信息与通信规划和优化第七章

1、信息与通信规划和优化第七章对于移动通信，频率资源始终是一项珍贵资源，如何提高频谱资源的利用效率是运营商、设备商和众多专家学者关注和研究的重要课题，这些研究工作推动了通信技术的向前开展。移动通信到目前经历了三个阶段：模拟的TACS/AMPS、GSM/CDMA IS95、WCDMA/CDMA2000，每一次技术的飞跃都大大提高了频谱利用效率。提高频谱资源利用效率就是在有限的频谱资源范围内，在保证网络质量可以被承受的前提下，提高网络容量。在不考虑增加频率资源的前提下，提高GSM的网络容量的途径主要有两个：一是小区分裂，通过增加基站密度，提高网络容量；二是频率复用技术，即频率规划技术。要提高网络容量，

2、就必须对有限的频率资源进展重复使用；频率复用提高了网络容量，但又带来了新问题通话质量的恶化；频率复用越严密，带来的网络干扰也越大。如何取得网络容量和话音质量的平衡是频率规划必须解决的问题。也就是说，一个良好的频率规划可以在维持良好话音质量的根底上实现网络容量的提升。 目前，GSM常用的频率复用技术有：43、33、26、13、11、同心圆、 MRP多频率复用、等，这些频率复用技术在实际的使用过程中各有优缺点。如43方式，其频率利用率较低，但通常能获得较高的载干比，能较轻松的获得良好的话音；13方式下，频率的利用率较高，但由于同频复用距离减小与43相比，网上干扰增加，话音质量会变差，需要开启抗干扰

3、措施，如跳频、DTX等。 频率划分蜂窝系统根据所用频段可以分为GSM900M和DCS1800M系统，载频间隔为200KHz。其上、下行频率划分如下： 频段（MHz）带宽（MHz）频道号载频数(对)GSM900上行890915下行935960251124124DCS1800上行17101785下行1805188075512885374频率复用方式确实定频道配置DCS1800TACS/GSM9609509359179159058908721880180517851710频率MHz频率MHz双工间隔95 MHz双工间隔45 MHz20 MHz 基站发射频率保护频带 基站接收频率 基站发射频率 基站接

4、收频率2 MHz保护频带GSM900/DCS1800GSMTACS/GSMETACS/EGSMGSM900：共124个频点，绝对载频号ARFCN为1124，在两端留有200KHz的保护带。按照中国无委规定：移动占用890909/935954MHz，对应的ARFCN为195通常频点95保存不用；联通占用909915/954960MHz，对应的ARFCN为96124。其它国家运营商获得的频率范围与国内不一定一样。与ARFCN的关系计算：基站收：f1nn10.2 MHz基站发：f2nf1n45 MHzDCS1800:共374个频点，ARFCN为512885。频率与载频号n的关系如下：基站收：f1nn

5、5120.2 MHz基站发：f2nf1n95 MHz移动占用1710MHz1720MHz，对应ARFCN为512561；联通占用1745MHz1755MHz，对应ARFCN为687736。频率规划原那么在进展频率规划时，一般采用地理分片的方式进展，但需要在分片交界处预留一定频点频率足够使用时或进展频段划分。交界处的选择尽量避开热点地区或组网复杂区，通常从基站最密集的地方开场规划，如首先从市区繁华地段开场规划，直到郊区载频配置较小的基站通常选择O1/或S1/1/1为分界，当市区有江河或较大湖泊时也要特别关注，防止水面的强发射带来的干扰。由于实际基站分布的不规那么性，难以保证同层载频的频率能完全按

6、照4*3或3*3等常用模式进展规划，需要根据实际情况灵活调整。不管采用何种方式进展频率规划，必须遵循以下原那么：1、同基站内不允许存在同频、邻频频点；2、同一小区内BCCH和TCH的频率间隔最好在400K以上；3、没有采用跳频时，同一小区的TCH间的频率间隔最好在400K以上；4、直接邻近的基站应防止同频即使其天线主瓣方向不同，旁瓣及背瓣的影响也会带来较大的干扰；5、考虑到天线挂高和传播环境的复杂性，距离较近的基站应尽量防止同频、邻频相对；6、通常情况下，1*3复用应保证参与跳频的频点应是参与跳频载频数的二倍以上；7、重点关注同频复用，防止在邻近区域存在同BCCH同BSIC的情况。 常规频率复

7、用技术频谱利用效率可以用频率复用度来表征，它反映了频率复用的严密程度。频率复用度可以表示如下： NARFCN总的可用频点数；NTRX小区配置的TRX 对于nm频率复用方式：n表示复用簇中有n个基站，m表示每个基站有m个小区。那么，它的频率复用度为：但通常实际规划时所分配的频点数会大于nm，因此实际的频率复用度往往大于上述值。 显而易见，频率复用度越小，其频率复用越严密，频率的利用率越高，但随着频率复用严密程度的增加，带来网上的干扰增大，需要相关技术的支持，如DTX、功率控制等；频率复用度越大，其频谱利用率率小，但容易获得较高的网络话音质量。 频率规划就是在频率利用率和网络容量之间寻找平衡点，做

8、到在保证一定网络质量的前提下，使网络容量最大。 载干比复用距离D、小区半径R、每个频率复用簇的小区数N之间满足以下关系：q为同频干扰衰减因子。 对于定向小区，N的实际物理意义为频率复用簇中的基站数目。载干比C/I与复用簇中的基站数N的关系为： GSM系统中，对载干比的要求是：同频载干比： C/I9dB；工程中加3dB余量，即C/I12dB邻频载干比： C/I9dB；工程中加3dB余量，即C/I6dB载波偏离400KHz时的载干比： C/I载波/干扰41dB 小区的同频载干比C/I表示为：GSM系统中最根本的频率复用方式为43频率复用方式，“4表示4个基站每个基站由3个小区组成，“3表示每基站3

9、个小区。这12个扇形小区为一个频率复用簇，同一簇中频率不能被复用。这种频率复用方式由于同频复用距离大，能够比较可靠地满足GSM体制对同频干扰保护比和邻频干扰保护比的指标要求。使GSM网络运行质量好，平安性好。43频率复用方式下，它的频率复用度为12。 对于下述的严密复用，由于BCCH载频的重要性，及其不能采用功控、DTX、跳频射频跳频时等抗干扰手段，BCCH载频必须采用43或更宽松的频率复用模式。这种复用方式下，N4，那么 在43复用方式下，每个小区为120度定向小区，此时干扰源减小为2个，理论上载干比为：实际情况下，由于基站布局的不规那么，天线挂高的差异，以及实际无线环境的影响，载干比C/I

10、不可能到达这么高。 常规频率复用43 10MHz带宽43复用假设可用带宽为10MHz，信道号为4594。如果BCCH分配8194，共14个频点，其余分配给TCH用，下表为43频率规划例子。频率组号A1B1C1D1A2B2C2D2A3B3C3D3各频率组的频点号949392919089888786858483807978777675747372717069686766656463626160595857565554535251504948474645表中第一行的频点是BCCH频点，其中81、82为BCCH备用频点。频率组与图中的小区编号相对应，小区A1的BCCH为94，其它载频为80、68、56

11、；其它依次类推。而以12个小区为单位的一簇内，基站A的频率组为A1、A2、A3；基站B的频率组为B1、B2、B3；基站C的频率组为C1、C2、C3；基站D的频率组为D1、D2、D3。从上表可以看出，在同一复用簇内，所有频点没有被重复使用，并且同一小区、相邻小区不可能出现同频或邻频。但是这种复用方式频率利用率低，容量的提高需要占用大量的频率资源，所以这种复用方式满足不了业务量大的地区扩大网络容量的要求。在10MHz带宽下，采用43常规复用模式可以实现的最大站型为S4/4/4。频率复用度为。在这个频率规划例子中频率复用度比12略大，是因为BCCH分配的频点比较宽裕。19MHz带宽43复用根据上述4

12、3频率规划方法，对于中国移动19MHz的频率194，采用43频率复用模式，BCCH为7994，共16个频点，其余全局部配给TCH，不考虑微蜂窝预留频点。那么频率规划方案如下表： 频率组号A1B1C1D1A2B2C2D2A3B3C3D3各频率组的频点号9493929190898887868584837877767574737271706968676665646362616059585756555453525150494847464544434241403938373635343332313029282726252423222120191817161514131211109876543217982

13、频点为BCCH备用频点。在19MHz带宽下，43复用模式可以实现的最大站型为S8/7/7。频率复用度为分别为，平均频率复用度为。 6MHz带宽43复用 根据上述43频率规划方法，对于中国联通6MHz的频率96124，采用43频率复用模式，BCCH为111124，共14个频点，其余全局部配给TCH，不考虑微蜂窝预留频点。那么频率规划方案如下表：频率组号A1B1C1D1A2B2C2D2A3B3C3D3各频率组的频点号12412312212112011911811711611511411311010910810710610510410310210110099989796111、112为BCCH备用频

14、点。可见在6MHz带宽下，43复用模式可以实现的最大站型为S3/2/2。频率复用度分别为，平均频率复用度为。 43复用小结 对于其它国家运营商不同的频率范围可以参照以上方式分配。43作为常规的频率复用模式是根本的频率规划技术，其它各种频率严密复用技术的BCCH都必须采用43复用模式。 理论分析说明，当各基站分布比较规那么、小区方位一致时，同样复用模式下的干扰最小。因此要想增加网络容量，就必须尽可能保持基站分布符合理想网孔规那么，小区方位角保持一致，天线高度也维持在同一高度不考虑分层网。但有时为了覆盖的需要，又往往期望通过调整天线方位角来改善覆盖，在这里与网络容量的提高是一个矛盾，需要权衡取舍。

15、 当需要继续增加网络容量时，可以采用的措施有：1、小区分裂。但目前市区宏蜂窝基站平均覆盖半径已经小于500米，进一步大规模小区分裂在技术上和经济上的难度越来越大。2、利用新的频率资源。如引入1800MHz频率资源，建立DCS1800网络。3、在900MHZ现有的频率资源情况下，采用严密频率复用技术，提高网络容量。 采用频率严密复用技术提高网络容量是最经济、最快捷的手段，因此也是最受运营商欢送的手段。比较典型的频率严密复用技术主要有33，26，23，13，11复用技术。33频率复用模式在业务量较大的地区，可以采用33复用模式；即以3个基站为一组，每个基站3个小区，这9个小区为一个频率复用簇。同一

16、簇中的各小区使用不同的频率。这种复用方式相对于43方式，同频复用距离减小，所以网上干扰有所增加。假设可使用带宽为10MHz，信道号为4594，BCCH采用43常规复用，频率为8194，共14个频点。TCH采用33，频率为4580，共36个频点。 频率组号A1B1C1A2B2C2A3B3C3各频率组的频点号80797877767574737271706968676665646362616059585756555453525150494847464510MHz带宽采用33复用可以实现的最大站型为S5/5/5。频率复用度为10。 在10MHz带宽下，站型可做到S5/5/5，而同样带宽采用43复用方式

17、站型只能做到S4/4/4，所以在频带一定的情况下，网络容量得到一定程度的提高。 在网络用户容量不是很多的情况下，使用这种复用方式可适当缓解网络容量的压力；但由于实际基站分布的不规那么，天线挂高不一致，各基站的覆盖范围不一致，会导致网上干扰上升，要取得较好的话音质量，须采取一定的抗干扰技术，如跳频、DTX的使用等，以减小网上干扰。这种复用方式主要特点是：1、对现有网络构造不需做改动，实施容易。2、频率分组简单，系统容量一定程度上得到提高。3、相对于43复用方式，干扰有增加，但总体干扰可控制的较小。4、采用跳频时，需要有足够的频带宽度，以保证跳频效果。 26频率复用模式 这种复用方式是在原有43复

18、用方式的根底上，通过改变小区构造，使每基站小区数增加为6个，2个基站每个基站分为6个60扇形小区共12个小区为一频率复用簇，这时，一个复用簇包含12个60扇形小区，这样的复用方式就是26频率复用。 这种复用方式下， 那么，26复用方式下，每个小区为60度定向小区，所以每个小区所受到的第一层干扰源减小为1个，理论上载干比为：实际情况下，由于基站布局的不规那么，天线挂高的差异，以及实际无线环境的影响，载干比C/I不可能到达这么高。假设可使用带宽为10MHz，信道号为4594，采用26频率复用模式，在这里由于26蜂窝构造的特殊性，BCCH也采用26复用模式，频率为8194共14个频点，其余为TCH频

19、点。下表为26频率规划例子： 频道组号A1B1A2B2A3B3A4B4A5B5A6B6各频道组的频点号949392919089888786858483807978777675747372717069686766656463626160595857565554535251504948474645 从表中看出，在给基站分配频率时，选择频率的规律是A1，A2，A3，A4，A5，A6B1，B2，B3，B4，B5，B6，同一小区中、直接相邻的小区中不可能出现同频、邻频。 这种复用方式是通过增加基站内小区的数目来获得容量的提高，通过增加小区数目，10MHz带宽的频率，基站的最大配置可做到S4/4/4/4/

20、4/4，相比43复用方式，单个基站的容量提高了1倍；但是这种复用方式进一步缩短了同频复用距离，使得网络干扰显著增加；并且由于小区数目的增加，对于天线半功率角和天线其它指标的要求高，同时对网络构造的改动大，需要增加天馈，实际施工难度较大，所以网上很少使用这种复用方式。 26的频率复用度为。 26复用方式主要特点：1、通过增加每基站扇形小区数，使每个基站的容量有较大的提高。2、需要高性能的半功率角更小的天线，对天线、站址规划要求高。3、天线辐射信号更加集中，有利于改善室内覆盖。4、需要BSS系统支持6扇区。5、需要增加天线，从现有的43方式改为26方式，对天线系统及频率规划需要做较大的调整及优化。

21、6、增加了切换频次。7、同频复用距离小，网络干扰增大，须使用DTX、射频跳频等抗干扰措施。 23频率复用方式 这种复用方式就是2个基站，每基站3个小区，共6个小区为一个频率复用簇，同一簇内各小区使用不同的频率，不同簇使用一样的频率组，这种复用方式就成为23频率复用。 这种复用方式下，每个同频小区所受干扰小区的数目为3第一层，此时N=2，那么 对于规那么小区，理论上载干比 在理想的规那么小区构造下，此种频率复用方式不能到达网络的载干比要求，必须依靠跳频、功率控制、DTX等技术进展补偿，才能满足系统的通信要求。 对于10MHz带宽，可用频点为4594，假设BCCH频率为8194共14频点，其余为T

22、CH频点，那么23复用模式的频率分配如下： 频道组号A1B1A2B2A3B3各频道组的频点号807978777675747372717069686766656463626160595857565554535251504948474645BCCH使用较宽松的43复用方式，分配频点14个。10MHz带宽，采用23复用方式可实现的最大站型为S7/7/7，频率复用度为。 相比43复用模式的容量有很大的提高，但由于同频复用距离的减小，网上干扰增大，23复用方式下，小区话务量很难100到达设计值，不能在最大站型的情况下满负荷工作。实际使用时，BCCH可使用较宽松的43复用方式，TCH使用23复用方式。主要

23、特点：1、容量提高较大。2、不需改变现在网络构造3、不需要很宽的频率带宽就可增大网络容量。4、由于同频复用距离的进一步减小，网上的干扰会加剧，需要使用有效的抗干扰技术，以保证网络质量。5、需要使用射频跳频技术，对设备的支持力有要求。6、对天线的安装要求较高，各基站天线方向角一致性要求较高。13频率复用方式 13复用就是1个基站的3个小区为一个频率复用簇，每个基站的同向小区所使用的频率组一样。这种复用方式下，N的取值为1，那么 载干比远远低于系统要求的载干比保护值。必须采用跳频、功率控制、DTX等抗干扰技术提高载干比，以满足系统的通信要求。 假设可使用频带宽度为10MHz，可使用的频点为4594

24、。由于13复用方式必须使用射频跳频，而BCCH不能参与射频跳频，因此在规划时，BCCH采用43复用，而TCH采用13复用。 BCCH按43复用，使用的频点为8194，共14个。TCH使用频点4580，共36个频点。 TCH使用的频点有两种分组方式：间隔分组和顺序分组。 间隔分组方式如下： 频率组号频点号MAIO（跳频序列偏移量）A80,77, 74,71,68,65,62,59,56,53,50,470,2,4,6,8,10B79,76, 73,70,67,64,61,58,55,52,49,461,3,5,7,9,11C78,75,72,69,66,63,60,57,54,51,48,450

25、,2,4,6,8,10顺序分组方式如下：频率组号频点号MAIOA80,79,78,77,76,75,74,73,72,71,70,690,2,4,6,8,10B68,67,66,65,64,63,62,61,60,59,58,570,2,4,6,8,10C56,55,54,53,52,51,50,49,48,47,46,450,2,4,6,8,10按照配置载频数与跳频频点数之比为1：2的规那么，10MHz带宽，13可以实现的最大站型是S7/7/7。频率复用度为。同一基站内部各小区之间通过合理的配置跳频偏移量MAIO来防止同邻频干扰。 假设可使用频带宽度为6MHz，可使用的频点为96124。BC

26、CH采用43复用，使用的频点为111124，共14个。而TCH采用13复用，TCH使用频点96110，共15个频点。间隔分组方式如下： 频率组号频点号MAIOA96,99, 102,105,1080,2,4B97,100, 103,106,1091,3C98,101,104,107,1100,2在6MHz带宽下，13间隔分组方式可实现的最大站型为S4/3/3。频率复用度为，平均频率复用度为。 顺序分组方式如下：频率组号频点号MAIOA96,97,98,99,1000,2B101,102,103,104,1050,2C106,107,108,109,1100,2按照配置载频数与跳频频点数之比为1

27、：2的规那么，6MHz带宽，13顺序分组可实现的最大站型是S3/3/3。频率复用度为。13特点：1、13的复用度更加严密，容量大大提高；2、间隔分组比顺序分组的容量略高一些；3、频率规划简单，在规划一个网络时，只需规划BCCH频点即可。在优化需调整或增扩载频时，无须重新规划频率；4、该技术可以极大地提高规划效率； 5、需要使用宽带合路器，具有频率选择性的空腔合路器不适用；6、对频率选择性直放站影响较大，使用13后应更换成宽频直放站；7、随着复用距离的减小，同邻频干扰也显著增加；8、采用1 3时，网络需要细致的优化调整，尤其要控制住越区覆盖；9、必须使用射频跳频，参与跳频的频点应大于载频数目至少

28、两倍；10、在实际使用13频率复用方式时，因为BCCH不能使用射频跳频、DTX、功率控制等抗干扰措施，所以BCCH只能用较宽松的43复用方式，以保证网络质量。11频率复用方式 11复用就是1个基站中的1个小区为一个频率复用簇，其它小区均与该小区使用一样的频率组。 假设可使用频带宽度为6MHz，可使用的频点为96124。由于11复用方式必须使用射频跳频，而BCCH不能参与射频跳频，因此在规划时，BCCH采用43复用，而TCH采用11复用。 BCCH按43复用，使用的频点为111124，共14个频点。TCH使用频点96110，共15个频点。 6MHz带宽，11可以实现的最大站型是S4/3/3。频率

29、复用度为，平均频率复用度为。 可见11严密复用模式与13间隔分组方式可实现的最大站型相等，对于容量奉献上也完全一样。 频率组号频点号MAIOA96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,1100,2,4B96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,1106,8C96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,11010,12这种复用方式实际上是13复用方式的一种变形，是一种改进型的13复用方式。必须采用射频跳频。当带宽较

30、窄，而容量需求又较高时，可以考虑采用这种频率规划方式。它将可用频段分为3组f1、f2、f3，各小区的频率分配如下图：A+B频率复用方式假设可使用频带宽度为6MHz，可使用的频点为96124，因为A+B复用方式下必须使用射频跳频，但BCCH不能参与射频跳频，所以具体规划时，BCCH频点应该使用较宽松的43复用，而TCH频点使用A+B复用方式，以取得较好的网络质量。下表为6MHz带宽下，具体的频率分组。BCCH使用43复用，使用的频点为111124，共14个，其中两个频点备用。TCH使用96110共15个频点。这种复用方式通过增加小区内参与跳频的频点数目而增加频率分集增益，改善载干比。同一基站内部

31、各小区之间通过合理的配置跳频偏移量MAIO防止同邻频干扰。不同基站的小区间因参与跳频的频点数目的增加，同邻频碰撞概率也相应减小。 在6MHz带宽下，A+B频率复用模式可以实现的最大站型是S4/3/3。频率复用度为，平均频率复用度为。在实际使用中，因为网络基站布局的不规那么性，天线挂高问题，可能会使网络局部恶化，应慎重使用，建议不要在大网应用。中小型网络可尝试使用，尤其适用于小型网络。频率组号频点号MAIOA96,97,98,99,100,101,102,103,104,1050,2,4B101,102,103,104,105,106,107,108,109,1101,3C96,97,98,99

32、,100,106,107,108,109,1105,7同心圆Concentric Cell技术 同心圆技术就是在GSM网中，将无线覆盖小区分为内圆和外圆两个效劳层，又称顶层Overlay和底层Underlay。同心圆技术本身是一种信道分配和切换的技术，但当同心圆技术与上述各种频率规划技术结合时，可以在增加网络容量的同时更好地改善网络质量。 外圆的覆盖范围是传统的蜂窝小区，而内圆的覆盖范围主要集中在基站附近，外圆一般采用常规的43复用方式，而内圆那么采用严密的复用方式，如33，23或13。因而，所有的载频被分为两组，一组用于外圆，一组用于内圆。外圆和内圆是共站址的，而且共用一套天馈系统，共用同一

33、个BCCH信道，BCCH信道必须设置在外圆载频信道上。 在具体做法上就是把所有可用的载频分为两组，一组用于外层，一组用于内层。可根据网络容量的要求，采取不同的分组方式，如表1，2所表示的就是6MHz带宽的频点两种分组方式： 考虑内圆的容量较大时采用表1的分组方式，内圆有较多的频点使用，更有利于基站附近高话务的吸收。如果话务分布较均匀，那么那么要相应的提高外圆的容量，那么采用表2的分组方式，使得外圆能吸收较多的话务。普通同心圆GUOGeneral Underlay Overlay 普通同心圆，内层频率采用更加严密的频率复用方式，以提高频率的利用率。那么为了提高内层的同频复用距离，抑制同频干扰，就

34、得采取减少内层覆盖范围的措施，即内层的发射功率一般低于外层的发射功率。覆盖区域出现两个覆盖不同的同心圆。内层与外层的切换主要是根据监测功率和距离来进展的。 显然，对于普通同心圆技术来讲，比较适用于话务量相对集中在基站附近的场合采用，话务量越集中在基站附近，扩容效果越明显。正是因为内层的发射功率一般要低于外层，从而降低了同频干扰，干扰的降低，意味着容量的增加。采用普通同心圆技术时，内外层的切换一般是基于功率与距离的。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内层TRX的发射功率即可。但是它也有其固有的缺点。首先由于其内层发射功率低，那么无线电波穿透建筑物的能力比较弱，

35、使得基站附近的室内话务量不易被吸收，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，普通同心圆对容量的提高约为10%30%左右，对网络容量的提高不大。还有就是是原小区边缘地带承担话务量比较少，而且小区内有可能发生切换，增加系统负荷。根据同心圆的实现方式不同，又可以分为普通同心圆与智能同心圆技术(IUO)两种，这两者的主要区别就在于内外层的发射功率不同，还有内外层的切换算法不同。智能同心圆IUOIntelligent Underlay Overlay 为了保证所有载频的覆盖范围一样，引入智能同心圆IUO技术，IUO的内圆与外圆载频的发射功率是一样的。IUO的设计思想如以下图： IUO的思想是将基站频率分为两局部或两层，一层称为“regular层，另一层成为“supper层。“regular层频率复用距离较远，用宽松的频率复用方式，如43复用方式；“supper层复用距离较近，用严密复用模式，如23，13等。 但是因为常规层频率