GSM無線網(wǎng)絡優(yōu)化畢業(yè)論文

1、 畢 業(yè) 設 計題 目： GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡優(yōu)化設計 學院： 計算機與通信學院 專業(yè)： 通信工程 班級： 學號： 學生姓名： 導師姓名： 完成日期： 誠 信 聲 明本人聲明：1、本人所呈交的畢業(yè)設計（論文）是在老師指導下進行的研究工作及取得的研究成果；2、據(jù)查證，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，畢業(yè)設計（論文）中不包含其他人已經(jīng)公開發(fā)表過的研究成果，也不包含為獲得其他教育機構的學位而使用過的材料；3、我承諾，本人提交的畢業(yè)設計（論文）中的所有內(nèi)容均真實、可信。作者簽名： 日期： 年 月 日畢業(yè)設計（論文）任務書 題目： GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡優(yōu)化設計 姓名 學院 計算機

2、與通信學院 專業(yè) 通信工程 班級 學號 指導老師 職稱 副教授 教研室主任 一、 基本任務及要求：（1）撰寫開題報告。（2）初步方案：先了解GSM的網(wǎng)絡結(jié)構以及它的主要性能參數(shù)，貯備相關的原理知識，再熟悉其整個優(yōu)化流程，在具體的案例分析中提高自己對網(wǎng)絡優(yōu)化的的認識。 （3）主要任務（A）熟悉GSM的網(wǎng)絡結(jié)構，了解其工作原理，知道它的主要性能參數(shù)，熟悉其具體的網(wǎng)絡優(yōu)化流程。 (B) 通過具體的案例利用新技術手段以及優(yōu)化工具解決GSM系統(tǒng)運行過程中存在的各種問題,使系統(tǒng)始終處于較好的運行狀態(tài)。進度安排及完成時間：第1周 老師集中指導，分析并明確課題任務與要求，學習資料收集檢索方法，并搜索收集所需中

3、英文資料。第23周 閱讀資料、書籍，學習所需知識，撰寫文獻綜述。 第45周 畢業(yè)實習、完成畢業(yè)實習報告撰寫。 第6周 建立畢業(yè)設計實驗環(huán)境；初步擬訂設計方案；完成開題報告。 第7周 完成總體設計。 第813周 具體設計、調(diào)試、修改、實現(xiàn)。 第1415周 撰寫畢業(yè)論文（說明書）。 第16周 完成畢業(yè)答辯資格審查、畢業(yè)答辯準備。 第17周 畢業(yè)答辯。 目 錄摘 要：IAbstract：II前 言III第1章 緒論11.1 GSM的發(fā)展歷史11.2 GSM無線網(wǎng)絡優(yōu)化的重要性2第2章 GSM系統(tǒng)概述32.1 GSM網(wǎng)絡結(jié)構32.1.1 MS（移動臺）32.1.2 BSS（基站子系統(tǒng)）32.2 GSM

4、網(wǎng)絡接口42.2.1 主要接口42.2.2 網(wǎng)絡子系統(tǒng)內(nèi)部接口42.2.3 GSM系統(tǒng)與其它公用電信網(wǎng)接口42.3 GSM系統(tǒng)的主要性能參數(shù)52.3.1工作頻段52.3.2 頻道間隔52.3.4 雙工收發(fā)間隔62.3.5 干擾保護比62.3.6 頻率復用方式62.3.7 保護帶寬72.4 信道分類72.5 GSM的無線通信基礎82.5.1電波傳播理論82.5.2 GSM的電波傳播特性92.5.3 GSM無線關鍵技術10第3章 GSM無線網(wǎng)絡優(yōu)化193.1 GSM無線網(wǎng)絡優(yōu)化的基礎193.2 關鍵性能指標193.3 網(wǎng)絡性能監(jiān)測203.4 網(wǎng)絡性能評估203.5 GSM無線網(wǎng)絡優(yōu)化的流程203.

5、6 網(wǎng)絡優(yōu)化的分類213.7室內(nèi)覆蓋的優(yōu)化223.8 天線在網(wǎng)絡優(yōu)化中的作用25第4章 掉話的分析與解決方法274.1 由于切換導致的掉話274.2 切換的分析與解決274.3 由于干擾導致的掉話28第5章 湘潭市大學校園高話務解決措施315.1 高話務量分析315.2 措施分析315.3 對于高校話務量問題的幾點考慮32結(jié) 束 語34參 考 文 獻35致 謝36湖南工程學院畢業(yè)設計（論文）GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡優(yōu)化設計摘 要：GSM的歷史可以追溯到1982年。在1982到1985年期間，討論焦點是制定模擬蜂窩網(wǎng)還是數(shù)字蜂窩網(wǎng)的標準，直到1985年才決定制定數(shù)字蜂窩網(wǎng)標準。中國，作為人

6、口第一大國，移動電話的使用數(shù)量當然相當大。于是，對通信網(wǎng)絡的要求也就隨之變大。隨著科學技術的飛速發(fā)展，人們的生活水平的不斷提高，移動用戶的數(shù)量也在日益增加。因此，對網(wǎng)絡的規(guī)模需要不斷擴大。可是，頻率是有限的，用的人多了，頻率復用這個問題就變得很重要了，于是乎，出現(xiàn)的問題也就越來越多了。除此之外，現(xiàn)在的人對什么都要求很高。更別說是對通信質(zhì)量了。我們可以想象，如果你打電話的時候，時而聽得到聲音時而聽不到聲音，你的感覺會怎么樣？毫無疑問，你一定會非常憤怒。既然移動用戶花了錢，那么運營商就得給予我們優(yōu)質(zhì)的服務，就得保證我們的通話質(zhì)量。因此，運營商就得想辦法使得網(wǎng)絡的運行達到最佳狀態(tài)。這樣一來。如何使得

7、網(wǎng)絡達到最佳的運行狀態(tài)，而滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求便成了運營商不得不考慮的重大問題。然而，通信的質(zhì)量很大程度決定于網(wǎng)絡的運行狀況，而網(wǎng)絡的很多問題需要通過網(wǎng)絡的優(yōu)化才能夠得以解決。因此，網(wǎng)絡優(yōu)化便成了一個值得研究的重要課題。關鍵詞：GSM；通信質(zhì)量；網(wǎng)絡優(yōu)化The GSM digital cellular mobile communication systemnetwork 'design on optimization Abstract：History can be traced back to 1982 GSM. From 1982 to 1985, during the discu

8、ssion focus is to develop simulation of cellular network or digital cellular network standards, it was not until 1985 that determine standard for digital cellular network.China, as a populous country, the use of the mobile phone number of course is considerable. So goes to the requirement of communi

9、cation network. With the rapid development of science and technology, people's living standards continue to improve, increasing in the number of mobile users. Therefore, expanding the size of the need for the Internet. Frequency is limited, however, with more people and frequency reuse this prob

10、lem becomes very important, as a result, the problem is more and more.In addition, people are demanding about everything. Let alone the quality of communication. We can imagine, if you make a phone call, and sometimes hear voices from time to time can't hear voice, how you feel? There is no doub

11、t that you will be very angry. Since mobile customers spent money, operators will have to give us the high quality service, have to guarantee the quality of our conversation. As a result, operators will have to figure out a way to make network optimal operation. In this way. How to achieve the best

12、network running state, and satisfy people's growing demand became operators had to be taken into account.Communication, however, largely depends on the quality of the network running status, and a lot of problems need to through the network optimization network can be resolved. Therefore, networ

13、k optimization has become an important subject worth studying.Key words:GSM；communication quality；network optimization前 言 隨著科學技術的不斷發(fā)展，人們生活質(zhì)量的不斷提升，移動通信業(yè)務的不斷發(fā)展，移動用戶的數(shù)量也在日益增加。國內(nèi)三大運營商也各自為了獲得更大的利潤，而不斷地更新自己的設備和技術，以確保為自己的客戶提供更為優(yōu)質(zhì)的服務，從而獲得更多的客戶。于是，通信系統(tǒng)發(fā)生了翻天覆地的更新。無論是在通信網(wǎng)絡的規(guī)模還是結(jié)構還是協(xié)議等多方面都有了很大的變化。另外，人們對通信服務質(zhì)量的要

14、求以及業(yè)務的種類的要求也越來越高。這樣以來，誰能為用戶提供可靠的網(wǎng)絡，提供優(yōu)質(zhì)的服務，誰就能主宰市場，誰就擁有了最具競爭力的武器。如果能夠充分利用好現(xiàn)有的網(wǎng)絡資源，就能很大程度上減少公司的成本，提高通信服務的質(zhì)量。除此之外，網(wǎng)絡的運行過程中也不是一成不變的，運行過程中還會存在著很多意料之中和意料之外的事情，比如說：業(yè)務的發(fā)展。而這些事情可能會嚴重影響著網(wǎng)絡的運行狀況。因此，對網(wǎng)絡進行必要的維護、監(jiān)測而使得網(wǎng)絡能夠比較平穩(wěn)地運行成為了一個不容忽視的問題。這個時候，網(wǎng)絡優(yōu)化這個詞語便應運而生?？梢韵胂?，網(wǎng)絡優(yōu)化是一項艱巨的任務。她需要工作人員扎實的技術知識和基礎理論知識，而且需要工作人員能夠?qū)ΜF(xiàn)場

15、網(wǎng)絡出現(xiàn)的問題進行理性的分析和數(shù)據(jù)等的檢查與測試。除此之外，工作人員還得具有一定的耐心，因為，網(wǎng)絡優(yōu)化是一項持續(xù)時間長而且繁瑣復雜的工作。然而，我們別無選擇。網(wǎng)絡優(yōu)化將是并且長期是一項艱巨的任務。只要網(wǎng)絡運行，就一定會產(chǎn)生種種問題。只有及時地進行網(wǎng)絡的優(yōu)化，才能保證網(wǎng)絡的運行狀態(tài)保持良好。因此，逐漸地將網(wǎng)絡優(yōu)化過程中存在的問題詳細地記錄下來，將多年的網(wǎng)絡優(yōu)化經(jīng)驗記錄下來將對日后的網(wǎng)絡優(yōu)化具有深遠影響。19第1章 緒論所謂移動通信，就是通信雙方至少有一方在移動的通信。移動通信的主要目的是實現(xiàn)任何地點、任何時間、任何通信對象之間的通信。通信網(wǎng)絡可以包括無線網(wǎng)絡和有線網(wǎng)絡。無線部分提供用戶終端的接入

16、，利用有限的頻率資源在空中可靠地傳送話音和數(shù)據(jù)；有線部分完成網(wǎng)絡功能，包括交換、用戶管理、漫游、鑒權等，構成公眾陸地移動通信網(wǎng)PLMN。GSM的起源是歐洲為900 MHz波段工作的通信系統(tǒng)制定的標準。因為模擬通信系統(tǒng)擴充的能力非常的有限，所以就基于增加業(yè)務容量的需求，從而就發(fā)展了這項技術，并且取得了全球性的成功。GSM成為現(xiàn)在廣泛認可的無線電通信標準。1.1 GSM的發(fā)展歷史 1980年代初，第一代移動電話技術開始應用，當時存在眾多互不兼容的標準。僅在歐洲，就有北歐的NMT，英國的TACS，西德等國使用的C-450, 法國的Radiocom 2000和意大利RTMI等。用戶的手機無法在其他標準

17、的網(wǎng)絡上使用，造成很大的不便。由于這個原因，西歐國家開始考慮制定一個統(tǒng)一的下一代移動電話標準，以便能夠提供更多樣的功能和使用戶漫游更加容易。最開始標準起草和制定的準備工作由CEPT歐洲郵電行政大會負責管理。具體工作由1982年起成立的一系列“移動專家組”負責。GSM的名字即是移動專家組(法語：Groupe Spécial Mobile)的縮寫。后來這一縮寫的含義變?yōu)椤叭蛞苿油ㄓ嵪到y(tǒng)”，以方便GSM向全世界的推廣。 1987年5月GSM成員國達成一致，確定了GSM最重要的幾項關鍵技術。1989年, ETSI歐洲電信標準協(xié)會從CEPT接手標準的制定工作。1990年第一版GSM標準完成。

18、1992年1月，芬蘭的Oy Radiolinja Ab成為第一個商業(yè)運營的GSM網(wǎng)絡。亞洲最早的GSM運營網(wǎng)絡是香港電訊CSL。GSM的推出推動了移動通信的普及，用戶持續(xù)快速增長。1995年，全球用戶達到1千萬，1998年，達到一億，2005年已經(jīng)超過15億. 1998年，目標為制訂接替GSM的第三代移動電話（3G）規(guī)范的3GPP啟動。3GPP也接受了維護和開發(fā)GSM規(guī)范的工作。ETSI是3GPP的成員之一。在發(fā)展的過程中，GSM系統(tǒng)的功能不斷得到豐富，提供更多樣的服務。由GSM系統(tǒng)首先引入的短信息服務（SMS）提供了一種新穎便捷廉價的通訊手段。1994年，GSM實現(xiàn)了基于電路交換的數(shù)據(jù)業(yè)務和

19、傳真服務。1999年，WAP協(xié)議使得用戶可以通過手機訪問互聯(lián)網(wǎng)的應用。2000年后開始商用的通用分組無線服務（GPRS）使得GSM系統(tǒng)能夠以效率更高的分組方式提供數(shù)據(jù)通訊。2003年, EDGE技術開始商用，提供了接近3G的數(shù)據(jù)通訊能力。 目前，3GPP組織還在發(fā)展GSM標準，以便利用已經(jīng)大量部署的GSM基礎設施，平滑地向3G技術演進。1.2 GSM無線網(wǎng)絡優(yōu)化的重要性 人們對通信服務質(zhì)量的要求以及業(yè)務的種類的要求也越來越高。這樣以來，誰能為用戶提供可靠的網(wǎng)絡，提供優(yōu)質(zhì)的服務，誰就能主宰市場，誰就擁有了最具競爭力的武器。如果能夠充分利用好現(xiàn)有的網(wǎng)絡資源，就能很大程度上減少公司的成本，提高通信服

20、務的質(zhì)量。除此之外，網(wǎng)絡的運行過程中也不是一成不變的，運行過程中還會存在著很多意料之中和意料之外的事情，比如說：業(yè)務的發(fā)展。而這些事情可能會嚴重影響著網(wǎng)絡的運行狀況。因此，對網(wǎng)絡進行必要的維護、監(jiān)測而使得網(wǎng)絡能夠比較平穩(wěn)地運行成為了一個不容忽視的問題。這個時候，網(wǎng)絡優(yōu)化這個詞語便應運而生。 可以想象，網(wǎng)絡優(yōu)化是一項艱巨的任務。她需要工作人員扎實的技術知識和基礎理論知識，而且需要工作人員能夠?qū)ΜF(xiàn)場網(wǎng)絡出現(xiàn)的問題進行理性的分析和數(shù)據(jù)等的檢查與測試。除此之外，工作人員還得具有一定的耐心，因為，網(wǎng)絡優(yōu)化是一項持續(xù)時間長而且繁瑣復雜的工作。 只有不斷地進行網(wǎng)絡優(yōu)化，才能使通信網(wǎng)絡不斷地穩(wěn)定地運行。第2章

21、 GSM系統(tǒng)概述 2.1 GSM網(wǎng)絡結(jié)構 GSM網(wǎng)絡結(jié)構如圖1所示。由圖可見，移動臺、基站子系統(tǒng)和網(wǎng)絡子系統(tǒng)共同組成了GSM蜂窩系統(tǒng)。而基站收發(fā)臺和基站控制器組成了基站子系統(tǒng)；移動交換中心（MSC）、操作維護中心（OMC）、訪問位置寄存器（VLR）、原籍位置寄存器（HLR）、移動設備識別寄存器（ELR）和鑒權中心（AUC）等共同組成了網(wǎng)絡子系統(tǒng)。圖2.1 GSM 系統(tǒng)結(jié)構2.1.1 MS（移動臺）移動臺是GSM移動通信網(wǎng)中用戶使用的設備。移動臺通過無線接口接入GSM系統(tǒng)，具有無線傳輸與處理的功能。用戶識別模塊（SIM）和終端設備（TE）是移動臺的重要組成部分。2.1.2 BSS（基站子系統(tǒng)）基

22、站子系統(tǒng)是GSM系統(tǒng)的基本組成部分。BSC（基站控制器）和BTS（基站收發(fā)信臺）共同組成了BSS。它通過無線接口與移動臺相接，進行無線接收、發(fā)送及無線管理。2.1.3 NSS（網(wǎng)絡子系統(tǒng)）網(wǎng)絡子系統(tǒng)有很多功能實體構成。它對GSM移動用戶之間通信和GSM移動用戶與其他通信網(wǎng)用戶之間通信起著管理作用。2.2 GSM網(wǎng)絡接口在實際的GSM通信網(wǎng)絡中，由于網(wǎng)絡規(guī)模不同，運營環(huán)境不同和設備生產(chǎn)廠家的不同，上述的各個部分可以有不同的配置方法。為了各個廠家所生產(chǎn)的設備可以通用，各部分的連接必須嚴格符合規(guī)定的接口標準以及相應的協(xié)議。2.2.1 主要接口 Um接口、Abis接口和A接口是GSM系統(tǒng)的主要接口。其

23、示意圖如圖2所示。圖2.2 主要接口示意圖2.2.2 網(wǎng)絡子系統(tǒng)內(nèi)部接口它包括B、C、D、E、F、G接口，NSS內(nèi)部接口如圖3所示。2.2.3 GSM系統(tǒng)與其它公用電信網(wǎng)接口 MSC是GSM系統(tǒng)與公共電信網(wǎng)互連的橋梁。系統(tǒng)接口一般用的是7號信令系統(tǒng)接口。而其物理鏈接方式是PSTN和MSC或ISDN和MSC交換機之間用2.048Mb/s的PCM數(shù)字傳輸鏈路得以實現(xiàn)的。圖2.3 NSS內(nèi)部接口2.3 GSM系統(tǒng)的主要性能參數(shù)2.3.1工作頻段 陸地公用蜂窩數(shù)字移動通信網(wǎng)GSM通信系統(tǒng)采用900MHZ、1800MHZ頻段。其中： 900MHZ頻段為：890915（移動臺發(fā)，基站收） 880890 E

24、-GSM 935960（基站發(fā)，移動臺收） 925935 E-GSM 1800MHZ頻段為： 17101785（移動臺發(fā)、基站收） 18051880（基站發(fā)、移動臺收）2.3.2 頻道間隔 相鄰兩頻道間隔為200KHZ。每個頻道采用時分多址接入（TDMA）方式，分為8個信道（全速率）。 將來GSM采用半速率話音編碼后，每個頻道可容納16個半速率信道。2.3.3 頻道配置 采用等間隔頻道配置方法，頻道序號為1124，共124個頻點。頻道序號和頻點標中心頻率的關系為：f1（n）890.2MHZ（n1）0.2MHZ移動臺發(fā)，基站收fh（n）f1（n）+45MHZ基站發(fā)，移動臺收n1124頻道（或稱為

25、頻點，載頻）2.3.4 雙工收發(fā)間隔 45MHZ，與模擬TACS系統(tǒng)相同。2.3.5 干擾保護比 載波干擾保護比（C/I）就是接收到的希望信號電平與非希望信號電平的比值，此值與MS的隨時位置有關。這是由于地形不規(guī)則性及本地散射體的形狀、類型及數(shù)量不同，以及其他一些因素如天線類型、方向性及高度，站址的標高及位置，當?shù)氐母蓴_源數(shù)目等所造成的。GSM規(guī)范中規(guī)定： 同頻道干擾保護比：C/I9dB 鄰頻道干擾保護比：C/I9dB 載波偏離400KHZ時的干擾保護比：C/I41dB2.3.6 頻率復用方式 頻率復用是指在不同的地理區(qū)域上用相同的載波頻率進行覆蓋。這些區(qū)域必須隔開足夠的距離，以致所產(chǎn)生的同頻

26、道及鄰頻道干擾的影響可忽略不計。 頻率復用方式就是指將可用頻道分成若干組，若所有可用的頻道N（如N49）分成F組（如F9組），則每組的頻道數(shù)為N/F49/95.4，即有些組的頻道數(shù)為5個，有些為6個。 因總的頻道數(shù)N是固定的，所以分級數(shù)越少，同頻道復用距離越小，導致系統(tǒng)中C/I值降低。因此，在工程實際中是把同頻干擾保護比C/I值加3dB的冗余來進行保護，采用12分級方式，即4個基站，12組頻率。 對于有方向天線而言，天線可采用120或60的定向天線，形成三葉草小區(qū)，即把基站分成3個扇形小區(qū)。如采用4/12方式，每個小區(qū)最大到5個頻道，一般地也可用到4個頻道。如采用3/9復用方式，則每個小區(qū)可用

27、到6或5個頻道。對于無方向性天線，即全向天線，建議采用7組頻率復用方式，其7組頻率可從12組中任選，但相鄰頻率組盡量不在相鄰小區(qū)使用。 以上所述每小區(qū)可用頻道數(shù)都是在可用頻段為10MHZ情況下，目前10MHZ中4MHZ為中國移動公司使用，另6MHZ為中國聯(lián)通公司使用。這樣，移動公司建的GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)如采用4/12頻率復用方式時，每小區(qū)可用頻道數(shù)最大僅2個（16個信道），有些只能用到1個（8個信道）。為此，中國移動通信公司下發(fā)各省移動通信公司將4MHZ帶寬向下擴展2MHZ，使GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)從可用頻道7695（20）個擴展到6695（30個），4/12方式每個小區(qū)一般可用3個頻道（24

28、信道），最小也能用到2個頻道（16個信道）。2.3.7 保護帶寬 400KHZ當一個地區(qū)數(shù)字移動通信系統(tǒng)與模擬移動系統(tǒng)共存時，兩系統(tǒng)之間（頻道中心頻率之間）應有約400KHZ的保護帶寬，通常是模擬網(wǎng)預留。中國移動公司與中國聯(lián)通公司的數(shù)字移動通信系統(tǒng)之間也應有400KHZ的保護帶寬，即它們之間用一個頻道，或由中國移動公司一方預留，或由中國聯(lián)通公司一方預留。2.4 信道分類 控制信道與業(yè)務信道是邏輯信道的兩個大類。其信道如下圖所示。(1). 業(yè)務信道 數(shù)據(jù)業(yè)務信道和話音業(yè)務信道是主要的業(yè)務信道。業(yè)務信道TCH主要傳輸數(shù)字話音或數(shù)據(jù)，其次還有少量的隨路控制信令。圖2.4 GSM信道系統(tǒng)(2). 控制

29、信道控制信道（CCH）用于傳送同步信號與信令。廣播信道（BCH）、專用控制信道（DCCH）與公共控制信道（CCCH）是控制信道的三種。2.5 GSM的無線通信基礎2.5.1電波傳播理論移動通信采用無線電波傳播信息，即無線信道。而移動臺又經(jīng)常處于不斷運動狀態(tài)之中，因而導致接收到的信號幅度和相位將隨時間、地點而不斷地變化。特別是GSM等陸地移動通信方式，遭受到地形、地物的影響極大。因此需要對網(wǎng)絡所在無線環(huán)境進行研究。圖25 GSM的無線通信基礎由于GSM移動通信系統(tǒng)，移動臺天線離地面較低，受地形和人為環(huán)境的影響，直射波經(jīng)常受到阻擋，研究表明，電波傳播特性與電波頻率、傳播距離、天線的極化方式、天線高

30、度有關，更重要的是電波傳播路徑的地形、地物、地面電特氣性能參數(shù)、隨著時間、季節(jié)等地理性因素變化而變化，調(diào)查和確定規(guī)劃區(qū)域的綜合環(huán)境狀況就是網(wǎng)絡規(guī)劃中一項重要的工作。2.5.2 GSM的電波傳播特性研究電波傳播的目的就是要能夠預測移動通信的場強，估算出無線電路徑的損耗，并根據(jù)電波傳播的各種特性制定無線網(wǎng)絡設備組網(wǎng)與優(yōu)化方案。從電磁場的經(jīng)典理論可知，在一個自由空間較為精確計算的方法是近似于光滑地面或球面上的電波傳播特征和損耗1引。但由上述討論可以看出非光滑地面且移動環(huán)境、條件的電波傳播，現(xiàn)象復雜，理論推導難度大；并且在陸地移動通信中，由于移動體(行人、汽車)要在行進中進行通話，而移動臺的天線高度又

31、很低，通常就在地面上14米，因此就有區(qū)別于其他無線通信的重要特點：隨著移動的行進，由于建筑物、樹木、地形起伏以及其他人為的、自然的障礙的連續(xù)變化，接收信號場強會產(chǎn)生兩種衰落，即多徑衰落和地形衰落。前者是快速的微觀性變化，也就稱為快衰落；而后者是緩慢的宏觀變化，又稱為慢衰落或陰影效應。在實際信號表現(xiàn)為兩者是疊加在一起的，其接收場強就會出現(xiàn)隨機起伏變化，即具有移動通信特點的衰落。在城市環(huán)境中，衰落信號的平均場強與光滑平地面或球面地面?zhèn)鞑ハ啾纫〉枚?約低20dB以上，如下圖)，并且收信的質(zhì)量要受到環(huán)境噪聲和多徑衰落的嚴重影響。圖26 GSM的電波傳播特性移動環(huán)境對移動通信鏈路(也就是移動信道)特性

32、起著關鍵性作用。多徑衰落是移動通信中最具有特色的部分。由于多徑傳播，到達移動臺包括的直射波、反射波和繞射波等都在變，且電波到達接收點的振幅和相位不可能一樣，根據(jù)研究，在移動通信中由于多徑效應、無線傳輸損耗和陰影衰落等綜合因素的影響，因此典型的實測接收信號場強如下圖所示：圖27接收信號場強圖從系統(tǒng)工程角度來看，傳播損耗和陰影衰落主要影響到無線區(qū)域的覆蓋情況。必須采用合理的規(guī)劃設計來消除這種不利的影響。而多徑衰落會嚴重影響信號傳輸質(zhì)量，并且由于環(huán)境復雜的特點是不可以避免的，在GSM系統(tǒng)中采用了信道編碼和交織技術、跳頻和自適應均衡技術多種方式來對抗衰落，在規(guī)劃中要求考慮到多徑衰落，并對衰落率要留有設

33、計裕量。2.5.3 GSM無線關鍵技術(1).交織技術在陸地移動通信的無線接口中，比特差錯經(jīng)常是成串發(fā)生的。這是由于多徑衰落造成的持續(xù)較長的深衰落空洞會影響到一連串相關的比特。然而，信道編碼僅在檢測和校正單個差錯和不太長的差錯串時才有效。為了解決這一問題，就要找到把一條消息中的相關比特分開傳播的方法，即一條消息中的相關比特以非相關方式被發(fā)送，以降低多徑衰落的影響。這樣，在傳輸過程中即使發(fā)生了成串差錯，恢復成一條相關比特串的消息時，差錯也就變成單個(或長度很短)的差錯，這時再用信道編碼糾錯功能糾正差錯，就能恢復原消息。這種方法就是交織技術。(1)交織技術的一般原理 如圖所示。假定序列A由4個4比

34、特組成的消息分組，如直接發(fā)送，在空中受到干擾，第二個比特分組全部丟失，則導致在接收端無法解出第二個比特分組的信息。 1234123412341234序列A（發(fā)送）1234××××12341234序列A（接收一）1111222233334444序列A（交織）1111××××33334444序列A（接收二）1×341×341×341×34序列A（去交織）圖2.8 交織技術原理如果把序列A的4個相關的比特分組中的第1個比特取出來，并讓這4個第1比特組成一個新的4比特分組，稱作第一幀

35、，4個消息分組中的比特24，也作同樣處理，然后依次傳送第1比特組成的幀，第2比特組成的幀。在傳輸期間，幀2丟失，如果沒有交織，那就會丟失整個消息組，但采用交織后，可見僅每個消息組的第2比特丟失，再利用信道編碼及去交織，全部分組中的消息仍能得以恢復，這就是交織技術的基本原理。概括地說，交織就是把碼字的b個比特分散到n個幀中，以改變比特間的鄰近關系，因此n值越大，傳輸特性越好，但傳輸時延也越大，所以在實際使用中必須作折衷考慮。(2)GSM系統(tǒng)采用的交織方式 在GSM系統(tǒng)中，信道編碼后進行交織，交織分為兩次，第一次交織為內(nèi)部交織，第二次交織為塊間交織。1234567012345670映射到脈沖.加入

36、偷幀位.交織.2 x 57 bitsBlock n-1 (456 bits)57 bitsBlock n (456 bits)Block n+1 (456 bits)123456701 time slot 114 bits114 bits114 bits114 bits114 bits114 bits114 bits114 bits116 bits116 bits116 bits116 bits116 bits116 bits116 bits116 bitsburst n-3burst n-2burst n-1burst nburst n+1burst n+2burst n+3burst n+

37、4話音編碼器和信道編碼器將每一20ms話音數(shù)字化并編碼，成為456個比特的聲碼塊。首先對它進行內(nèi)部交織，即將456個比特分成8幀，每幀57比特. 如果將同一組20ms話音的2組57比特插入到同一普通突發(fā)脈沖序列中，那么該突圖2.9 GSM 20ms話音編碼交織 發(fā)脈沖串丟失則會導致該20ms的話音損失25的比特，顯然信道編碼難以恢復這么多丟失的比特。因此必須在兩個話音幀間進行一次交織，即塊間交織。即把每20ms話音456比特分成的8幀為一個塊，假設有A、B、C、D四塊，在第一個普通突發(fā)脈沖串中，兩個57比特組分別插入A塊和D塊的各1幀，這樣一個20ms的話音8幀分別插入8個不同普通突發(fā)脈沖序列

38、中，然后一個一個突發(fā)脈沖序列發(fā)送，發(fā)送的突發(fā)脈沖序列首尾相接處不是同一話音塊，這樣即使在傳輸中丟失一個脈沖串，只影響每一話音比特數(shù)的12.5，而這能通過信道編碼加以校正。 此外，為了達到更好的效果，對于同一脈沖串內(nèi)的不同碼塊，再次進行二次交織。如下圖所示：圖2.10 GSM的二次交織 二次交織進一步打亂了信息的相關性，提高了系統(tǒng)抗多徑衰落的能力，但卻增加了系統(tǒng)時延。因此，在GSM系統(tǒng)中，移動臺和中繼電路上增加了回波抵消器，以改善由于時延而引起的通話回音。(2). 跳頻技術 (1)跳頻概述跳頻就是按照預先定義的跳頻序列（FHS）隨機地改變正在進行通信的信道所占用頻率的技術。在同一個頻道組內(nèi)，各跳

39、頻序列應是正交的，各信道在跳頻傳輸過程中不能被碰撞。 過去采用跳頻技術是為了確保通信的秘密性和抗干擾性，它首先被用于軍事通信，后來發(fā)現(xiàn)在移動通信中，電波傳播多徑效應引起的瑞利衰落與傳輸?shù)陌l(fā)射頻率有關，衰落空洞將因頻率的不同發(fā)生在不同地點，如果在通話期間載波頻率在幾個頻點上變化，則傳送信息僅在短時間內(nèi)受到衰落空洞的影響，尤其是處于多徑環(huán)境中的漫速移動的移動臺通過采用跳頻技術，能大大改善移動臺的通信質(zhì)量，可達到頻率分集的效果。此外，跳頻還具有干擾分集的作用。由于跳頻頻道間的不相關性，分離了來自許多小區(qū)的同頻干擾，可提高蜂房小區(qū)的容量。 跳頻系統(tǒng)分為快跳頻和慢跳頻兩種。慢跳頻的跳頻頻率低于或等于調(diào)制

40、符號速率，即在一個或幾個調(diào)制符號周期內(nèi)跳頻一次；快跳頻的跳頻頻率大于調(diào)制符號速率，即在一個調(diào)制符號周期內(nèi)跳頻一次以上。(2)GSM的跳頻技術 在GSM標準中采用慢跳頻技術。每秒217跳，每跳周期為1200比特。GSM系統(tǒng)中的跳頻分為基帶跳頻和射頻跳頻兩種。 基帶跳頻的原理是將話音信號隨著時間的變換使用不同頻率發(fā)射機發(fā)射，其原理圖如圖所示。 圖2.11基帶跳頻原理 基帶處理2路由轉(zhuǎn)接器基帶處理1收發(fā)信機1收發(fā)信機2耦合器 由上圖可見，基帶跳頻中可供跳頻的頻率數(shù)N(hop)基站載頻數(shù)N(TRX)?；鶐l適用于合路器采用空腔耦合器的基站，由于這種空腔耦合器的諧振腔無法快速改變發(fā)射頻率，故基站無法靠

41、改變載頻頻率的方法實現(xiàn)跳頻。實施的方框圖如圖所示，其中，收發(fā)信機負責無線信號的接收與發(fā)送，基帶處理單元進行信道的處理。圖2.12基帶跳頻實施框圖 為了實現(xiàn)基帶跳頻，如上圖所示，收發(fā)信機與基帶處理單元之間的連接由路由轉(zhuǎn)接器來控制，在用戶通信過程中，要求無論移動臺通信頻率如何變化，負責處理用戶鏈路的基帶處理單元要保持不變，而基帶跳頻中所有收發(fā)信機的頻率也不變。那么，怎樣才能確保跳頻實現(xiàn)呢？其實只要在路由轉(zhuǎn)接器中根據(jù)預先設定的跳頻方式來改變收發(fā)信機與基帶處理單元之間的連接，就能保證該基帶處理單元與用戶之間的通信鏈路始終保持暢通。由此可見，由于頻率變換的范圍僅限于基站所擁有的收發(fā)信機的個數(shù)，故跳頻的頻

42、率數(shù)N(hop) 基站載頻數(shù)N(TRX)。 射頻跳頻是將話音信號用固定的發(fā)射機，由跳頻序列控制，采用不同頻率發(fā)射，原理圖如圖2-11所示。射頻跳頻為每個時隙內(nèi)的用戶均跳頻（TRX1因為是BCCH信道所在的載頻，故不跳頻），可供跳頻的頻率數(shù)N(hop)不受基站載頻數(shù)N(TRX)的限制，GSM規(guī)范規(guī)定每個小區(qū)最多可有64個頻率供跳頻。圖2.13 射頻跳頻原理圖 射頻跳頻適用于合路器采用寬帶耦合器的基站，由于這種寬帶耦合器與發(fā)射器頻率的變化無關，故在跳頻時載頻與手機根據(jù)預設的跳頻序列同步改變頻率，從而保證通信鏈路的暢通。為了滿足頻率變換的速率，這種基站的載頻一般均采用雙頻率合成器的硬件結(jié)構實現(xiàn)，故射

43、頻跳頻又稱為合成器跳頻。阿爾卡特的EVOLIUM系列基站即采用了這種技術。 射頻跳頻技術有一個局限，由于載頻會改變頻率，故BCCH信道所在的載頻不可跳頻。對于單載頻的微蜂窩基站來說，必須采用特殊方式來實現(xiàn)射頻跳頻。以阿爾卡特的單載頻微蜂窩基站（1TRX）為例，其結(jié)構見下圖圖2.14 單載頻微蜂窩基站結(jié)構圖 因廣播信道（BCCH）是由基站向手機單向發(fā)射，故增加了一個發(fā)射器作為BCCH發(fā)射器，以BCCH頻率發(fā)射，通信信道則由一組雙頻率合成器（SYN）的收（RX）發(fā)（TX）設備實現(xiàn)射頻跳頻。(3). 不連續(xù)傳輸處理（DTX）(1)不連續(xù)傳輸處理概述 GSM系統(tǒng)中的語音傳輸有兩種方式：一種是在整個通話

44、過程中始終以13kbit/s（每20ms一個話音幀）的編碼速率傳播，稱為話音連續(xù)傳輸模式；另一種是在整個通話過程中，話音激活期間以13kbit/s的編碼速率傳播，在話音非激活期間以約500bit/s（每480ms一個話音幀）的低速編碼傳播，僅傳送舒適噪聲的特性參數(shù)，稱為話音不連續(xù)傳輸模式。采用DTX技術主要有兩個優(yōu)點，首先可以降低空中總的干擾電平，提高系統(tǒng)效率；其次可以節(jié)約電能，尤其對移動臺。下面介紹有關DTX技術的一些基本概念。(1).話音激活檢測（VAD） 為實現(xiàn)DTX技術，首先必須了解到進行話音傳輸?shù)臅r機，即檢驗是否有話音激活，這時就要用到話音激活檢測（VAD）功能。話音激活檢測功能就是

45、檢測話音編碼器傳輸?shù)拿總€聲碼塊是否包含話音信息，它是利用一種噪聲門限電平比較器來進行檢測工作的，該設備存在于話音變碼器（TC）及移動臺（MS）中。(2).舒適噪聲 經(jīng)驗表明，當話音突然起始或終止時，由于發(fā)信機的開關會產(chǎn)生噪聲，該噪聲會隨著DTX而有規(guī)律的發(fā)生，對用戶造成很大干擾。此外，如在話音終止傳輸期間完全靜音，會使收信方誤以為聯(lián)系中斷。故在GSM系統(tǒng)中，DTX方式并不是簡單的關閉發(fā)信機，而是在話音終止期間，即話音間隙，發(fā)送背景噪聲參數(shù)，收信機解碼后就生成背景噪聲，這就是舒適噪聲。背景噪聲的特性由沉默指示幀（SID）傳送。每當檢測到4個連續(xù)的空白話音幀時，就開始發(fā)送SID幀。(2)DTX的實

46、現(xiàn) 見下圖基站收發(fā)信DTX功能的是由位于話音變碼控制器（TC）上的話音變碼及速率適配單元（TRAU）中的話音變碼器控制的，移動臺則由內(nèi)部話音編碼器控制。SS'S'S'S'S'S'S'S"480 msBTSTRAU -> BTSMS <-> BTSS=SID幀TRAU（TC）圖2.15 DTX的實現(xiàn)（1）下行下行方向由基站（BTS）先通知話音變碼器（TRAU）是否使用DTX功能，這是通過在話音幀上設置DTX比特實現(xiàn)的。如使用，則當話音變碼器（TRAU）收到來自移動臺的空閑信號時，則發(fā)出沉默指示幀（SID），由基站

47、發(fā)送至移動臺，并由移動臺解碼為舒適噪聲信號。（2）上行當移動臺探測到話音信號停止時，則發(fā)出沉默指示幀（SID），被基站接收，并發(fā)送至話音變碼器（TRAU），話音變碼器（TRAU）將它轉(zhuǎn)變?yōu)槭孢m噪聲信號。 盡管DTX技術是一種很有效的抗干擾措施，但它也會對網(wǎng)絡帶來一些負面影響，如打開雙向的DTX功能，可能會導致部分話音幀丟失，此外，當傳送沉默指示幀（SID）時，發(fā)信功率較低，會影響系統(tǒng)的無線信道質(zhì)量評估的準確性。故在現(xiàn)場應用中，一般只開放上行DTX功能，且采用對話音傳送周期內(nèi)得到的測量報告進行加重評估，從而減少失真的話音間隙測量值對無線信道質(zhì)量評估的影響。（4）. 功率控制（PC） 在GSM移動

48、通信網(wǎng)絡中，有大量的信道干擾存在，而這些干擾主要是由于基站和移動臺在通信時的信號場互相干擾引起的。一般在通信中，基站和移動臺均以最大功率發(fā)射，這對于頻率復用距離較小的地區(qū)來說，會造成極強的干擾。事實上，通信信道的質(zhì)量只要正好滿足用戶通信的質(zhì)量要求就行了，特別好的信道質(zhì)量，對用戶來說通信質(zhì)量差別并不大。差（提高發(fā)射功率）一般（發(fā)射功率不變）好（降低發(fā)射功率）通信質(zhì)量圖2.16 功率控制原理 見上圖，為了降低信道間的干擾，可以考慮設置一個通信質(zhì)量的范圍，在此范圍內(nèi)通信質(zhì)量可滿足用戶通信需求，一旦通信質(zhì)量高于該范圍，則降低發(fā)射功率；反之則提高發(fā)射功率。8 W20 mW21526 dB01339dBm

49、功率步長2 W33圖2.17 移動臺的功率控制步長GSM系統(tǒng)采用的是閉環(huán)功率控制，移動臺和基站必須接收來自基站控制器的功率控制命令才能改變發(fā)射功率，基站控制器對基站和移動臺對服務區(qū)的接收電平（RXLEV）與接收質(zhì)量（RXQUAL）的測量結(jié)果進行處理，處理結(jié)果與預設的門限值進行比較，一旦滿足功率控制的條件，就下達功率控制指令。因功率控制指令通過SACCH傳送，故其周期為約0.5秒/次。見圖，功率控制是以步長為單位調(diào)整的，一個步長為2dB。基站的調(diào)整范圍在0-30dB之間，即15個步長，移動臺的調(diào)整范圍在0-20dB之間，即10個步長。第3章 GSM無線網(wǎng)絡優(yōu)化3.1 GSM無線網(wǎng)絡優(yōu)化的基礎優(yōu)化

50、就是要對無線網(wǎng)的性能進行改善，對網(wǎng)絡進行檢查和必要的監(jiān)測。在參數(shù)規(guī)劃即將結(jié)束的時候，我們就要考慮優(yōu)化工作。在一塊廣闊的區(qū)域內(nèi)，存在著大量的用戶，蜂窩網(wǎng)要為用戶提供容量，因此就牽扯到許多參數(shù)是變量的問題，要對他們進行不斷地檢測與改正。另外，用戶數(shù)量的增加和其他很多原因都說明優(yōu)化是一個長期持續(xù)不斷的過程。只有網(wǎng)絡優(yōu)化，才能不斷地為用戶提供優(yōu)質(zhì)地服務。質(zhì)量、功率控制、用戶話務量、切換、以及資源可用性（和接入）測量都是網(wǎng)絡優(yōu)化必須重視的方面。（1） 無線網(wǎng)絡優(yōu)化的目的 在于對投入運行的網(wǎng)絡進行參數(shù)采集、各類數(shù)據(jù)分析，找出影響網(wǎng)絡質(zhì)量的原因，通過技術手段或參數(shù)使網(wǎng)絡達到最佳運行狀態(tài)的方法，使網(wǎng)絡資源獲得

51、最佳效益。 同時網(wǎng)絡優(yōu)化是一個循序漸進的過程，伴隨著網(wǎng)絡發(fā)展、建設的始終。為啟動無線網(wǎng)絡優(yōu)化，第一件事就是在一個大城市內(nèi)檢查每一個小區(qū)的覆蓋情況?；谶@個工作，下列各項優(yōu)化工作可以容易而順利的進行：調(diào)整覆蓋區(qū)，使之接近原來設想的服務區(qū)；調(diào)整設備布局以趨于話務量分布相吻合；對每一個載頻的干擾都減少到可以接受的程度，調(diào)整越區(qū)切換“滯后帶”以使越區(qū)切換次數(shù)更趨合理；分析掉話原因，并找出改善的方法；分析相對于服務區(qū)而言的覆蓋百分比以期提高可服務率，尤其是在高層建筑的高層；在上述各項無線網(wǎng)絡優(yōu)化工作完成之后，使網(wǎng)絡處于操作人員控制之下；研究網(wǎng)路的結(jié)構和布局狀況以便制訂今后發(fā)展規(guī)劃；最終，改善投資和經(jīng)濟效

52、益。（2） 網(wǎng)絡優(yōu)化的前提條件網(wǎng)絡優(yōu)化是在網(wǎng)絡正常運行的情況下進行，確保各設備運行正常是網(wǎng)絡優(yōu)化的前提條件，如果設備存在故障（無論那一方的問題，比如：天饋系統(tǒng)故障，TRX故障，基站時鐘故障，傳輸故障等等），網(wǎng)絡優(yōu)化就變得沒有意義。通過網(wǎng)絡優(yōu)化可以發(fā)現(xiàn)一些設備故障問題，但一旦得到確認必須先解決設備問題。3.2 關鍵性能指標關鍵性能指標的確定對網(wǎng)絡優(yōu)化尤為重要。這些關鍵性指標是網(wǎng)管開啟的那個時候最可能看到的數(shù)據(jù)。關鍵指標-話音質(zhì)量通過統(tǒng)計，語音質(zhì)量和無線網(wǎng)絡性能的關鍵性指標測量的指標有著很大的關系。產(chǎn)生這些統(tǒng)計的方法就是網(wǎng)管系統(tǒng)和路測。從運營角度看，語音質(zhì)量中最重要的指標是BER（誤碼率）、FER

53、（誤幀率）和DCR（掉話率）。3.3 網(wǎng)絡性能監(jiān)測網(wǎng)絡性能監(jiān)測過程有下面兩部分構成：監(jiān)測重要參數(shù)的性能，評估這些和覆蓋、容量相關的數(shù)據(jù)的性能。（1）、路測用戶反饋的滿意程度顯示的就是網(wǎng)絡的質(zhì)量。路測過程中，能深切感受到那里的網(wǎng)絡。路測線路的選擇和路測區(qū)域的選擇對路測起著很到的影響，因此，要認真對待。（2）、網(wǎng)管統(tǒng)計系統(tǒng)路測一般是周期性進行的。然而，NMS得來的信息是日常性的，而且，通常是功能性的參數(shù)。除了采集這些和質(zhì)量有著莫大關系的數(shù)據(jù)之外，與阻塞率有關的數(shù)據(jù)信息和無線網(wǎng)中與話務量有關的數(shù)據(jù) NMS也能采集。3.4 網(wǎng)絡性能評估資源可用性和接入性、話務量和阻塞率/量、切換（同/鄰小區(qū)、成功率及失敗率）、功率控制、接收電平和質(zhì)量都是