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1、1 GSM网络频率规划简介 河南联通网优中心2008年7月 内部资料注意保密 2 频率规划的目的 对于移动通信 频率资源始终是一项珍贵资源 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接受的前提下 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 要提高网络容量 就必须对有限的频率资源进行重复使用 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 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基础上实现网
2、络容量的提升 3 主讲人 杨继东电话 13323711892E mail yangjidong 4 频率规划的原则 同基站内不允许存在同频 邻频频点 同一小区内BCCH和TCH的频率间隔最好在400K以上 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 直接邻近的基站应避免同频 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 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避免同频 邻频相对 含斜对 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 重点关注同频复用 避免在邻近区域存在同BCCH同BSIC的情况 5 频率配置 一 GSM网
3、络900 1800MHz频段二 我国陆地蜂窝移动通信业务的频率分配三 频率复用方式四 干扰保护比五 保护频带 6 一 GSM网络900 1800MHz频段 双工收发间隔 1 在900MHz频段 双工收发间隔为45MHz 2 在1800MHz频段 双工收发间隔为95MHz 7 无线频谱的分配 8 二 我国陆地蜂窝移动通信业务的频率分配 9 我国蜂窝频率分配图 806 数字集群 851 数字集群 825 821 843 866 10 采用等间隔频道配置的方法 GSM900MHz 在900MHz频段 共25MHz带宽 载频间隔200KHz 频道序号为1 124 其中 中国移动占用1 94频道 890
4、 909 935 954MHz 中国联通占用96 124频道 909 915 954 960MHz 频道序号和频道标称中心频率关系为 fl n 890 200 n 1 0 200MHzfh n fl n 45MHz 11 GSM900MHz各频道组的频道号 12 采用等间隔频道配置的方法 DCS1800MHz 在1800MHz频段 共45MHz带宽 载频间隔200KHz 频道序号为512 885 其中 中国移动占用前10MHz 512 559频道 中国联通占用后10MHz 687 736频道 频道序号和频道标称中心频率关系为 fl n 1710 200 n 512 0 200MHzfh n f
5、l n 95MHz 13 中国联通GSM1800MHz占用的频道号 中国移动GSM1800MHz占用的频道号 14 三 频率复用方式 1 频率复用概念频率复用技术是指同一载频的无线信道用于覆盖不同的区域 这些区域彼此相隔一定的距离 以便把频率干扰控制在系统允许范围内 这样作的结果相当于宝贵的频率资源获得再生 在按蜂窝结构的移动网中 蜂窝小区是以N个正六边形组成群 各蜂窝小区群可以按一定的规律使用相同的频率组 假设每个群有N个小区 则需用N组频率 频率复用结果 使系统内部必然会产生频率干扰 因此必须采取抗干扰措施 使频率干扰控制在系统允许范围内 15 2 频率复用方式根据GSM体制的推荐 GSM
6、无线网络规划基本上采用4 3频率复用方式 即每4个基站为一群 每个基站分成3个三叶草形60 扇区或3个120 扇区 共需12组频率 因为这种方式同频干扰保护比C I能够比较可靠的满足GSM标准的要求 16 GSM本身采用了许多抗干扰技术 如跳频 自动功率控制 基于话音激活非连续发射 天线分集等 这些技术合理利用 将有效提高C I比 因此可以采用更紧密的频率复用方式 增加频率复用系数 提高频率利用率 比较典型的频率复用方式除4 3外 还有3 3 2 6 1 3及多重频率复用MRP MultipleReusePatten 各种复用方式的复用图如下 17 4 3频率复用方式 18 3 3频率复用方式
7、采用3 3频率复用方式 一般不需要改变现有网络结构 但容量增加有限 同时需要采用跳频技术降低干扰 19 2 6频率复用方式采用2 6频率复用方式 虽然可较大提升系统容量 约是4 3复用的1 6倍 但需要对天线系统及频率规划作较大的调整 要求系统具备自动功率控制 不连续发射 跳频 一般基带跳频 等功能 另外对天线系统要求较高 需配置高性能的窄带天线 20 1 3频率复用方式采用1 3频率复用方式必须注意三点 一是必须采用射频跳频 自动功率控制 不连续发射 天线分集等技术有效地降低干扰 二是要保证一定的跳频频点数 第三是频率加载率必须控制在50 以下 同时需加强网络优化 才能获得比较好的效果 21
8、 TCH的1 3 T1 f1 f4 f7 f10 f13 f16 MAIO 0 2 4 6 8 T2 f2 f5 f8 f11 f14 f17 MAIO 1 3 5 7 9 T3 f3 f6 f9 f12 f15 f18 MAIO 2 4 6 8 10 Site A HSN 1Site B HSN 2Site C HSN 3Site D HSN 4 22 TCH的1 1复用方式 T1 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 S1 MAIO 0 6 12 18 S2 MAIO 2 8 14 20 S3 MAIO 4 10 16 22 Site A HSN 1Site B H
9、SN 2Site C HSN 3Site D HSN 4 23 多重频率复用方式又称为分层频率复用 MRP 它可以在同一个GSM网络内 根据需要采用几种不同的频率复用方式 如下图所示 L表是小区中频率层 F表示层中的频率复用方式 越到上层频率复用越紧密 显然多重频率复用方式可以更合理的按照网内话务密度分布情况 不同的区域采用不同的复用方式 在大幅度提升网络容量的同时 可以较好地保证网络质量 多重频率复用 MRP 24 多重频率复用 MRP MRP技术 MultipleReusePattern 将整段频率划分为相互正交的BCCH频段和干TCH频段 每一段载频作为独立的一层 不同层的频率采用不同的
10、复用方式 频率复用逐层紧密 25 多重频率复用 MRP 频率多重复用MRP的特点提高了网络容量 频率复用逐层紧密 较大地提高了频率利用率 信道分配灵活 可根据容量需求及话务分布情况灵活进行频率规划 可释放出一些频点用于优化频点或微蜂窝 可采用功控技术及不连续发射技术来降低干扰 26 各种复用方式容量比较 从上表可以看出 频率复用越紧密 容量增幅越大 可用频带越宽 增容的幅度越大 27 四 干扰保护比 干扰保护比C I可由下式确定 C I 10n D R A 式中 n 传播衰落系数 经验值取3 35D 同频干扰站至被干扰小区远端边缘的距离R 干扰源小区半径A 天线耦合系数 为天线耦合夹角 由干扰
11、站天线的水平面方向图和干扰方向偏离角度确定 实际上 干扰来自各个方向 因此总的干扰应为来自各个方向干扰的和 28 干扰 0dB 9dB 9dB0dB fc fc 200kHz fc f f Relativepower dB Relativepower dB C Ic C Ia1 carrier interferer carrier interferer C Ic 9dB C Ia1 9dB C Ia2 41dB C Ia1 49dB 同频干扰 邻频干扰 29 30 载干比 GSM系统中 对载干比的要求是 同频载干比 C I 9dB 工程中加3dB余量 即C I 12dB邻频载干比 C I 9d
12、B 工程中加3dB余量 即C I 6dBGSM的频率规划通常采用4 3复用方式 对于业务量较大的地区 还可以采用其它的复用方式 如3 3 1 3 无论采用哪种复用方式 必须满足干扰保护比的要求 载波偏离400KHz时的载干比 C I 载波 干扰 41dB 31 五 保护频带 原则 移动通信系统满足干扰保护比要求GSM900系统 移动和联通两系统之间应留有保护带宽 GSM1800系统与其它无线电话系统的频率相邻时 应考虑相互干扰情况 留出足够的保护带宽 32 跳频技术 一 概述1 为了提高系统信道编码及交织的有效性 可以采用跳频技术 慢跳频的原理是 所有移动台依据从一个算法中导出的频率序列上发送
13、它的时隙 移动台在一个时隙上发射或接收 下一个时隙又跳到另一个频率上发射或接收 2 跳频算法的参数是在呼叫建立及切换时发给移动台的 每一突发脉冲序列改变一次频率 跳频的速率大约为217次 秒 3 支持广播控制信道 BCCH 的物理信道不跳 4 基地台与移动台在一个小区内 跳频是同步的 5 同一呼叫 TDMA第N帧时用C0而第N 1帧时用C1 6 对慢速移动终端 跳频改善通话质量明显 大约有6 5dB系统增益 33 二 GSM系统采用跳频的目的 1 频率分集 多径衰落分集 多径传播导致频率选择性衰落 跳频可使呼叫在话音质量严重降低之前跳出衰落低谷 跳频频率愈多 跳频增益愈大 跳频在抵抗多径衰落方
14、面的益处对于慢速移动的移动终端比快速移动的移动终端显著 34 2 干扰分集 在某一固定频率的强干扰仅对跳频信号在瞬间内有影响 强干扰被分为若干个弱干扰 缘于交织技术以及信号处理技术 GSM能非常有效地抵制瞬间干扰和弱干扰 35 跳频的干扰分集效果 4个频率跳频的例子 F1 F2 F3 F4 经过解交织 前向纠错后 干扰得到抑制 跳频得到的TDMA 在F1到F4上跳频 连续的干扰被离散为瞬间干扰 36 上图 跳频对Rxqual BER 略有改善下图 跳频可显著改善丢帧率 20 30 跳频主要改善丢帧率FER引入跳频技术后 我们发现某一C I值所对应的RXQUAL值和非跳频网络是相似的 但在解码后
15、所得到的误码率和帧删除率主要依赖于跳频数量的多少和系统负载情况 因此在跳频网络仅仅用C I或QXQUAL来评估跳频网络是不够的 在跳频网络解码后的误码率和帧删除率的指标才能衡量网络的质量 37 跳频的方式 SFH是分离复用的关键SFH使得一个TRX工作在多个载频上跳频频率愈多 跳频增益愈大必须采用宽带耦合器 BFH不支持分离复用一个通话在几个工作在不同载频上的TRX上顺序传输 一个TRX对应一个频点 更多的跳频点意味着更多的TRX 可采用谐振腔耦合器 S t fz sn TRX1 TRX2 TRXn fa s1 fb s2 L0 Fa Fb Fz S t TRX fa s1 fb s2 fz
16、sn 基带跳频原理 合成器跳频原理 38 跳频技术 基带跳频 收发信机数量与频率数相同各收发信机的工作频率固定信道在不同时隙使用不同收发信机 f2 f4 f1 f2 f3 f4 f5 f6 Call1 Call2 NarrowbandCombiners 39 跳频技术 合成器跳频 收发信机的工作频率在不断地改变频率数与收发信机数无关信道始终通过制定的收发信机传输信息 f1f2f3f4f5f6 f2 f4 Call1 Call2 f1f2f3f4f5f6 BroadbandCombiners 40 基带跳频与合成器跳频的关键区别 两者均可用来改善网络质量或提高网络容量基带跳频的效果受收发信机数量的限制 每个发信机只能对应1个频点 当携带BCCH的TRX出现故障时 易导致整个小区瘫痪 衰耗小 仅为3 5dB 合成器跳频与收发信机数量无关可以在宽广的频谱上进行跳跃使得跳频的效率充分发挥配置高时耦合器的衰耗大 H2D时 衰耗4 5dB H4D时 衰耗8dB 携带BCCH的TRX优先级最高 当出现故障时携带BCCH信道的TMDA帧能自动通过另一个载频发射出去 跳频技术 41 跳频技术 MA Mo
