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升級到GPRS后的GSM網(wǎng)業(yè)務(wù)接入能力分析

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【升級到GPRS后的GSM網(wǎng)業(yè)務(wù)接入能力分析】
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湖南省移動通信工程公司規(guī)劃設(shè)計所 聶翱翔
摘 要 本文從GSM頻譜效率分析入手，分析了GSM網(wǎng)升級到GPRS后的話音業(yè)務(wù)頻譜效率的損失及新增的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入能力，最終從話音與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入能力相互替代關(guān)系綜合考慮了GSM現(xiàn)有頻譜下接入綜合業(yè)務(wù)的最大接入能力，對GPRS網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃具有量的指導意義 。
要害詞 頻譜效率 接入能力 GPRS
為適應(yīng)社會對高速移動IP業(yè)務(wù)的需求，GSM標準組織發(fā)展了分組無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)——GPRS，它不僅能在無線信道上提供9.05～171.2 kbit／s的可變速率，更實現(xiàn)了無線信道上數(shù)據(jù)分組傳送，在現(xiàn)有電路交換網(wǎng)絡(luò)中引入了分組網(wǎng)，為GSM運營者由僅提供話音業(yè)務(wù)向提供綜合信息服務(wù)業(yè)務(wù)領(lǐng)域拓展提供了重要的網(wǎng)絡(luò)平臺，并為GSM網(wǎng)向第三代演進打下了基礎(chǔ) 。引入GPRS后的用M網(wǎng)在傳統(tǒng)話音接入基礎(chǔ)上，提供了分組數(shù)據(jù)的接入，對現(xiàn)有頻譜下話音及數(shù)據(jù)等綜合業(yè)務(wù)接入能力的分析有利于GPRS升級時綜合考慮業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)的同步發(fā)展，從而為GPRS大規(guī)模應(yīng)用的規(guī)劃和設(shè)計提供合理的理論指導 。
1 現(xiàn)有頻譜下GSM話音頻譜效率分析
GSM蜂窩系統(tǒng)的頻譜效率定義為單位面積單位頻帶所能容納的話務(wù)量或用戶數(shù)，單位分別為Erl（km2·MHz），或戶／（km2·MHz），它是衡量通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)接入能力的重要指標 。GSM蜂窩系統(tǒng)的頻譜效率可表示為調(diào)制效率ηm 。及多址效率ηMA的乘積即η=ηm×ηMA 。其中，ηm=（B／Bc）／H／BNA＝H／BcNA，式中：B——系統(tǒng)可用的總帶寬（MHz）；Bc——話音信道帶寬或信道間隔（MHz）；H——每信道的話務(wù)量（Erl）；N——簇蜂窩內(nèi)的小區(qū)個數(shù)；A——小區(qū)的面積km2） 。
ηMA接入效率主要取決于業(yè)務(wù)信道及公共控制信道的比例，GSM可達到0.9 。
（1）常規(guī)4×3頻率復(fù)用方式
H為0.7Erl／TCH，Bc為0.025MHz，常規(guī)4×3小區(qū)復(fù)用下N取值為12，A在正六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)小區(qū)面積為2.6R2／3，目前，城區(qū)基站間間距一般可達5mm，即D=5mm，可計算小區(qū)半徑R＝D／3 ＝500／1.73＝289m 。
根據(jù)上述取值，可計算GSM蜂窩系統(tǒng)的話音頻譜效率：η=0.7×0.9／(0.025×12×2.6×0.5×0.5/3/3）=29.1Erl／（km2·MHz），以平均每用戶忙時話務(wù)量取0.02Erl，則單位面積單位頻帶所能容納的用戶數(shù)為1454戶／（km2·M比） 。
(2）采用MRP、1×3、IU0等頻率復(fù)用方式
MRP緊密頻率復(fù)用的頻率復(fù)用度可達7×8，1×3頻率復(fù)用方式的頻率復(fù)用度可達7，IU0智能同心圓技術(shù)的頻率復(fù)用度可達8～10 。
目前網(wǎng)上采用較多的是MRP緊密頻率復(fù)用及1×3頻率復(fù)用方式，為計算采用頻率緊密復(fù)用后的頻譜效率，可取復(fù)用度為8，則η＝29.1×12／8＝43.6Erl／（km2·MHz），以平均每用戶忙時話務(wù)量取0.02Erl，則單位面積單位頻帶所能容納的用戶數(shù)為2181戶／（km2·MHz） 。
中國移動在模擬網(wǎng)退網(wǎng)后頻譜寬度達29MHz，則目前GSM網(wǎng)能接入的最大話務(wù)密度為1265 Erl／km2（采用緊密頻率復(fù)用方式），最大用戶密度為63242戶／km2 。
上述分析只是針對宏蜂窩，當采用微蜂窩方式，由于可實現(xiàn)更密集的頻率復(fù)用，假如對網(wǎng)絡(luò)精心規(guī)劃，部分地區(qū)的話務(wù)量吸收會超過上述分析值 。
2 GPRS引入后GSM話音頻譜效率的損失及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)頻譜效率
GSM網(wǎng)升級到GPRS，在無線接口上數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道分配方式可采用固定分配、全動態(tài)分配、固定及動態(tài)分配結(jié)合等三種方式 。目前手機支持能力為IU＋3D、1U＋4D，假如無線接口數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道分配方式采用固定及動態(tài)分配結(jié)合方式，即GPRS升級的每小區(qū)固定分配一個數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道，2～3個業(yè)務(wù)信道根據(jù)網(wǎng)絡(luò)話務(wù)情況采用動態(tài)分配方式，可計算話音頻譜效率的損失及新增的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入能力 。

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