頻段擴展和頻率緊密復(fù)用技術(shù) - GSM網(wǎng)絡(luò)的提升容量設(shè)計方法

　　頻段擴展當(dāng)然是擴容的理想手段，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，除個別熱點地區(qū)外，暫時還能基本滿足需要。浙江電信GSM五期擴容后GSM網(wǎng)頻段范圍為：898.6-908.8MHz，共10.2MHz。本次六期擴容原則上計劃將A網(wǎng)頻段延伸至885.0125MHz，GSM網(wǎng)頻段向下擴展至14.4MHz，使用23-94號頻點。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，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與改進的MRP。

　　MRP復(fù)用方式有以下幾個特點：

　　·可較大程度提高容量，在7.2MHz帶寬情況下，比 4×3復(fù)用率提高47%;

　　·信道分配靈活;

　　·可釋放出一些頻率用于微蜂窩;

　　·采用基帶跳頻，較易實現(xiàn)。

　　在使用MRP時，應(yīng)注意以下問題：

　　* 必須采用跳頻、功率控制、DTX等抗干擾手段，這也是MRP技術(shù)應(yīng)用的前提;

　　*采用MRP技術(shù)時，應(yīng)注意頻率分配的順序。一般應(yīng)先分配BCCH，然后分配TCH5，接著

　　分配TCH4，直至TCH1;

　　* 不同區(qū)域基站的頻率應(yīng)分別規(guī)劃;

　　* 根據(jù)具體的干擾情況，調(diào)整鄰區(qū)設(shè)置。

　　從深圳及山東等地的使用情況看，MRP技術(shù)可根據(jù)容量需求及話務(wù)分布情況靈活進行頻率規(guī)劃，可逐步提高網(wǎng)絡(luò)容量，比僅使用3×3復(fù)用網(wǎng)絡(luò)容量高，與1×3復(fù)用相比對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量影響較小，采用的技術(shù)如跳頻、功率控制、不連續(xù)發(fā)射是GSM系統(tǒng)應(yīng)具備的技術(shù)，在硬件設(shè)備及軟件上無其它特殊要求，是目前應(yīng)用得比較成功的頻率復(fù)用方式。