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1、GSM 无线网络频率规划与优化 方法研究刘斌孙黎辉易永鑫广东省电信规划设计院有限公司f 篷键词l 壤率蓑崩颤率规划频率忧化1 频率复用的概念频率复用就是重复使用频率，在G S M 网络中频率复用就是使同一频率覆盖不同的区域这些使用同一频率的区域彼此间需要相隔一定的距离( 同频复用距离) ，以满足同邻频干扰符台允许的指标。即 1 】：同频干扰保护比：C O ( 载波干扰) 9 d B邻频道干扰保护比：C 1 ( 载波干扰) 一9 d B在工程设计中还需对以上C I 另加3 d B 余量。2 频率复用技术2 1 标准的4 1 2 频率复用技术根据G S M 体制规范的建议【2 通常在无线网络规划中
2、都采用4 1 2 频率复用。优点是同频复用距离大频率分组明确、简单频点的甄选便捷。在网络容量不太大、网络结构相对简单的阶段，能较可靠地满足同邻频干扰保护比的要求。但在实际应用中我们要注意：第一当G S M 网络与标准的蜂窝结构偏差较大或引入分层结构时往往不能满足B C C H 载波的C I 值要 2 0 0 6 年移动通信网络规划与优化研讨会论文集求，直接影响无线接通率、切换成功率等网络指标。第二+ 由于每层的频点数都相同不符合载波配置从小到大呈金字塔型的特点所以全网采用4 1 2 复用( 尤指T C H 载波) 是一种频率资源的浪费。第三当密集区域小区载波数超过频率组内的频点数时标准4 1
3、2 复用难以继续使用。2 2 多重复用技术( M R P ) 技术该技术的好处在于能够根据不同建设阶段网络结构、载波分布的特点，制定相应的频率分层方法，对不同层的载波采取不同的复用技术使频率复用更紧凑、利用率更高取得网络容量与质量之间的动态平衡3 4 。但在实际应用中我们要注意：第一M R P 方式是对频点的复用，层与层之间的同邻频干扰情况比较复杂。第二，应用M R P 方式必须要有跳频、功率控制技术和不连续发射技术( D T X ) 的支持。第三建议B C C H 层采用4 1 2 复用载频数不少于1 2 个，实际应用中一般分配1 2 1 5 个。第四，频率规划必须遂层进行，频率规划的工作量
4、很大对设计工程师要求高。第五。在网络结构或者容量发生大的变化时，往往需要全网变频难以适应大批量滚动开站的工程模式和高频度、大规模的网优调整。第六，在载波分布不平衡的地区，需要设计多种频率分组方案以节省频率资源。2 ，3 双B C C H4 ，1 2 频率复用技术该技术的好处在于B C C H 频率复用系数达到2 4 提高了网络的接入性能。频率规划的工作量仅比标准4 ，1 2 频率复用稍有增加，但远低于M R P 【5 】。但在实际应用中我们要注意：第一频率的平均利用率高于标准“1 2 复用方式但低于M R P 。第二，该技术减少了B C C H 之间的同频干扰，却增加了B C C H 与1 H
5、 之间的同邻频干扰。第三相邻小区的测量频率表有所变长增加了M S 测量B C C H 的时间切换时间稍有增长。第四较适用于使用“滚动开站”进行建设和日常维护的中小规模网络。不适用于大容量、基站密集的大规模网络。2 4 改进型l 3 频率复用技术该技术的好处在于网络容量比传统4 ，1 2 频率复用大约增加5 0 ，提高了频率利用率。频率规划简单，易于网络的扩容及调整。适合在G S M l 8 0 0 建网初期以及各期扩容工程中使用 6 】。但在实际应用中我们要注意：第一，该技术需要跳频、不连续发射、动态功率控制等G S M 系统功能的支持。第二必须采用射频跳频方式。要求基站的发射机合路器是宽带的
6、。第三。为保证接入B C C H 载频一般采用4 1 2 复用方式。且与T C H 载频不重复。第四将去除B C C H 载频后剩余载频平均取整分成三份作为T C H 载频，并保证不存在邻频。第五。现对M R P ，网络容量稍低，网络质量上可能会带来难以消除的“干扰黑点”但频率规划工作量远小于M R P 。3 频率规划优化方法3 1 全网频率规划全网频率规划一般可采取人工频率规划、软件自动频率规划、手工和软件混合频率规划等三种方式得出频率方案。( 1 ) 人工频率规划前期需要对网络进行查勘路测配合适合的频率复用方式人工安排频点其效果取决于工程师的经验，对人员要求很高。规划工作量与采用的频率复用
7、技术有很大关系。如采用M R P 。除了前期必须根据网络特点设计出频率分组方案外若碰到地区间载波配置差异较大的情况，可能需设计多种频率分组方案，以节约资源。加上M R P 的频率规划是逐层进行的，频率分几层频率规划的工作量就相当于传统频率规划方式的几倍，还要兼顾层问频率的关系，所以人工频率规划的工作量是最大的。得出频率方案后，还需使用仿真工具进行验证通过分析基站覆盖、同邻频干扰等仿真结果，对频率方案进行后续调整。在网络规模较大的情况下。人工频率规划的工作量是很大的。但由于人工频率规划效果可以得到保证前期工作也为运营商准确了解网络情况做出贡献因此还被经常应用。( 2 ) 软件自动频率规划软件自动
8、频率规划主要指通过充分利用计算机的运算能力，结合智能分析算法，求出频率方案，全自动完成频率规划工作。工作量显著减少。技术原理自动频率规划的基础是小区干扰表和代价矩阵。小区干扰表描述了每个小区将受到的所有潜在干扰影响的区域面积和话务量的情况。代价矩阵用于规定搜索算法的运行规则确定需安排频率的基站、指定频率隔离约束条件以及违反约束条件的各种代价值。自动频率规划的基本原理是将额率复用距离简化为间隔。将对复用距离的控制设置为打破限制的惩罚值( 代价) 将干扰与代价相关，用来评价频率计划的效率。载波分配反复修正。算法将尽可能调整频率方案来将代价降至最小，从而使网络的干扰减至最小。2 0 0 6 年移动通
9、信网络规划与优化研讨会论文集代价函数测量嗣络内的干扰情况并允许加不同的权重。不同厂商对代价函数的定义鲁不相同下面给出A i r C o mA s s e t 的定义。对于一个给定的频率方案代价函数可以用以下公式来表达：t = 军f w ，已厄产+ 。磊了，+ 莩勺 + 一 其中：C o s t 为在某种频率方案下的代价值：为给载波分配的频率；i ，j 为频率分配方案中的每一个元素oC 。为J 载波对i 载波的同频干扰代价值，由干扰表提供；为J 载波对i 载波的邻频干扰代价值，由干扰表提供：s 。为j 载波和i 载波的频率隔离代价值由代价矩阵提供：L 为重新调整i 载波频率的代价值，由代价矩阵提
10、供：w 为分配i 载波频率的权重因子，如B C C H 需要设置较大的杈值。实际上，可分配的频率方案太多，无法一一验证必须设计高效的局部搜索算法。加快计算速度。常见的局部搜索算法有模拟退火算法、禁忌搜索法、爬山算法和遗传算法等。此外干扰表和代价矩阵是否准确反应网络的实际情况将直接决定自动频率规划的而求出小区干扰表。采用这种方法的软件有A I R C O M的A s s e t 、爱立信的T c P ，P l a n e t E V 、F O R S K 的A T O L L等。流程如图l 所示。图I 基于覆盖预测方式进行自动频率规划流程图在数宇地图和传播模型比较准确的情况下我们能得到较理想的方
11、案。但实际上现有的传播模型和数宇地图并不能实时、准确地反映复杂多变的无线传播环境，由此得到的覆盖预测和干扰表也不够准确。其主要问题有：a ) 三维地图的滞后性。准确的三维地图难以获得影响结果的准确。b ) 传播模型的相对准确性。理论上每个小区都需要有相应的特定传播模型参数才准确需要进行大量的传播模型调校，但实际上只能对一些典型环境进行。影响了仿真和自动频率规划的效果。基于网络测试的自动规划，该方法的核心思想是通过大量采集网络中的各种测量报告。进行后台统计分析求出小区干扰表及结果a 一般来说，求出干扰表和代价矩阵的r 1 磊萌裔I - 1 方法有两种，一种是通过对小区进行覆盖预I：测后求出，另一
12、种是通过对网络测量数据进! I 苎鳘：辈ll行统计分析后求出。ifr 。r 喟l 基于覆盖预测的自动规划 亘至! t * 如r 。r 书l该方法的核心思想是在三维地图上结合无线传播模型对小区进行覆盖预测计算出无线信号在传播路径上的衰减情况。数字地图上的每一点由接收到的最强信号来确定服务小区的基本范围在这一点上接收的所有其它小区信号都考虑为潜在的干扰瀛从I D2 0 0 6 年移动通信网络规划与优化研讨会论文集IIII L图2 基于采集网络测量数据方式进行自动频率规划流程图代价矩阵进而得到额率方案。采用这种方式进行自动频率规划的软件系统有摩托罗拉的I O S ，爱立信的1 i A S F O X
13、 等。流程如图2 所示。这种方法进行自动频率规划完全依赖于实际网络的测量报告充分了考虑用户的感受，数据采集全面，能够得到小区间比较准确的干扰情况可靠性较高。但也有不足主要问题有：S t ) 数据栗集过程繁琐，优化周期长，使用复杂。第一为了准确反映网络情况一般会进行较长时间的数据采集工作，特别是为了给部分新开通基站寻找合适频率要先临时性开通这些基站以获取上行报告可能会造成嗣络质量下降。第二，网络优化的周期长，一般需要2 个月左右的时间才能完成。第三系统使用复杂，需要厂商的配合。b ) 系统一般由设备厂商提供，且不对其他厂商提供支持。当出现G S M 9 0 0 和G S M l 8 0 0 系统
14、由不同厂商生产的情况时将无法对全网进行统一优化。( 3 ) 人工和软件混合频率规划该方式解决了人工频率规划工作量太大以厦软件自动频率规划制约太多的问题在频率规划工作量与频率规划效果之间取得平衡。下面以M R P 为例来说明。首先由于B C C H 信道与网络接八密切相关，同邻频干扰比要求较T C H 高采取人工频率规划保证质量。其次T C H 层低层频点所分配的基站数目多，分布较密集。为了减少站问干扰也可考虑采取人工频率规划方式。最后，T C H 高层频点所涉及基站数目较少。分布较稀疏，而采取软件自动频率规划方式减少频率规划的工作量。人工和软件混合频率规划方式兼顾了人工频率规划与软件自动频率规
15、划的优点减轻了频率规划的工作量与难度。在实际工程中。特别是在大中型网络的频率规划项目中得到广泛应用。3 2 日常频率优化全网频率规划与日常频率优化并没有绝对的界限之分往往会相互转换，具体采用何种手段，需要根据实际情况来决定。其实。在大部分日常频率优化工作中常用的是人工维护和计算机辅助维护两种方式。( 1 ) 人工维护方式网络维护人员在无任何支撑系统的帮助下依靠个人经验完成频率优化工作。这种方式充分利用了网络维护人员对网络的熟悉性，在网络规模较小，地形不太复杂的地区取得较好的效果具有直观、效率高、成本低等优点。但随着网络容量持续增加网络结构日益复杂这种方式的主要问题有：缺乏对两络情况的全面了解无
16、法保证优化质量。工作量大效果完全取决于维护人员个人经验，对人员要求很高。效率较低下。无法满足时效性往往需要再次调整。维护人员只能被动的对频率问题做出反应无法主动发现问题。经常疲于奔命。所以我们应该引入计算机辅助系统来辅助网络维护人员进行日常频率优化工作。( 2 ) 计算机辅助维护方式基于路测软件的优化许多无线运营商都配置了路测软件。能够根据路测情况对网络频率进行优化。常见的路测软件有鼎利的P i l o lP r e m i e r 、万禾的A N T 、刨我的U m S t a r ，爱立信的T E M S 等。路测软件能够对G S M 网络进行路测、数据分析、评估、智能诊断等工作在实际网忧工作中得到了广泛应用。但通过下面的分析我们了解到仅有路测软件是不够的这是因为：a ) 路测软件完全基于现有网络的路测数据
