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**市是一个多组团发展为特点的城市,造就了话务量的分布不均匀,话务忙时分布不均匀的特点,在主城区就存在等多个话务密集区。高话务密集区不断出现负荷过高、拥塞率持续、话务溢出大幅度增加的现象,给现网带来了巨大压力。高话务量地区一般也是高端用户较多的地区,服务质量要求较高,随着营销力度的加大,数据业务的持续增加,如何尽可能的提高某市高话务地区GSM系统的容量和覆盖,提高客户感知度,成为当前网络规划和建设不得不面对的问题。
2容量解决方法2.1小区分裂小区分裂是将拥塞的小区分成更小小区的方法,每个小区都有自己的基站并相应地降低天线高度和减小发射机功率。由于小区分裂提高信道的复用次数,因而能提高系统容量。通过设定比原小区半径更小的新小区和在原有小区间安置这些小区,使得单位面积内的载频数目增加,从而增加系统容量。
图.1小区分裂示意图
小区分裂在我国早已普遍采用,现今GSM移动通信网已具备相当大的规模,运营商在高话务密度区已经普遍采用小区分裂。小区分裂既提高了无线网容量,又满足了对这些地区的室内覆盖。一般城市的平均基站站间距已经由初期的1~2公里缩小到~米,有些市区的平均站间距已经有~米之小,区域无线网容量也因此成倍的提高。
尽管小区分裂可以大规模提高网络容量,但小区分裂不是无限可分的,当小区不断分裂使基站服务区不断缩小,同频复用系数增加时,同频干扰将激剧增加。由理论分析和国内外实际运营试验的经验,认为Dmin(宏蜂窝基站最小站间距)为米。(以上分析均以平坦、开阔地带为模型)。
但是,由于存在大容量需求的地区皆为城市高话务密度区,一般为闹市、高人口密度的居民区、大型写字楼等地,地物类型主要是密集的较高建筑物,无线传播会有约20dB的穿透损耗,因此电波辐射可以控制在相对有限的位置上,使得站距可以更小。我国各地区移动GSM网的实践也表明当在以上地形条件下,站距可以更小。在深圳、广州、上海及北京的高密度区显示,这些地区的站间距一般为米,最小甚至为米,但在如此小的站间距下,其无线链路预算模型将有所变化(原来的OH模型将不适用),同时小区覆盖边界的交叠变得相当复杂使得无线可通率的要求逐步严酷,由此必须对天线高度、半功率角、方向角及基站发射功率作到极精确的计算和调整,但这类调整又受到站址、市政规划等非技术因素限制。因此,保守的认为,在以上提及的高话务密度区条件下,最小站间距可为米。
2.2新增频率频率资源是运营商容量发展的基础,提高话务量的最直接办法之一就是增加频率。当前,国家给予的频率资源都已在使用当中,但由于话务量迅速发展,当前的频率不足以满足近期网络容量需求,同时,热点区域GSM频段的频率资源逐渐枯竭,频率资源的有限性与业务需求增长的矛盾日益突出。
GSM网主要采用GSM和GSM1双频混合组网方式,具体的工作频段和频道配置如下:
(1)GSM工作频段:
基站发射频率:.0-.8MHz
基站接收频率:.0-.8MHz
对应频点号为1-95,其中95号频道为系统保护频道。
(2)GSM1工作频段:
基站发射频率:.0MHz-.0MHz
基站接收频率:.0MHz-.0MHz
(3)E-GSM工作频段:
基站发射频率:.0-.0MHZ
基站接收频率:.0-.0MHZ
对应频点序号为频点为-。目前主城区少量站点采用了E-GSM频段的频点,采用E-GSM范围是在铁路和轻轨沿线3公里以外。在未来的几年内,中国移动E-GSM将全部退频。
2.3频率复用2.3.1频率复用的要求根据原邮电部颁布的MHzTDMA数字公用陆地蜂窝移动通信网技术体制的要求,若采用定向天线建议采用4×3复用方式,业务量较大的地区,根据设备的能力还可采用其它复用方式,如3×3,2×6等。无论采用何种方式,其基本原则是考虑了不同的传播条件、不同的复用方式、多重干扰因素后必须满足干扰保护比的要求,即:
(1)同频干扰保护比C/I≥9dB
(2)邻频干扰保护比C/I≥-9dB
(3)KHz邻频保护比C/I≥-41dB
图.2常见频率复用方式
2.3.2复用距离与复用度频率复用也称频率再用,这是GSM网络普遍采用的一技术,使用同一频率覆盖不同的地区。这些使用同一频率的区域彼此之间需要相隔一定的距离,这个距离称为同频复用距离。
频谱利用效率可以用频率复用度来表征,它反映了频率复用的紧密程度。频率复用度可以表示如下:
其中,NARFCN——总的可用频点数;NTRX——小区配置的TRX
对于n×m频率复用方式:n表示复用簇中有n个基站,m表示每个基站有m个小区。那么,它的频率复用度为:
=n×m
但通常实际规划时所分配的频点数会大于n×m,因此实际的freuse往往大于上述值。显而易见,频率复用度越小,其频率复用越紧密,频率的利用率越高,但随着频率复用紧密程度的增加,带来网上的干扰增大,需要相关技术的支持,如DTX、功率控制等;频率复用度越大,其频谱利用率率小,但容易获得较高的网络话音质量。
图.3频率复用系数
频率规划就是在频率利用率和网络容量之间寻找平衡点,做到在保证一定网络质量的前提下,使网络容量最大。
2.3.2.14×3频率复用GSM系统中最基本的频率复用方式为4×3频率复用方式,“4”表示4个基站(每个基站由3个小区组成),“3”表示每基站3个小区。这12个扇形小区为一个频率复用簇,同一簇中频率不能被复用。这种频率复用方式由于同频复用距离大,能够比较可靠地满足GSM体制对同频干扰保护比和邻频干扰保护比的指标要求。使GSM网络运行质量好,安全性好。4×3频率复用方式下,它的频率复用度为12。
对于下述的紧密复用,由于BCCH载频的重要性,及其不能采用功控、DTX、跳频(射频跳频时)等抗干扰手段,BCCH载频必须采用4×3或更宽松的频率复用模式。
图.44×3频率复用
据上述4×3频率规划方法,对于19MHz的频率(1~95),采用4×3频率复用模式,假设BCCH为83~94,共12个频点,其余全部分配给TCH,不考虑微蜂窝预留频点。则频率规划方案如下表:
表14×3频率复用分配表
在19MHz带宽下,4×3复用模式可以实现的最大站型为S8/7/7。频率复用度为分别为11.75/13.43/13.43,平均频率复用度为12.87。
2.3.2.23×3复用模式在业务量较大的地区,可以采用3×3复用模式;即以3个基站为一组,每个基站3个小区,这9个小区为一个频率复用簇。同一簇中的各小区使用不同的频率。这种复用方式相对于4×3方式,同频复用距离减小,所以网上干扰有所增加。
图.53×3复用模式
某市移动GSM带宽19MHz,BCCH采用4×3常规复用,共12个频点。TCH采用3×3,频率共83个频点。
19MHz带宽采用3×3复用可以实现的最大站型为S10/10/10。TCH频率复用度为9。
2.3.2.32×3复用方式2×3复用就是2个基站,每基站3个小区,共6个小区为一个频率复用簇,同一簇内各小区使用不同的频率,不同簇使用相同的频率组,这种复用方式就成为2×3频率复用。
BCCH使用较宽松的4×3复用方式,分配频点12个。19MHz带宽,采用2×3复用方式可实现的最大站型为S14/14/14,频率复用度为6。
相2×3复用模式的容量有很大的提高,但由于同频复用距离的减小,网上干扰增大,2×3复用方式下,小区话务量很%难达到设计值,不能在最大站型的情况下满负荷工作。
2.3.3MRP(多重频率复用)MRP(多重频率复用)又称为分层紧密频率复用,允许在同一GSM网络中,可以同时存在几种不同的频率复用模式在工作,是一种不同于以上方式的频率复用方式,MRP是频率规划技术发展的热点之一,MRP将整段频率划分为相互正交的BCCH频段和若干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复用方式,频率复用逐层紧密。
图.6多重频率复用
应用MRP,同时结合跳频、DTX、功率控制等抗干扰技术,可以将平均频率复用系数降到7.5左右,而不影响网络质量。
由于BCCH信道在移动台接入、切换等过程中具有举足轻重的作用,为了保证BCCH信道质量,使用与TCH频段正交的频率,能获得如下好处:
(1)BCCH可以使用43或更高的复用系数,以保证BCCH信道质量;而TCH则使用相对紧密的复用方式。
(2)BSIC解码与话音信道负荷无关
由于BCCH频段和TCH频段相互正交,TCH信道负荷的增加对BCCH信道基本没有影响,因此,也不会影响BSIC解码,从而改善切换性能。
(3)简化邻近小区表的配置
邻小区表过长会降低切换性能,MRP能简化邻近小区表,从而改善切换性能。由于BCCH单独使用一段频率(43方式下有12个频点),邻近小区表(由BCCH频点等组成)长度可以显著减小。甚至可以简单地将所有的BCCH频率(本小区BCCH频率除外)全部加入邻近小区表。
(4)真正发挥功率控制和DTX等抗干扰技术的作用
BCCH不能使用动态功率控制和DTX等技术,它总是以最大发射功率在发射信号。因此,BCCH和TCH使用相同频段,会影响这些抗干扰技术的效果。
(5)增、删TRX,不会对已有的BCCH频率计划造成影响,从而方便网络的维护。
MRP频率规划较为复杂,需工具规划和手工调整并用,并且,加站补盲对现有频率规划会带来较大影响。但是,在热点区域频率资源紧张,采用频率紧密复用技术来增加网络容量,可以M网络加厚,可以弥补双频网带来的1M插花式分布而造成覆盖不好等问题。
2.4网络优化方法网络优化可以改善网络质量,降低干扰,同时带来容量的小范围提升。高话务密集区进行网络优化通常有如下方法:
(1)基站经纬度优化在网络中经常发现部分基站的实际经纬度与规划中的经纬度不一致,甚至相差很大,造成此现象的主要原因是在选址中碰到困难,最后更改站址,但规划数据库中未能到得及时更新,仍按原规划方案设计邻区关系及进行频率规划,因而造成很多频率干扰、盲区及邻区参数不合理问题,对移动网络基础结构产生较大影响。
(2)天线水平角及方位角优化由于工程施工检验不严格或长时间工作后外部环境影响,造成天线方向角与规划设计不一致(具体现象:天线为0度角或反向发射、下倾角大于15度、水平角与设计偏差10度以上等)。再加上多次扩容后未及时进行后期网络优化,容易由此导致频率干扰、越区覆盖、盲区、覆盖区重叠而无主控小区等现象。
(3)分集接收天线间距过小,收发天线不平行的优化采用分集接收天线时,若收发天线间距在2m~5m时,则可达到理想效果,获得3dB左右增益。而有些收发天线的间距过小,在1m之内。这样很难获得分集接收的效果,影响接收质量。此外,由于收发天线不平行,将导致上下行接收质量差别较大,严重影响通话质量、切换成功率等指标。
(4)天线优化很多天线在架设后,由于后期广告牌的设立、周围新建筑物的产生,造成部分扇区难以吸收应有话务量,虽然处在高话务区,但话务量却很低。通过对天线位置的重新调整,保证天线覆盖的合理性,以缓解周围小区的话务负荷,确保无线资源充分合理的利用。
在经过数期扩容后,特别市区基站密度较大,需进行天线优化,特别是天线的高度应下降,否则会对周围多个基站造成干扰,同时也造成越区覆盖、切换成功率下降、掉话率上升等现象,在某市这中多山丘陵地区,尤其要控制天线的高度。
(5)无线参数优化l小区选择/小区重选参数设置l小区参数设置优化l切换参数优化2.5半速率半速率技术采用与全速率不同的编码方案,在语音编码算法中,全速率信道采用的编码方案为REP-LTP(规则脉冲激励-长期预测)。话音分为20ms的时段,包含比特,语音纯比特率为13kbit/s。半速率采用的编码方案为VSELP(矢量总和激励-线性预测)。话音分为20ms的时段,包含比特,语音纯比特率为5.6Kbit/s。
从理论上来讲,一个全速率信道可以作为2个半速率信道来用,网络容量将扩大一倍,但是由于半速率开启门限、半速率手机比例,厂家实现方式的不一样,通常网络容量将达不到理论状况。
l半速率开启门限的影响采用半速率会影响话音业务的通话质量,这一点尤其体现在无线环境不好、通话双方都是半速率手机的时候。
因此在话务量不是很高,无线信道资源充足的时候,一般不建议开启半速率。而现网中话务量的波动比较大,如果静态的选择开启或者关闭半速率并不是一种很好的方法,很可能会跟不上话务的变化。因此现网中一般采用动态开启半速率的方式。
所谓动态开启半速率,即在网络中设定一个门限,一般该门限为空闲全速率信道的比例,如果空闲全速率信道低于某一门限值,半速率信道开启,新接入的手机(支持半速率)将会使用半速率信道。与开启门限对应,还应包含一个关闭门限,即空闲信道高于该门限时,关闭半速率信道。新接入的手机使用全速率信道。开启门限和关闭门限可以设置成同一个值,也可以设置成不同的值。一般为了避免频繁的开启和关闭半速率,关闭门限设置的值要高于开启门限。
l半速率手机比例的影响目前在现网中,并不是所有的手机都支持半速率,因此即使在网络中开启了半速率,不支持半速率的手机在接入网络时也不能使用半速率信道,而要占用全速率信道。所以在动态开启半速率的门限基础上,由于部分手机不支持半速率,导致开启半速率后,并不是所有的全速率信道都可以当作2个半速率信道使用。这也从另一方面导致了半速率信道使用比例不能确定。
目前市场上出售的手机已经都能够支持HR功能,少数早期的手机不支持半速率功能,通过统计数据,支持半速率功能的手机占75%~80%左右。
l厂家实现方式不一致对于半速率信道的使用,各个厂家的实现方式有一定的差别,有的厂家在网络中由于半速率手机通话结束而出现2个分散在不同信道的半速率信道时,采取合并的方式,而有的厂家则不合并。在开启和关闭门限上,有的厂家是以全速率空闲信道的比例,而有的厂家则采取所有空闲信道的比例来作为判断门限。这些实现上的不同也会导致半速率承载容量上的差异。
采用半速率技术可以明显增加网络容量,但同时话音质量也有一定程度的下降,尤其在双方通话都使用半速率的情况下通话质量有明显下降的感觉。因此半速率技术一般用于解决突发话务增长或低资费用户较多的区域,在热点区域应慎重使用。
2.6跳频跳频分为慢跳频和快跳频,在GSM中采用的是慢跳频,其原理为:MS在某一频点的一个信道上发射和接收,在下一帧到来之前跳到另外一个频点上继续通话。
根据GSM规范的建议,基站无线信道的跳频是以每一个物理信道为基础的,因此对于移动台而言,只需要在每个帧的相应时隙跳变一次即可,即每秒跳次。它在一个时隙内用固定的频率发送和接收,然后在该时隙后需跳到下一个TDMA帧,由于监视其他基站需要时间,故允许跳频的时间约为1ms,收发频率为双工频率。但对基站系统来说,每个基站中的TRX(收发信机)同时与多个移动台通信,因此,对于每个TRX来说,能根据通信使用的物理信道,在其每个时隙上按照不同的跳频方案来进行跳变。
跳频可分基带跳频和射频跳频两种。可以用来解决网络中存在的瑞利衰落和干扰的问题,属于“频率分集增益”和“干扰分集增益”。由于采用基带跳频的可用频点数目应等于TRX的数目,因此基带跳频只能产生频率分集增益,无法产生干扰分集增益。
所以一般网络为提高容量、改善C/I所采用的跳频方式为射频跳频。现网中可以用1*3等更紧密的复用方式就是利用了射频跳频的“干扰分集增益”。
跳频对于网络容量提升的效果,可以从下面的图中明显看出。
图.7跳频对容量提升的效果
从图中可以看到,当频率复用系数大于或等于12时,系统中的干扰较低,跳频没什么实际的效果,在频率复用系数小于12时,跳频的作用比较明显,减少了干扰,提升了系统容量。
GSM网络的容量是受带宽和频率利用率决定的,在有限的带宽下只能尽可能的提高频率利用率。跳频在其中起到了至关重要的作用,它使紧密复用模式成为可能。但网络容量与质量是天生的一对矛盾,跳频提高的网络容量只是有限的,不能因为用户的高速发展预测而在有限的频带内无限的扩容。
对于4/12复用,在不采用任何提高抗干扰技术的前提下,网络的频率利用率可以做到22-26Erl/MHz/km2,为了满足GSM网络的质量,1×3跳频的最大负荷为1/3,射频跳频的采用使原来传统的容量提高了将近40%,网络的频率利用率一般可以达到29.5~38.2Erl/MHz/km2。
2.7载频池2.7.1概述GSM“载频池”的概念应包括两层含义:一是基站设备资源需集中配置,二是需要具备无线资源动态调度系统。载波池有以下两种解决方案:
(1)BBU基带池+RRU分布式基站方式:基站基带系统模块与射频模块分离,基带系统集中放置在机房,通过光电转换模块将射频模块引至远处不同位置,通过动态调度系统实现基带共享功能。
图.8BBU+RRU
(2)基站池+光分布方式:大配置基站设备组集中安置,采用光近端机和远端机单元通过光纤将信号传输至远处,通过动态调度系统或机房配线盘组合天线点位至不同小区来实现小区资源的灵活调度,实现的是射频和基带的共享。
图.9基站池+光分布式“载波池”
2.7.2应用场景u话务量波动巨大的站点
移动通信话务量持续快速增长,对无线网络的载波资源、频率资源的需求也越来越大;用户移动性大,通信的突发性很强,一些小区很容易发生资源拥塞的问题;加上小区的资源是一个比较小的量级(通常只有几十个信道),因此小区的容量不能承受大幅度的话务量变化。下图为某市解放碑地区国泰电影院的话务统计曲线:
图.10国泰电影院的话务统计曲线
该小区话务忙时出现在晚上七点左右,峰值话务量达到65.8Erl,但从零点至上午8点左右个小时的时间内,话务量都在0.2个爱尔兰左右,这就给小区的载频配置带来难题。假如按照峰值话务量配置,那么很多载频在大部分时间里都是闲置的,造成了资源的浪费;但如果按照平均话务量配置,则在忙时会出现话务拥塞,带来用户投诉。因此需要一种能够根据话务情况动态调整载频容量的方法解决这种矛盾。
u话务相关性的区域之间
从日常的话务统计来分析,每个小区的话务都是一个有规律的时间函数,不同类型的小区之间的话务函数的“相位”不同。针对各小区话务之间存在的话务负相关性,考虑将小区之间的资源互相调配将大大减低建网成本。如下表所示,在某市解放碑地区,话务负相关的两个小区。
图.11小区间的话务相关性
在热点区域,通常都是商务区域和消费娱乐区域并存,这些地区存在一般存在话务互补性,通过对长期话务量相关性的筛选,可以选择部分区域实现载波共享。
u基站选址困难区域
热点区域经过近些年来的建设,站址资源是相当的紧张,而且目前社会公众普遍对移动通信辐射给人体健康带来的影响存有疑虑,加上现有的基站配套设施要求较高,相关的辅助设备和配套设备要求也比较复杂,使机房面积、承重等都出现了瓶颈;另外还存在传输线路、供电,物业协调,机房租赁和建设费用等问题,严重影响了基站选址。
u大话务量和高流动性的特定场景
以某市解放碑为例,在每年的圣诞节,除夕将会涌现大量的人群,6年圣诞节,这里出现了16万的庆祝人群,以忙时呼叫1.5次估计,高峰时每小时将会产生25万次左右的呼叫。如此高密度的人群在解放碑范围内的流动将会相应带来大话务量流动。由于节日等原因,大量用户也会在特定的时间向该处的地区聚集,依靠应急通信车、紧急扩容等方式虽然能一定解决该问题,但该地区的无线通信系统总是面临着巨大的工作压力。
2.7.3应用方案l远程载频调度图.12载频调度
一个比较重要的应用场合是在热点区域,在节日期间,可以将附近写字楼的空闲资源调度节日和娱乐现场。
在车站、码头等春节期间人口突发性流动的区域,将周边空闲站资源调度到此。
l动态资源配置系统由光纤分布系统与光纤配线盘构成动态资源配置系统;光纤分布系统中一个光近端单元可以拖带多个光远端单元,通过光纤配线盘实现光远端与近端单元的灵活组合,实现动态调度;光近端单元及光远端单元由统一的OM系统进行远程监控管理,提供完备的配置、管理、操作、维护功能。系统框图如下所示:
图.13资源配置
2.7.4载波池总结“载频池”具备一定组网优势:
(1)资源调度,实现资源利用的最大化(2)可以安装在室外、竖井等区域,降低对机房的需求(3)“载频池”在某些特定应用场景下很有优势“载频池”的劣势::
(1)需要光纤资源(2)调度的载频数量与配置复杂度成正比(3)商用化产品少,当前仅有中兴支持BBU+RRU的基带共享方式,京信等直放站厂家支持基带+射频资源共享方式2.8室内覆盖2.8.1概述热点区域一般是话务量巨大,高楼林立、街道狭窄、占地面积大,周围基站密集,建筑物高层信号杂乱,通信质量无法保障;街道信号阴影较大.信号覆盖互相影响.不能保证用户正常通信。
虽然微蜂窝、室内覆盖在吸收话务量,无线利用率,成本方面比宏蜂窝不具有优势,但在将来3G业务的开展,室内话务量比例的升高,密集城区宏基站小区分裂已不具有空间的情况下,加强微蜂窝和室内覆盖能够缓解宏蜂窝的话务压力,而且微蜂窝频率规划相对简单,频率利用率高,因此大力开展室内覆盖建设是很有可行的。
2.8.2案例下面以一建设宏基站+光纤室内分布系统方案为例,简单介绍室内分布的规划;
图.14楼宇布局图(三扇区结构)
若楼宇分布情况如图10听示。商圈写字楼密集,人口密集,对于网络资探需求较大.考虑一先满足覆盖需求,再根据各楼字容积人口、运营商市场占有率.并结合现网话务摸型计算为满足该地段可需求的网络资源。
表2容量估算
室内分布系统采用北京东方信联的光纤室内分布式系统WFDS,WFDS标准型应用方案中主单元与扩展单元(EH)之间采用光纤实现分布传输,在扩展单元与远端天线单元采用五类线或CATV电缆实现中频分布传输。详细有关该系统的介绍请参看附件。
图8.6WFDS系统原理框图图.15WFDS系统原理框图
标准型WFDS由主单元、扩展单元、远端单元组成,主单元和扩展单元用光纤连接,扩展单元与远端单元之间用五类线连接。标准型WFDS最大的连接模式为1:4:32,即一个主单元最多可接4个扩展单元,每个扩展单元最多连接8个RAU,所以一个主单元最多带4个扩展单元、32个远端接入单元。图.16标准型WFDS
写字楼1,2,3,4采用一台4小区的6载波的宏基站信源,写字楼5,6,7采用一台3小区的6载波的宏基站信源。对于写字楼1,2,3,4,宏基站分为4个小区,每小区6载频,接4个远端单元,每个RAU端口功率26dBm左右,可满足一层(50m×50m)覆盖的功率需求。
图.17WFDS覆盖原理图
2.8.3室内覆盖建设策略(1)室内覆盖分为无线直放、光纤直放站,微蜂窝覆盖、宏基站覆盖等,由于无线直放站信号不够纯净,难以保证良好的服务质量,建议在密集城区尽量少用无线直放站,信源以微蜂窝、宏蜂窝、光纤直放站(耦合基站信号为主)。(2)建设室内覆盖满足容量和覆盖需求,必要时可以引出信号进行狭窄街面覆盖(案例中留有示例),对于此类区域内室内分布信号源选取要充分考虑话务需求.规划做一步到位,以便于进行合理分区。(3)面积超大、话务量超高地区,应考虑分小区覆盖,小区切换带尽量设置在慢速移动区域。(4)灵活采用室外高站与低下倾角覆盖室内、天线上倾角进行高层室内覆盖、高站下倾覆盖低建筑、低站上倾覆盖高建筑三种住宅覆盖方案;根据建筑物尺寸选择天线位置、天线波瓣角、天线增益选择,控制信号大范围外泄,减少干扰。(5)由于无线直放站信号质量不纯净和不能提供硬容量的不足,无线直放站应有选择的使用。2.9街道站街道站的概念提出已有相当的时间,提出街道站的主要目的是为吸收话务。在热点区域基本上室外宏蜂窝层已经解决了室外无线网络覆盖的问题,继续完善室内分布也基本解决了室内覆盖,剩下的在一些特殊一些特色商业街,路口等热点区域,增加街道站可以增加网络对于话务热点地区的话务吸收作用,以解决频率资源与容量的矛盾。
街道站层一般可以采用宏蜂窝或微蜂窝进行覆盖,宏蜂窝采用的是宏蜂窝大配置设备,可根据容量需要调整设备配置,但是,与室外宏蜂窝不同的是,街道站层使用的宏蜂窝设备需设置一定的发射功率、选用合适的天线辐射方向来改善街道和街道底层临街部分的覆盖。微蜂窝采用的是专门的微蜂窝设备进行街道部分的覆盖。
随着国内高话务区的增多,在很多地方都使用了街道站技术,据了解,在广东移动、山东移动街道站都有广泛使用,街道站在香港特区应用也较为广泛。香港的地理环境类似于某市热点区域,同样是山地丘陵地带,城市布局不规范,高楼林立,街道狭窄。
图.18香港地区的街道站街道站覆盖范围较为固定,天线挂高在10~15米左右,采用特殊的低增益定向天线以控制覆盖范围,采用低发射功率,可以通过建筑物来阻挡电波的扩散。
2.10GSM增强技术2.10.1AMR-HR半速率是解决话务拥塞的一种手段,但使用时话音质量将会有不同程度的下降,影响网络服务质量。半速率可以作为解决突发话务量的临时措施,基于负荷启用,但不应该作为常规扩容手段长期开通,在热点区域尤其如此。
AMR-HR原名自适应调制速率-半速率,也叫做增强型半速率,是一种根据网络质量和网络负载自适应变化的语音编码方式,是一种类3G和3.5G的语音编码技术。在C/I较好的情况下将采取较低的语音编码速率,在保证网络质量的同时提高了网络容量,在C/I较差的情况下将采取较高的语音编码速率,保证了用户的服务质量,总体来说,在有限的信道资源下,既提高了网络容量,又保证了服务质量,因此,增强型半速率是一种切合当前容量与服务质量矛盾的有效解决方式。
图.19语音质量是不同模式的包络
AMR-HR根据信道的不同C/I,语音质量采用不同的编码速率,语音质量是如上图所示的不同模式的包络,AMR-HR提高语音质量,比固定编码模式质量好,同时维持一定的MOS,降低C/I要求,提高系统容量。
图.20不同编码速率的语音质量对比
(1)C/I10dB的情况下,语音主观质量由高到底的顺序为:AMR-FREFRAMR-HRFRHR(2)C/I10dB的情况下,语音主观质量由高到底的顺序为:AMR-FREFRAMR-HRHR≈FR(3)可接受语音质量(MOS=3.0)条件下,所需C/I由低到高的顺序为:AMR-FREFRAMR-HRFR≈HR2.10.2IRC(干扰消除合并)技术虽然多重频率复用提高了频率的使用效率,但是,不可避免的干扰影响也相当的大。
干扰消除合并技术(IRC)可以认为是一种更高级的分集接收功能,它可以改善上行的质量,提高上行信号的增益。仿真显示IRC可以将C/I增益提高11dB,在典型的城区可以获得5-6dB的增益,国内现网测试,显示在密集城区可以减少上行干扰3~5dB。IRC要求有两路接收天线(接收天线分集)。图.21常规突发序列图.22同步突发序列IRC利用多路天线接收到的同频突发序列的“TSC”字段估计多径时延谱,利用多径时延谱得到信号和干扰的最大似然估计,最后将最主要干扰旋转缩放后反相抵消。
可以看出,IRC消除从不同天线上接收的相干噪声,如果噪声间不相干,那么IRC的性能跟普通的MRC(最大比合并)是差不多的。由于在高话务密集区,由于传输环境的互相影响,不同天线接收到的信号具有相关性,所以IRC技术非常适合于干扰受限的紧密频率复用的热点区域。
为达到干扰消除的效果,上下行的干扰消除需均衡,通常与上行干扰消除技术相对应的下行干扰消除技术包括:单天线干扰消除(SAIC)和双天线接收分集(MSRD)等。
2.10.3紧密BCCH频率复用大多数网络采用MRP的方式主要有BCCH:6×3和4×3两种方式,这两种方式可以保证BCCH所在载频之间的同邻频载干比,但是同时BCCH也占用了12个频点。然而在频率复用度较高,且频率资源受限的网络中,跳频层可用频点数较少是使系统的容量得到限制的主要原因。
如果对BCCH所在频点采用3*3复用,由于BCCH载频不采取跳频等降低干扰的技术,此时在BCCH载频上TCH信道抗干扰能力较弱,系统的干扰将加剧。
华为公司提出的TightBCCHFrequencyReuse将一个小区看作由两种不同的逻辑层组成:BCCH载频上的TCH信道层和其他载频组成的跳频层。跳频层能够服务于整个系统,覆盖整个网络,并且对处于小区边缘的呼叫提供覆盖,而BCCH载频上的TCH信道层为了保证接入呼叫的性能,必须对其吸收话务的覆盖区域进行适当修改,只对靠近基站的呼叫提供覆盖,靠近基站区域的干扰相对于小区的外围及边缘区域的干扰要小。图.23BCCH紧密复用
BCCH紧密复用功能最大的优势在于提升频谱利用效率,进而提升系统容量。BCCH频率复用方式从4*3改变成3*3,同时跳频的频点增加三个,采用1*1频率复用后每小区可增加一个TRX载频配置,容量可增加25%左右。
BCCH紧密复用需要BTS和BSC软件支持,这一技术在华为的设备中可以实现。
2.10.4动态频率和信道分配NOKIA提出了DFCA(DynamicFrequencyandChannelAllocation)的方法,旨在通过对无线资源进行优化配置获取更大的容量。通过减小频率复用间隔,可以在不降低网络质量的基础上部署更多的基站。
DFCA主要是一种算法,在BSC侧使用,实现对于每次呼叫和切换进行无线信道的优化配置。基本的方法是通过BSS同步、BSC信息交换、循环跳频来进行精确的干扰控制。根据背景噪声干扰、移动台测量报告、上下行功率控制数据、DFCA无线资源表、DFCA相邻信道查询表计算C/I值,按照所需的目标C/I进行信道选择和分配,包括MA、MAIO、TSL、TSC、上下行功率等级等。
在DFCA技术中,比较关键的是采用了基站同步的方法。在传统的GSM网络中,每个基站的数据帧时钟是独立的,这也就造成了不同帧的编号和排列都是随机的。在采用了同步的方法后,不同基站的数据帧使用统一稳定的时钟信号,其编号和排列是一致的。图.24非同步与同步TDMA数据帧比较
基于同步的数据帧和循环跳频技术,网络中的干扰关系是比较稳定而且可以预测的。根据此信息计算的C/I值比较符合实际,可以用以进行较为精确的干扰控制,进行动态频率和信道分配,使更密集的频率复用方式成为可能。
根据NOKIA在国外运营商的效果,使用DFCA后,在网络质量不变的前提下,其GSM频谱效率提升%-%,即网络容量提升%-%。
2.10.5ICC技术ICC技术是华为提出的一种抑制干扰的技术,类似于爱立信和诺基亚提出的IRC技术。
随着用户数的增加,为了在有限的带宽内,支持更多的用户,频率紧密复用的需求变得越来越广泛。GSM系统通常认为不是一个自干扰系统,但在频率紧密复用下,原来宽松的频点间干扰问题就变的越来越严重,GSM系统在频率紧密复用下,也呈现出自干扰的特性。在干扰受限的场景下,系统的容量取决于网络的干扰情况;同时网络的质量也取决于网络干扰的程度。
ICC(interferencecounteract
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