《无线功能与参数》PPT课件.ppt

无线功能与参数 空闲模式定位算法BSC无线网络功能常用参数详解实际网络中各种参数的设置及调整 第1节空闲模式 空闲模式一 任务 使MS与BS通信成功的可能性增高 小区选择和重选当MS接入系统时 它总是试图停留在上 下行链路都能够成功通信的小区上 这是通过空闲模式的小区选择和重选算法实现的 这种算法使MS选择最合适的小区停留 主要基于SS 如果某一标准满足 该小区就是合适的 停留在最合适小区使MS能与系统成功实现通信 小区选择和重选算法需要设置参数作为输入 利用这些参数 运营者可以鼓励MS接入或不鼓励MS接入某一特殊小区这一点与MS在连接模式下情况一样 如果MS已处于连接模式 小区选择和重选参数设置得当 使MS停留在某一BSC选定的小区 空闲模式与激活模式如何一致 寻呼负荷的控制 位置更新在空闲模式时 MS通过位置更新过程向网络通知它的位置变化 因此网络保存有MS当前的位置信息 当系统接收到一个来话呼叫 它知道在哪个位置区寻呼该MS 而无须在整个网络发起寻呼 这减少了系统的负荷 如果第一次寻呼时MS没有响应 网络再发一次寻呼消息 MS开电源时 通过位置更新向网络通知目前的状态 这样可以防止当MS关机或超出覆盖范围时网络进行无效寻呼 低功率损耗 非连续接收 DRX 在空闲模式时 MS偶尔监听当前小区的系统信息或执行对相邻小区的测量 以检查小区是否发生了改变 因此大多数时候MS处于睡眠状态 功耗是较低的 这叫做非连续接收 总之 MS在空闲模式的任务是 小区选择和重选 位置更新 非连续接收 二 简要技术说明1 概述当MS处于空闲模式时 它不断地进行服务小区和相邻小区BCCH载波的测量 以决定要停留于哪个小区 如果有必要 它还要对所选择的小区发起位置更新 MS停留于某小区的目的有三个 使MS能获得网络的系统信息 MS与网络同步 使MS在停留小区通过RACH始发呼叫 MS始呼 系统知道MS停留位置区 MS被呼 MS在空闲模式下的任务可以分为以下四个过程 PLMN的选择 小区选择 小区重选 位置更新四个过程的关系如图P155图13 1空闲模式过程总图 2 PLMN的选择 概述 当MS开机或回到服务区时 要选择一个PLMN 它首先试图选择或登记到上次登记的PLMN上 如果在这个PLMN上登记成功 MS的显示屏上会显示 登记的PLMN MS现在可以发起或接收呼叫了 如果没有上次登记的PLMN存在或登记无效 MS通过人工或自动方式选择另一个PLMN 自动模式 按优先权列出PLMN的列表 人工模式 显示屏显示可能的PLMN 由用户选择 MS通常工作于归属的PLMN 但当MS超出覆盖区 它会选择另一个PLMN 如果MS找到合适小区停留且系统接收位置更新请求 则MS登记到另一个PLMN 登记成功后 MS才能接入网络 当MS处于同一PLMN的同一位置区时 它不需进行位置更新 自动模式 如果没有上次登记的PLMN存在 MS依以下顺序选择PLMN1 归属的PLMN2 每个PLMN以优先次序存在SIM卡中3 其他PLMN的接收电平在 85dbm以上的以随机顺序排列4 所有其他的PLMN以SS递减的顺序排列 人工模式 在人工模式下 MS首先试图选择已登记的PLMN 如果没有已登记的PLMN存在 则登记到归属的PLMN 若登记失败 用户启动一个PLMN重选 MS通知用户所有有效的PLMN 用户选择所要的PLMN MS就登记到此PLMN上 如果所选择的PLMN不允许接入 用户被告知选择另一个PLMN 用户任何时候都可以要求MS启动重选和登记到另一个PLMN上 这通过人工或自动模式来实现 国内漫游 如果允许国内漫游 MS可以选择或登记到本国的另一个PLMN 在这种情况下 MS周期性地试图回到归属的PLMN 可见 MS选择PLMN的次序为上次登记的PLMN 归属的PLMN 自动模式时按顺序选择 人工模式时启动PLMN重选 3 小区选择 概述 小区选择算法是根据特定需要找出所选择的PLMN的最合适小区 如果在所有有效的PLMN上都找不到合适的小区 MS则停留在任意一个PLMN上并进入业务受限状态 只允许紧急呼叫 如果MS超出覆盖区 它返回到PLMN选择状态选择另一个PLMN 有两种小区选择方法 1 储存列表区选择 储存BCCH分配表以加速小区选择过程2 普通小区选择 当没有上述列表储存时执行 普通小区选择算法 MS选择最合适小区停留 考虑到 1 该小区属于所选择的PLMN2 该小区不被禁止 CB YES时 MS在空闲时不能停留该小区 但在连接模式时可以切换进入 3 该小区不属于 国内漫游禁止的位置区 4 满足小区选择标准当MS不知道网络中使用了哪些BCCH载波时 按下图进行小区选择 MS空闲模式的测量 小区选择标准 MS在空闲时不停地计算路径损耗标准参数C1 要求C1 0C1 RXLEV ACCMIN MAX CCHPWR P 0 RELEV MS所接收的信号电平ACCMIN MS接入系统时所需的最小接收电平 系统信息中给出 CCHPWR MS在RACH信道上的发射功率 系统信息中给出 P MS的最大发射功率 因不同的级别的MS而不同 4 小区重选 小区重选测量 小区选择后 MS开始小区重选工作 它不断地测量相邻小区 必要时启动小区重选 多频带系统中 最强的非服务载频可能属于另一个频带 MS不断监视相邻小区的BCCH载波 BA表 以及服务小区的BCCH载波用以决定是否另一个小区更合适停留 对于每一个已定义的相邻小区 至少需要5个接收信号电平的测量样值 然后再求他们的平均值 MS每隔至少30秒对服务小区读一次BCCH上的系统信息 用以监视小区参数的变化 MS每隔至少5分钟对相邻6个最强非服务载频读取BCCH信息 MS每隔至少30秒对相邻6个最强小区解BSIC以确定它是否还在监视着同样的小区 BSIC NCC BCC 如果MS检测到另一个BSIC 它认为是一个新载频并读取该载频上BCCH的信息 如果MS检测到NCC是不允许的 则该载波被忽略 MS只在它自己的寻呼组中取测量样值 其他时间处于睡眠模式 下表表示MS对服务小区和相邻最强6个小区读取BSIC和BCCH 表13 3 小区重选标准 网络操作者可以在MS连接模式下或空闲模式下调整话务分布 在连接模式下 以定位算法和分层小区结构的方法调整 在空闲模式下的小区重选 用小区重选参数CRO TO PT来调整 该三个参数在每个小区的BCCH上广播 当MS要改变停留小区时 必须从目标小区的BCCH上读此三参数 小区重选算法包括五个标准 只要满足其中一个标准 就导致小区重选 MS总是选择小区重选参数C2最高的那个小区 C2 C1 CRO TO H PT T PT 31C2 C1 CROPT 31H X 0X 0H X 1X 0 MS不断计算服务小区和相邻小区的C1和C2 如果以下5个条件中有一个满足 则启动小区重选 服务小区变为禁止 MS几次 允许的次数 接入网络不成功 MAXRET MS检测到下行信号质量太差 N 90 MFRMS 服务小区C1 0超过5秒钟 表明该小区路径损耗太高 需要改变小区 非服务小区的C2超过服务小区的C2 CRH 大于5秒 需要改变小区 下面是手机在空闲模式下对BSIC BCCH进行解码的频度 相关参数 CB 小区接入禁止参数 取0时此小区禁止接入 但可以切换 一般情况下1800小区与900小区有相同覆盖而又不属于同一个LA时 会出现频繁的LOCATINGUPDATA 此时可以将1800小区禁止 从而防止SDCCH的拥塞 LOCATINGUPDATA在SDCCH上进行 CBQ 小区接入优先级 仅对2段手机有效 CB与CBQ组合使用如下 5 位置更新有三种类型的位置更新 普通位置更新 周期性登记 IMSI结合 普通位置更新当MS进入一个新的位置区时 它收听到服务小区BCCH载波上的系统信息 系统信息中包含有LAI MS把当前收听的LAI与SIM卡中存的LAI进行比较 若不同则启动普通位置更新 新的LAI将存于SIM中 如果位置更新失败 例如 进入禁止位置区 MS或者选择另一个小区或者回到PLMN选择状态 周期性登记为了避免对非正常掉电的移动台以及超出覆盖范围的移动台进行不必要的寻呼 采用周期性登记 周期性登记的时间T3212在系统信息中播送 IMSI结合和分离 T3212可以由网络操作员设置 一般建议 在业务量和信令流量较大的地区 选择较大的T3212 如5小时 10小时 甚至15小时等 而对业务量较小 信令流量较低的地区 可以设置T3212较小 如1小时 2小时等 对于业务量严重超过系统容量的地区 建议设置T3212为0 为适当地设置T3212数值 在运行的网络上应对系统中各个实体的处理能力和流量作全面的 长期的测量 如MSC BSC的处理能力 A接口 Abis接口 Um接口以及HLR VLR等 上述任何一个环节出现过载时 都可以考虑增大T3212的值 5 注意事项T3212不宜取得太小 因为它不仅使网络各个接口上的信令流量大大增加并且使移动台 特别是手提电话 的耗电量急剧上升 小于30分钟的T3212 除0以外 可能对网络产生灾难性的影响 IMSI结合分离允许 ATT 定义IMSI分离过程是指移动台向网络通告它正从工作状态进入非工作状态 通常指关机过程 或SIM卡已从移动台中取出的过程 网络在收到移动台的通告后将指示该IMSI用户处于非工作状态 因此以该用户作为被叫的接续请求将被拒绝 与分离过程相应的是IMSI结合过程 它是指移动台向网络通告它已进入工作状态 通常指开机过程 或SIM卡再次被插入移动台 移动台重新进入工作状态后将检测当前所在位置区 LAI 是否和最后记录在移动台中的LAI相同 若相同则移动台启动IMSI结合过程 否则移动台启动位置更新过程 代替IMSI结合过程 网络接收到位置更新或IMSI结合过程后 将指示该IMSI用户正处于工作状态 参数ATT用于通知移动台 在本小区内是否允许进行IMSI结合和分离过程 MS可由MSC标记为隐分离 这发生在当时间超过BTDM GTDM时 MS与网络还没有成功联系上 即没有进行周期性登记 BTDM 在VLR中设置的默认分离时间 一般取T3212 BTDM若BTDM小于T3212 则MS在周期性登记之前便被从系统中抹去 GTDM 默认分离保护时间 要求 T3212 BTDM GTDM 控制信道的合成有三种BCCH 不合成 BCCH和CCCH合成 BCCH CCCH SDCCH 4合成并含CBCH BCCH CCCH SDCCH 4 CBCH CBCH代替了子信道2的SDCCH 有四种合成的SDCCHSDCCH 8 每个物理信道包括8个SDCCH子信道 即同一时刻可以给8个MS分配专用信道 SDCCH 8 CBCH子信道代替了第二个SDCCH子信道 即同时 含CBCH 可以给7个MS分配专用信道 SDCCH 4 BCCH CCCH SDCCH 4的合成 同一时刻可以给4个MS分配专用信道SDCCH 4 三个SDCCH子信道 BCCH CCCH CBCH 含CBCH CBCH代替SDCCH子信道2 同时可给3个MS分配专用信道 通常所说一个SDCCH包含8个SDCCH子信道 只能定义一个CBCH 寻呼1 寻呼组当MS调谐到BCCH载波并解出系统信息后 MS根据IMSI算出它所属的寻呼组 然后监听该特定寻呼组 CCCH块 在同一CCCH块上监听的所有的MS称为同一寻呼组 在某一寻呼组当没有寻呼消息传送给MS时 则传送空闲寻呼消息 MS在属于自己的寻呼组出现的间隙处于睡眠模式 MS每隔30秒读服务小区的BCCH的数据 2 寻呼方法GSM的寻呼过程由MSC管理 有不同的寻呼方法 运营者可以根据MSC的参数设置控制寻呼过程 小结 IDLEMODE其目标为 1 优化接入性能 2 控制寻呼负荷 3 低功率损耗其任务为 1 PLMN选择2 小区选择及重选3 位置更新问题 1 空闲模式与激活模式如何一致 2 GSM900与1800的空闲模式的双网设计 CRO 双网信号强度差值 ACCMIN差值 23 PT TO的使用场合 第2节定位算法 locating算法 1移动台及基站在通话期间的测量过程1 1 原因1 对基站及移动台的输出功率进行动态调节 以减少系统内的干扰 2 对移动台的TA值进行调节 3 为定位算法提供数据 下行 上行 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 第24帧 第25帧 第26帧 IDLE 第1帧 第2帧 收发 测BCCH 收发 读BSIC SCH上 1 2 3 1 2 4 1 2 2 1 测BCCH 1 2 移动台的测量过程 在定位过程中BSC选择能保障MS和BTS最好连接的小区 当一个相邻小区能提供比当前小区更好的服务质量时 BSC将切换MS到此小区 切换依据两个测量报告 第一个是MS经SACCH送BSC的汇报 RXLEV DL RXQUAL DL BER RXLEV DL V 六个相邻小区中最强的BCCH 第二个是BTS的汇报 RXLEV ULRXQUAL ULTA 1 3 测量报告内容 Ms在sacch传送过来的下行链路的信号强度和误码率 相邻6个最强小区的信号强度 Bts测量的上行链路的信号强度 ber ta值 测量报告 质量 0 1 2 3 4 5 6 7 0 2 0 2 0 4 0 4 0 8 0 8 1 6 1 6 3 2 3 2 6 4 6 4 12 8 12 8 0 10 20 30 40 50 60 70 BER Value dtqu 测量报告 信号强度 RELEVdBmValue0 48dBm 算法周期为480ms locating算法是决定切换的软件算法 切换的根据是基于三个不同类型的测量 一种类型是载波的强度 信号强度或路径损失 第二种是信号质量 用对数等级表示的误码率 第三种是MS所用的时间提前量 定位算法有许多参数 参数的数量多数与各个小区本身和小区与邻近小区之间关系有关 这些参数的目的是为了适应实际蜂窝网络的定位算法 总之 定位算法和它的参数必需投入实际环景 这个实际环景就是 运营商为了消费者而设计的小区结构 2 背景因为用户周围移动而使移动电话必须在小区之间切换 决定切换有几种算法 这些算法有不同的目的 它是为了适应移动电话系统的不同要求 这些要求是 不间断通话 覆盖 话音质量和容量 因此 这些算法的目的是为了达到 1 在任何地点都有合适的小区提供连接 2 避免干扰 3 最大的C I值 3 如何实现3 1 精确的切换边界为了避免一个切换边界为固定的切换阙值 我们可以在切换中加入一个滞后值 使切换边界是有个缓冲地带 在切换边界中MS移动也不用切换 避免切换出现乒乓效应 出现乒乓效应的原因有 1 信噪比太低 2 因MS或周围目标的移动引起衰落 除滞后值外 还有计数器TINIT控制允许两次切换的最小时间间隔 3 2 切换边界适应无线环境信号强度测量由移动台提供给BSC 允许服务小区和MS测量的邻近小区之间的比较 这种比较可以是信号强度算法 信号强度模式 和路径衰减算法 路径衰减模式 在信号强度模式 切换边界将受影响于一个或几个基站的有效全向辐射功率 EIRP 的改变 一个小区功率的提高意味小区覆盖范围扩大 但是如果在每个地方输出功率改变都一样的话 切换边界将不会有影响 在路径衰减模式 服务小区基站和各个邻近小区基站都采用路径损耗算法 路径损耗是这样算出来的 每个基站的EIRP减去接收的信号强度 这样 不同基站的输出功率对切换边界影响并不重要 也即是假设一个或几个基站的输出EIRP的改变的话 切换边界将不会影响 3 3灵活的小区计划基站BCCH载波频率的输出功率可以设置成与其它TCH频率不同 这样就有机会采用与其它TCH频率计划不同的方案来安排BCCH的频率 BCCH与TCH的频率规划方案可以不同 所有小区边界可以通过切换边界偏移值的参数OFFSET在小区与小区之间单独地移动边界 采用偏移值的原因是可以调整边界来适应地形或话务的需要 例如 设置小区的边界在湖或山脉的中间 减少小区角落突出超过忙的大道 将忙话务负载小区的部分话务移到邻近小区等等 另外系统有独立的偏移值 也是小区与小区可定义的参数 滞后值可用于低的接收信号 在信号强度算法 和高的信号强度 在路径损耗算法 3 4质量差的紧急切换信号质量测量由MS执行 下行 以及基站也执行 上行 这些测量仅仅在连接服务小区的无线信道执行 质量测量用于发现有无低质量产生 如果出现 定位算法将建议切换 无论如何 进行切换不允许超越C I规范 因此质差紧急切换只能是MS在小区边界附近才能发生 3 5 超过时间提前量而紧急切换为了MS能够同步 传送突发脉冲的时间恰好是基站期待接收的时间 这个将无线信号从移动台到基站的时间应该精确计算 这个时间是由基站来计算的 它计算出时间间隔 并将此送到MS 让MS提前一点时间发送其突发脉冲 这个时间与无线信号的速度有关 这个时间间隔称为 时间提前量 GSMTDMA协议允许最大的时间提前量相对应于基站和移动台距离大约 公理 基站算出时间提前量不但用于定位算法 并用于测量基站和移动台的距离 因此小区发射的最大地理位置可以确定 假设超过 定位算法建议切换 6辅助无线网络功能定位是决定最好小区来服务这次连接的基本算法 定位还包括一此其它无线网络的全部或部分特征 也即是这此无线网络特征包括小区 子小区和信道的变化 分配到其它小区 多层小区结构 Overlaid underlaid子小区 小区内切换 扩展范围 小区负荷分担 4 技术短述4 1测量过程每120ms 一复帧26帧中的一帧 的TCH信道中有一个空闲帧 这就允许有较长时间给MS又调谐到ARFCNFs收听而进行测量并且解码出同步突发脉冲 同步突发脉冲包括BSIC 基站识别码 而BSIC包括有网络色码 NCC 假如MS能检测到同步脉冲并对它解码 系统已定义的参数NCCPERM检查其NCC是否允许 假设不允许 这个测量信号强度的频率就被放弃 假设该NCC允许 该测量值被汇报到BSC 4 2算法4 2 1概述定位算法目的是为了提供一序列可能的候选小区 这些小区为切换以递减顺序排队 这种算法包括八个步骤 如下图所示的八个相应方框 这些步骤是以时间顺序的粗略过程 开始各个定位已经建立 见4 3 2 如果以前处理过同样连接的定位 将收到一个惩罚表 筛选通过执行一些每种类型连续测量值的平均 将筛选到测量值 平滑的 紧急条件两种紧急条件要考虑 差的信号质量和超过时间提前量 信号质量在下行和上行都要计算 基本排队基本排队按照最小电平M算法 足够电平 K算法 L算法的条件准备一系列候选小区 辅助无线网络功能的计算Overlaid underlaid子小区变化的算法 分层小区结构 内部小区切换 分配话务到其它小区 扩展范围和小区负荷分担都在定位时进行估算 组织列表所有小区都按照以下规则安排最终的候选表 紧急条件 overlaid underlaid计算 多层小区结构计算 内部小区切换计算和小区负荷分担计算 另外 定位算法会将不适合的候选小区去掉 发送候选表候选表发送到中央处理机去分配信道 分配响应信道分配结果决定行为 如果成功 连接将转换另一个信道 并且定位过程也转为另一个新的定位 如果失败 此连保留 但将执行一些安全的测量 如受到相应的惩罚 4 3 2开始各个定位的激活是立即分配 分配或切换的结果 这即是意味着所有的连接如话音连接 数据业务 SMS消息 位置更新 补充业务 紧急呼叫等都是由定位来处理 在连接部分的信令中 用SCHO参数可以打开 禁止SDCCH切换 在改变信道时 分配 切换 子小区改变和内部小区切换 新的定位将会建立 并执行处理这次连接 老的定位将结束 如果新的定位是由于切换引起的 那么一系 列惩罚表将从老的定位传送过来 见4 3 4部分 紧急切换到另一个BSC小区时 有限惩罚消息也将被传送 见4 3 9 部分 在分配 切换或子小区改变之后要求保持在该一段时间信道而不进行切换 其原因是定位进行新的可靠计算的筛选测量需要一定时间 因此 定位一开始计时器就开始计数 计时器禁止进一步的切换直到期满 在分配 切换 子小区改变或内部小区切换之后 计算器TINIT起用 在立即分配后 TINIT起用 4 3 3筛选测量准备定位是基于一些汇报到BSC的量 见表1 在每个SACCH周期即每0 48s 信号强度 信号质量和时间提前测量都产生并汇报一次 MS能从32个邻近小区测量信号强度 但在每一次测量报告中只能汇报其中最大的六个 服务小区的信号强度测量和质量测量 从MS或者从BTS 都用到两套 thefullsetandthesubset Thefullset 全集 是在一个SACCH周期测量100个突发脉冲串 thesubset 子集 是在一个SACCH周期测量12个突发脉冲串 定位算法选择thefullset或thesubset 通常来讲 thefullset是在测量周期没有开通DTX的时候用 thesubset是在测量周期已经开通DTX时采用 所有信号强度测量报告都用整数值0 63表示 相对应信号强度为 110dBm 47dBm 测量值超过 47dBm都设置为63 低于 110dBm都设置为0 质量测量的数值是用比特差错率 BER BER是用对数等级评价信号解码过程的值 质量测量报告是从MS和BTS递送来的 它用整数值0 7表示 0代表好质量 低BER 而7表示差质量 高BER 从BSC发送的时间提前量的数值从0 63bit MS在空中无线接口的测量报告信息中传送下行链路测量给BTS BTS加上服务小区上行链路的测量值 并进一步传送到符合测量结果经A bis接口到BSC 在BSC中 如果邻近小区的信号强度测量报告到达 邻近小区则标上 有效 标志 这些邻近小区就符合队列条件 丢失的测量报告由线性插值代替 假如丢失的测量报告比定义的参数MISSNM多 则不会有替代值 并且将结束有疑问的邻近小区的筛选 假如邻近小区测量值在MISSNM报告期间消失之后又重新出现 这个邻近小区则被认为新的 并且重新起动筛选 MISSNM同样用于服务小区的测量 如果紧急情况产生 而当前测量报告如果没有可用的邻近小区 则最后接收测量报告中的邻近小区就被采用 如果服务小区的测量值丢失 定位将会被延缓直到测量值重新到达 服务小区上行链路的信号强度测量 在服务BTS执行 不在定位中用到 它们在BSC中仅用于内部小区切换和MS功率控制 信号强度和质量的筛选 filtering 为了消除测量噪声 到达的信号强度和质量测量值要被滤波 另外 一些在关于同样过滤反应时间当中组成的衰落都被平滑 可用到以下五种滤波器 一般的FIRfilters 递归的直线平均数 递归的指数 递归第一顺序butterworth 中值 一般FIRfilters一般FIRfilters是以下的类型 以信号强度测量表示 其中 n是滤波器的长度 SACCH周期数 Wi是负担系数 cn是指标准系数 递归整数平均滤波器递归整数平均滤波器是以下类型表示 递归指数滤波器指数滤波器也象递归滤波器一样实现 这里的a滤波系数 并且b 1 a 滤波长度n是在SACCH期间给出的 参数SSLENSD 这个值映射在滤波系数a内 递归第一顺序ButterworthfilterThe1 storderButterworthfilter是由以下递归公式得到 这里的a滤波系数 并且b 1 a 2 a是象指数滤波器一样方法和滤波长度n映射 中值滤波 中值滤波器在一套n测量中选择最后到达的中值 筛选过程 开始阶段在滤波器被充满之前 如当很少测量报告到达时 滤波器进行微调 其初始化如下图所示 对邻近小区的过滤采用另一种初始化方法调整 当只有邻近小区的一个测量报告到达 这个邻近小区 无效 当两个测量报告按顺序到达 则启动线性斜波程序 这个滤波器的输出是从0信号强度开始 RXLEV 0 相对应于rxlev 110dBm 并线性增加至滤波器充满 这个过程等于我们所定义的斜率 因此 从邻近小区的信号强度在开始几个报告测量中被低估 这是一个安全的测量 目的是不造成基于不可靠测量而引起切换 可以通过调整在斜波激活期间的SACCH周期来控制斜波持续时间 这些初始化方案结果如图2所示 针对信号强度而言 信号强度固定阶段 滤波器类型 长度 滤波器类型和长度的选择表2是滤波器概要和用于选择信号强度滤波器类型和滤波器长度的参数 信号强度滤波器类型是由参数SSEVALSI和SSEVALSD SSEVALSI选择在信令连接阶段选择一个滤波器 一般来说 这个阶段是在连接SDCCH信道时发生 SSEVALSD选择在话音 数据连接阶段选择滤波器 如当连接建立在TCH信道上 SSEVALSI和SSEVALSD的范围从1 9 值1 5相对于一般FIR滤波器 滤波长度为2 6 10 14和18个SACCH周期 1 3 5 7和9秒 一般FIR滤波器的滤波器长度是由滤波器类型选择参数值决定 值6 9各之相对应于递归直线平均 递归指数 1 storderbutterworth和中值滤波 这些滤波器的滤波长度是由SSLENSIandSSLENSD参数来确定的 SSLENSI是用于指定SSEVALSI滤波器的长度 另外 SSLENSSD是用于指定SSEVALSD滤波器的长度 用于一般FIR滤波器 滤波器选择参数值为1 5 的斜波长度是其相应滤波器的长度 如在图2中k n 对于其它滤波器类型 滤波器选择参数值为6 9 参数SSRAMPSIorSSRAMPSD在激活斜波时决定SACCH周期的数目 质量滤波质量滤波和信号强度滤波使用同样方法 质量测量适合于上行链路和下行链路 但只能用于服务小区 表3是用于选择质量滤波器类型和相应滤波器长度的参数 质量滤波器类型的选择是利用参数QEVALSI和QEVAKSD并用和信号强度滤波同样方法 6 9滤波器的滤波长度是由参数QLENSI和QLENSD Timingadvance时间提前时间提前的滤波器是用于在BSC中所有小区 这滤波器是整数平均滤波器 时间提前取决于TA 滤波长度是由参数TAAVELEN定义 4 3 4基本排队基本排队的目的是产生所有候选邻近小区的列表 排队是为了优先选择 基本排队过程包括7个过程 下行链路测量的修正 评估相邻小区的最小信号强度条件 修正的相邻小区信号强度减去信号强度的惩罚值 评估足够信号强度条件 信号强度估算 K算法 路径损耗估算 L算法 组合成基本队列 下行链路测量的修正当移动台从一个邻近小区测量信号强度 它是测量到该小区的控制信道 BCCH 的信号强度 这个信道可能和话务信道有不同的输出功率 EIRP 由纯话务频率控制小区边界 因此所有小区 包括服务小区 信号强度测量rxlev都要因发信机EIRP发射在BCCH频率的BSPWR和发信机在其它频率的BSTXPWR不同而修正 SS DOWNm rxlevm BSTXPWRm BSPWRm 5 这里m涉及邻近小区和服务小区 服务小区的测量修正 例如测量是在BCCH载频上进行 跳频包括BCCH频率 使用功控 带有子小区结构OL UL 以TCH载波为比较基准 只占用BCCH频率的修正 跳频包括BCCH频率的修正 N为跳频频率数目 功率控制修正 修正overlaid子小区输出功率overlaid子小区和underlaid子小区可以有不同的输出功率EIRP seeref 3 如果MS连接到overlaid子小区 服务小区测量将为不同输出功率作补偿 这个补偿是因同样的理由 由同样的装置来执行 这个由服务小区在BCCH载频上测量来描述 其结果是不管MS是连接overlaid小区到还是连接到underlaid小区 小区边界 即使是充足的电平 是中立的 SS DWONol s是经过修正的 邻近小区最小电平条件从邻近小区信号强度滤波输出rxlevis由两个最小阙值电平测试 一个用于下行链路信号强度MSRXMIN 一个用于评价上行链路信号强度BSRXMIN 这些电平分别在每个小区定义 上 下行链路信号强度弱小是用到最小电平选择标准 这就是说 假如信号被认为高于灵敏电平 则可以考虑相应小区的切换 下行链路最小条件是 SS DOWNn大于等于MSRXMINn 6 其中n指的是邻近小区 上行链路条件是 SS UPn大于等于BSRXMINn 7 其中SS UPn是估算的上行链路信号强度 它由计算下行链路路径损耗和减去MS的输出功率得到的 SS UPn MS PWRn Ln 8 其中MS PWRn是正常小区输出功率 它是取按照MS分类 P 的功率容量或者是最大允许的MS输出功率即参数MSTXPWR中最小一个 如 9 公式 MS PWRn min P MSTXPWRn 9 路径损耗Ln是 Ln BSPWRn SS DOWNn 10 其中BSPWR是个参数 它指BCCH载频上发信机发出的基站输出功率 并是在一般参考点给出的 下面 我们假设参考点直接定在天线外 那么EIRP就作为输出功率值 这样结果是最小电平条件必须满足公式6和7 这意味MS在这个小区的覆盖范围内 在上行链路信号强度模型中 波形传播被假定为互逆的 如路径损耗在两个方向是同样的 在上行链路和下行链路估算中有同样信息出现 公式6和7的应用仅在比较功率电平和为不同的最小电平作调整 注意 MSRXMINandBSRXMIN是和提到的参考点有关 邻近小区履行上行和下行链路最小电平条件 符合于进一步的处理 总之 满足相邻小区的最小电平条件如下所示 SS DOWNn大于等于MSRXMINnandSS UPn大于等于BSRXMINn 修正的相邻小区信号强度减去信号强度的惩罚值处罚或叫惩罚 是为了一些暂时不利原因使切换到小区变得更难 切换变难如以下方法 从不利小区的信号强度估算值SS DOWN SS UP 减去一个信号强度值 即一个惩罚值 这样小区就变为 差的 即它的实际值为 p SSp SSp LOC PENALTYp HCS PENALTYp 11 其中p指的是被惩罚的小区 LOC PENALTY指的是定位的惩罚 定位的惩罚是由以下三个原因的其中一个就能生效 1 切换失败假如在切换出现信令失败 如果切换到同样小区的尝试不断发生 这个失败会重复 因此切换到该小区则失败 因此必须惩罚 见4 3 9部分 描述切换失败惩罚并且它是由参数控制 2 差质量紧急切换以信号强度观点看 由于差质量紧急切换的那个小区往往是最好小区 这意味着不稳定 它将作为下一次定位的计算候选小区的第一位 这样会导致往回切换 见4 3 5部分 即描述和差质量紧急切换有关的惩罚值 并描述控制参数 3 超过时间提前量的紧急切换超过时间提前量的紧急切换和差质量紧急切换一样用自己的一套参数和同样的方法进行处理 见4 3 5部分 然而 当一个小区由于超过时间提前量被惩罚时 所有其它相关邻近小区都要为超过时间提前而测试 并且在必要时惩罚 HCS PENALTY是和多层小区结构特性相关的一个惩罚值 每个惩罚值将在被惩罚小区持续一段时间 即惩罚时间 它只应用于经历切换失败 紧急条件或和多层小区结构有关条件 在小区排队之前 定位算法将检查来可疑的邻近小区是否有惩罚值 如果一个小区有惩罚值 如果相关的惩罚时间已经期满 则惩罚值解除 否则 从相应小区减去相应的惩罚值 足够电平的条件因为所有邻近小区的选择是按照最小电平的条件 服务小区也一样 因此足够电平条件是实用的 这个条件将小区分为已经汇报的高信号强度小区 高信号强度小区 和已经汇报的低信号强度小区 低信号强度小区 这个条件也可以看为将小区区域分为 高信号电平区域 和 低信号电平区域 的方法 足够条件类似于最小电平条件 但有几个重要点 服务小区和邻近小区同样进行估算 足够 信号电平是由用于作为阙值参数MSRXSUFF和BSRXSUFF来确定的 邻近小区下行链路足够条件是 p SS DOWNn MSRXSUFFn TROFFSETn s TRHYSTn s 12 其中n是指邻近小区 s是指服务小区 SS DOWNn是按照公式5计算的 但附有惩罚信号强度p SS DOWNn 邻近小区上行链路足够条件是 p SS UPn BSRXSUFFn TROFFSETn s TRHYSTn s 14 其中p SS UPn按照公式8计算的 但路径损耗计算附有惩罚信号强度Ln BSPWRn p SS DOWNn 在公式12和14的右侧表示式可以看为有效足够电平 在这些公式中 有效足够电平包括小区和小区的相关参数 这意味有同样信号强度报告的两个小区仍然可以由K算法作不同的判断 见以下服务小区排队 与最小电平条件类似 最终足够电平条件也符合公式12和14 最小信号强度电平和足够信号强度电平可以看作为在基站周围描述的领域 图3举一个例子 最小和足够电平在理想化的地理平面如没有阴影衰落的地理平面如何出现 实心线表示最终条件 如组合上行和下行链路的条件 表示的足够电平只有在邻近小区B有效 如以上所说 足够电平在服务小区和有关系的不同邻近小区可以不同 服务小区足够电平的评价将和最好邻近小区有关系 这个邻近小区在基本排队列表中排在最高的队列 见下部分 因此在执行评价之前邻近小区已经排队 总之 邻近小区足够电平条件如下 没有符合足够电平条件的小区即 低信号强度小区 都称为K 小区 并按照相关信号强度排队 即K 算法 符合足够电平条件的小区即 高信号强度 小区都称为L 小区 L 小区可以被认为是足够好以致符合路径损耗的排队 即L 算法 见page24 K 算法是基于和足够电平条件一样方程式 K值是由以下公式来为每条链路计算 按照信号强度算法排队 K 算法 这里m是指邻近小区和服务小区 K 算法是和信号强度算法有关系 服务小区的有效K值的总数是算为上行链路或下行链路最小的K值 服务小区算法如下 Keff s min K DOWNs K UPs 18 虽然服务小区可能不是K 小区 Keff s也总被计算 因为K 邻近小区的排队是必需的 见公式22 对于邻近小区 有效K值的总和也低于上行链路和下行链路的K值 但它由偏移量KOFFSET和滞后值KHYST来调整 Keff n min K DOWNn K UPn KOFFSETs n KHYSTs n 19 KHYST是用于为邻近小区减去一个排队值 因此和服务小区相比它有点被低估 其原因是为了防止乒乓切换 如两个小区的值相等 KHYSTA B KHYSTB A 20 这里A和B是代表两个邻近小区 KOFFSET是用于减少一个排队值 或者如果KOFFSET是负值 则加一个值 它会影响小区边界从该参数为正值的小区偏移出去 如公式19 如果KOFFSETs n大于0 邻近小区n将被低估 即小区边界移近另一个小区 它是定义为小区与小区的相互关系且总是不对称的 如同样的值但在两个小区有不同的符号 KOFFSETA B KOFFSETB A 21 KHYSTandKOFFSET都用于控制小区边界 且在服务小区和最强邻近小区都是K 小区时有用 KHYSTandKOFFSET的功能在图4有说明 它是一个理论信号强度图表 在其中假设A小区和B小区的足够值相等 在切换后 服务小区变为邻近小区 反之也然 在图4的正常小区边界将保留同样的位置 但旧的切换边界 即在图中从A到B的一个 将会给从B到A的切换边界取代 这样的领域或称走廊是在正常小区边界周围建立 阴影部分 它也被称为滞后走廊 在这个区域的连接是属于每个小区 见图5 图10和图11 图5举例 一个小区的边界和它的滞后走廊是如何靠偏移参数而被移动 这个图表示的切换边界是在比较现实的地理平面 最终邻近小区的K排队值是这样得到的 即它自己的有效K值减去服务小区的有效K值 K RANKn Keff n Keff s 22 按照路径损耗算法 L 算法 的排队L 小区是按照它们的路径损耗来排队的 它是由基站EIRP减去MS接收信号强度的差值计算得到的 路径损耗算法与MS和基站功率等级无关 在这种定位 每个MS将公平的计算路径损耗而不管功率级别和基站功率的变化 这种算法和信号强度算法没有联系 因此 呼叫从大的小区转移出来 大的小区导致强的干扰 进入小的小区 小的小区引起低的干扰 因为低的功率发射 所以 路径损耗的算法使整个网络总的统计干扰电平变低 对于服务的L小区 有效的L值等于路径损耗 和公式15类似 公式23用于在BCCH载波上连接而没有跳频的情况 公式24用于在TCH载波上建立连接而没有跳频的情况 对于邻近小区有效L值是和象K排队值一样用偏移量LOFFSET和滞后值LHYST来进行调整 Leff n Ln LOFFSETs n LHYSTs n 25 邻近小区最终L的排队值这样得到 即它自己L值和服务小区的L值的差值 和K值的排队值一样 如公式29和22 L RANKn Leff n Leff s 26 L 小区按照它们的L RANKn值进行排队 L RANKn小排在最前 LOFFSET和LHYST有和K非常相似的对称特性 如相互的非对称和对称 公式20和21 并且以同样的方式运用 见图4 它们是在服务小区和最强邻近小区 它是经常切换到的小区 都是L 小区时来控制小区边界 服务小区的排队基于这样的观点 邻近小区的排队已知道 为了对服务小区排队 则必须决定它是K 小区还是L 小区 在邻近小区 它是通过计算足够电平条件来实现 这里n1指的是最好的邻近小区 s指的是服务小区 p SS DOWNsandp SS UPs是带有惩罚值的计算值 如在公式13和15用到 服务小区是L小区的条件如下 注意TRHYST是分别为邻近小区足够电平 公式12和14 和服务小区足够电平 公式27和28 其结果是出现滞后领域 它和过渡滞后带有宽度的TRHYST在每一边名义上的过渡边界段一样的结果 见图8 服务小区的排队值最终总是0 与它是K 小区或L 小区无关 如公式22和26 K RANKs 0 29 L RANKs 0 30 如果服务小区是K 小区 它在其它K 小区中排队 如果服务小区是L 小区 它在其它L 小区中排队 基本排队列表最后 基本排队列表是由L 小区和K 小区组合在一起 L 小区放在上面 即路径损耗最小的相应小区放在前面 K 小区放在下面 即最低信号强度相应的小区放在最后 这意味一个L 小区总是排在K 小区之前 尽管最初计算用到的是信号强度值 小结 Keff s min K DOWNs K UPs Keff n min K DOWNn K UPn KOFFSETs n KHYSTs n K RANKn Keff n Keff sK RANKs 0 Leff s BSTXPWRs SS DOWNsLn BSTXPWRn P SS DOWNnLeff n Ln LOFFSETs n LHYSTs nL RANKn Leff n Leff sL RANKs 0 切换边界这部分表示图描绘切换边界的例子和根据CME20算法其边界是如何实现 足够阙值MSRXSUFF和BSRXSUFF参数主要应用于描述信号强度的两个区域其邻近小区分别是K 小区还是L小区 如K L过渡带 影响在K和L区域的不同算法是小区边界出现在两个区域不一致 两个地带 即K K边界地带和L L边界地带将由边界地带沿着 一个 有效足够电平而组合在一起 即K L过渡边界地带 边界出现在这里的理由是一个L 小区总是排在K 小区之前 图7显示在一个理想地理平面上的三种边界地带 比较图3 为了明显起见 在图7的切换边界的图示中在名义小区边界上没有滞后走廊 例如基站A的EIRP高于基站B 那么显然 K K边界 根据信号强度算法的边界 K 算法 将会靠近B基站 相对A基站 然而 L L边界 根据路径损耗算法 L 算法 是出现在两个基站的中间 它是由L 算法影响 公式23 24 和26 由于有迟滞值 服务小区较为容易被判断为L 小区 而邻近小区就比较难被判断为L 小区 偏移量TROFFSET是用于偏移整个小区边界 相对小区B小区A的正值偏移量在计算小区B为邻近小区时将减少小区A的有效足够电平 见公式12 14 27和28 由此从A到B的有效电平将偏向小区B 同时 相对小区A来说认为邻近小区B的有效电平将增加同样的数值 也就是这样偏向小区B 这个过渡滞后走廊将能够由偏移值进行调节 见图8 TRHYSTandTROFFSET和其它的滞后值和偏移量有同样的特性 图9表示在两个小区信号强度平面的切换边界 图10表示加上KOFFSET时在两个小区信号强度平面的切换边界 图11和图10一样 但是其为理想平面的示意图 图12表示如果太大的OFFSET可能出现一个不稳定的区域 A移动台进入那个黑的领域将不会稳定停留在三个小区的任何一个小区中 如果MS接近小区A 它将经过C A的切换边界并发生切换到C 一旦在C 定位算法注意到这个MS是在B C切换边界的错误一边 结果它将切换到B 此刻 因为A B切换边界由于偏移量而移位 这个MS在此切换边界的错误一边 A用户又切换到小区A 即旋转木马效应 如果改变偏移量大于改变滞后值 那么在三个小区之间的交叉领域就不稳定 GSM协议建议的定位算法在CME20系统中也能够实现 它由可以设置参数EVALTYPE的设备来进行选择 该参数取1时为爱立信算法 取2时为GSM定位算法 取值为3是为Ericsson3 只有信号强度的简要算法 GSM算法与爱立信算法有以下的不同 4 3 5紧急条件在紧急条件中两种算法都用到 如过分的时间提前和恶劣质量 质量 rxqual uplink QLIMUL或rxqual downlink QLIMDL导致劣质紧急条件 时间提前 ta TALIM导致越时间 TA 紧急条件所有三个紧急极限都在每个小区中参数定义 当小区需要紧急放弃时 系统允许切换到更差的小区 即低于服务小区排队的另外小区 然而这种质差切换只允许在小区边界进行 否则可能会使呼叫在远离当前小区的另一个小区上建立 导致质量更差 参数BQOFFSET用于定义这个区域的边界 以便MS可以定位来满足差质切换 它应用于K排队值和L排队值 公式22和26 对于K 小区 有以下应用 如果K RANKnLHYSTs n BQOFFSETs n那么移出小区n 图14表示差质紧急领域 图15表示差质紧急切换禁止的信号强度平面领域 在图15可以看出BQOFFSET如何作为一个负值 注意BQOFFSET是仅仅应用在K K和L L边界地带 而不是在转换的边界地带 差质紧急地带只能在多层小区的同层小区定义 即是BQOFFSET只能在同层小区间才有效 质差的主要原因如高值rxqual通常是同频干扰 然而 也有其它的原因 如邻信道干扰 超时间传播或弱信号 在所有例子中 改变小区会提高连接的质量 如果没有合适的切换候选小区 呼叫仍保持在服务小区 时间提前能用在测量基站和MS的距离 TALIM用于小区的软极限 如果合适的候选没有发现超过时间提前 呼叫仍在服务小区保持 超TA紧急没有象质差紧急一样有紧急区域限制 发生紧急切换的原小区通常是相对信号强度和路径损耗的最好小区 为了防止在紧急切换后立即切回原小区 原小区在一段时间上有一个惩罚值 见4 3 4部分 对质差紧急 上行 下行链路或全部 情况 用到以下参数