1、移动通信工程课程设计报告系 别 信息工程学院 专业班级 通信工程 学生姓名 于慧妍 指导教师 张立新 罗薇 提交日期 2011 年 9 月 30 日 专业课程设计报告目 录一、设计目的 .1二、设计要求和设计指标 .1三、设计内容 .13.1 GSM网络分析 13.1.1 GSM网络基本原理 13.1.2 GSM网络分析.33.2优化调整方案 53.2.1天馈调整一般流程 53.2.3频率规划调整 .73.2.4参数调整.83.2.5 话务均衡.93.2.6 利用微蜂窝完善网络.9四、本设计改进建议 11五、总结 12六、主要参考文献 13专业课程设计报告1一、设计目的对移动通信的基本概念、基
2、本原理和组网技术有较全面的了解和领会，应能应用移动通信的原理与技术分析阐释常见移动通信方式中信息传输的发送与接收原理，应能分析设计一些简单移动通信系统，为移动通信系统的管理维护、研究和开发打下必要的理论基础和实际技能。二、设计要求和设计指标对正式投入运行的 GSM 网络进行参数采集、数据分析、找出影响网络运行质量的原因了解 GSM 发展简史了解数字移动基本技术熟悉 GSM 系统结构及相关接口了解 TDMA 帧结构熟悉 GSM 的区域定义及识别号了解 GSM 的逻辑信道及系统消息了解GSM 系统的移动性管理和安全性管理了解 GSM 移动网络结构及信令网结构三、设计内容1、对正式投入运行的 GSM
3、 网络进行参数采集、数据分析、找出影响网络运行质量的原因，并且通过参数调整或采取某些技术手段使网络达到最佳运行状态，使现有网络资源获取最佳效益，同时也对 GSM 网络今后的维护及规划建设提出合理化建议。2、优化调整方案在对数据进行详细采集、分析和研究后，常常会涉及到天馈系统的调整、基站的调测、频率规划的调整、系统参数的调整、话务均衡以及增加一些微蜂窝等优化方案实施活动。(1)天馈系统调整(2)基站调测(3)频率规划调整(4)参数调整(5)话务均衡(6)利用微蜂窝完善网络3.1 GSM网络系统分析3.1.1 GSM网络基本原理1、GSM 系统的基本结构（掌握 GSM 的网络拓扑模型、各网元在网络
4、中的位置和作用。 ）GSM 网络组成分为交换系统（SS）和基站系统（BSS） 。另外，所有对网络的维护操作管理（OMC）是通过网管设备来完成的。GSM 网络模型如图 3-1 所示专业课程设计报告2图 3-1交换系统SS：Switching System基本组成MSC：Mobile services Switching Center，移动业务交换中心。负责呼叫建立（也包括鉴权程序，呼叫控制，监视和计费。短信发送。 GMSC：Gateway MSC，关口 MSC。主要用为移动网络和其他网络的接口局。VLR：Visitor Location Register，拜访位置寄存器。主要用为临时存储和更新正
5、在服务小区内移动用户数据。HLR：Home Location Register，归属位置寄存器。储存用户参数（IMSI、补充业务和鉴权信息）和用户位置信息。AUC：AUthentication Center，鉴权中心。为 HLR 提供鉴权参数和三参数密匙。基站系统BSS：Base Station System基本组成BSC：Base Station Controller，基站控制器。主要无线基站的监视，与移动台连接处理，处理和管理小区资源及数据，小区的定位及切换。BSS 的操作与专业课程设计报告3维护。 BTS：Base Transceiver Station，基站收发信台（RBS2000 系
6、列） 。主要的功能有为有线无线的转换，RF 测量，天线分集，加密，调频，非连续发射，监视和测试。 3.1.2 GSM网络分析（1）覆盖问题（弱覆盖）分析：1）硬件（参数）故障：载频发射功率低，合路器类型不匹配（如 O3 站不能用 DDF,CBF3 等） ；MAX_TX_BTS 发射功率设置过小；载频 TX_POWER Offset 校准错误。 2)天馈线驻波比(反射功率)过大，对基站发射功率的衰耗过大。3)天线方位角、倾角不合理；建筑物或地形阻挡；天线高度与基站距离问题；网络规划中未做到连续覆盖（盲区） 。4)切换参数不合理，Neighbor List 定义不完整；造成频繁切换、不切换或迟切换
7、。（2）切换问题几种情况：1）切换失败：（BSC 之内、BSC 之间、MSC 之间）Handover failure。2）频繁切换：一次通话过程中在短时间内，会发生大量的切换，这种切换往往是在几个小区之间频繁相互进行。3）乒乓切换：这是频繁切换的一种特例，在两个小区之间发生频繁切换。4) 不合理切换：很多情况下，会存在不合理切换现象。5）不切换与没切换：不同于不合理切换，不切换为 Handover command 发出后没有切换，没切换为该切换时不切换。2、切换问题分析：1）切换失败的原因：设备硬件性能问题：主要是设备的射频部分和天馈部分可能会性能不好。弱覆盖：当准备进行切换时，通信质量已经不
8、能保证切换的正常运行。干扰较大：较大的干扰可能导致大量的无线链路误码，降低对切换接入译码的成功率。时钟不同步造成频繁切换失败。专业课程设计报告4有线网络中的一些链路问题（如配置错误、负荷不均、误码等）和参数设置问题（如定时器等）同样会造成 MSC 之间、BSC 之间的一些切换问题。HO COMPLETE-HO FAIL: MS 最终没有成功接入到目标小区。可判断为目标新信道发生了低层故障，一般为干扰或硬件故障所致。 （查看 BER/IOI/MA_FAIL_FROM_MS）2）频繁切换与乒乓切换的原因：主控小区不明显，导致某些区域各个小区的信号电平相当。 （在强信号中常出现）覆盖不好与话音质量差
9、导致切换到目标小区后，很快又因为紧急原因(多种原因)发生切换，最终很可能导致掉话。 （在弱信号中常出现）相邻小区的切换参数配置不合理，导致频繁切换。 （切换方式打开过多，须将一些不必要的方式关闭。如修改 margin，hreqave，hreqate 等参数，增加手机在目标小区停留时间） 3）不合理切换的原因：由于未进行仔细的现场测试，造成切换参数（如切换门限、优先级等）设置不当。某两个相邻小区之间未设置切换关系，导致切换需要通过第三小区迂回进行。第一目标小区阻塞也是不合理切换的原因之一4）不切换手机已解出邻小区的 BSIC，LAYER3 信息中已发出 HANDOVER COMMAND（切换指令
10、）但不能正常切换。检查干扰和邻小区参数。5）没切换源小区（SOURCE CELL）未做或作错目标小区（TARGET CELL）的切换数据，须添加NEIGHBOUR 或修改切换参数。目标小区阻塞也是没切换的原因之一。（3）接入失败问题分析：(-Call Setup Success Rate%-Ineffective ATT%)硬件故障 (尤其是天线连接错误，使手机占上同一站内错误小区)；不合理的覆盖或参数设置所引起的话务不合理的分配。SDCCH 占用时间过长导致拥塞(尤其要检查 LOCATION UPDATE 是否正常,防止繁忙的道路成为 LAC 的边界)。A 接口或 TCH 拥塞（通过 Lay
11、3 无法直接判断，虽然有 Assignment Failure 指示可能性）起呼与位置更新同时，位置更新时不能进行呼叫和被呼。上下行信号受干扰。专业课程设计报告5由于干扰使手机无法准确解调邻近小区的 BSIC 码或不能正确接收移动台测量报告。基站在通过 SDCCH 为手机分配好应使用的话音信道后,由于没有临近小区 BSIC 码而无法判断该使用哪个小区的话音信道。接收电平低于 RXLEV_ACCESS_MIN。 （一般存在弱覆盖）VLR、HLR 故障，鉴权加密失败。被叫用户忙,PSTN 拥塞,呼叫无应答,被叫号码错天线原因：a、由于两副天线俯仰角不同而产生的接入失败：在基站安装过程中每个定向小区
12、均有两副收发天线(单极化)，当小区的 DATABASE 中参数 CCCH_CONF=0 时，小区的 SDCCH 和BCCH 采用 NO-COMBINED MODE，这样，该小区的 BCCH 和 SDCCH 就有可能分别从两副不同的天线发出。当两副天线的俯仰角不同时，就会造成两副天线的覆盖范围不同，当用户能收到 BCCH 信号，但产生呼叫时却因无法占用 SDCCH 而接入失败。b、由于天线方位角原因而产生的接入失败：在基站安装过程中每个定向小区如果有两副天线，当两副天线的方位角不同时就会形成空洞区域。c、由于天馈线自身原因而产生的接入失败：天馈线损伤、进水、打折和接头处接触不良，均会降低发射功率
13、和接收灵敏度，从而产生严重的接入失败。d、天线连接不牢固，晃动。3.2优化调整方案在对数据进行详细采集、分析和研究后，常常会涉及到天馈系统的调整、基站的调测、频率规划的调整、系统参数的调整、话务均衡以及增加一些微蜂窝等优化方案实施活动。(1)天馈系统调整(2)基站调测(3)频率规划调整(4)参数调整(5)话务均衡(6)利用微蜂窝完善网络3.2.1天馈调整一般流程 $d6T5u5n3.2.2基站系统调测1）前提： 基站预热1 小时。其中基站的 GCLK Warming up 就需要 15-30 分钟。 综合测试仪预热30 分钟。 测试射频电缆和功率计均已计量校准，不能在现场校准。 终端装备软件
14、PCPLUS，CINDY 或 PROCOMM PLUS。2）基站接收部分校正 建议采用 CINDY 软件进行调测。 综合测试仪可采用 Motorola 2600 或 HP8920A 或 HP8648B 等。 测试仪处于 GENERATOR 状态，输出信号电平为-65.2dB( 实际输出电平要视 2 米长射频测试线的衰耗而定，如 2 米长射频测试线的衰耗为 1dB，则测试仪输出信号电平应相应为 -64.2DB)。输出信号至 BRANCH1-RX1A(DLNB0)，输出频率应与相应测试的信道号一致。具体如附录表 1.1。 PC 与 TCU 测试口用 9 芯-9 芯线连接。启动 CINDY 软件。
15、选择菜单 CONFIGURATION/FILES，在 SITE，NUMBER，CFE 空格内填入相应的基站名，基站号，工程师名。以便将测试过程记录备查。选择 ACCEPT 确定。按 EXIT 退出。此 LOG 文件以.00f 为扩展名，只能用 CINDY 软件重放。 选择菜单 COMMISSIONING，单击 PREPARE RCU，使 TCU 处于测试状态。选择菜单 RCU Windows/Log File，也可将整个调测过程记录下来，利用 NOTEPAD 重放不难发现，整个记录过程就是一个利用 PCPLUS 进行调测的过程。 选择 RX PATH CALIBRATION，选择 Antenn
16、a1-Reception A，按终端提示的信道号调整测试仪的输出频点，按次序进行校准。 重复以上过程，直至 Antenna1-Reception B(Dup0)，Antenna2 ，Antenna3 全部校正完毕并存盘。 检查校正结果有否通过，其中每根天线校准的 OFFSET STEPS 必须小于 32，而且任何一个校准值不能为 80H，其结果为 OK 方通过。否则重测直至通过为止。 对于 MCELL2、MCELL6 的全向站，只需校正 Antenna1。对于 MCELL6 小于 Sect2/2/2 的定向站，须校正 Antenna1，Antenna2，Antenna3。 对于大于 SECT2
17、/2/2 的站，则必须校正 TCU 所在专业课程设计报告7机架的 Antenna 和扩展到该架的 Antenna。对于 MCELL6 的全向站改定向时，原有 TCU 还须增校所增 Antenna 的 RX PATH CALIBRATION。 对于具有 EGSM 功能的 SCU/TCU，同样要求进行扩展频段(979-1019 共计 6 个频点)的接收校准。 工程师在完成接收和发射部分的校正后，在确认校正值都正常后，要将校正值存到 BSC 上，该指令为 store_cal_data #。3.2.3频率规划调整目前的频率规划方案：512540 中的偶数频点做为 BCCH（主频）频点，共 15 个主频
18、，采用 15/5 复用方式，512540 的奇数频点和 541?586 的频点做 TCH 频点，共 60 个频点，采用1/3 复用方式，共分成 6 组，每组 10 个频点。该方案对于基站密度不大，频率复用次数不多，特别是在 GSM1800 建网早期，会收到比较理想的效果。这种方案对于目前网络存在如下问题：频率复用距离短，存在一定的主频间同频干扰，对信令行为（直接反映为信令方面的指标，如因主频间干扰造成的在 DT 测试中的呼叫尝试失败）有一定的影响。另一方面，使用 512540 奇数频点的 TCH 信道会受到相邻 BCCH 频率的严重干扰。根据我们长期观察及理论分析，在整个无线环境中，主频对网络
19、的影响最为严重。因为主频是以最大功率并以恒定功率发射，有些无线功能，如下行动态功率控制、下行不连续发射 DTXD 等，对主频载波不起作用，而且现在网络中绝大多数 TCH 的每线话务量远小于 1ERL，即一个主频载波的输出功率远大于一个 TCH 载波的输出功率。下面我们做如下假设：设每线话务=0.3ERL ，即每信道（或载波）的平均工作时间（即发射机工作时间）只占33%，那么与全时间工作的主频载波比较将弱化了 5dB。DTXD 功能的启动，参与此功能的 TCH 载波发射机的输出功率比未能参与此功能的 BCCH 载波发射机的输出功率弱化了 3dB。深度动态功率控制启动后，根据粗略统计效果，TCH
20、载波发射机的输出功率将弱化 5dB。从上述比较结果看：TCH 载波的输出功率比 BCCH 载波的输出功率要弱化近 13 dB。而 512-540 中的奇数频点做为 TCH 频点，共 14 个频点，这意味着，每个这样的频点都存在两个 BCCH的邻频。随着频率复用度越来越高，为了降低全网的干扰，必须启动下行动态功率控制和 DTXD，而下行动态功率控制和 DTXD 一启动，这 14 个 TCH 频点将受到严重的邻频干扰。专业课程设计报告83.2.4参数调整GSM 系统是由欧洲电信标准化委员会研究确定的一种标准化系统。其中的大部分参数在 GSM 规范中都有严格的定义。但在各家生产厂商研制过程中，根据自
21、身的经验都会增加许多优化网络的参数设置。或者将规范的参数适当的调整以适应自身设备的协议。BSC 中有关数据参数的调整方法如下所述。1邻小区关系小区测量载频必须是邻近小区的 BCCH 载频，测量频点过多和过少都会影响测量性能。相邻小区切换参数应满足信号场强、时间量和信号质量及相应算法。依据场强测试图和话务量分布，调整相邻小区的定义。为实现 BSC 间越区切换，除定义路由参数外，还需定义外部小区、外部小区载频以及该小区的基站识别码 BISC。调整各类越区切换门限参数惩罚值，改变切换边界、切换门限和避免乒乓切换效应。小区切换门限、正常切换最小间隔、切换不成功时的最小切换间隔和功率控制门限调整参数设置
22、不当，或小区话务不均衡等原因，致使越区切换过于频繁，应针对不用的原因，做出相应调整。2.小区参数调整小区参数调整应依据 OMC、BSC 的各种测量分析报告、路测测试结果及网络测试软件运行结果等来协调进行。参数调整时，应注意各参数之间的相互牵连和影响。根据小区的话务量，调整 BCCH/CCCH 信道中 AGBLK 和 BS-PA-MFRMS。如小区话务量增大，应适当增加 AGBLK 和 BS-PA-MFRMS。对于高发射功率的基站的小区应调整 BTS 峰值功率的预衰减参数BSTXPWR，以降低基站发射功率，减少对邻近基站的干扰。通常还应满足BSPWRBSPWRB，BSTXPWPBSPWRT 的关
23、系。对于城市高楼密集的小区内室内覆盖较差情况，降低参数 ACCMIN，可在一定程度上改善室内覆盖，但通话品质有可能会下降，应予仔细权衡、折衷和调整。3改善通话质量专业课程设计报告9从 OMC、BSC 测量分析报告和路测数据结果获得的干扰分析（找到干扰来源及受干扰小区），采用调整天线、改变覆盖范围、修改 TCH 频率和 BCCH 载频等方法，减少干扰影响。4切换调整必须根据路测结果、小区位置和话务分布，调整小区切换流向。越区切换次数越多，将影响通话质量。一个小区越区切换的切入、切出有一定比例。从统计观点看，20%80%切出属正常。过低过高均应调整系统。应检查相邻小区之间的切换参数覆盖范围是否合理
24、等原因，然后做相应调整。在切换门限定义正确的条件下，信道数不足是越区切换成功率低的主要原因。调整方法是增加信道数、改变相应参数分流话务量或增设微蜂窝基站。3.2.5 话务均衡一种 GSM 网络话务均衡优化方法，先计算出各小区的初始资源利用率，挑选资源利用率最高的小区列入种子小区；将种子小区的 CRO 下调：若相邻小区的资源利用率提高，并不超过调整前的最大资源利用率，更新种子小区的 CRO 及各小区的话务负荷数据；若相邻小区的资源利用率提高，但出现超过本轮调整前的最大资源利用率小区，将这种小区加入种子小区列表，并对其 CRO下调；如果相邻小区的资源利用率不变，则加大对种子小区的 CRO 下调幅度
25、进行调整。一种 GSM 网络话务均衡方法，先计算出各小区的初始资源利用率和话务分布，记录资源利用率最高的小区的资源利用率，并将其列入种子小区；将种子小区的 CRO 下调，计算出各小区的话务增减及相应的资源利用率，根据下述情况进行处理：(1) 若至少有一个相邻小区的资源利用率提高，但没有超过本轮调整前的最大资源利用率，本轮调整有效，更新种子小区的 CRO，以及各小区的话务负荷数据，结束本轮调整；(2)若相邻小区的资源利用率提高，但存在一个或多个超过本轮调整前的最大资源利用率地小区，将这种小区的 CRO 都下调，且加入种子小区列表，当种子小区列表出现重复小区时，说明产生死循环，本轮调整无效；(3)
26、如果没有一个小区的话务有变化，则加大对种子小区列表的所有小区的 CRO 下调幅度进行调整，直到有小区的资源利用率发生变化。 3.2.6 利用微蜂窝完善网络1、宏蜂窝直放站这是采用室外天线将附近宏蜂窝基站的信号接收后经放大处理，再由室内天线分布到所需覆盖专业课程设计报告10的位置。这种采用无线耦合的方式，对于存在频率复用较高的市区，需严格调试，以免对网络造成干扰。由于直放站本身没有增加信道资源，只是信号的延伸，故直放站一般用于低话务量的地方，覆盖范围也罗小，一般只能作为补盲点来使用。如小型酒楼、地下停车场等。2、微蜂窝室内覆盖微蜂窝就是一个基站，只不过基站的发射天线是分放在室内。微蜂窝增加了网络
27、的信道资源，可提高网络容量和通话质量，适合于大范围的室内覆盖。它一般用于话务量密集的地方（如：星级酒店、大型娱乐场所、商业和商业中心等） ，既保证优良的覆盖，又分担了周围基站的话务量。专业课程设计报告11四、 本设计改进建议我国的 GSM 网络正在迅速的发展，最大的问题是城市通信热点的增多，以及农村的全面覆盖，为实现 GSM 网络无缝隙覆盖，保持高的通话质量，GSM 网络优化工作任重道远。移动通信网络的维护与固定电话网络的维护之间的差别是很大的，最大的区别是移动通信网络的不可以预知性，比如周围环境，话务量等。另外，网络规划中有大量的小区设计参数，这在固定电话网中是没有的，这些小区设计参数大多数
28、是可以调整的，比如接入电平门限，切换电平门限，相邻小区定义，频率配制等，他们会直接影响网络的服务质量，所以为了保证整个移动网络的服务质量，就必须不停的观察和检测整个移动网，找出并排除故障，提高网络质量（如提高接通率，提高话音质量，降低掉话率等） ，这是网络优化的基本任务，一个完善的网络往往需要经历从最初的网络规划，工程建设，投入使用，到日常维护，网络优化的历程，并进入循环，对相对稳定的 GSM 网络加强优化工作，搞好运行维护，提高通信网络质量。专业课程设计报告12五、总结通过本次课程设计的学习，我了解移动通信的基本概念、基本原理和组网技术，应能应用移动通信的原理与技术分析阐释常见移动通信方式中
29、信息传输的发送与接收原理。以上讨论的只不过是 GSM 网络的冰山一角。在以后出现的问题更多，更复杂，一定要树立全局观念，从整体上理解 GSM 网络，同时又要注重局部细节的分析，不要放过任何一个可疑点，因为一些故障往往是由于很多不起眼，看似不相干的设备、参数引起的。特别是在故障分析时，一定要理清思路，根据流程一步步查找问题故障点，切不可在没有找到故障点时，盲目制定方案。在优化过程中，要结合各种优化方法，从多个角度出发，尽量多收集原始数据，这为判断故障点，分析故障原因非常有帮助。另外，移动通信网络是在不断飞速发展的，因此新技术、新问题将会不断出现，只有通过不断的学习和经验积累，特别是针对新技术的了解和知识储备，才能跟上技术的发展步伐，通过网络优化，使移动通信网络质量也随之提升。专业课程设计报告13六、主要参考文献1吴伟陵主编，移动通信原理(第 2 版)，北京：电子工业出版社，20092彭利标编著，移动通信设备(第 2 版)，北京：电子工业出版社，20063华为技术有限公司编著，GSM 无线网络规划与优化4中兴通讯股份有限公司编著，TD-SCDMA 移动通信技术5杨秀清等，移动通信技术，人民邮电出版社，2008 年
