GSM密集城区频率规划与优化

2010-11-07赵韩英浙江广厦建设职业技术学院322100

中国科技信息 2010年20期

关键词：频点信道分组

赵韩英浙江广厦建设职业技术学院 322100

GSM密集城区频率规划与优化

赵韩英浙江广厦建设职业技术学院 322100

本文系统全面地介绍了GSM数字移动通信系统密集城区网络的规划与优化，并结合工程实例将GSM网络共性和突出的疑难问题进行分析和解决，具有理论性和应用性相结合的特点。

1 、GSM覆盖概述

随着移动通信行业的发展，网络规模不断壮大，移动用户日趋增多，在市场需求的驱动下，移动网络不断扩容，网络的规划也一再随之调整，无线收发信基站由发展初期的大区制演变为遍布大街小巷、乡村角落的蜂窝网络，这也使得整个网络的优化显得尤为重要。

2 、频率规划

频率规划是指在建网过程中，根据某地区的话务量分布分配相应的频率资源，以实现有效覆盖。

2.1 频率参数的设置

1）.控制信道是否单独分配

控制信道是发送一些重要的控制信息和小区参数信息的，对控制信道的规划要求也比较高，在规划时应优先满足控制信道的同邻频干扰尽量小。一般情况下为了尽量避免控制信道和业务信道间的干扰，降低频率配置时的难度，常常采用控制信道的频率范围与业务信道的频率范围相互独立的方法。根据这样的原则需要给控制信道分配一段单独的频段，这个频段可以是连续的也可以是离散的，使用离散的频段主要是为了将控制信道的频点间隔起来，可以避免控制信道之间的干扰，但会存在控制信道和业务信道间的干扰；而使用连续的控制信道频段可以避免控制信道和业务信道之间的干扰，但是会增加控制信道之间的干扰。

2）.控制信道和业务信道的频率复用方式

频率的复用方式可以采用分组复用方式、MRP或不分组的动态复用方式。分组复用方式和MRP的频率复用方式都是比较常用的频率复用方式，而动态频率复用方式是不同于其它的频率分组复用的方式，它不将可用频点进行分组，在进行频率分配的时候考虑所有的可用频点，选择满足一定分配要求的频点作为当前的频率配置，这种频率复用方法思路简单、效果明显、而且频率利用率非常高，通常当频率资源非常有限，其它的分组复用方式无法进行分配的情况下还可以进行频率分配，理论上可以达到最佳的频率配置结果。动态的频率复用方式可以根据频率配置中的最低频率间隔要求对频率进行分配，达到最大的频率复用系数，当网络建设越来越庞大的时候无疑是一种实用的频率复用方式，但是动态频率复用方式中对频点的选择难度较大，适合用计算机进行算法实现。

控制信道的规划中常采用4*3、5*3或动态的频率复用方式。表1所示为4*3频率复用方式时的分组情况：频率范围11～22，共12个频点，分为A1、A2、A3、A4四组，每组三个载频。

表1 控制信道分组方式（4*3）

在进行频率配置的时候，每个基站分配一个频率组（包括三个载频），基站的每个小区分配三个载频中的一个（一般最多为三个小区，对应三个载频），如果同一频率组的复用距离合适，可以有效地避免基站间的同邻频干扰。

业务信道常采用的复用方式有动态复用、分组复用和MRP复用方式。业务信道中的分组复用与控制信道的分组复用方式略有不同，控制信道的频率组分配给基站，而业务信道的频率组直接分配给各个小区。以3*3的复用方式为例如表2所示，所有的可用频率被分为A1-C3九组。

表2 3*3频率复用方式

在进行频率分配的时候首先分配一个频率组（4个载频）给一个小区，各小区根据实际的需要在分配的频率组中选择需要的频点，最多可以分配四个载频给一个小区，每一个频率组中的频点间隔为9，合理分配频率组可以有效的避免同邻频干扰。根据表格分析还可以发现，分组方式可以根据可用频点的个数和分组方式都可以确定相应的可以分配的最大基站站型，即一组中可以分配几个频点，超过最大站型时严格意义上是不允许采用该种频率复用方式进行频率分配的，如果还要继续分配，分配的效果是不能达到预期的效果的。

2.2 小区的规划优先级和可用频点优先级的确定

小区的规划优先级越高，该小区的规划顺序就越提前；频点的优先级越高就说明该频点分配在某小区可能产生的干扰越小。不同的频点分配在不同的小区可能产生的干扰是不同的，如果一个小区被优先分配频点，其它小区还没有进行频率的配置，那么它在规划的时候就可以在较多的优先级比较高的频率范围内选择频点；而如果一个小区优先级较低，在对该小区进行频率规划的时候，大部分小区已经分配了频点，频率资源大部分被占用了，就只能在较少的优先级比较高的频点中进行选择了。

3 、频率的优化

对于现有的GSM网络，随着用户的不断增加，如何通过频率优化的方法对网络进行局部调整，使网络的性能指标有所提高是一个有待研究的问题，现有的频率优化的方法有许多种，如：遗传算法、神经网络算法等，这些算法虽然是比较好的优化方法，但是都没有能够很好的解决如何将不同的频率复用方式与优化方法结合起来的问题，同时由于算法本身的限制，优化时间比较长。一种简单有效的优化方法是利用遗传算法的思想，同时与工程实际应用相结合，速度较快、效果明显，在许多工程实践中都得到了较好的应用。

3.1 频率优化的理论依据

遗传算法的一个重要原则就是“优胜劣汰”，将父代群体中性能好的个体遗传下来，而将性能不好的个体淘汰，并重新产生新的个体进行补充，然后在子代中应用同样的原则，依次类推，直至产生比较满意的结果。将这个原则应用于频率优化中：对于已有的频率规划方案，将待优化小区中性能值比较好的小区配置保留下来，而将待优化小区中性能值比较差的小区配置删除重新进行配置，获得一组新的频率配置，然后重新计算其性能值，按照相同原则依次类推，直至获得比较满意的结果。

3.2 频率的优化流程

首先，需要根据网络的实际情况和用户的反映确定待优化的小区，分析实测数据发现接收质量较差、掉话率高或者切换次数过于频繁的地区，找到有可能由于频率配置不合理造成网络性能指标较差的地区，将覆盖这些地区的小区作为待优化的小区。在一个移动通信网络中很有可能只是由于其中个别小区的干扰比较大造成网络的指标比较差，所以在进行频率优化的时候应该允许仅对个别基站进行优化，即全网封闭局部优化的方法，仅对个别干扰比较严重的小区进行频率的优化，通过改动个别小区的频点配置达到较好的效果。

其次，需要设定一些优化参数，如：

（1）控制信道的分配模式，控制信道是与业务信道混合分配还是单独分配，控制信道和业务信道的频率复用方式等。

（2）频率的限制条件，在进行频率优化的时候，局方一般不希望对网络进行很大规模的修改，在这种情况下就需要添加一些限制条件，包括仅选择部分区域内的小区进行频率优化，或者对个别待优化小区的可用频点范围进行限制，当设置了一定的限制条件之后，可用频点的资源将会减小，并影响频率配置的效果，可以想象频率的限制条件越多，可用的频率资源就越小，可能就会越不容易达到最佳的配频效果。

（3）优化次数的设定，优化次数如果选择过多，会造成一些不必要的时间上的浪费，如果优化次数太少又会影响优化效果。

3.3 频率优化的工程实例

在某地区，根据网优平台的实测数据分析软件，发现该地区的实测数据中在沿江地区频繁切换特别严重，分析其切换原因可以发现由于地形比较复杂，存在较多的同邻频干扰造成接收质量不稳定而产生不断的切换。原来的频率复用方式为控制信道单独分配，采用5*3的频率复用方式，业务信道采用3*3的复用方式，通过优化平台中的优化软件对同邻频干扰比较大的基站单独进行全局封闭、局部优化的方法进行优化，可以将干扰面积减小许多，取得了较好的优化效果，但是在话务量密集的市区仍然存在一些的同邻频干扰。另外，工程人员还选用MRP和动态频率复用方式进行了优化，也取得了比较好的效果，同频干扰和邻频干扰都有较大幅度的减小。表3所示为各种方法优化前后的同邻频干扰统计值的比较，其中C/I门限为9dB，C/A门限为3dB，干扰百分比指干扰值大于干扰门限区域的干扰面积占该总覆盖面积的百分比，C/I是指同频干扰值大于9dB的干扰百分比，C/A是指邻频干扰值大于3dB的干扰百分比。