GSM数字蜂窝移动通信系统网络优化设计毕业论文

图2.13 射频跳频原理图

射频跳频适用于合路器采用宽带耦合器的基站,由于这种宽带耦合器与发射器频率的变化无关,故在跳频时载频与手机根据预设的跳频序列同步改变频率,从而保证通信链路的畅通。为了满足频率变换的速率,这种基站的载频一般均采用双频率合成器的硬件结构实现,故射频跳频又称为合成器跳频。阿尔卡特的EVOLIUM系列基站即采用了这种技术。

射频跳频技术有一个局限,由于载频会改变频率,故BCCH信道所在的载频不可跳频。对于单载频的微蜂窝基站来说,必须采用特殊方式来实现射频跳频。以阿尔卡特的单载频微蜂窝基站(1TRX)为例,其结构见下图

TXSYN 2 发射信号 ATX TCH-发射 TXSYN 1 合 I路 器 双 工 器 收发天线 ATX BCCH-发射 RXSYN 接收信号 ARX BCCH/TCH-接收

图2.14 单载频微蜂窝基站结构图

因广播信道(BCCH)是由基站向手机单向发射,故增加了一个发射器作为BCCH发射器,以BCCH频率发射,通信信道则由一组双频率合成器(SYN)的收(RX)发(TX)设备实现射频跳频。

(3). 不连续传输处理(DTX) (1).不连续传输处理概述

GSM系统中的语音传输有两种方式:一种是在整个通话过程中始终以13kbit/s(每20ms一个话音帧)的编码速率传播,称为话音连续传输模式;另一种是在整个通话过程

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中,话音激活期间以13kbit/s的编码速率传播,在话音非激活期间以约500bit/s(每480ms一个话音帧)的低速编码传播,仅传送舒适噪声的特性参数,称为话音不连续传输模式。

采用DTX技术主要有两个优点,首先可以降低空中总的干扰电平,提高系统效率;其次可以节约电能,尤其对移动台。 下面介绍有关DTX技术的一些基本概念。 (1).话音激活检测(VAD)

为实现DTX技术,首先必须了解到进行话音传输的时机,即检验是否有话音激活,这时就要用到话音激活检测(VAD)功能。话音激活检测功能就是检测话音编码器传输的每个声码块是否包含话音信息,它是利用一种噪声门限电平比较器来进行检测工作的,该设备存在于话音变码器(TC)及移动台(MS)中。 (2).舒适噪声

经验表明,当话音突然起始或终止时,由于发信机的开关会产生噪声,该噪声会随着DTX而有规律的发生,对用户造成很大干扰。此外,如在话音终止传输期间完全静音,会使收信方误以为联系中断。故在GSM系统中,DTX方式并不是简单的关闭发信机,而是在话音终止期间,即话音间隙,发送背景噪声参数,收信机解码后就生成背景噪声,这就是舒适噪声。背景噪声的特性由沉默指示帧(SID)传送。每当检测到4个连续的空白话音帧时,就开始发送SID帧。 (2).DTX的实现

见下图基站收发信DTX功能的是由位于话音变码控制器(TC)上的话音变码及速率适配单元(TRAU)中的话音变码器控制的,移动台则由内部话音编码器控制。

TRAU --> BTS

TRAU (TC)

S 480 ms

SSSSSSSS

BTS

MS <--> BTS

S=SID帧

图2.15 DTX的实现

(1)下行-下行方向由基站(BTS)先通知话音变码器(TRAU)是否使用DTX功能,这是通过在话音帧上设置DTX比特实现的。如使用,则当话音变码器(TRAU)收到来自移

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动台的空闲信号时,则发出沉默指示帧(SID),由基站发送至移动台,并由移动台解码为舒适噪声信号。

(2)上行-当移动台探测到话音信号停止时,则发出沉默指示帧(SID),被基站接收,并发送至话音变码器(TRAU),话音变码器(TRAU)将它转变为舒适噪声信号。 尽管DTX技术是一种很有效的抗干扰措施,但它也会对网络带来一些负面影响,如打开双向的DTX功能,可能会导致部分话音帧丢失,此外,当传送沉默指示帧(SID)时,发信功率较低,会影响系统的无线信道质量评估的准确性。故在现场应用中,一般只开放上行DTX功能,且采用对话音传送周期内得到的测量报告进行加重评估,从而减少失真的话音间隙测量值对无线信道质量评估的影响。 (4). 功率控制(PC)

在GSM移动通信网络中,有大量的信道干扰存在,而这些干扰主要是由于基站和移动台在通信时的信号场互相干扰引起的。一般在通信中,基站和移动台均以最大功率发射,这对于频率复用距离较小的地区来说,会造成极强的干扰。事实上,通信信道的质量只要正好满足用户通信的质量要求就行了,特别好的信道质量,对用户来说通信质量差别并不大。

通信好(降低发射功率) 质量 一般(发射功率不变) 差(提高发射功率) 图2.16 功率控制原理

见上图,为了降低信道间的干扰,可以考虑设置一个通信质量的范围,在此范围内通信质量可满足用户通信需求,一旦通信质量高于该范围,则降低发射功率;反之则提高发射功率。

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dB39 33 8 W 2 W 26 dB 20 mW 13 0

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功率步长

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图2.17 移动台的功率控制步长

GSM系统采用的是闭环功率控制,移动台和基站必须接收来自基站控制器的功率控制命令才能改变发射功率,基站控制器对基站和移动台对服务区的接收电平(RXLEV)与接收质量(RXQUAL)的测量结果进行处理,处理结果与预设的门限值进行比较,一旦满足功率控制的条件,就下达功率控制指令。因功率控制指令通过SACCH传送,故其周期为约0.5秒/次。见图,功率控制是以步长为单位调整的,一个步长为2dB。基站的调整范围在0--30dB之间,即15个步长,移动台的调整范围在0--20dB之间,即10个步长。

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第3章 GSM无线网络优化

3.1 GSM无线网络优化的基础

优化就是要对无线网的性能进行改善,对网络进行检查和必要的监测。在参数规划即将结束的时候,我们就要考虑优化工作。在一块广阔的区域内,存在着大量的用户,蜂窝网要为用户提供容量,因此就牵扯到许多参数是变量的问题,要对他们进行不断地检测与改正。另外,用户数量的增加和其他很多原因都说明优化是一个长期持续不断的过程。只有网络优化,才能不断地为用户提供优质地服务。

质量、功率控制、用户话务量、切换、以及资源可用性(和接入)测量都是网络优化必须重视的方面。 (1) 无线网络优化的目的

在于对投入运行的网络进行参数采集、各类数据分析,找出影响网络质量的原因,通过技术手段或参数使网络达到最佳运行状态的方法,使网络资源获得最佳效益。 同时网络优化是一个循序渐进的过程,伴随着网络发展、建设的始终。

为启动无线网络优化,第一件事就是在一个大城市内检查每一个小区的覆盖情况。基于这个工作,下列各项优化工作可以容易而顺利的进行:调整覆盖区,使之接近原来设想的服务区;调整设备布局以趋于话务量分布相吻合;对每一个载频的干扰都减少到可以接受的程度,调整越区切换“滞后带”以使越区切换次数更趋合理;分析掉话原因,并找出改善的方法;分析相对于服务区而言的覆盖百分比以期提高可服务率,尤其是在高层建筑的高层;在上述各项无线网络优化工作完成之后,使网络处于操作人员控制之下;研究网路的结构和布局状况以便制订今后发展规划;最终,改善投资和经济效益。 (2) 网络优化的前提条件

网络优化是在网络正常运行的情况下进行,确保各设备运行正常是网络优化的前提条件,如果设备存在故障(无论那一方的问题,比如:天馈系统故障,TRX故障,基站时钟故障,传输故障等等),网络优化就变得没有意义。通过网络优化可以发现一些设备故障问题,但一旦得到确认必须先解决设备问题。

3.2 关键性能指标

关键性能指标的确定对网络优化尤为重要。这些关键性指标是网管开启的那个时候

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