GSM无线网络优化初级教程

1、上海网驭通讯技术NetRein Communication Ltd. ,Shanghai地址：上海市虹桥路333号600 ：86-21-54241315 ：86-21-54241316-8001 ：200030GSM无线网络优化初级教程文档编号：撰写时间： 2001年10月撰写者：状态：正式稿提交时间： 2002年1月目录 TOC o 1-3 h z HYPERLINK l _Toc4064676 1GSM无线网络规划优化整体流程 PAGEREF _Toc4064676 h 6 HYPERLINK l _Toc4064677 2无线根底知识 PAGEREF _Toc4064677 h 7 HY

2、PERLINK l _Toc4064678 2.1无线电传播根底知识 PAGEREF _Toc4064678 h 7 HYPERLINK l _Toc4064679 陆地移动通信的信号传播 PAGEREF _Toc4064679 h 7 HYPERLINK l _Toc4064680 传播模型 PAGEREF _Toc4064680 h 16 HYPERLINK l _Toc4064681 Okumura-Hata模型 PAGEREF _Toc4064681 h 16 HYPERLINK l _Toc4064682 COST-231模型 PAGEREF _Toc4064682 h 24 HYP

3、ERLINK l _Toc4064683 通用模型 PAGEREF _Toc4064683 h 25 HYPERLINK l _Toc4064684 COST-231-Walfish-Ikegami模型 PAGEREF _Toc4064684 h 28 HYPERLINK l _Toc4064685 系统余量 PAGEREF _Toc4064685 h 32 HYPERLINK l _Toc4064686 恶化量的储藏 PAGEREF _Toc4064686 h 34 HYPERLINK l _Toc4064687 各类损耗 PAGEREF _Toc4064687 h 35 HYPERLINK

4、 l _Toc4064688 基站天线输入功率EIRP的计算 PAGEREF _Toc4064688 h 36 HYPERLINK l _Toc4064689 2.2上下行链路平衡 PAGEREF _Toc4064689 h 36 HYPERLINK l _Toc4064690 上下行链路平衡的意义 PAGEREF _Toc4064690 h 36 HYPERLINK l _Toc4064691 上下行链路平衡的计算公式 PAGEREF _Toc4064691 h 37 HYPERLINK l _Toc4064692 2.3频率复用 PAGEREF _Toc4064692 h 38 HYPER

5、LINK l _Toc4064693 蜂窝结构的形成规那么 PAGEREF _Toc4064693 h 39 HYPERLINK l _Toc4064694 频率复用技术及干扰分析 PAGEREF _Toc4064694 h 40 HYPERLINK l _Toc4064695 规那么频率复用 PAGEREF _Toc4064695 h 40 HYPERLINK l _Toc4064696 多重频率复用MRP PAGEREF _Toc4064696 h 44 HYPERLINK l _Toc4064697 同心圆Concentric Cell技术 PAGEREF _Toc4064697 h 4

6、9 HYPERLINK l _Toc4064698 跳频(FH) PAGEREF _Toc4064698 h 53 HYPERLINK l _Toc4064699 2.4近端对远端效应 PAGEREF _Toc4064699 h 57 HYPERLINK l _Toc4064700 2.5分集接收 PAGEREF _Toc4064700 h 58 HYPERLINK l _Toc4064701 分集原理 PAGEREF _Toc4064701 h 58 HYPERLINK l _Toc4064702 水平分集 PAGEREF _Toc4064702 h 58 HYPERLINK l _Toc4

7、064703 极化分集 PAGEREF _Toc4064703 h 58 HYPERLINK l _Toc4064704 频率分集 PAGEREF _Toc4064704 h 58 HYPERLINK l _Toc4064705 干扰分集 PAGEREF _Toc4064705 h 58 HYPERLINK l _Toc4064706 多径分集 PAGEREF _Toc4064706 h 58 HYPERLINK l _Toc4064707 3容量根底知识 PAGEREF _Toc4064707 h 58 HYPERLINK l _Toc4064708 3.1话务计算模型 PAGEREF _T

8、oc4064708 h 58 HYPERLINK l _Toc4064709 话务量与BHCA PAGEREF _Toc4064709 h 58 HYPERLINK l _Toc4064710 呼损率及爱尔兰呼损计算表 PAGEREF _Toc4064710 h 60 HYPERLINK l _Toc4064711 3.2话务分布预测 PAGEREF _Toc4064711 h 62 HYPERLINK l _Toc4064712 3.3基站容量规划 PAGEREF _Toc4064712 h 62 HYPERLINK l _Toc4064713 4天线根底知识 PAGEREF _Toc406

9、4713 h 65 HYPERLINK l _Toc4064714 4.1天线根本技术参数 PAGEREF _Toc4064714 h 65 HYPERLINK l _Toc4064715 天线工作频段的选取 PAGEREF _Toc4064715 h 65 HYPERLINK l _Toc4064716 天线辐射方向图的选取 PAGEREF _Toc4064716 h 66 HYPERLINK l _Toc4064717 天线极化方式的选取 PAGEREF _Toc4064717 h 66 HYPERLINK l _Toc4064718 天线增益的选取 PAGEREF _Toc4064718

10、 h 67 HYPERLINK l _Toc4064719 天线水平波瓣3dB宽度的选取 PAGEREF _Toc4064719 h 68 HYPERLINK l _Toc4064720 天线垂直波瓣3dB宽度的选取 PAGEREF _Toc4064720 h 69 HYPERLINK l _Toc4064721 天线下倾方式的选取 PAGEREF _Toc4064721 h 70 HYPERLINK l _Toc4064722 天线前后比的选取 PAGEREF _Toc4064722 h 71 HYPERLINK l _Toc4064723 天线旁瓣抑制与零点填充特性 PAGEREF _To

11、c4064723 h 71 HYPERLINK l _Toc4064724 天线功率容量的选取 PAGEREF _Toc4064724 h 73 HYPERLINK l _Toc4064725 天线三阶互调 PAGEREF _Toc4064725 h 73 HYPERLINK l _Toc4064726 天线端口之间的隔离度 PAGEREF _Toc4064726 h 74 HYPERLINK l _Toc4064727 4.2天线根本技术参数 PAGEREF _Toc4064727 h 74 HYPERLINK l _Toc4064728 4.3全向天线与定向天线 PAGEREF _Toc4

12、064728 h 74 HYPERLINK l _Toc4064729 4.4天线增益与天线方向系数 PAGEREF _Toc4064729 h 74 HYPERLINK l _Toc4064730 4.5天线方向图 PAGEREF _Toc4064730 h 74 HYPERLINK l _Toc4064731 4.6点源天线 PAGEREF _Toc4064731 h 74 HYPERLINK l _Toc4064732 4.7dBi与dBd PAGEREF _Toc4064732 h 74 HYPERLINK l _Toc4064733 4.8水平3dB波瓣角 PAGEREF _Toc4

13、064733 h 74 HYPERLINK l _Toc4064734 4.9垂直3dB波瓣角 PAGEREF _Toc4064734 h 74 HYPERLINK l _Toc4064735 4.10天线主瓣与副瓣 PAGEREF _Toc4064735 h 74 HYPERLINK l _Toc4064736 4.11零点 PAGEREF _Toc4064736 h 74 HYPERLINK l _Toc4064737 4.12天线增益、水平3dB波瓣角和垂直3dB波瓣角关系 PAGEREF _Toc4064737 h 74 HYPERLINK l _Toc4064738 4.13定向小区

14、对频率复用系数的改善 PAGEREF _Toc4064738 h 74 HYPERLINK l _Toc4064739 4.14电子下倾与机械下倾 PAGEREF _Toc4064739 h 74 HYPERLINK l _Toc4064740 4.15特种天线简介 PAGEREF _Toc4064740 h 74 HYPERLINK l _Toc4064741 5无线资源参数 PAGEREF _Toc4064741 h 74 HYPERLINK l _Toc4064742 5.1网络识别参数 PAGEREF _Toc4064742 h 75 HYPERLINK l _Toc4064743 5

15、.2系统控制参数 PAGEREF _Toc4064743 h 80 HYPERLINK l _Toc4064744 5.3小区选择参数 PAGEREF _Toc4064744 h 97 HYPERLINK l _Toc4064745 5.4网络功能参数 PAGEREF _Toc4064745 h 103 HYPERLINK l _Toc4064746 6场强测试 PAGEREF _Toc4064746 h 109 HYPERLINK l _Toc4064747 6.1场强测试的目的 PAGEREF _Toc4064747 h 109 HYPERLINK l _Toc4064748 6.2场强测

16、试的要求 PAGEREF _Toc4064748 h 109 HYPERLINK l _Toc4064749 6.3场强测试设备根本示意图 PAGEREF _Toc4064749 h 109 HYPERLINK l _Toc4064750 7CQT测试 PAGEREF _Toc4064750 h 109 HYPERLINK l _Toc4064751 7.1CQT测试的目的 PAGEREF _Toc4064751 h 109 HYPERLINK l _Toc4064752 7.2CQT测试的内容与方法 PAGEREF _Toc4064752 h 109 HYPERLINK l _Toc4064

17、753 8无线路测 PAGEREF _Toc4064753 h 109 HYPERLINK l _Toc4064754 8.1路测的原理和目的 PAGEREF _Toc4064754 h 109 HYPERLINK l _Toc4064755 8.2路测数据的内容和作用 PAGEREF _Toc4064755 h 109 HYPERLINK l _Toc4064756 8.3路测设备的根本构成 PAGEREF _Toc4064756 h 109 HYPERLINK l _Toc4064757 8.4带扫频接收机的路测设备 PAGEREF _Toc4064757 h 109 HYPERLINK

18、l _Toc4064758 8.5路测前的数据准备 PAGEREF _Toc4064758 h 109 HYPERLINK l _Toc4064759 9L3消息根底知识 PAGEREF _Toc4064759 h 109 HYPERLINK l _Toc4064760 9.1空中接口和层3信息 PAGEREF _Toc4064760 h 109 HYPERLINK l _Toc4064761 9.2层3信息统计表 PAGEREF _Toc4064761 h 110 HYPERLINK l _Toc4064762 9.3层3测量统计报告 PAGEREF _Toc4064762 h 111 HY

19、PERLINK l _Toc4064763 9.4层3中的重要信令 PAGEREF _Toc4064763 h 114 HYPERLINK l _Toc4064764 10信令流程 PAGEREF _Toc4064764 h 114 HYPERLINK l _Toc4064765 10.1位置更新 PAGEREF _Toc4064765 h 114 HYPERLINK l _Toc4064766 10.2移动主叫 PAGEREF _Toc4064766 h 117 HYPERLINK l _Toc4064767 10.3移动被叫 PAGEREF _Toc4064767 h 120 HYPERL

20、INK l _Toc4064768 10.4网络侧始呼 PAGEREF _Toc4064768 h 125 HYPERLINK l _Toc4064769 10.5网络侧终呼 PAGEREF _Toc4064769 h 125 HYPERLINK l _Toc4064770 10.6小区内切换 PAGEREF _Toc4064770 h 125 HYPERLINK l _Toc4064771 10.7小区间切换 PAGEREF _Toc4064771 h 126 HYPERLINK l _Toc4064772 10.8紧急呼叫 PAGEREF _Toc4064772 h 126GSM无线网络规

21、划优化整体流程无线根底知识无线电传播根底知识移动通信的电波传播是一个非常复杂的问题，这是由于移动通信对象至少有一方是移动的，这就使得电波传播的路径随时随地在变动。而且，在传播路径上可能要经过许多不同的地形和遇到各种复杂的地物，由于移动台天线仅离地面110m，使得在传播路径上的各种地形地物都严重影响电波传播。移动通信中，收信信号强度或传播损耗是具有变动特性的随机量，因而需要用中值和瞬时值两个参量联合表征，并需要用统计分析方法才能获得这些参量及其变动特性。了解移动环境中电波传播的特性是蜂窝无线网络优化的根底。陆地移动通信的信号传播移动通信无线环境移动通信采用无线电波传播信息，即无线信道。而移动台又

22、经常处于不断运动状态之中，因而导致接收到的信号幅度和相位将随时间、地点而不断地变化。特别是GSM等陆地移动通信方式，遭受到地形、地物的影响极大。因此需要对网络所在无线环境进行研究。图 AUTONUM ：无线电波在空中可能的传播方式根据电波传播理论，不同的传播媒质对无线电波的影响不同，依不同的路径，无线电波的传播方式可能有如上图几种。视线内为反射区，视距外为绕射区。在VHF和UHF陆地移动通信通常都是利用视距传播GSM无线局部就是工作在UHF频段中的，到达接收天线的信号主要是直射波和反射波还有外表波的矢量合成。至于地外表波因受地形环境的影响而传播衰减较大。在刚好超过无线电水平线范围时，主要的模式

23、是绕射波传播。如果传播距离继续增大，绕射损耗将迅速增加，而无线信号在对流层散射传播的不稳定和电离层反射传播的路径遥远而产生的衰减大和稳定性差，使得绕射波对UHF这一频段信号传播的奉献很小，且在GSM无线小区的半径都限制在35km内，因此主要考虑视距内及近视距内传播方式，对于视距外绕射的研究那么适用于固定无线电通信。在规划工程设计中根据对电波传播的研究选择适用环境的模型设计无线电路，进行传播计算和覆盖区预测。 由于GSM移动通信系统，移动台天线离地面较低，受地形和人为环境的影响，直射波经常受到阻挡，虽然有时也出现直射波的信号较强，但在移动通信网的覆盖区设计中就不能根据这个最正确情况来考虑，而是应

24、该根据边缘地区常遇到的弱信号或非直射波条件进行设计，也就是实际上起作用的由移动台附近散射体产生的多个反射波和一个直射波，或者只有反射波的叠加。研究说明，电波传播特性与电波频率、传播距离、天线的极化方式、天线高度有关，更重要的是电波传播路径的地形、地物、地面电特性能参数、随着时间、季节等地理性因素变化而变化，调查和确定规划区域的综合环境状况就是网络规划中一项重要的工作。如果移动通信的具体环境一旦确定，那么电波传播就主要取决于电波传播、传播距离和天线高度与特性。 GSM的电波传播特性 研究电波传播的目的就是要能够预测移动通信的场强，估算出无线电路径的损耗，并根据电波传播的各种特性制定无线网络设台组

25、网与优化方案。从电磁场的经典理论可知，在一个自由空间进而在光滑地面或球面上的电波传播特征和损耗较为精确计算的方法。但由上述讨论可以看出非光滑地面且移动环境、条件的电波传播，现象复杂，理论推导难度大；并且在陆地移动通信中 ，由于移动体行人、汽车要在行进中进行通话，而移动台的天线高度又很低，通常就在地面上14米，因此就有区别于其他无线通信的两个重要的特点：随着移动的行进，由于建筑物、树木、地形起伏以及其他人为的、自然的障碍的连续变化，接收信号场强会产生两种衰落，即多径衰落和地形衰落。前者是快速的微观性变化，也就称为快衰落；而后者是缓慢的宏观变化，又称为慢衰落或阴影效应。在实际信号表现为两者是叠加在

26、一起的。并且这里所讲的快、慢衰落与固定无线的快、慢衰落机理是不一样的。因为移动台不仅天线低，而且其运动速度方向是任意的。信号是通过重重阻碍、屡次反射或散射的传播路线进行收发连接的，在任一接收点上的场强是多径信号的矢量合成结果，从而形成随机驻波场。特别是移动台还会在这个随机驻波场中运动，其接收场强就会出现随机起伏变化，即具有移动通信特点的衰落。在城市环境中，衰落信号的平均场强与光滑平地面或球面地面传播相比要小得多约低20dB以上，如以下图，并且收信的质量要受到环境噪声和多径衰落的严重影响。在城市环境中，衰落信号的平均场强与光滑平地面或球面地面传播相比要小得多约低20dB以上，如以下图，并且收信的

27、质量要受到环境噪声和多径衰落的严重影响。某市区实测场强与距离的关系曲线因此，除了光滑平地面或球形地面这种特定的传播条件以外，对于实际的城市、郊区、村镇、山区等的移动通信，必须根据不同的传播环境和地形特征，运用统计分析的方法找出现应条件下的传播规律，以获得准确因此接收信号场强的方法。经过人们多年的研究，在测试和数据统计根底上总结出来的经验性、半经验性公式。移动环境与信号衰落移动环境对移动通信链路也就是移动信道特性起着关键性作用。确定某个区域的传播环境的主要因素有：自然地形高山、丘陵、平原或水域等；人工建筑的数量、高度、分布和外表材料等特征；该地区的植被特征；气候状况自然和人为的电磁环境和噪声状况

28、。当然，移动通信链路特性还受到通信系统工作频率和移动台运动状况的影响。比方静止与低速运动的移动台所面临的移动环境问题与高速车辆上的移动台有很大不同。因此首先应当搞清无线电信号在移动信道中可能发生的变化以及发生变化的原因。移动信道是一种时变信道。无线电信号通过移动信道时会遭受来自不同途径的衰减损害。由上述分析可知，这些损害可以归纳为三类。接收信号规律可以用下式表示： 在式中|表示移动台与基站之间的距离。也就是，接收信号功率是距离的函数，矢量|表示了距离的方向性。并且在移动台移动时，距离又是时间的函数，这样上式还可以表示为时间函数形式P(t)。另外，对接收信号而言，知道其功率P(t)，与知道场强E

29、(t)和幅度r(t)是等效的。上述公式表示出对信道对传输信号三个作用：自由空间传播损耗与弥散，用表示，其中n一般为34。阴影衰落，用表示。也是上面讨论由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其它阻碍物对电波遮蔽所引起的衰落。也就是电波遇到障碍物，除了反射、穿透外，还有绕射的特征。因此在障碍物后会形成一个电波阴影区，见以下图。这种衰落实际上也是由于移动性产生的，即接收信号局部中值电平变化的幅度取决于信号的频率和障碍物状况。一般来讲，频率较低的信号，其绕射能力要较频率较高的强，与穿透能力相反，这一点在规划中需要注意。移动台在阴影区能维持通信联络一般情况下都有电波绕射的奉献。阴影区形成示意图多径衰落，用表

30、示。也就是由于移动环境的多径传输而引进的衰落。多径衰落是移动通信中最具有特色的局部。如前所述，由于多径传播，到达移动台可能包括直射波、反射波和绕射波等都在变，且电波到达接收点的振幅和相位不可能一样，将产生干预现象，其结果将使移动台实际接收的合成波场强的振幅、相位随时间发生急剧变化，这就造成了无线电快速的深度衰落。以下图是信号场强快衰落实测真实记录。测试条件是900MHz，移动台车速为20km/h。可以看出衰落深度超过20dB，实际中甚至会超过了30dB。 特别还要说明的是多径衰落带来的多径时延还对数字通信系统有很大的影响，也就是解调信号的时延展宽现象，可能带来严重的码间干扰。实测多径衰落信号根

31、据研究，上述三种效应作用于不同距离范围内。用以下图给出典型的实测接收信号场强分析，可以充分说明这点。1在数十波长的范围内，接收信号场强的瞬时值呈现快速变化的特征。这就对应于多径衰落，其衰落特征在幅度上符合瑞利分布，相位上服从均匀分布。由于衰落速率较快，又被称为快衰落和短区间衰落short-team fading。在数十个波长范围对测量信号取平均，可以得到短区间中值。2在数百波长的区间内，信号短区间中值也出现缓慢变动的特征。这就对应于阴影衰落，其衰落特征符合对数正态分布，其概率密度为：接收信号的局部均值为整个测试区的平均值，即的期望值。具体取决于发射机功率，发射和接收天线高度以及移动台与基站的距

32、离。为标准偏差，取决与测试区的地物地形、工作频率等因素。这种衰落由于衰落速率较慢，又被称为慢衰落。在较大区间对短区间中值再求取平均，可以得到长区间中值。3长区间中值又随着距基站的距离而变，其衰减特性一般服从规律。由它最终表示在以公里计的较大范围内接收信号的变化特征。对于衰落的统计表示方法主要有如下特征量：衰落率、电平通过率和衰落持续时间，其中衰落率是对衰落特征的最简洁的描述。衰落率是指信号包络在单位时间以正斜率通过中值电平的次数。简单地讲，衰落率是信号包络衰落的速率。衰落率与发射频率、移动台行进速度和方向以及多径传播的路径数有关。测试结果说明，当移动台的行进方向朝着或背着电波传播方向时，衰落最

33、快。平均衰落率可以用下式表示：这里，速度v的单位为km/h，频率单位为MHZ，平均衰落率单位为赫兹。从系统工程角度来看，传播损耗和阴影衰落主要影响到无线区域的覆盖情况。必须采用合理的规划设计来消除这种不利的影响。而多径衰落会严重影响信号传输质量，并且由于环境复杂的特点是不可以防止的，在GSM系统中采用了信道编码和交织技术、跳频和自适应均衡技术多种方式来对抗衰落，在规划中要求考虑到多径衰落，并对衰落率要留有设计裕量。电波传播的场强测试技术移动环境中实际接受信号电平是快衰落叠加在慢衰落信号之上形成的。为了分析方便，接收信号电平函数还可以表述为：式中：x为距离；本地均值，是长期衰落与空间损耗的合成；

34、短期衰落 r(x) 接收信号那么：其中2L为平均采样区间长度，也叫本征长度。效劳区内地形地物在某一段时间内是根本不变的，所以对于确定的基站，某一确实定的地点，本地均值m(x)也是确定的。场强测试就是获取某一地区各点位置的本地均值，要获取本地均值，就要从接收信号r(x)中去除瑞利衰落的影响。对于一组测量信号数据r(x)进行平均时，假设本征长度2L太短，那么仍有快衰落的影响存在；假设2L太长，那么会把慢衰落也平均掉。William C.Y.Lee的理论认为，在2L为40个波长间隔内，采用36或最多50个抽样点的方法能有效的去除快衰落的影响。40个波长作为一小段长度是一个较为合理的取值。如果小段长度

35、比40个波长短，平均结果仍将保持有微弱的瑞利衰落；如果比40个波长大，那么会平滑掉本地均值数据。两个抽样点的相关系数小于0.2，其间隔应大于等于0.8个波长，因此40个波长的长度内应有50个抽样点。Lee证明了使用这种测量方法，可使测试数据与实际本地均值的偏差小于1dB。因此，在做场强路测时，要保证在40个波长间隔内，采用36或最多50个抽样点，抽样点太多或太少，均不合理。这一方面要考虑测试设备的性能，也要考虑车速。车速不能太快，也不能太慢。合理的车速计算如下：设车速为v，测试设备如高速扫频仪每秒采样n个同一频点的接收功率，波长为 900MHz为1/3米，1800MHz为1/6米，那么有：40

36、/v*n=36例如，对900MHz，测试设备每秒采样25个同一频点的数据，那么合理的车速为2433km/h。传播模型传播损耗的预测 在设计与规划移动通信系统时，最为首要的问题在给定条件下如何计算出接收信号的场强，由于引入了衰落的概念，就用接收信号中值来表示。这样，才能进一步设计系统或设备的其他参数或指标。给定的条件包括发射机天线高度、位置、工作频率，接收天线高度以及它们的距离等。可以将其综合为电波传播的路径损耗预测问题，又称为信号中值场强预测。由于移动环境的复杂与多变性，对接收信号中值进行准确计算是相等困难的。工程上做法是，在大量场强测试的根底上，经过对数据的分析与统计处理，找出各种地形与地物

37、下的传播损耗与距离、天线高度、工作频率的关系，给出传播特性的计算公式，并建立对应的传播预测模型，从而能用较简单的方法预测接收信号的中值。我们不妨先看一看。自由空间根本传输损耗的计算公式。在自由空间里传播的电波不产生反射、折射、散射、绕射和吸收等现象，只存在因扩散而造成的衰减。所以，其根本传输损耗Lbf 可由下式计算：式中：计算排列，MHz； 收发天线间距离，km。非自由空间的传播损耗经验公式也是建立在对上式进行修正的根底上的虽然有时的修正会很大。 通用的传播模型GSM网络规划较为通用的传播模型主要有奥村模型(Okumura-Hata)、COST231模型等等，下面主要阐述几种常用模型。Okum

38、ura-Hata模型由于使用Okumura模型，需要查找其给出的各种曲线，不利于计算机预测。HATA根据Okumura的根本中值场强预测曲线，通过曲线拟合，提出了传播损耗的经验公式，即Okumura-Hata模型。HATA在提出这个模型时作了以下三点假设，以求简化：1作为两个全向天线之间的传播损耗处理；2作为准平滑地形而不是不规那么地形处理；3以城市市区的传播损耗公式作为标准，其他地区采用校正公式进行修正。适用条件f为1501500MHz；基站天线有效高度为30200米；移动台天线高度为110米；通信距离为135km；传播损耗公式公式说明d的单位为km，f的单位为MHz；为城市市区的根本传播损

39、耗中值；hb、hm基站、移动台天线有效高度，单位为米；基站天线有效高度计算：设基站天线离地面的高度为，基站地面的海拔高度为，移动台天线离地面的高度为，移动台所在位置的地面海拔高度为。那么基站天线的有效高度hb=+-，移动台天线的有效高度为。注：基站天线有效高度计算有多种方法，如：基站周围510公里的范围内的地面海拔高度的平均；基站周围510公里的范围内的地面海拔高度的地形拟合线；等等；不同的计算方法一方面与所使用的传播模型有关，另外也与计算精度要求有关。移动台天线高度修正因子：远距离传播修正因子：各种修正因子街道校正因子一般资料上只给出了与传播方向成水平或垂直的损耗修正曲线，为了便于计算，下面

40、给出了任意角度的拟合公式。设传播方向与街道的夹角为，那么：实际上，街道效应一般在810km后将会消失，故只考虑10km之内。Kmr郊区校正因子Qo开阔地校正因子Qr准开阔地校正因子农村校正因子Kh丘陵地校正因子h地形起伏高度，如以下图。由移动台算起，向基站方向延伸10km缺乏10km，那么以实际距离计算，在此范围内计算地形起伏高度的10%到90%之间的差值适用于屡次起伏的情况，起伏次数3。=-h/8-。为计算剖面上h的最小地形高度；Ksp一般倾斜地形校正因子斜坡地形有可能产生第二次地面反射。在水平距离d2d1时，上面图中正负斜坡都有可能产生第二次地面反射。近似归纳斜坡地修正因子为：以毫弧度为单

41、位，d的单位为km为移动台与基站连线的剖面上，移动台前后一公里内地形高度的平均倾角用最小二乘法Kim孤立山峰校正因子；这里使用刀刃绕射损耗来计算，虽然计算量稍大，但要准确一些；如下图：先求出单个刀刃的4个参数，即，工作波长；用此4个参数计算新参数：计算绕射损耗：Ks海湖混合路径校正因子传播路径遇上水域时分两种情况考虑，如图：定义修正因子为其中q = ds / d (%)；为剖面上全程水体的长度。选用公式a还是b的判定方法：如果基站与移动台的剖面上，靠近基站200米内有水体，那么：否那么S()建筑物密度校正因子a建筑物密度，%表示；各种修正因子的组合使用情况总体路损：EET的修正因子ERICSS

42、ON公司的EET软件提出一套新的修正因子的计算方法。具体如下：街道校正因子；同Okumura-Hata模型；Kmr郊区校正因子；同Okumura-Hata模型；Qo开阔地校正因子同Okumura-Hata模型；Qr准开阔地校正因子；同Okumura-Hata模型；农村校正因子；同Okumura-Hata模型；Kh丘陵地校正因子；的定义同Okumura-Hata模型；h为移动台相对于=0处的高度；Ksp一般倾斜地形校正因子为移动台与基站连线的剖面上，移动台前后2.5公里内地形高度的平均倾角用最小二乘法以毫弧度为单位。A、B、C参数如下：D(km)ABC60-0.0094110.76200.22=

43、30-0.0134000.6313-0.63600.8492-1.67711.47-30.4119.45=300.6259-1.2809.184-25.199.790150.0498-1.0658.102-23.334.070其他的d1采用线性插值得到A、B、C、D、E的数值。Ks海湖混合路径校正因子传播路径遇上水域时分两种情况考虑，如图：修正因子： q = ds / d (%)。为剖面上全程水体的长度。公式ab的选择同Okumura-Hata模型；S()建筑物密度校正因子a建筑物密度，%表示；基站天线有效高度附加修正因子HthbeBS天线有效高度：hg基站的地面高度；hb基站天线高度；hga

44、MS与BS之间的平均海拔高度d(km)ABC10.513111.68-23.3230.243314.42-27.3150.369015.60-29.94100.545717.75-34.66202.56811.89-30.61404.2897.019-27.66其他的d采用线性插值得到A、B、C的数值。MS天线有效高度附加修正因子Hr各种修正因子的组合使用COST-231模型对于1800MHz，使用COST-231模型。适用条件:GSM900/1800基站天线有效高度为30200米移动台天线高度为110米通信距离为135km。传播损耗公式d的单位为km，f的单位为MHz；为城市市区的根本传播损

45、耗中值；hb、hm基站、移动台天线有效高度，单位为米；基站天线有效高度计算：设基站天线离地面的高度为，基站地面的海拔高度为，移动台天线离地面的高度为，移动台所在位置的地面海拔高度为。那么基站天线的有效高度hb=+-，移动台天线的有效高度为。移动台天线高度修正因子：远距离传播修正因子：各种修正因子：同Okumura-Hata模型；EET的修正因子在COST-231模型中，也适用；通用模型最早由ERISSON提出。ERICSSON 、MSI类似模型适用条件: GSM900/1800 基站天线有效高度为30200米移动台天线高度为110米通信距离为135km。可以更远 传播损耗公式一段式：两段式：可

46、以有更多的分段，一般而言，视传播距离和计算精度而定；通常使用一段式或两段式即可公式说明=44.9；=-13.82；=-6.55；人为环境的修正因子在城市默认为0；绕射损耗系数，01之间一般农村为0.95，城市0.65，郊区0.8；绕射损耗计算公式见Okumura模型的孤立山峰的计算；hb、hm基站、移动台天线有效高度，单位为米，d的单位为km。为可由用户设定的分段点，默认为1km；见Okumura模型；见Okumura模型；只适用于城市；地物修正因子两种方式选择：A、常用做法：MS所在处的地物因子；默认为0；B、改良用法：作为一种选项，取从移动台至基站方向1200米缺乏200米，那么直接取移动

47、台所处位置的地物修正因子；200米1200米，为实际距离的地物修正因子的加权平均，公式如下：式中：实际修正因子i=0W(i)权系数i下标n(d-x)=1200m时的下标dTx与Rx之间的距离这里，n的大小取决于地形数据的分辨率。接收端周围1200m内地形修正因子权重系数注：200米的取值也可以修改，如150，不同的取值目的是为了得到较好的传播模型设基站天线离地面的高度为，基站地面的海拔高度为，移动台天线离地面的高度为，移动台所在位置的地面海拔高度为。基站天线的有效高度：hb=+-；移动台天线的有效高度为：。各种修正因子不同地物的修正因子可由用户设定如果已有经验值；也可以通过测试数据修正得到；C

48、OST-231-Walfish-Ikegami模型 由于宏蜂窝模型的根底是：基站到移动台间的传播损耗由移动台周围的环境决定；但在1km之内，基站周围的建筑物和街道走向严重地影响了基站到移动台间的传播损耗。因而前面提到的宏蜂窝模型不适合1km内的预测。 COST-231-Walfish-Ikegami模型可以适用于20m5km范围的传播损耗预测，既可用作宏蜂窝模型，也可用作微蜂窝模型。在作微蜂窝覆盖预测时，必须有详细的街道及建筑物的数据，不能采用统计近似值。适用条件:GSM900/1800；可应用于大蜂窝、小蜂窝及微蜂窝中作传播模型损耗预测；传播损耗公式视通： 仅限于。非视通：公式说明L0 自由

49、空间传输损耗：Lrts屋顶至街道的绕射及散射损耗：街道宽度m；f 计算频率MHz单位为m；单位为度；Lmsd多重屏障的绕射损耗：上面表达式中，Ka表示基站天线低于相邻房屋屋顶时增加的路径损耗，Kd及Kf分别控制Lmsd与距离d及频率f的关系。各种修正因子:可以使用Okumura-Hata模型中的地形修正因子；Kh丘陵地校正因子；见Okumura-Hata模型；Ksp一般倾斜地形校正因子见Okumura-Hata模型；Kim孤立山峰校正因子见Okumura-Hata模型；Ks海湖混合路径校正因子见Okumura-Hata模型； 传播模型的修正由于经验传播模型的传播环境与实际使用的传播环境不一定相

50、似，因此，有必要在将要建设GSM网络的地区进行典型环境的电波传播测试，并利用测试数据修正传播模型，以提高传播预测的准确性。 (1) 测试站址的选择 尽可能选择效劳区内具有代表性的传播环境，对不同的人为环境如密集城区、一般城区、郊区等等，能分别设测试站点；站址的选择原那么是要使它能覆盖足够多的地物类型电子地图提供；测试站点的天线比周围150200m内的障碍物高出5m以上；对每一种人为环境，最好有三个或三个以上的测试站点，以尽可能消除位置因素； (2) 确定测试站点相关参数采用全向天线，基站天线有效高度：430m,最高建筑物顶层高度为15m左右移动台天线高度：12m另外，要记录测试站点经纬度，天线

51、高度、天线类型包括方向图、增益、馈缆损耗、发射机的发射功率、接收机的增益、是否有人体损耗和车内损耗如果使用场强测试车，那么没有人体损耗和车内损耗。确保测试频点的干净。(3) 确定测试路线 测试前要预先设置好路线，测试路线直接关系到测试数据的准确性。设定测试路线必须考虑以下几个方面： 1. 能够得到不同距离不同方向的测试数据； 2. 在某一距离上至少有45个测试数据，以消除位置影响； 3. 尽可能经过各种地物； 4. 尽量防止选择高速公路或较宽的公路，最好选择宽度不超过3米的狭窄公路。4对电子地图要求 电子地图又称数字化地图，是进行传播模型修正必需的。移动通信所用的电子地图包括地形高度、地物、街

52、道矢量、建筑物等对电波传播有影响的地理信息，是传播模型修正的重要根底数据。 电子地图的精度要求：电子地图的精度要求与传播模型及规划的精度有关，一般50m、100m精度用于农村，20m精度用于城市和郊区，5m精度用于微蜂窝；5电波传播模型的修正方法 将测试数据导入网络规划软件，软件可对测试数据进行处理，并修正相关模型。如中兴公司开发的PlamMaster软件就对测试数据了如下考虑和处理： a. 将无效的数据过滤掉 考虑到接收机的接收灵敏度，一般认为接收功率在-105-50dBm或-105-30dBm的范围之外的数据是无效的，可以过滤掉；由于基站附近，接收功率的主要受基站附近的建筑物和街道走向的影

53、响，因此离基站很近的测试数据不能用于修正传播模型。在宏模型修正时，需使用距离过滤器。 C.Y.Lee认为，当d -110 + 9 将产生掉话。分集接收分集原理水平分集极化分集频率分集干扰分集多径分集容量根底知识话务计算模型话务量与BHCA话务量是 负荷大小的一种度量，一般指 用户在某段时间内所发生的负荷量话务量一般指用户在某段时间内所产生的通话量。其单位通常以爱尔兰(Erlang)表示(一个爱尔兰是指一条通话电路被百分之百的连续占用1小时的话务负荷，或者两条通话电路各被连续占用半小时的话务负荷)。每个用户的平均话务量可以表示成：(3-1)式中，是平均每用户单位时间内发出呼叫的次数，又称为呼叫到

54、达速率。为每用户平均通话时间。为呼叫完成速率。每个小区的话务量可以表示为：(3-2)式中，是每用户平均话务量(Erlang/用户)，为用户分布密度(用户数/km2)，为小区面积(km2)。在现实环境中，话务量会随着时间而变化。即使不考虑长期开展过程中可能出现的变化，话务量还会以每天和每周为周期作短期的周期性变化。图 3-1 一天中按小时统计的呼叫次数变化情况图3-1给出了交换机所承受的话务量在一天内的变化情况。通常将话务量最大的一小时称为忙时，相应此小时的呼叫次数为“忙时呼叫次数或“忙时试呼次数，缩写为BHCA。忙时话务量可以由下式给出：(3-3)在网络规划中通常采用忙时话务量为设计指标，并认

55、为GSM网络能够支持忙时话务量也必然能够应付平时的话务量。ErlangB函数是移动蜂窝网络设计时最常用的公式。ErlangB是假定所有未能找到空闲频道的用户即放弃呼叫要求，也就是说用户发出呼叫后没有空闲频道就不再试呼而算阻塞。在公用移动 网中，虽然系统设计时设定一个蜂窝或扇区的用户第一次呼叫得不到空闲频道时将继续试呼，但由于有“扇区共享或“定向重试功能将该用户受阻塞的呼叫引导到另一个扇区去寻找空闲频道而离开它最初要求接入的扇区，所以对每个扇区的用户来说，用户的呼叫都是“没有空闲频道就放弃呼叫，结果使总的阻塞特性比拟接近于ErlangB呼叫规律的要求。这就是在设计蜂窝系统时常用ErlangB函数

56、的原因。在网络规划设计中通常采用每用户忙时话务量的指标。每用户忙时话务量可用下式表示：A =tA 为每用户的忙时效劳量 为每用户在一天内的呼叫次数 为忙时集中系数即忙时话务量与全天话务量之比t 为每用户每次通话占用信道的平均时长每用户忙时话务量指一天中话务最忙时间每个用户的来话和去话话务量之和。在计算信道数时采用忙时平均话务量可以保证除忙时以外的其它时间的无线信道呼损率明显低于设计要求，这是为了保持一定的效劳质量等级所必须的。根据我国公用移动 网近几年的运营经验，平均用户忙时话务量可取0.0250.03erl/户，相当于每个用户每天打 (包括呼出和呼入)6次，平均每次占用时长2分钟。呼损率及爱

57、尔兰呼损计算表建立网络话务模型来对系统的话务性能进行分析，可以采用两种方法：纯数学模型和仿真模型。这两种方法各有优缺点，应用范围也各有侧重。这里主要介绍数学模型。一般的，公用移动 网都是呼损系统。虽然系统设计时设定一个蜂窝或扇区的用户第一次呼叫得不到空闲频道时将继续试呼，但由于有“扇区共享或“定向重试功能将该用户受阻塞的呼叫引导到另一个扇区去寻找空闲频道而离开它最初要求接入的扇区，所以对每个扇区的用户来说，用户的呼叫都是“没有空闲频道就放弃呼叫，结果使总的阻塞特性比拟接近于ErlangB呼叫规律的要求。用户的呼叫到达过程和通话过程都是随机过程。理论研究和实践说明，用户的呼叫到达过程服从Pois

58、on分布，而通话时间服从负指数分布。因此，可以采用M/G/N/N爱尔兰损失模型来描述GSM网络的话务特征。M/G/N/N是英国统计学家D.G.Kendall定义的排队论中的记号，其中，M由Markov过程而来，用于说明Poison分布和相应的指数分布；G(General)指一般效劳分布。M/G/N/N是指一个Poison到达，一般分布效劳特性，N个信道发生阻塞前最多可支持N个用户的排队系统。由M/G/N/N爱尔兰损失模型可以推导出，N个信道的小区，流入的话务量为A，那么同时有n个用户在通话的概率为(3-4)当n=N时，小区将发生阻塞。此时有：(3-5)上式即Erlang-B公式，已被ITU-T

59、规定为Q.80标准。按照?公用移动 网路技术体制?的规定，无线信道呼损率5%，在话务密度高的地区采用2%。利用爱尔兰呼损公式和呼损计算表，呼叫必须具备如下性质：每次呼叫互相独立，互不相关呼叫具有随机性；每次呼叫在时间上都有相同的概率；当呼叫得不到空闲频道即作为呼损，而不是等待某个时间以便得到空闲信道。爱尔兰呼损计算表：2%5% 1 0.0200.05320.2230.38130.6020.89941.0921.52551.65762.21862.2762.96072.9353.73883.6274.54394.3455.370105.0846.216115.8427.076126.6157.9

60、50137.4028.835148.2009.730159.01010.633169.82811.5441710.65612.4611811.49113.3351912.33314.3152013.18215.2492114.03616.1892214.89617.1322315.76118.0802416.63119.0302517.50519.9852618.38320.9432719.26521.9042820.15022.8672921.03923.8333021.93224.8023122.82725.7733223.72526.7463324.62627.7213425.52928