【導(dǎo)讀】用，形成移動通信的盲區(qū)和陰影區(qū)，在中間樓層，由于周圍不同基站信號的重疊，來自形成了乒乓效應(yīng)，手機頻繁切換，甚至掉話，嚴(yán)重影響了手機店的正常使用；在高層，由于受基站天線高度限制，無法正常覆蓋，也是移動通信的盲區(qū)。機上線困難,網(wǎng)絡(luò)覆蓋系統(tǒng)就是在這種背景之下產(chǎn)生的。

　　

【正文】 城市人口密集，建筑物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對信號的阻擋作用顯著，室內(nèi)信號較差，有些地方如地下室基本沒有信號，在這種情況下室內(nèi)覆蓋的必要性更加顯著，網(wǎng)絡(luò)全面覆蓋勢在必行。再加上 3G 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，對室內(nèi)覆蓋提出了更高的要求，未來的無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有信號穩(wěn)定，通話質(zhì)量高，數(shù)據(jù)傳輸速度快，保密性高，綜合業(yè)務(wù)多等特點。這些功能的實現(xiàn)都離不開室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的支持。 國內(nèi) 外現(xiàn)狀 國內(nèi)：由于中國無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展較晚，無線網(wǎng)絡(luò)的大網(wǎng)建設(shè)基本完成，室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)還不完善，還需要長期的建設(shè)。我國樓宇無線覆蓋的現(xiàn)狀是絕大部分現(xiàn)有的樓宇無線覆蓋沒有考慮第三代移動通信的發(fā)展需要！ 3G建網(wǎng)時還要再覆蓋；不同的無線信號 (GSM, CDMA, 3G, WLAN? )，不同的無線業(yè)務(wù)分別覆蓋，重復(fù)施工，重復(fù)進(jìn)場；不同電信運營商獨自對同一樓宇做覆蓋，重復(fù)建設(shè)，造成業(yè)主有一定的不滿。 國外：歐洲、美洲等發(fā)達(dá)國家的無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展較早，技術(shù)也比較成熟，室內(nèi)覆蓋技術(shù)也比較先進(jìn)。以美國為例，該國的無線通信市場已經(jīng)發(fā) 展到比較成熟的階段，經(jīng)營全國業(yè)務(wù)的運營商共有六家，競爭非常激烈。而隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，運營商經(jīng)常要對樓宇、酒店和機場等建筑物進(jìn)行施工以升級網(wǎng)絡(luò)。美國的通信法案明確規(guī)定了平等接入（ EqualAccess）的原則，任何排他性的接入條款都屬違法。為了解決這一難題，一種名為 InnerMobile 的室內(nèi)無線綜合覆蓋解決方案通過對樓宇等建筑物進(jìn)行一次施工，將多個運營商的商用信號完全覆蓋，而且沒有制式限制，無論 CDMA、 GSM、 iDEN 還是 WLAN 都能在系統(tǒng)中工作而互不干擾，對 3G的各種標(biāo)準(zhǔn)也完全兼容，但是室內(nèi)無線綜 合覆蓋建設(shè)也再商榷之中。 研究目標(biāo)與內(nèi)容 研究目標(biāo)是 GSM 室內(nèi)覆蓋技術(shù)及 GSM 網(wǎng)的抗干擾的分析和減少干擾的方法。 主要內(nèi)容包括 GSM 網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的介紹，包括 GSM 系統(tǒng)的組成，頻段的分配，跳頻技術(shù)；直放站的作用及在室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)中的應(yīng)用； GSM 室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)抗干擾分析，室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)設(shè)計。 3 第二章 GSM 通信系統(tǒng)的簡介 GSM 通信系統(tǒng)的組成 GSM系統(tǒng)（ Global System for Mobile Communication）又稱全球移動通信系統(tǒng)（全球通）。 GSM移動通信網(wǎng)主要分交換傳輸部分和 無線部分，交換傳輸部分與 PSTN 網(wǎng)很類似，而無線 網(wǎng)絡(luò)是特有的，無線比有線存在很多不確定因素，而移動無線電比固定無線通信由于其移動 性和傳播條件的惡劣就更復(fù)雜。無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)劣常常成為決定移動通信網(wǎng)絡(luò)好壞的決定因素 之一，也是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重點。一套完整的蜂窩移動通信系統(tǒng)主要是由交換網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（ SS）、無線基站子系統(tǒng)（ BSS）、 移動臺（ MS）及操作維護(hù)子系統(tǒng)（ OMC）四大子系統(tǒng)設(shè)備組成。由于 GSM 規(guī)范是由北歐一些運營公司制定出的規(guī)范，為了照顧各運營公司的利益，因 此 GSM 規(guī)范對系統(tǒng)的各個接口都有明確的規(guī)定。也就是說，各接口都是開放式接口。 圖 21 GSM 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 GSM 系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 工作頻段分配及多址方案 目前我國使用的是 GSM900 和 GSM1800 頻段，在每端留有 200kHz 的保護(hù)帶。 按照國家規(guī)定： 中國移動占用 890~909MHz 上行， 935~954MHz 下行； 中國聯(lián)通占用 909~915MHz 上行， 954~960MHz 下行。 目前只有中國移動公司擁有 GSM1800 網(wǎng)絡(luò)，擁有 1800 網(wǎng)絡(luò)的移動公司大多申請 10M 的帶寬 ，占用 1710~1720MHz 上行， 1805~1815MHz 下行，絕對頻率號為 512~562。 南京郵電大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 4 圖 22 GSM 通信中的上下行鏈路 GSM 系統(tǒng)中，下行鏈路（ DownLink）是指基站發(fā)， MS 接收的鏈路，上行鏈路（ UpLink） 是指 MS 發(fā)，基站接收的鏈路。 多址技術(shù)就是要使眾多的客戶共用公共通信信道所采用的一種技術(shù)。為使信號多路化而 實現(xiàn)多址的方法基本上有三種，它們分別采用頻率、時間或代碼分隔的多址連接方式，即人們通常所稱的頻分多址（ Frequency Division Multiple Access， FDMA）、時分多址（ Time Division Multiple Access， TDMA）和碼分多址（ Code Division Multiple Access， CDMA）三種接入方式。 GSM 信道 1．物理信道 物理信道是指一個載頻上一個 TDMA 幀的一個時隙，它相當(dāng)于 FDMA 系統(tǒng)中的一個頻 率。用戶通過某一個載頻上的個信道接入系統(tǒng)通信。用戶在該信道上，即該時隙上發(fā)出的信 息比特流就是突發(fā)脈沖序列。 2．邏輯信道 GSM 通信系統(tǒng)要傳輸不同類型的信息，包括業(yè)務(wù)信息和各種控制信息，因而要在物理信 道上安排相應(yīng)的邏輯信道。這些邏輯信道有的用于呼叫接續(xù)階段，有的用于通信進(jìn)行當(dāng)中， 也有的用于系統(tǒng)運行的全部時間內(nèi)。 邏輯信道映射到物理信道上傳送。從 BTS 到 MS 的方向稱為下行鏈路，相反的方向稱為 上行鏈路。 邏輯信道是從信息內(nèi)容的性質(zhì)角度定義劃分的。 GSM 中的信道上傳遞的內(nèi)容分成業(yè)務(wù)信 息（話音、數(shù)據(jù)等）和控制信息（控制呼叫進(jìn)程的信令）兩大類，定義與之對應(yīng)的邏輯信道 稱為話音信道 Traffic Channel 和 控制信道 Control Channel。 南京郵電大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 5 圖 23 控制信道分類 跳頻技術(shù) 跳頻最初用于軍事通信，分為快速跳頻（ FFH，頻率變化比調(diào)制速度快）和慢速跳頻（ SFH， 頻率變化比調(diào)制速度快）。目前的 GSM 無線接口中使用了慢速跳頻，其特點是在每個突發(fā)脈 沖間隔改變一個信道的使用頻率，但在傳輸一個完整的突發(fā)脈沖期間頻率保持不變，其跳頻 約為 217 次 /s，間隔為每個 TDMA 幀長 。 慢跳頻在 GSM 中的應(yīng)用有效地改善了無線信 號的傳輸質(zhì)量，特別是 MS 靜止或以慢速 運動，其傳輸性能增益估計約有 。這對實際系統(tǒng)中因傳輸質(zhì)量不佳而引起的掉話有很大 的改善。 圖 24 GSM 中的跳頻 在上、下行線，兩個方向上，突發(fā)序列號在時間上相差 3BP，跳頻序列在頻率上相差 45MHz。 1． GSM 跳頻種類 GSM 中的跳頻可分為基帶跳頻和射頻跳頻兩種。基帶跳頻是通過腔體合成器來實現(xiàn)的， 而射頻跳頻是通過混合合成器來實現(xiàn)的。 2．跳頻的優(yōu)點 南京郵電大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 6 GSM 采用跳頻有兩個原因，是因為它可起到頻率分集和干擾源分集的 作用。 3．跳頻序列 小區(qū)中攜帶有 BCCH 的載頻，不能用于跳頻，因為它攜帶有 FCCH、 SCH 及 BCCH 信 道，需要不停的向該小區(qū)的所有手機廣播同步消息及系統(tǒng)消息。在 GSM 規(guī)范中有兩個參數(shù) 用來定義跳頻序列，分別是 MAIO（移動分配指針偏移）和 HSN（跳頻序列號）。 MAIO 因需描述跳頻重復(fù)功能的起點，所以該參數(shù)的取值與參與跳頻的頻率數(shù)一樣多。 MA（移動配置表）的頻點數(shù)應(yīng)在 1～ 64 之間，產(chǎn)生跳頻序列要經(jīng)過 — 個十分復(fù)雜的算法過程，參與計算的參數(shù)有 FN（當(dāng)前的幀號及獲得的描述幀號的 T T T3 值）、 MAIO、 HSN。 HSN 有 64 個不同的值，通常 — 個小區(qū)應(yīng)使用相同的 HSN 值、不同的 MAIO 值，因為這是要避免同 — 小區(qū)信道之間的干擾。當(dāng)同一小區(qū)出現(xiàn)相同的 MAIO 后將導(dǎo)致嚴(yán)重的 TCH 指配失敗。兩個擁有相同 HSN 不同 MAIO 的載波，在同時發(fā)送的突發(fā)脈沖使用相同的頻率。相反，當(dāng)兩個使用同 — 跳頻組， MAIO 也相同的但 HSN 不同的載波，它只會對突發(fā)脈沖的 1/n 干擾。 MS 可以由系統(tǒng)廣播消息中提供的小區(qū)參數(shù)來根據(jù)算法導(dǎo)出跳頻序列和小區(qū)的跳頻序列號。在使 用同一跳頻組的相鄰小區(qū)中，應(yīng)注意使用不同的 HSN，該做法可獲得干擾源分集增益。但注意應(yīng)盡量避開使用 HSN=0 的情況（它是循環(huán)跳頻），因為它會導(dǎo)致低質(zhì)量的干擾源分集。 4．跳頻使用 跳頻技術(shù)雖然能夠帶來很大益處，但在應(yīng)用時需注意以下幾點： 1）、對于公共信道必須使用固定頻率。因此在做頻率規(guī)劃時必須把 BCCH 信道頻率以 4/12 方式進(jìn)行復(fù)用，不參加跳頻。 2）、要獲得比較明顯的跳頻增益，一般要求參加跳頻的頻率數(shù)在 3 個以上，對于基帶跳 頻應(yīng)有 3 個以上的收發(fā)信機參加跳頻。另外不同的廠家可 能有不同的跳頻算法，跳頻算法的 好壞直接影響跳頻效果。 3）、在采用緊密頻率復(fù)用方式時，同頻干擾會顯著增加，因此必須在提高頻率利用率與 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量兩方面進(jìn)行的權(quán)衡考慮。此時無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作將比傳統(tǒng) 4/12 方式更加復(fù)雜，許多因素包括站點的選取、頻率的規(guī)劃、參加跳頻的頻率數(shù)、跳頻算法的選取等都會影響跳 頻的效果。 4）、將跳頻與其它無線鏈路控制技術(shù)如功率控制、不連續(xù)發(fā)射等結(jié)合使用將會進(jìn)一步提 高系統(tǒng)的抗干擾能力。 另外，跳頻與不連續(xù)發(fā)射可以降低干擾，但當(dāng)大負(fù)荷時，所有的發(fā)信機都同時打開，碰 撞的機會很 大，跳頻的作用體現(xiàn)不出來。若按照 4/12 分組方案，鄰頻碰撞也無妨，但若采用 多頻復(fù)用技術(shù)，鄰頻的距離小于 12，彼此干擾變大，若采用跳頻技術(shù)，且負(fù)荷不大時，可以 減小碰撞機會。 切換 切換，就是指將一個正處于呼叫建立狀態(tài)或忙狀態(tài)的 MS 轉(zhuǎn)換到新的業(yè)務(wù)信道上的過程。 切換是由網(wǎng)絡(luò)決定的，一般在下述三種情況下要進(jìn)行切換： 通話過程中從一個基站覆蓋區(qū)移動到另一個基站覆蓋區(qū)； 由于外界干擾而造成通話質(zhì)量下降時，必須改變原有的話音信道而轉(zhuǎn)接到一條新的 空閑話音信道上去，以繼續(xù)保持通 話。 MS 在兩個小區(qū)覆蓋重疊區(qū)進(jìn)行通話，可占用的 TCH 這個小區(qū)業(yè)務(wù)特別忙，這時 BSC 通知 MS 測試它鄰近小區(qū)的信號強度、信道質(zhì)量，決定將它切換到另一個小區(qū)，這就是業(yè)務(wù) 平衡所需要的切換。切換是移動通信系統(tǒng)中一項非常重要的技術(shù)，切換失敗會導(dǎo)致掉話，影響網(wǎng)絡(luò)的運南京郵電大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 7 行質(zhì)量。因此，切換成功率（包括切入和切出）是網(wǎng)絡(luò)考核的一項重要指標(biāo)，如何提高切換成功率，降低切換掉話率是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的重點之一，因此有必要對各種切換條件、流程進(jìn)行了解。 切換有多種切換： 小區(qū)內(nèi)部不同載頻間的切換，基站發(fā)送的是指派命 令（ Assignment Command） 同 BSC 內(nèi)的小區(qū)切換是最多的小區(qū)切換 相同 MSC 不同 BSC 間的切換 不同 MSC 間的切換 8 第三章 GSM 網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)覆蓋技術(shù) 室內(nèi)覆蓋的意義及覆蓋場所 1）隨著城市里移動用戶的飛速增加以及高層建筑越來越多，話務(wù)密度和覆蓋要求也不斷上升。這些建筑物多以鋼筋混凝土為骨架，再加上全 b閉式的外裝修，對移動電話信號有很強的屏 .作用。在大型建筑物的低層、地下商場、地下停車場等環(huán)境下，移動通信信號弱，手機無法正常使用，形成了移動通信的盲區(qū)和陰影區(qū) ；在中間 層，由于來自周圍不同基站信號的重疊，產(chǎn)生乒乓效應(yīng)，手機頻繁切換，甚至掉話，嚴(yán)重影響了手機的正常使用；在建筑物的高層，由于受基站天線的高度限制，無法正常覆蓋，也是移動通信的盲區(qū)。另外，在有些建筑物內(nèi)，雖然手機能夠正常通話，但是用戶密度大，基站信道擁塞，手機上線 P難。 移動通信的網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量、質(zhì)量是運營商獲取競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵因素。網(wǎng)絡(luò)覆蓋、網(wǎng)絡(luò) 容量、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量從根本上體現(xiàn)了移動網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)水平，是所有移動網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的主題。室 內(nèi)覆蓋系統(tǒng)正是在這種背景之下產(chǎn)生的。 進(jìn)行室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)建設(shè)的直接理由是： 覆 蓋方面，由于建筑物自身的屏 .和吸收作用，造成了無線電波較大的傳輸衰耗，形成 了移動信號的弱場強區(qū)甚至盲區(qū)； 容量方面，建筑物諸如大型購物商場、會議中心，由于移動電話使用密度過大，局部網(wǎng)絡(luò)容量不能滿足用戶需求，無線信道發(fā)生擁塞現(xiàn)象； 質(zhì)量方面，建筑物高層空間極易存在無線頻率干擾，服務(wù)小區(qū)信號不穩(wěn)定，出現(xiàn)乒乓切 換效應(yīng)，話音質(zhì)量難以保證，并出現(xiàn)掉話現(xiàn)象。 2）下面的地方都需要建立室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)： 室內(nèi)盲區(qū)； 新建大型建筑、停車場、辦公 、賓館和公寓等； 話務(wù)量高的大型室內(nèi)場所； 車站、機場、商場、體育 館、購物中心等，增加微蜂窩建立分層結(jié)構(gòu)； 發(fā)生頻繁切換的室內(nèi)場所； 高層建筑的中、高部，收到多個基站的電平近似的信號，導(dǎo)致沒有主服小區(qū)而產(chǎn)生“乒 乓切換” 室內(nèi)覆蓋的組成及解決方案 室內(nèi)覆蓋是針對室內(nèi)用戶群、用于改善建筑物內(nèi)移動通信環(huán)境的一種成功的方案，近幾 年在全國各地的移動通信運營商中得到了廣泛應(yīng)用。 室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)為上述問題提供了較佳的解決方案。其原理是利用室內(nèi)