GSM无线网络规划技术

1、GSM无线网络规划技术李蔷薇李蔷薇学习目标：u掌握GSM无线网络规划的主要内容和步骤；u掌握频率规划；u掌握容量规划；u掌握位置区规划；u掌握覆盖规划。目录u1.1任务提出u1.2规划技术概述u 1.2.1 GSM网络规划概述u 1.2.2 GSM无线网络规划的主要步骤u1.3 GSM频率规划u 1.3.1 GSM频率规划u 1.3.2同邻频干扰分析u 1.3.3 BSIC规划u1.4容量规划u 1.4.1 TCH容量规划u 1.4.2 SDCCH容量规划u 1.4.3 PCH容量规划u1.5位置区规划u 1.5.1 BSC分配u 1.5.2位置区规划u1.6覆盖规划u1.7任务解决任务提出

2、u任务任务1：如果要新建一个：如果要新建一个GSM网络或者对网络扩容，该考网络或者对网络扩容，该考虑哪些因素？主要对哪几方面进行规划？虑哪些因素？主要对哪几方面进行规划？u任务任务2：有可用频带：有可用频带10M，频道号为，频道号为4190，共，共50个频个频点。如果采用射频跳频，则如何进行频率规划？点。如果采用射频跳频，则如何进行频率规划？目录u1.1任务提出u1.2规划技术概述u 1.2.1 GSM网络规划概述u 1.2.2 GSM无线网络规划的主要步骤u1.3 GSM频率规划u 1.3.1 GSM频率规划u 1.3.2同邻频干扰分析u 1.3.3 BSIC规划u1.4容量规划u 1.4.

3、1 TCH容量规划u 1.4.2 SDCCH容量规划u 1.4.3 PCH容量规划u1.5位置区规划u 1.5.1 BSC分配u 1.5.2位置区规划u1.6覆盖规划u1.7任务解决GSM网络规划概述u交换网规划、中继线路规划、无线网规划 （主要讨论）u无线网络规划的任务无线网络规划的任务u 在保证近期容量需求和远期扩容灵活的前提下，要使规划的网络在各规划期内能做到：u （1）在整个规划区内提供良好的覆盖和可靠的服务质量；u （2）无线系统容量满足话务需求；u （3）可用频带的有效利用；u （4）经济合理；u即提供满足一定条件（容量、覆盖、干扰）的网络建设方案以指导工程的实施。GSM网络规划概

4、述u无线网络规划的内容无线网络规划的内容u （1）确定规划区内所需的基站数和相应的站址；u （2）确定小区参数：天线类型、天线高度、方向角、下倾角、有效辐射功率等RF参数；u （3）确定小区应配置的TRX数；u （4）确定小区频率配置；u （5）确定小区相关无线资源参数；u （6）容量规划、小区规划、频率规划。u 验证规划效果采取场强分析、覆盖分析、同邻频干扰分析及话务分析等。GSM无线网络规划的主要步骤 GSM无线网络规划的主要步骤 u第一阶段进行站址和站型的设计第一阶段进行站址和站型的设计u第二阶段的工作是覆盖预测第二阶段的工作是覆盖预测u第三阶段的工作是频率规划第三阶段的工作是频率规划u

5、第四阶段工作是形成工程文件第四阶段工作是形成工程文件目录u1.1任务提出u1.2规划技术概述u 1.2.1 GSM网络规划概述u 1.2.2 GSM无线网络规划的主要步骤u1.3 GSM频率规划u 1.3.1 GSM频率规划u 1.3.2同邻频干扰分析u 1.3.3 BSIC规划u1.4容量规划u 1.4.1 TCH容量规划u 1.4.2 SDCCH容量规划u 1.4.3 PCH容量规划u1.5位置区规划u 1.5.1 BSC分配u 1.5.2位置区规划u1.6覆盖规划u1.7任务解决GSM频率规划 u频率规划概述频率规划概述 频率规划的目的是分配有限的频点，以使网络干扰最少，容量最大。频率规

6、划是GSM网络无线设计中最重要的一项。频率规划的好坏直接影响网络的质量和容量。频率规划包括频率复用方式的确定，各小区BCCH和TCH频率的确定。u频率复用技术频率复用技术u 基本频率复用技术：4 /12；u 紧密频率复用技术：双重复用技术：BCCH和TCH分别采用不同的复用方式，3 /9，1 /3，1 /1。同心圆复用技术：O/U LAY采用不同的复用方式。多重复用MRP技术：各层频率分别采用不同的复用方式。基本频率复用技术基本频率复用技术4/12 uGSM最基本的频率复用模式为4/12（4*3）频率复用，这是其它频率复用模式的基础。4/12复用方式针对每基站划分为3扇区的规划区域。有12组频

7、率，轮流分配到4个站点，每个站点可用其中的3组频率。u例如：有24个可用频点，按12复用，每个小区获2个载频。小区最大配置2/2/2。假设上面一行的频率是BCCH，下面一行的是TCH，那将出现怎样的问题？基本频率复用技术基本频率复用技术4/12 4/12是900MHZ TDMA数字公用陆地蜂窝移动通信网络技术体制建议采用的复用方式，是最常用最典型的。BCCH至少采用4/12复用，TCH在不采用任何抗干扰技术的前提下，至少采取4/12复用。紧密频率复用技术紧密频率复用技术3/9u在采用跳频（HOP）、非连续发射（DTX）、基站功控（BTS PC）的抗干扰技术前提下，才能使用更紧密的频率复用技术。

8、u 3/9 也是“体制”建议采用的复用方式。在采用HOP、DTX、BTS PC抗干扰技术条件下，TCH采取3/9复用可满足抗同频干扰要求。在带宽6MHZ以下时，不能提供足够的跳频增益，因此性能不佳，一般采用基带跳频。相邻频点相隔一定的距离，是由基站合成器（COMB）的性质确定的，要求：FCOMB为600KHZ，HCOMB为400KH 紧密频率复用技术紧密频率复用技术1/3 1/3复用的条件：u同相小区天线方向要一致；u采用射频跳频，跳频增益足够高，抗干扰性能强；u小区频率数比载波数多一半左右；双重频率复用u如下案例：BCCH是71-95，按24复用，TCH是1-70，按12复用, BCCH载波

9、与TCH载波只有一个邻频。同心圆频率复用技术同心圆频率复用技术 u是一个不用增加新基站就提高容量的方法。有两套频率复用方案，一个用于OL（载波发射功率小），一个用于UL（载波发射功率正常）。把可用频率在OL/UL之间划分。OL的服务范围比相应UL要小，因此，OL使用的频率可在相邻小区使用，提高频率利用率。OL覆盖范围在基站附近，UL覆盖范围为传统蜂窝小区。u例：48个频点，采用4/12，则4频点/小区UL-4/12 12个频点，1频点/小区OL-3/9 36个频点，4频点/小区则在OL与UL重叠的地方，5个频点/小区同心圆频率复用技术同心圆频率复用技术u规定公共控制信道（CCCH）必须设置在外

10、层载频信道上，这就意味着通话必须先在外层信道上建立。u同心园复用的特点 u内层的发射功率一般低于外层的发射功率。内层与外层的切换主要是根据监测功率和距离来进行；u适用于话务量集中在基站附近，话务量越集中在基站附近，扩容效果越明显；u由于其内层发射功率低，电波穿透建筑物的能力弱，不易吸收基站附近室内话务量，当移动用户从室外移动到室内时，通话信道就会从内层切换到外层，使室内话务量都集中在外层，因而在话务量均匀分布的情况下，对网络容量的提高不大。 多重频率复用方式：多重频率复用方式：MRP u同一网络中采用不同的频率复用方式，频率复用逐层紧密。BCCH数12，TCH分组方法不同。必须采用HOP、DT

11、X、BTS PC抗干扰手段为前提。先分配BCCH，后分配TCH。不同区域基站的频率应分别规划。u基本频率复用技术与MRP的比较： 4/12复用方式MRP复用方式 多重频率复用方式：多重频率复用方式：MRP u例：有7.5MHZ，37个载频，采用MRP,则平均复用系数是（12+9+6+4）/4=7.75MRP特点：u容量提高较高，平均复用系数为8左右。比3/9网络容量高，比1/3对网络质量影响小。u信道分配灵活，根据容量需要逐步引入不同的复用类型。u在大容量场合一般采用滤波合成器，所以多采用基带跳频。 最后，总结人工频率规划的几个原则：u网络规模不大，基站布局合理，话务密度较均匀，一般采用标准频

12、率规划方案。u一定网络规模，话务密度不均匀，可考虑使用MRP，当话务需求进一步增长，可考虑使用更紧凑频率复用方案。u在用户密集区中心的基站可采用同心圆频率复用方式。同频干扰分析 u同频干扰C/I： 所谓C/I，是指当不同小区使用相同频率时，另一小区对服务小区产生的干扰，它们的比值即C/I。GSM规范中一般要求C/I 9dB,工程中一般加3dB余量，即要求C/I=12dB。u避免同频干扰的方法：u 降低天线高度，加大下倾角和调整方位角；u 在市区，应尽量使用定向天线，天线方位角要归整，多采用电下倾天线。u 在工程中，如果不能确定同频干扰源，可以将主信号进行闭塞，从而使干扰信号现形，这时候，再锁频

13、测试或解码，干扰源就确定了。邻频干扰分析 u邻频干扰C/A： C/A是指在频率复用模式下，邻近频道会对服务小区使用的频道进行干扰，这两个信号间的比值即C/A。GSM规范中一般要求C/A-9dB，工程中一般加3dB余量，即要求C/A=-6dB，亦有取0、3dB。u实际工程中，在不跳频的情况下，我们首先避免同基站使用相邻频率，不同基站的相邻小区之间，尽可能避免BCCH信道邻频，然后再是TCH信道的邻频情况。u碰撞概率：在任何情况下，我们都需要保证BCCH信道的质量，避免BCCH信道的同频干扰。BSIC规划 uBSIC是用来区分同BCCH基站的。如果两个站同、同，但相隔又不是足够的远，这种情况下，就

14、不能正确地区分它们，可能会去测量并报告其中的某个小区，但这个小区也许根本就不是当前小区的邻区，这样就会导致切换失败 ；u做BCCH、TCH规划时，还要做BSIC规划，避免附近地区出现同BCCH同BSIC的情况，否则会出现大量的掉话。BSIC=NCC+BCC，NCC和BCC分别为0 7，NCC相同的情况下，做BCC的规划。按照BCCH的复用模型来划分BCC，一个簇内使用相同的BCC。目录u1.1任务提出u1.2规划技术概述u 1.2.1 GSM网络规划概述u 1.2.2 GSM无线网络规划的主要步骤u1.3 GSM频率规划u 1.3.1 GSM频率规划u 1.3.2同邻频干扰分析u 1.3.3

15、BSIC规划u1.4容量规划u 1.4.1 TCH容量规划u 1.4.2 SDCCH容量规划u 1.4.3 PCH容量规划u1.5位置区规划u 1.5.1 BSC分配u 1.5.2位置区规划u1.6覆盖规划u1.7任务解决TCH容量规划u无线信道的容量规化，包括TCH容量、SDCCH容量、PCH容量 uTCH容量规划 话务量公式 A=nT/3600 (Erl) 例如：某网络用户数10000，可用频率24个，频率复用方式4/12，每用户平均话务量0.025Erl，GOS=2%。计算： 每小区频率24/12=2 每小区TCH数2 82（控制信道）14 每小区话务量8.2Erl（14TCH, GOS

16、=2%,查表） 每小区用户数8.2E/25mE=328 所需小区数10000/32830 采用扇形小区所需基站数30/310SDCCH容量规划 u由于呼叫建立过程、位置更新过程等大量占用SDCCH信道，因此网络设计的一个重要步骤是确定SDCCH的信道数。SDCCH信道的配置可采用组合型和独立型。u组合型的SDCCH信道配置是1BCCH+3CCCH+4SDCCH 共同占用一个时隙；u独立型的SDCCH信道共用一个时隙，8SDCCH独立占用一个时隙。u现在以一个实例来讲解SDCCH信道配置方法：u一般情况下，在SDCCH上的呼叫平均处理时间为3秒，位置更新的平均处理时间为一个呼叫处理时间的3倍即9

17、秒，忙时位置更新一次。每个移动用户的忙时平均话务量为0.025ERL, 平均通话时长为45秒，那么每移动用户忙时的平均呼叫次数为u0.025*3600/45=2BHCAu忙时每移动用户占用SDCCH的话务量为u（3*2+9） /3600=0.0042ERL SDCCH容量规划 u如果SDCCH信道采用组合型配置，即4个SDCCH 以2%的呼损，查爱尔兰B表就有1.092ERL的处理能力，可处理移动用户数为u1.0923/0.0042=260户u260*0.025=6.5ERLu再查爱尔兰B表，呼损率为2%时，6.5ERL需12个话音信道，约2个TRX 即u4个SDCHH最多能够支持呼损为2%的

18、话音信道12个，最多为2个TRX。u如果SDCCH信道采用独立型配置，即8个SDCCH 以2%的呼损就有3.6271RL， 查爱尔兰B表。处理的用户数为u3.6271/0.0042=863户u863*0.025=21.6ERLu再查2%的爱尔兰B表，21.6ERL则需30个话音信道，即8个SDCCH能够支持呼损率为2%的话音信道30个，约为4个TRX。u上面的SDCCH信道的负荷计算是一种简化算法。实际上在SDCCH信道上处理的信令，除了一般呼叫过程、位置更新过程、还有IMSI Attach/Detach信令、短消息业务信令、小区广播CBCH信令等。另外在位置区的边缘位置更新很频繁，将严重影响

19、SDCCH负荷。 PCH容量规划 uPCH的容量会影响到位置区的划分。在进行位置区设置的时候，首先考虑的问题是在假定的话务和信道配置模型下，一个位置区能够配置的最大TRX数目。具体分析如下：uCCCH信道配置为占用一个物理信道，不与SDCCH组合，此种信道配置下寻呼块数最大可达到9。 则：u单位时间内寻呼块数= 寻呼块数/复帧时间=9/ （51*4.615ms） = 38.25寻呼块数/S -（1）u在寻呼中考虑到寻呼自动重发和部分寻呼的丢失重发，假定BSS侧自动重发，寻呼次数为3， 由于寻呼丢失，一次成功寻呼的25%的需要MSC触发第二次寻呼。则：u每个寻呼块完成的成功寻呼次数= 每个寻呼块

20、寻呼量/每次成功呼叫所需的寻呼量=4/ （3+3*25%） = 1.067寻呼次数/寻呼块-（2）u由（1 ）和（2 ）式可得到：u单位时间内寻呼信道容量 = 单位时间内寻呼块数*每个寻呼块完成的成功寻呼次数=38.25*1.067 =40.81 寻呼次数/S。u一般的从统计意义考虑，当寻呼量达到寻呼最大能力的30%时，CCCH信道将过载。因此，单位时间内寻呼信道的实际寻呼容量 = 单位时间内寻呼信道容量*负荷=40.81*0.3 = 12.24 寻呼次数/SPCH容量规划 u在如下的话务模型中移动用户的呼叫平均时长60S 移动用户被叫占整个呼叫量的30% 则：u单位话务量中所需的呼叫次数 =

21、1ERL*3600/ 60=60次u单位话务量中被叫所需的呼叫次数=60*30%=18次u每个位置区下可负荷的话务量= 单位时间内寻呼信道的实际寻呼容量*3600/单位话务量中被叫所需的呼叫次数= 12.24*3600/18 = 2448ERLu如果所有的基站都按O2配置呼损率为2% 则u平均每个TRX忙时的话务量 = 4.505ERLu得到：u每个位置区TRX容量 = 2448/4.505 = 543.4个uCCCH信道配置为占用一个物理信道与SDCCH组合，CCCH信道配置，此种配置寻呼块数最大为3 容量是（1 ）配置的1/3 因此：u每个位置区下可负荷的话务量=2448/3=812ERL

22、u每个位置区TRX容量 = 543.4/3=181.1个目录u1.1任务提出u1.2规划技术概述u 1.2.1 GSM网络规划概述u 1.2.2 GSM无线网络规划的主要步骤u1.3 GSM频率规划u 1.3.1 GSM频率规划u 1.3.2同邻频干扰分析u 1.3.3 BSIC规划u1.4容量规划u 1.4.1 TCH容量规划u 1.4.2 SDCCH容量规划u 1.4.3 PCH容量规划u1.5位置区规划u 1.5.1 BSC分配u 1.5.2位置区规划u1.6覆盖规划u1.7任务解决位置区规划BSC分配 u下面是计算一个BSC能够负载的话务量的示例：u大容量BSC可以配置1024个TRX

23、 。如果都按照O2基站配置，则一个TRX平均有7.5个TCH 。在正常呼叫模型中，用户数与TCH的比例为大约20：1。 因此一个大容量的BSC可以负荷的用户数是10247.520 =153600。u另外如果在高话务地区存在多个BSC的情况下，为了避免由于BSC间切换频繁，而使A接口信令流量超负荷，要考虑按照地理位置的关系划分BSC区，不允许各BSC下的小区互相交错，或者在切换频繁地带设置BSC区边界。位置区规划 u位置区大小由PCH容量决定。采用SDCCH/8时，一个位置区可有543个TRX，采用SDCCH/4时，一个位置区可有181个TRX。LAC的划分另一个规则是如何利用移动用户的地理分布

24、和行为巧妙地进行。LAC的区域划分达到在位置区边缘位置更新较少的目的。位置区规划 u双频网位置区规划 按频段规划位置区规划 u双频网位置区规划 按地理位置规划位置区规划要点：u合理的寻呼容量、寻呼负荷；u合理的SDCCH话务；u通过切换次数的分析，避开手机活动频繁的区域；u具体LAC边界放在车人流较少的地方。u尽量保持主干道在同一LAC区内。u为了提升寻呼成功率将同MSC内的不同BSC规划为不同的LAC目录u1.1任务提出u1.2规划技术概述u 1.2.1 GSM网络规划概述u 1.2.2 GSM无线网络规划的主要步骤u1.3 GSM频率规划u 1.3.1 GSM频率规划u 1.3.2同邻频干

25、扰分析u 1.3.3 BSIC规划u1.4容量规划u 1.4.1 TCH容量规划u 1.4.2 SDCCH容量规划u 1.4.3 PCH容量规划u1.5位置区规划u 1.5.1 BSC分配u 1.5.2位置区规划u1.6覆盖规划u1.7任务解决覆盖规划u覆盖规划流程 覆盖规划u图形面积与半径或直径的关系 链路预算 通过对系统中上下行信号传播途径中各种影响因素进行考察，对系统的覆盖能力进行估计，获得保持一定通信质量下链路所允许的最大传播损耗。 上行链路上行链路 uPL_UL=Pout_MS+Ga_BS+Ga_MS+GdBTSLf_BSMrfMfMI LpLb CPLS_BSuPL_UL 上行链路

26、最大传播损耗uPout_MS基站业务信道最大发射功率uLf_BS 馈线损耗uGa_BS 基站天线增益、Ga_MS移动台天线增益、GdBTS分集接收增益uMrf瑞利衰落余量（当不跳频时）uMf 阴影衰落余量（与传播环境相关）uMI 干扰余量uLp 建筑物穿透损耗（要求室内覆盖时使用）uLb 人体损耗uCPL 车体损耗下行链路下行链路 uPL_DL=Pout_BSLf_BS+Ga_BS+Ga_MSMrfMfMI LpLbCPLLslantBTSS_MSuPL_DL 下行链路最大传播损耗uPout_BS基站业务信道最大发射功率uLf_BS 馈线损耗uGa_BS 基站天线增益、Ga_MS移动台天线增益

27、uMrf瑞利衰落余量（当不跳频时）uMf 阴影衰落余量（与传播环境相关）uMI 干扰余量uLp 建筑物穿透损耗（要求室内覆盖时使用）uLb 人体损耗uCPL 车体损耗uLslantBTS极化倾斜损耗，一般取1.5dB(当采用45度极化天线） 系统上下行功率平衡系统上下行功率平衡 u覆盖区域：这个区域内下行信号电平（即MS接收信号）约95%左右强于某个要求值（-90dB即1 pW），同时，上行也一样，BTS接收信号95%高于某个要求值；最终覆盖区域取决于信号弱的方向的覆盖区域。u两个参数很关键：BTS接收灵敏度（BTSsens）及MS接收灵敏度（MSsens）u系统平衡公式：要求接收的电平大于等于其相应接收机灵敏度。u小区半径估算u在系统上下行功率平衡下，计算出允许最大路径损耗Lpmax,选取合适的传播模型，得到小区覆盖半径R。u所需站点数=规划面积/小区覆盖面积。任务解决 u任务任务1：要规划一个：要规划一个GSM网络，就要使网络满足网络，就要使网络满足一定的容量、质量和覆盖需求。为达到容量要求，一定的容量、质量和覆