无线网络设计方法

GSM移动通信技术的发GSM数字移动通信系统是由欧洲主要电信运营者和制造厂家组成的标准化 设计出来的，它是在蜂窝系统基础上发展而成的第代移动通信技术；GSM原意为“移动通信特别小组”，后来逐步成为泛欧数字蜂窝移动通信系统的代名词，1991年在欧洲开通了第一个系统，并将GSM重新命名为“全球移动通信系统”（Globa1systemforMobilecommunictions)；随后，1800Hz频段也归入SM标准之中，带宽为2×75MH，名为GSMI800系统。该系统与GS900具有同样的基本功能特性，以进一步适应城区更高容量的需求； GSM系统的主要技术特由几个分系统组成，各分系统之间都有定义明确且详细的标准化接口方案，保证各厂商提供的GS设备可以互连。同时，GM与各公用通信网之间也都详细定义了标准接口规范，使其可以与各公用通信网实现互连互通；除可开放基本的话音业务外，还可以开放各种承载业务、补务以及与ISDN相关的各种业务采用FDMA/TDMA及跳频的复用方式，频率重复利用率较高；时有灵活方便的组网结构，可满足用户的不同容量需求能力较强，系统的通信质量较高。GSM系统结

BAbisB

AbisBTAbisBTS

GSM系统结交换网路子系统交换网路子系统（NSS）主要完成交换功能 与移动性管理MSC：移动交换中心，是对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和VLR：拜访位置寄存器， MSC为了处理所管辖区域中MS（统称HLR：归属位置寄存器， 管理部门用于移动客户管理的数据，每移动客户都应在其归属位置寄存器 AUC：鉴权中心，用于产生为确定移动客户 和对呼 所需EIR：设备识别寄存器 有关移动台设备参数。主要完成对移动设的识别、监视、闭锁等功能，以防 GSM系统结无 子系统 BSC：具有对一个或多个BTS进行控制的功能，它主要负责无线网BTS：无线接口设备，它完全由BSC控制，主要负责无线传输，完移动台移动台就是移动客户设备部分，它由两部分组成，移动终端(MS)和户识别卡（SIM）操 子系统 GSM系统各接口介

A

工作频段的分我国陆地公用蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用GSM900MHz频890～915（移动台发 发、移动台收

共124个频工作带宽为25MHz，载频间隔为200kHz，频率与序号关系为收：(n)80.2n- 发：D()=f 随着业务的发展，向1.8GHz频段过渡，即GSM1800MHz频段1710～1785（移动台发 收 发、移动台收

共374个频工作带宽为75MHz，载频间隔为200kHz，频率与序号关系为：收：(n110.n-512)*0.2(MHz)发：D()=f 时分多址（TDMA）技在GS系统中，无线路径上是采用时分多址（DMA）每一频点（频道或叫载频RX）上可分成8个时隙，每一时隙为一个信道，因此，一个RX最多可有8个移动客户同时使用。TDMA信道分业务信道（TCH）：用于传送编码后的话音 ，可以全速（13kbit/s）或半速率（5.6Kbit/s）传送 广播信道频率校正信道（FCCH）：携带用于校正MS频率的消息 TDMA信道分公共控制信道（CCCH）寻呼信道（PCH）：用于寻呼（搜索）MS。下行信道随机接入信道（RACH）：MS通过此信道申请分配一个独立控允许接人信道（AGCH）：用于为MS分配一个独立控制信（SDCCH）。下行信道控制信道独 控制信道（SDCCH）：用在分配TCH之前呼叫建立过程传送系统信令。上行和下行信道慢速随路控制信道（SACCH）：它与一个TCH或一个SDCCH相关般在切换时发生。由于语音译会重复最后20ms的话音，因此这TDMA帧结 2048超帧2715648TDMA(3h28min53s760SACCH/T

020442045204620471超帧1326TDMA02044204520462047

SDC

47

48 49 5024 251复帧=26TDMA帧(120 1复帧=51TDMA(3030/13 24 25 49 50 1

1时隙156.25bits Coded57StealingMidambleStealingCoded57 GP

flag

26 flag

8.25TS:时 TB:TailBitGP:GuardP 26帧的复帧---它包括26个TDMA帧，持续时长120ms,51个这样的复帧51帧的复帧---它包括51个TDMA帧，持续时长235ms。26个这样的复组成一个超帧。这种复帧用于携带BCH和CCCH逻辑信道到物理信道每小区有若干个载频，每个载频都有8个时隙，可定义载频数C0、C1、…Cn,时隙数为TS0、TS1、…、TS7控制信道当小区仅使用一个载频时，该载频的TS0即可用作公共控制道又可用 控制信道当小区超过一个载频时，该小区下行链路C0上的 和公共控制信道（FCCH、SCH、BCCH、小区下行链路C0上的TS1用 小区上行链路C0上的TS0 随机接入信道（RACH）业务信道携带有BCCT2至T7以及其它载频的T0至S7均可安排业务信道。信慢 物阻挡造成阴影效应，接收信号强度下降，但该场中值随地理改变变化缓慢，故称 ，又称为阴 形成的原因是由 路径上的地形和人为环境结的变化而造成的快合成波的振幅和相位随移动台的运动起伏变化很大，称为快 。深 点在空间上的分布是近似的相隔半个波长因其场强服从瑞利分布，又称为瑞利 ， 的振幅、位、角度随机。 信---

接收功率 慢

距离抗 措施－分集接时间分符号交织、检错、纠错编码空间分采用主、分集天线接收。主、分集天线的接收信号不具有同时衰减的特性。 对一定时间范围内不同时延信号的均衡力也是一种空间分集的形式。频率分GSM通信采用跳频技术来实极化分把两副接收天线的极化角度互成一定角度，可获得较好的分集益，并可以把这种分集天线集成于一副天线内实现时间色 自适自适应均衡技术、站址调移动台 的时间调由于GSM移动台是利用同一个频率合成器来进行发射和接收的，因此在收和发送信号之间应有一定的时隙间隔 01234560123456701234567

BTS到0MS到0上行

45674567321321076543210收发间隔3个 最大覆盖半时间调整的提前可以是0～63个比特之间的任意值。63个比特是调整的最大量，也就是BSBSGS系统最大覆盖范围可以计算如下：3.7s/bit63bit3108／÷2=其中：3.7s/bit：每个比特的时63bit：时间调整的最大比特数3108m／s：电波速度理理论上GSM系统最大覆盖半径为35KmGSM语音传输过移动台话话编信话话编信编交形成突脉冲格加调网络话源码信话源码信去织形成突脉冲格解语音编由于GSM系统是一种全数字系统，话音或其它信号都要进行数化处理，因而需要把话音模拟信号转换成数字信号（即1和0的组合）GSM系统采用PCM编码形式，分为3步采样。在某瞬间测量模拟信号的值。采样速率8kHz/s量化。对每个样值用8间值。编码。每个量化值用8离散特性的数字信号流。如用全速率 ，每个语音块将被编码为260bit，最后形13kbit/s的源编码速信道编原理——增加监督 元，发现或纠正信息码元的错误信息 监督 信息 监督全速率TCH信道编

34341：2其它控制信道编码（BCCH、SCH、交织技交织编码的优点信道编码——仅能检测和校正单个差错和不太长的差错串交织编码——能纠正 产生的实发差错（成串误码交织编码的原理即将一条消息中的相继比特分开，以非相继的方式发送，使突短的比特出现错误，不会导致整个消息块无法被，这时可用信道编码的纠错功能来纠正差错，恢复原来信息。GSM话音信道交织原01234567 452453454A4A5A6

08...

19...

2...

3...

4...

5...

6...

7...

C0C1C2

每帧含(A4,B0)(A4,B0)(A5,B1)(A6,B2) (B4,C0)(B5,C1)(B6,C2)突发脉冲序列TDMA信道上一个时隙中的信息格式称为突发脉冲序列，共有五种格式类型普通突发脉冲序列：用于携带TCH及除RACH，SCH和FCCH以外的控

数 标

数 尾比

57个加密1157个加密频率校正脉冲序列尾比 数

142个突发脉冲序列同步突发脉冲序列：用于移动台的时间同步尾比 数

数 尾比

39个加密64个同步39个加密接入突发脉冲序列：用于随机接入。

数 尾比

41个同步36个加密加发送端——通过一个泊松随机序列（由加密钥Kc与帧号通过A5算产生）和常规突发脉冲之中114个信息比特进行异或操作而得接收端——再产生相同的泊松随机序列，与所收到的加密序列进行异或操作便可得到所需要的数据。调制调制——将二进制的数字信息转变为合适频率的模拟信号，并以电波的形式发射出去解调——从受调的电磁波中 送数据，为调制的逆过程介绍提纲无线网络规划GSM无线网络规划基本方 结构计算 根据建设单位提供的频率带宽估算可达到的最大站型，如不能满足局部区域的容量要求，则需要根据实际情况按小区原则增加数目，重新在地图上选择理想的站址位置并重新估算的信道数。 GSM无线网络规划基本方 容量规无线覆盖区设计及预站址规频率规划 计MSC/BSC位置区划天馈系统设双频网组网策容量规划基本话务等级现网话务密度面积(Km2)本期容量比例I-高II-中>III-低＜对于已运营网络的扩容规划，利用现网的历史话务容量配置指一 或一个小区应配置的信道数，可根区或小区范围内及用户密度分布计算出话务量，或根据预测话务量，再按照无线信道呼损率指标及话务量查爱尔兰B表，求得应配置的话务信道数。容量配置包括满足规划区内话务需求 每 的站型及配每个扇区提供的业务信道数、话务量及用户每 提供的业务信道数、话务量及用户整个网络提供的业务信道数、话务量及用户

01234567控制信01234567 计算网络可承担话务量采用爱尔兰话务模型，呼损根据实况采用2％或5％，以下为爱尔兰B表载频信道控制信道TCH话务181722324353647484 述求得的一 数一个优良的系统在设计时应做好功 ，使覆盖区内的上信号与下行信号达到平衡 （上行链路天线增益馈线损耗（上行/下行链路BTS接收灵敏合路器损

天线增馈线损耗（上行/下行链路MS PLd(下行路径损耗 )+Gb(BTS天线增益)-Lcb(BTS馈线损耗-Lccb(BTS合路器损耗)]-[Ms(移动台接收灵敏度)+Lcm(移动馈线损耗)+Lom(其他任何损耗)-Gm(移动台天线△=PLd（下行路径损耗）-PLu（上行路径损耗当△=0时，该链 是平衡的当△>0时，则上行受限，可将上行链 值作为路径损耗当△<0时，则下行受限，可将下行链 值作为路径损耗单计算公上行链下行链行链下行链接收输入端灵敏----A干扰余量储3333B对数正态储5555C馈线及连接件损3030D接收天线增00F天线分集增3030G全向功----E=A+B+C+D-F-发射K器,合成器,滤波器损0505L馈线及连接件损0303N发射天线增00O峰值P=K-L-损3333Q路径损R=P-E-OkumuraHata损

900Mp

b其中：f－载频 天线高度(米 高度(米 天线增益函数150~1000MHz1500~2000MHzA69.55150~1000MHz1500~2000MHzA69.5546.3B26.1633.9中小

a

10fc

hm..o70.c 1.54h2 f大城

) m23.2m2

11.75hm

fc覆盖区设计－覆盖模型COST231-Hata

1800MPassLoss46.333.9*log

a(hm)

)

))2参数适用范围为频 距 天线有效高度移动台天线高 覆盖区设计－覆盖模型及计

视非视

L42.626logd20logL32.420logf20log

d Wb

其中：dfLr楼顶至街道绕射和散射损d－多径损Whb建筑物基 设置 站址、站型，可完成覆盖预测采用专业的无线网络仿真系统进行模AgilentMSI百林NeST分析规划网络的覆盖效果以及干扰情况；如不能达到要求则须 设置方案进行调整覆盖预测结果－覆盖预测G网室外盖预测图（郊区覆盖预测结果－覆盖预测统计需统计出在不同场强等级下不同区域的无线覆盖率>->->->->->->->->->->->-站址规兼顾覆盖和容量区域话务密度区域话务密度测数链 /覆盖半径估站距控频带宽度/频率复用方 优先采用现网 优化 解决网络问题，节省建设投资，可通过天馈调整、载频调配和站址优化调整等 提升网络资源利用率；考 选址的工程可实施性站址设计原 频数与小区的对应关系，在高密度区配置较多载频，从而提高该地区的通话质量进行方位角设计时，不仅要依据 周围的话务分布情况，更应从整个网络角度来考虑交通干

设计站址必须保证 控制器之间传输链路的良好连接站址设计原新 应建在交通方便、市电可用、环境安全的地方，避免在大功率无电发射台 在市区楼群中选址时，可巧妙利用建筑物高度，实现网络层次结构的划分密集市郊

25～30米30～35米40～50米 站站型选直放站会产生干扰微蜂窝定向型宏蜂窝扩容调整量全向型宏蜂窝扩容工程量最大覆盖距离频率规同一载波的无线信道用于覆盖相隔一定距离的不同区蜂窝网中，无线区群是以N可按一定的规律使用相同的频率组；若每个群有N个小区，则需用N组频频率规划的必要盖、减少系统干扰（同频、邻频干扰），必须对系统进行频率规划频频率分目前各运营商G网频段分配如下上行频段 下行频段 基基本频率复用规则复用方式：4/12，3/94/12复用方 复合复用方式：BCCH与TCH分层规划，采用不同的频率复用BCCH采用较为宽松的频率复用方式TCH采用较为紧密的复用方式 内不允许存在同频频点同一小区内BCCH和TCH的频率间隔最好在400K以上距离较近 应尽量避免同频相对（含斜对重点关注同频复用，避免在邻近区域存在同BCCH同站识别码（BSIC）的情况尽量将BCCH频率和TCH频率各自分配独立的频段，不交错载干比概接收到的希望信号电平与干扰电平之比，比值与MS的瞬时位有关，由地形地物、天线参数、站址、干扰源等不同所造干扰保护比要GSM为干扰受限系统，根据空间接口中信号的解调要求，规同邻频保护比满足一下要求同频干扰保护 邻频干扰保护 载波偏离400kHz的干扰保护 跳频技术应跳频指携带有用信息的载波频率，随时间顺序受一个序列控制而跳变跳频基带跳频：每个TX工作在固定 频点上，所采更加可

的频点数和TRX数量一样射频跳频：每个TX都对应一个帧处理单元，可使用有频点发射，其使用的跳频频点多于TRX数量跳频频率分干扰均计划－位置区识别码位置区识别码LAI用于移动用户位置更新，其组成为位置区识别码我国的移动国家号为移动网号根据不同运营商分别分位置区码为2字节BCD码XXXX，范围FFFFH计划－全球小区识别码全球小区识别码GCI用来识别一个位置区内的各小区，其组成移动国家 移动网 位置区 小区识别全球小区识别号XFFFFH。换算成十进制数Y，其范围为0～Y ， 计划 识别色码识别色码BSIC用来使移动台区分相邻 ，其组成为网络色 色识别色码网络色码（3bits）用来区分省界各侧的运营者， 统规划色码（3bts）由运营商自行设定，用来区分小区广播制信道BCH所在载频相同的 。GSM区域分GSM服务位置BSC小GSM服务区：GSM服务位置BSC小有小区共同覆盖的区域MSC区：由一个移有小区共同覆盖的区域 移动交换区（MSC区） BSC区划分原 全网共分8个每个MSC全网共分8个每个MSC下分若干个位置区（LAC区）

天线调支架：用于调整天线的俯仰角度室外跳线：用于天线与78连接；接地装置：用来防雷和泄流，安装时与主线的外导体直接连接7/8″馈线卡子：用于固定主馈防雷保护器（避雷器组）：用来防雷和泄流装在主馈线室内超柔馈线：用于主馈线（经避雷器）主设备之间的连接，常用的跳线采用1/2天馈系统设在M干扰和网络服务质量等实际情况来选择天线。天线选择得当，可增大覆盖面积，减少干扰，改善服务质量。全向天覆盖距离小，增益小适用于平坦开阔地区定向天覆盖距离大，增益大适用于城区小区 全向天定向天天线 GSM900和GSM1800两系统天线间隔要同一系统内，同扇区天线水 间距≥4m，不同扇区天线水两系统间，同扇区天线水 间距天线垂 全向天天线水平CDMA和GSM两系统天线间隔要垂直间距≥1.7m城 建议选用中等增益的天线，减小覆盖距离，一般天线增益选应选用具有固定电下倾角的天线，下倾角大小建议 郊若周 并 较少时，可采用半功率波束宽度较大的天线（如若采用下倾角，一般要求下倾角较小采用与GSM900不同的频率，并且具有高达75M的通信带宽，可有效解GSM900的频率资源瓶颈制约 但由于M180的工作频率高出GM90一倍，根据COT-23模型和实际经验，其损耗及损耗均比GM90大，在实际组网及规划时须加以注意。共MSC/独立BSC组网方BSC具有备份，网络具有一定的安全性可引入竞争，一定程度上降低设备投资，提高服务质量会增加BSC之间的切换，增加系统掉话率

共MSC/共BSC组网方减少BSC之间的切换，进一步降低掉话率便于BSS的功能引入，以此提高网络质量一定程度上减少了BSC数量，网络结构简单，便于管理合理设置双频切换参数，尽量减少双频切换的数目，以减轻统负担GSM900GS1800网络中的话务情况需要持续地加以监视和预测。可以