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??? 關(guān)鍵詞：頻率規(guī)劃，頻率復(fù)用，自動(dòng)鎖頻，BCCH分配表
1 引 言
盡管采取先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)，能使GSM系統(tǒng)較TACS系統(tǒng)在容量上有較大提高，但仍然滿足不了用戶增長(zhǎng)的需要。尤其在應(yīng)付某一時(shí)間、某一區(qū)域需要提供高話務(wù)需求時(shí)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商為了提高用戶接通率，提供更多的信道資源，通常采取應(yīng)急增加載頻來滿足高密度人群區(qū)域的通話需求。然而，頻點(diǎn)的規(guī)劃直接關(guān)系到通信系統(tǒng)的QoS。對(duì)此，本文給出了自動(dòng)選頻的軟件實(shí)現(xiàn)方法，它既滿足了移動(dòng)應(yīng)急通信中系統(tǒng)擴(kuò)容的需要，又保證了通信系統(tǒng)的QoS。
2 頻率規(guī)劃的原理
頻率規(guī)劃時(shí)，我們要考慮的主要是如何盡可能地達(dá)到高系統(tǒng)容量。換句話說，就是在保證一定服務(wù)等級(jí)水平話音質(zhì)量的前提條件下，如何達(dá)到高話務(wù)密度（每平方公里用戶數(shù)盡可能多）。受頻率資源的限制，給定某個(gè)蜂窩系統(tǒng)的頻率是有限的（我國分配給移動(dòng)、聯(lián)通的GSM蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的900MHz頻段各為6MHz－30個(gè)頻點(diǎn)）。頻率規(guī)劃要解決的一個(gè)問題就是如何更有效地利用頻率資源。和傳統(tǒng)的移動(dòng)系統(tǒng)相比較，蜂窩系統(tǒng)通過更有效的頻率復(fù)用模式來提高頻帶利用率。
傳統(tǒng)移動(dòng)通信系統(tǒng)中，基站天線架設(shè)要盡量高，功率輸出要盡量大，一個(gè)基站的覆蓋面積也要盡量大。同時(shí)，為保證干擾信號(hào)的電平低于接收機(jī)的接收門限，使用同頻率的系統(tǒng)之間的距離要足夠遠(yuǎn)。事實(shí)上，傳統(tǒng)的移動(dòng)系統(tǒng)屬于噪聲受限系統(tǒng)，其最終的基站覆蓋范圍是由接收機(jī)的接收門限來定的。但在實(shí)際應(yīng)用中，即使干擾信號(hào)很大，只要有用信號(hào)電平比干擾信號(hào)電平高出一定的dB值，用戶還是可以接收到的。蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)就是利用這一特性，通過在一定的距離上進(jìn)行頻率復(fù)用來達(dá)到所需的C／I（同頻干擾）、C／A（鄰頻干擾）值。對(duì)于一個(gè)成熟的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)來說，其最終的基站覆蓋范圍是由視頻干擾決定的，屬于干擾受限系統(tǒng)。一般蜂窩系統(tǒng)的干擾保護(hù)比為：
??? 同頻干擾（C／I）：模擬＞18dB，GSM＞9dB
??? 鄰頻干擾（C／A）：模擬＞－23dB，GSM＞－9dB
蜂窩系統(tǒng)將需覆蓋地區(qū)分為若干個(gè)小的基站覆蓋區(qū)，然后將可用的頻率分成若干組，每小區(qū)使用一組頻率，并隔開一定的距離復(fù)用相同的頻率。雖然將頻率分組后，該頻段所服務(wù)的用戶數(shù)會(huì)減少，但由于采用了頻率復(fù)用方式，相當(dāng)于該系統(tǒng)擁有“復(fù)用次數(shù)乘以頻段乘以系數(shù)L（L隨復(fù)用方式、復(fù)用次數(shù)和頻段而變，L＜＝1）”的頻率范圍。以某城市為例，GSM系統(tǒng)可用頻率為12MHz，共60個(gè)頻點(diǎn)，可提供466．3Erl（GOS＝2％，480TCH），4×3復(fù)用分成12組，每組5個(gè)頻點(diǎn)，復(fù)用4次，可提供31（GOS＝2％，40TCH）×12×4＝1488Erl，在GOS＝2％時(shí)，相當(dāng)于擁有1489個(gè)TCH（186個(gè)頻點(diǎn)），37．2MHz帶寬。這就是蜂窩系統(tǒng)有效利用頻率的基本原理。
圖1為理想的12小區(qū)復(fù)用方式，是將頻率分為12組進(jìn)行復(fù)用。假設(shè)各基站參數(shù)一樣，地形地物也完全一樣，主要是利用復(fù)用距離來控制干擾信號(hào)。設(shè)小區(qū)半徑為R，復(fù)用距離為D，對(duì)于GSM系統(tǒng)來說，C／I最小值為9dB，即C／I＝7．94，考慮6個(gè)同頻干擾的情況，則有:
很容易看出，在小區(qū)范圍一定時(shí)，N越大，同頻復(fù)用距離越大，則同頻干擾越容易控制。但同時(shí)，N越大，每組頻點(diǎn)越少，所能容納的用戶數(shù)也越少，所以關(guān)鍵是如何確定合適的N值。除了復(fù)用距離會(huì)影響同頻干擾外，采用功率控制、扇區(qū)化（使用定向天線）、不連續(xù)發(fā)射和跳頻等技術(shù)均可減少干擾。事實(shí)上，巧妙利用地形、地物，我們?cè)诳s小復(fù)用距離的同時(shí)，也可以使同頻干擾滿足相應(yīng)的系統(tǒng)要求。不管怎樣，最終確定下來的復(fù)用方式的根本衡量標(biāo)準(zhǔn)是：要在90％的時(shí)間和90％的地點(diǎn)使同頻、鄰頻干擾達(dá)到系統(tǒng)要求。對(duì)模擬系統(tǒng)來說，定向基站的常用復(fù)用方式為7×3（共分為7大組，每組分為3小組，分配到3個(gè)扇區(qū)上，下同）、4×6等方式，GSM系統(tǒng)通常采用4×3、2×6（采用非跳頻系統(tǒng)頻率規(guī)劃、跳頻系統(tǒng)bcch頻率規(guī)劃），3×3（采用基帶跳頻的non__bcch頻率規(guī)劃),1×3(采用合成器跳頻的non__bcch載頻規(guī)劃)。
3 自動(dòng)選頻的軟件實(shí)現(xiàn)方法
為了滿足臨時(shí)擴(kuò)容的需要，大多運(yùn)營(yíng)商采取擴(kuò)頻的方法來提高系統(tǒng)容量。他們不得不考慮下面的問題：在不改變?cè)蓄l率規(guī)劃參數(shù)的前提下如何選擇一個(gè)合適的最優(yōu)頻點(diǎn)；引入新的頻點(diǎn)后盡可能減少對(duì)原有系統(tǒng)的干擾影響。傳統(tǒng)的方法是人工試探選頻方法，其缺點(diǎn)是：
（1）操作比較煩瑣，選出的頻點(diǎn)往往帶來更多的系統(tǒng)同鄰頻干擾，達(dá)不到最優(yōu)的效果；
（2）往往一次選頻不能成功，需要經(jīng)過多次重復(fù)篩選，選頻時(shí)間長(zhǎng)，不能達(dá)到應(yīng)急的要求；
?。?）需要有經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師來估計(jì)執(zhí)行，從人員成本上來說不合適。
根據(jù)頻率規(guī)劃的原理、GSM移動(dòng)通信理論以及測(cè)試手機(jī)的特殊功能，我們完全可以通過軟件的方法來快速實(shí)現(xiàn)應(yīng)急通信中的自動(dòng)選頻。
（1）GSM系統(tǒng)上行時(shí)，在一個(gè)SACCH復(fù)幀周期內(nèi)，移動(dòng)臺(tái)可以對(duì)所有鄰小區(qū)進(jìn)行若干次采樣。
把若干次采樣值平均后，移動(dòng)臺(tái)每480ms將平均信號(hào)強(qiáng)度最大的6個(gè)鄰小區(qū)上報(bào)至基站子系統(tǒng)；GSM系統(tǒng)下行時(shí)，BCCH分配（BA）表通過系統(tǒng)信息消息類型2（System Information Message Type2）發(fā)送。移動(dòng)臺(tái)接收到系統(tǒng)信息消息類型2，可以確認(rèn)周圍大致使用的頻點(diǎn)，移動(dòng)臺(tái)根據(jù)廣播的BA信息表，對(duì)每個(gè)BCCH進(jìn)行鎖頻測(cè)量，可以不斷地發(fā)現(xiàn)更多的系統(tǒng)使用頻點(diǎn)，最終周圍頻點(diǎn)均被移動(dòng)臺(tái)執(zhí)行鎖頻操作，周圍沒有使用的頻點(diǎn)可以鎖定的選頻候選頻點(diǎn)，根據(jù)頻率規(guī)劃原理及同鄰頻干擾門限篩選出最優(yōu)的應(yīng)急頻點(diǎn)。
??? （2）一般的測(cè)試手機(jī)都具有如下兩個(gè)特殊功能：
·測(cè)試手機(jī)在空閑模式下，可以鎖定在一個(gè)BCCH上；
·測(cè)試手機(jī)具有掃頻的功能，在GSM系統(tǒng)中，測(cè)試手機(jī)可以掃描整個(gè)GSM工作頻段，計(jì)算每個(gè)頻點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度，若頻點(diǎn)受干擾足夠小，手機(jī)可以解調(diào)出BSIC及CELLID。
由（1）、（2），系統(tǒng)借助AT指令控制測(cè)試手機(jī)，設(shè)計(jì)軟件模塊分別實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鎖頻、自動(dòng)計(jì)算、自動(dòng)分析等功能。自動(dòng)選頻采用如下的鎖頻繁殖算法：
根據(jù)頻率規(guī)劃原理可知，各服務(wù)小區(qū)BCCH頻點(diǎn)所定義的鄰小區(qū)具有交集不為空。通過不斷地鎖頻BCCH，可以不斷地發(fā)現(xiàn)新的鄰小區(qū)BCCH。定義需要鎖頻測(cè)試的所有BCCH頻點(diǎn)個(gè)數(shù)為各主小區(qū)定義的鄰小區(qū)列表的并集a。對(duì)并集中所有元素進(jìn)行連續(xù)鎖頻測(cè)試，并記錄鎖頻后各BCCH信號(hào)的強(qiáng)度值。定義掃頻數(shù)據(jù)集合b（GSM900頻段范圍為1．．．124），同時(shí)利用測(cè)試手機(jī)的掃頻功能計(jì)算掃頻的各BCCH信號(hào)強(qiáng)度值。因此，計(jì)算候選頻點(diǎn)的公式為：c＝b－a，計(jì)算最佳候選頻點(diǎn)時(shí)應(yīng)同時(shí)滿足c中各元素在掃描數(shù)據(jù)中信號(hào)強(qiáng)度小于－100dbm。
??? 系統(tǒng)設(shè)置以下參數(shù)：
·鎖頻超時(shí)門限、頻點(diǎn)鎖頻測(cè)試時(shí)間、頻點(diǎn)解鎖時(shí)間；
·循環(huán)測(cè)試次數(shù)。
4 軟件主要模塊分析
??? 軟件主要模塊分析如下：
?。?）創(chuàng)建并集鏈表list__waitfortest,存放待測(cè)目標(biāo)頻點(diǎn)；
（2）創(chuàng)建記錄已測(cè)頻點(diǎn)鏈表list__tested,用于系統(tǒng)鎖頻后將該頻點(diǎn)添加入該鏈表；
（3）從list__waitfortest鏈表中按隊(duì)列的方式，提取BCCH，并強(qiáng)制手機(jī)鎖頻占用該BCCH；
?。?）若測(cè)試手機(jī)占用BCCH成功，則添加BCCH入list tested表尾，同時(shí)在list waitfortest表中刪除該BCCH節(jié)點(diǎn)。若頻點(diǎn)占用超時(shí)，則系統(tǒng)解除任務(wù)，
將占用失敗頻點(diǎn)壓入失敗堆棧，同時(shí)在list。waitfortest表中刪除該BCCH節(jié)點(diǎn)；
?。?）定時(shí)測(cè)試BCCH占用時(shí)間。時(shí)間到，解除手機(jī)鎖頻狀態(tài)，手機(jī)將回到自由IDLE模式，重新選擇新的小區(qū)，比較兩個(gè)鏈表，計(jì)算出下一個(gè)待測(cè)BCCH頻點(diǎn)；
?。?）兩個(gè)鏈表比較相等，一輪測(cè)試完畢，統(tǒng)計(jì)測(cè)試頻點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度分布情況，結(jié)合掃頻數(shù)據(jù)，計(jì)算最佳候選頻點(diǎn)；
??? （7）經(jīng)過計(jì)算，最佳候選頻點(diǎn)應(yīng)滿足在list__waitfortest表中，時(shí)掃頻數(shù)據(jù)號(hào)強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)小于--100dbm，這樣選出的頻點(diǎn)基本可以保證頻點(diǎn)的干凈度，對(duì)系統(tǒng)的干擾程度及受干擾程度均可降至最小。
5 模塊功能分析流程
5．1 自動(dòng)鎖頻過程
??? 自動(dòng)鎖頻流程見圖3。
刷新待測(cè)BCCH鏈表流程見圖4。
6 結(jié)束語
本模塊已集成于Eastcom2000無線網(wǎng)絡(luò)測(cè)試優(yōu)化軟件系統(tǒng)中（“自動(dòng)選頻系統(tǒng)”軟件窗口如圖5所示），現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)各無線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中，有效解決了應(yīng)急通信中自動(dòng)選擇最佳頻點(diǎn)的問題。
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工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論