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1、第八章 移动通信网络规化优化,知识点网络规划流程及无线网络设计基站勘测和频率计划系统参数配置定位测试方法,难点：无线网络问题与解决方法要求：掌握网络规划、优化流程理解网络设计方法和频率计划了解问题定位及解决,8.1 网络规划优化流程 8.2 无线网络设计8.3 基站勘察8.4 频率计划与干扰分析8.5 小区参数配置原则8.6 无线网络问题的定位和解决,8.1.1 网络规划流程,这是一项系统工程，从无线传播理论的研究到天馈设备指标分析，从网络能力预测到工程详细设计，从网络性能测试到系统参数调整优化，贯穿了整个网络建设的全部过程，大到总体设计思想，小到每一个小区参数；网络规划又是一门综合技术，需要
2、用到从有线到无线多方面的知识，需要积累大量的实际经验。,8.1 网络规划优化流程,对运营商来说，系统所能提供的服务质量是最关心的问题，其中覆盖范围是服务质量重要方面。同时，在无线频率资源一定的情况下，如何增加网络容量、如何满足网络未来发展的需求设计时必需考虑。以上问题都需要通过网络规划来解决，网络规划的过程涉及了覆盖预测、干扰分析、话务分析、频率计划、小区参数规划以及后期的网络优化，通过网络规划可以使GSM网络在以下四个方面实现良好的容量：覆盖 质量 容量 成本,图8.1 网络规划流程图,第一阶段进行站型设计，首要任务是走访用户（运营商），向用户咨询工程要求，确定将要建设的网络覆盖区域及边界要
3、求。了解现有网络容量情况，决定将要建设网络的容量需要，明确基站站址的选择原则。另一个工作是勘查基站，了解选用的站址是否有空间，电源是直流还是交流，传输是否到位，基站周围环境是否有不利于电波传播的因素。对现有网络话务统计分析，定量了解话务分布，为确定站型寻找科学依据。,第二阶段的工作是覆盖预测，根据已经选择的站址，以及设计的站型，预测将要建设的网络覆盖，判断是否能满足用户的要求。覆盖预测需借助规划工具，选择合适电子地图。,电子地图的精度直接影响地图的成本，精度越高，地物越清晰准确，价格越高。通常情况下，数字地图的精度有5米、20米、50米和100米精度。对于宏蜂窝网络，一般选用20米精度，能满足
4、要求；对于微蜂窝小区，需选择5米精度的数字地图。小城市及郊区可以用50米或100米精度数字地图。每一项目根据具体要求，选择不同精度的数字地图。,覆盖预测的准确与否取决于传播模型选择与校准，不同传播模型适用于不同的频段及覆盖范围。通常习惯用的模型有奥村模型及COST-231模型，不同规划工具软件对模型进行修正，典型做法是采用集中系数方法，用选择传播模型的系数，确定覆盖区域的传播模型。,第三阶段的工作是频率计划，按照站型的设计，此站型满足容量需求。对于每一个基站，在规定频率范围内，分配频点，即频率计划。频率计划的难易程度，取决于频率资源和最大站型，在频率资源一定的情况下，根据站型选择频率复用方式。
5、,确定模型系数是复杂的工作，有多种方法可以使用，工程上为了减少计算量，用测试数据进行拟合逼近，对基本传播模型进行修正，得出经验性参数的方法，称之为连续波（CW）校正。作出将建设网络覆盖预测后，判断是否满足需求，且需征求用户意见，若满足要求且用户没意见，选择的站址及基站参数固定下来。若不满足要求，则需调整参数，重新作出预测，直至满足要求为止。,站型小，可以选用宽松复用方式，如43复用方式；站型大，可以选用紧密复用模式，如分层紧密复用、13复用技术。选用频率复用模式以后，网络干扰（同频和邻频干扰）取决于站间距和话务分布密度。网络干扰分析的结论，可以判断频率复用方式和频率计划是否正确。干扰分析方法是
6、运用规划工具和工程经验，对于不满足要求的频率计划，需作调整，直至满足要求。,网络规划第四阶段工作是形成工程文件，站型设计、覆盖预测以及频率计划完成以后，得到的基站工程参数（如天线挂高、方向角、下倾角等）需形成施工文件，对于各站各小区频点、切换及功率调整参数、系统消息中有关网络规划消息，形成局数据文件，用于开局数据设置。,网络优化工作是在基站开通以后，基站各部分工作完好情况时进行，网络优化的目的在于检查网络是否符合设计要求，最大限度提高网络性能。网络优化流程如图8.2所示。,8.1.2 网络优化流程,图8.2 网络优化流程图,网络优化第一阶段工作是数据收集与分析，通过数据分析可以发现系统存在的问
7、题和潜在的问题。数据的收集是一项重要的工作，要求数据完整和准确。获取数据的方式有两种，一种途径是利用路测工具（如ANT、TS9951等），进行测试，获得数据反映网络的覆盖、通话质量、切换、小区相邻关系等等。另一种途径是通过GSM系统中的OMC中的话务统计工具，它反映网络质量指标，如掉话率、切换成功率等等，通过话统数据分析，可以发现网络问题。结合路测数据分析，可以准确定位网络故障。,发现网络问题以后就进入网络优化第二阶段，调整系统参数和基站工程参数。可以调整天线方向角和倾角，调整功率控制参数和切换参数，达到 改善网络性能的目的。基站参数调整以后，为了确认调整后的效果，再进行路测及话务统计分析，若
8、发现调整后，网络性能改善，则固定下来；如果性能没有改善，则需重新调整，直至满足要求。网络 优化目标是网络性能指标不低于全国平均水平。,8.2 无线网络设计,GSM无线系统的基本设计目标是：在无线覆盖区内的90%位置，99%的时间移动台可接入网络。为达到上述目标，需从三个方面考虑：覆盖（对应覆盖区内90的位置）、容量（对应99的时间）和质量。,在无线网络设计中，随着网络需求的变化，话务密度逐渐增加，希望小区的覆盖半径也随之不同，从十几公里到几百米。在稀松的地区，希望小区半径尽可能的大，但受到电波传播损耗、移动终端功率限制以及数字系统时延的限制；在稠密的城区，话务高，希望小区半径尽可能小，但受干扰
9、、切换和投资的限制。,8.2.1 覆盖设计,GSM系统缓解上述制约因素的主要技术手段有：（1）选择合适的天线，控制小区覆盖半径。（2）功率发射控制。按路径的远近控制其平均功率，只需保持其传输质量在给定门限以上即可。（3）分集和跳频。可对移动台特别是慢速的移动台通过相干分集减少干扰，提高频谱效率。（4）不连续发射（DTX）。尽量减少发信功率和发信的时间，降低整个系统的干扰电平。在TDMA采用VAD技术降低干扰。,总之，影响GSM网络覆盖设计的因素是市场的需求、供应商设备的能力、设计者的经验等。辅助工具是高精度的数字地图、优秀的规划软件（如ASSET）、各种测试仪器。随着网络的发展，网络覆盖设计思
10、路的推进过程是：较少的站数、合适的站址增加基站盲点增加微蜂窝多层网立体覆盖。,随着同一地区用户数的增长，话务密度逐渐增加，希望每个小区支持的容量越来越大。在我国某些大城市，每平方公里话务量甚至达到了1000Erl以上。但小区的容量不可能无限制的增长，在蜂窝制的系统中，主要是因为有限的频率资源进行复用引起了干扰。,8.2.2 容量设计,GSM系统缓解上述制约因素的主要技术手段有：（1）频率复用。采用传统的43复用方式，即频率隔12个小区复用一次，基本可满足系统对干扰的要求。（2）更紧密的频率复用技术。如采用33、23、13及分层紧密复用方式。（3）跳频。（4）建双频网。,另外影响网络容量设计的因
11、素还有系统所需的服务级别（GOS）、话务模型、供应商设备的能力等。辅助工具是规划软件（如ASSET）、爱尔兰B表等。容量设计思路的推进过程是：小站型基站基站扩容、小区分裂热点增加微蜂窝建设双频网分担话务。,基站无线测量包括现场测试。做现场场强测试时，需要在基站位置设置一个简易的测试发射机，利用车载的计算机化测试设备（路测设备）对基站附近地区的信号场强进行测量。这类路测设备通常包括一个测试手机、一个GPS、一台装有测试软件的计算机。结合数字化地图对路测数据进行后台分析，并与理论值相比较，得出的场强差值可为路径损耗参数的调整作出参考。,8.2.3 无线测量,1.路径损耗参数调整,网络不同阶段设计的
12、侧重点不同：在网络发展的初期，容量需求少，主要考虑基本覆盖。通过小站型、合理的基站数量和基站选址来达到。网络结构单一；在网络发展的中期，容量需求大，覆盖要求高。通过基站扩容、小区分裂解决。网络结构比较复杂；在网络发展的高级阶段，容量需求很大，要求覆盖无盲点，通过增加微蜂窝、建设双频网解决，网络结构复杂。,选择站址时必须考虑多径传播引起的时散影响。用于时散测量的设备包括一个发射机和一个接收机。发射机发送一个短脉冲，该信号被接收并通过一个控制器分析其脉冲响应。最终得出反射信号与直射信号的时间延迟。在山区、岸比较陡或密集的湖泊区、丘陵城市及有高层金属建筑的环境中选址时更应注意时延色散影响，将基站站址
13、选择在离反射物尽可能近的地方或当基站选在离反射物较远的位置时，将定向天线背向反射物，也可避免有害的时延色散影响。,2.时间色散,在GSM系统中，每个移动台在通话时占用一个时隙发射，如果移动台在通话期间向远离基站方向移动，则自其到基站的信号时延逐渐增大；当时延超过最大时间提前量时，信号将落到下一个时隙而造成时隙间的干扰。GSM系统中一般设定最大时间提前量为63bits，对应的信号传播距离约为70km，基站最大覆盖半径为35km。不能选用高山作为站址，否则会增加工程建设的难度和投资，增加同频干扰的可能性，而覆盖仍然受限在35km半径内。,3.时间提前量,新建站址应避免设在大功率无线电发射台、雷达站
14、或其他强干扰源附近。对路测数据进行详尽的分析，可得知各位置的干扰情况，便于决定基站位置。,4.干扰,确定容量是整个蜂窝网络工程设计的基础。系统容量分析的目的就是为了尽可能反映实际的和将来的容量需求，以便估算系统所需的信道数。网络规划是以通过各种统计、计算得到的初期及将来的话务需求分布为基础而实施的。,1 概述,8.2.4 话务理论,分为近期35年和远期10年。常采用普及率法、类比法、数学模型法、专家预测法等多种预测方法，最后进行综合加权得出移动用户数。常用的是数学模型法，用话务模型计算系统话务量，根据PLMN的不同结构获得各接口的话务量。,2 业务预测,移动电话的话务分布是极不均匀的，主要集中
15、在城市的市中心区，郊区、县城、农村的话务量较低，市区还可以进一步细分为高话务密度区、中话务密度区等。同时，移动电话话务分布还随时间变化，需要对话务分布密度进行预测，用以确定需采用的频率复用方式。最初，可以根据各种统计的数据来计算话务量需求的地理分布，如：人口分布、收入水平、车辆使用分布、电话使用统计等等。在网络建成运行后，通过OMC的话务统计报告可以得到移动业务区较全面的话务量分布，作为优化和扩容的参考。,下面是一些比较粗略的估计用户密度分布的方法。1）.百分比分配法 将服务区划分为高密度用户区、中密度用户区和低密度用户区，分配每种密度区占移动用户预测数的百分比。然后，根据用户预测数乘以该区的
16、百分比求得该密度区的用户总数，在按该密度区面积均分求得用户密度。2）.话机类比法 Y=AZ 需要说明的是，现在还没有经典的方法来预测移动通信业务，可以说，迄今为止，所有的预测都是保守的。,蜂窝系统容量分析取决于下面三个方面的因素:（1）用户产生的话务量；（2）系统提供的服务等级GOS（拥塞率或呼损率）。（3）可用的话音/信令信道数，即可用频带和频率复用模式；3）话务量 话务量 是电话系统业务多少的度量，它与单位时间（一般取忙时1小时）内的呼叫次数n及呼叫占用信道的时间（T）成正比。,系统忙时话务量（A）表示系统的繁忙程度，又称话务负荷，单位为爱尔兰Erlang，用符号Erl表示。T以秒为单位。
17、平均用户忙时话务量指一天中话务量最忙时间平均每个用户的来话和去话话务量之和。在计算信道数时采用忙时话务量可以保证除忙时以外的其它时间的无线信道呼损率明显低于忙时的指标，这是为了保持一定的服务质量等级所必须的。根据我国公用移动电话网近几年的运营经验，平均用户忙时话务量可取0.0250.03Erl。,系统中，用户何时摘机通话完全是随机的。某时刻正在通话的用户多，就可能出现信道全部被占满的情况。服务质量是衡量移动通信系统的重要方面。服务质量包括传输质量，接续质量和稳定质量。对于传输质量，国内、国际端到端连接的全程响度评定值（OLR）的指标要求：OLR 最大29dB OLR 最佳10dB,4 服务质量
18、,稳定性损耗（SL）是指当移动台（MS）工作在话音频带为2004000HZ 范围内，并处于最坏的声学条件下，在数字蜂窝PLMN与PSTN/ISDN网络连接点（NCP），输入输出之间应 配置的插入损耗，称之为稳定性损耗，指标要求 不低于6dB。时延（Delay）性能是在PLMN边界与MS发话器（或受话器）之间的最大单向时延：,对全速率信道：90ms 对半速率信道：90ms MS到MS端到端连接的最大时延为：180ms 接续质量包括中继电路呼损：MSC至TS中继呼损应不大于0.5；MSC至MLS中继呼损应不大于1；MSC至MSC中继呼损应不大于1；MSC至BSC中继呼损应不大于1%；,无线信道呼损
19、应不大于5，话音质量分07级，移动通信一般3、4级即满足要求。在网络规划时，重点考虑载波干扰比（C/I），保证C/I的指标。话音质量的评定，有时采用主观评定的办法，CCITT把话音质量划分为五级，用户摘机后，由于没有空闲信道就无法进行通话，即用户呼叫失败。将这种由于信道的限制而造成的呼叫失败的概率称为呼损率B。一个系统内允许的拥塞呼叫百分比定义了该系统的服务质量，称为服务等级（GOS）。一般情况下，其值取为25%。在话务密度高的地区（如大城市）可取2%。,系统中随时有用户摘机、挂机发起呼叫，单位时间内呼叫次数和通话的时间长度都是随机变量。要想更深入地研究这些随机变量，必须用它们的分布函数或概率
20、密度来描述。例如，某系统通话时间长度的平均值是每次2分钟，那么，通话时间长度为1分钟的概率是多少？5分钟的概率又是多少？这只有通过分布函数和概率密度才能进行全面描述。,5 话务量、呼损率、信道数的关系,在话务理论中，爱尔兰B函数最符合多信道共用电话系统的实际情况，它有如下假设：（1）系统的信道数N为有限值，用户数MN,但不为0。（2）单位时间内的呼叫次数与系统的用户数无关，是一个独立常数。（3）用户发出呼叫后，没有空闲信道则放弃呼叫要求。（4）通话时间长度的概率分布服从指数规律。对于这样的系统，N个信道中有K个信道同时被占用的概率为 Pk=(Ak/k!)/(Ai/i!)i从1到N其中k=1,2
21、,3,.,N。当N个信道都被占用时，再呼叫就会呼损，所以N个信道同时被占用的概率就等效为呼损率，即 PN=(AN/N!)/(Ai/i!)=B i从1到N,上式称为爱尔兰公式，这是一个呼损概率公式，根据上式可以得到呼损率B、与话务量A及信道数N之间的关系，得到爱尔兰B表。在爱尔兰B表中，当已知话务量和呼损率时，可由该表查出需要的信道数；已知信道数N和呼损率时，可由该表求得N个信道所负荷的话务量。具体计算可参考4.5信道复用。,基站容量指一个基站或一个小区应配置的信道数，分为无线话音信道数计算与控制信道数计算。根据基站区或小区范围及用户密度分布计算出用户总数，再按照无线频道呼损率指标及话务量查爱尔
22、兰B表，求得应配置的话音信道数。由于移动电话话务量分布的不均匀性，一般来说，话务量主要集中在城市的市中心，而郊县的话务量相对较少，所以我们采用的频率复用方式应该能满足高话务密度区的容量需求。,6 基站容量和基站数量计算,基站容量计算变成了由信道数计算用户容量，由用户容量计算基站区或小区面积再计算基站数量的相反程序。（1）根据规划区内GSM网目前允许使用的频宽和复用方式，可以得出一个基站能配置的最大载频数。（2）每个载频有8个信道，减去控制信道数后，得出每个基站可配置的最大话音信道数。,（3）根据话音信道数和呼损率指标，查爱尔兰B表，得出一个基站能负荷的最大话务量。（4）用该爱尔兰数除以平均用户
23、忙时话务量，得到一个基站可满足的最大用户数。（5）由用户密度数据可求得该基站的覆盖面积。（6）当不同用户密度分布的区域划定之后，就可由该用户密度分布区域的面积及上述求得的一个基站的实际覆盖面积算出应设置的基站数。,例如：每小区30个业务信道假设呼损2，则承载话务量21.93ERL假设每用户0.025Erl，则容纳用户731户每基站容纳2193户,8.3 基站勘察,小区规划的首要任务是结合现有网络确定基站位置，工作侧重于对整个网络方案的规划，即确定基站的初始布局，确定基站的理论位置，基站的有关参数（网络层次结构、发射功率、天线类型、挂高、方向、下倾角等），进行覆盖预测和干扰分析，并最终作出频率分
24、配和邻区关系。,8.3.1 概述,在网络规划基站选址中，应该配合工程设计人员考虑机房内、铁塔、屋顶施工的可行性，考虑到天线高度、隔离度、方向对网络质量的影响。基站的现场勘测包括光测、频谱测量和站址调查。光测的主要目的是验证基站周围是否有造成电波反射的障碍物，如高大建筑物等。频谱调查的目的是了解目前及近期内基站和天线周围的电磁环境是否良好。站址条件则侧重于天线和设备的安装条件、电源供应、自然环境等。,基站勘测需要的仪器有：(1)皮尺（20m以上）和钢卷尺(2)指南针(3)GPS(4)数码相机(5)激光测距仪,距离较远时要用到激光测距仪，例如测量塔高、楼高、障碍物距离等等；拍摄基站周围环境的数码照
25、片。注意的就是经纬度一致的问题，在同一地区可能会若干期的扩容工作，每次新勘测时都要查阅原来存档，并和运营商确认站址是否改变，同一个基站的经纬度能够保持一致。另外对某个基站测量经纬度时，最好同一站点测量二到三次，再取平均值。障碍物图和环境照片都应该作为设计文件的一部分。,勘测之前，应与运营商议站址的大体位置。准则是看所选取的位置是否符合合理的小区结构，利用电子地图和市区图综合分析。要求有备用站址，这要考虑网络的整体结构，主要从覆盖、抗干扰、话务均衡等方面出发进行筛选。运营商再根据所选站点跟业主协商。一般站址范围应在理想蜂窝基站半径的1/4区域内。,2、勘测：,现场勘测人员，应该充分了解周围的环境
26、，例如站址周围的楼层分布、有无强干扰设施、共站址设备等，这些因素对信号传播有直接影响，对天线挂高和方向角起决定作用。应该用相机将周围环境记录下来，这样做的好处有：帮助确定天线参数；了防止在基站数目较多的情况下忘却；存档，为扩容、优化调整等工作服务。,在勘测过程中，要记录现场的相关情况，包括楼面负荷、机房、防水情况、电源配备、防雷接地、传输线路、铁塔的承重能力、铁塔上面的现有设备安装情况（包括设备种类、安放位置）等。已有机房的要记录机房位置，机房尺寸、机房现有设备的安放情况；对于新建机房，只需记录好建机房的位置。记录要清楚明了，最好画详尽的现场投影图。这样，在众多的站址中才有择优确定最终站址的依
27、据。,有铁塔的站址，先判断铁塔是否可用，再量好到距离机房的长度，对没有铁塔的站址，应记录好拟建铁塔的位置，铁塔的高度，它跟机房的距离，与机房的相对位置。注意：用指南针时一定要远离铁物质，否则测量偏差太大。在基站勘测过程中，应对高山、雷达、高功率电台、森林等慎选或不选，对于电厂建站目前还未有正确的认识，需研究和加深理解。以上的内容都应该认真填入基站勘测表。,在蜂窝网络规划阶段，运营商会对许多备用站址进行选择，价格是否合理也是选站的一个标准。以下是影响站址选择的主要因素：站址是否在规则网孔中的理想位置天线调整天线隔离度邻近障碍物无线设备安装空间,8.3.2 基站勘察,1.基本因素,供电条件（是否有
28、备用电源）传输链路业务区规划与业主协商情况馈线的估算和要求,基站的站址布局应符合蜂窝结构和蜂窝小区分裂的规则。根据规划的无线区结构，覆盖预测中的小区覆盖半径，基站的间隔大致可以确定基站的理论位置。但在进行工程设计时，往往需要结合实际情况对其理论位置进行调整。实地查勘就是要确认站址、经纬度、天线的高度、方向角等。工程中，还常常找出备用的位置，以便进一步比较、选择。基站站址的最终确定是设备供应商和运营商共同的事情，站址选择时应该考虑运营商在所选站点上可能存在的困难，双方好好沟通，共同确认最后的站址。,2.站址是否在规则网孔中的理想位置,理论预测得出接收电平，为我们选择基站适用的天线类型和天线方位角
29、提供参考。在现场勘测开始时，首先可预测天线高度。当实际高度与理论预测值的偏差不超过15%时，先前的理论预测已足够精确了。当天线安装在一个比预测值更高的位置时，运营者应该确保不会有同频干扰。如果天线安装高度低于预测值，应该就此值进行新一轮预测，以确保良好的覆盖范围。,3.天线安装与调整,在一个特定区域内的所有天线并不要求具有相同的高度和方位角。也就是说，同一基站不同小区的天线允许有不同的高度。这可能是受限于某个方向上的安装空间；也可能是小区规划的需要，以满足各小区不同的覆盖、隔离、分集和干扰的要求。同一小区天线尽量不要前后放置。,小区的天线需要彼此隔离并与其他的天线系统分离开来，以满足以下要求：
30、,4.天线隔离,分集距离和分集增益隔离度,分集技术是对抗衰落最为有效的措施之一。其中空间分集是指在同一基站或小区，采用两副水平间隔十到十五波长的天线接收同一信号，再通过分集合并技术合成衰落较小的信号。空间分集又分为垂直分集和水平分集，后者更为有效。,1）分集距离和分集增益,空间分集的改善用分集增益表示，其大小与采用的组合技术有关。分集增益主要取决于分集天线的有效高度与水平间距之比值以及接收信号到达角（来波角）。当接收正面来的信号时，两副分集接收天线上的信号相关系数最小，分集增益最大；当接收侧面来的信号时，则相关系数最大，分集增益最小。,一般取分集天线水平间隔等于天线有效高度的0.1倍。如要达到
31、天线的最好分集效果，D/H=11(D是天线的有效高度，H是天线的间隔)。天线安装越高其分集天线的水平间距越大，但考虑到安装难度，塔上的天线间隔不超过6m。在分集接收中，垂直分集距离是要求同一分集增益的水平分集的56倍，所以实际工程中一般采用水平分集。空间分集时，两根接收天线的距离为1218；1=0.32m（900MHz）；1=0.16m（1800MHz）。,当分集天线的有效架设高度小于30m，分集天线间距小于3m时，两副分集天线互相处于对方的近场内而影响天线的方向图发生畸变。为了使两副天线相互影响造成天线方向的起伏不超过2dB，GSM900分集天线水平间隔在任何天线有效高度情况下都应大于3m。
32、,如果采用空间分集应该注意：如果要覆盖公路，应该使两根接收天线的连线垂直于公路。,图8.3 定向天线空间分集距离,space diversity distance(4-6m for GSM),actual installed distance,Note:,基站天线经常安装在铁塔上、大楼的天面或挂在墙上等，因此在安装时应该考虑楼层表面的阻挡以及周围建筑物的影响。如将定向天线安装在墙面上，天线的传送方向最好垂直于墙面，如果必须调整其方向角，则天线传送方向与墙面的夹角要求大于85，这时候，只要天线的前后比大于20dB，其反方向由墙面反射的信号对辐射方向的信号影响极小，如图8.4所示：,图8.4,no
33、 more than 15,vertical direction,antennas direction,为获得最理想的覆盖范围，天线周围净空要求为50100m。对900M的GSM来说，在此距离的第一菲涅尔区约为5m，这意味着基站天线底部要高出周围环境5m。天线周围净空要求如图8.5：,图8.5 天线周围净空要求,antenna,antenna,5,50-100m,50-100m,5m,(a),(b),下表为GSM天线分集距离要求。表8.2为GSM天线间距要求：表8.2a 全向天线分集距离要求,实际案例：(1)对于水平面波束宽度小于90度的定向天线，靠墙安装对天线的方向图基本没有影响，可以降低后
34、瓣。(2)对于水平面波束宽度大于100度的定向天线，靠墙安装对天线的水平面方向图有一定影响，会使波束变窄或畸形。,2）隔离度 为避免交调干扰，基站的收、发信机必须有一定的隔离，TxRx：30dB；TxTx：30dB。这同样适用于GSM900和GSM1800共站址的系统。(1)垂直排列布置时，Lv=2840log（k/）（定向）(2)水平排列布置时，Lv=2220log（d/）-（G1 G2）；（定向）载波波长，k为垂直隔离距离，d水平隔离距离，G1、G2为天线1和天线2在辐射方向上的增益（dBd）。双级化天线还和分集天线中都必须满足以上值。,下表适用于实际工程中TXTX、TXRX的水平隔离度要
35、求：,表8.3 天线水平间隔,5.邻近障碍物 在无线网络勘测中，为了预测实际地形及人为环境对接收点场强的影响，应对基站至移动台的各个方向上的地形及人为环境进行分类。在传统的点对点通信网络中，需要一条可视路径。没有障碍物的第一菲涅尔区可以作为划分的一个标准。,由于基站到移动台之间往往存在障碍物，完全遵照以上标准是不可能的。在传播路径出现障碍时，电波的损耗会加大。在市区内弯路和障碍物较多，对电波损耗的影响更为明显。因此在进行小区规划时，对不同类型的障碍物应提供不同的损耗修正值。在实际使用中判断地形及环境的修正因子往往带有主观因素，造成预测值因人而异，从而导致预测值与实测值的不同。,为获得最理想的覆
36、盖范围，天线周围净空要求为50100m。对900M的GSM来说，在此距离的第一菲涅尔区约为5m，这意味着基站天线底部要高出周围环境5m。,基站天线在安装时应该注意其在覆盖区是否会产生较大的阴影。阴影的形成通常是由于基站附近存在较大的阻挡物，如大楼、高山等。安装时应尽量避开阻挡物。当利用大楼顶面安装定向天线时，必须注意避免大楼的边沿阻挡波束辐射，应尽量靠近大楼边沿安装，这样可以减少或消灭阴影的形成。由于顶面的复杂性，当天线必须离大楼边沿较远安装时，天线应尽量架设在离顶面较高的地方，此时工程上必须考虑楼面的承载和天线的迎风受力问题。,不考虑天线倾角的影响，表8.4给出GSM900、GSM1800情
37、况下天线距离顶面高度的建议值。,表8.4a GSM900,表8.4b GSM1800,6.无线设备安装空间 无线设备应尽可能靠近天馈系统安装以减小馈线损耗和馈线价格。应考虑给日后的扩容留下充足的空间。,7.供电条件（是否有备用电源）选择站址时必须考虑设备的供电需求，基站所在大楼应有足够容量的交流电源可用，并确保可靠供电。当必要时还须提供油机房(备用油机发电机组)。8.传输链路 基站到基站控制器的传输链路能否解决或是否投资过大，是影响该地能否作为站址的因素。基站与基站控制器的传输可以通过微波、HDSL、光纤、同轴电缆等方式来解决。,9.业务区规划 在无线网络的勘测中，对基站业务区的规划十分必要。
38、高话务密度区内基站的覆盖半径相对于低话务密度区的基站覆盖半径要大些。在临界的区域必须保证良好的覆盖。电信大楼、营业厅等话务量高的场所是无线网络基站勘察中重点规划的地方，必须保证某一主要扇区的良好覆盖。10.与业主协商情况 业主同意提供必要的机房面积，允许屋顶安装天线。不管租房或买房，必须遵循法定程序，同时确保价格合理。,11.馈线的估算及要求 馈线选取很重要，工程中常用的馈线有：1/2”、7/8”、5/4”等。选择馈线型号,要考虑馈线的损耗。通常7/8的馈线3dB/50m，如果超过50m的馈线长度可以考虑用半径更大的馈线。馈线的安装应使所用的馈线最短和安装、维护方便；馈线弯曲的曲率应该参照馈线
39、厂家的曲率要求。无论天线安装在塔上、屋顶和任何其它位置，其馈线在进入机房时，都应将馈线的外导体良好接地，并且应有防水弯。,8.4 频率计划与干扰分析,8.4.1 频率基本复用技术 移动通信网是由大区制演变成蜂窝结构，在大区制条件下，用户少，话务量低，频率相对丰富。如图8.6所示，大区制的网络由一个基站，功放输出较大功率，覆盖一定的区域。在此区域内，使用信道组f1、f2、f3.fn，频率不需要复用。,随用户增多，话务量增大，容量增加，原来信道组（f1,f2.fn）不能满足需要，采用的办法是频率复用，图8.7表示蜂窝状网络示意图，网络无线设计时，将基站发射功率降 低，每一个基站覆盖 范围缩小，原
40、先由一个基站覆盖的区域，现在由多个基站覆盖，整个网络图如同蜂窝一般。,图8.7 蜂窝网络示意图,所谓频率复用是指一个小区使用的信道，隔一定距离以后在另一个小区重复使用。在总信道一定的情况下，提高单位面积的信道数。频率复用是有条件的，必须满足载干比的需要。,GSM系统是干扰受限系统，根据空间接口中，信号的解调要求，GSM规范提出同频干扰保护比或载干比（C/I）需满足C/I9dB；邻频干扰保护比（C/A）需满足C/A-9dB；第二邻频保护比（C/A2）需满足C/A2-41dB。工程上需加3dB的余量。网络规划时应重点考虑同频干扰，其次是第一邻频的干扰。网络频率复用设计中，一般要求，同一扇区频点之间
41、至少间隔600KHz，同一基站不同扇区之间频点至少间隔400KHz。,GSM最基本的频率复用模式为43频率复用，这是其它频率复用模式的基础。“4”表示4个站点，“3”表示每个站点有3个小区，总共有12个小区为频率族。同一族中的不同小区，频率是不同的。其它小区重复使用这12个频率族中的某组频率。图8.8表示43频率复用小区族。,图8.8 基本频率复用43复用族,8.4.2 频率紧密复用技术 提高容量的重要手段。目前流行的几种技术，分层紧密复用技术、13、11复用技术。是在一定带宽条件下，提高单位面积的信道数，不同设备商采用不同的规划思想，有的紧密复用技术（如MRP），仅仅是频率规划技术，不需要特
42、别的软件和硬件配合，有的紧密复用技术（如IUO），需要增加新的软件支持。,圈的大小表示覆盖范围。L1、L2、Lm表示小区中频率分层，从图中可以看出，越到上层，复用越紧密，在频率一定的情况下，分层紧密复用和各层相同复用复用比较，单位面积信道数，有大的提高。,2.智能同心圆技术（IUO）智能同心圆技术是从普通同心圆技术发展而来，在普通同心圆技术中，将小区中的频点分为两部分，其中一部分频点对应TRX功率调低，则覆盖区域出现两个覆盖不同的同心圆，如图8.10所示，覆盖小的载频，复用距离可以设计短，与一般情况相比，提高单位面积信道数。,8,.,1,0,普通同心圆覆盖图,这种技术比较简单，不需要特别的软件
43、和硬件相配合。只需要在工程阶段，调低相关TRX的发射功率即可。缺点是原小区边缘地带，承担话务量比较少，同时小区内有可能发生切换。为了保证基站所有载频覆盖范围相同，引入智能同心圆技术，即IUO（Intelligent Underlay/Overlay）。IUO的设计思想如 图 8.11 所示。,图8.11 IUO结构示意图,IUO思想是将基站频率，分 为两部分（或称之为两层），一层称之为“REGULAR层”，另一层称之为“SUPER层”。“REGULAR层”频率复用距离较远，用宽松频率复用模式，“SUPER层”频率复用距离较近，用紧密复用模式。IUO的使用带来问题是SUPER干扰较大，需要设备提
44、供切换算法，判断网络中的干扰，一旦发现C/I超 过一定标准，系统将用户切换到REGULAR层。判断切换都是自动完成，有关切换机制，在此从略。,8.4.3 抗干扰技术 跳频、功率控制和不连续发射（DTX）。,1.跳频技术 按照GSM规范，慢跳频可以用于GSM通信系统中，跳频是指载波频率在一定范围内，按某种规律跳变。每个小区信道组的跳频功能都能单独激活或关闭。BCCH由于是广播信道，不参与跳频，TCH信道，SDCCH信道可以使用跳频。基站使用的跳频有两种，基带跳频和射频跳频，各自的实现道理是不相同的。,图8-12 基带跳频示意图,对于基带跳频，每个发信机工作在一个不变的频率。发射时不论突发脉冲属于
45、哪个通话，它们都被有控制地送入各个发射机，它是基于基带信号的切换，如图8.12表示基带跳频示意图。由于每一个收发信机频率不变，则合路器不需要改变，因此可以用宽带合路器，也可以用空腔合路器。TRX的数目，限制跳频的最大数目。基带跳频的问题是，如果有一个TRX板坏了，则对应的码字丢失，影响通话性能。,对于射频跳频，指一个发信机处理一个通话的所有突发脉冲所用的载频，是通过合成器频率的改变来实现，不是经过基带信号的切换来实现，如图8.13所示。图中fn为频率合成器，为了支持按时隙跳频，每个收发信机都有两对合成器，一对工作于单数时隙，另一对工作于双数时隙，交替工作。收发信机数目不受载频的限制，而取决于基
46、站话务量的大小。由于合成器频率要变化，合路器也要变化，只能用宽带合路器。一旦某一TRX发生故障，系统的故障维护功能，使其跳开此TRX。,射频跳频示意图,跳频效果 1）频率分集 跳频可以降低瑞利衰落对信号强度的影响。这种影响相当于频率分集。GSM空中信号的传输可以分解如图8.14所示。,图8.14 GSM码块传输分解图,语音编码以后，分散在8个突发中传输。瑞利衰落是基于频率的，信号衰落的谷点在不同的频率出现在不同的位置，用跳频以后，每个突发频率不同，如图所示。B1对应f1，Bn对应fn.。如果频率选择性衰落发射在某一频点，手机接收的信号位于谷点的时间不会超过一个burst周期，影响仅仅是一个突发
47、，信号强度的变化被分成足够小，可以达到信道编码和交织纠误的要求，瑞利衰落的信号谷点就可以被忽略，可以不影响转播。,2）干扰分集,图.15 干扰分集示意图,携带单个突发脉冲的载频的变化，降低了信号所受的干扰，通话受到的电波干扰被平均，这种效果称为干扰分集。干扰分集示意图如图8.15所示。B1、B2、.为突发，跳频时，以f1f2f3.频率传播。蜂窝网络是频率复用的，有同频干扰存在，跳频使干扰分散到了携带突发脉冲的不同的载频上，这种结果称之为干扰均化，有利于通话质量的提高。跳频可以降低多种类型的干扰，如同信道干扰，邻信道干扰，互调干扰等。,2.功率控制（PC）功率控制指在一定范围内，用无线电方式改变
48、MS或BTS的传输功率。控制无线路径上的发射功率是在不需要较大发射功率就能达到较好的传输质量的情况下，降低发射功率。这样既能保持传输质量高于给定门限，又能降低移动台和基站的平均发射功率，减少网络干扰，同时改善频率利用率，延长手机电池寿命。,3.不连续发射（DTX）通话间歇时发射机关闭。这可使手机节约50%的发射量。适用于话音和不透明数据传输，但是BCCH所在载频不采用此技术。DTX技术上行可以节省手机电池和减少系统内干扰。下行表现为降低基站功耗，减少系统内干扰，减少基站内交调。,下、上行DTX一起使用，将改善系统的C/I同频干扰比。可用在频率紧密复用的小区规划上，特别是和跳频一起使用的时候，可
49、获得更高的系统容量。缺点是爆破音（如“P”、“T”、“K”等）的质量会下降，这是由于话音激活检测器（VAD）的影响,8.5 小区参数配置原则,GSM小区参数包括工程参数和系统参数。工程参数包含有站址、天线方位角、天线的俯仰角、天线的挂高、基站发射功率等参数。系统参数设计是在无线网络设计的基础上，根据无线网络设计对小区覆盖、话务、性能提出的要求，具体对小区的网络标识参数、系统控制参数、系统功能参数等做出设计。本节主要介绍位置区分配和无线信道分配原则。,8.5.1 BSC和位置区分配原则 1.BSC分配 担负着基站控制和话务集中的功能，在GSM网络中位置下图。,图8.16 GSM网络结构,BSC的
50、设计主要根据话务量的要求及ABIS接口传输连接的便利性。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。,2.位置区的分配 1）位置区的定义 在GSM协议里，整个移动通信网络是按位置区码划分为不同的业务区，网络通过寻呼整个位置区来寻呼移动用户。一个移动用户的寻呼消息将在位置区中的所有小区中发送。一个位置区可能包括一个或多个BSC，但它只属于一个MSC，见图8.17。,图8.17 业务区划分,2）位置区划分原则 位置区的大小将影响着寻呼和位
