GSM无线网络规划技术

GSM无线网络规划技术李蔷薇学习目标：掌握GSM无线网络规划的主要内容和步骤；掌握频率规划；掌握容量规划；掌握位置区规划；掌握覆盖规划。目录1.1任务提出1.2规划技术概述1.2.1GSM网络规划概述1.2.2GSM无线网络规划的主要步骤1.3GSM频率规划1.3.1GSM频率规划1.3.2同邻频干扰分析1.3.3BSIC规划1.4容量规划1.4.1TCH容量规划1.4.2SDCCH容量规划1.4.3PCH容量规划1.5位置区规划1.5.1BSC分配1.5.2位置区规划1.6覆盖规划1.7任务解决任务提出任务1：如果要新建一个GSM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？任务2：有可用频带10M，频道号为41~90，共50个频点。如果采用射频跳频，则如何进行频率规划？目录1.1任务提出1.2规划技术概述1.2.1GSM网络规划概述1.2.2GSM无线网络规划的主要步骤1.3GSM频率规划1.3.1GSM频率规划1.3.2同邻频干扰分析1.3.3BSIC规划1.4容量规划1.4.1TCH容量规划1.4.2SDCCH容量规划1.4.3PCH容量规划1.5位置区规划1.5.1BSC分配1.5.2位置区规划1.6覆盖规划1.7任务解决GSM网络规划概述交换网规划、中继线路规划、无线网规划（主要讨论）无线网络规划的任务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：（1）在整个规划区内提供良好的覆盖和可靠的服务质量；（2）无线系统容量满足话务需求；（3）可用频带的有效利用；（4）经济合理；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网络规划概述无线网络规划的内容（1）确定规划区内所需的基站数和相应的站址；（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；（3）确定小区应配置的TRX数；（4）确定小区频率配置；（5）确定小区相关无线资源参数；（6）容量规划、小区规划、频率规划。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第一阶段进行站址和站型的设计第二阶段的工作是覆盖预测第三阶段的工作是频率规划第四阶段工作是形成工程文件目录1.1任务提出1.2规划技术概述1.2.1GSM网络规划概述1.2.2GSM无线网络规划的主要步骤1.3GSM频率规划1.3.1GSM频率规划1.3.2同邻频干扰分析1.3.3BSIC规划1.4容量规划1.4.1TCH容量规划1.4.2SDCCH容量规划1.4.3PCH容量规划1.5位置区规划1.5.1BSC分配1.5.2位置区规划1.6覆盖规划1.7任务解决GSM频率规划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。频率复用技术基本频率复用技术：4/12；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/ULAY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4/12

GSM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组频率，轮流分配到4个站点，每个站点可用其中的3组频率。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4/12

4/12是《900MHZTDMA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3/9在采用跳频（HOP）、非连续发射（DTX）、基站功控（BTSPC）的抗干扰技术前提下，才能使用更紧密的频率复用技术。

3/9也是“体制”建议采用的复用方式。在采用HOP、DTX、BTSPC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1/31/3复用的条件：同相小区天线方向要一致；采用射频跳频，跳频增益足够高，抗干扰性能强；小区频率数比载波数多一半左右；双重频率复用如下案例：BCCH是71-95，按24复用，TCH是1-70，按12复用,BCCH载波与TCH载波只有一个邻频。同心圆频率复用技术

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。例：48个频点，采用4/12，则4频点/小区UL---4/1212个频点，1频点/小区OL---3/936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规定公共控制信道（CCCH）必须设置在外层载频信道上，这就意味着通话必须先在外层信道上建立。同心园复用的特点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；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；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：MRP

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、DTX、BTSPC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。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：MRP

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：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。信道分配灵活，根据容量需要逐步引入不同的复用类型。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：网络规模不大，基站布局合理，话务密度较均匀，一般采用标准频率规划方案。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。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。避免同频干扰的方法：降低天线高度，加大下倾角和调整方位角；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。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，再锁频测试或解码，干扰源就确定了。邻频干扰分析邻频干扰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。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。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BSIC是用来区分同BCCH基站的。如果两个站同ＢＣＣＨ、同ＢＳＩＣ，但相隔又不是足够的远，这种情况下，ＭＳ就不能正确地区分它们，可能ＭＳ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；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1.1任务提出1.2规划技术概述1.2.1GSM网络规划概述1.2.2GSM无线网络规划的主要步骤1.3GSM频率规划1.3.1GSM频率规划1.3.2同邻频干扰分析1.3.3BSIC规划1.4容量规划1.4.1TCH容量规划1.4.2SDCCH容量规划1.4.3PCH容量规划1.5位置区规划1.5.1BSC分配1.5.2位置区规划1.6覆盖规划1.7任务解决TCH容量规划无线信道的容量规化，包括TCH容量、SDCCH容量、PCH容量TCH容量规划话务量公式A=n×T/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＝2×8－2（控制信道）＝14

每小区话务量＝8.2Erl（14TCH,GOS=2%,查表）每小区用户数＝8.2E/25mE=328

所需小区数＝10000/328＝30

采用扇形小区所需基站数＝30/3＝10SDCCH容量规划由于呼叫建立过程、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。组合型的SDCCH信道配置是1BCCH+3CCCH+4SDCCH共同占用一个时隙；独立型的SDCCH信道共用一个时隙，8SDCCH独立占用一个时隙。现在以一个实例来讲解SDCCH信道配置方法：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0.025*3600/45=2BHCA忙时每移动用户占用SDCCH的话务量为（3*2+9）/3600=0.0042ERLSDCCH容量规划如果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1.0923/0.0042=260户260*0.025=6.5ERL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4个SDCHH最多能够支持呼损为2%的话音信道12个，最多为2个TRX。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3.6271/0.0042=863户863*0.025=21.6ERL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。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IMSIAttach/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SDCCH负荷。PCH容量规划PCH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：CCCH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：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）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：每个寻呼块完成的成功寻呼次数=每个寻呼块寻呼量/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）由（1）和（2）式可得到：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。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：单位话务量中所需的呼叫次数=1ERL*3600/60=60次单位话务量中被叫所需的呼叫次数=60*30%=18次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=2448ERL如果所有的基站都按O2配置呼损率为2%则平均每个TRX忙时的话务量=4.505ERL得到：每个位置区TRX容量=2448/4.505=543.4个CCCH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：每个位置区下可负荷的话务量=2448/3=812ERL每个位置区TRX容量=543.4/3=181.1个目录1.1任务提出1.2规划技术概述1.2.1GSM网络规划概述1.2.2GSM无线网络规划的主要步骤1.3GSM频率规划1.3.1GSM频率规划1.3.2同邻频干扰分析1.3.3BSIC规划1.4容量规划1.4.1TCH容量规划1.4.2SDCCH容量规划1.4.3PCH容量规划1.5位置区规划1.5.1BSC分配1.5.2位置区规划1.6覆盖规划1.7任务解决位置区规划BSC分配下面是计算一个BSC能够负载的话务量的示例：大容量BSC可以配置1024个TRX。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1024×7.5×20=153600。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。位置区规划双频网位置区规划按频段规划位置区规划双频网位置区规划按地理位置规划位置区规划要点：合理的寻呼容量、寻呼负荷；合理的SDCCH话务；通过切换次数的分析，避开手机活动频繁的区域；具体LAC边界放在车人流较少的地方。尽量保持主干道在同一LAC区内。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1.1任务提出1.2规划技术概述1.2.1GSM网络规划概述1.2.2GSM无线网络规划的主要步骤1.3GSM频率规划1.3.1GSM频率规划1.3.2同邻频干扰分析1.3.3BSIC规划1.4容量规划1.4.1TCH容量规划1.4.2SDCCH容量规划1.4.3PCH容量规划1.5位置区规划1.5.1BSC分配1.5.2位置区规划1.6覆盖规划1.7任务解决覆盖规划覆盖规划流程覆盖规划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

PL_UL=Pout_MS+Ga_BS+Ga_MS+GdBTS–Lf_BS－Mrf－Mf–MI–Lp–Lb－CPL－S_BSPL_UL上行链路最大传播损耗Pout_MS基站业务信道最大发射功率Lf_BS

馈线损耗Ga_BS

基站天线增益、Ga_MS移动台天线增益、GdBTS分集接收增益Mrf瑞利衰落余量（当不跳频时）Mf阴影衰落余量（与传播环境相关）MI干扰余量Lp

建筑物穿透损耗（要求室内覆盖时使用）Lb人体损耗CPL车体损耗下行链路

PL_DL=Pout_BS–Lf_BS+Ga_BS+Ga_MS–Mrf－Mf–MI–Lp–Lb－CPL－LslantBTS–S_MSPL_DL下行链路最大传播损耗Pout_BS基站业务信道最大发射功率Lf_BS

馈线损耗Ga_BS

基站天线增益、Ga_MS移动台天线增益Mrf瑞利衰落余量（当不跳频时）Mf阴影衰落余量（与传播环境相关）MI干扰余量Lp

建筑物穿透损耗（要求室内覆盖时使用）Lb人体损耗CPL车体损耗LslantBTS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

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1pW），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。两个参数很关键：BTS