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信號強(qiáng)度不足夠的地方，為了達(dá)到這個目的，需要一個在大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臺選擇的小區(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接收到的信號大，如果該地方的干擾小，小CELL也有足夠質(zhì)量。假設(shè)一個移動臺鎖定在一個小CELL并向一個大CELL移動，當(dāng)大CELL變得更好時即使小CELL還能提供可接受的質(zhì)量移動臺還是將會向大CELL切換。
采用復(fù)層小區(qū)的另一個附加原因是容量冗余備份。如果在設(shè)計一個網(wǎng)絡(luò)的最大業(yè)務(wù)量僅用小CELL計算，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)在一個小（normal）CELL網(wǎng)絡(luò)中增加一個large CELL以提供覆蓋間隙的覆蓋時，這個大小區(qū)將會開成一個“umbrella ”CELL。另一例子是當(dāng)在一個normal CELL網(wǎng)絡(luò)中增加一個micro CELL以解決業(yè)務(wù)熱點(diǎn)，那么對于這個micro CELL來說，normal CELL如一個umbrella CELL一樣。這樣HCS功能對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，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)也可以看不一個優(yōu)先等級。低層比高層優(yōu)先等級高。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移動臺不能接入1800 MHz小區(qū)。因此，雙頻的移動臺應(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。為了這個原因可使1800 MHz小區(qū)有高的優(yōu)先等級。在這里，micro cells (優(yōu)先等級 1 cells)稱為層1小區(qū)；normal cells (優(yōu)先等級 2 cells) 稱為層2小區(qū)；umbrella cells(優(yōu)先等級 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)屬于哪一個層，當(dāng)進(jìn)行切換候先小區(qū)排隊時會把這個信息加入計算中，這在小區(qū)排隊中有詳細(xì)說明。
在采用HCS功能時一般情況下都是分配移動臺鎖定于低層的小區(qū)。那么高層的（layer 2 and 3）小區(qū)將用于下列幾種情況中：
1、覆蓋無線網(wǎng)絡(luò)中的覆蓋空隙，如果信號強(qiáng)度低于某一個門限值時將會切換至高層小區(qū)。
2、提供備用的容量。當(dāng)?shù)蛯有�區(qū)擁塞時，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)量差也將會選擇高層的小區(qū)。
3、當(dāng)無線鏈路受干擾時提供服務(wù)。當(dāng)差質(zhì)量緊急切換時可切換至高層小區(qū)。

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四、簡要技術(shù)介紹
1、總則
在層1和2中的小區(qū)都存在一個信號強(qiáng)度門限。它用于決定切換至/來一個高層的小區(qū)。當(dāng)在一個低層的小區(qū)（layer 1 or 2）的信號強(qiáng)度低于這個門限值而這時在同層或低層中沒有各適的小區(qū)可選擇，將會執(zhí)行一個向高層小區(qū)的切換。直到低層小區(qū)產(chǎn)生一個高于相應(yīng)的門限值的信號強(qiáng)度時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)都有一上信號強(qiáng)度門限值LEVTHR和一個遲滯值LEVHYST。它用于在三個層小區(qū)之間的轉(zhuǎn)換。門限值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)的信號強(qiáng)度減小至LEVTHRs LEVHYST之下，定位算法將會把高層小區(qū)加入可切換的候選對象中，但是即使高層小區(qū)在基站排隊中比低層小區(qū)前，但信號強(qiáng)度在LEVTHRn + LEVHYSTn之上的層1相鄰小區(qū)的優(yōu)先等級仍然比高層小區(qū)高。如果服務(wù)小區(qū)是一個層2小區(qū)，其規(guī)律與上述是相同的。注意信號強(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)的信號強(qiáng)度增大到LEVTHRn + LEVHYSTn值之上的時候，相鄰小區(qū)將會作為候選基站，這時，即使在基站排隊中相鄰小區(qū)比當(dāng)前小區(qū)排得后，低層小區(qū)的優(yōu)先等級仍然比當(dāng)前層的小區(qū)的優(yōu)先等級高。
在定位運(yùn)算中的基站排隊執(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，盡管一個組中僅有服務(wù)小區(qū)一個小區(qū)，這個條件仍然應(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)說明了這個法則。服務(wù)小區(qū)在這里是一個層2小區(qū)。

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每個組的相鄰小區(qū)再依據(jù)信號強(qiáng)度在門限值之上或下進(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別。這樣形成了最后的候選基站表，它由一個不同組的選擇組成。例如：1bo、2bo、3bo等。選擇哪個組和確定次順由下列情況決定：
1）服務(wù)小區(qū)屬于哪個層的小區(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）是否有一個指配請求到達(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)和一個指配請求到達(dá)時，在基站排隊表中的所有小區(qū)都總是被包括在候選基站表中�；�站排隊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、快速移動的移動臺的管理
有一種方法用于防止快速移動的MS執(zhí)行向低層小區(qū)的切換，這個方法是采用一個信號強(qiáng)度的懲罰值。參數(shù)PSSTEMP是一個懲罰信號強(qiáng)度的OFFSET值，參數(shù)PTIMTEMP是懲罰時間值。從一個相鄰小區(qū)在測量結(jié)果信息中被報告給系統(tǒng)開始參數(shù)PTIMTEMP規(guī)定的時間內(nèi)，該小區(qū)將處于懲罰狀態(tài)。這僅對于相鄰小區(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。
在臨時懲罰表中的小區(qū)會被懲罰，這個表可在同一時間包含所有的小區(qū)。即是最多可達(dá)到64個相鄰小區(qū)。在超TA值切換和質(zhì)差緊急切換上，這個表將會附加在切換失敗后小區(qū)的正常懲罰表上。一個小區(qū)能夠同時包含在兩個表中。在這種情況下，兩種懲罰同時執(zhí)行。
4、與CME20 R5的不同
沒有。
5、在CME20 R6中的附加功能
沒有。
五、工程指南
1、應(yīng)用HCS功能中的 microcells
（1）層的說明（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)容量增加的一個原因，這可通過在網(wǎng)絡(luò)中增加microcell數(shù)目來克服。設(shè)置一個microcell有兩個原因，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)，可把它周圍的macrocell小區(qū)的業(yè)務(wù)量吸引一部分過來。因此，利用macrocells能夠吸引足夠大的業(yè)務(wù)量，這一點(diǎn)對于網(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（信號強(qiáng)度排隊），這時macrocell小區(qū)的服務(wù)區(qū)域被限制在macrocell小區(qū)信號強(qiáng)度比周圍小區(qū)大的區(qū)域內(nèi)，對于一個周圍小區(qū)規(guī)劃緊密的網(wǎng)絡(luò)或一個相近的macrocell占優(yōu)勢的小區(qū)，這個區(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)勢的區(qū)域擴(kuò)大microcell小區(qū)的覆蓋區(qū)域。如果想用一個microcell小區(qū)去吸引周圍macrocell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
從一個完整的小區(qū)規(guī)劃觀點(diǎn)來看，如果microcells小區(qū)有一個專用的子頻帶代替從macro網(wǎng)絡(luò)“借用”的頻帶，那么對HCS操作會更好。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)共用一個頻帶
當(dāng)從macrocell小區(qū)層“借用”頻率時，參數(shù)LEVTHR的設(shè)置與在microcell中分配頻率一樣視它周圍的macrocell小區(qū)的情況而定。一般來說，在一個擁有較小的macrocell和較為緊密的頻率復(fù)用的外界環(huán)境中為一個microcell小區(qū)選擇低干擾的頻率是非常困難的。另外，在一個規(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，一個方案是分配一個或二個“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)在一個典型的信號強(qiáng)度之下0（緊密復(fù)用）~10 dB（復(fù)用較不緊密）之間，，這個信號強(qiáng)度是在macrocell小區(qū)之間的邊界區(qū)域上的信號強(qiáng)度。無論如何，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給出了與周圍macrocell網(wǎng)絡(luò)的站與站之間的不同距離對應(yīng)的不同LEVTHR值的設(shè)置，它的對應(yīng)關(guān)系與兩種不同的頻率復(fù)用類型、復(fù)用緊密類型和復(fù)用不緊密類型一樣。這里定義的緊密型macrocell小區(qū)頻率復(fù)用模型是macrocell小區(qū)層的頻率是一個大約為9的復(fù)用類型（例如一個3/9復(fù)用類型）或更低的類型。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)層的頻率是一個大約為12的復(fù)用類型（例如一個4/12復(fù)用類型）或更高的類型。
如果話音和連接質(zhì)量滿意的話，這時microcell小區(qū)需要增加業(yè)務(wù)量，這時參數(shù)的值可以調(diào)低，同時要連續(xù)監(jiān)視小區(qū)的統(tǒng)計和/或進(jìn)行呼叫測試。
（5）microcell小區(qū)中的業(yè)務(wù)負(fù)荷
microcell能夠被設(shè)置一個比網(wǎng)絡(luò)中總的擁塞電平高的擁塞電平。這是由于一個MS能夠由一個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microcell小區(qū)的服務(wù)區(qū)域全是由一個高層的小區(qū)覆蓋，那么這個microcell小區(qū)將會有很大的業(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，這勝于有一個太低的遲滯值。

3、對快速移動的移動臺的管理
在傳統(tǒng)上，快速移動的移動臺是microcell網(wǎng)絡(luò)的一個難題，這是由于快速移動的移動臺可能引起過多的切換和掉話，這是由于在快速移動遠(yuǎn)離微蜂窩用服務(wù)業(yè)域的過程中信號強(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)來看這個難題很可能不會發(fā)生。
暫時懲罰參數(shù)PSSTEMP 和 PTIMTEMP能防止快速移動的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)中沒有推薦的暫時性懲罰參數(shù)值。
4、結(jié)論
在一個微蜂窩網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)執(zhí)行分層小區(qū)結(jié)構(gòu)時最重要的參數(shù)是向上層小區(qū)切換的門限電平LEVTHR。這個參數(shù)決定了微蜂窩的覆蓋面積的大小。這個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)置值對每個小區(qū)都不同，并主要由頻率規(guī)劃所決定。所以在一個微蜂窩網(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)計數(shù)據(jù)和/或執(zhí)行測量。在一個好的網(wǎng)絡(luò)中必然有一個好的頻率分配方案，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)屬于哪個小區(qū)層。也即是小區(qū)的優(yōu)先等級。這個參數(shù)在每個小區(qū)中都要定義。
LEVTHR：定義各層小區(qū)之間切換的信號強(qiáng)度門限值。它對于層1和2的小區(qū)都要設(shè)置。

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