C语言编程gsm小区容量设计.doc

gsm系统基站容量方案设计目录（一）gsm发展历史回顾（二）gsm简介 （1）gsm网络组成（2）蜂窝通信网（3）移动终端（三）gsm区域划分（1）小区（cell）（2）msc服务区域 （3）频谱资源（4）cell的大小（5）频率复用（6）小区分裂（7）规划扇区（四）基站子系统（bss）（五）华北科技学院中区移动基站设计（六）程序编程（七）程序运行结果图（八）引用参考（九）课程设计心得体会（一）gsm发展历史回顾1982-1985cept 开始制定900mhz频段的欧洲数字通信标准。它就是以后人尽皆知的gsm规范。1986在巴黎实验，以便在时分多址和频分多址中选择合适的无线传输方式。1987l gsm最后采用集成tdma和fdma的传输技术l 12个国家的运营商签署备忘录,1988l cept拟制定gsm第一阶段的标准l 另有五个国家签署了备忘录1989l etsi接管了cept的工作,负责gsm第一阶段标准的制定 1990l 第一阶段gsm标准冻结,开始dcs 1800标准的修改工作1991l gsm 1800标准冻结l 允许cept之外的国家签署加入备忘录1992l 第一阶段的标准制定全部完成l 在telecom finland 和vodafone签署了第一份漫游协议l 推出第一阶段的商业运作网络1993l 澳大利亚成为第一个签署备忘录的非欧洲国家l 有70个国家和地区签署了备忘录,在挪威、爱尔兰、香港等推出了gsm 网络l gsm用户达到100万l 在英国推出了商业dcs1800系统1994l 备忘录的签署者已超过100个l gsm用户超过300万l gsm网络规模不断扩展1995l 美国推出了工作于1900mhz频段的个人通信系统l 备忘录的签署者达到188个l gsm用户以每天1万的速度增加1996l 第一个gsm1900系统正式使用,它依据pcs 1900标准1998l 1998年初备忘录的签署者达到253个,gsm用户数量超过7亿.表1-1 gsm历史发展阶段（二）gsm简介图1-1gsm网络覆盖图（以暗色区域标识由于gsm采用了公用的通信标准，数字用户可以在世界范围所有提供gsm服务的区域使用。另外，gsm还可以提供例如高速数据通信，传真服务，短消息服务等个人服务。同时，由于gsm的开放性特征，为以后开发新的业务功能提供了良好的平台环境。（1）gsm网络组成gsm网络由网络交换子系统（mobile services switching centres 简称msc）、基站子系统（base station systems 简称bss）和移动台（mobile station简称ms）三大系统组成，各系统还可细分各子系统，如bss包括基站控制器bsc、收发信台bts和码速变换器等，这些子系统将在下一章详细陈述。在蜂窝网里ms的服务小区叫“cells”，这些“cells”由bss提供，每个bss可带一个或多个cells。这些cells的轮廓通常象个蜂窝一样，但由于覆盖地形的多样性和网络规划需要，它实际的形状并不是那么规则。 实际覆盖形状理论上的蜂窝形状图1-2 gsm网络组成图auc 鉴权中心bsc 基站控制器bts 无线基站eir 设备识别寄存器hlr 归属位置寄存器ms 移动台msc 移动交换中心nmc 网络管理中心omc 操作维护中心vlr 拜访位置寄存器（2）蜂窝通信网蜂窝电话系统实现移动用户与公众电话网或另一个蜂窝网移动用户之间的连接通信。用户与网络的信息通信是在利用无线信道上的，这样就减除了传统电话机必须连电话线固定的局限，因此实现了用户的彻底可移动性（无论是乘坐交通工具或徒步行走）。蜂窝网有着固定电话网不可比拟的优点，首先对用户来说，它有：l 可移动性l 更灵活l 更方便等特点，对运营商来说，它有：l 便于扩容l 利润可观l 功能强大l 组网方便等特点。（3）移动终端ms做为用户与网络进行联系的终端工具，它的主要作用是拨打和接听电话。各厂家设计外型和功能各不相同的手机来适应不同的市场需求。通常我们对手机分类，是依据它输出功率的大小。因为手机功率直接关系着手机接收信号的灵敏度和发送信号的能力。例如车载电话的使用范围远大于手持式移动电话。图 2-1 不同移动电话使用范围比较图与其它电话不同，gsm电话是由彼此分离的两部分组成：l 终端部分l 智能卡部分智能卡在专业上我们称为“用户识别模块”（sim），它存储了每一个用户号码的信息，使用时可以插入移动终端。两部分各自独立，可以让用户在使用时更加方便。如果用户的sim损坏或遗失，他并不需要重新购买移动终端，只让复制一张sim就可以了，减少了用户的损失。（三）gsm区域划分因为移动网络与其它网络不同，用户位置十分不固定，为了正确找到被叫所在位置，必须对gsm服务区域进行划分，以便于对用户位置的进行判定和监视。（1）小区（cell）小区是网络中的最小组成元素。一付收发天线所覆盖的区域称为一个小区。我们使用“小区全球识别码”（cgi）来完成对不同小区的区分的。一个全国覆盖较好的网络是由许多许多小区组成的图2-2 小区示意图（2）msc服务区域msc服务区域是指在网络中由一个msc控制的基站所覆盖的地理区域辖区，它是由一个或多个la组成的。为了正确的找到被叫移动用户，系统必须知道用户的msc地址。msc的地址信息记录在hlr用户数据中。图2-3 msc服务区域示意图（3）频谱资源频谱是一个有限的资源，只有一段非常小的频段分配给蜂窝通信使用，以下列出gsm900的频谱分配，扩展gsm900（egsm），gsm1800（dcs1800）和pcs1900。gsm900n 收（上行）：890915mhzn 发（下行）：935960mhzn 124个绝对无线频率信道（arfcn：absolute radio frequency channels）egsm900n 收（上行）：880915mhzn 发（下行）：925960mhzn 174个arfcngsm 1800（dcs1800）n 收（上行）：17101785mhzn 发（下行）：18051880mhzn 374个arfcnpcs1900n 收（上行）：18501910mhzn 发（下行）：19301990mhzn 299个arfcnarfcnn 带宽=200khzn 8个时分多址（tdma）时隙（4）cell的大小在一个物理区域内小区的数量取决于当地使用网络的用户数，以及当地的地形地貌（山坡、湖泊、建筑物等）。大区制gsm小区最大直径大约70公里，但这取决于小区覆盖的地形状况和手机的发射功率大小。在gsm，手机的发射功率可达8瓦特，显然，手机的发射功率越大，小区就可做得越大。如果小区建在山顶上，没什么障碍物阻挡信号就可以发射得更远一点，若小区建在市中心，很多高大的建筑物会阻挡信号的发射。大区制适用于：n 边远地区n 沿海地区n 用户稀少的地区n 用最少的小区覆盖大范围区域小区制小区制小区一般用于用户量密集面积小的地区，或需要减少发射功率以避免干扰的地区，小区制小区直径一般在200米以上。选择大区制还是小区制并没有完全正确的大案，一般来说大区制覆盖范围大，可减少成本投入，但它的容量小，入室信号弱；小区制成本较高，但容量大，信号强度高，运行商可根据实际情况进行规划。（5）频率复用标准gsm900 有124个频点，但每个运营商都不可能全部占用这124个频点，如分配给我们联通使用的是97124共27个频点。举个例说有一网络运营商用48个频点覆盖了大片地区，如英国。我们知道，小区的最大直径为70公里，如果一个小区用一个频点，那么48个频点是远远不够的。为解决这个矛盾，运营商必须一次又一次地重复利用有限地频点，这种技术称为“频率复用技术”在进行频率复用时，我们必须研究出复用同一频率的两个小区的最少要间隔多远才能避免同频干扰和邻频干扰，这个值跟覆盖地区的特点有关，在人口密集的城市（小区制大容量）与人烟稀少的乡下（大区制小容量）是差别很大的。同频干扰发生在频率相同的两个载频距离太近，在发射信号时会相互干扰。邻频干扰发生在频率相近的两个载频相邻时会相互干扰。小区制小区制小区一般用于用户量密集面积小的地区，或需要减少发射功率以避免干扰的地区，小区制小区直径一般在200米以上。选择大区制还是小区制并没有完全正确的大案，一般来说大区制覆盖范围大，可减少成本投入，但它的容量小，入室信号弱；小区制成本较高，但容量大，信号强度高，运行商可根据实际情况进行规划。 （6）小区分裂前面我们所说的小区是全向性的，即基站里只有一个小区，它采用全向性发射天线（发射角度为360度）。全向性小区的局限在于当该小区服务的地区用户增加时，必须通过增加小区的办法来解决容量问题，而且很难避免同频或邻频干扰，所以全向性小区逐渐被淘汰。为解决这个问题，我们采用了一种方法叫“小区分裂”，即把全向性小区分裂成多个有向性小区，每个都有独立的收发天线，功能等同于一个小区。这种小区采用有向性天线确保该小区的信号收发集中在固定的方向上，这样做有很多好处，首先由于信号集中在60、120或180度的方向而不是360度，我们就可以收到更强的信号，这样有利于入室覆盖。其次有利于我们在更近的距离进行频率复用。site 360度小区全向性站1根天线 发射/接收sitecellcellcell120度小区 3小区站 3根发射/接收天线cellsite60度小区 6小区站 6根发射/接收天线（7）规划扇区 分裂基站各个有向小区形状如扇我们称之为“扇区”，我们对这些扇区站进行规划时，要使在相隔一定距离复用频率的两个小区不会发生同频或邻频干扰，同时要在满足容量的需求。4 site / 3 cell复用模型假如我们有36个频点，我们有4 site / 3 cell复用模型如下：cella1cella2cella3cellb1cellb2cellb3cellc1cellc2cellc3celld1celld2celld3123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536从表上可以看出每个cell可分配3个频点，每个站共有9个频点。如用3 site /3 cell 模型：cella1cella2cella3cellb1cellb2cellb3cellc1cellc2cellc3123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536这种模型每个cell 有4个频点，每个站共12个频点。这样在同一地区可以分裂出更多扇区，提高容量。但这样容易产生频率干扰。（四）基站子系统（bss）基站子系统是安装在小区里的，它的设备由数字模块和射频部分组成，bss系统提供手机ms与交换中心msc的连接链路。bss与ms的通信是通过空中数字接口，bss与msc是通过2m链路连接。bss 由三部分组成：l 收发信台-bts习惯上称它为基站，它含有小区里提供空中数字接口的射频单元，这是gsm网络里与ms通信的部分，收发天线是bts的一部分。l 基站控制器-bsc顾名思义它是bss系统里面的控制部分。它与msc直接通信，bsc可以控制一个或多个基站。l 码速变换器-xcdr起码速变换作用，从ms过来的信号通过码速变换使之更有效的在接口上透明传输。虽然xcdr属于bss系统，但它通常安装在交换机旁边。基站子系统（bss）图（五）华北科技学院中区移动基站设计：华北科技学院实际测量图 图3-1 120度定向天线设计图开始gsm蜂窝网状区群数表区群数的合理选取：n=4输入给定的呼损率输入小区用户数经程序运行计算出小区所分配信道数n分别输出第一扇区，第二扇区移动用户数经程序运行得出各个扇区载频数程序结束n的不合理选取实际载干低于11db输入给定的每户话务量a输入呼损率不合理输入小区超出范围程序流程图设计：吴长印（六）程序编程：#include#includemath.h#define k1_1 40#define x_1 k1_1/2int fun(int o,int c,float a,double b1)int i,h;unsigned long double f,d,e,s,w,j;j=1.0;w=a;h=1;s=w;f=1;e=w;d=0;for(i=2;i=1000;i+) w=e*w;j=j*i; d=w/j;s=s+d;f=d/s;if(f=b1)break; return (i);void main() int o,y3,q,w,w1,a1,n,b2,c2,w2,w3,w4;int i_1,j_1,h,k_1,n_1,m_1,u1,r_1,hk1_1=0,t_1;t_1=0;n_1=0;float a,i,j,n,x,c,u,i,d,r,b,y,z,z1,m,y1,a,b,c,y2;double b1;y=0.0;a=0.0;b=0.0;c=0.0;a=0.0;b=0.0;z1=0.0;q=0;w3=0;w4=0;a1=0;h=0;b2=0;x=0;c2=0;u=0.0;y2=0.0;u1=0;y3=0;w=0;n=0;w1=0;w2=0;z=0.0;i=0.0;j=0.0;n=0.0;d=0.0;m=0.0;i=1.0;c=1.0;i=0.0;r=0.0;y1=0.0;printf(【注意】由于本算法所限，规定有效计算小区总话务量在140爱尔兰之下的小区信道数nnn);printf( 请输入小区的有效辐射半径r米:500=r=500.0&r=3500.0)printf(r=%.2f(m)n,r);printf(合理区群数表如下：n);for(i_1=0;i_1=28;i_1+)for(j_1=0;j_1=28;j_1+)k_1=i_1*i_1+i_1*j_1+j_1*j_1;if(k_1=k1_1) hn_1=k_1;n_1+;printf(nn所选满足区群数公式的区群数： n_1约为%d个，若n_1个数不够请退出系统后更改程序宏定义k1_1的大小n,x_1+1);for(m_1=1;m_1=n_1;m_1+)for(r_1=0;r_1hr_1+1)t_1=hr_1;hr_1=hr_1+1;hr_1+1=t_1;for(i_1=0;i_1=n_1/2-1;i_1+)if(hi_1=hi_1+1)hi_1+1=hi_1+2;for(m_1=i_1+1;m_1=n_1-1;m_1+)hm_1+1=hm_1+2;if(n_1/2=x_1)for(i_1=0;i_1=n_1/2;i_1+)printf( %d,hi_1);elsefor(i_1=0;i_1=x_1;i_1+)printf( %d,hi_1);printf(n);printf(请从上表中选取并输入所取群区小区数的取值nn);printf(【提示】输入完毕后按enter键执行下一步程序n);scanf(%d,&n);printf(群区小区数的取值： n=%dn,n);for(i_1=0;i_1=11)printf(n 请输入：每用户忙时话务量xx爱尔兰n);printf(n每用户忙时话务量最高为1爱尔兰，最低为0爱尔兰nn);printf(【提示】输入用户忙时话务量x爱尔兰后，输入完毕后按enter键执行下一步程序n);scanf(%f,&a);if(a=0&a0&b1)printf(系统要求呼损率取值x%为: b=%.4fn,b);if(b=0.0001)printf(由于b0.0&a0.01&a0.02&a0.03&a0.04&a0.05&a0.06&a0.07&a0.08&a0.09&a0.1&a0.15&a0.20&a0.0001&b0.0001&b0.0&a0.01&a0.02&a0.03&a0.04&a0.05&a0.06&a0.07&a0.08&a0.09&a0.1&a0.15&a0.20&a0.0005&b0.0005&b0.0&a0.01&a0.02&a0.03&a0.04&a0.05&a0.06&a0.07&a0.08&a0.09&a0.1&a0.15&a0.20&a0.001&b0.001&b0.0&a0.01&a0.02&a0.03&a0.04&a0.05&a0.06&a0.07&a0.08&a0.09&a0.1&a0.15&a0.20&a0.002&b0.002&b0.0&a0.01&a0.02&a0.03&a0.04&a0.05&a0.06&a0.07&a0.08&a0.09&a0.1&a0.15&a0.20&a0.005&b0.005&b0.0&a0.01&a0.02&a0.03&a0.04&a0.05&a0.06&a0.07&a0.08&a0.09&a0.1&a0.15&a0.20&a0.01&b0.01&b0.0&a0.01&a0.02&a0.03&a0.04&a0.05&a0.06&a0.07&a0.08&a0.09&a0.1&a0.15&a0.20&a0.015&b0.015&b0.0&a0.01&a0.02&a0.03&a0.04&a0.05&a0.06&a0.07&a0.08&a0.09&a0.1&a0.15&a0.20&a0.02&b0.02&b0.0&a0.01&a0.02&a0.03&a0.04&a0.05&a0.06&a0.07&a0.08&a0.09&a0.1&a0.15&a0.20&a0.025&b0.025&b0.0&a0.01&a0.02&a0.03&a0.04&a0.05&a0.06&a0.07&a0.08&a0.09&a0.1&a0.15&a0.20&a0.03&b0.03&b0.00&a0.01&a0.02&a0.03&a0.04&a0.05&a0.06&a0.07&a0.08&a0.09&a0.1&a0.15&a0.20&a0.04&b0.04&b0.0&a0.01&a0.02&a0.03&a0.04&a0.05&a0.06&a0.07&a0.08&a0.09&a0.1&a0.15&a0.20&a0.05)printf(由于b=0.05所以n);if(a0.0&a0.01&a0.02&a0.03&a0.04&a0.05&a0.06&a0.07&a0.08&a0.09&a0.1&a0.15&a0.20&a=1)printf(系统最大有效用户约为