GSM和WCDMA无线系统容量分析和配置

摘要：文章基于对GSM和WCDMA无线系统容量的分析，针对不同的话务场景采用不同的话务参数模型，对GSM和WCDMA的无线容量进行了配置。

关键词：GSM；WCDMA；无线系统容量

中图分类号：TN929

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2011)27-0034-03

一、概述

移动通信属于无线通信，就是移动物体之间或移动物体和固定物体之间的通信，移动通信是有线和无线结合的通信系统，用户可随时随地的进行信息的交换，可以传送电报、电话、传真、图像、数据以及广播和电视节目等。移动通信随着技术和用户需要的发展，经历了第1代、第2代、第3代的演变，从模拟通信进入到数字通信，诞生了FDMA、TDMA、CDMA等多址技术，诞生了FSK、PSK、ASK、MSK、GMSK、BPSK、QPSK、QAM等调制技术。随着用户密度的加大，移动通信的体制也从小容量的大区制发展到大容量的小区制(蜂窝)。移动通信系统中基站通过无线的方式接入周围的用户，在典型的小区制中，必须根据用户密度、数量的不同，采用不同配置的基站为用户提供相应的移动通信服务。第2代移动通信和第3代移动通信由于制式不同，因此必须针对不同的制式采用不同的容量分析。现在应用较多的第2代移动通信系统是GSM系统，第3代移动通信系统是WCDMA系统。

二、GSM无线系统容量分析

(一)GSM的无线空中接口

在第2代移动通信中，应用最广泛的就是GSM系统，GSM系统是Global system For MobileCommunication的简称，中文是全球移动通信系统。GSM的空中接口综合了FDMA和TDMA。空中接口是基站和用户移动终端连接的接口，负责无线的发送、接收和资源管理。

1．GSM的频带划分。上行频段890～915MHz(25M带宽，125个频点)；1710～1785MHz(75M带宽，375个频点)，下行频段935～960MHz(25M带宽，125个频点)；1805～1880MHz(75M带宽，375个频点)。

2．GSM的物理信道。通过TDMA技术，每个频点可以支持8个用户同时通话。时间被分成8个更短的时间段(时隙，英文就是Burst)，时隙编号0～7，每8个时隙序列成为一个TDMA帧。当用户通话时就必须占用一个时隙，即占用一个物理信道，当用户通话结束或发生切换，时隙才会释放被另外的用户占用。用户在通话时必须占用上行、下行各一个时隙。

3．GSM的逻辑信道。GSM物理信道上承载的是逻辑信道，逻辑信道包含业务信道(Traffi cChannel)和控制信道(Control Channel)。业务信道用户传送话音和数据信息，可以传送13kbps、12．2kbps、6．5kbps、4．8kbps、2．4kbps的语音和数据信息。控制信道包含广播控制信道BCCH(Broadcast Control Channel)；通用控制信道CCCH(Common Control Channel)；专用控制信道DCCH(Dedicated Common Control Channel)。

(二)GSM的无线容量配置

在用户发起语音通话或发送数据时，空中接口通过控制信道为用户分配业务信道，当用户数量逐渐增多时，就需要占用更多的业务信道、占用更多的时隙，即占用更多的频点。GSM系统允许一部分的呼损，因此话务量、呼损、业务信道数量这三者形成了一个对应关系，可通过爱尔兰B表进行查证。

当只有一个载频时，即只有8个时隙，需要给BCCH、SDCCH、PDCH各分配一个时隙，剩余5个时隙分配给业务信道。当考虑2％呼损时，这5个时隙能够承担1．66Erl的话务量，当考虑5％呼损时，可以承担2．22Erl的话务量。假设每个用户的话务量是0．017Erl，则分别相当于能为97个、130个用户提供服务。因此当已知用户的话务量、呼损的门限，就可以计算出需要配置多少个载频。

例如：当已知覆盖区域内规划解决350个用户的无线通信需求，每个用户的话务量按照0．017Erl考虑，总计产生5．95Erl的话务量需求，呼损按照2％考虑时，查证爱尔兰B表，需要业务信道的数量是12，同时需配置BCCH和SDCCH各1个，配置2个PDCH信道，总计需要信道16个，每个载频可以提供8个信道，所以需要配置2个载频。

三、WCDMA无线系统容量分析

(一)WCDMA的无线空中接口

在第3代移动通信中，应用最广泛的就是WCDMA系统，WCDMA系统是宽带码分多址wideband codeDivision Multiple Access的简称。WCDMA是欧洲电信标准组织ETSI和国际电信联盟ITU共同制订的基于GSM网的第3代数字移动通信标准，采用直接序列扩频码分多址(DS-CDMA)、频分双工(FDD)方式，码片速率是3．84Mbps，载波宽度为5MHz。WCDMA主要包括R99、R4、R5、R6等版本，其中R99版本是最成熟的版本，核心网采用传统的电路语音交换，R4版本采用了软交换，实现了承载和控制的分离，R5版本采用了HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)，并且引入了IMS，R6版本采用了HSUPA技术。WCDMA的空中接口综合了FDMA和CDMA技术。

1．WCDMA的频带划分。在最初的协议中WCDMA的核心频段是上行(1920～1980MHz)，下行(2110～2170MHz)。在我国WCDMA的频点分配如下：

上行频段1940～1955MHz(15M带宽，3个频点)

下行频段2130～2145MHz(15M带宽，3个频点)

2．WCDMA的信道。在WCDMA系统无线接口中，根据不同协议层，承载用户各种业务的信道分为逻辑信道、传输信道、物理信道。

逻辑信道直接承载用户业务，分为控制信道、业务信道。

传输信道根据传输的信息分为专用信道和公共信道。

物理信道是各种信息在无线接口传输时最终的体现形式。

(二)WCDMA的无线容量配置

WCDMA和GSM由于制式不同，对于容量配置时必须采用不同的方法。

1．WCDMA中的业务。相对于GSM的语音通话和低速率业务，在WCDMA系统中可以承载各种丰富种类的业务，包括会话、数据流、交互、背景等各类业务。其中应用较多的业务模型包括：12．2kbps语音业务、CS64kbps视频电话业务、PS64kbps、144kbps、384kbps数据业务，HSDPA业务(14．4Mbps数据业务)等种类。

2．WCDMA的容量配置。WCDMA系统的无线容量主要由白干扰极限容量、功率资源、Walsh码资源、CE资源决定，其中白干扰极限容量、功率资源、Walsh码资源由载波数决定，CE资源由信道板决定，因此进行WCDMA基站容量配置时必须保证信道板、载波配置满足需求。

一般将WCDMA基站接入无线用户的能力分为高、中、低模型，详见下表：

在WCDMA建网初期或者在欠发达地区实施WCDMA时，根据实际的用户需求采用上表中的高、中、低的不同配置，这时R99和HSPA业务承载在同一个载频上。随着市场的发展，用户不断增多，同时对HSPA业务的需求不断加强，考虑将HSPA业务单独承载在一个载频上，其余业务承载在一个载频上，即在经济发达地区或业务需求明显的区域开通二载波。同时在日常运行和维护中需要监控网络的无线资源占用情况，动态调整，以达到网络和用户的需求统一。

四、结语

目前，第2代GSM移动通信的发展方兴未艾，EDGE和EDGE+等新技术的出现，可满足GSM用户初步的数据通信需求，GSM网的生命力十分强大。同时随着新技术的发展和用户通信需求的增强，WCDMA正在进行大规模的建设，在WCDMA系统中R99可以满足用户的语音等需求，CS64kbps视频电话可以满足视频通话的需求，HSDPA和HSUPA技术的出现可以满足中高端用户的数据通信的需求，由于WCDMA系统和GSM系统的互操作性，可最大限度的利用原有的GSM的无线资源。因此在进行容量配置时除了需要确认各种参数模型外，还需要综合考虑GSM和WCDMA的通信增长潜力，话务增长趋势，做好网络的优化配置保障运营商和用户的双赢。