一、緒論
很多大業(yè)務(wù)量的方案都是采用小的小區(qū)結(jié)構(gòu)以獲得足夠的容量。應(yīng)用低天線的小CELL經(jīng)常受到覆蓋范圍的很制，因此要獲得較好的覆蓋必須有數(shù)量極多的小區(qū)。有一種方法可以減少小區(qū)的數(shù)量，小CELL提供主要業(yè)務(wù)區(qū)的覆蓋，而大CELL覆蓋小CELL信號(hào)強(qiáng)度不足夠的地方，為了達(dá)到這個(gè)目的，需要一個(gè)在大CELL和小CELL之間分配業(yè)務(wù)的邏輯。小區(qū)的分層結(jié)構(gòu)（HCS）就是提供這種邏輯。這個(gè)功能在BSC中執(zhí)行。
二、背景
首先GSM的定位運(yùn)算是建立在“最好服務(wù)”上，這意味著一般情況下移動(dòng)臺(tái)選擇的小區(qū)是MS當(dāng)前所處位置上發(fā)信功率最高的小區(qū)，這樣如果要實(shí)現(xiàn)小CELL用于吸收業(yè)務(wù)而大CELL用于覆蓋的設(shè)想，必須在同一區(qū)域內(nèi)使不同大小的小區(qū)混合在一起，這樣做并不容易。盡管從鄰近大的CELL接收到的信號(hào)大，如果該地方的干擾小，小CELL也有足夠質(zhì)量。假設(shè)一個(gè)移動(dòng)臺(tái)鎖定在一個(gè)小CELL并向一個(gè)大CELL移動(dòng)，當(dāng)大CELL變得更好時(shí)即使小CELL還能提供可接受的質(zhì)量移動(dòng)臺(tái)還是將會(huì)向大CELL切換。
采用復(fù)層小區(qū)的另一個(gè)附加原因是容量冗余備份。如果在設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最大業(yè)務(wù)量?jī)H用小CELL計(jì)算，那么高層小區(qū)將用于在業(yè)務(wù)高峰期分擔(dān)一部分業(yè)務(wù)。小區(qū)分層結(jié)構(gòu)功能允許一個(gè)網(wǎng)絡(luò)有二層或三層的小區(qū)結(jié)構(gòu)，高層小區(qū)用于大的CELL而低層小區(qū)用于小的CELL。
分層小區(qū)功能是定位運(yùn)算中的一個(gè)完整的部分。
三、如何實(shí)現(xiàn)本功能
小區(qū)分層功能提供在網(wǎng)絡(luò)中區(qū)分小區(qū)層次的可能，能夠分成二層或三層。高層用于大CELL而低層用于小的CELL。例如當(dāng)在一個(gè)�。╪ormal）CELL網(wǎng)絡(luò)中增加一個(gè)large CELL以提供覆蓋間隙的覆蓋時(shí)，這個(gè)大小區(qū)將會(huì)開(kāi)成一個(gè)“umbrella ”CELL。另一例子是當(dāng)在一個(gè)normal CELL網(wǎng)絡(luò)中增加一個(gè)micro CELL以解決業(yè)務(wù)熱點(diǎn)，那么對(duì)于這個(gè)micro CELL來(lái)說(shuō)，normal CELL如一個(gè)umbrella CELL一樣。這樣HCS功能對(duì)large 和 small cells混用的網(wǎng)絡(luò)中小區(qū)的覆蓋區(qū)域調(diào)節(jié)和小區(qū)規(guī)劃有很大的幫助，同時(shí)，雖然服務(wù)小區(qū)不總是最好小區(qū)，但也能夠保證網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量。
層結(jié)構(gòu)也可以看不一個(gè)優(yōu)先等級(jí)。低層比高層優(yōu)先等級(jí)高。這意味著HCS功能不僅只有上述提及的一種應(yīng)用，還可以有其它的用途。它還能用于把小區(qū)分成不同的幾種優(yōu)先等級(jí)而不管它們的大小。例如在1800 MHz和900 MHz小區(qū)混合使用的雙頻帶系統(tǒng)中，單頻帶的900 MHz移動(dòng)臺(tái)不能接入1800 MHz小區(qū)。因此，雙頻的移動(dòng)臺(tái)應(yīng)盡可能選擇1800 MHz的小區(qū)以防止在900 MHz頻帶上出現(xiàn)不必要的擁塞。為了這個(gè)原因可使1800 MHz小區(qū)有高的優(yōu)先等級(jí)。在這里，micro cells (優(yōu)先等級(jí) 1 cells)稱為層1小區(qū)；normal cells (優(yōu)先等級(jí) 2 cells) 稱為層2小區(qū)；umbrella cells(優(yōu)先等級(jí) 3 cells)稱為層3小區(qū)。
HCS功能也一樣在定位算法中要考慮，定位算法知道小區(qū)屬于哪一個(gè)層，當(dāng)進(jìn)行切換候先小區(qū)排隊(duì)時(shí)會(huì)把這個(gè)信息加入計(jì)算中，這在小區(qū)排隊(duì)中有詳細(xì)說(shuō)明。
在采用HCS功能時(shí)一般情況下都是分配移動(dòng)臺(tái)鎖定于低層的小區(qū)。那么高層的（layer 2 and 3）小區(qū)將用于下列幾種情況中：
1、覆蓋無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的覆蓋空隙，如果信號(hào)強(qiáng)度低于某一個(gè)門(mén)限值時(shí)將會(huì)切換至高層小區(qū)。
2、提供備用的容量。當(dāng)?shù)蛯有�區(qū)擁塞時(shí)，如果分配至劣質(zhì)小區(qū)功能允許的話即使高層小區(qū)比服務(wù)小區(qū)的質(zhì)量差也將會(huì)選擇高層的小區(qū)。
3、當(dāng)無(wú)線鏈路受干擾時(shí)提供服務(wù)。當(dāng)差質(zhì)量緊急切換時(shí)可切換至高層小區(qū)。

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四、簡(jiǎn)要技術(shù)介紹
1、總則
在層1和2中的小區(qū)都存在一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度門(mén)限。它用于決定切換至/來(lái)一個(gè)高層的小區(qū)。當(dāng)在一個(gè)低層的小區(qū)（layer 1 or 2）的信號(hào)強(qiáng)度低于這個(gè)門(mén)限值而這時(shí)在同層或低層中沒(méi)有各適的小區(qū)可選擇，將會(huì)執(zhí)行一個(gè)向高層小區(qū)的切換。直到低層小區(qū)產(chǎn)生一個(gè)高于相應(yīng)的門(mén)限值的信號(hào)強(qiáng)度時(shí)才能有切回低層小區(qū)的正常切換產(chǎn)生。

2、運(yùn)算
在層1和2的小區(qū)都有一上信號(hào)強(qiáng)度門(mén)限值LEVTHR和一個(gè)遲滯值LEVHYST。它用于在三個(gè)層小區(qū)之間的轉(zhuǎn)換。門(mén)限值LEVTHR加上遲滯值LEVHYST用于各層小區(qū)間的相互切換。實(shí)際的切換門(mén)限為：
LEVTHRs LEVHYSTs（切換至服務(wù)小區(qū)）
LEVTHRs LEVHYSTs（切換至相鄰小區(qū)）
下列例子說(shuō)明在不同層小區(qū)之間的相互切換：
向上的例子：

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當(dāng)前的服務(wù)小區(qū)是層1小區(qū)，如果服務(wù)小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度減小至LEVTHRs LEVHYST之下，定位算法將會(huì)把高層小區(qū)加入可切換的候選對(duì)象中，但是即使高層小區(qū)在基站排隊(duì)中比低層小區(qū)前，但信號(hào)強(qiáng)度在LEVTHRn + LEVHYSTn之上的層1相鄰小區(qū)的優(yōu)先等級(jí)仍然比高層小區(qū)高。如果服務(wù)小區(qū)是一個(gè)層2小區(qū)，其規(guī)律與上述是相同的。注意信號(hào)強(qiáng)度是包括懲罰值。

向下層的例子：
如果服務(wù)小區(qū)是層3小區(qū)，當(dāng)處于層1和2的相鄰小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度增大到LEVTHRn + LEVHYSTn值之上的時(shí)候，相鄰小區(qū)將會(huì)作為候選基站，這時(shí)，即使在基站排隊(duì)中相鄰小區(qū)比當(dāng)前小區(qū)排得后，低層小區(qū)的優(yōu)先等級(jí)仍然比當(dāng)前層的小區(qū)的優(yōu)先等級(jí)高。
在定位運(yùn)算中的基站排隊(duì)執(zhí)行后，小區(qū)被分成三組，每層一組。以比當(dāng)前服務(wù)小區(qū)好還是差作為條件，盡管一個(gè)組中僅有服務(wù)小區(qū)一個(gè)小區(qū)，這個(gè)條件仍然應(yīng)用于所有的小區(qū)組中。較好的層1小區(qū)稱為“1b”；差的層1小區(qū)稱為“1 w”等等。圖2詳細(xì)說(shuō)明了這個(gè)法則。服務(wù)小區(qū)在這里是一個(gè)層2小區(qū)。

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每個(gè)組的相鄰小區(qū)再依據(jù)信號(hào)強(qiáng)度在門(mén)限值之上或下進(jìn)一步細(xì)分，其目的是為了定義各組之間的優(yōu)先次順。這個(gè)優(yōu)先次順必須要防止在各層之間出現(xiàn)乒乓效應(yīng)。

表1列出了各種可能的類(lèi)別。這樣形成了最后的候選基站表，它由一個(gè)不同組的選擇組成。例如：1bo、2bo、3bo等。選擇哪個(gè)組和確定次順由下列情況決定：
1）服務(wù)小區(qū)屬于哪個(gè)層的小區(qū)。
2）服務(wù)小區(qū)的侶強(qiáng)度在LEVTHRs LEVHYSTs之上或之下。

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3）是否有一個(gè)指配請(qǐng)求到達(dá)，能否向劣質(zhì)小區(qū)指配（allow or not）。
4）緊急情況（劣質(zhì)或TA過(guò)大）。
5）是否需要小區(qū)內(nèi)切換。
6）是否需要subcell小區(qū)變換。
在一個(gè)緊急情況的切換中或當(dāng)允許指配到劣質(zhì)小區(qū)和一個(gè)指配請(qǐng)求到達(dá)時(shí)，在基站排隊(duì)表中的所有小區(qū)都總是被包括在候選基站表中�；�站排隊(duì)表的建立和候選基站表的組織在定位運(yùn)算中被招執(zhí)行。

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3、快速移動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)的管理
有一種方法用于防止快速移動(dòng)的MS執(zhí)行向低層小區(qū)的切換，這個(gè)方法是采用一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度的懲罰值。參數(shù)PSSTEMP是一個(gè)懲罰信號(hào)強(qiáng)度的OFFSET值，參數(shù)PTIMTEMP是懲罰時(shí)間值。從一個(gè)相鄰小區(qū)在測(cè)量結(jié)果信息中被報(bào)告給系統(tǒng)開(kāi)始參數(shù)PTIMTEMP規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，該小區(qū)將處于懲罰狀態(tài)。這僅對(duì)于相鄰小區(qū)比當(dāng)前的服務(wù)小區(qū)的小區(qū)層次低的情況下才有效。因此只有層1和2的小區(qū)才能被懲罰。
在臨時(shí)懲罰表中的小區(qū)會(huì)被懲罰，這個(gè)表可在同一時(shí)間包含所有的小區(qū)。即是最多可達(dá)到64個(gè)相鄰小區(qū)。在超TA值切換和質(zhì)差緊急切換上，這個(gè)表將會(huì)附加在切換失敗后小區(qū)的正常懲罰表上。一個(gè)小區(qū)能夠同時(shí)包含在兩個(gè)表中。在這種情況下，兩種懲罰同時(shí)執(zhí)行。
4、與CME20 R5的不同
沒(méi)有。
5、在CME20 R6中的附加功能
沒(méi)有。
五、工程指南
1、應(yīng)用HCS功能中的 microcells
（1）層的說(shuō)明（Level）
如果在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用HCS功能加入microcells，則macrocells要定義為層2小區(qū)（LEVEL = 2），而microcells定義為層1小區(qū)（LEVEL = 1）。
（2）microcells服務(wù)區(qū)域的調(diào)整
由于microcells的天線低輸出功率小，所其覆蓋范圍通常比較小。Microcellr的覆蓋面積受到限制是影響系統(tǒng)容量增加的一個(gè)原因，這可通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)中增加microcell數(shù)目來(lái)克服。設(shè)置一個(gè)microcell有兩個(gè)原因，一是解決某一業(yè)務(wù)熱點(diǎn)，一是網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)大的小區(qū)業(yè)務(wù)量較少，把它設(shè)置為microcell小區(qū)，可把它周?chē)�的macrocell小區(qū)的業(yè)務(wù)量吸引一部分過(guò)來(lái)。因此，利用macrocells能夠吸引足夠大的業(yè)務(wù)量，這一點(diǎn)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)是有非常重要的作用。
如果不考慮HCS功能，并且假設(shè)在定位算法中正在使用K算法（信號(hào)強(qiáng)度排隊(duì)），這時(shí)macrocell小區(qū)的服務(wù)區(qū)域被限制在macrocell小區(qū)信號(hào)強(qiáng)度比周?chē)�小區(qū)大的區(qū)域內(nèi)，對(duì)于一個(gè)周?chē)�小區(qū)規(guī)劃緊密的網(wǎng)絡(luò)或一個(gè)相近的macrocell占優(yōu)勢(shì)的小區(qū)，這個(gè)區(qū)域是太小的。HCS功能提供一種途徑在macrocell小區(qū)覆蓋占優(yōu)勢(shì)的區(qū)域擴(kuò)大microcell小區(qū)的覆蓋區(qū)域。如果想用一個(gè)microcell小區(qū)去吸引周?chē)鷐acrocell小區(qū)的負(fù)荷，參數(shù)LEVTHR的值應(yīng)設(shè)置得盡可能低，但要滿足microcell小區(qū)邊界上的C/I和C/A電平的要求。由于HCS功能并不遵循“最好服務(wù)”的原則，所以要特別注意C/I和C/A的干擾。如果microcell小區(qū)受到“保護(hù)”并且干擾電平低。參數(shù)LEVTHR的值可以設(shè)置至一個(gè)較低的值。如果干擾電平較高，參數(shù)LEVTHR的值應(yīng)不能太低，應(yīng)有所增大。
（3）層1小區(qū)的專用頻帶
從一個(gè)完整的小區(qū)規(guī)劃觀點(diǎn)來(lái)看，如果microcells小區(qū)有一個(gè)專用的子頻帶代替從macro網(wǎng)絡(luò)“借用”的頻帶，那么對(duì)HCS操作會(huì)更好。如果microcell小區(qū)有自已的專用頻帶，那么參數(shù)的值可以設(shè)置得更低，可低至95 dBm。如果microcell小區(qū)的頻率復(fù)用較緊密，則參數(shù)LEVTHR的值要取高些，這是由于microcell小區(qū)間同頻干擾較大。

（4）層1和2小區(qū)共用一個(gè)頻帶
當(dāng)從macrocell小區(qū)層“借用”頻率時(shí)，參數(shù)LEVTHR的設(shè)置與在microcell中分配頻率一樣視它周?chē)�的macrocell小區(qū)的情況而定。一般來(lái)說(shuō)，在一個(gè)擁有較小的macrocell和較為緊密的頻率復(fù)用的外界環(huán)境中為一個(gè)microcell小區(qū)選擇低干擾的頻率是非常困難的。另外，在一個(gè)規(guī)劃緊密的高容量網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)密度是很高的，并且microcell小區(qū)不需要很大就能獲得足夠的業(yè)務(wù)量。有幾種不同的方案用于為microcell小區(qū)配置頻率，一個(gè)方案是分配一個(gè)或二個(gè)“好”的頻率，也即是在microcell服務(wù)的區(qū)域內(nèi)干擾電平較低的頻率。另一種方案是分配除了“很差”的頻率外的每個(gè)頻率，并且采用綜合跳頻，在較多的頻率上進(jìn)行跳頻。
視macrocell小區(qū)的頻率復(fù)用情況，參數(shù)LEVTHR的取值應(yīng)在一個(gè)典型的信號(hào)強(qiáng)度之下0（緊密復(fù)用）~10 dB（復(fù)用較不緊密）之間，，這個(gè)信號(hào)強(qiáng)度是在macrocell小區(qū)之間的邊界區(qū)域上的信號(hào)強(qiáng)度。無(wú)論如何，參數(shù)的取值不能夠不考慮macrocell小區(qū)的環(huán)境，其取值不能低于95 dBm。
表2給出了與周?chē)鷐acrocell網(wǎng)絡(luò)的站與站之間的不同距離對(duì)應(yīng)的不同LEVTHR值的設(shè)置，它的對(duì)應(yīng)關(guān)系與兩種不同的頻率復(fù)用類(lèi)型、復(fù)用緊密類(lèi)型和復(fù)用不緊密類(lèi)型一樣。這里定義的緊密型macrocell小區(qū)頻率復(fù)用模型是macrocell小區(qū)層的頻率是一個(gè)大約為9的復(fù)用類(lèi)型（例如一個(gè)3/9復(fù)用類(lèi)型）或更低的類(lèi)型。這里定義的不緊密型macrocell小區(qū)頻率復(fù)用模型是macrocell小區(qū)層的頻率是一個(gè)大約為12的復(fù)用類(lèi)型（例如一個(gè)4/12復(fù)用類(lèi)型）或更高的類(lèi)型。
如果話音和連接質(zhì)量滿意的話，這時(shí)microcell小區(qū)需要增加業(yè)務(wù)量，這時(shí)參數(shù)的值可以調(diào)低，同時(shí)要連續(xù)監(jiān)視小區(qū)的統(tǒng)計(jì)和/或進(jìn)行呼叫測(cè)試。
（5）microcell小區(qū)中的業(yè)務(wù)負(fù)荷
microcell能夠被設(shè)置一個(gè)比網(wǎng)絡(luò)中總的擁塞電平高的擁塞電平。這是由于一個(gè)MS能夠由一個(gè)macrocell小區(qū)提供備用的覆蓋和激活向劣質(zhì)小區(qū)指配的功能，所以它仍然能夠成功地建立呼叫。如果整個(gè)microcell小區(qū)的服務(wù)區(qū)域全是由一個(gè)高層的小區(qū)覆蓋，那么這個(gè)microcell小區(qū)將會(huì)有很大的業(yè)務(wù)負(fù)荷，因而也減少了小區(qū)間的中繼線的損失。有一個(gè)很實(shí)用的經(jīng)驗(yàn)是microcell小區(qū)允許的擁塞電平為5 %。
如果擁塞電平太高，microcell小區(qū)的服務(wù)區(qū)域應(yīng)該縮小，即應(yīng)減小LEVTHR的值。然而如果macrocell小區(qū)有較嚴(yán)重的擁塞存在，那么microcell小區(qū)應(yīng)允許增加其擁塞電平以分擔(dān)macrocell小區(qū)的一部分業(yè)務(wù)量。
2、遲滯值
推薦使用的遲滯值是默認(rèn)值LEVHYST = 2。如果在層與層之間有過(guò)多的切換出現(xiàn)，大多數(shù)情況下應(yīng)該是質(zhì)差緊急切換，這勝于有一個(gè)太低的遲滯值。

3、對(duì)快速移動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)的管理
在傳統(tǒng)上，快速移動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)是microcell網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)難題，這是由于快速移動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)可能引起過(guò)多的切換和掉話，這是由于在快速移動(dòng)遠(yuǎn)離微蜂窩用服務(wù)業(yè)域的過(guò)程中信號(hào)強(qiáng)度突然下降所引起的，從現(xiàn)在的微蜂窩網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看這個(gè)難題很可能不會(huì)發(fā)生。
暫時(shí)懲罰參數(shù)PSSTEMP 和 PTIMTEMP能防止快速移動(dòng)的MS接入低層的小區(qū)。這差不多能夠抵消了從高層小區(qū)吸引業(yè)務(wù)量的作用。在微蜂窩小區(qū)中沒(méi)有推薦的暫時(shí)性懲罰參數(shù)值。
4、結(jié)論
在一個(gè)微蜂窩網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)執(zhí)行分層小區(qū)結(jié)構(gòu)時(shí)最重要的參數(shù)是向上層小區(qū)切換的門(mén)限電平LEVTHR。這個(gè)參數(shù)決定了微蜂窩的覆蓋面積的大小。這個(gè)指南中的推薦值可看信初始的建議設(shè)置，一大合適把它看成最合適的設(shè)置值。最合適的設(shè)置值對(duì)每個(gè)小區(qū)都不同，并主要由頻率規(guī)劃所決定。所以在一個(gè)微蜂窩網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行小區(qū)分層結(jié)構(gòu)總是需要收集分析網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和/或執(zhí)行測(cè)量。在一個(gè)好的網(wǎng)絡(luò)中必然有一個(gè)好的頻率分配方案，小區(qū)分層結(jié)構(gòu)能夠充分挖掘網(wǎng)絡(luò)的容量潛力。

六、參數(shù)
1、主要控制參數(shù)
LEVEL：定義小區(qū)屬于哪個(gè)小區(qū)層。也即是小區(qū)的優(yōu)先等級(jí)。這個(gè)參數(shù)在每個(gè)小區(qū)中都要定義。
LEVTHR：定義各層小區(qū)之間切換的信號(hào)強(qiáng)度門(mén)限值。它對(duì)于層1和2的小區(qū)都要設(shè)置。

2、專用的調(diào)節(jié)參數(shù)
LEVTHR：是信號(hào)強(qiáng)度的遲滯值，它對(duì)于層1和2的小區(qū)都要設(shè)置。
PSSTEMP：是臨時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度的OFFSET值，它對(duì)于層1和2的小區(qū)都要設(shè)置。
PTIMTEMP：是臨時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度懲罰的時(shí)間，它對(duì)于層1和2的小區(qū)都要設(shè)置。