GSM培训_爱立信_跳频功率控制

1上海科旭网络技术有限公司2003.5GSM移动通信系统原理培训讲义（四）跳频及功率控制2跳频3跳频频率分集：跳频可以减少由于多径衰落引起的信号强度的起伏，对于慢速移动台尤其明显，注意跳频的频点间隔应大于相干带宽，在市区大约在1MHz左右。周围散射体越多，分集效果越明显，如果存在视距路径，会减弱分集效果4Signaltonoiseratiorequiredtoobtain0.2%residualBERforclass1bbits:frequencyhoppingdiversityTU3(城市3km/h)TU50HT100（山区100km/h）nonenone11.57.56.82frequenciesnone10.06.56.74frequenciesnone8.36.06.68frequenciesnone7.56.06.6noneyes6.8--2frequenciesyes5.5--4frequenciesyes4.6--8frequenciesyes4.1--跳频5跳频•干扰平均：与不跳频相比，即使频点上始终存在强干扰，由于只是间断性地工作于该频点，可以最大限度地发挥交织和译码的作用。可以认为，这个强干扰被许多移动台所分担，好象干扰被平均到若干移动台上。对于网内产生的同邻频干扰，在跳频时这些干扰被平均分布到若干频点，对于接收方而言，只有发生频率碰撞时才会受到干扰。如果每个移动台的跳频行为是不相关的，可以取得最佳的平均效果f1f2f3f4MStoBTSinterferencelevelwithoutFH0.10C/I=10dB0.14C/I=8.5dB0.25C/I=6dB0.28C/I=5.5dBMStoBTSaverageinterfer-encelevelwithFH0.19C/I=7.2dBBTStoMSinterferencelevelwithoutFH0.10C/I=10dB0.10C/I=10dB0.28C/I=5.5dB0.28C/I=5.5dBBTStoMSaverageinterfer-encelevelwithFH0.19C/I=7.2dBCELLA：f1,f2,f3,f4干扰小区B：f1,f2,f5,f6干扰小区C:f3,f4,f5,f66•采用跳频可以获得3dB的C/I增益，即在更低的C/I时可以获得同样的通话质量•更紧密的频率复用---8（3TRX/小区）或7（4TRX/小区），MRP（MultipleReusePattern）•更多的容量•跳频频点越多，干扰平均带来的C/I增益越大，但频点的增加与C/I增益并不是呈线性•2个频点没有C/I增益,3/4个频点C/I增益增加较多,4个以上频点C/I增益增加不大•业务负荷高会减弱干扰平均的效果•跳频与DTX及动态功率控制结合使用可以提高干扰平均的效果跳频7framef4f3f2f1connection2connection1跳频循环跳频序列：HSN=0使用DTX时，跳频频点数不要选13的整数倍8cell2(samefrequenciesascell1)cell1f4f3f2f1framef4f3f2f1frame跳频•随机跳频序列：HSN=1~63•随机序列周期为6分钟•随机跳频序列在干扰平均方面优于循环跳频序列•使用相同频率集合的邻区应使用不同的HSN，不同的HSN是相互独立的，它们之间碰撞的概率是频率数N分之一。因此，应该最大限度地使用不同的HSN9跳频相同小区相同时隙的信道，采用相同的跳频序列，它们在同一时间不能使用相同的频率，这种性质称为正交（MAIO由系统自动分配，MobileAllocationIndexOffset,其他TRX的频点与trx1的频率比较，实际使用频点=TRX1频点循环MAIO位的频点）MA:MobileAllocationCA:CellAllocationTRX1,TS0：HSN=1,MAIO=0TRX2,TS0：HSN=1,MAIO=1TRX3,TS0：HSN=1,MAIO=2TRX4,TS0：HSN=1,MAIO=310跳频•基带跳频：发射机在固定频率发送信号，控制器将编码后的突发根据跳频序列送到不同的发射机•跳频序列所含频点数不能超过TRX数•可以使用腔体合路器，又称滤波合路器，可以作到16TRX合路而合路损耗小于3dB•如果一个发射机损坏，整个系统将不能正常工作•最小的频道间隔为600kHz（GSM900）/1200kHz（GSM1800）11跳频•（频率）合成器跳频：又称综合跳频（Synthesizer），发射机每个突发根据跳频序列改变发送频率•跳频序列所含频点数可以超过TRX数•不可以使用腔体合路器，只能使用混合式（Hybrid）合路器，又称3dB桥，二合一的损耗理论为3dB，因此最大合路数为4，否则损耗太大•最小的频道间隔为400kHz12跳频•基带跳频，30TCHs，BCCH载频（C0）上的非BCCH信道也参与跳频•C0必须始终发射信号，当没有信息发时，发送伪突发（DUMMYBURST），这种处理成为C0填充•工作于f0的发射机完成C0填充13跳频•合成器跳频，22TCHs，BCCH载频（C0）上的非BCCH信道也参与跳频•由于频率合成器跳频的跳频频点数可能多于TRX数量，因此可能造成在某一时刻所有TRX都没有使用C0频率•因此，一个额外的发射机完成C0填充•所有的在C0发送的业务突发均由C0发射机发送14跳频•合成器跳频，23TCHs，BCCH载频（C0）上的非BCCH信道也参与跳频•与上面不同的是，增加了一个TRX，该TRX只配置了BCCH信道，其他7个时隙不用15跳频•合成器跳频，30TCHs，BCCH载频（C0）上的非BCCH信道不参与跳频•分成两个信道组，一组只包括C0，不跳频，一组含其他TRX，跳频16跳频17MS动态功率控制•通过MS动态功率控制，使BTS接收到的MS信号强度始终保持在设定的值，不论MS与基站的距离是远还是近•减少MS电池消耗•减少上行的总体干扰•降低BTS接收机饱和的危险•MS动态功率控制在SDCCH和TCH上均采用MS每13帧可以增加或减少发射功率2dB，大约50毫秒。因此，发射功率在一个SACCH复帧的最大变化为16dB18MS动态功率控制GSM900MS最大发射能力：33dBm3dB(2W)，最小发射能力：5dBm5dB(3.2mW)GSM1800MS最大发射能力：30dBm3dB(1W)，最小发射能力：0dBm5dB(1mW)19MS动态功率控制20MS动态功率控制动态功率控制算法的输入数据21MS动态功率控制测量准备•对丢失的测量报告进行估计，丢失的信号强度取丢失前和丢失后的最小值，丢失的信号质量取丢失前和丢失后的最大值，若可以发送新的功率控制命令，而滤波器中最后一个测量报告仍为丢失，则丢失的信号强度取滤波器中的最低值，信号质量取滤波器中的最高值•决定使用full还是sub（DTX），切换后最开始的DTXFUL个测量报告在TCH上采用sub。SDCCH始终用full测量滤波•滤除测量值的抖动，使基于判决的测量值保持稳定•信号强度的滤波器长度为SSLEN，信号质量的滤波器长度为QLEN，采用算数平均22计算功率命令•计算为达到设定的接收信号强度和质量需要的功率命令•对功率命令予以一定的约束•一次最大的功率变化为16dB•移动台的功率等级决定的最大发射功率/系统允许的发射功率和最小发射功率MS动态功率控制23MS动态功率控制•初始功率控制阶段•立即指配和切换•更快地降低MS的发射功率•功率只能向下调整•不考虑质量•滤波器长度由INILEN确定，收到INILEN个测量报告样本后开始进行功率控制•每个SACCH复帧可以发送一个新的功率控制命令•接收信号强度设定的目标值为INIDES24MS动态功率控制•正常功率控制阶段•正常滤波器与初始滤波器同时启动，当收到SSLEN个测量样本后，进入正常功率控制阶段•如果丢失SSLEN个测量报告，将重新进入初试功率控制阶段•功率可以向上和向下调整•计算功率控制命令时考虑质量•滤波器长度由SSLEN确定•两个不同的功率控制命令之间必须间隔REGINT个SACCH复帧•接收信号强度设定的目标值为SSDES，SSDES应低于INIDES25MS动态功率控制•计算功率控制命令（初始功率控制阶段）•pu（希望输出）=(1-)MSTXPWR+(INIDES+L)•L=mspwr_used-rxlev_ave•=0:pu=MSTXPWR，不作功率控制•=1：pu-INIDES=L，功率控制，完全路径补偿•=0~1：功率控制，部分路径补偿•pu=MSTXPWR：MSTXPWR=(1-)MSTXPWR+(INIDES+L)L=MSTXPWR-INDESrxlev_ave=INDES•pu=Pmin:rxlev_ave=SS1=(1/-1)(MSTXPWR-Pmin)+INDES26MS动态功率控制27•计算功率控制命令（正常功率控制阶段）•pu=(1-)MSTXPWR+(SSDES+L)-(Q_AVE_dB-QDESUL_dB)•Q_AVE_dB=32-10•q_ave/25•QDESUL_Db=32-10•QDESUL/25•L=mspwr_used-rxlev_ave•=LCOMPUL/100•=QCOMPUL/100MS动态功率控制28MS动态功率控制•L+rxlev=0.3MSTXPWR+0.7(-85+L)-0.2(-[0,45,70]/25+30/25)•rxlev=0.3MSTXPWR-0.7*85-6/25-0.3L•rxlev=0.3MSTXPWR-0.7*85+3/25-0.3L•rxlev=0.3MSTXPWR-0.7*85+8/25-0.3L29MS动态功率控制以下情况功率控制命令增加PMARG（POWERMARGIN）•指配到ＴＣＨ•指配失败或切换失败•小区内切换•子小区间切换30MS动态功率控制•为避免在小区内切换或质量原因紧急切换发生前还没有来得及进行功率控制，应注意以下参数设置：•QDESUL•QLIM•QOFFSETUL•QLENSD•QLEN•若QDESUL低于QLIM和由QOFFSETUL确定的小区内切换的门限，功率控制的滤波器长度可以小于LOCATION中的滤波器长度，否则可能来不及作功率控制从而引起一些不必要的小区内切换或质量原因紧急切换•QLEN设置小于８可能会提高网络性能，但会使功率不稳定•下表给出的建议值只能理解为凑合可以接受的值，而不是最优值，可以此为起点进行调整31MS动态功率控制32BTS动态功率控制•通过BTS动态功率控制，使MS接收到的BTS信号强度始终保持在设定的值，不论MS与基站的距离是远还是近•减少下行的总体干扰•降低MS接收机饱和的危险•BTS动态功率控制在SDCCH和TCH上均采用BTS的发射功率在一个SACCH复帧的最大变化为30dB,步长为2dB33BTS动态功率控制BTS最大发射能力：BSTXPWR,最小发射能力：BSTXPWR-30dB或BSPWRMIN34BTS动态功率控制35BTS动态功率控制动态功率控制算法的输入数据36BTS动态功率控制测量准备•对丢失的测量报告进行估计，丢失的信号强度取丢失前和丢失后的最小值，丢失的信号质量取丢失前和丢失后的最大值，丢失的BTS以前使用的功率取丢失前和丢失后的最大值。丢失从MS来的测量消息，停止BTS功率控制，REGINTDL计数停止。•决定使用full还是sub（BTSDTX）。SDCCH始终用full•BCCH载频不允许进行功率控制，当BCCH载频包含在跳频集合中，需要对MS的测量报告中对信号强度进行修正。测量滤波•滤除测量值的抖动，使基于判决的测量值保持稳定•信号强度的滤波器长度为SSLEN，信号质量的滤波器长度为QLEN，采用算数平均37计算功率命令•计算为达到设定的接收信号强度和质量需要的功率命令•对功率命令予以一定的约束•最大功率为BSTXPWR•最小发射功率由BSTXPW