GSM频率规划基础

1、l第一部分第一部分 频率规划导言频率规划导言l一、 频率规划的作用和频率复用的根据 l二、 蜂窝系统的频率划分l第二部分第二部分 频率复用规则频率复用规则l一、 频率分配的原则 1、4X3的频率分组和复用模式讨论 2、3X3的频率分组和复用模式讨论 3、1X3的频率分组和复用模式讨论 4、GSM频率分配的原则总结 l二、 切换方面的原则l 规划蜂窝系统时，我们要考虑的一个主要目标是如何尽可能地达到高系统容量。换句话说，就是在保持可接受的服务等级水平的话音质量的前提条件下，如何达到高话务密度（每平方公里用户数尽可能多）。受频率资源的限制，给定某个蜂窝系统的频率有限。频率规划要解决的一个问题就是怎

2、样更有效率地利用频率资源。和传统的移动系统相比较，蜂窝系统通过更有效的频率复用模式来提高频带利用率。 l传统移动通信系统的基站天线架设得尽量高，功率输出尽量大，一个基站的覆盖面积当然也就尽量大了；传统移动通信系统中使用同频率的系统之间的距离要足够远，以保证干扰信号的电平低于接收机的接收门限。其最终的基站覆盖范围是受接收机的接收门限而定的，所以说传统的移动系统可以说是属于噪声受限系统。而实际上即使干扰信号很大，只要有用信号电平比干扰信号电平高出一定的dB值，用户也还是可以接受的。蜂窝移动通信系统就是利用这一特性，通过在一定的距离上进行频率复用的方式来达到所需的C/I（同频干扰）、C/A（邻频干扰

3、）值。对于一个成熟的蜂窝移动通信系统来说，其最终的基站覆盖范围是受同频干扰而定，属于干扰受限系统。l蜂窝系统是将所需覆盖的地区分为若干小的基站覆盖区，然后将可用的频率分成若干组，每小区使用一组频率，并隔开一定的距离复用相同的频率。虽说将频率分组后，该频段所服务的用户数会减少，但由于采用了频率复用方式，相当于该系统拥有“复用次数乘以频段乘以系数L（L随复用方式、复用次数和频段而变，L=1）”的频率范围。l举例来说，对某个城市GSM系统可用12MHz，共有60个频点，可提供466.3Erl(480TCH)，4X3复用分成12组，每组5个频点，复用4次，可提供31(40TCH)X12X4=1488E

4、rl，相当于拥有1489个TCH（186个频点），37.2MHz带宽。这就是蜂窝系统能有效利用频率的基本原理。 l图1为理想的12小区复用方式，是将频率共分为12组进行复用。假设各基站参数一样，地形地物也完全一样，主要是利用复用距离来控制干扰信号。设小区半径为R，复用距离为D，对于GSM系统来说，C/I最小值为9dB，即C/I=7.94。 3142575626765475317324复用距离D小区半径R复用图1. 12小区复用方式lGSM系统我们通常采用4X3、2X6（非跳频系统频率规划、跳频系统bcch频率规划），3X3（采用基带跳频的non_bcch频率规划），1X3（采用合成器跳频的no

5、n_bcch载频规划）。本文第二部分将着重介绍MOTOROLA GSM系统中经常采用的4X3、3X3、1X3频率规划规则。 lGSM作为当前世界上分布最广的蜂窝移动系统，也是目前国内移动系统的主干网络，承载了国内的大部分手机用户。由于900MHz频带有限，可容纳的用户数有限，所以GSM系统又发展到1800MHz。l900MHzl接收(上行） 880 - 915 MHz l发射(下行) 925 - 960 MHzl174个独立无线频率信道ARFCNl1800MHzl接收(上行） 1710 - 1755 MHz l发射(下行) 1805 - 1850 MHzl374个独立无线频率信道ARFCN G

6、SMGSM900EGSMGSM1800频带(MHz)251075双工间隔(MHz)4595频道数12449374频道带宽(kHz)200l一般情况下，GSM系统常采用全向站：7小区复用（未跳频系统）；定向站：4X3（未跳频系统）、3X3 小区复用（一般是采用基带跳频的non_bcch载频，也有未跳频采用的，但效果不好）和1X3小区复用（采用合成器跳频的non_bcch载频）。不管怎样进行频率复用，我们做频率规划最重要的原则就是：将相同和相邻的频率尽可能分隔开来，以避免同频、邻频干扰，特别是相对的邻小区要尽量避开同频、邻频现象。l以下分别讨论4X3、3X3、1X3的复用方式和规则。（4X3、3X

7、3、1X3的频率规划均针对采用定向天线的三扇区基站，全向小区的频率规划应满足7小区复用原则） l顾名思义，4X3复用是将可用频率分为4X3=12组，分别标志为A1、B1、C1，D1、A2、B2、C2、D2、A3、B3、C3、D3，以下表为例：A1B1C1D1A2B2C2D2A3B3C3D3123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536l再将A1、A2、A3为一大组分配给某基站的3个扇区，B1、B2、B3，C1、C2、C3，D1、D2、D3分别为一大组分配给相邻基站的3个扇区。显然，我们有以下六种频率复用方式：l按照

8、上面的频率顺序分组方式，不存在相邻基站同频的问题，但还有相对小区邻频现象：（见图中红色箭头所指位置） 方式1：D1-A2；方式2：D2-A3；方式3：D1-A2；方式4：D2-A3；方式5：D3-A1；方式6：D3-A1。 l为此，我们换一种频率分组方式来看看，见下表： A1B1C1D1A2B2C2D2A3B3C3D3124358769111012131416151720191821232224252628272932313033353436同样六种复用方式： 方式1、4无相对邻频现象；方式2：C1-A2；方式3：B2-A3:方式5：C1-A2，B2-A3，D3-A1;方式6：D3-A1.因此

9、我们推荐采用以上频率分组的复用方式1、4。由于各个系统的基站未必正好位于网格上，所以我们采用前面的频率顺序分组的方法也未尝不可，但需避免相对邻小区邻频的问题。 l3X3复用将可用频率分为9组，分别标志为：A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3。如下表所示： A1B1C1A2B2C2A3B3C3123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536l有以下两种复用方式： 方式1：无相对小区邻频现象；方式2：C1-A2，C2-A3，C3-A1。显然，方式1的复用方式更好。 1X3是频率复用最为紧密的一种方式，一般

10、采用在合成器跳频系统中，同时还需采用DTX、功率控制、天线分集等抗干扰技术，以弥补由于复用距离减小而带来的干扰恶化。它是将所有non_bcch频率分成A1、A2、A3三组，将这三组分别作为每个基站3个扇区的MA，如表所示：A1147101316192225283134A2258111417202326293235A3369121518212427303336 在跳频负载（小区频率数/MA长度）小于50%时，应保证同一基站内3个小区的MAIO不邻频，每个基站的相同方向的小区的MAIO一致，同一基站3个小区的HSN相同，相邻基站的HSN不同，且同HSN的基站距离应尽量远。 l 同一基站内不能同邻频

11、，一般跳频时（指合成器跳频），同一基站各小区的跳频算法（HSN）一致，但起跳点（MAIO）不能邻频。注意：凡采用CCB合路的不支持跳频。l 相对小区不能同频，应避免邻频，特别是BCCH和SDCCH载频（一般为该小区第1和第2个载频）。采用跳频时，相邻基站的起跳点可相同，但跳频算法不可一致。l BSIC的设计也应注意， BSIC8NCCBCC，BCC可在07之间选择，所以相近的同、邻频小区BSIC应尽量不一致，应尽量避免在近距离内出现同频（特别是BCCH载频）、同BSIC的情况。l 同模拟频率规划相同，基站间有较高的山，不作为邻站考虑；若基站间有大片水域，则要作为邻站考虑。l 未跳频前，不限制B

12、CCH载频的使用范围时，BCCH载频可尽量错开，跳频时BCCH应划出一定的频段，做4X3复用，若频率足够用的话，BCCH可考虑采用5X3甚至是6X3的复用模式，以减小BCCH间的干扰。 l 以上列出了频率规划的一些原则，但做频率规划还有另外一个重要的原则，就是要符合当地的实际情况。每个系统的地形、基站情况都不一样，无线信号的传播也不一样，这就要求我们在做频率规划前，多了解一些当地的实际情况，不拘泥于一般频率复用的套路，频率分配方式因地而宜，尽量使频率规划满足当地的情况。有条件的话，可利用一些专用规划工具结合电子地图进行场强预测，首先观察各小区的覆盖区域是否合理，然后对干扰达不到要求（预测时的同频干扰我们一般设置为12dB左右，留3dB的余量）的区域进行覆盖调整或频率规划的修正。在基站开通后，由路测和一些统计数据来判断覆盖频率规划是否恰当。对干扰较严重的区域，可利用调节覆盖、修正频率规划等方法加以处理。 l 越区切换是蜂窝移动通信系统区别于其它无线通信的一个主要特征。GSM系统中大部分切换原则与模拟系统相同，但也有一些有别于模拟系统，如模拟系统的切换对象以基站为中心，一般向外只做一层切换关系；