无线网优化课程讲稿

1、蜂窝移动通信系统中无线网优化第一讲、概述1.1 简介(1) 为什么要对蜂窝移动通信网进行优化l 移动用户急剧增加的需要l 传播环境变化l 市场(通信质量)竞争的需要l 运行成本的需要(2) 网络组成：l 移动通信网包括：固定网部分和无线网部分；l 固定网部分包括：交换部分和固定传输部分；(3) 无线网部分比较复杂取决于用户的移动性和传播环境的复杂性；(4) 移动通信网质量好坏取决于无线网部分的质量好坏。(5) 蜂窝移动通信网网路结构图：1.2 无线网优秀的标准l 满足所需的容量：对蜂窝移动通信系统，通信容量可以用单位小区可用信道数(channel/cell)、单位小区爱尔兰数(Erl./cel

2、l)、每平方公里用户数(用户数/km2)等来描述。实际上，这些表示方法之间可以相互转换；l 覆盖区域范围：首先要覆盖用户最多的地方，然后考虑覆盖范围，越大越好，范围越大越能吸引用户；l 质量指标：覆盖概率90%，话音质量4级，信道阻塞率25%，掉话率2%。通信概率定义：是指移动台在无线覆盖区边缘(或区内)进行满意通话的成功概率，包括时间概率和地点概率。规定：我国移动通信技术体制对公众网通信概率明确规定为：覆盖区边缘界面处的无线信道通信概率不低于90%，边远郊区的边缘处可根据实际情况适当降低到不低于50%(信噪比)。话音质量与通信概率关系：与通信概率一样也是移动通信系统性能好坏的一项重要指标，并

3、且两者之间是紧密相关的。影响因素：取决于信号电平和干扰电平，有时信号很强，但质量还是不好，就是干扰的原因。评价标准：而话音质量是按主观评定方法进行评价，评分标准是由国际电报电话咨询委员会(CCITT)的提出的五级评分标准，如表所示。表、CCITT话音质量五级评分标准话音质量级别评定类别主观印象标准5优几乎无噪声和失真，话音完全可懂4良有轻微噪声或失真，话音很易听懂3中有噪声或失真，但话音可懂2差噪声大或严重失真，听清话音吃力1劣话音几乎听不清掉话率与很多因素有关：无线网部分主要是信号电平、干扰电平和切换电平等有关；除此之外，还与传播问题、规划问题、硬件问题、控制问题等有关，这点以后专门介绍。获

4、取：可以从系统(OMC)产生的统计报告中获得信道阻塞率(又称为服务等级或业务等级)定义：对总呼叫中不成功的呼叫数。话务量：为一组信道内移动电话呼叫的集合，而呼叫涉及到呼叫时长和呼叫次数，单位为爱尔兰(Erlang)。获取：可以从系统(OMC)产生的统计报告中获得实际上述目标并不困难，但如何少花钱而又满足上述目标，这才是评价无线网优秀的标准。1.3 建设无线网的内容内容包括：l 业务密度分布：初建网的业务密度是通过一些预测方法获得的，比如市场调查方法、人口统计方法、按移动电话分布密度预测法、按移动电话安装率预测法、按移动电话的普及率预测法等；已建网的业务密度分布是通过OMC中话务统计获得的；l

5、可使用的频率：使用国家无线会指定的频率；l 对覆盖的要求：覆盖范围大小和不同地区的要求；l 所要求的服务质量：比如上述的通信概率、话音质量、服务等级等；l 基站站址的正确选取：取决于业务密度、地形地物条件；l 基站参数的设置：包括天线取向、高度、下倾角、发射功率、切换电平等参数，这些参数与无线覆盖、干扰、切换成功率等密切相关；l 每个基站的信道数设置：取决于基站所需业务量和改基站的服务等级；l 正确的频率分配：考虑到同频干扰和邻频干扰，也与每个基站的信道数有关。1.4 蜂窝原理频率复用发展阶段：最早的移动无线电通信是1921年在美国开始的，最早的公用移动电话业务是1946年由贝尔电话实验室开通

6、的。但因频率受限，发展一直缓慢。但真正引起移动通信业务的飞速发展还是蜂窝概率的提出。传统系统特点：传统移动通信系统天线尽可能高、发射功率尽可能大，基站覆盖面积尽可能大；同频系统相隔尽可能远，以保证干扰信号电平低于接收机门限值。干扰保护比：蜂窝移动通信系统的干扰保护比的客观值为同频干扰模拟系统18 dB数字系统12 dB邻频干扰模拟系统-23 dB数字系统-9 dB蜂窝系统特点：(1) 高容量：理论上，一个蜂窝系统可以被规划和扩展，向无限多个用户提供服务；(2) 小区定义为单独服务区：每个小区分配一组独立的信道，一个系统可以通过增加小区来扩展服务地区；(3) 频率复用：频率复用使分配给一个小区的

7、独立信道又可以被其它小区使用，但两个同频小区之间的干扰小于接收机的干扰保护比。频率复用的缺点：会出现同频干扰和邻频干扰。同频干扰是使用相同频率的其它小区对服务区的信号干扰；而邻频干扰是指工作于不同信道的发射机对接收机的干扰，其中相邻的信道干扰最为显著。但只要设计合适，频率复用的缺点可以避免。1.5 蜂窝系统能有效利用频率举例：对GSM系统，频率带宽是15 MHz，如果不复用，每个信道带宽200 kHz，每个信道带宽为8个时隙，那么最多话音信道是15, 000, 000/200, 000*8=600。但如果频率复用5次，那么话音信道增加为600*5=3000，也即相当于频率带宽为15 MHz*5

8、=45。有效利用频率与干扰保护比有关：干扰保护比小意味着频率复用距离小，也即复用次数可以增加，从而增加频率带宽。根据干扰保护比确定复用方式：设基站各参数相同，且采用全向天线，地形地物相同，也即天线发射的信号随距离的衰减是相同的，衰减指数为(34)。此时，我们要考虑的服务区周围最近的同频小区有6个，也即干扰源为6个，服务区内载干比为为 式中为服务区基站的信号功率，为第个同频干扰小区的基站引起的干扰功率，同频小区距离，为小区半径。对模拟系统，干扰保护比 dB，则计算出对数字系统，干扰保护比，则计算出根据蜂窝频率复用的几何关系，频率复用之间距离为，因此这几种频率复用模式的复用距离为从干扰保护比对频率

9、复用的要求，模拟系统需要选用的复用方式，数字系统需要选用。但实际情况比较复杂，对模拟系统采用复用方式即可满足要求。若采用定向天线，利用定向天线的方向性，减小干扰源，提高载干比，从而缩短复用距离。对模拟系统TACS和AMPS可以采用7´3，而数字系统GSM可以采用4´3和3´3两种形式。频率复用距离示意图每簇7小区的复用模式1.6 小区分裂(1) 小区分裂类型：(1) 小区半径缩小，增加新基站；(2) 把全向天线变成扇形天线；(2) 小区分裂目的：将话务拥塞的小区分成更小小区的方法，每个小区都有自己的基站并相应地降低天线高度和发射功率；城市业务密度不均匀，在业务高密

10、度的地方，小区半径就小，业务密度低，小区半径就大。(3) 小区分裂过程：建网初期，用户较少，小区半径应该大一些，随着用户数量的增加，就可以采用小区分裂的方法，这样新小区半径缩小了，达到系统扩容目的，原有基站也可以不动，不浪费原有投资，只需要增加新的基站设备；(4) 小区分裂容量：假设按原小区半径的1/2来分裂，则分裂后的小区覆盖面积减小到原来的1/4，若每个小区信道数不变，则容量增加4倍；(5) 小区分裂发射功率：设原有覆盖区边界上接收功率均为，为了不降低服务质量，分裂后覆盖区边界上接收功率也应该等于，正是通过原有的和分裂后边界上相等的接收功率和不同的小区半径，来确定分裂后小区基站的发射功率。

11、设传播路径衰减指数为，对原有的和分裂后小区基站发射功率分别为和表示为使上两式相等，则求出分裂后新基站的发射功率应该为如果传播路径衰减指数，则，也即要填充原有的覆盖区，且又要达到要求，发射功率应降低12 dB。(6) 选择小区分裂扩容法应遵循以下原则：l 确保已建基站可继续使用；l 应保持频率复用方式的规则性与重复性；l 尽量减少或避免过渡区；l 确保今后可继续进行小区分裂。(7) 小区分裂缺点：l 干扰电平的增加l 需要重新规划频率l 新蜂窝场地实施需要成本l 越区切换次数增加小区分裂示意图1.7 移动通信中无线电波传播原理(1) 移动通信环境特征：l 自然地形(平坦地形、准平坦地形、丘陵、山

12、区、水域等)；l 人工建筑物(数量、高度、分布、材料特性、方向)；l 地面植被特征；(2) 电波传播特性：对移动信道是时变信道，无线信号通过移动信道受到以下几方面的影响：l 自由空间传播损耗：即用表示，其中衰减指数一般为34。l 慢衰落(也称为阴影衰落)：是由传播环境的地形起伏、建筑物及其它障碍物对电波的阻挡引起的衰落，信号呈对数正态分布，概率密度函数为式中为信号中值(dB)，为信号中值的均值(dB)，取决于整个测试区的平均值，为信号中值的标准偏差，取决于测试区的地形地物、工作频率等因素；l 快衰落：是由移动环境的多径传播引起的衰落，叠加在慢衰落上的快速起伏，其与移动台的速度和信号波长有关，起

13、伏幅度可达几十个dB，信号变化呈瑞利分布，概率密度函数为式中为信号包络，为一个与信号的平均功率有关的参数。快衰落会降低信号质量，因此常常要留有快衰落的储备；l 多径时延：在移动通信环境中，到达移动台的信号路径有很多条，相对于路径最短的(往往信号最强)有不同的时间差，称为多径时延，其对数字移动通信影响比较大，比如对误码率的影响。l 多卜勒效应：当移动台移动时，收到的电波将发生频率变化，此变化称为多卜勒效率，表示为式中为电波入射方向与移动台运动方向的夹角，为移动台运动速度。(3) 电波传播特性研究方法：l 对电波传播特性用统计方法描述；l 建立传播模型，用图表和近似计算公式等方法；1.8 场强预测

14、(1) 场强预测的重要性：基站覆盖、小区划分、频率分配、同频干扰、邻频干扰等计算就是基于场强预测，这是无线网优化的核心内容，而场强预测的核心是电波传播预测模型。(2) 场强预测计算：从发射点到接收点，信号经过各种增益和衰减，如图所示，接收信号电平的计算公式为式中移动台接收信号电平基站发射功率基站天线共用器损耗基站馈线损耗基站天线增益空间传播损耗移动台天线增益移动台馈线损耗(3) 空间传播损耗：上述公式中，除了以外，其它都是比较确定的。由传播模型确定，与距发射点的距离、收发天线高度、地形地物、植被、水域等因素有关。所有这些因素在传播模型中均有反映。1.9 最小接收信号电平(1) 接收机灵敏度定义

15、：接收机灵敏度是指在接收机输出端达到规定的信噪比或信纳比时，在接收机输入端所需的最小接收信号电平为。这里最小接收信号电平是在实验室中得到的数据。(2) 实际环境：除了考虑接收机内部噪声外，还要考虑汽车点火系统等引起的人为噪声、多径衰落，此时为在输出端达到规定的信噪比或信纳比时，在输入端所需的最小接收信号电平为。(3) 和之间关系为式中为快衰落和人为噪声引起的恶化量，为满足通信概率所需要的系统余量，与地形类型有关，和的单位为dB，和的单位均为。(4) 信噪比和信纳比的定义及之间关系：信噪比信纳比信噪比和信纳比的关系：式中为信号，为噪声，为失真数。(5) 举例：由于各地的恶化量和系统余量随地形地貌

16、变化，因此，最小接收信号电平也是不同的。l 模拟移动系统的灵敏度为 dBm，恶化量为10 dB，系统余量为8 dB，那么，最小接收信号电平为+10+8= dBm；因此国内模拟移动系统最小接收信号电平设计指标为 dBm dBm；l 对GSM系统，当时，话音质量是5分；当 dBm>> dBm时，话音质量是4分；当 dBm>> dBm时，话音质量是3分；当< dBm时，话音质量是2分；因此，数字移动系统最小接收信号设计指标为 dBm dBm。1.10 话务理论(1) 话务量：为一组信道内移动电话呼叫的集合，而呼叫涉及到呼叫时长和呼叫次数，实际上是移动电话负荷大小的一种度

17、量，单位为爱尔兰(Erlang)，表示一个呼叫占用一个信道一个小时。(2) 忙时话务量：是指系统或信道最忙时的最大话务负荷，这是移动通信工程设计的依据之一。(3) 话务量、信道数和阻塞率之间关系：泊松公式：被阻塞呼叫保持呼叫Erlang-B公式：受阻塞呼叫放弃，不再等待Erlang-C公式：被阻塞呼叫保持到被服务为止式中为信道数，为话务量，为阻塞率。(4) 信道利用率：是指每个信道在单位时间内被占用的时间，也即每个信道完成的话务量，表示为(5) 举例说明：若每个用户话务量是0.025 Erlang，对某基站话务量、信道数和阻塞率之间的关系及信道利用率如表信道数阻塞率话务量用户数/信道信道利用率

18、162%9.839.83/0.025/16=2461%165%11.52972%82%3.631845%85%4.542257%(6) 基站信道数预测：设每个用户的话务量是0.025 Erlang，估算每个小区用户数，然后计算出该小区基站的总话务量，根据阻塞率要求，利用Erlang-B公式计算信道数。1.11 蜂窝移动通信网规划设计定义：l 制订预期目标l 确定基站位置和数量l 确定信道数l 制定频率配置方案l 基站覆盖l 基站天线类型和高度l 基站发射功率步骤：(1) 可用频率许可：由国家无线电管理委员会批准。比如GSM系统，国家无委会批准移动公司可用频率为905 MHz909 MHz(上行

19、)/950 MHz954 MHz(下行)，共有20个载频；联通公司可用频率为909 MHz 915 MHz (上行)/954 MHz 960 MHz (下行)，共有29个载频；(2) 基站初始布局的确定：频率复用方式、基站数量的确定、基站布局和站址选择等；(3) 传播模型选择：根据蜂窝大小及基站所处位置选择合适模型使预测精度更高；(4) 基站覆盖预测：根据每个蜂窝的大小确定基站参数，使覆盖满足要求(通信概率、最小接收信号电平)；(5) 判断整个网络覆盖是否满足要求；(6) 若满足要求，就要根据用户数的预测，进行容量规划，从而完成信道分配，在此基础上进行频率分配和干扰分析(7) 若满足上述条件，

20、则规划结束。1.12 无线网络优化(1) 网络建设步骤：(2) 优化步骤：第二章、若干基本概念2.1、无线网优化原因：(1) 入网用户数增加过快，(2) 扩容的周期短，速度快所引起的遗留质量问题。定义：对正式投入运营的网络进行参数采集、数据分析，找出影响网络质量的原因，调整参数或采取某些技术手段，使网络达到最佳运行状态，使网络资源获得最佳效益。判断指标：l 掉话率l 切换成功率l 信道可用率l 呼叫成功率l 信道阻塞率参数调整：l 不可调小区参数：小区识别码(Cell ID)、系统内小区识别码(ICID)、区域识别码(AID)、系统识别码(SID)等等，对服务质量指标影响不大；l 可调小区参数

21、：接入门限电平、切换门限电平、相邻小区定义、频率配置等等，对服务质量指标影响很大。优化内容：l 找出对容量、覆盖或服务质量方面增加的要求；l 使容量适应整个地区实际用户分布；l 根据用户数的增长进行扩容；优化步骤：l 解决工程遗留问题：规划设计时考虑不周到引起的；l 优化调整：根据网络质量调整参数，流程图如图所示² 系统调查：即对数据进行收集，包括基站话务数据、交换话务数据、话音质量测试、电测、用户申告、小区频率规划核查等² 数据分析：通过系统评估的标准，对网络数据进行分析，正确评价网络² 系统调整：制订优化方案并实施优化结果：l 从用户角度感觉到：掉话次数减少、

22、呼叫建立的延时时间较小、通话时话音质量改善了；l 从运营商角度感觉到：掉话率下降、切换成功率提高、小区覆盖率提高、阻塞率下降、接通率提高。2.2、系统调查采集数据：从OMC、MSC和基站系统采集和统计话务数据、掉话率参数、切换成功率、呼叫成功率和信道阻塞率，调查网络情况；用户申告：通过业务部门了解用户投诉或直接向用户调查，及时了解网络运行中出现的有关服务质量方面的问题，以便有针对性地对网络进行优化，使网络保持最佳运行状态；现场测试：包括小区覆盖测试、干扰测试、呼叫测试、信号接收质量(RxQual)、切换(handover)、时间提前量(TA)、控制信道(BCCH)等。实现测试的方法和手段后面还

23、要介绍；话音质量测试：拿着测试手机在小区指定地点内进行拨打通话测试，并纪录拨打接通情况、话音质量情况、掉话情况等；小区频率规划核查：在优化之前，应该仔细核查小区中基站频率配置是否符合频率配置规划；2.3、天线天线增益：在同一输入功率下，天线在最大辐射方向的辐射强度与无方向性天线在同一点产生辐射强度的比值。天线是无源的，在某个方向获得增益是通过减少其它方向的功率；波束宽度：天线波瓣的主轴方向与辐射功率低于主轴方向3 dB的点之间的夹角。参考天线：各向同性天线和偶极子天线，天线增益单位分别为dBi和dBd，其中0 dBd=2.14 dBi；基站天线类型：根据覆盖要求选择不同类型的天线，包括l 全向

24、天线：水平方向上有均匀的辐射方向图，而垂直方向上的方向性获得增益的；l 定向天线：也称为扇形天线，水平方向上和垂直方向上的辐射方向图均为非均匀的；l 特殊天线：主要用于室内和隧道内，比如泄露同轴电缆；l 多天线系统：由许多单个天线形成一个合成的辐射方向图，比如街道和高速公路，可以在一个塔上安装两个方向性天线，通过功率分配器馈电。分集技术：优点能提高系统性能而不需要增加发射功率或带宽，同时可以改善上行链路和下行链路的功率平衡。l 空间分集：在空间垂直方向上利用相隔46 m的两个接收天线，适用于室外环境；l 极化分集：在极化平面上把接收天线隔开90度，适用于室内环境；天线下倾：l 优点：(1) 把

25、同频干扰最少到最小值；(2) 有助于避免紧靠基站场地的覆盖缝隙；l 缺点：(1) 由于干扰电平的改变，频率复用模式需要修正；(2) 蜂窝覆盖的区域减小，蜂窝边界的信号电平降低；有效辐射功率：式中有效辐射功率基站发射功率基站天线共用器损耗基站馈线损耗基站天线增益如果基站天线增益以dBi为单位，则利用该式计算的是有效全向辐射功率，因此ERP和EIRP之间关系表示为2.4、频道分配(以GSM为举例)频道分配：使用了系统频带中所有可用频率的一组相邻小区称为一簇小区，即一簇内没有频率复用。属于一簇的小区数可以有多种结构l 21个小区(7´3)l 12个小区(4´3)l 9个小区(3&

26、#180;3)举例：l 3´3小区的频道分配表频率组A1B1C1A2B2C2A3B3C3各频道组的频道号767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124l 3´3小区的频道配置图l 特点：(1) 同一小区中使用的频道数总是相隔9个频道，考虑发射机合路器的性能；(2) 同一小区相邻信道之间的邻频干扰可以避免；(3) 相邻小区无法避免使用相邻频率，可能出现邻频干扰。2.5、传播模型自

27、由空间路径损耗模型：用于预测接收机和发射机之间完全无阻挡的视距路径时的接收信号场强，此时的接收天线的接收功率为式中为与传播无关的系统损耗因子。路径损耗定义为有效发射功率和接收功率的差值，因此，自由空间路径损耗公式表示为平坦地面路径损耗模型：平坦地面的传播模型除了直接路径外，还要考虑来自于地面的发射路径。对条件是其路径损耗为由此可见，平坦地面路径损耗与频率无关。不规则地面路径损耗模型：l 为了计算不规则地面路径损耗，必须给出菲涅尔积分宗量为式中为峰点离基站的距离，为基站和移动台之间距离，为基站天线高度，为移动台天线高度。l 基于惠更斯原理，接收点场强与自由空间值的比率可以由菲涅尔积分给出l 该积

28、分表达式不便于工程计算，因此可以用拟合方法把积分公式变成下列解析表达式 Okumura-Hata预测模型：该模型是在各种传播环境的实验数据统计出来的经验预测模型。l 模型表达式：以市区传播损耗模型为标准，其它地区是在该基础上进行修正。市区路径损耗的公式为式中为移动天线修正因子，表示为 对于中小城市 对于大城市，l 适用条件：150 1500 MHz30 200 m1 10 m1 100 kml 有效天线高度：定义为天线相对海平面的高度减去3到15 km平均地面高度为有效天线高度。COST231-Hata预测模型：l 表达式：式中l 适用条件：1500 2000 MHz30 200 m1 10

29、m1 20 kmCOST231-Walfish-Bertoni模型：l 模型公式式中自由空间路径损耗多重屏蔽的绕射损耗街道建筑物顶部到街道的绕射损耗和散射损耗l 适用条件：800 2000 MHz40 50 m1 3 m20 5 km2.6、信号变化信号特征：移动信号包络是由叠加在慢衰落信号上的快衰落组成的，表示为或式中或为长期衰落，或为短期衰落。长期衰落(慢衰落)：l 定义：是指接收的衰落信号的平均值或包络，该平均值称为局部均值；l 起因：是由基站合移动台之间地形和人为环境结构的变化引起的，变化规律服从对数正态分布；l 影响结果：对信号影响的方式是减少发射机的覆盖。l 消除方法：使用衰落储备

30、。短期衰落(快衰落或多径衰落)：l 是接收到的衰落信号的瞬时值；l 起因：主要是由发射波受到周围散射体或自然障碍物的多径反射引起的，变化规律服从瑞利分布；l 影响结果：对话音质量的影响表现为能听到讨厌的象爆裂的声音；l 消除方法：(1) 增加发射功率，以此提供衰落储备；(2) 采用空间分集，减少深衰落的次数。2.7、时间色散时间色散：时间色散是研究信道特征的一种参量，对数字蜂窝系统的影响非常大；描述方式：时间色散用功率时延谱来描述最方便也很普遍，功率时延谱表示为式中为第路径信号的幅度，而功率时延谱与各个多径分量的功率和有关。时间色散参数：平均过度时延、rms时延扩展，分别表示为参数影响：与码间

31、干扰引起的特性恶化有关，且实验表明在多径环境中通信系统的性能对很敏感。举例：以GSM为例l 抗时间色散：GSM系统设计成抗时间色散，即GSM均衡器可以处理时延达到4比特的反射，相当于15 。把信号在15 之内到达称为时间窗口，在时间窗口外到达的反射将对系统构成干扰。l 最小时间色散要求：载波反射比门限，定义为在均衡器窗口内的能量和均衡器窗口外的能量之比值。可能产生时间色散的环境和条件：l 环境² 山区² 岸比较陡或比较密集的湖泊² 丘陵地区的城市² 高层金属建筑物l 条件² 大路径差、强直接信号、弱反射信号，大于门限不会出现时间色散的危险

32、78; 大路径差、弱直接信号、强反射信号，接近或小于门限会出现时间色散的危险² 小路径差、弱直接信号、强反射信号，接近或小于门限，但时延在均衡器窗口内不会出现时间色散的危险l 结论² 植被和树林覆盖的山区反射比表面为岩石的山区小² 陡峭山区比绵延起伏的丘陵反射大² 孤立建筑物已不被看作问题时间色散判断：l 直接信号和反射信号之间的时间差；l 相对直接信号的反射功率大小；l 以基站和移动台为焦点，以固定的反射路径长度画椭圆，在椭圆内反射体不会引起时间色散，在椭圆外反射体可能会引起时间色散。解决方法：l 基站选址：将基站尽可能建在靠近反射体处，使路径差保持在

33、均衡器窗口内；或者基站远离反射体，将天线指向背离反射体方向，使反射信号很弱；l 水域：沿海岸地区应由水域对面基站来覆盖，因为沿海岸会有越过水面的长距离反射的危险；如果天线旁瓣引起的时间色散可以利用切换来解决，因为GSM除了信号强度切换外，还可以根据误码率切换，即时间色散过大，移动台就被切换到替换小区内；l 改变天线下倾角：通过下倾角尽量避免来自发射天线信号照射到反射体上；l 测量：对有时间色散问题的区域，除了进行常规的信号强度测量外，还要进行时间色散测量；测量方法有：² 脉冲测量² 误码率测量，缺点是不能辨别、和，因为这几种均会产生误码率² 误帧率第三章、干扰分析

34、3.1、干扰分析MSC数据的分析(上行干扰分析)：l 根据MSC的干扰测试文件，列出受干扰小区及其信道数、闭塞数、干扰数；l 根据干扰数可以判断该信道的闭塞是否由干扰引起的；l 根据干扰信号的SAT音(监控音)和同频信道资料可以查出是否是本系统内的同频基站引起的同频干扰；l 若不是同频干扰，则查找是否是邻频干扰；l 若无SAT音则是非本系统的外来干扰，可选用具有AM(调幅)、FM(调频)及SSB(单边带调制)通信解调功能的测试接收机，在基站测试并纪录解调信号，得到对本系统工作信道造成干扰的时间和场强分布图，以便调查非法的发送并保存证据。下行干扰分析：l 通过测试车测试并分析所得到的各信道的场强

35、值和闭塞情况；l 若该信道闭塞，则可能是干扰引起的原因，此时需要进行同频干扰测试和邻频干扰测试，也可以用频谱分析仪进行干扰信道测试；3.2、同频干扰定义：对接收机有用信号产生干扰的同频无用信号称为同频干扰。蜂窝小区同频干扰：l 蜂窝系统采用频率复用模式来提高频谱效率，增加了系统容量，但产生同频干扰；l 小区分裂使基站服务区缩小，同频干扰取代人为噪声和其它干扰成为对小区制的主要约束，移动无线电环境由噪声受限环境变成干扰受限环境；l 小区扇区化减少干扰源，降低同频干扰；举例：GSM系统l 同频干扰保护比为9 dB，该值是根据目前运行的蜂窝移动接收机可接受的话音质量测定的。l 同频复用模式：4

36、80;3结构、3´3结构和2´6结构，此时干扰源减少到2个以内；同频干扰计算机辅助预测：l 利用同频复用距离和小区半径的比值估算是最简单的定性预测，没考虑到环境影响；l 基于高精度的地形数据库和传播模型以及基站参数计算小区内载波干扰比分布图；l 高精度地形数据库内信息参数包括地形海拔高度、建筑物高度、树林分布、街道宽度、水面分布等；l 优点：简便快速，预测范围广，便于全面了解小区内同频干扰情况；l 缺点：预测精度取决于地形数据库精度和传播模型的精度。降低同频干扰的措施：(1) 增加同频小区之间的间隔：从频谱效率方面看，在网络优化方面，该方法不可行；(2) 消除建筑物玻璃幕面

37、反射引起的同频干扰：调整天线取向，避开玻璃幕面的反射；(3) 降低发射功率：(1) 通过降低移动台最大发射功率参数和移动台功率控制门限参数来达到降低移动台发射功率；(2) 通过增大基站小区BTS峰值功率的预衰减参数或最大发射功率、最小发射功率来降低基站发射功率，但会影响基站覆盖区范围的，不便轻易降低；(4) 不连续发射(DTX)：DTX分为上行DTX和下行DTX。通过限制无用信息的发送来减少对同频移动台或同频基站的干扰。(5) 采用跳频技术：由于跳频使得发射载频以突发脉冲序列为基础进行跳变，从而可明显降低同频干扰和频率选择性衰落效应，达到干扰源分集和频率分集的效果；(6) 降低基站天线高度：效

38、果相同降低基站发射功率；(7) 天线方向去藕：利用基站定向天线水平方向图中不同天线增益差，调整的干扰基站天线主轴取向，使其偏离被干扰小区来降低同频干扰；(8) 天线下倾(机械式)：类似天线方向去藕，将天线主轴下倾，结果天线下倾加强本覆盖区内的信号强度，又减少对同频小区的干扰，但会改变覆盖区范围；(9) 抗同频干扰天线(电子式)：目前天线设计中的赋形波束技术，其效果类型机械式天线下倾；(10) 分集接收：常用空间分集和极化分集，既可以改善衰落影响，也可以降低同频干扰，因此是很有效的分集技术；(11) 频率配置的优化调整：利用计算机辅助方法，考虑同频干扰和邻频干扰，对小区频率进行调整；3.3、邻频

39、干扰定义：干扰台邻频道功率落入接收邻频道接收机同带内所造成的干扰，称为邻频干扰。邻频干扰起因：是发射机的带外辐射和接收机选择性共同作用而造成的，如图所示，发射机的辐射功率并非单一频率而是一个频带，它在邻道的辐射功率可以和有用信号一起进入接收机，而接收机响应对邻道发射机的主要辐射衰减不够大，从而一起构成邻道干扰。邻频干扰示意图蜂窝小区邻频干扰：相邻小区产生的邻频干扰或覆盖区过大引起的邻频干扰。降低邻频干扰的措施：频率分配中优化调整；相同于同频干扰的降低措施。邻频干扰计算举例：假设邻信道分配给相邻场地，且比率随移动台朝向或远离蜂窝的变化而变化。此外，也假设带外信号是由用至少26 dB(EIA标准)

40、的后调制滤波器衰减的。于是邻信道干扰为 (6)式中邻信道隔离度是由后调制器给出的，而后调制器隔离度一般为26 dB。作为一个例子，在相邻场地的邻信道有，则。3.4、互调干扰定义：当两个以上不同频率信号作用于一非线性电路时，将互相调制产生新的频率信号输出，如果该频率正好落在接收机工作信道带宽内，则构成对该接收机的干扰，称为互调干扰。表达式：也即当输入的两个频率之和(或一个频率的二倍)与输入的另一个频率之差正好等于某一信道频率时，则三(或二)频率形成互调干扰。TACS网对GSM网的互调干扰：l 原理：由于TACS发射机功放的非线性，TACS下行链路频道之间可能产生互调干扰；l 互调干扰条件：若互调

41、干扰信号正好落入GSM网的下行链路频带内，则构成TACS网对GSM网的互调干扰；l 最大互调干扰：发生在GSM网移动台进入TACS基站附近区域；l 若GSM和TACS共基站时，则有用信号因移动台离GSM网基站距离太近而受功率控制其值较低，从而使此时的值最差；l 互调干扰现象：若在TACS网的基站附近出现载干比小于规定值而造成的GSM网覆盖盲区的话，则极有可能是由互调干扰引起的。TACS网和GSM网间的互调干扰：l 原理：若TACS网和GSM网共基站的话，它们之间可能会出现互调干扰；l 分析：若GSM发射机下行链路信号(下行频率为)达到并进入共基站的TACS发射机内(发射频率为)，由于TACS发

42、射机功放的非线性，和频率信号会互调产生新的互调频率，若该频率落入GSM网的上行链路频段内，即，则三阶互调信号进入共基站的GSM基站接收机频带内引起互调干扰。l 解决办法：GSM接收机接收到的移动台有用信号和该互调干扰信号之比满足 dB；但远离基站的移动台不满足该条件，从而容易引起互调干扰；降低互调干扰的措施：l 对于共基站情况，增大TACS和GSM基站天线之间距离尽量并列放置，使天线去藕大于10 dB；l 增加GSM下行链路的发射功率；l 优化频率配置，避免有害的互调干扰发生。3.5、时隙干扰：l 定义：使用同一载频的不同时隙的呼叫之间的干扰；l 原因：离基站较远的移动台发出的上行信号在时间上

43、有一个时延，时延的上行信号重叠到下一个相邻的时隙上会造成相互间干扰；l 解决方案：GSM系统利用时间提前量TA(Timing Advance)来克服该干扰。基站根据自己的脉冲时隙与接收到的移动台时隙之间的时间偏移测量值，通过慢速辅助控制信道(SACCH)通知移动台所要求的时间提前量，以补偿传播时延。3.6、码间干扰：l 移动通信环境影响：(1) 接收信号包络的多径衰落现象的影响；(2) 时域上使数字信号传输时产生时延扩展；l 产生码间干扰原因：² 时延扩展：接收信号中一个码元的波形会扩展到其它码元周期中引起码间干扰；² 频率选择性衰落：当数字信号在传输过程中频率选择性衰落造

44、成各频率分量的变化不同引起波形失真，引起码间干扰；l 解决方案：GSM系统采用均衡的解调技术解决码间干扰问题。第四章、模型校正4.1、蜂窝小区分类宏蜂窝小区(macrocell)l 宏蜂窝小区覆盖半径为1 km25 km；l 基站的发射功率超过10 W；l 基站天线尽可能做得很高；l 存在的问题：² 一是“盲点”，由于电波在传播过程中遇到障碍物而造成的阴影区域，该区域通信质量严重低劣；² 二是“热点”，由于客观存在商业中心或交通要道等业务繁忙区域，造成空间业务负荷的不均匀分布；l 解决方案：设置直放站和小区分裂，但² 直放站实质是一个宽带放大器，设置不合理(包括选

45、址及安装等)或设置过多，易造成对周围信号的干扰；² 小区分裂实质就是采用使宏基站变密的办法(即将覆盖面大的基站分裂成覆盖面较小的基站)来增加系统的容量，但当基站小到一定程度时，由于干扰和基站接入等问题，这种办法将难以再进行。微蜂窝小区(microcell)l 微蜂窝小区的覆盖半径为30 m300 m；l 由于微蜂窝基站的发射功率比较低，频率复用距离较小，干扰很低，可满足该微小区域质量与容量两方面的要求；l 基站天线低于屋顶高度，传播主要沿着街道的视线进行，信号在楼顶的泄露小；l 用于话务量比较集中的地区，如购物中心、娱乐中心、会议中心、商务楼、停车场等场地。l 微蜂窝优点：²

46、; 设备体积小，安装简单灵活，可快速解决热点地区的容量与覆盖问题；² 无需改变网络结构，无需特殊手机；² 采用微蜂窝的容量可明显提高。l 微蜂窝也具有以下一些缺点：² 为解决大城市的连续覆盖，需要大量的微蜂窝，投资十分庞大；² 采用分层结构时，网络结构复杂，增加了频率规划的难度。微微蜂窝小区(picocell)l 微微蜂窝覆盖半径为10 m30 m；l 基站发射功率约在几十毫瓦左右；l 天线一般装于建筑物内业务集中地点。l 主要用于解决商业中心、会议中心等室内“热点”的通信问题。4.2、模型分类l 经验模型：根据大量测试数据经统计分析而获得的一系列曲线和

47、公式来计算传播路径损耗，比如Okumura-Hata模型；l 确定性模型：直接求解电磁理论中的各种场强计算公式得到路径损耗，比如绕射理论，射线跟踪法建立的模型；l 半确定性模型：根据实验数据对确定性模型进行修正，以改善预测路径损耗精度，比如COST231-Walfish-Bertoni模型；4.3、模型校正校正理由：上述介绍的模型均具有一定的局限性，用修正后的传播模型来计算场强预测值会提高预测精度；校正模型表达式：校正模型表达式是基于Okumura的基本模型，具体形式有些不同，但最终结果是一样的，下列表达式是MSI公司的PLANET模型校正其中：接收信号功率电平(dBm)：基站有效辐射功率(d

48、Bm)：基站天线有效高度：移动台天线有效高度：基站与移动台之间的距离：绕射损耗：衰减常数：距离衰减系数，：基站天线高度校正系数：绕射校正系数：移动台高度校正系数：地物衰减修正值校正参数：、为待校正参数；校正模型分析：l 根据测试数据，利用拟合方法使校正模型与测试数据之间的剩余均方差(rms)最小，从而确定出上述参数；l 参数影响：² 和为常量，与传播距离、天线高度等因素无关；² 和的调整要视具体的测试数据和测试路径而定，且在模型校正中影响比较大；² 和的调整不大，一般只作一些微调。校正模型步骤：(1) 设置初值：，利用测试工具确定各数据文件的总均方值和误差，并得出

49、针对整个测量结果的总均方值和均方误差；(2) 利用步骤(1)结果，调整和，使总误差和均方误差等于0；(3) 保持和不变，调整使均方值达到最小；(4) 保持、和不变，调整使均方值最小；(5) 重复步骤(3)，但小幅度调整；(6) 重复步骤(4)，但小幅度调整；(7) 保持步骤(6)的数据不变，调整使均方值最小；(8) 重复步骤(3)(7)，调整、和使均方值最小；(9) 保持步骤(8)的数据不变，调整使均方值最小；(10) 重复步骤(3)(9)，调整、和使均方值最小；误差分析：l 测量中GSP的精度目前达到10 m左右，因此距离的误差可能产生几dB的误差；l 地图制作厂商对地物分类可能不精确，可能

50、产生误差；l 测量中使用的软件可能不精确，这是系统需要校正；l 由于测量中使用不同类型和长度的电缆，很难精确测量电缆损耗和有效辐射功率，产生几dB误差；第五章、覆盖测试5.1、覆盖要求最小接收电平决定覆盖范围：对GSM系统，覆盖区边缘最小接收功率为 dBm；若考虑到噪声和快衰落的影响，需增加10 dB衰落引起的恶化量，对慢衰落的影响需增加8 dB保护，最小接收功率设计指标为。对宏蜂窝系统只考虑覆盖区边缘最小接收功率，若达不到覆盖要求的区域称为盲区。最小载干比决定覆盖范围：对小蜂窝系统，除了考虑覆盖区边缘最小接收功率外，还要考虑覆盖区内最小载干比，若达不到要求的区域称为盲区。对GSM系统，最小载

51、干比=9 dB。最小接入电平决定覆盖范围：l 接入电平可以决定实际的服务范围；l 通过调整最小接入电平参数来调整蜂窝小区对呼叫接入的服务范围，以达到调节话务量分布的目的；l 室内的最小接入电平的设置要考虑到建筑物墙体穿透损耗，若室外最小接入电平参数为 dBm，那么室内选为 dBm；l 若接入电平参数设置太高，则覆盖区内的移动台接入困难，若最小接入电平参数太低，则该电平接入的话音质量比较差。越区切换决定覆盖范围：l 越区切换可以决定实际的服务范围；l 通过调整越区切换参数确定切换区域，也可以达到调节话务量分布的目的；l 越区切换的不同算法影响覆盖区，但影响甚微；5.2、场强覆盖测试和呼叫测试设备

52、(1) 场强测试设备包括：测试仪器、便携机、测试车和电源等，其中测试仪器必须具备多信道测试功能，且能自动满足采样定理的数据采集系统，并实时处理及后台处理的数据存储系统；(2) 测试仪器必须具备通话跟踪测试功能，对测试手机编程以便能正常通话，并能纪录各种状态，如越区切换、阻塞呼叫、掉话等，同时还能测试手机所占上的BCCH(广播控制信道)或载波信道及其场强电平值、时隙、时间提前量以及相邻小区BCCH及场强电平值；(3) 测试系统具备GPS系统，以便确定测试地点的精确位置；(4) 专用测试车，以便安装测试仪器和测试人员操作使用；(5) 一种或几种供电系统，以便测试和操作时使用。5.3、数据采集移动通

53、信传播特征：移动通信传播信号可以表示为：其中，为距离，为接收信号，为瑞利快衰落，为局部平均值，也就是慢衰落和空间传播损耗的合成，可以表示为：其中为平均采样长度。采样长度：对采样长度上的原始数据求中值可得到局部平均值，若采样长度太短，则不能消除快衰落变化部分而影响局部平均值，若采样长度太长，则所得的中值不能表征地形地物特征的局部平均值。根据经验，采样长度取比较合适；采样个数：根据采样定理可以导出在40的间隔内采用36个或最多50个采样点是得到局部平均值比较合适的平均过程；采样方式：按时间采样、距离采样及脉冲采样。l 通用测试设备一般只能按时间采样。时间采样方法一般认为只适合做静止测试，但经过研究

54、发现可用高性能的通用测试设备做CW测试方法如下：测试基站以GSM的载频频率发射；l 距离采样必须严格满足W. C. Y. Lee提出的采样定理，即40个波长采样3650个样点的要求，测量准确度很高。l 脉冲采样方法一般用于室内测试，在此不作讨论。采样速率：遵循采样定理还必须考虑移动车速、仪器的采样速率及同时测试的信道数。比如，采样长度，仪器的采样速率，车速=25 km/h，工作频率为900 MHz，则对应该采样长度的采样个数为若同时测试10个信道，则每个信道采样数为4.6，因此仪器的采样速度要提高10倍。5.4、呼叫测试测试目的：利用软件控制测试手机来获取网络信息，模拟用户使用情况，评估网络质

55、量，发现问题，找出原因；测试准备：(1) 输入BSC中实际小区参数：如Cell ID(小区识别码)、BCCH(广播控制信道)、BSIC(Base Station Identity Code)、TCH等，若需要还要输入CGI(Global Cell Identity)加强小区识别及相邻小区定义供分析使用。使用IUO(智能双层)技术的小区还需要输入IUO频率号、出/入门限参数值；(2) 输入基站数据：比如基站名称、基站位置、天线类型及增益、天线高度、天线方位角及俯仰角、发射功率等，用于测试与分析中动态资料连接，随时查询；(3) 设置手机参数：包括追踪手机的呼叫间隔及通话时长、扫描手机的扫描载频等，并对话机状态进行标识，包括：Idel(闲置)、Make a call(打电话)、Call drop(掉话)、End a ca