GSM系统基站覆盖方案设计

1GSM系统基站覆盖方案设计1设计目的本设计主要以GSM900MHZ数字移动网络为例,对葫芦岛校区进行GSM系统基站覆盖方案设计，使这一基站覆盖整个校区。要求该基站半径为2km，根据相关理论知识设计基站发射功率，计算基站天线高度；同时采用基站功率放大器对信号进行拉远放大，使信号更好地覆盖，从无线网络的规划到基站硬件的调整及设备参数设置。分析了GSM网络优化的思路，对信号覆盖的可行性进行了分析，提出了GSM信号覆盖的具体方案。主要采用了LAC对信道进行划分并提高信号质量的利用率。2GSM系统设计指标（1）移动用户的忙时话务为0.015Erl；人均手机占有率以85％计；（2）无线信道的呼损率取定为2%；（3）干扰保护比：同频干扰保护比：C/I≥12dB(不开跳频)；C/I≥9dB(开跳频)邻频干扰保护比：200KHz邻频干扰保护比：C/I≥-6dB400KHz邻频干扰保护比：C/I≥-38dB（4）无线覆盖区内可接通率：要求在无线覆盖区内的98%位置，99%的时间移动台可接入网络；（5）无线覆盖边缘场强：95%的区域室外≥-70dBm，95%的区域室内≥-90dBm（6）对于电梯、停车场等边缘地区覆盖场强要求：≥-85dBm；（7）覆盖区与周围各小区之间有良好的无间断切换；（8）统计指标：掉话率≤1.2%，呼叫建立成功率≥94%，切换成功率≥94%；3覆盖原理GSM基站覆盖延伸系统（基站双放系统）由基站功率放大器和塔顶放大器组成，它的实现是通过在基站机房内加装大功率超线性选频功率放大器来放大下行信号，提高信号对遮挡物的穿透性，加深基站下行信号覆盖范围，以到达扩大基站覆盖区域的目的；并且在接收系统前端增加塔顶放大器来配合基站功率放大器提高上行接收灵敏度，解决基站上下2行链路平衡，同时达到降低基站上行噪声、提升上行增益，改善基站接收性能的目的。其基站双向系统如下图所示（图3-1）图3-1基站双放系统根据自由空间电磁传播理论，自由空间中电波传播损耗只与工作频率f和传播距离d有关，当f或d增大一倍时，电波传播损耗将分别增加6dB。Lfs为自由空间电波传播损耗。)(lg20)(2044.32)(MHzfkmGDdBLfs式中，(式3.1)但是在实际应用中，由于传播路径引起的信号损耗是非常明显的。应综合考虑传播路径中的地形修正因子引起的信号强度非正常衰减。为了防止因衰落（包括快衰落和慢衰落）引起的通信中断，在信道设计中，必须使信号的电平留有足够的余量，以使掉话率小于规定值。这种电平余量称为衰落储备。衰落储备的大小决定于地形、地物、工作频率及要求的通信可靠性（接通率）指标。基站功率放大器系统在不改变基站原有设备的基础上，使基站的发射功率由20～40W左右增加至200W，这样就大幅提高了基站电平的衰落储备，使原有服务区域内的用户可以更加自由的进行移动通信。同时，根据自由空间电波传播损耗，衰落储备的增加，在频率f不变的情况下，使覆盖距离d增加。葫芦岛校区要求基站覆盖半径为2km，若下行信号增加12dB，由以下计算可得：安装前：)(900lg20)(2lg2044.32)(MHzkmdbLfs)(96db（式3.2）覆盖面积215412**14.31kmrS（式3.3）3安装后，下行信号如果增加4dB，则相应的传播信道衰落储备增加4dB，达到112dB，由计算可得,kmd56.10安装前后覆盖距离扩大了km5.3覆盖面积235122**14.32kmrS(式4.4)覆盖面积增加了128%。即安装基站功率放大器后，原基站覆盖范围增加了一倍以上，如图3-2所示。图3-2双放系统覆盖范围3.1对GSM信号覆盖原理总结阶段本阶段在前期优化的基础上，通过优化系统控制参数和小区选择参数等手段对信号进行调试，因为基站硬件、频率规划和天线对GSM系统信号覆盖的影响更大，还需要评估前期工作，确认是否需要进行LAC重新分区，是否需要调整BSC所带基站，在那些热点地区增加基站或小区分布等进一步措施。4GSM网络优化策略4.1GSM网络结构我国陆地蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用900MHz与1800MHz频段。盐源县主要采用GSM频段为900MHz频段为：890—915MHz（移动台发，基站收），935—960MHz(基站发，移动台收)；中国移动公司：905—909MHz（上行），950—954MHz（下行），共4M带宽，20个频道，频道号为76—95。4GSM的典型结构：如图4-1图4-1GSM网络结构5GSM信号覆盖优化的方法实现信号优化的方法有以下几种；小区间同频道互用，硬件建设（基站或直放站），LAC（位置区域）重新分区，频率配置，业务信道分配等方法。本设计主要采用LAC,小区间的互用距离，业务信道分配法；5.1校区间复用距离与校区半经的计算小区间的复用距离是指：假设基站A和B使用相同的频道，移动台M正在接收基站A发出的信号，由于基站天线高度大于移动台天线高度，因此当移动台M处于小区边缘时，容易受到基B发射的同频信号的干扰,则A与B之间的距离就是同频道复用距离D。Ds为有用信号的传播距离，即小区半径r0，D1为干扰源到被干扰源的距离，则D与r0的关系如下：0rDs;1DDsD;测试小区的半径r0=10㎞，所以Ds=10㎞；由大地上电波传播损耗的公式计算。根据大地电波传播的损耗，假设干扰信号与有用信号的传播损耗值分别为L1和Ls；则射频防卫比；][]1[][][/LsLISIS;MSBTSBTSBSCBSSOMCMSC/VLRNMCEIRHLR/AUCDPPSPCSSEMCOSSPSTNISDNPDNNSS5得出]40//1[^10/]40//[^10/1LSLDsDLISDsD(式5.1).5.2频率分配规划与优化频率的规划与优化在GSM系统的规划与优化中有着极为重要的作用，GSM系统为频点受限系统，当频率复用方式紧密的时候，不合理的频率设置会给网络间引入极大的干扰。因此，频率的规划与优化是日常网规网优中一项非常频繁的工作。目前CNO由于自身系统的限制无法实现自动的全网自动频率优化调整，但是可以提供频率的渲染显示，频率设置检查，频率利用率查询等实用功能，辅助网规网优工程师判断网络中局部区域是否存在频率设置问题和显示优化修改后的频率复用情况。对于现有的GSM网络，随着用户的不断增加，如何通过频率优化的方法对网络进行局部调整，使网络的性能指标有所提高是一个有待研究的问题。现有的频率优化的方法有许多种，如遗传算法、神经网络算法等，这些算法虽然是比较好的优化方法，但是都没有能够很好的解决如何将不同的频率复用方式与优化方法结合起来的问题，同时由于算法本身的限制，优化时间比较长。我们在工程的不断实验中总结出一种简单有效的优化方法，它利用遗传算法的思想，同时与工程实际应用相结合，速度较快、效果明显，在许多工程实践中都得到了较好的应用。遗传算法的一个重要原则就是“优胜劣汰”，将父代群体中性能好的个体遗传下来，而将性能不好的个体淘汰，并重新产生新的个体进行补充，然后在子代中应用同样的原则，依次类推，直至产生比较满意的结果。将这个原则应用于频率优化中：将待优化小区中性能值比较好的小区配置保留下来，而将待优化小区中性能值比较差的小区配置删除重新进行配置，获得一组新的频率配置，然后重新计算其性能值，按照相同原则依次类推，直至获得比较满意的结果。5.3GSM系统LAC容量计算方法通过对位置区域的划分，增加了GSM系统的容量，所以容量的计算如下:(1)每秒钟最多可发送寻呼次数（P）可由下列公式计算；（对于非组合BCCH）P=（9-AGB）/0.2354（寻呼块/秒）×X（寻呼次数/寻呼块）；采用IMSI寻呼机制：对非组合BCCH，当AGB=2时,P=59.47寻呼次数/秒；6(2)每位置区允许话务量（T）假设的话务模型为：平均通话持续时间：60秒,MS成功被叫次数（导致寻呼并产生TCH话务量）占总呼叫次数比例：30％；则60秒持续通话时间对应1/60次呼叫/(秒.Erl)，其中的30％由被叫产生，因此，30％的MS成功被叫对应：1/60*30%=0.005次成功被叫/（秒.Erl）。6GSM信号覆盖优化具体设计方案6.1基站覆盖延伸系统选址葫芦岛校区建设新基站主要是针对那些距离基站较远，存在信号忙区和弱取的地方，由于地势较为平坦，平缓地带较多，所以平缓地段用户较为密集，陡峭地段用户相对分散，周围都有公路经过，信号覆盖也是最值得关注的问题，覆盖较差的地方，都由于高山、地远、沟壑等因数引起。所以本次新基站的选址时应尽量选择相对较高直射距离在（1千多米以上的直放距离），可以实现较大规模信号的覆盖。本设计将对信号较差的地方建设基站，用于解决信号较差的地方，新站选址如图：图6-1双向基站6.2设备选定由于本次覆盖区域面积大约有4平方公里左右，建筑物类型多为一至六层的土墙、砖7混结构的居民房，需要较大功率的覆盖设备，同时考虑到该区域可以进行光纤的铺设，数字射频拉远系统（GRRU）采用软件无线电技术，将GSMUm口信号数字化，通过光纤传送到远端，利用远端射频单元再生，放大、能有效的完成本次目标区域的覆盖本方案以选用数字射频拉远系统（GRRU）作为主要设备。6.3频率的分配由于一般话务密度地区的用户相对较少，因而基站的分配相对少一些，所以采用数字通信信道对频率进行分配。表6.1覆盖区预测参数数值基站移动台单位发射功率4433dBm合路器损耗4dB馈线损耗(每百米)3dB灵敏度-110-104dBm天线高度452m天线增益(定向65度)17dBi天线增益(全向)11dBi移动台馈线损耗0dB移动台天线增益0dB跳线损耗1dB接收分集增益3dB工作频率900MHz7总结本设计介绍了GSM信号覆盖优化的目的和意义，重点对GSM信号覆盖优化的方法和内容进行了讨论，分析了GSM信号覆盖优化的思路，通过对信号的优化，使GSM信号覆盖达到最佳运行状态，保证信号覆盖资源活得最佳效益。最后对盐源县GSM信号覆盖优化的实列进行了分析，证实了信号覆盖优化方法的实效性。本设计虽然没有涉及新技术、新知识，但却对以前所学的许多内容的温习和综合运用。通过这份方案设计，我不仅对以前的知识有了更深入的了解，同时也强化了理论联系实际8的能力，学会了许多分析问题和解决问题的方法，这不仅更加有利于我今后新知识的学习和运用，同时也为我今后更好的完成工作奠定了坚实的基础。参考文献[1]王文博,常永宇等著,移动通信原理与应用,北京邮电大学出版社,2002.pp68-67[2]张威,GSM网络优化——原理与工程[M],人民邮电出版社,2003.pp70-71[3]方建邦,杨波著,移动通信,人民邮电出版社,1992.pp80-81[4]李建,GSM数字蜂窝移动通信系统,人民邮电出版社,1994.pp90-91[5]李蔷薇,移动通信技术,北京邮电大学出版社,2006.pp100-101