GSM网络频率规划指导书 (华为)

1、MF007001频率规划ISSUE1.4华为技术MF007001 频率规划 ISSUE1.4目 录目 录课程说明1课程介绍1课程目标1第1章 概述21.1 GSM系统频率资源31.2 GSM系统所需载干比51.3 话音质量等级编码71.4 频率复用8第2章 紧密复用方式16iMF007001 频率规划 ISSUE1.4课程说明课程说明课程介绍本教材对应的产品版本为：M900/M1800基站控制器G2BSC32版。本课程包括频率计划相关知识介绍、紧密复用方式等内容。课程目标完成本课程学习，学员能够：l 掌握频率复用方法l 理解频率紧密复用技术1MF007001 频率规划 ISSUE1.4第1章

2、概述第1章 概述1.1 GSM系统频率资源GSM根据系统工作频段分为GSM900 和GSM1800两大系统，GSM系统是双工系统，根据GSM协议规定，GSM900的上行工作频段（MS到BTS）为890MHz-915MHz，下行工作频段（BTS-MS）为935MHz-960MHz，双工距离为45MHz；GSM1800的上行工作频段为1710MHz-1785MHz，下行工作频段为1805MHz-1880MHz，双工距离为95MHz。在不同的国家，这些规定的频率资源被分配给不同的运营商使用，每个运营商只占有整个频段的一部分资源。因此，对于每个运营商来说，频率资源十分有限，如何充分利用这些频率资源，发

3、挥最大效益是每个运营商都竭力追求的目标，这直接关系到系统的最大容量和服务质量，而这两个方面又是相互矛盾的，因此，必须要在他们之间找到最佳平衡点，这是网络规划中频率规划的一个重要内容。GSM900系统共124个频点，频点序号（也即绝对频点号ARFCN）为1124，在每端留有200KHz的保护带。GSM1800系统共374个频点，频点序号（ARFCN）为512885。根据以上公式可以计算出76号频点对应的载波频率为905.2MHz，96号频点对应的载波频率为909.2MHz。在中国，中国移动的频段范围为890909（上行），对应的频点号范围为195，中国联通的频段范围为909915（上行），对应的

4、频点范围是96124。在实际规划中一定要注意他们之间的分割频点95号频点的规划，必要时需要进行频率协调。对于GSM1800频段，目前中国移动和中国联通各申请分配了10MHz的资源，移动的频点范围是512561，联通为687736。剩余频率资源暂时保留作其他用途，在实际规划中应注意边缘频率的规划。1.2 GSM系统所需载干比GSM是干扰受限系统，载干比（C/I）也称干扰保护比是指接收到的有用信号电平与所有非有用信号电平的比值，在GSM系统中，此比值与MS的瞬时位置和时间有关，这是由于地形的不规则性以及周围环境散射体的形状、类型及数量的不同，天线的类型、方向性、高度以及干扰源数量、强度等不同造成的

5、。干扰信号通常有三大来源：（1）有用信号自身的落在系统时延均衡器外的多径信号干扰（2）有用信号自身的因频率复用而产生的同邻频干扰（3）系统外部其它信号干扰（雷达站、非法同频设备、环境噪声等）根据空间接口中信号的解调要求，GSM规定同邻频保护比满足以下要求：同频载干比：C/I9dB；工程中加3dB的余量，即C/I12dB；所谓C/I就是专门指当不同小区使用相同频率时，其它小区对服务小区产生的干扰，当然广义上还应考虑空间所有落在此频点范围内的非有用信号的电磁波能量。邻频抑制比：C/A 9dB； 工程中加3dB的余量，即C/A6dB；所谓C/A是指在频率复用情况下，服务小区周围所有邻频信号（载波偏离

6、200KHz）对服务小区频道的干扰。载波偏离400KHz的载干比要求为：C/A2-41dB。干扰对系统的影响直接表现在有用信号的比特误码率，而比特误码率又直接影响话音质量，因此，干扰对系统服务质量的影响是很严重的，在进行频率规划时一定要保证相关的同邻频干扰保护比满足要求。比特误码有两类，一类是可修复的，利用系统信道编码, 纠错功能；另一类是不可修复的，如相位失真等。注：系统干扰有两个重要特征：（1）非平衡：即上行 干扰情况 下行干扰情况；（2）非对称：即手机和基站干扰情况不同。由于GSM系统是频率复用系统，因此在进行频率规划时，必须保证每个频点所受的由频率复用所带来的同邻频干扰满足上述要求。当

7、然在其它抗干扰技术支撑下，上述指标是可以降低的，但无论怎么样，最终要以系统实际话音质量和网络指标来衡量。1.3 话音质量等级编码图为系统接收质量（用等级07表示）和误码率（解码和纠错前）的关系。误码是干扰引起的，不同的误码率对应不同的信号质量，可以认为信号质量等级是衡量信号受干扰的程度。1.4 频率复用移动通信网是由大区制演变成小区蜂窝结构的，如图所示。在大区制条件下，用户少，话务量低，频率相对丰富。 大区制的网络由一个基站，功放输出较大功率，覆盖一定的区域。在此区域内，使用信道组f1、f2、f3.fn，频率不需要复用。 随用户增多，话务量增大，网络容量的增加，原来信道组f1,f2.fn不能满

8、足需要，采用的办法只能是频率复用，在网络无线设计时，将基站发射功率降 低，使每一个基站覆盖 范围缩小，原先由一个基站覆盖的区域，现在由多个基站覆盖，整个网络图如同蜂窝一般。所谓频率复用是指一个小区使用的信道，隔一定距离以后在另一个小区重复使用。在总信道一定的情况下，提高单位面积的信道数。频率复用是有条件的，由于同一个频点在不同的小区进行了重复使用，因此，不可避免的这些频点之间就会随距离远近和信号强弱而产生随空间分布的或大或小的同邻频干扰，为了保证系统所有设计服务区内载干比满足协议要求，在进行频率规划时，要针对不同的实际情况采用不同的频率复用技术。我们都知道GSM系统是小区蜂窝制系统，由于总的信

9、道资源有限，为了扩大系统容量，系统必须要对有限的信道资源在不同小区进行重复使用。假设某GSM网络运营商只有8MHz，40个频点，320个信道，可以算出，即使所有信道都用于用户通话，最多也只能允许320个用户同时进行通信。如果每个频点都复用n次，则系统同时允许320*n 个用户同时通信（实际允许的网络容量远不是n倍关系）。通常复用度以12为界，复用度小于12的称之为紧密频率复用，大于12的称之为宽松频率复用，12为常规频率复用。在一个实际的频率计划中，我们通常用平均复用度来衡量网络的客观干扰情况，如果总频率资源为1n，载频i的复用度记为re-use(i)，则平均复用度为：re-use(ave)=

10、re-use(1)+.re-use(i)+.re-use(n)/n在蜂窝系统中，由于频率资源是有限的，频率的重复使用是提高频率利用率的有效手段。但频率的重复使用必然造成相互间的干扰，称之为同频干扰。两复用频率相隔距离越近，频率利用率越高，但是干扰也越大。图中为假设一干扰的分布情况。为了理论上分析方便，小区以正六边形代替。图中D为复用距离，fn为复用的频率。D 为最近同频小区的距离，即同频复用距离R 为小区六边形外接圆半径K为频率复用度:实际地形环境确定的路径衰耗斜率(26)移动环境中 路径衰耗取值=4为了理论分析和讲解上方便，假设小区是规则的正六边型或其它假想模型，规则的频率复用是指将所有频点

11、按一定规则在一个选定的小区簇内有规律分配，每个频点只分配一次，然后在其它相同小区簇按此相同原则分配，这样，每个频点都在不同小区簇中获得了重复使用。根据所选用小区簇的不同，决定了不同的频率复用方式或模型。注：由于实际环境的复杂性，单纯采用理论上的频率复用方案是不可行的，通常是借助计算机的自动频率分配功能。但是各种频率复用技术可以给我们在进行自动频率分配、站型规划和网络容量规划时以各种指导和帮助。4×3频率复用GSM最基本的频率复用模式为4*3频率复用，这是其它频率复用模式的基础，我们通常也称之为常规频率复用模型。“4”表示4个站点，“3”表示每个站点有3个小区，总共有12个小区为一个基

12、本频率复用簇。同一簇中的不同小区，频率是不同的。图中表示4*3频率复用的小区簇，其中粗黑线内为一个基本的小区簇模型，内有4个基站，每个基站3个小区，共12个小区。在具体分配时，是将所有待分配频率按照一定的规律分配到各个小区，在其它小区簇内，情况相同，这样一来，每个频点在不同小区簇内就被一遍一遍的“重复使用”了。当然，其它复用模型n*m即表示每个基本复用小区簇包含n个基站，每个基站包含m个小区。所有频点在此小区簇内按一定规则分配到各个小区，周围其它小区照此模型类推。假设可用带宽为12.2MHZ，信道号为34到95，表中所示为4*3频率复用一个基本小区簇中12个小区的频率分配情况。起始频点34分配

13、从哪个小区开始没有限制。从表中可以看出，大部分小区可以分配到5个频点，部分小区达到6个频点，因此我们说，在12.2MHZ条件下，平均最大站型为S5/5/5。在上述规律分配模式下，同一小区内及相邻小区都不可能出现同频或邻频。33MF007001 频率规划 ISSUE1.4第2章 紧密复用方式第2章 紧密复用方式提高系统容量通常可以采用一些提高频率利用率的特殊技术来实现。目前流行的主要有以下几种技术，如分层紧密复用技术、1×3、1×1复用技术。 分层紧密复用技术不需要设备特别功能支持，而同心圆和1×3、1×1技术需要厂商的设备中增加相应支持功能。华为公司支持

14、分层紧密复用技术、1×3、1×1、同心圆等频率复用技术。注：分层紧密复用、1×3、1×1等频率复用只是一种频率规划分配模型，要使采用上述频率分配模型得到的频率分配方案实际可行，网络还必须要提供相应的支撑功能，如跳频、功率控制、DTX等。采用紧密复用技术，在一定带宽条件下可以提高单位面积的信道数。分层紧密复用技术 是指在同一GSM 网络中，将总的频率资源先按一定的规则划分为不同的子频率组，每个子频率组采用不同的复用模型将频点分配到每个小区中，这样每个小区中每个频点的复用度是不一样的，干扰情况也是不一样的，如上所述，复用度大的频点上平均干扰小，而复用度小的频

15、点上平均干扰大。例如：BCCH频点采用4×3复用模式，TCH 频点分别采用3×3，2×3等模式，图为分层紧密复用的结构示意。图中同一种颜色表示同一组频率，频率是复用的。L1、L2、。Lm表示小区中频率分层，从图中可以看出，越到上层，复用越紧密，在频率一定的情况下，分层紧密复用和各层相同复用比较，单位面积信道数得到提高。分层紧密复用技术要求设备要有对基带跳频或射频跳频的支持。它是建立在一种载波分层的概念上（其实单一频率复用模型都是分层紧密复用的特例，可以看成是各层载波数都相同的分层复用）。即将所有可用的频点分成若干组，每一组作为一个载波层（频率子组）。假设总频率资源

16、为n个频点，分成m组，每组分配的载波资源示意如图。BCCH、TCH载波层的规划可以采用连续分组方式。对于连续分组的方式，BCCH频点分配12个频点采用常规频率复用，这是因为BCCH频点要传送系统消息和信令，对于系统来说，特别重要，因此要给予特别保护，保证在这些频点上的干扰最小，为此把BCCH作为特殊一层提出，并保证至少分配12个频点，当然，在实际规划时，一般最好至少再增加12个额外的频点进行规划，即分配1214个频点进行规划。如果网络有微蜂窝建设要求，一般还会预留一些频点给微蜂窝，或把微蜂窝频点单独划做一个载波层。由上可以看出，整个频点资源被分为6组，广播信道（BCCH）所在载波层有12个频点

17、供复用，业务信道分为TCH1TCH5共5组载波层，各组分配有不同数目的频点供复用。这样在10MHz的带宽下，基站配置可以做到S6/6/6。如果按照传统的4/12复用方式，基站最大配置只能做到S4/4/4，如果用平均复用度来考察，可以发现在本例中平均复用度降为50/6=8.3。复用度的降低说明了干扰的增加，必须采用跳频方法加以克服。在上述连续分组的方式下，基站频率层内可能存在同频/邻干扰，基站频率层间干扰出现在频率分界点。假设可分派频率为f1、f2、.f40，从中抽出12个频点给BCCH，其余频率给TCH1、THC2、THC3和TCH4，每层频率间隔选配。层内不存在邻频干扰，层间存在邻频干扰，对

18、于话务量不是特别忙时，这种方式有利于减少网络干扰。有40个频点，采用常规复用，主力站型为3/3/3，而采用分层紧密复用，站型划分3层（其实是4层，但有两层载波数相同），如上图所示，站型可以做到4/4/4。每个小区中，BCCH频点复用度为14，宽松复用，在网络中同频距离较大，从而保证了频点干扰满足要求。而每个小区中有两个频点复用度为10，同频复用距离比较BCCH频点有所减少，有一定干扰，通话质量很难保证，而剩下一个频点复用度为6，同频复用距离近，干扰严重，可能通话根本就占不上这些频点，为了解决这一问题，网络开通了基带跳频。同一路话音轮流由不同的频点发射出去，这样，干扰严重的（复用度为6）那个频点

19、的干扰只影响一路通话的零碎时隙，借助系统的纠错检错功能，整体通话质量就得到了保证，系统可以正常工作。分层紧密复用技术之所以能够实现频率逐层渐次紧密复用从而达到增加TRX的目的，原因主要是，虽然小区中某个频点干扰增大，但同时由于使用跳频技术，使干扰小的频点和干扰大的频点混合在一起，同一信息流通过不同频点发射出去，干扰得到平均，虽然在干扰比较大的频点传送期间比特误码率很高，但只是一小段时间，维特比解码器仍旧可以正确解调出码元。 而跳频如果要达到良好的效果，采用基带跳频至少要有3个载频，通常BCCH不参与跳频，可见，使用分层紧密频率复用对站型是有要求的，也就是站型最小配置要达到4/4/4，一般在实际

20、应用中，平均复用度最小为7.58左右（受网络状况、环境和话务量及分布等因素影响而不同），以8为例，则可以算出至少要保证有32个以上的总频率资源可供使用。由此也可以简单估计出，联通900MHz的频点为29个，最大只能实现主体站型3/3/3部分站型4/4/4的网络。在同心圆技术中，将小区中的频点分为两部分，其中一部分频点对应TRX功率调低，则覆盖区域出现两个覆盖不同的同心圆，如图所示。由于内圆覆盖范围缩小，因此，内圆使用的频点可以比外圆频点以更紧密的方式进行频率规划。这种技术比较简单，不需要特别的软件和硬件相配合。只需要在工程阶段，调低相关TRX的发射功率即可。需要注意的是原小区边缘地带，承担话务

21、量比较少，同时小区内有可能发生切换，需要开发相应小区内外圆切换。从图中可以看出，同心圆思想是将基站频率，分为两部分（或称之为两层），一层称之为“REGULAR层”，另一层称之为“SUPER层”。“REGULAR层”频率复用距离较远，用宽松频率复用模式，“SUPER层”频率复用距离较近，用紧密复用模式。假设有51个频点，BCCH选用15个频点，用4*3复用模式，每个小区从中分配到一个载频。REGULAR层用24个频点，同样采用4*3复用模式，每个小区得到2个频点。SUPER采用12个频点，采用2*3复用模式，每个小区得到2个频点。这样每个小区总共就分配到了5个频点，也就是在采用同心圆技术以后的最

22、大站型为S5/5/5，若单纯采用4*3复用模式，最大站型只能是S4/4/4。在采用同心圆技术时，应根据内圆的复用度和实际干扰情况，调整内圆的发射功率到合适水平，并注意内外圆话务量分布，保证外圆不拥塞。分离复用技术1*3或1*1复用，复用距离较短，干扰很大，必须采用射频跳频技术，可跳频率集合，要远远大于TRX数（TRX数2倍以上），由MA、HSN、MAIO参数来避免频率碰撞。举例说明分离复用技术特征，如图所示，假设有10MHZ带宽，50个频点，BCCH占用14个频点，TCH用36个频点。若用4*3复用模式进行规划，每个小区分得3个频点，站型为S4/4/4。若用分离复用1*3。则每小区可用频点为1

23、2个，实际小区可用频率取决于分离复用比（RF-LOAD：跳频的TRX数/总跳频分配频点），具体而言，理论上RF-LOAD最大为50%，这时：TRX=12*50%=6这6个TRX将采用射频跳频且只能采用射频跳频技术来实现，具体讲就是这6个TRX全部都工作在这12个频点上。通过相关参数设定，保证他们不会在某个时间工作在同一频点而发生同频碰撞。由此可见，在RF-LOAD为50%的情况下，采用1*3频率复用技术，最大站型为S7/7/7。拿一个小区分配的频点来说明，TRX1用14个BCCH载频中的一个，TRX2、TRX3、TRX4、TRX5、TRX6、TRX7某一时刻，分别工作在1*3分配到此小区12个

24、载频中的1个频点。每一个TRX（27）配置MA相同，HSN相同，但是MAIO不同，保证同一小区不同载频板不会工作在同一频点。上面我们介绍了频率规划的复用技术，在实际进行一定区域内的频率规划时，一般先采用地理分片的方式进行，将复杂的网络分割为小的网络，但这需要在分片交界处预留一定频点（频率足够使用时）或进行频点划分。交界处的选择应避开热点地区或组网复杂区。通常应首先从基站最密集的地方开始规划。在实际网络中，由于站点分布的不规则性，无法保证同层载频的频率能完全按照4*3或3*3等常用模式进行规划，上述理论上的规则的复用分配模式是不够的，要根据实际情况灵活调整来进行。采用连续分层方式将BCCH、TC

25、H划分开来，其中BCCH分配96109号频点，TCH频点号为110124。频率计划尽量避免了正对小区的同邻频，但存在较多隔站方向正对（含斜对）的同频小区。此方案中明显的隔站同频相对小区有4对，且都是BCCH频点。而在小区的工程参数及发射功率一定的情况下，干扰只是和站间距有关，和两个小区中间是否还有别的基站无关。 实际分配后，此频率计划的结果是： 市区内用户因为话音质量差、经常掉话而且投诉较多。采用全频段BCCH和TCH混合分配原则，频率计划避免了隔站同频小区相对，但相邻基站相对邻频小区较多，同频都是出现在背对小区上的。采用这份频率计划的同时，对天线的下倾角作了较大调整，同时开启了PBGT切换算法，并将PBGT切换门限调整为70（相当于6dB）。结果市区内用户投诉减少，话统指标中的TCH掉话率下降了约1个百分点。 TCH层跳频频率计划可以采用连续分配和间隔分配两种方式进行。TCH按顺序分组，同一基站的三个小区采用相同的HSN，不同站点采用不同的HSN，所有网内同层载频采用相同的MAIO。站点A的HSN取1，每个小区的两载频TCH1和TCH2的MAIO分别为0和