【文章內(nèi)容簡介】 ，當(dāng)?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/I 9dB 鄰頻道干擾保護比： C/I － 9dB 載波偏離 400KHZ 時的干擾保護比： C/I － 41dB 頻率復(fù)用方式 頻率復(fù)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)生的同頻道及鄰頻道干擾的影響可忽略不計。 頻率復(fù)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 N＝ 49）分成 F組（如 F＝ 9 組），則每組的頻道數(shù)為 N/F＝ 49/9 ，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(fù)用距離越小，導(dǎo)致系統(tǒng)中湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 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(fù)用方式，則每個小區(qū)可用到 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(fù)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(fù)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 76~95（ 20）個擴展到 66~95（ 30 個）， 4/12 方式每個小區(qū)一般可用 3 個頻道（ 24 信道），最小也能用到 2 個頻道（ 16 個信道）。 保護帶寬 400KHZ 當(dāng)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(yīng)有約 400KHZ 的保護帶寬，通常是模擬網(wǎng)預(yù)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(yīng)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(yù)留，或由中國聯(lián)通公司一方預(yù)留。 信道分類 控制信道與業(yè)務(wù)信道是邏輯信道的兩個大類。其信道如下圖所示。 (1). 業(yè)務(wù)信道 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道和話音業(yè)務(wù)信道是主要的業(yè)務(wù)信 道。業(yè)務(wù)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。 GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計 8 圖 GSM信道系統(tǒng) (2). 控制信道 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。 GSM 的無線通信基礎(chǔ) 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(dǎo)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(luò)所在無線環(huán)境進行研究。 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 圖 2． 5 GSM的無線通信基礎(chǔ) 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、天線高度有關(guān)，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(luò)規(guī)劃中一項重要的工作。 GSM 的電波傳播特性 研究電波傳播的目的就是要能夠預(yù)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(luò)設(shè)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(fù)雜，理論推導(dǎo)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很低，通常就在地面上 1— 4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(yīng)。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(yán)重影響。 GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計 10 圖 2． 6 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 )特性起著關(guān)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(yīng)、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 2． 7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(shè)計來消除這種不利的影響。而多徑衰落會嚴(yán)重影響信號傳輸質(zhì)量，并且由于環(huán)境復(fù)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(shù)、跳頻和自適應(yīng)均衡技術(shù)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(shè)計裕量。 GSM 無線關(guān)鍵技術(shù) (1).交織技術(shù) 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湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 成的持續(xù)較長的深衰落空洞會影響到一連串相關(guān)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(guān)比特分開傳播的方法，即一條消息中的相關(guān)比特以非相關(guān)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(fù)成一條相關(guān)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(fù)原消息。這種方法就是交織技術(shù)。 (1)．交織技術(shù)的一般原理 如圖所示。假定序列 A 由 4個 4比特組成的消息分組，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(dǎo)致在接收端無法解出第二個比特分組的信息。 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 序列 A（發(fā)送） 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 序列 A（接收一） 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 序列 A（交織） 1 1 1 1 3 3 3 3 4 4 4 4 序列 A（接收二） 1 3 4 1 3 4 1 3 4 1 3 4 序列 A（去交織） 圖 交織技術(shù)原理 如果把序列 A的 4個相關(guān)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， 4個消息分組中的比特 2～ 4，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(fù)，這就是交織技術(shù)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(guān)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GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計 12 二次交織為塊間交織。 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 GSM 20ms話音編碼交織 發(fā)脈沖串丟失則會導(dǎo)致該 20ms 的話音損失 25％的比特，顯然信道編碼難以恢復(fù)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(shè)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 ％，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： 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 映射到脈沖 ..... ..... 加入偷幀位 ..... 交織 ..... ..... ..... 2 x 57 bits Block n1 (456 bits) 57 bits Block n (456 bits) Block n+1 (456 bits) 1 2 3 4 5 6 7 0 1 time slot 114 bits 114 bits 114 bits 114 bits 114 bits 114 bits 114 bits 114 bits 116 bits 116 bits 116 bits 116 bits 116 bits 116 bits 116 bits 116 bits burst n3 burst n2 burst n1 burst n burst n+1 burst n+2 burst n+3 burst n+4 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 2 6 0 b i t sB04 5 6 b i t s 4 5 6 b i t s 4 5 6 b i t sB1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7C0 B4 C1 B5 C2 B6 C3 B7 D0 C4 D1 C5 D2 C6 D3 C7T a i l C3( 0 )B7( 0 )C3( 1 )B7( 1 )C3( 2 7 )B7( 2 7 )C3( 2 8 )SFB7( 2 9 )C3( 2 9 )B7( 2 8 )SFT r a i n i n gs e q u e n zT a i lB7( 5 6 )C3( 5 6 )B7( 5 5 )C3( 5 5 )2 6 b i t s 8 . 2 5 b i t sGP2 6 0 b i t s 2 6 0 b i t s語音編碼信道編碼交織塊內(nèi)交織物理時隙 圖 GSM的二次交織 二次交織進一步打亂了信息的相關(guān)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(shù) (1)．跳頻概述 跳頻就是按照預(yù)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(shù)。在同一個頻道組內(nèi)，各跳頻序列應(yīng)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(shù)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(yīng)引起的瑞利衰落與傳輸?shù)陌l(fā)射頻率有關(guān)，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(shù)，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(guān)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(shù) 在 GSM標(biāo)準(zhǔn)中采用慢跳頻技術(shù)。每秒 217跳，每跳周期為