GSM无线基础

第一部分:无线接口第二部分:无线环境第三部分:无线天馈第四部分:无线规划目录1.1无线接口概述其他MSCBTSHLR/AUC/LRSMCPSTNISDNOMCMSUmMSUmUmA-bis接口BSCA接口MAP接口BTSBTS通信管理（CM）无线资源管理（RR）移动和安全管理（MM）综合处理TCH0TCH1TCH2。。SACCH。。TCH25IDL复帧物理链路层(L1)数据链路层(L2)网络应用层(L3)1.2无线接口概述RACHBCCHAGCH/PCHSDCCHSACCHTCHFACCH无线接口（Um口）分层结构1.3无线接口概述时间FDMA频率TDMA时间频率CDMA频率时间码无线接入技术1.4Um接口980502201234567TDMAFramen+xTDMAFramen+1TDMAFramen01234567PhysicalChannel5890915MHzTDMAFramen+25555555TDMAFramenn+1n+2n+xPhysicalChannel5:LogicalChannel:TCHTCHFACCHTCH1.5逻辑信道分类GSM900和GSM1800的逻辑信道划分是一样的广播控制信道(BCCH)控制信道通用控制信道(CCCH)话音信道(TCH)FCCHSCHBCCH(系统消息)TCH/FAGCHRACHSDCCHFACCHSACCHTCH/HTCH/9.6FTCH/4.8F,HTCH/2.4F,HPCH通用信道(CCH)专用信道(DCH)逻辑信道FCCHSCHBCCHPCHAGCHBCCHCCCH通用信道SDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HDCCHTCH专用信道1.6逻辑信道分类下行逻辑信道RACHCCCH通用信道SDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HDCCHTCH专用信道1.7逻辑信道分类上行逻辑信道搜寻频率校正脉冲搜寻同步脉冲解读系统消息侦听寻呼消息发送接入脉冲信令信道分配呼叫建立话音信道分配通话呼叫释放FCCHSCHBCCHPCHRACHAGCHSDCCHSDCCHTCHFACCH1.8逻辑信道分类关机状态空闲状态专用模式空闲状态逻辑信道作用举例第一部分:无线接口第二部分:无线环境第三部分:无线天馈第四部分:无线规划目录2.1GSM技术概述▪无线通信特点▪电磁波传播途径、多径和衰落▪传播预测模型▪服务区电平设计▪天线知识▪分集技术2.2无线通信特点▪用户移动性▪无线传播的复杂性▪频谱效率2.3电磁波传播途径直射波及地面反射波（最一般的传播形式）对流层反射波（传播具有很大的随机性）山体绕射波（阴影区域信号来源）电离层反射波（超视距通讯途径）2.4电磁波传播途径距离(m)接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落2.5电磁波传播途径多径和衰落2.6电磁波的传播损耗▪自由空间的传播损耗L(dB)=32.4+20lg(fMHz)+20lg(Dkm)▪不平坦地面的散射损耗▪障碍物引起的绕射损耗▪传播介质损耗▪穿透损耗▪室内传播损耗覆盖预测模型2.7电磁波的传播损耗▪Okumura/Hata模型–适用于900M宏蜂窝预测▪COST231-Hata模型–适用于1800M宏蜂窝预测▪COST231Walfish-Ikegami模型–适用于900M和1800M的微蜂窝▪实地校正的传播模型如华为ASSET中模型/爱立信999模型–适用于900M和1800M的宏蜂窝2.8无线传播模型Lp=69.55+26.16logf-13.82loghb+(44.9-65.5loghb)logd-a(hm)hb：基站天线高度；hm：移动台天线高度对中等城市或大城市：A(hm)=(1.1logf-0.7)hm-(1.56logf-0.8)对于郊区：Lps=Lp-2[log(f/28)]2-5.4对于开阔地：Lpo=Lp-4.78[log(f)]2+18.33logf-40.94Okumura(奥村)/Hata模型2.9无线传播模型Ploss=K1+K2lgd+K3(Hms)+K4lg(Hms)+K5lg(Heff)+K6lg(Heff)lg(d)+K7+KclutterPathloss：路径损耗(dB)K1：与频率相关的常数K2：距离衰减常数K3、K4：移动台天线高度修正系数K5、K6：基站天线高度修正系数K7：绕射修正系数Kclutter：地物衰减修正系数d：基站与移动台之间的距离(km)Hms、Heff：移动台天线和基站天线的有效高度(m)K参数参考值K1146/900MUrban,154/1800MUrbanK244.90K3-2.88K40.00K5-13.82K6-6.55K7-0.702.10服务区电平设计服务区电平设计第一部分:无线接口第二部分:无线环境第三部分:无线天馈第四部分:无线规划目录3.1关于天线增益▪天线增益的定义天线增益:被研究天线在最大辐射方向的辐射强度与和被研究天线具有同等输入功率的标准天线在同一点所产生的最大辐射强度之比G=Sm/Sr(当PM=PA时)(PM、PA分别表示被研究天线与标准天线的输入功率Sm、Sr分别表示被研究天线与标准天线在同一点的最大辐射强度)3.2天线的分类▪从方向性来分类(1)全向天线(2)定向天线(60度/90度/120度)▪从极化方向来分类(1)单极化天线(垂直/水平)(2)双极化天线：更加节省天线(00/900交叉极化、-450/+450交叉极化)3.3天线的分类▪从下倾特性来分类(1)机械下倾天线(2)电气性下倾天线▪从使用频带来分类(1)窄带天线900兆单频天线、1800兆单频天线(2)宽带天线900/1800兆双频天线3.4天线分集技术与双极化天线▪天线分集技术A.极化分集利用不同极化天线的接收信号之间的不相关性获得分集增益。B.空间分集a.水平分集距离与天线高度的关系D=(H/10)D:接收天线之间的距离;H:天线的有效高度.b.工程中水平分集距离的一般要求:900MHz:最小:3m建议:6m1800MHz:最小:2m建议:4mc.垂直分集距离一般为水平分集距离的5-6倍,一般不以采用.3.5天线分集技术C.极化分集与空间分集的比较工程经验:城市中小区制:极化分集稍优郊区及农村大区制:空间分集稍优GSM900:4～6mGSM1800:2～4m双极化天线3.6基站天馈系统示意图8防雷保护器主馈线（7/8“）5馈线卡6走线架4接地装置3接头密封件绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带1天线调节支架GSM/CDMA板状天线抱杆（50~114mm）2室外馈线9室内超柔馈线7馈线过线窗基站主设备天线选择3.7天馈设计▪天线的选择是决定网络质量的一个很重要部分；▪应根据基站服务区内的覆盖、服务质量要求、话务分布、地形地貌等条件，并综合考虑整网的覆盖、干扰情况来选择天线；▪根据地形或话务分布情况可以把天线使用的环境分为以下几种类型：–市区、郊区、农村、公路、山区、近海、隧道、室内等。3.8天馈设计▪市区基站天线选择–a、通常选用水平半功率角60～65°的定向天线；–b、一般选择15dBi左右的中等增益天线；–c、最好选择带有一定电下倾角（3～6°）的天线；–d、建议选择双极化天线。▪郊区基站天线选择–a、根据实际情况选择水平半功率角65°或90°的定向天线；–b、一般选择15～18dBi的中、高增益天线；–c、根据具体情况决定是否采用预置下倾角；–d、双极化和垂直极化天线均可选用。3.9天馈设计▪农村基站天线选择–a、根据具体情况和要求选择90°、120°定向天线或全向天线；–b、所选的定向天线增益一般比较高（16～18dBi）；–c、一般不选预置下倾天线，高站可优先选择零点填充天线；–d、建议选择垂直极化天线。▪公路基站天线选择–a、一般选择窄波束、高增益的定向天线，也可以根据实际情况选择8字型天线、全向或变形全向天线；–b、公路基站对覆盖距离要求高，因此一般不选预置下倾角天线；–c、建议选择垂直极化天线；–d、所选定向天线的前后比不宜太高。3.10天馈设计▪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；▪对于地势较平坦的市区，一般天线的有效高度为25m左右；▪对于郊县基站，天线高度可适当提高，一般在40m左右。▪天线高度过高会降低天线附近的覆盖电平(俗称“塔下黑”），特别是全向天线该现象更为明显；▪天线高度过高容易造成严重的越区覆盖、同/邻频干扰等问题，影响网络质量。天线高度设计原则天线方位角设计原则3.11天馈设计▪天线方位角的设计应从整个网络的角度考虑，在满足覆盖的基础上，尽可能保证市区各基站的三扇区方位角一致，局部微调；城郊结合部、交通干道、郊区孤站等可根据重点覆盖目标对天线方位角进行调整。▪天线的主瓣方向指向高话务密度区，可以加强该地区信号强度，提高通话质量；▪天线的主瓣方向偏离同频小区，可以有效地控制干扰；▪市区相邻扇区天线交叉覆盖深度不宜超过10%；▪郊区、乡镇等地相邻小区之间的交叉覆盖深度不能太深，同基站相邻扇区天线方向夹角不宜小于90°；▪为防止越区覆盖，密集市区应避免天线主瓣正对较直的街道。天线下倾角设计原则3.12天馈设计▪天线的波束倾斜是提高频率复用能力的基本技术；▪运用天线下倾技术可有效控制覆盖范围，减小系统内干扰；▪天线下倾角度必须根据具体情况确定，达到既能够减少同频小区之间的干扰，又能够保证满足覆盖要求的目的；▪下倾角设计需要综合考虑基站发射功率、天线高度、小区覆盖范围、无线传播环境等因素；3.13天馈设计▪天线波束倾斜可以采用电气和机械两种方式：电气下倾的角度与选择的天线型号相关，一般是固定的；机械下倾角度可调，但是受安装配件和无线信号传播特性限制，一般不超过15°；▪电下倾和机械下倾方法，产生不同的表面辐射，下倾角度较小时，区别不大；但随着下倾角度的加大，区别较为明显：第一部分:无线接口第二部分:无线环境第三部分:无线天馈第四部分:无线规划目录HLR/AUCEIRIWFMSC/VLRBTSBTSBTSBSCMSA接口Um接口Abis接口PSTNBSS系统NSS系统4.1网络规划简介无线网络规划关注的环节！！参数设计网络规划工程实施网络优化网络规划工作伴随着GSM网络的发展循环进行频率计划基站勘测干扰分析覆盖规划容量规划性能评估优化调整4.2网络规划简介工程建设设备安装邻区规划干扰分析频率计划覆盖预测基站勘测传播模型位置区规划覆盖设计容量设计三维数字地图信道配置参数设计4.3网络规划简介4.4网络规划简介▪规划工作内容主要包括：基站布局、信道分配、小区数据规划。其重点在于对网络建设提供一个完整的设计，这个方案与最终工程建设的方案可能不一致。规划工作内容4.5网络规划简介▪准确进行覆盖预测▪基站布局对网络覆盖和容量的综合影响▪理想站址与实际工程的差别▪网络发展的长期性和整体性规划关键点4.6覆盖规划▪覆盖要求–覆盖区域的计划▪覆盖区域分析–城市、乡镇、农村，平原、山区等▪边缘场强和覆盖率–灵敏度、衰落保护、损耗、频段差异▪功率预算–对上下行链路进行估计▪特殊区域分析–高层，地下，隧道等是上述区域的连接部，有一定的话务需求交通干道人口密度小，经济有待发展，话务较少乡村人口较多，经济发展有潜力，话务适中地区，中心地带楼群较密，商业区具备一定规模，有发展前景小城镇人口相对密集、经济发达、话务量较大；其中心市较区楼群密集，商业区有较大发展前景中等城市人口密集、经济发达、话务量巨大；其中心市区高楼林立，商业区人气旺盛大城市描述区域类型4.7覆盖规划覆盖要求4.8覆盖规划▪宏蜂窝–覆盖半径1km~10km，最常用的一种蜂窝。▪微蜂窝–覆盖半径500~1000m，可以兼顾容量和覆盖。▪微微蜂窝–覆盖半径200m以内，用于解决热点地区容量和室内覆盖。▪扩展蜂窝–覆盖半径突破35km，主要用于话务少且空旷地区，如海面，草原等。4.9覆盖规划链路预算4.10覆盖规划▪隧道、地铁、地下车库▪工业及商业大厦▪覆盖盲区高层建筑采用分布式天线