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雙時隙合并 為神魔要應(yīng)用到 海域或高鐵???
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問題答案
( 3 )
可以延伸覆蓋距離
回答者:
Prince1225
回答時間:2012-04-12 21:33


1、一般小區(qū)TA時間提前量為63,那么就限制了普通GSM小區(qū)覆蓋半徑,計算方式如下。GSM 1TS為156.25bit,時長為577us,即每比特時長為3.69us/bit。
可以計算在TA容許時間范圍內(nèi)覆蓋長度為
3.69*63*光速=70Km,考慮信號來回路程時間為35Km。而通過雙時隙合并技術(shù)后,TA時間提前量一般設(shè)置為219(設(shè)置范圍0~255),因此計算最大覆蓋距離為 3.69*219*光速/2=121Km。
2、GSM系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用,目前使用的頻段主要有:GSM900MHz,GSM1800MHz和PCS1900MHz。在這些系統(tǒng)中,移動臺最大接入半徑為35公里,這個限制來源于GSM協(xié)議本身。
隨著GSM系統(tǒng)應(yīng)用場合的不同,對GSM系統(tǒng)的覆蓋范圍也有新的要求,對于海岸覆蓋,近海島嶼覆蓋、沙漠覆蓋等情況,話務(wù)量較低,但覆蓋半徑要求很大,這些地方的地理特征決定了信號傳播損耗比較小,因此可以達到大于35公里的覆蓋。
對于近海島嶼地區(qū)和海岸地區(qū),隨著旅游業(yè)的發(fā)展,這些地區(qū)存在著一個潛在的用戶群體, 也是有消費實力的用戶群體,因此GSM大覆蓋具有很好的市場前景。
在GSM 的后續(xù)協(xié)議版本中,GSM系統(tǒng)的頻段有所擴展,其中GSM400系統(tǒng)的覆蓋半徑理論上可以達到120公里。然而GSM400目前還沒有商用系統(tǒng),并且用戶需要更換移動臺,所以從市場角度來看,利用GSM400系統(tǒng)實現(xiàn)上述地區(qū)覆蓋不是很現(xiàn)實。
GSM900系統(tǒng)的傳播損耗大于GSM400系統(tǒng)的傳播損耗,損耗和傳播距離成正比,如果我們不要求達到120公里而只要求達到70公里左右的覆蓋,GSM900系統(tǒng)應(yīng)該是可行的,并且現(xiàn)在GSM900系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用。因此,以下討論GSM廣覆蓋是基于GSM900系統(tǒng)。
二、 GSM系統(tǒng)覆蓋范圍限制
GSM系統(tǒng)在一個載頻上,采用了TDMA方式,由8個時隙組成一幀,8個時隙對應(yīng)于8條物理信道。
通話時,一個用戶占用一個時隙,也就是一個時間窗口,在基站部分,每個時隙對應(yīng)于一個用戶,因此基站接收手機發(fā)送的數(shù)據(jù)只能落入自己信道的時間窗口,不能落入下一個時間窗口,否則會影響到下一個信道。
MS處于待機狀態(tài)時,不知道離BTS的距離是多少,因此MS在發(fā)送第一個接入請求時,總是以自己的時間窗口為基準,由于空間傳輸有延時,因此MS信號到達BTS時,時間窗口有錯位,即有一延時,如圖1所示。BTS對時間窗口的要求十分嚴格,為了要求MS信號到達BTS時,落在BTS的接收時間窗口內(nèi),MS必須提前發(fā)送信號,提前發(fā)送信號的時間量,由BTS告訴MS,這就是時間提前量TA,它以比特為單位進行計量。

圖1 接入脈沖時延
BTS根據(jù)接收信號計算TA,然后周期性傳送給MS,傳送TA值時,采用一個字節(jié)的長度。GSM協(xié)議規(guī)定,GSM900和GSM1800系統(tǒng)中,采用6比特傳送TA值,還有兩個比特保留,因此,能夠通知MS最大的TA值是63,即63bit,每個bit相當(dāng)于3.69微秒。
TA是為了補償空中傳輸時延,手機申請信道時,發(fā)送接入脈沖AB,BTS接收到AB就可以確定TA。手機移動引起TA的變化,BTS是根據(jù)常規(guī)突發(fā)脈沖計算出TA的變化量,然后調(diào)整TA值發(fā)送給手機。
空中傳輸時延包括下行和上行時延,上行和下行距離相同,信號傳輸速度等于光速,因此,可以計算最大的覆蓋半徑為:
(63×3.69×10-6)×3×108 / 2 = 35 (公里)
所以說GSM900和GSM1800系統(tǒng)協(xié)議最大覆蓋半徑是35公里。
如果MS 距離基站的距離超過35公里,隨機突發(fā)脈沖AB的有效數(shù)據(jù)將會落入下一個時間窗口,這樣基站就無法正確接收AB,也就是說在35公里之外的手機就不能接入該小區(qū), 而且這個AB還破壞了下一個信道上的數(shù)據(jù),造成下一個信道的數(shù)據(jù)不能正確接收。
三、 小區(qū)擴展覆蓋技術(shù)
當(dāng)覆蓋半徑超過35公里時,此時需要手機支持TA>63,但GSM900 MS識別的TA最大為63比特,對于MS,我們不可能對大量現(xiàn)有的MS進行升級,因此考慮現(xiàn)有的MS不變的情況下,對BSS進行升級, 來突破35公里的限制。
1. 雙時隙技術(shù)
一種簡單的實現(xiàn)方案是使用兩個時隙來完成一個信道的功能,這樣就可以在理論上保證覆蓋范圍從0到120公里均可以滿足要求。
如果GSM900系統(tǒng)的覆蓋半徑大于35公里,手機發(fā)送信道請求時,在基站側(cè)接收到的接入突發(fā)脈沖將跨越兩個時隙,因此控制信道需要采用兩條物理信道,即連續(xù)的兩個時隙。
MS在無線接口上的時間提前量TA的最大取值為63,當(dāng)空中延時大于63時,信號到達基站的時間會跨越兩個時隙,如圖2所示,因此專用控制信道和業(yè)務(wù)信道也要使用兩條相鄰的物理信道,另外,考慮到異步切換,一個用戶的業(yè)務(wù)信道也需要兩條相鄰的物理信道。

圖2 時延關(guān)系
考慮在BTS采用兩個時隙處理一個用戶的數(shù)據(jù),我們把第二個時隙稱為擴展信道,如圖3所示。

圖3 擴展信道
信道擴展后的載頻如圖4所示。原來一個TRX可以提供8條物理信道,信道擴展后,一個載頻有4條物理信道,載頻的容量減少一半。

圖4 一個載頻實際的物理信道數(shù)
采用擴展信道方式后,理論上BTS的覆蓋范圍可以達到120公里,TA的最大取值為219。由于GSM900的實際傳播損耗比較大,還有上、下鏈路平衡問題等等,實際的覆蓋半徑無法達到120公里。
2. 接收時隙偏移技術(shù)
采用雙時隙技術(shù),理論上可以支持0~120公里的覆蓋距離,然而,GSM系統(tǒng)接入半徑大于35公里時,下行覆蓋半徑和上行覆蓋半徑相比,小區(qū)覆蓋半徑應(yīng)該由上行覆蓋半徑確定。這是由于下行可以通過加大基站的發(fā)射功率、加高發(fā)射天線的高度等方法來增大覆蓋,但是手機的功率是標準的, 天線高度受限。所以,實際的覆蓋半徑一般達不到120公里。
采用雙時隙技術(shù)實現(xiàn)比較簡單,但每個載頻的用戶數(shù)減少了很多。
我們把覆蓋半徑分成幾類,如0~35公里、35~70公里等,根據(jù)覆蓋半徑把BTS的信道分成相應(yīng)幾類,各覆蓋半徑內(nèi)的用戶分別使用對應(yīng)信道類里的信道。這種方法可以采用接收時隙偏移技術(shù),如圖5所示。正常情況下,BTS在T1時刻發(fā)送,MS1在T2時刻接收,MS1根據(jù)接收到的時間提前量延時3個時隙在T5時刻發(fā)送,BTS在T6時刻接收,T6和T1相差3個時隙,這是GSM協(xié)議規(guī)定的MS收發(fā)相差3個時隙。在接收時刻偏移情況下,BTS在T1時刻發(fā)送,MS2在T4時刻接收,根據(jù)時間提前量,在T7時刻開始發(fā)送,BTS在T8時刻開始接收,T8和T3相差3個時隙。

圖5 BTS和MS接收、發(fā)送時間關(guān)系
正常情況下BTS發(fā)送數(shù)據(jù)的時刻是時隙的開始時刻,接收數(shù)據(jù)的時刻和發(fā)送數(shù)據(jù)的時刻對齊。時隙偏移情況下,BTS發(fā)送時刻是時隙的開始時刻,接收數(shù)據(jù)時刻和發(fā)送數(shù)據(jù)時刻偏移了△T=T3-T1。△T實際使用可以取63比特,對應(yīng)于35公里。因此BTS以T3時刻為接收基準,實際的接收覆蓋范圍為35~70公里。
四、 小區(qū)擴展覆蓋解決方案
在擴展覆蓋小區(qū)中,一般需要應(yīng)用高功率功放,如80W以上的功放,同時還需要使用塔放,擴展覆蓋小區(qū)的覆蓋半徑可以達到70公里左右。
1. 超大覆蓋小區(qū)
超大覆蓋小區(qū)中每個載頻覆蓋范圍大于35公里,理論上可以達到120公里,每個載頻上 可用信道共有4個,每條信道覆蓋全部的小區(qū)區(qū)域,小區(qū)的覆蓋為0~120公里。
小區(qū)的覆蓋半徑僅僅受限于下行的發(fā)射功率和手機上行的接收電平。
這種方法無需知道覆蓋區(qū)域內(nèi)用戶的分布情況,適用于話務(wù)量較小,用戶不多的區(qū)域,只解決覆蓋問題。
2. 智能分層的超大覆蓋小區(qū)
小區(qū)內(nèi)的載頻分成兩類,一類載頻負責(zé)35公里內(nèi)的用戶,稱之為內(nèi)區(qū)載頻,另一類負責(zé)大于35公里的用戶,稱之為外區(qū)載頻。小區(qū)覆蓋分為兩部分:半徑小于35公里和半徑大于35公里,如圖6所示。

圖6 智能分層超大覆蓋小區(qū)
BCCH載頻覆蓋整個小區(qū),對于在35公里之內(nèi)的MS,自動分配到內(nèi)區(qū)載頻上;對于大于35公里的用戶接入后,分配在外區(qū)載頻上。
手機可以自動從內(nèi)區(qū)載頻切換到外區(qū)載頻,也可以從外區(qū)載頻切換到內(nèi)區(qū)載頻上,還可以和相鄰小區(qū)進行自動切換。
這種方案比上一種方案提高了系統(tǒng)的信道容量,適用于內(nèi)層覆蓋區(qū)域的話務(wù)容量比較大、外層區(qū)域的話務(wù)量較少的情況,主要是解決覆蓋問題。這種方案可以在提供廣覆蓋的同時,又盡量減少容量上的損失。
3. 智能雙小區(qū)的超大覆蓋小區(qū)

圖7 智能雙小區(qū)覆蓋
對于需要擴展覆蓋的區(qū)域?qū)嵭须p小區(qū)覆蓋,一個小區(qū)的覆蓋半徑為35公里,另一個小區(qū)覆蓋范圍為35~70公里,如圖7所示,兩個小區(qū)分別有各自的BCCH載頻。 手機可以在各小區(qū)之間進行自動切換。
這種方案既可滿足容量要求,又可以提供廣覆蓋,以最小的投資,提供廣覆蓋和富有競爭力的容量。
五、 結(jié)束語
目前邊際網(wǎng)發(fā)展迅速,引起人們的普遍關(guān)注。而對于海岸、近海島嶼和沙漠等地區(qū)覆蓋應(yīng)屬于邊際網(wǎng)的范疇,但它們的覆蓋情況與一般地區(qū)邊際網(wǎng)的覆蓋又略有不同,其話務(wù)量一般較低,而覆蓋半徑要求很大,實際覆蓋半徑要求大于35公里,需要突破GSM900系統(tǒng)的限制。
可以計算在TA容許時間范圍內(nèi)覆蓋長度為
3.69*63*光速=70Km,考慮信號來回路程時間為35Km。而通過雙時隙合并技術(shù)后,TA時間提前量一般設(shè)置為219(設(shè)置范圍0~255),因此計算最大覆蓋距離為 3.69*219*光速/2=121Km。
2、GSM系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用,目前使用的頻段主要有:GSM900MHz,GSM1800MHz和PCS1900MHz。在這些系統(tǒng)中,移動臺最大接入半徑為35公里,這個限制來源于GSM協(xié)議本身。
隨著GSM系統(tǒng)應(yīng)用場合的不同,對GSM系統(tǒng)的覆蓋范圍也有新的要求,對于海岸覆蓋,近海島嶼覆蓋、沙漠覆蓋等情況,話務(wù)量較低,但覆蓋半徑要求很大,這些地方的地理特征決定了信號傳播損耗比較小,因此可以達到大于35公里的覆蓋。
對于近海島嶼地區(qū)和海岸地區(qū),隨著旅游業(yè)的發(fā)展,這些地區(qū)存在著一個潛在的用戶群體, 也是有消費實力的用戶群體,因此GSM大覆蓋具有很好的市場前景。
在GSM 的后續(xù)協(xié)議版本中,GSM系統(tǒng)的頻段有所擴展,其中GSM400系統(tǒng)的覆蓋半徑理論上可以達到120公里。然而GSM400目前還沒有商用系統(tǒng),并且用戶需要更換移動臺,所以從市場角度來看,利用GSM400系統(tǒng)實現(xiàn)上述地區(qū)覆蓋不是很現(xiàn)實。
GSM900系統(tǒng)的傳播損耗大于GSM400系統(tǒng)的傳播損耗,損耗和傳播距離成正比,如果我們不要求達到120公里而只要求達到70公里左右的覆蓋,GSM900系統(tǒng)應(yīng)該是可行的,并且現(xiàn)在GSM900系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用。因此,以下討論GSM廣覆蓋是基于GSM900系統(tǒng)。
二、 GSM系統(tǒng)覆蓋范圍限制
GSM系統(tǒng)在一個載頻上,采用了TDMA方式,由8個時隙組成一幀,8個時隙對應(yīng)于8條物理信道。
通話時,一個用戶占用一個時隙,也就是一個時間窗口,在基站部分,每個時隙對應(yīng)于一個用戶,因此基站接收手機發(fā)送的數(shù)據(jù)只能落入自己信道的時間窗口,不能落入下一個時間窗口,否則會影響到下一個信道。
MS處于待機狀態(tài)時,不知道離BTS的距離是多少,因此MS在發(fā)送第一個接入請求時,總是以自己的時間窗口為基準,由于空間傳輸有延時,因此MS信號到達BTS時,時間窗口有錯位,即有一延時,如圖1所示。BTS對時間窗口的要求十分嚴格,為了要求MS信號到達BTS時,落在BTS的接收時間窗口內(nèi),MS必須提前發(fā)送信號,提前發(fā)送信號的時間量,由BTS告訴MS,這就是時間提前量TA,它以比特為單位進行計量。

圖1 接入脈沖時延
BTS根據(jù)接收信號計算TA,然后周期性傳送給MS,傳送TA值時,采用一個字節(jié)的長度。GSM協(xié)議規(guī)定,GSM900和GSM1800系統(tǒng)中,采用6比特傳送TA值,還有兩個比特保留,因此,能夠通知MS最大的TA值是63,即63bit,每個bit相當(dāng)于3.69微秒。
TA是為了補償空中傳輸時延,手機申請信道時,發(fā)送接入脈沖AB,BTS接收到AB就可以確定TA。手機移動引起TA的變化,BTS是根據(jù)常規(guī)突發(fā)脈沖計算出TA的變化量,然后調(diào)整TA值發(fā)送給手機。
空中傳輸時延包括下行和上行時延,上行和下行距離相同,信號傳輸速度等于光速,因此,可以計算最大的覆蓋半徑為:
(63×3.69×10-6)×3×108 / 2 = 35 (公里)
所以說GSM900和GSM1800系統(tǒng)協(xié)議最大覆蓋半徑是35公里。
如果MS 距離基站的距離超過35公里,隨機突發(fā)脈沖AB的有效數(shù)據(jù)將會落入下一個時間窗口,這樣基站就無法正確接收AB,也就是說在35公里之外的手機就不能接入該小區(qū), 而且這個AB還破壞了下一個信道上的數(shù)據(jù),造成下一個信道的數(shù)據(jù)不能正確接收。
三、 小區(qū)擴展覆蓋技術(shù)
當(dāng)覆蓋半徑超過35公里時,此時需要手機支持TA>63,但GSM900 MS識別的TA最大為63比特,對于MS,我們不可能對大量現(xiàn)有的MS進行升級,因此考慮現(xiàn)有的MS不變的情況下,對BSS進行升級, 來突破35公里的限制。
1. 雙時隙技術(shù)
一種簡單的實現(xiàn)方案是使用兩個時隙來完成一個信道的功能,這樣就可以在理論上保證覆蓋范圍從0到120公里均可以滿足要求。
如果GSM900系統(tǒng)的覆蓋半徑大于35公里,手機發(fā)送信道請求時,在基站側(cè)接收到的接入突發(fā)脈沖將跨越兩個時隙,因此控制信道需要采用兩條物理信道,即連續(xù)的兩個時隙。
MS在無線接口上的時間提前量TA的最大取值為63,當(dāng)空中延時大于63時,信號到達基站的時間會跨越兩個時隙,如圖2所示,因此專用控制信道和業(yè)務(wù)信道也要使用兩條相鄰的物理信道,另外,考慮到異步切換,一個用戶的業(yè)務(wù)信道也需要兩條相鄰的物理信道。

圖2 時延關(guān)系
考慮在BTS采用兩個時隙處理一個用戶的數(shù)據(jù),我們把第二個時隙稱為擴展信道,如圖3所示。

圖3 擴展信道
信道擴展后的載頻如圖4所示。原來一個TRX可以提供8條物理信道,信道擴展后,一個載頻有4條物理信道,載頻的容量減少一半。

圖4 一個載頻實際的物理信道數(shù)
采用擴展信道方式后,理論上BTS的覆蓋范圍可以達到120公里,TA的最大取值為219。由于GSM900的實際傳播損耗比較大,還有上、下鏈路平衡問題等等,實際的覆蓋半徑無法達到120公里。
2. 接收時隙偏移技術(shù)
采用雙時隙技術(shù),理論上可以支持0~120公里的覆蓋距離,然而,GSM系統(tǒng)接入半徑大于35公里時,下行覆蓋半徑和上行覆蓋半徑相比,小區(qū)覆蓋半徑應(yīng)該由上行覆蓋半徑確定。這是由于下行可以通過加大基站的發(fā)射功率、加高發(fā)射天線的高度等方法來增大覆蓋,但是手機的功率是標準的, 天線高度受限。所以,實際的覆蓋半徑一般達不到120公里。
采用雙時隙技術(shù)實現(xiàn)比較簡單,但每個載頻的用戶數(shù)減少了很多。
我們把覆蓋半徑分成幾類,如0~35公里、35~70公里等,根據(jù)覆蓋半徑把BTS的信道分成相應(yīng)幾類,各覆蓋半徑內(nèi)的用戶分別使用對應(yīng)信道類里的信道。這種方法可以采用接收時隙偏移技術(shù),如圖5所示。正常情況下,BTS在T1時刻發(fā)送,MS1在T2時刻接收,MS1根據(jù)接收到的時間提前量延時3個時隙在T5時刻發(fā)送,BTS在T6時刻接收,T6和T1相差3個時隙,這是GSM協(xié)議規(guī)定的MS收發(fā)相差3個時隙。在接收時刻偏移情況下,BTS在T1時刻發(fā)送,MS2在T4時刻接收,根據(jù)時間提前量,在T7時刻開始發(fā)送,BTS在T8時刻開始接收,T8和T3相差3個時隙。

圖5 BTS和MS接收、發(fā)送時間關(guān)系
正常情況下BTS發(fā)送數(shù)據(jù)的時刻是時隙的開始時刻,接收數(shù)據(jù)的時刻和發(fā)送數(shù)據(jù)的時刻對齊。時隙偏移情況下,BTS發(fā)送時刻是時隙的開始時刻,接收數(shù)據(jù)時刻和發(fā)送數(shù)據(jù)時刻偏移了△T=T3-T1。△T實際使用可以取63比特,對應(yīng)于35公里。因此BTS以T3時刻為接收基準,實際的接收覆蓋范圍為35~70公里。
四、 小區(qū)擴展覆蓋解決方案
在擴展覆蓋小區(qū)中,一般需要應(yīng)用高功率功放,如80W以上的功放,同時還需要使用塔放,擴展覆蓋小區(qū)的覆蓋半徑可以達到70公里左右。
1. 超大覆蓋小區(qū)
超大覆蓋小區(qū)中每個載頻覆蓋范圍大于35公里,理論上可以達到120公里,每個載頻上 可用信道共有4個,每條信道覆蓋全部的小區(qū)區(qū)域,小區(qū)的覆蓋為0~120公里。
小區(qū)的覆蓋半徑僅僅受限于下行的發(fā)射功率和手機上行的接收電平。
這種方法無需知道覆蓋區(qū)域內(nèi)用戶的分布情況,適用于話務(wù)量較小,用戶不多的區(qū)域,只解決覆蓋問題。
2. 智能分層的超大覆蓋小區(qū)
小區(qū)內(nèi)的載頻分成兩類,一類載頻負責(zé)35公里內(nèi)的用戶,稱之為內(nèi)區(qū)載頻,另一類負責(zé)大于35公里的用戶,稱之為外區(qū)載頻。小區(qū)覆蓋分為兩部分:半徑小于35公里和半徑大于35公里,如圖6所示。

圖6 智能分層超大覆蓋小區(qū)
BCCH載頻覆蓋整個小區(qū),對于在35公里之內(nèi)的MS,自動分配到內(nèi)區(qū)載頻上;對于大于35公里的用戶接入后,分配在外區(qū)載頻上。
手機可以自動從內(nèi)區(qū)載頻切換到外區(qū)載頻,也可以從外區(qū)載頻切換到內(nèi)區(qū)載頻上,還可以和相鄰小區(qū)進行自動切換。
這種方案比上一種方案提高了系統(tǒng)的信道容量,適用于內(nèi)層覆蓋區(qū)域的話務(wù)容量比較大、外層區(qū)域的話務(wù)量較少的情況,主要是解決覆蓋問題。這種方案可以在提供廣覆蓋的同時,又盡量減少容量上的損失。
3. 智能雙小區(qū)的超大覆蓋小區(qū)

圖7 智能雙小區(qū)覆蓋
對于需要擴展覆蓋的區(qū)域?qū)嵭须p小區(qū)覆蓋,一個小區(qū)的覆蓋半徑為35公里,另一個小區(qū)覆蓋范圍為35~70公里,如圖7所示,兩個小區(qū)分別有各自的BCCH載頻。 手機可以在各小區(qū)之間進行自動切換。
這種方案既可滿足容量要求,又可以提供廣覆蓋,以最小的投資,提供廣覆蓋和富有競爭力的容量。
五、 結(jié)束語
目前邊際網(wǎng)發(fā)展迅速,引起人們的普遍關(guān)注。而對于海岸、近海島嶼和沙漠等地區(qū)覆蓋應(yīng)屬于邊際網(wǎng)的范疇,但它們的覆蓋情況與一般地區(qū)邊際網(wǎng)的覆蓋又略有不同,其話務(wù)量一般較低,而覆蓋半徑要求很大,實際覆蓋半徑要求大于35公里,需要突破GSM900系統(tǒng)的限制。
回答者:
xhy1331
回答時間:2012-04-13 17:38


一個時隙 覆蓋半徑 為35千米左右 雙時隙 覆蓋半徑達121千米 大大減少了切換次數(shù) 降低了用戶的通話過程中的掉話率
回答者:
MEIGUIHUA123
回答時間:2012-04-16 10:31


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