FREQUENCY PLANNING GSM系统频率规划的探讨.doc

frequency planninggsm系统频率规划的探讨阐述三大干扰对频率规划的决定性影响阐述频率规划的主要原理 杭州市区频率规划方案的测定 对1x3ma 方案 和增强型1x3ma 方案的比较 对各种其它的频率规划方案进行可行性探讨 前言 频谱是宝贵资源，为了有效使用有限的频率，对频率的分配和使用必须服从国际和国内的统一管理，否则就会造成相互干扰或资源的浪费。并出于移动通信的特殊性，其工作频段也应有5方面的考虑：（1） 电波传播特性，无线尺寸；（2） 环境噪声及干扰的影响；（3） 服务区域范围、地形和障碍物尺寸，以及对建筑物的渗透性能；（4） 设备小型化；（5） 与以经开发的频段的协调和兼容性。又由于适宜移动通信的甚高频vhf（150mhz）已有电视节目12个频道，在特高频uhf（450mhz）也有36个频道，所以移动通信只能占用它们的间隙来通信。因此，用来大容量移动通信的频段只能重新开辟。目前，国际上分配900mhz频段为固定、移动、广播和无线电定位业务使用。我国将900mhz频段中的890915mhz和935960mhz分别作为大容量公用陆地移动通信的收、发频段。其中，双工间隔为45mhz频道间隔为25khz。按照这样的参数可计算得出：双工频道间隔总数为124个，每个频道采用时分多址接入（tdma）方式分为8个时隙，即为8个信道。显然，这些信道数远远满足不了日益庞大的用户群。所以不得不采用一种将微处理机和移动通信技术相结合，以波道公用及同频复用为特征的蜂窝式移动通信。 特别是同频复用技术，是一个核心概念。蜂窝结构的价值就是借助频率复用来突破频谱资源限制的，从而产生无限的系统容量。具体方法是可以将一组频道频率分配给相隔一定距离的两个或多个小区使用。这些使用相同频率的小区叫同频小区。但同频小区之间存在有同频干扰，且由于设备、成本及设备的维护等因素使其不可能达到无限的系统容量。目前，我国900mhz频段也满足不了现状，已向1800mhz频段扩展。所以对同频干扰和同频复用距离的研究是小区制移动通信网频率分配的依据。可见频率分配方案的优劣直接关系到整个通信网的通信可行性和通信质量等级。因此，本文就频率规划作出了初步的探讨。1、阐述三大干扰对频率规划的决定性影响 移动通信的一个显著特点就是在强干扰情况下工作。它除了主要的噪声来源：人为噪声外还有主要的三种干扰：互调干扰、邻道干扰及同频干扰（蜂窝移动通信系统特有）。这三种干扰的存在而使频率规划对保证通信质量显得非常重要，因为频率资源的有限性而不可能通过无限地开辟新的信道来避免上述干扰。一、 互调干扰是指两个或多个信号作用在设备的非线性器件上，产生同有用信号频率相近的组合频率，从而对通信系统构成干扰的现象。在移动通信系统中，可能造成互调干扰的原因是：（1） 在发射机的末端，由于功率放大器的工作非线性，把侵入的其它干扰信号与有用的发射信号产生相互调制而形成的一种干扰称为发射机的互调。（2） 处于互调关系的两个或两个以上的无线电信号同时被一个接收机接收，由于接收机高频放大器或混频器的非线性而发生相互调制，称为接收机的互调。电路的非线性是造成互调干扰的根本原因。但是，在单机互调指标一定时，各个干扰信号必须满足一定频率关系（如三阶互调干扰2wa-wb=wc；wa+wb-wc=wd）且具有一定幅度才能造成互调干扰，比如说，在同一无线区尽管有很多电台同时工作，只要电台的工作频率分配得当，各站的布局和覆盖系数合理，就不会产生严重的互调干扰。也就是说，可以从频率分配上和干扰信号强度上设法破坏构成互调干扰的条件，这就是系统设计时应考虑的问题。在多信道系统中，当任意两个信道序号之差等于任意另两个信道序号之差时，构成了互调干扰。即满足式d =c c = ；d = d 其中c 表示信道序号，d 表示任意两个信道间的差值。这一点可以用图表直观地说明。图1 可见，这个例子的三角阵列中没有重复的数据，所以给出的七个信道之间，是不存在互调干扰的。无三阶互调信道组如下表：(表1)需用信道数最小占用信道数无三阶互调信道组的信道序号信道利用率：利用此表能够方便地选出无三阶互调干扰的一组频率。例1：需要信道数为，第一信道频率、，信道间隔为，则无三阶互调干扰的五个信道频率是：、x、x、。x、当选用无三阶互调信道组工作时，在占用频段内，只能应用一部分信道，所以频段利用率不高，而且需要的信道数愈多，频段利用率就愈低。因此，当需要信道数很多或频率拥挤的地区，采用无三阶互调信道组工作是不现实的。但在小区制系统中，若每个小区使用的信道数较少，则可采用信道数的分区分组分配法来提高频段利用率。可见互调干扰对频率利用有一定的限制。二、 邻道干扰是指相邻的或邻近的信道之间的干扰。在多信道工作的移动通信系统中，如果用户占用了信道，用户占用了（）信道，这两个用户就是在相邻信道上工作。理论上说，它们之间不存在干扰。但是，当一个距基站信道接收机收到的有用信号较弱，与它相隔的（）信道接收机收到的信号却很强，这是由于移动台距基站近的缘故.因此,当移动台b发射机存在调制边带扩展和边带噪声辐射时,就会有部分(k+1)信道的成分落入k信道。如果增加邻道间隔可以减弱邻道干扰，但是频率的利用限制了邻道间隔的大小。所以邻道干扰是需要在频率规划时考虑的又一问题。三、同频干扰是指相同载频电台之间的干扰。这是移动通信在组网中出现的一种干扰，在电台密集的地方，若频率管理或系统设计不当，就会造成同频干扰。在移动通信中，为了提高频率利用率，在相隔一定距离以外，可以使用相同的频率，这称为同信道复用。也就是说，可以将相同的频率分配给彼此相隔一定距离的两个或多个无线小区使用。显然，同信道的无线小区相距愈远，它们之间空间隔离度就愈大，同信道干扰也就愈小，但频分复用次数也随之降低，即频率利用率降低。因此，两者要兼顾考虑。在进行无线区群的分配时，应满足一定通信质量的前提下，确定相同频率重复使用的最小距离。通过对信干比与同频复用频率组数的关系的推导来确定小区 由于移动台经常处于运动状态，电波在基站与移动台之间随路径的不同而随时随地发生变化，因而很难找到相邻覆盖区间的严格分界线。通常说的覆盖区是从场强平均变化意义上来理解的，也就是说，某一点之外，但它仍有可能具有足够的场强，也能进行良好的通话。相反，在覆盖区内的一点有可能保证不了通话要求。因此，一般在设计时应考虑两个相邻区域的连接处要有一定纵深的重叠区来减少可能出现的弱电场区及不可通信概率。但是重叠区过深又会导致越区干扰。 就条状服务区为例： d ro (2k-1)ro-ka 3ro-2a d c b k e a a . . . . . . a 干扰点 图2 求信干比示意图其中a、b、c、d、e.k为基站,ro为基站覆盖区半径;a为重叠区宽度。很明显，当移动台处在覆盖区边缘j点时，遭受邻区干扰影响最为严重。j点的移动台载波同频干扰比可计算如下：（1） 二频组：和基站使用相同频道组 og(3ro-2a)/ro（2） 三频组：和基站使用相同频道组 og(5ro-3a)/ro（3） n频组：和第（n+1） 个基站同频工作 =40log(2n-1)ro-na/ro考虑在服务区中始末两个使用同频基站和，并根据业务要求的同频干扰防卫度来确定它们之间的距离。假定它们都使用无方向性的收发天线，这样，在点收到台的有用信号功率中值与ro-a成比例，而收到台的干扰信号功率则与（ro）-a成比例。因为、台使用同一频率，故点收到台来的信号为同频干扰。设重叠区宽度a=0,则点值为（ro）/roa上述为单一基站产生同频干扰的情况。当有m个基站也使用同一频率时，它们离点的距离分别（ro）.由于它们在点产生的场强是统计独立的，故在这一点产生的总干扰功率电平正比于 ，则可能最低值为/m(d-ro)/roa 若符合要求，为了使频率利用最经济，希望越小越好。例2，如图，假设ro，有个同频基站（m=2）、a，则由式可求出g（）430.7(db)这说明该系统通信质量较好，因为信号干扰比可远大于db（话音质量为级时的同频防卫度）同理，可求出在/ro=6,d/ro=4时的d数和所需的频率组数，计算结果如下表（表）ro c/i(db)30.7 25 16 所需频率组 4 3 2、两基台之间应隔的小区数 3 2 1 由表可知，信干比要求高的系统，小区数多，因而频率组多，基站数增加。当服务区不呈条状而是一个宽广的平面时，为面状服务区，它由许多正六边形作为基本几何图形覆盖整个服务区，从而构成形状类似蜂窝的移动通信网，如图所示画出了簇复用构建蜂窝网的示意图，由此可计算同频小区间距离d，ro为小区覆盖半径 daidacb rbhmljeegf 图3小区复用模式设小区的辐射半径为ro,则在相邻的两个簇中，位置对应的两个同频小区中心之间的距离即同频复用距离，可用下式计算：(n)2ro可见簇内小区数越大，同频小区之间的距离越远，抗同频干扰的性能也就越好。另一方面，在进行蜂窝移动通信分配的时候，每个小区分配一个波道组，每个簇分配一组波道组，在大面积覆盖时，相隔一定距离后这组频率又可复用，只要相隔距离能保证同波道抑制足够大，频率复用就可以提高频率利用率。设c是获得给定信号同频干扰比所需的同频复用距离，则在=dc的条件下，应取最小值，因为越小，频率利用率越高。将同频无线区间的距离和小区半径ro的比值/ro称为同频复用比。ro是蜂窝系统中计算同频干扰和频率复用的一个重要参数。有ro=(3n)2 前述中都认为基站设在小区的中央，由全方向天线形成圆形覆盖区，这就是所谓的“中心激励”方式。假如小区内有大的障碍物，中心激励方式难免会有辐射的阴影区。若改为在正六边形的三个顶点上用度的扇形覆盖的定向天线，就可避免阴影区的出现。这就是所谓的“顶点激励”。中心激励顶点激励图激励方式顶点激励方式除对消除障碍物阴有利外，对来自天线方向主瓣之外的干扰也能与一定的隔离度，因而允许减小同频小区之间的距离，进一步提高频谱利用率，对简化设备、降低成本都有好处。小区分裂技术 除频率复用外，小区分裂是提高蜂窝网容量及频谱效率的又一重要概念。初期设计总是认为服务区内各小区大小相同，用户密度分布，各基站开设频道数也相等。实际上，随着用户数不断增长，服务区各小区用户密度不再相等。例如，闹市区用户密度大，话务量急增；市郊区用户密度小，话务量较小。随着城市建设的不断发展，原来低密度地区有可能变为高密度的地区，应将小区面积划小些，或将小区中基站全向覆盖改为定向覆盖，使每个小区所分配的频道数增多，满足话务量增大的需要，这种技术称为小区分裂。（） 在原基站上分裂：小区分裂的一种常用办法是在原小区的基础上，将中心设置基站的全向覆盖区分裂为几个定向天线的小区。小区分裂根据不同的实际状况常采用4x3,1x3等频率形式其中杭州市用的是1x3,具体见图5 优点：增加了小区数目，但不增加基站数量。 重叠区小，有利于越区切换。 利用天线的定向辐射性能，可以有效地降低同频干扰 影响。 减小维护工作量和基站建设投资。（） 增加新基站的分裂： 增加新基站的分裂是指业务信息增加后，将小区半径缩小，增加新的蜂窝小区并在适当的地方增加新的基站的方法。采用此方法时，应该注意到将原基站天线有效高度适当降低，发射功率减小，努力避免小区间的同频干扰。 在总频率不增加的情况下，小区分裂可以使原小区范围内使用频道数增加以增加系统容量和容量密度。通过计算信干比来比较全向小区和定向小区：(1) 全向小区系统c/i的计算：bss ro 设移动通信系统中接收机本地噪声 小于同频干扰电平，所以其c/n可 ms d 近似用c/i表示为：bsssbs c/i=c/ m为干扰源总数，ik为相互独立的 第k个干扰源对移动接收机干扰功 率。实际上，小区制移动通信系统 图5 同频干扰影响中，同频信道干扰源往往不止一个，而是多个。在多个同频信道干扰源 的情况下，多个扰信号按功率叠加关系决定干扰信号的电平。如图5中小区半径ro，同频bs间距离为d，所有bs发射功率相同，bs距被干扰ms的距离为dk则1式变为： c/i=ro-a/ 对于蜂窝网中同频干扰的计算，2式是普遍适用的公式为简单计，令dk=d则2式 变为 c/i=1/m(d/ro)a=1/m(ra)必须指明，为保证移动台达到规定的话音质量，移动台必须有最小的接收电平。门限电平是通过调节小区半径和基站发信功率来满足的。在这个前提下，假设所有小区的大小都一样，则c/i值就与每个小区基站发信功率的大小无关。在一个完全展开的由正六边形组成的蜂窝系统中，若路径损耗指数a=4，对于任何簇的构成方案，在周围第一层有6个同频干扰小区，则有 c/i=1/6（r4）在更外层的同频干扰小区，由于距离远，干扰小，可忽略。例3，蜂窝小区n=7的模式，a=4，移动台接收机的c/i为c/i=1/6sqt（3n）4=73.5=18.7db17db由此可知，n=7的全向天线蜂窝系统得到的c/i值大于17db。也可基于主观质量评定准则，规定c/i=17db，路径损耗指数a=4，可以计算得r=d/ro=4.2。当正六边形蜂窝小区数n=7时，其r=4.64.2,因而7小区复用模式能满足17db载波同频干扰比的要求。实际移动通信网中，由于bs位置偏移、传播环境起伏、小区形状扭曲等，接收到的c/i总会更差些，所以必须计算最坏情况下的c/i的，用最短距离（d-ro）代入3式得： c/i=1/6(d-ro)/roa 以例3的数据代入得c/i=14.4db17db同理，也可得最坏情况下的c/i=17.4db由此可得定向小区的载干比要大于全向小区的载干比，也就是说采用定向天线可以明显改善小区同频干扰问题，从而增加小区系统容量却不用增加基站数量。bss 4ro 5ro 31nro 图6 120度定向覆盖的同频干 通过计算可知同频干扰是决定频率复用的主要限制，同频干扰轻则带来通话的背景噪声,重则出现令人烦恼的可懂串话,甚至导致通话中断降低。同频干扰已成为蜂窝移动通信工程设计、维护运营工作的重要课题。通常降低同频干扰的措施如下：(1) 定向天线覆盖引入定向天线覆盖，利用天线空间定向隔离，可以减小同频干扰。对此，上述已有简单的证明。经常使用的有n=7、120度扇形区，n=4、60度扇形区或120度，n=3、120度扇形区的复用方案。60度扇形区需要更多天线架设于铁塔上，移动台定位比较困难且超越扇区频繁。故实际上，多采用120度扇区。(2) 同频复用距离和频分配方案的最佳化。两者对c/i都有直接的影响，最佳必须考虑的问题为： a在实际组网应用中，确定bs覆盖区及同频复用距离，对不符合c/i要求的频率应于调整。 b随着传播环境的变化，业务量增加和网络重叠覆盖态势的形成，应根据移动通信网性能指标实施优化调测。(3)天线高度和功率控制 在一些特定环境，例如平坦地面或山谷，降低天线高度对减小同频干扰特别有效。有效控制bs天线高度可以减小本站对其它同频站的干扰。城区内bs天线应尽可能保持等高，目前一般控制在50到60米高度。发射功率的选定应在满足c/i要求下保证小区边缘的通信概率，以免造成室内盲区。(4)天线仰角的调整（downtilt）利用downtilt 减少蜂窝结构同频干扰，实际上是减少天线在干扰方向上的增益，同时增强覆盖内信号强度，提高c/i。downtilt对c/i的改善程度取决于干扰小区的天线形状、天线高度及覆盖区范围。(5) 调整天线方位角利用天线水平方向图的偏移，控制干扰和被干扰量。 三大干扰的存在，特别是同频干扰的存在，就很有必要对频率的使用作一合理的按排，这就引出了各种频率规划方案和对它们的探讨以求最佳方案来最大限度地减少各种干扰对通信系统带来的危害。2、阐述频率规划的主要原理 gsm是针对广阔而且密集覆盖的蜂窝网络的，运营者一般将其网络设计成能在一个国家的范围内最终实现连续覆盖。蜂窝规划的目的是选择蜂房站址及诸如频率分配和蜂房容量等许多系统参数，以便经济地提供连续覆盖和支持所要求的业务量密度。目标 在蜂窝环境中，要支持的业务量最好被表示为在各点的本地业务量密度的平面的函数。作为一级近似，此函数应与人口密度匹配。一个重要的因子是人口渗透率，它给出在一个区域内用户数同总人口的比率。这个值是变化的，在大城市要比在农村大些。另一个有关参数是每个用户的业务量。若平均的渗透因子为5%，每个用户的业务量为0、05erl：大范围的业务量密度介于每平方公里0到100erl范围较小时，业务量密度可能达到很高的数值。若进一步缩小范围，假设一平方米内有一个用户，我们可以得到每平方公里50000erl的业务量密度；而在紧接的一平方米内因为没有用户，其业务量密度为0。进行业务量密度测量的范围应采用合适的蜂房大小。 实际上，更为复杂的是业务量密度随时间而变化。即使我们不考虑其长期发展，在每天或每周内业务量分布也会发生短期变化。通常，电信运营者按照系统最接近拥塞时的“蜂值小时业务量”来决定其网络的规模。 频率规划的首要目的是每个蜂房应能支持来自相应地理区域的业务量。现在，有许多解决这一问题的方法，非常明显的一种方式是安装大量的蜂房。蜂窝规划的另一目标使问题稍微复杂一点，它要求在给定业务量负荷的基础上，使无线电基础设施的费用最低。无线电限制 费用最优化问题不是一个简单的问题，只考虑费用会导致用尽可能少的站点，理想情况下为一个巨大的蜂房。但由于两个方面的原因，这是不可行的。首先是前述所说的可用频谱总量，要在一个蜂房内提供的业务信道数要求使用的频率数目尽可能少依赖于系统。例如，在gsm中，全速率话音的同时对话需要25khz。若要支持三百万gsm用户，每个用户在峰值小时产生25毫爱尔兰，这将要求分配1855mhz的频谱，而gsm900只有25mhz可用！因此，对任何大型无线网络，设置多个蜂房是不可避免的。其次，无线传输范围要受到移动台的最大发射功率和噪声的限制。因此，蜂房尺寸及系统中无线站址的总数要受到两个因素的影响：即传输范围和无线电资源复用所引入的干扰。1范围：移动台发射功率对gsm900车载台为20w，对gsm900手持机为 2w，对dcs1800手持机为1w。再加上噪声因素限制基站灵敏度，且有大多数情况下，陆地移动无线系统的传播并不遵从直接视距方式，而是要遇到许多对无线电波进行反射或绕射的障碍物，在这两种情况下都会导致比直线传播高很多的损耗。无线电波在第一种方式：直接视距传播情况下（假设无过分靠近视线障碍物），则由传播造成的功率损失随d-2变化（d代表发射机与接收机间距）。其它的可能性包括反射和绕射在900mhz或更高的1800mhz，反射和绕射会造成显著的传播损耗。另一方面，由于基站和移动台距地面都很近，许多障碍物会阻碍其间的视距传播，它们只能通过反射或绕射路径通信。但更糟糕的是用户想在任何地方都能使用其移动台，包括大楼内，甚至地下停车场或深层地下室。即使在距基站很近的距离内，这些地方的传播损耗都会很高以至不能通信。一般地说，对一给定距离，传播损耗服从某些统计分布。根据定义，在距基站一定距离处，只有50%的情况，传播损耗小于等于中值传播损耗。但对用户可能需要服务的地方测量时应能保证90%或95%的覆盖。因此运营者必须考虑对平均传播损耗的重要边际保护。2、 干扰：在蜂窝系统中，由于频谱资源在某些地方是要复用的，所以设计目标应是确保此复用带来的干扰可以忽略，或至少在系统上能接受。对同频干扰而言，若传播不具有比d-2 变化小得多的损耗，蜂窝系统确实不会如此简单！减小干扰的一个明显的方法是增加使用相同无线资源的设备之间的距离。一个不利的结果是，某个给定无线资源只可以使用一次的区域要大于一个蜂房，因为它要向邻近的蜂房扩展。能支持给定业务总量t的最小蜂房数目并不等于比率t/s（其中s表示一个蜂房使用所有可用频谱能支持的业务量），而是等于t/s除以被称作平均复用因子的值r。响应地，一个蜂房内频率资源的最大数目平均等于资源总数除以r。若一个运营者采用12、5mhz（gsm900基本带宽的一半，62x8个全速率语音信道），而频率规划采用的复用因子为7，则平均每个蜂房最多可处理70对同时进行的通话。若业务量密度很高，这个容量限制将使运营者建造比只考虑距离问题时所必须采用的更小的蜂房。这些方面均表明：不论是因为距离还是干扰，蜂房的大小都要受到限制，若距离是限制因素，则可采用比所需更多的频率，以便保证复用距离足够远，又能保证在最大距离蜂房内所要求的服务质量。相反，在另一情况下，必须采用最小的复用因子，蜂房大小要减小，以满足规划的业务量。对一给定系统，是业务量密度和可用频谱总量来决定每个蜂房的可用情况。一般，一个成熟的网络应包括两种类型的蜂房，一种用于农村区域，另一种用于城市区域。频谱效率1、 复用因子：它依赖于每个运营者的蜂窝规划，并受干扰限制的约束。2、 相对干扰电平（c/i比）：对作为运营系统一部分的一个蜂房而言，测量在通信中由环境所造成的相对干扰电平是可能的，这些电平一般是用从期望信源所接收信号电平与接收到的干扰电平之比c/i来表示的。载噪比遵从某些统计规律，可用图10所示的累积分布很好地表示。在给定蜂房中的分布依赖于与其通信的移动台的位置及干扰源的位置，因而它依赖于蜂窝规划及频率复用。为了保证提供用户可接受的业务质量，必须在最小的c/i比值上加些限制，这一限制可用累积分布图中的禁止区表示，例如：可以要求至少90%的通信质量应高于某一给定的门限c/i ，图中取门限值为7db，它相当于传输质量接近于采用gsm全速率话音传输的最好质量。但电信网络的真正目标不是为了时质量最好，而是在保持质量高于某些门限的情况下时成本最小。若c、i的统计分布是独立的，则由c、i统计分布可得到c/i的统计分布。c随传播起伏和移动台到基站的额距离而改变，i具体地依赖于干扰蜂房间的距离，也即依赖于复用因子。就干扰而言，两个方向并不相同。移动台会受到一小部分固定站点干扰，而基站则要受在干扰蜂房内来回移动的相当大数量的移动台的干扰。c分布首先是决定于传播统计，其次是决定于移动台在同给定基站通信时所在的区域。描述一个蜂房“区域”的正确方法是考虑用一个蜂房通信的概率与位置的函数关系。确定蜂房区域的不只是给定基站的传播，还有相邻基站的传播及切换准则。切换将通信从一个蜂房转移到相邻蜂房，因此会影响上面所讲的蜂房函数。不同的切换算法会导致不同的c分布，而对i 分布影响很小。 3、切换的影响：为了更好地表示切换对蜂房之间业务量分布影响，图11给出了在三种不同配置下c的累积分布 第一条曲线代表一个典型的市区蜂房的情况。第二条曲线对应于相同的蜂房，并假定蜂房有完好的地理边界，这种情况可通过采用以精确距离为基础的准则达到。第三条曲线代表一种更实际的情况，这里由移动台选择的蜂房是它能获得最佳接收的蜂房。对应于第三条曲线的切换策略的要点是比较接收电平，是由gsm支持的一种很好的策略，有时被称为“移动台辅助切换”。当不采用功率控制时，移动台辅助切换对干扰电平的分布影响很小。但若把这两方面结合起来，事情将截然不同。3、 功率控制的影响：切换策略并非影响c统计特性的唯一因素，另一个因素是功率控制。在gsm中根据移动台的最大发射功率可以给出20db或更大动态范围的功率控制。它对c分布的影响是由于在某些情况下传输功率的减少 造成的。在没有功率控制时，传输功率的减少依赖于接收到的信号电平。c的典型累积分布如图12所示，它们不仅给出了采用功率控制与不采用功率控制时影响，还给出了不同功率控制策略的影响。运营者要选择两个参数；一个是要确定需进行功率控制的接收电平门限；第二个是可接收的最大发射电平，可选择比移动台最大发射功率小一点的值。曲线b）、c）代表这些参数的两种选择方法，参数值的选择应作为整个蜂窝规划优化工作的一部分。再转而来考虑干扰的分布，在一给定信道所接收的干扰电平是来自几个干扰源贡献的总和。图13给出了来自一个通信的干扰电平的累积分布，该通信未采用任何特殊特征，在复用因子为3的蜂房内使用相同频率。已看出功率控制如何影响c分布，但现在必须考虑更为重要的是它对i分布的影响。采用功率 控制，在专用模式下的大量移动台的传输功率都低于其最大功率，如图曲线b）所示，这将会使i的累积分布移向较低干扰电平。当功率控制与“移动台辅助切换”一起使用时，i分布得到的改善比采用相同功率控制参数距离控制切换时更显著。4、 不连续传输（dtx）的影响：对频谱效率有重大影响的另一个因素是不连续传输。dtx是一个由运营者控制的可选项，它可以在从移动台到基站方向或从基站到移动台方向独立使用。不连续传输是在用户不是有效地产生业务量时，使传输降低到一个低激活周期的额能力。对话音通信，它一般在每个方向申请40%的时间，在此条件下采用dtx可以时干扰分布从图13中曲线b）改变为曲线c）。5、 跳频的影响：跳频就是按跳频序列随机地改变一个信道占有频道频率的技术。在一个频道组内各跳频序列应是正交的，各信道在跳频传输过程中不能碰撞。由于移动通信电波传播多径效应引起的瑞利衰落与传输的发射频率有关。衰落谷点将因频率的不同而发生在不同的地点。如果在通话期间载波频率在几个频点上变化，则可以认为跳频传输信息只是短暂地受到少量衰落谷点影响，改善了误码性能，收到频率分集的效果。如果有几个干扰源对一给定连接所受到的干扰电平有贡献。当不采用跳频时，干扰源的数目相当少。干扰源这么少，只要有一个干扰相当高就会使连接的质量很恶劣。采用跳频时就有可能选择一个跳频序列，它使得蜂房内的每个移动台对其它蜂房里的许多通信都有一点干扰。这称作“干扰源分集”。跳频的另一个作用是干扰分集。蜂窝小区的同频干扰，由于不相关的跳频，分离了来自许多小区的强干扰，有效地减轻了选近效应。 跳频时空中接口信息传输愈益随机化，提高了移动无线系统安全性。跳频系统分为慢跳频(sfh)和快跳频(ffh)两种。跳频速率越高，抗干扰的能力越强，但设备复杂性随之加大，既能快跳又有高频率稳定度的频率合成器设计困难。在具有相同rf载频信道或相同小区配置的小区，即同族小区之间跳频序列是相互独立的。6、 扇区：投资成本依赖于为支持给定业务量所要安装的站点数，减少成本的一种方法是几个蜂房使用同一个站点。 当一个站点用于一个单独的蜂房时，它经常位于蜂房区域的中心，天线在水平面上是全方向的。现在，已可能采用定向天线，它只覆盖水平面上的一个扇区。采用这种天线，一个站点可覆盖几个蜂房（典型为3个）当以每蜂房的业务量来度量时它对频谱效率的影响是负效应。因为虽然一方面由于干扰被限制在一个扇区内会得到增益，但另一方面蜂房中bts和移动台之间的最大距离和蜂房面积的平方根之比要加倍，这会在一给定的蜂房区域内使c的统计特性变坏。这两个效果可以很好地彼此补偿，但 在实际情况下负效应常占上风。一个复用因子为9的3扇区站址大约相当于复用因子为7的全向蜂房。若按每个站点的业务量来计算频谱效率，得到的增益因子等于每站址蜂房数，余额为正。只要安装3个站点而不是7个，这会给运营者带来好处。蜂窝规划的任务 再回到蜂窝规划上来，考虑进行蜂窝规划时一个运营者必须采用的不同步骤。最优化过程的基础是对业务量密度的估计，结合可用频谱及期望的频谱效率可确定蜂房的尺寸和容量。此时，运营者必须选择蜂房是全向的还是扇区的；若是扇区的，则要选择一给定站点所要覆盖的扇区数目以及天线方向，这些不同的数据决定了站址的密度。下一步是找到尽可能好地、能覆盖所要求区域的站点，在规划受覆盖限制的区域里，站址的选择应使未被覆盖的面积最小。在规划受干扰限制的区域里，街道上的覆盖通常没有什么问题，但是，这种超范围的室外覆盖对改善室内覆盖是有用的，可以在改善建筑物室内覆盖和限制蜂房外面所产生干扰电平两者之间作一折中。 接下来，必须选择下列参数： 频率分配，包括对跳频的考虑；功率控制参数；切换参数，应选择使蜂房恰好同期望的业务量相适合的参数。在距离受限区域里，目标很简单，只要没有不正确参数选择所带来不良功能此外，在限制干扰区域里，这些参数的选择应使干扰最小，并使每个蜂房内的累积分布满足质量准则蜂房的边界是一个重要的因素，它由切换参数确定，不同的选择将会改变蜂房之间业务量的分布及蜂房的结构网络的部署一般是一个渐进的过程，蜂房是逐步引入的，容量也是逐渐增加因此，蜂窝规划是贯穿系统生命周期始终的连续活动如果一些参数难以及时改变，可以遥控调整许多其它参数，使运营者在业务中断最小的前提下能对网络的一部分进行重新配置这些可改变的特点包括功率控制和切换参数由于新安装某些，可以进行远端频率改变，使得运营者能在一夜之间改变整个频率规划。全局优化非常复杂，它需要自动化或集中式的计算。应周期性地进行系统观测和性能分析，以便尝试新的配置。采用这种计算机辅助试探法，可以使蜂房规划接近最优，从而减少成本，或相反地增加业务量。现就以杭州移动通信网络为试验地讨论普通型1x3频率复用方案和增强型1x3频率复用方案，并进一步得出结论。、杭州市区频率规划方案的测定 对1x3ma 方案 和增强型1x3ma 方案的比较、方案简介：uto-planner 已被视作城市扩容阶段的一独特的规划工具。但是依赖于uto-planner 的频率规划将导致一个较长的进程，如：当系统增加一个基站时往往需要几天的时间来产生一规划方案。这对于城市基站扩容工程而言进行显得如此地不便。因此，一个能使频率规划容易些且不以牺牲通信网络质量为代价的新的频率规划方案应运而生。即增强型频率复用方案，其介于传统的频率复用方案和频率复用方案之间。在频率复用方案中，所有的小区都使用相同的跳频序列并有相同的hitrate(服务小区受干扰率)，其中hitrate 是衡量通信质量的一个重要参数。它能反映出彼此相互链接的扇区间潜在的受干扰状况。根据以往的反复实验得出扇区间的hitrate只有保持在12.5%以下才能维持话音信道可承受的质量要求。当两个扇区之间的载干比c/i超过db门限值时，hitrate的允许值可以再大些。基于这一概念，设想有否可以有这么一个方案，它能以高载干比的高hitrate来替代低载干比的低hitrate，即同向扇区的hitrate应小于12.5%而背向扇区的hitrate可大于12.5%。增强型频率规划方案就是基于这一点的。显然，增强型频率复用方案改变了传统的频率复用方案存在的极端现象，即相邻扇区的hitrate为，而同向扇区的却高达。增强型频率复用方案的hitrate分布介于频率复用和频率复用方案之间。理论上，要求设计其为一个能在扩容阶段很好地适应本地区网络通信的方案。、频率分配：考虑到杭州市区gsm系统立体网的发展，占用频段从894.6mhz(23号频点)到908.8mhz(94号频点)，共14.4mhz，频段划分如图所示：micro-cellmacro-cell tchmicro-cell macro-cell bcchmicro-cell 23 2627 7778 79 9394 894.6mhz 908.8 mhz图目前杭州市区采用bcch5x3，话音信道1x3的频率复用结构，最大基站规模为8/8/8，最大跳频负荷为7/17，约41。、增强型频率复用方案：杭城的个跳频序列即号到号被分成三部分，（，和）每一组分配个频道如表，还保留个频道（63、64、65、66、67）为优化系统的冗余信道。(表3) a b c 27 39 51 28 40 52 29 41 53 30 42 54 31 43 55 ma 32 44 56 33 45 57 34 46 58 35 47 59 3