GSM網(wǎng)絡(luò)的提升容量設(shè)計(jì)方法

隨著GSM移動業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，在保證通信質(zhì)量的前提下最大限度地提高GSM網(wǎng)絡(luò)容量始終是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商們孜孜以求的目標(biāo)。GSM擴(kuò)容的傳統(tǒng)方法是小區(qū)分裂與頻段擴(kuò)展，但目前得到新的頻譜資源的可能性已經(jīng)不大，在話務(wù)密集地區(qū)因受到干擾的限制，小區(qū)分裂亦舉步維艱，因而采用更加緊密的頻率復(fù)用技術(shù)、建立微蜂窩/微微蜂窩、建設(shè)GSM900/1800雙頻網(wǎng)絡(luò)以及進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等已經(jīng)成為解決GSM網(wǎng)絡(luò)容量的重要手段。

　　1小區(qū)分裂技術(shù)

　　小區(qū)分裂技術(shù)是增加網(wǎng)絡(luò)容量的理所當(dāng)然的首選方案。GSM建網(wǎng)初期，主要是解決覆蓋問題。在頻譜資源寬裕的地區(qū)/時(shí)期，隨著用戶的增加，可將原來的小區(qū)分裂成更多的覆蓋面積較小的小區(qū)或者增加原有小區(qū)的載頻數(shù)，從而達(dá)到擴(kuò)容的目的。通過小區(qū)分裂或新增載頻，全網(wǎng)基站數(shù)增加，全網(wǎng)載頻數(shù)、信道數(shù)、話務(wù)量、用戶數(shù)等均大幅度增加。小區(qū)分裂提高頻譜利用率的關(guān)鍵在于減小了單位小區(qū)的面積。選擇小區(qū)分裂擴(kuò)容法應(yīng)遵循以下原則：

　　(1)確保已建基站可繼續(xù)使用;

　　(2)應(yīng)保持頻率復(fù)用方式的規(guī)則性與重復(fù)性;

　　(3)盡量減少或避免過渡區(qū);

　　(4)確保今后可繼續(xù)進(jìn)行小區(qū)分裂。

　　全向小區(qū)分裂為全向小區(qū)的方法主要有1：3分裂法;全向小區(qū)分裂為全向及走向小區(qū)的方法有：1：7分裂法;全向小區(qū)分裂為定向小區(qū)的方法有：1×3×4分裂法及1×6×3分裂法;定向小區(qū)分裂為定向小區(qū)的方法有：六角形邊中心分裂法及六角形頂點(diǎn)分裂法。2.頻段擴(kuò)展和頻率緊密復(fù)用技術(shù)

　　頻段擴(kuò)展當(dāng)然是擴(kuò)容的理想手段，但在現(xiàn)有情況下，得到新的頻譜的可能性不大。目前浙江聯(lián)通在900MHz頻段有6MHz的資源，除個別熱點(diǎn)地區(qū)外，暫時(shí)還能基本滿足需要。浙江電信GSM五期擴(kuò)容后GSM網(wǎng)頻段范圍為：898.6-908.8MHz，共10.2MHz。本次六期擴(kuò)容原則上計(jì)劃將A網(wǎng)頻段延伸至885.0125MHz，GSM網(wǎng)頻段向下擴(kuò)展至14.4MHz，使用23-94號頻點(diǎn)。目前，浙江電信G網(wǎng)基站在許多地區(qū)已十分密集，特別是杭、甫、溫三城市，部分基站間的距離只有四五百米，合適站址的選取已越來越困難。站間距離太近，導(dǎo)致了同頻及鄰頻干擾的增大。此外，天線增益越高，其在垂直面內(nèi)的波束寬度也就越窄，若站距太近，則移動臺處于天線主波束外的概率大大增加。另外，A網(wǎng)移頻的余地也不是很大，因此，頻譜擴(kuò)展的空間十分有限。不過，由于GSM采用了諸如GMSK、均衡調(diào)制、交織編碼等手段，特別是還提供了其它一些旨在提高頻譜效率的技術(shù)，如跳頻、非連續(xù)發(fā)射(DTX)、功率控制、半速率信　道、分集接收以及移動輔助切換等，從而降低了網(wǎng)絡(luò)對同頻與鄰源干擾指標(biāo)的要求，使得頻率的緊密復(fù)用成為可能。

　　(1)跳頻。跳頻就是載頻按某種頻率序列進(jìn)行跳變，它包括基帶跳頻與射頻跳頻兩種。跳頻的作用是提供了頻率分集，提高了系統(tǒng)的抗干擾、抗衰落能力。

　　(2)非連續(xù)發(fā)射(fDTX)。采用DTX技術(shù)，可降低系統(tǒng)總的干擾水平。

　　(3)功率控制。這也是降低干擾從而提高容量的有效手段。

　　(4)半速率信道。這可使系統(tǒng)容量增加一倍。

　　(5)分集。分集有多種形式，利用分集技術(shù)，可以改善系統(tǒng)抗衰落的能力。

　　3.采用更緊密的頻率復(fù)用技術(shù)

　　在頻段受到限制的情況下，采用更緊密的頻率復(fù)用方式無疑是提高系統(tǒng)容量最直接的方法之一。GSM中可以使用的頻率復(fù)用方法主要有肝：7小區(qū)復(fù)用方式、4×3復(fù)用方式、3×3復(fù)用方式，4×3與3×3的混合復(fù)用方式、2×6復(fù)用方式、1×3復(fù)用方式以及同心圓(Concentric Cell)技術(shù)與多重復(fù)用MRP(Multiple frequency Pattern)方式等等。

　　(1)7個基站區(qū)的復(fù)用方式

　　這種7個基站區(qū)為一個復(fù)用組的復(fù)用方式適用于話務(wù)量較低或用戶密度較小的地區(qū)，一般為全向基站，其D/R=4.58，同頻復(fù)用距離較遠(yuǎn)。

　　(2)4×3復(fù)用方式

　　這是“900MHz TDMA數(shù)字公用陸地蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制”建議采用的復(fù)用方式，也是GSM系統(tǒng)中最常用和最典型的復(fù)用方式。對于三葉草60度天線，其D/R=6;對于120度天線，其D/R=3.46采用三葉草60度無線時(shí)同頻干擾性能更好。

　　(3)3×3復(fù)用方式

　　這也是“900MHzTDMA數(shù)字公用陸地蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制”建議采用的復(fù)用方式。3×3復(fù)用方式與跳頻、DTX、功率控制一起使用，可到同頻干擾要求。但帶寬在6MHz以下時(shí)，不能提供足夠的跳頻增益，因此性能不佳。

　　(4)2×6復(fù)用方式

　　這是Motrola提出的用以解決高話務(wù)地區(qū)頻率復(fù)用的方法。該方法在不同天線方向上有著不同的頻率復(fù)用程度，其D/R小于3×3復(fù)用方式。

　　(5)1×3復(fù)用方式

　　這一方式是目前最緊密的復(fù)用方式，其主要特點(diǎn)為：

　　·適用于頻帶較窄，容量比較集中，不需很多基站的地區(qū);

　　·可在較小的基站數(shù)下提供較大容量;

　　·需要采用部分加載方法，即載頻不能用滿，收發(fā)信機(jī)數(shù)目為載頻的一半左右;

　　·需要采用射頻跳頻、功率控制、不連續(xù)發(fā)射、天線分集等技術(shù)，以降低干擾;

　　·不需改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

　　不過，雖然這一方式頻率利用率很高，但系統(tǒng)干擾增加很大，如采用的抗干擾措施不夠有效，可能對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，因此應(yīng)謹(jǐn)慎使用。

　　(6)同心圓技術(shù)

　　同心圓技術(shù)就是將通常的小區(qū)分為外層(Overlay)和內(nèi)層(Underlay)，外層的覆蓋范圍為傳統(tǒng)的蜂窩小區(qū)，而內(nèi)層的覆蓋范圍則主要集中在基站附近。另外，內(nèi)外層的頻率復(fù)用系數(shù)一般也不同，外層一般用4×3復(fù)用方式，而內(nèi)層則采用更緊密的復(fù)用方式，如3×3、2×3或1×3等方式。根據(jù)同心圓的實(shí)現(xiàn)方式不同，可分為普通同心圓與智能雙層網(wǎng)(IUO)兩種，兩者的主要區(qū)別在于內(nèi)層的發(fā)射功率與內(nèi)外層的切換算法。普通同心圓內(nèi)層的發(fā)射功率一般要低于外層，從而降低了同頻干擾，其內(nèi)外層的切換一般是基于功率與距離的。而IUO內(nèi)外層的發(fā)射功率是完全相同的，并基于C/I進(jìn)行切換。普通同心圓對容量的提高約為10%-30%左右，提高量不大，IUO方式對容量提高相對較大，一般為20%-40%，并能在提高容量的基礎(chǔ)上保證通話質(zhì)量。

　　(7)MRP方式

　　MRP方式就是將所有可用載頻分為幾組，每一組載頻作為獨(dú)立的一層，不同層的頻率采用不同的復(fù)用方式，頻率復(fù)用逐層緊密。為保證BCCH的安全，MRP中用于BCCH的載頻數(shù)應(yīng)不少于12個。按TCH分組方法的不同，MRP又可分為嚴(yán)格的MRP與改進(jìn)的MRP。