第十六章双频小区.docx
《第十六章双频小区.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十六章双频小区.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
第十六章双频小区
第十六章双频小区
概述
最近几年，移动市场的手机用户增长很快。
在尽可能降低成本的条件下，如何增加网络容量是运营商关心的问题。
某些运营商采用增加频段的方式，并且在某些情况下，运营商会决定采用不同厂家的设备。
在这种情况下，规划和调整好不同厂家之间的设备是优化成功的关键。
本章描述规划双频网的一般方法。
核心是在现有900M的基础上，如何通过增加DCS1800来增加网络容量。
讨论频率规划，如覆盖、容量、节点配置，描述话务控制。
频率规划
对双频网络，许多方面需要考虑，最重要的是容量问题。
通过向市场推出双频手机，1800的基站可以看作对900基站的补充。
1800的覆盖和双频手机的比例对900的话务调整都很重要。
因传播模式的不同，即使共站，900和1800的覆盖也不会相同。
当然，与900M单频网相比，系统的配置也会不同，特别是在利用不同厂家设备的时候。
因此，对硬件的配置和参数的调整要十分小心。
无线网络容量
本部分介绍双频网对单频网的话务分担情况。
主要取决于以下三个方面：
Ø双频手机的比例
Ø1800新服务区的大小
Ø新服务区中阻塞的比率
起初，在1800上不会有阻塞。
在1800无阻塞的时候，1800分担话务的比例为双频手机的比例（MSDB）乘以1800基站的覆盖范围（1800COV）除以900基站的覆盖范围。
（通过直接分配话务到1800等使1800的服务区域和覆盖区域相同）
1800分担的数量=MSDB*1800COV
话务分担意味着话务可以持续的增长。
假设在双频网之前网络已经有容量问题，并且双频网有很大的容量，建好1800后，话务可以持续增长直到900再次阻塞。
阻塞用户为单频手机用户和无1800覆盖的双频手机用户。
图16-1为假设双频手机比例为常数时手机话务增长模型。
图16-1
假设50%手机为双频手机，62%900的覆盖区域被1800覆盖。
则1800可以分担31%的话务。
网络容量可以增长45%（1/（1-0.31））
因为双频手机的比例可能持续增加，话务增长可表达如下：
1/（1-MSDB*1800COV）
在图16-2假设900单频手机的话务为常数，仅双频手机的话务在增加。
则仅900覆盖的区域成为限制容量的关键因素。
实际情况可能发生在图1和图2之间。
图16-2
当双频话务增长时的可能容量增长
（=1+MSDB*1800COV/（1-1800COV））
上述公式的应用前提是1800无阻塞，也是双频网的典型情况。
通常，只要1800与900共站，且建设目的是为了容量，1800不会产生阻塞。
只要在两个频段中有覆盖或信道，双频手机通过设置仍可成功连接。
当然这需要ASSIGNMENTTOWORSECELL等功能。
在双频网建造之前，网络容量参数1800COV和MSDB能够从统计上取得。
共站时1800可能的覆盖范围（1800COV）可以通过900信号强度分布（MRRINR7）取得。
从900的信号分布，1800COV决定于如下方面：
1）多强的信号时需要接入1800（HCS等）2）考虑900和1800辐射功率EIRP的不同3）1800更高的传输损耗（详见下部分，10dB左右）。
通过特殊的计数器（在R8中可能实现），可以得到双频手机的比例。
注意，为了控制话务，容量增长和信号强度可以通过调整参数实现。
覆盖
对一个网络而言，覆盖是很重要的。
良好的覆盖需要大量的基站，这意味着投资巨大。
因此，必须控制好覆盖和投资之间的平衡。
通常，当运营商面临选择第二频段时，900覆盖已经很完善了。
这表明建1800基站目的是容量问题。
选900基站覆盖是因为其覆盖特性比1800好。
当然，在某些原因下1800也需要良好的覆盖，例如执照的问题、1800单频手机太多。
覆盖方面的不同见下表16-3。
图16-3900和1800定向基站需要的站距
柱状图上的数字单位为站/平方公里。
1800已经采用塔顶放大器和高增益天线。
（假设天线挂高为25米，900用CDU-C和15dB天线，1800用CDU-A和18dB天线）
在市区和郊区，1800与900相比损耗高大约10dB。
在视距差值变小但在室内变大。
这表明共站时1800覆盖比900小，特别是在室内或建筑密集区。
补充说明：
以4类手机为例，按GSM规范，双频手机在GSM900M的最大发射功率为2W，在1800M的最大发射功率为1W，考虑到上、下链路的功率均衡，1800M的BTS处输出功率应小于900M的BTS。
也就是说，如在爱立信900M中BTS的输出功率设为45，1800M的BTS输出功率应设为42（因爱立信不能设为偶数，故实际中设为43）。
所以将输出功率改大，只会增加下行干扰，并不会扩大覆盖范围。
1800的高损耗可以通过高增益天线（+2到+3DB）、塔放（+2到+3DB）、在载频数较少时采用CDU-A来弥补。
因1800频段干扰低及身体损耗的不同，1800在进行链路预算时还可以另外增加数dB。
如果因话务变大需增加硬件，有如下方法：
1）对下行信号用软件增加3dB，2）在同一扇区中采用灵活的CDU-A和CDU-C配置。
然而，用1800解决容量通常意味着覆盖不完善。
在一个成熟的网络中，900基站的站距已经达到了室外100%覆盖和室内良好覆盖。
这表明共站的1800会分担大部分室外话务而900分担大部分室内话务。
图4显示了共站、室内室外话务共同计算时1800的覆盖比例。
如果考虑容量而非覆盖，共站的1800足能完成话务分担。
图16-4共站时计算的覆盖图。
当然，设定的覆盖要求必须要达到。
通过话务控制，可能能达到任何比例的分担。
HCS（见第三部分）使得信号足够强时直接分配到1800。
从实现和成本的角度，共站是值得推荐的方法。
这样可以降低建设和维护成本。
在图16-4中还可以看到，1800覆盖比例还大于双频手机的比例。
因此是一种好的方法。
剩下的主要就是提高双频手机的比例。
系统配置
当设计双频网络时，许多参数需要考虑。
从天线的配置到MSC的配置。
如果配置不当，将会导致网络低效质量差。
基站配置
共站节省空间、设备，简化的基站配置能将维护工作减到最低，能最大限度的提高天线的利用空间，简化室内外安装工作。
例如，馈线可同时供双系统使用，如图16-5。
图16-5一个扇区天线安装的例子
注意，对双频配置而言，在BTS和天线之间需要的馈线数目同单频网络一样。
仅需将天线更换成同样封装的双频天线。
基站的配置也很重要。
为了节省空间和简化架间关系，最好能将双频做在一个机架中。
现爱立信机架如空余TRU，则可以安装另一频段的TRU和CDU，最多可4个900TRU和2个1800TRU于一个机架，仅需更换CDU-C+和相关BTS软件。
如图16-6。
图16-6双频基站举例。
BSC/MSC配置同一厂家
合理配置BTS-BSC-MSC的连接很重要，这样才能提高网络性能和降低成本。
在纯爱立信系统中，建议采用共BSC设置。
当在现有网络上增加另一频段时，运营商通常希望现有网络保持不变，这可能导致如下问题：
Ø跨BSC的切换会导致维护工作复杂。
Ø大量的跨BSC会增加BSC的负荷。
Ø定义外部站的数目受到512个的限制。
BSC/MSC配置不同厂家
尽管维护复杂，维护人员需重新学习，采用不同厂家的设备仍为一个好的选择。
对多厂家而言，重要问题是是否采用不同厂家的MSC。
通常是一个厂家提供一个频段的覆盖而另外的厂家提供另一频段的覆盖。
图16-7是不同厂家时的两种配置例子。
图16-7不同的BSC-MSC配置
当采用不同厂家的MSC时，跨MSC的切换会大量增加，单厂家提供的特殊服务将不能实现，如DCA，这都表明单MSC为优选方案。
从另一方面，从维护角度而言，采用不同的MSC也不是优选。
当不同厂家的设备的覆盖区域从地理位置上分割开时，不同厂家设备的交叉也限制着维护工作的简化。
跨BSC切换
如上文所描，BSC/MSC的配置影响网络容量。
对多厂家双频网络而言，跨BSC切换是很普通的事情。
在R6。
1中介绍的TRANSCODER共用方式，会成倍增加BSC的切换负荷。
在建双频网之前，密集的网络上已存在大量的切换，随着双频手机的增加，切换会大量增加。
大约2-3次切换/每次试呼，CP负荷因切换会增加25-35%，CP中切换的负荷比BSC内切换时增加大约3倍。
因此在下列情况以外尽量全覆盖。
Ø本频段内切换少
Ø双频手机比例低
ØBSC负荷低
BSC负荷的增加也会导致MSC负荷的增加，只是不明显。
跨BSC切换和BSC内切换，切换行为差别并不大，掉话的比率大致相同。
在爱立信R7系统中，跨BSC切换会导致150毫秒的下行中断，BSC内切换下行大约40-60毫秒中断。
总之，当双频手机比例高和BSC负荷高时，就要限制跨BSC切换的数量。
如果可能的话，尽量合理配置BSC。
无线网络结构
在900和1800混网的系统中，在双频网间合理的话务控制和分布是很重要的。
典型的情况是1800建于成熟的900之上，用于容量分担。
对双频话务控制，有三种情况：
1根据信号强度分布话务
在双频网初始状态，假定双频手机比率低、存在大量1800的频率，在1800频段容量富足且干扰低，因此当信号强度满足时就应占用1800。
可以通过HCS、LOCATING、ASSIGNMENTTOBETTERCELL、IDLEMODE重选来实现。
2根据话务量来分布话务
对忙的频段而言，无论如何控制话务，基站都可能阻塞。
在这种情况下，ASSIGNMENTTOWORSECELL到别的频段，可以避免阻塞。
能使单频手机和1800无覆盖区域的手机能占用高话务的站。
通过CLS实现。
3相邻关系的数量
用另一频段再建一层网络时，几乎可能使相邻关系加倍。
因此要努力优化切换列表。
缺少900的站可能导致掉话，缺少1800的站可能导致阻塞。
在双频网为多家供应商时，话务控制较困难，但仍可实现。
特定模式
分层（HCS）
在爱立信双频网中，HCS是最重要的话务控制工具。
HCS的根本作用是（通话过程中）在满足高级别的小区接入条件下，即使高级别小区的强度比低级别弱，手机也优先占用高级别小区。
接入条件是通过LEVTHR参数来设定的绝对电平值。
参数LEVEL定义小区的级别。
只要信号强度大于高级别小区接入电平，此高级别小区比低级别小区和其他未达到接入电平的高级别小区有优先接入权（LOCATING算法中基本排序时）。
为了尽可能利用1800，建议在保证1800小区边界处质量的前提下尽可能将LEVTHR设低。
因1800不受900的干扰，当1800的频率规划不是太激进时，影响1800覆盖的主要是噪声而不是干扰，因此1800的接入电平可以设的很低。
经验表明，在LEVTHR为-95dBm时仍可保证边界的良好覆盖。
当然，当门限为-95dBm时，需要将强度和质量的滤波器设短。
（大约3至5秒。
随版本的不同，相应的滤波器可能会有些变化）如果信号衰落很快，要保证在能够使切换完成前的一段时间内原服务小区的信号不致于消失。
（5秒以内，受确定新相邻关系和TINIT参数的限制）-95dBm时在大部分区域都能满足。
对快速移动手机，门限必须提高。
在这种情况下，在切换完成前信号可能已衰落10Db，手机最终会在1800上掉话。
在实际应用中常发生于高速公路的出口。
在这种条件下要设定为-85dB或更高。
在R7以后，微蜂窝中有专门关于快速移动手机的切换。
当双频手机增加时，需调整LEVTHR以均衡话务。
也就是说当双频手机增加时门限必须提高。
在可能的情况下双频段的负荷要尽可能均衡，但在1800覆盖不连续的区域应保留更多的900信道。
当进行调整时，相应的计数器必须开启。
在每一频段内，HCS也可用于微蜂窝和室内基站的优先级别。
这取决于网络设计和话务。
LOCATING
在CME20系统中，对1800小区，建议优先采用HCS。
对不愿采用HCS或同层小区，可以通过调整LOCATING中的参数，有数种方式控制边界。
下面介绍主要的两种方法，此方法也可应用于不支持HCS的多家共网设备中。
方法1
对同层小区，可利用BSPWR和BSTXPWR进行L算法排序（路径损耗）。
根据爱立信算法1，L值最小小区排在最前面。
L=BSPWR-RXLEV（FORBCCH）ANDL=BSTXPWR-RXLEV（FORTCH）
如果1800小区中BSPWR和BSTXPWR的差值小于900，且满足接入门限的情况下，例如所有小区接入门限MSRXSUFF设为-95，TRHYST为2（BSRXSUFF也很低），所有邻小区在满足下行强度大于-93时都按L算法排序。
对服务小区而言，满足条件为大于-97。
当下行强度小于接入门限时，BSPWR和BSTXPWR不再起决定作用，而是按强度最强的排序。
方法2
既然L算法比K算法优先，利用MSRXSUFF在两个频段的不同可造成类似HCS的效果。
对L算法而言，1800的MSRXSUFF可设为-95dBm,900M的MSRXSUFF可设为-45dBm。
在信号强度小于-95dBm,rxlev与MSRXSUFF相比后，1800的cell在K算法中仍有50dB的优先值。
此时，对每一对切换关系，必须用KOFFSET来修正这种差别。
在这种情况下，设定KOFFET900,1800=50dB。
结果是虽然MSRXSUFF不同，K算法仍按强度排序，当定义多于两个级别时,也必须考虑LOFFSET。
指配到其他小区
指配到更差小区（直接重试）是这一功能的一个重要部分。
如果服务小区阻塞，本功能允许指配到无阻塞的最好邻小区，对双频手机而言，由于HCS门限太低导致1800阻塞不会带来任何问题，但对1800单频手机就有影响，如果900M阻塞，因1800的覆盖不如900和大量单频900M手机的存在，问题将会比较严重。
因本功能是切换的一种，因此在不同厂家之间不存在任何约束。
指配到最好小区是这一功能的另一个重要部分，手机根据C1或C2选择小区建立呼叫，在locating算法中只要邻小区连续两次被上报为更好，将会启动指配到最好小区。
邻小区不受层的限制，可能从900M小区到高层1800小区（分层）。
本功能十分迅速，大约2秒钟，可能还没有测完全部频率列表。
因手机需先发送classmark信息，包含另一频段的频率列表的系统信息5ter被延迟发送，从900指配到1800比较困难。
为了实现这一功能，必须使用斜率较高的滤波器。
因只有过了捕捉周期，滤波器输出值才会发生作用。
这意味着此时应设定SSEVALSI=6到9，SSRAMPSI=2或1。
注意在新的版本中名称可能会有所改变。
负荷分担
在阻塞前，将部分话务从高阻塞小区移到低阻塞小区，将使单频手机和无1800覆盖的双频手机能够占用高话务小区的信道。
负荷分担功能允许高话务小区将部分话务分配到本BSC内的低话务小区，满足CLS切换的手机强度必须满足一定的条件范围，CLS不支持不同层（HCS）间的小区。
邻小区测量
当一个单频网络扩展到双频网络，现有的切换列表可能太大，不能加太多的新关系。
在双频网中，无足够的空间存放不必要的切换关系，因此切换关系需要优化。
在OSS的NCS功能中，能给出需加的切换关系，设置手机从计划好的BA列表中测试,输出信息和结果是根据统计测量报告和切换结果得到的。
在R6中，UNCR也可从测量报告中收集信息，但BA列表需单独设定。
当优先采用1800时，当门限低于设定门限时，能尽快切出是关键,如果900和1800间的切换关系太少，手机将困在1800上最终掉话，因此1800间的切换必须优化以保证能实现1800和900间足够的切换。
900和1800间的切换主要是满足容量，如果需要加上共站的和必要的几个就足够了。
BA列表在系统信息5与5ter上发送。
一个双频手机不仅要测试900M，还要测试1800，但仅有6个最强的能够上报。
因此在900前6个都强于1800时，手机两个频段都能上报是很关键的，用参数MBCR就能够实现在每一频段至少有数个相邻小区要上报。
建议MBCR=2,这样才能使手机正常的切换或指配到较弱的1800的小区。
空闲模式
手机在空闲模式与通话模式尽量保持一致，以避免大量的切换。
当MSC采用不同厂家的设备，双频网间就属于不同的寻呼区，SDCCH的负荷因位置更新会很高。
在LA的边界区域需设好SDCCH，当然这会影响TCH的数目。
小区选择和重选：
开机时手机扫描本频段信号最强的信道，解读是否为本网BCCH，如是，则由CB、CBQ决定是否允许接入。
否则转入次强的BCCH，依次类推。
PHASE2手机的接入原则：
CBQ
CB
SELECTION
RESELECTION
HIGH
NO
NORMAL
NORMAL
HIGH
YES
BARRED
BARRED
LOW
NO
LOW
NORMAL
LOW
YES
LOW
NORMAL
注：
所有双频手机都为PHASE2手机，都符合上述原则。
空闲模式：
手机开机后，即进入空闲模式（待机模式），此时由C1或C2结合CB、CBQ来决定。
当手机在上述BCCH信道允许接入，如果C1》0，则手机锁定在本信道（频率）上，
如C1《0，则转入次强的BCCH。
C1公式如下：
C1=（receiveSS–ACCMIN）-max（CCHPWR-P,0）
receiveSS：
手机端的接收电平
ACCMIN：
手机接入最小接收电平
CCHPWR：
手机接入控制信道允许的最大发射功率
P：
手机最大输出功率
注：
C1的本质表明了手机接收到的下行信号的相对强弱。
之所以称为相对强弱，是因为如果各站的ACCMIN设置不同，则C1的大小随之改变。
扩展而言，更改基站的覆盖范围，在不妨碍室内覆盖的情况下，建议调整功率而非调整ACCMIN。
手机锁定在C1最强的某BCCH后，就按接收到的系统信息中的测量频率和小区重选参数（PI），进行小区重选。
PI=0以C1方式重选。
PI=1以C2方式重选。
（PI的读取位置由附加重选参数ACS决定，当ACS=0时，从系统信息4中提取PI参数和C2中相关参数。
当ACS=1时，从系统信息7或8中提取PI参数和C2中相关参数。
ACS在系统信息3和4中广播。
）
C2公式如下：
C2=C1+CRO–TO*H（PT-T）PT〈〉31
C2=C1–CROPT=31
CRO:
：
小区重选偏置（单位：
DB）
TO：
临时偏置（单位：
DB）
PT：
惩罚时间（单位：
秒）
T：
当手机测量到该小区为电平值最大的邻小区时，从0开始计算。
（单位：
秒）
CRO的取值对应关系：
取值
对应的电平值（DB）
0
0
1
2
2
4
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
62
124
63
126
TO的取值与对应关系：
取值
对应的电平值（DB）
0
0
1
10
2
20
3
30
4
40
5
50
6
60
7
无穷大
PT的取值与对应关系：
取值
代表的时间值（秒）
0
20
1
40
2
60
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
29
600
30
620
31
保留
注：
C2的本质表明了人为的扩大或缩小了空闲时基站的覆盖范围。
（在非双频网中，通过更改C2会使手机在起呼时占用非最强信道，而最强信道会对非最强信道造成邻频干扰，增加网上干扰，并且如果LOCATING参数设置不当易造成切换，因此建议谨慎调整）
当PT=31时，减少基站空闲时的覆盖范围。
当PT<>31时，当TO=0时，扩大基站空闲时的覆盖范围。
当TO〈〉0时，延迟一段时间（PT时间段）后达到扩大基站空闲时的覆盖范围。
（TO取值通常大于或等于CRO）
注：
注意在位置区边界时还要加上CRH。
在非共站的900和1800小区，最强的900小区和最弱的1800小区的电平差值最大可达-47dbm-（-95）dbm=48dB，这需要在1800小区设定CRO=24。
在共站小区，信号强度差值不大，但仍有8-12dB,使用CRO使正确设置ACCMIN很重要。
当高于ACCMIN时，虽信号弱双频手机也可能会占用1800。
低于ACCMIN则不许占用1800。
实践中发现，有设定CRO太大导致手机无法做被叫。
因为可以在建立或随后的过程失败或成功时进行立即切换和指配切换，手机做主叫时问题不大。
ACCMIN的设置有以下三种情况：
1．900和1800间强度差别很大，有1800单频手机
为了正常寻呼，当CRO设定很高时，ACCMIN也应设定很高。
当ACCMIN1800设定太低，则1800的覆盖范围太大，ACCMIN1800=103比较合适，此方法与下述的方法3相比，手机在空闲模式和通话模式的边界会有所不同，但考虑到1800单频手机或1800增加了覆盖，这点就显得不很重要。
2．双频网间信号强度差别不大
如900和1800间信号强度差别不大时，设定2-4dB的偏置是有效的。
不需要调整ACCMIN来解决。
1800手机可以通过塔放或频段内的低干扰获得补偿。
3．1800单频手机，最小的跨BSC切换
如无1800单频手机并且1800小区不解决覆盖，ACCMIN1800的设定可以根据通话状态的LEVTHR1800来设（如果采用HCS）。
特别当900和1800间的切换属于跨BSC切换时。
此方法的优点是手机在通话状态和空闲状态的边界一致。
信道选择
在1800吸收一定话务的同时，部分干扰较低的高性能信道可以保留给高级别用户。
利用DCA，可实现部分信道禁止普通用户介入。
可以将所有信道保留给特殊用户。
此时不能接入的普通用户将象在遇到阻塞时一样。
因此用DCA需要打开指配到其他小区功能。
举例:
希望低费用用户在双频网中仅占用1800小区，而其他用户全部信道都可使用，但有如下缺陷：
①因指配到其他（差）小区需要数秒的延迟时间，900的SDCCH负荷高，。
②900覆盖与1800的覆盖不一致。
③不支持900和1800为不同的BSC。
DCA不支持跨BSC的切换。
然而，在不同厂家的网络中用DCA有许多约束。
由于在所有节点上都要进行优先级别的处理，DCA需要爱立信提供的HLR、MSC、BSC。
多厂家概念
在现有网络上增加另一频段时，可采用不同厂家的设备。
起初双频手机的比例不高，不同设备间的影响可能比较小。
从技术上讲，各频段内干扰相对独立，切换并不受另一频段频率规划的影响也是一个原因。
但从长期看，不同厂家的设备应从无线地域上分开。
在整合不同厂家设备的时候，不仅包括初期SS和BSS系统上各节点的测试，还包括升级后的测试。
从经验上讲，最易出问题的地方是classmark3信息。
classmark3信息
对双频手机而言，classmark3包含手机在每频段对应的功率信息。
双频间切换，由于不同频段的同一数值表示不同的功率含义，正确解读就非常重要。
为了在非服务频段上发送包含BA列表的5ter系统信息，也必须知道手机的CM3。
在进行跨MSC或BSC的切换时，在必须检验不同的厂家设备、不同的版本间如何接收和处理CM3信息。
在爱立信的双频版本中，用到了CM早发送，在系统信息3中有1比特通知手机在接入后就发送CM3和CM2信息（CM2在有CM服务请求时已发送）。
参数为ECSC。
对正常的双频行为ECSC为YES。
支持CM3手机才支持早发送。
例如支持双频、MULTISOLT、加密A5/4-A5/7算法的手机
升级会员 