移动通信系统网络覆盖研究报告.docx

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移动通信系统网络覆盖研究报告

编号：

审定成绩：

广州大学大学毕业设计<论文）

设计<论文）题目：

基于移动通信系统网络覆盖研究

单位<系别）：

电子信息工程系

学生姓名：

专业：

电子信息工程

班级：

学号：

指导教师：

答辩组负责人：

摘要

移动通信GSM网络已经进入成熟期，CDMA网络经覆盖和容量均已达到较高水平设备的性能故障逐渐减少。

质量、成本和服务越来越受到关注，质量最好已成为优化人员的奋斗目标。

提升网络服务能力和服务质量，已经成为提高核心竞争力的重要手段，网络资源的利用率正在成为网络低成本运行的关键指标。

本论文设计以现有网络资源为依托，以最小投资解决市区内的深度覆盖和乡村的广度覆盖，同时研究实现提高网络的性能指标的新的优化方法。

技术上，除采用传统的天线参数调整外，还研究对许多无线参数进行调整和优化，比如基站扇区的PN码分配、邻小区关系、接入参数、切换参数、功率分配参数、功率控制参数、登记参数、多载频参数等。

力图从软件入手，解决网络优化问题。

在对数据进行详细采集、分析和研究后，常常会涉及到天馈系统的调整、基站的调测、频率规划的调整、系统参数的调整、话务均衡以及增加一些微蜂窝等优化方案实施活动。

对参数进行合理的调整常能取得很大的效果。

GsM网络的优化在某种意义上说就是网络中各种参数的优化设置和调整的过程。

无论哪家厂商的设备，都有大量的参数来控制小区的信道配置，手机的寻呼、接入、位置更新等行为。

这些参数对小区的覆盖范围、小区问切换、话务负荷的分布等网络的各项性能具有重要的影响。

我们要把握参数调整的基本原则是为了充分利用已有的无线资源，通过业务量分担的方式使全网的业务量和信令流量尽可能均匀，以达到提高网络平均服务水平的目标。

要注意的一点是任何事物都具有两面性，过犹不及。

参数的修改要适度，太小就不起作用，太大则会带来负面影响。

在得到某些优化效果的同时，必然会牺牲另外一些指标。

由于蜂窝网络是一个整体的系统，因此在作参数调整时必须考虑到局部的参数调整对其它地区尤其是相邻区域的影响，否则参数的调整会带来负面影响，有背我们的初衷。

【关键词】移动通信网络覆盖的优化GSM网络WCDMA网络

ABSTRACT

GSMnetworkofmobilecommunicati011hascomeintomaturity．111eCoverageandcapacityofCDMAnethavebothranuptohigher-levelandtheFaultsofequipmentsaretaperingoff．Highqualityisoptimizationpersonnel’saim．Servicecapacityandqualityofnethavebeenallimportantmeanstoimprovecompetitivestrength．TheoperatingfactorofNetworkresourceisbecomingakeyindexforlow-costrunning．

ThisthesisisbasedOnexistingnetworkresourceandwanttoresolvedeepcoverageofcityandwidecoverageofvillagebylowestinvestment．Atthesametime，thisthesisisinresearchofnewoptimizationrulestoimprovetheindexofperformanceofnetwork．

Besidetraditionalantennaparameterregulation,thisthesistriestoachievenetworkoptimizationbyadjustingandoptimizingofwirelessparameter．

NetworkoptimizationofCDMAistomakesystemperformancebetterandreachthebestservice，thatistosay，thebestcoverage，satisfiedsignalintensity，thebestqualityofspeechandtheleastinterruption．

Afterthephaseofdataacquisition,analysisandresearch,theadjustmentofantenna-feedingsystem,base-station,frequency-planning,trafficbalanceaswellasthemicrocellularoptimizationaretobecarriedout．Theseparameteradjustmentsoftenobtaingreateffect’which,insomesense，isthecoretaskofGSMnetworkoptimization．

Inevitably,someothergoalsmaybesacrificedforobtainingcertainoptimizationeffects．Asanintegralnetwork,somelocalparameters’adjustmentsarcboundtoinfluencetheneighboringregions．Toavoidnegativeinfluence,manyfactorsmustheconsideredandcompromised．

【Keywords】MobileCommunicationNetworkOptimizationGSMWCDMA

前言………………………………………………………………………………………………1

第一章GSM与CDMA系统比较…………………………………………………………………2

第一节系统简介…………………………………………………………………………………2

一、GSM系统简介……...………………………………………………………………………3

二、CDMA系统简介……………………………………………………………………………4

三、系统参数……………………………………………………………………………………7

第二节系统的容量…………………….………………………………………………………7

一、容量大小的比较……………………………………………………………………………7

二、系统容量配置的灵活性………………………………………………………..…………11

第三节C网和G网性能比较…………………………………………………………………11

一、覆盖范围……….……………………………………………………………………11

二、工程实施…………….……………………………………………………………………12

三、数据传输方式与速率…………………………………………………………………12

第二章第二代移动通信系统向第三代移动通信系统的过渡………………………..………14

第一节通信系统的过渡……………………………….………………………….………14

第三章GSM网络优化…………………………………………………………………14

第一节概述………………………………………..…………………………..………………14

第二节某地G网优化简介……………………………………………..…………...……………15

第三节GSM移动通信系统简介…………………………………….……….…….…………16

第四节某市GSM网络优化方案………………………………………...……..……….…………17

一、数据采集……………………………………………………………………..………………17

二、优化调整…………………………………………………………………..…………………18

三、话务调整……………………………………………………………………..………………19

四、网络优化通常采用的手段和途径…………………………………………..………………20

第四章CDMA网络优化…………………………………….……………………..……………20

第一节概述…………………………………………………………………………..……………20

一、目前CDMA系统存在的一些缺点………….……………………………….…………………20

二、CDMA网络优化流程…………………………………………………………………………21

第二节城市优化手段和覆盖……………………………………………………………………21

一、优化手段………………………………………………………………………………………21

二、覆盖面临的问题………………………………………………………………………………22

三、城区深度覆盖…………………………………………………………………………………22

四、单扇区覆盖问题………………………………………………………………………………24

第三节CDMA网络优化常见问题研究…..……………………………………………………25

结论………………………………………………………………………………………26

致谢…………………………………………………………………………………………28

参考文献…………………………………………………………………………………………28

前言

自1979年AMPS制式蜂窝移动电话在美国芝加哥实验后，蜂窝移动电话发展极快，成为近十年全球各地发展最快的电信业务之一。

目前，移动通信GSM网络早已进入成熟期，设备的性能故障逐渐减少，质量、成本和服务越来越受到关注。

与此同时，向第三代通信网络的演进已经启动，GSM网络的过度投资将大大增加成本风险。

如何对网络资源配置进行评估和优化，提升网络服务能力和服务质量，已经成为提高核心竞争力的重要手段，网络资源的利用率正在成为网络低成本运行的关键指标。

CDMA网络经过几年大规模的建设，目前覆盖和容量均已达到较高水平，怎样才能使网络性能指标达到最优、质量最好已成为优化人员的奋斗目标。

一般地，我们只针对覆盖已经良好的区域优化，这是使网络性能更好的有效方式。

目前，我们更需要关注的是用户感知度的问题，因此，除了提高网络性能指标外，需要优化人员更加深思的是如何最大限度使用网络资源，以最小投资解决覆盖盲区，使得网络优化的性能指标和用户感知度都达到较为理想的程度。

如何以现有网络资源为依托，以最小投资解决市区内的深度覆盖和乡村的广度覆盖，需要我们进一步研究实现提高网络的性能指标的新的优化方法。

在城区里，目前的娱乐场所和商业网点以及新兴的高级住宅小区的数量非常的多，由于地形的阻隔和建筑物墙体的影响，在楼宇的底层，尤其是少部分地下场所是城市里主要的弱覆盖区，甚至是盲区，其中有不少地点是室外宏蜂窝无法解决，需要建设室内分布系统。

这些地点的特点是：

面积小、数量多、分布不集中、话务量不高；从投资、效益方面考虑，应采取合理的方式控制成本。

在各县乡村，主要特点是地广人稀，并且话务量不高。

房屋排列纵横交错，没有规律；另外由于北方的冬天比较寒冷，一般农村的房屋墙体均比较厚。

这就造成基站有效覆盖范围里只能覆盖到一部分主要村落，在基站覆盖半径边缘，信号衰落较严重，屋内的信号较弱。

如何适合这种小容量大覆盖的要求，节省投资、增大覆盖、提高基站的利用率、改善网络指标，就需要灵活的配置基站设备。

本论文从实际出发，结合具体工程进行网络调整测试，同时考究GSM系统网络优化和CDMA系统网络深度覆盖问题，虽所得经验和成果甚浅，且难免有不足之处，请相关老师、教授指正。

第一章GSM与CDMA技术比较

第一节系统简介

自1979年AMPS制式蜂窝移动电话在美国芝加哥实验后，蜂窝移动电话发展极快，成为近十年全球各地发展最快的电信业务之一。

美国到1995年蜂窝电话数量已到3000万户以上。

在我国，蜂窝电话也是空前发展，1995年底，用户数量亦达300万户左右。

进入90年代，蜂窝电话开始向数字化过渡，欧洲各国鉴于多种制式模拟移动电话的存在，如TACS、NMT等，无法实现国际漫游。

早在1982年成立了开发泛欧数字蜂窝系统的“移动通信特别小组（GroupSpecialMobile>”，该小组原为CEPT的一个单位，现属于ETSI，1988年由丹麦、芬兰、法国、瑞典、德国等18个国签署了MOU（MemorandumofUnderstanding>。

同时，把GSM正式定名为GlobalSystemforMobileCommunications，即全球移动通信系统，并首先在芬兰投入使用，之后以惊人的发展速度席卷全球。

GSM由于其严密的标准化，技术的先进性，使其不仅可开放国际漫游业务、三类传真、可视图文、智能用户电报、9．6Kb／s的数据通信业务，而且可与ISDN兼容，将来还可提供GSM系统的智能化平台，提供不同的新业务。

与欧洲不同，美国由于其拥有庞大的模拟蜂窝网，在模拟网向数字网过渡中，始终坚持模数兼容的过渡方法。

美国TIA首先批准了IS—54标准，即D--A／唧S制式。

但随着无线通信的发展，频谱资源日趋紧张，为此，美国便将原用于军事通信及卫星通信的CDMA技术移植至蜂窝系统中，并于1993年通过了800MHzIS一95标准。

以后，该标准又做过几次小修改，并于1995年5月颁布了A版修订本，1994年通过1．8GI-IzCDMAANSI-J．SⅡI．008标准。

CDMA系统是扩频、多址接入、蜂窝组网等多种技术手段的组合，包含时域、频域和码域三维信号处理技术，具有越区切换可靠、保密性好、容量大、链路质量高等优点，且可提供高质量的话音、分组数据、异步数据、三类传真及短消息服务等业务，可在通话过程中提供数据通信，在将来甚至可提供76．8Kb／s的数据业务，用于提供全移动可视电话，传送数字照片及高质量的E．mail业务。

正因如此，CDMA已被越来越多的人所接受，且有一种后来者居上的趋势，甚至有可能被选为未来个人通信（PCN>方式，CDMA目前已进入商用阶段，1995年9月，中国香港和美国已正式开通CDMA蜂窝系统，随后世界上许多国家生产和建设了许多码分多址数字移动通信系统闭。

本章介绍GSM系统和CDMA系统的接入方式、系统概念及网络结构，并列出了两种系统的参数表。

对于GSM系统采用时分多址接入方式，而CDMA系统采用码分多址接入方式。

CDMA系统和GSM系统的运行环境、业务要求和控制功能基本上都是相同的，因此它们的网络结构也是大同小异的。

一、GSM系统简介

①时分多址接入方式

时分多址是指把时间分割成周期性的帧，每个帧再分割成若干个时隙（无论帧或时隙都是互不重叠的>．在频分双工（FDD>方式中，上行链路和下行链路的帧分别在不同的频率上。

在时分双工（TDD>方式中如图1．1所示。

各个移动台在上行帧内只能按指定的时隙向基站发送信号。

为了保证在不同传搔时延情况下，各移动台到达基站处的信号不会重叠，通常上行时隙内必须有保护间隔，在该间隔内不传送信号。

基站按顺序安排在预定的时隙中向各移动台发送信息。

图1.1TDMA示意图

Fig.1.1TDMASchematic

②GSM系统概念

GSM移动通信系统是基于TDMA的数字蜂窝移动通信系统，它是世界上第一个数字调制、网络层结构和业务作了规范的蜂窝系统。

GSM是目前世界上较先进的公开技术规范，内容全面详尽，版本也在不断修改升级。

GSM系统中，由若干个小区（3个、4个或7个>构成一个区群，区群内不能使用相同的频道，同频道距离保持相等，每个小区含多个载频，每个载频含8个时隙。

在GSM系统信道上，1个时间间隔周期序列中的一个时隙代表一个物理信道，每8个时隙构成1个帧，1个特定信号能量局限于1个时隙。

语音信号经信道编码、交织及加密后形成突发脉冲串，再经调制后发射。

在接收端，信号经解密、去交织、信道解码、语音解码后恢复成话音信号。

（如图1．2>

图1.2GSM系统概念

Fig.1.2GSMsystemconcept

③GSM系统网络结构

GSM蜂窝系统的主要组成部分可分为移动台、基站子系统和网络子系统。

基站子系统（简称BS>由基站收发台（BTS>和基站控制器（BSC>组成；网络子系统由移动交换中心（MSC>、操作维护中心（OMC>、原籍位置寄存器（HLR>、访问位置寄存器（VLR>、鉴权中心（AUC>和移动设备识别寄存器（EIR>等组成。

一个MSC可管理多达几十个基站控制器，一个基站控制器最多可控制256个BTS。

由MS、BS和网络子系统构成公用陆地移动通信网，该网络由MSC与公用交换电话网（PSTN>、综合业务数据网（ISDN>和公用数据网（PDN>进行互连。

（见附录1>在实际的GSM通信网络中，由于网络规模不同、运营环境不同和设备生产厂家的不同，上述的各部分有不同的配置方法。

为了各个厂家所生产设备可以通用，上述的各部分的连接都必须严格符合规定的接口标准及相应的协议。

GSM系统的主要接口有A接口、Abis接口、Um接口；网络子系统内部接口有B、C、D、E、F、G接口；GSM系统与其他公用电信网接口一般采用7号信令系统接口。

二、CDMA系统简介

①码分多址接入方式

码分多址是以扩频信号为基础的，利用不同码型实现不同用户的信息传输。

扩频信号是经伪随机序列调制的宽带信号，其带宽通常比原始信号带宽高几个量级。

常用的扩频信号有两类：

跳频信号和直序列扩频信号（简称直扩信号>，因而对应的多址方式为跳频码分多址（FH．CDMA>和直扩码分多址（DS．CDMA>。

在FH-CDMA系统中，每个用户根据各自的伪随机序列（PN序列>动态改变其已调信号的中心频率。

各个用户的中心频率可在给定的系统带宽内随机变化，该系统带宽通常要比各用户已调信号的带宽宽得多。

FH-CDMA类似于FDMA，但使用的频道是动态变化的。

FH-CDMA中各用户使用的频率序列要求互相正交（或准正交>，即在一个PN序列周期对应的时间区间内，．各用户使用的频率，在任一时刻都不

相同（或相同的频率非常小>。

（如图1．3>

图1.3FH-CDMA示意图

Fig.1.3FH-CDMAschematic

在DS．CDMA系统中，所有用户工作在相同的中心频率上，输入数据序列与PN序列相乘得到宽带信号。

不同的用户（或信道>使用不同的PN序列。

这些PN序列（或码字>相互正交，从而可像FDMA和1DMA系统中利用频率和时隙区分不同用户一样，利用PN序列（或码字>来区分不同的用户。

（如图1．4>

图1.4DS-CDMA示意图

Fig.1.4DS-CDMAschematic

②CDMA系统概念

在CDMA通信系统中，不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分的，而是用各不相同的编码序列来区分的。

换句话说，是靠信号的不同波形来区分的。

如果从频域或时域来观察，多个CDMA信号是互相重叠的，接收机用相关器可以在多个CDMA信号中选出其中使用预定码型的信号。

在CDMA通信系统中，用户之间的信息传输也是由基站进行转发和控制的。

为了实现双工通信，正向传输和反向传输可以使用不同的频率，即通常所谓的频分双工（FDD>；也可以用不同的时隙，即通常的时分双工（TDD>。

无论正向传输还是反向传输，除去传输业务信息外，还必须传输相应的控制信息。

为了传送不同的控制信息，需要设置不同的控制信道。

但是CDMA通信系统既不分频道也不分时隙，无论传送任何信息的信道，都靠采用不同的码型来区分。

信号经编码交织后，经调制，再由高码率的扩频序列去扩展信号的频谱。

由于CDMA所有的呼叫都使用相同的频谱，大量的CDMA信号共用一个频谱。

如果在时域或频域中观察CDMA信号，其多址联接的信号似乎相互重叠在一起的。

在接收端，信号在接收机中被相关器（亦称Rake接收机>分开相关器只接收来自特定二元序列的信号能量，并压缩频谱，而其他用户的信号由于代码不匹配，没有压缩带宽而变成噪声。

有用信号经过相关器后通过数字窄带滤波器，经解码去交织后变成9．6kb／s数字信号。

（如图1．5>

图1.5CDMA概念示意图

Fig.1.5CDMAconceptschematic

③CDMA系统网络结构

CDMA系统和GSM系统的运行环境、业务要求和控制功能基本上都是相同的，因此它们的网络结构也是大同小异的。

其基本组成部分包括移动台、基站、移动交换中心、操作维护中心以及各种类型的数据库等。

只要功能齐全，接口统一，这些组成部分允许有不同的配置方法，也可以用不同的名称。

CDMA系统和TDMA系统的重要差异在于无限信道的构成，以及与之有关的无线接口和无线设备，当然也包括不同系统独有的特殊控制功能。

（见附录2>

三、系统参数

见表1.1

第二节系统的容量

一、容量大小的比较

①载干比C／I与系统容量

通信质量的指标可用载干比（载波一千扰比>C／I来度量。

模拟系统接收端射频的C／I与基带S／N密切相关，而S／N决定着语音质量。

在数字系统中，C／I是与基带Eｂ／Io密切相关，且有

式中Eｂ是每比特的能量；Io是每赫兹的干扰功率；Rｂ是每秒的比特数；Bｃ是以赫

兹为单位的射频信道带宽。

对于TDMA来说，若Rｂ>Bｃ，且Eｂ／Io>1时，则C／l>1：

对于CDMA来说，Bｃ>>Rｃ，并且多地址码间干扰的结果，将会使C／I

②系统容量定义

一个无线电系统的容量被定义为一定频段内所能提供的信道数或用户的最大数目或系统输入话务总量（Erlanger>。

它与信道的载频间隔、每载频的时隙数、频率资源和频率复用方式、基站设置方式等有关。

目前通常用无线容量m来表示系统容量，对于移动通信业务区，无线容量m是衡量无线系统频谱效率的参数，这一参数取决于所需的载干比C／I和信道带宽Bｃ。

蜂窝系统的无线容量可定义为

式中，ｍ为无线容量，单位为信道／小区：

Bt为分配给系统的总的频谱；Bｃ为信道带宽；N为频率重用的小区数。

③GSM的系统容量

同频干扰是蜂窝系统容量的制约因素。

因为TDMA中的时隙只能指配给一个呼叫，在此期间是不允许其他呼叫共享该时隙的。

同信道干扰来自于距离Ds=QR的同频小区。

假设在6个同信道干扰源的最恶劣的环境，路径损耗按4次方规律考虑，可得到以小区为单位的无线容量m，对于TDMA蜂窝系统容量可表示为

式中，Bt为发送或接收的系统总带宽；Bｃ为信道带宽或等效信道带宽；M=（BtBｃ>为总信道数或总等效信道数；K为区群所含的小区数目；（C／I>s为每信道（每信道或每时隙>所需最小载干比。

④CDMA蜂窝系统的容量

CDMA系统的容量是干扰受限的，其容量与其用户产生的干扰密切相关。

因此干扰的减少将导致CDMA容量的线性增加。

如图1．6所示信噪比与基站的负载成反比关系。

图1.6信噪比与基站负载关系

Fig.1.6RequiredSNRperuserasfunctionofcellloading

决定CDMA数字蜂窝系统的主要参数是：

处理增益、Eｂ／No、语音负