損耗LslantBTS極化傾斜損耗，一般取1.5dB(當采用±45度極化天線）系統(tǒng)上下行功率平衡

覆蓋區(qū)域：這個區(qū)域內下行信號電平（即MS接收信號）約95%左右強于某個要求值（-90dB即1pW），同時，上行也一樣，BTS接收信號95%高于某個要求值；最終覆蓋區(qū)域取決于信號弱的方向的覆蓋區(qū)域。兩個參數(shù)很關鍵：BTS