频率复用及网络规划

2020/1/19第1页深圳市中兴通讯股份有限公司2020/1/19第2页频率复用技术2020/1/19第3页GSM系统的频带GSM900系统工作频带如下：上行890915MHz下行935960MHz双工间隔为45MHz，载频间隔为200KHz。GSM1800系统工作频带如下：上行17101785MHz其中无委会批准频带为17101755MHz下行18051880MHz其中无委会批准频带为18051850MHz双工间隔为95MHz，载频间隔为200KHz。2020/1/19第4页GSM系统的频道编号扩展GSM900系统频道编号为：GSM900：FU(n)=890+0.2nMHzFD(n)=Fu(n)+45MHz，0n123E-GSM900：FU(n)=890+0.2(n-1024)，974n1023FD(n)=Fu(n)+45MHzn值称为绝对射频频道号（ARFCN），通常第1和第124频道作为系统保护频道不予使用。GSM1800系统的频道编号为：Fu(n)=1710.2+0.2(n-512)MHzFD(n)=Fl(n)+95MHz，512n885374个频道2020/1/19第5页频率复用频率复用就是指在数字蜂窝系统中重复使用相同的频率，一般把有限的频率分成若干组，依次形成一簇频率分配给相邻小区使用：通常的频率复用方式有。普通复用：“43”复用，“33”复用，以及更为紧密的“26”复用和“13”复用。双重复用：BCCH和TCH分别采用不同的复用方式。同心圆复用：常规层和超级层分别采用不同的复用方式。多重复用MRP:各层频率分别采用不同的复用方式。2020/1/19第6页多层网BCCH层TCH1层TCH2层TCHn层TCHn+1层TCHn+2层900微蜂窝常规层超级层跳频组跳频组MRP各段900宏蜂窝1800宏蜂窝1800微蜂窝双频网网络拓扑结构图2020/1/19第7页43频率复用方式“43”复用方式针对每基站划分为3扇区的规划区域。12个频率为一组，并轮流分配到4个站点，每个站点可用其中的3个频率。如上图所示。A3D2B1C3B2D1D3A2C1B3C2A1B3C2A1A3A1B1D1D3D2C3B2A1C3D2C3C1D2B1C2A1A2C1D32020/1/19第8页33频率复用方式“33”复用方式针对每基站划分为3扇区的规划区域。9个频率为一组，并轮流分配到3个站点，每个站点使用其中的3个频率。如上图所示。A3C2B1B3A2C1C3B2A1A3C2B1B3A2C1B3A1C1A1A3A2C3B2A1A3A3C3C1B2A1B2A1A2C1B32020/1/19第9页33频率复用方式频率组频道号载频数A1B1C1A2B2C2A3B3C31123456789210111213141516171831920212223242526272020/1/19第10页频率复用距离一般可以用下面的公式来估计频率复用的距离：其中：D——频率复用的距离。R——小区半径。N——频率复用的系数，如采用“3/9”复用，则N=9；采用“4/12”复用，则N=12。于是由公式（2-1-2-6）可得：采用“3/9”复用，D=5.2R采用“4/12”复用，D=6RRND*32020/1/19第11页同邻频干扰的定义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/I9dB；工程中一般加3dB余量，即要求C/I12dB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。2020/1/19第12页载干比C/I的计算计算C/I值时要有两个（组）值，一个是主服务TRX的当前下行强度值，另一个是各个干扰小区当前的下行方向的信号强度值（若不在测量报告中出现，则为0，忽略不计）。所用的计算公式如下：其中，Pown_cell是服务小区的当前信号强度（经过修正到未使用功率控制的情况下），Pi_BCCH是MS测量的干扰小区i的BCCH信号强度。2020/1/19第13页普通同心圆：把基站中的某几个载频的功率降低，使其覆盖范围缩小，成为内层圆，其余载频以常规功率发射，成为外层圆。由于内层圆的小区半径较小使得其使用的频率也可以在相邻小区使用，从而提高了内层频率复用率。通过BSC的控制软件实现MS在内外层之间的切换，大量吸收基站附近的热点地区的话务量。222222222222222同心圆技术2020/1/19第14页普通同心圆（2）普通同心圆技术的基本原理是将普通小区分为内层、外层，内、外两层共站址，共用一套天线系统，共用同一BCCH信道，外层的覆盖范围与普通小区相同，内层采用较低的发射功率，覆盖范围较小。内外层频率复用系数不同，内层更为紧密，外层一般采用4*3复用，内层采用3*3、2*3复用方式。公共控制信道BCCH、SDCCH在外层，即通话在外层建立。采用同心圆技术后，由于小区被划分为内、外层，需增加一套新的切换算法。小区间切换一般在外层进行，如普通小区；小区内则相应增加了层间切换(包含内层至外层、外层至内层、内层间的切换算法)。2020/1/19第15页普通同心圆（3）普通同心圆实现简单，无需改变网络结构。对手机无特殊要求，只需增加一些特殊的切换算法。由于内层采用更紧密的复用方式，每个小区可分配更多的TRX，从而提高了频率利用率，增加了网络容量。2020/1/19第16页普通同心圆（4）同心圆内层对话务量的吸收受话务分布及覆盖范围的限制，对容量的提高是有限的，一般为10%-30%，且与话务分布有关，内层因功率小不易吸收室内话务，而适用于话务量集中于基站附近，且分布在室外的情况。在运用普通同心圆技术时，要注意做好网络规划，既不能因内层复用紧密带来频率干扰而影响网络质量，又要能吸收足够的话务量，同时应采用功率控制、不连续发射等技术，以降低干扰，保证网络质量。2020/1/19第17页基于C/I的同心圆技术（IUO）2222222222222222222222222020/1/19第18页智能双层网（IUO）技术（2）网络结构与普通同心圆类似，也是将小区分为顶层(Overlay)、底层(Underlay)。一般情况下，两层共站址、共天线，顶层同一般普通小区，采用4*3复用方式，底层可采用更紧密的复用方式。顶层同一般宏小区连续覆盖、主要服务小区边界处的MS；底层不连续覆盖，服务处于靠近基站、建筑物内及其他有一定干扰屏蔽环境的MS。同普通同心圆一样，控制信道在顶层，呼叫在顶层建立。2020/1/19第19页智能双层网（IUO）技术（3）与普通同心圆不同，智能双层网的顶层与底层的发射功率是相同的，而且由于底层采用更紧密的复用方式，使其同频、邻频干扰的机会增加了。但智能双层网采用了一种基于载干比C/I的切换算法，使干扰的比率减小了很多。具体实现方式：通话在顶层建立，然后BSC不断地监视下行链路底层的C/I比，当某底层信道的C/I达到可用门限时，将通话切换至底层信道，同时继续监测此信道的C/I，若变坏到不可用门限时，便切回到顶层。2020/1/19第20页智能双层网（IUO）技术（4）智能双层网的实现也相对简单，对现有网络改动小，对手机无特殊要求。由于有对C/I的测量、估算及特殊的切换算法，可在提高容量的同时保证通话质量。同时由于内外层发射功率相同，尤其可吸收建筑物内及其他有一定屏蔽环境的话务量。在使用时要注意做好频率规划，设置好基于C/I的切换参数，同时结合使用功率控制、DTX等抗干扰技术。2020/1/19第21页基于C/I的同心圆技术的特点与普通的同心圆技术相比，基于C/I的同心圆技术能够达到更高的频率复用程度，同时有效保证通话的质量。这是一种提高网络容量的有效手段，一般容量有20%到40%的提高。内圆由于可以采用更紧密的复用方式（如1x3），因此能够在有限的频率带宽中，挤出一部分频率用于微蜂窝。内圆的发射功率比普通同心圆的要大，内圆的覆盖范围也要比普通同心圆的要大，能够有效吸收室内业务，实际对容量的提高也较大。2020/1/19第22页基于C/I的同心圆技术的容量与标准的4x3复用方式的容量比较图：服务等级：2%每用户平均忙时话务量：0.03Erl带宽6M同心圆中外圆频率复用方式为4x3复用方式050010001500200025003000350040004500标准4x3复用方式内圆3x3复用方式内圆2x3复用方式内圆1x3复用方式用户数/基站外圆2个频点外圆1个频点全部外圆频点2020/1/19第23页MRP的提出频率配置方式对基站的条件要求较高。现实中的基站(小区)的天线高度、地形地貌差都会比较大，小区覆盖范围会有较大的差异。而且，各小区的业务需求不同，所需的频道数目往往也就不相同。因此，完全套用理想化规则的频率复用方式，同频干扰保护比难以保证，造成频谱利用率不高。可见，根据无线网络的实际情况，动态地按各小区的业务之需分配频率将是频率复用方式的发展方向。多重频率复用方式(MRP)是根据GSM系统的特点提出的一种非规则的、动态的频率复用方式。2020/1/19第24页MRP的原理多重频率复用方式（MRP）是利用了无线网络的不规划性和GSM系统的跳频技术的一种非规则的频率复用方式。即将载频分成不同的组合，在不同的组合里采用不同的复用方式，也就是在同一网络中的某一地区，小区的每个载频都可以使用不同的复用方式。2020/1/19第25页复用系数66MHz带宽BCCH复用系数12复用系数9用于微蜂窝频率多重复用MRP2020/1/19第26页频率多重复用MRP的特点网络容量提高较高，可以使平均复用系数降为8左右，从而较大地提高频率利用率。信道分配灵活，不同的频率复用类型可以根据容量需求逐步引入，还可根据话务分布情况，仅在需要的地方才增加TRX，采用更紧密的复用方式。可释放出一些频率用于微蜂窝。需要结合跳频、功率控制及DTX来降低干扰。尤其适用于站型分布不均匀的情况2020/1/19第32页整体干扰最小：以干扰不满足要求的总面积（或话务量）为衡量指标，越小越好。优点：整体质量较好。缺点：一般会牺牲个别小区。个体干扰最小：以干扰不满足要求的各小区面积（或话务量）最大值为衡量指标，越小越好。优点：不会有特别差的小区。缺点：系统整体质量会相对较低。但是，这一点可以通过调整小区的射频等参数来弥补。复用距离最大：以各个（组）频率的复用距离的最小值为衡量指标，越大越好。优点：运算量小。缺点：系统干扰情况未知。频率规划目标