C語言編程gsm小區(qū)容量設計.doc

gsm系統(tǒng)基站容量方案設計目錄（一）gsm發(fā)展歷史回顧（二）gsm簡介 （1）gsm網絡組成（2）蜂窩通信網（3）移動終端（三）gsm區(qū)域劃分（1）小區(qū)（cell）（2）msc服務區(qū)域 （3）頻譜資源（4）cell的大?。?）頻率復用（6）小區(qū)分裂（7）規(guī)劃扇區(qū)（四）基站子系統(tǒng)（bss）（五）華北科技學院中區(qū)移動基站設計（六）程序編程（七）程序運行結果圖（八）引用參考（九）課程設計心得體會（一）gsm發(fā)展歷史回顧1982-1985cept 開始制定900mhz頻段的歐洲數字通信標準。它就是以后人盡皆知的gsm規(guī)范。1986在巴黎實驗，以便在時分多址和頻分多址中選擇合適的無線傳輸方式。1987l gsm最后采用集成tdma和fdma的傳輸技術l 12個國家的運營商簽署備忘錄,1988l cept擬制定gsm第一階段的標準l 另有五個國家簽署了備忘錄1989l etsi接管了cept的工作,負責gsm第一階段標準的制定 1990l 第一階段gsm標準凍結,開始dcs 1800標準的修改工作1991l gsm 1800標準凍結l 允許cept之外的國家簽署加入備忘錄1992l 第一階段的標準制定全部完成l 在telecom finland 和vodafone簽署了第一份漫游協(xié)議l 推出第一階段的商業(yè)運作網絡1993l 澳大利亞成為第一個簽署備忘錄的非歐洲國家l 有70個國家和地區(qū)簽署了備忘錄,在挪威、愛爾蘭、香港等推出了gsm 網絡l gsm用戶達到100萬l 在英國推出了商業(yè)dcs1800系統(tǒng)1994l 備忘錄的簽署者已超過100個l gsm用戶超過300萬l gsm網絡規(guī)模不斷擴展1995l 美國推出了工作于1900mhz頻段的個人通信系統(tǒng)l 備忘錄的簽署者達到188個l gsm用戶以每天1萬的速度增加1996l 第一個gsm1900系統(tǒng)正式使用,它依據pcs 1900標準1998l 1998年初備忘錄的簽署者達到253個,gsm用戶數量超過7億.表1-1 gsm歷史發(fā)展階段（二）gsm簡介圖1-1gsm網絡覆蓋圖（以暗色區(qū)域標識由于gsm采用了公用的通信標準，數字用戶可以在世界范圍所有提供gsm服務的區(qū)域使用。另外，gsm還可以提供例如高速數據通信，傳真服務，短消息服務等個人服務。同時，由于gsm的開放性特征，為以后開發(fā)新的業(yè)務功能提供了良好的平臺環(huán)境。（1）gsm網絡組成gsm網絡由網絡交換子系統(tǒng)（mobile services switching centres 簡稱msc）、基站子系統(tǒng)（base station systems 簡稱bss）和移動臺（mobile station簡稱ms）三大系統(tǒng)組成，各系統(tǒng)還可細分各子系統(tǒng)，如bss包括基站控制器bsc、收發(fā)信臺bts和碼速變換器等，這些子系統(tǒng)將在下一章詳細陳述。在蜂窩網里ms的服務小區(qū)叫“cells”，這些“cells”由bss提供，每個bss可帶一個或多個cells。這些cells的輪廓通常象個蜂窩一樣，但由于覆蓋地形的多樣性和網絡規(guī)劃需要，它實際的形狀并不是那么規(guī)則。 實際覆蓋形狀理論上的蜂窩形狀圖1-2 gsm網絡組成圖auc 鑒權中心bsc 基站控制器bts 無線基站eir 設備識別寄存器hlr 歸屬位置寄存器ms 移動臺msc 移動交換中心nmc 網絡管理中心omc 操作維護中心vlr 拜訪位置寄存器（2）蜂窩通信網蜂窩電話系統(tǒng)實現移動用戶與公眾電話網或另一個蜂窩網移動用戶之間的連接通信。用戶與網絡的信息通信是在利用無線信道上的，這樣就減除了傳統(tǒng)電話機必須連電話線固定的局限，因此實現了用戶的徹底可移動性（無論是乘坐交通工具或徒步行走）。蜂窩網有著固定電話網不可比擬的優(yōu)點，首先對用戶來說，它有：l 可移動性l 更靈活l 更方便等特點，對運營商來說，它有：l 便于擴容l 利潤可觀l 功能強大l 組網方便等特點。（3）移動終端ms做為用戶與網絡進行聯(lián)系的終端工具，它的主要作用是撥打和接聽電話。各廠家設計外型和功能各不相同的手機來適應不同的市場需求。通常我們對手機分類，是依據它輸出功率的大小。因為手機功率直接關系著手機接收信號的靈敏度和發(fā)送信號的能力。例如車載電話的使用范圍遠大于手持式移動電話。圖 2-1 不同移動電話使用范圍比較圖與其它電話不同，gsm電話是由彼此分離的兩部分組成：l 終端部分l 智能卡部分智能卡在專業(yè)上我們稱為“用戶識別模塊”（sim），它存儲了每一個用戶號碼的信息，使用時可以插入移動終端。兩部分各自獨立，可以讓用戶在使用時更加方便。如果用戶的sim損壞或遺失，他并不需要重新購買移動終端，只讓復制一張sim就可以了，減少了用戶的損失。（三）gsm區(qū)域劃分因為移動網絡與其它網絡不同，用戶位置十分不固定，為了正確找到被叫所在位置，必須對gsm服務區(qū)域進行劃分，以便于對用戶位置的進行判定和監(jiān)視。（1）小區(qū)（cell）小區(qū)是網絡中的最小組成元素。一付收發(fā)天線所覆蓋的區(qū)域稱為一個小區(qū)。我們使用“小區(qū)全球識別碼”（cgi）來完成對不同小區(qū)的區(qū)分的。一個全國覆蓋較好的網絡是由許多許多小區(qū)組成的圖2-2 小區(qū)示意圖（2）msc服務區(qū)域msc服務區(qū)域是指在網絡中由一個msc控制的基站所覆蓋的地理區(qū)域轄區(qū)，它是由一個或多個la組成的。為了正確的找到被叫移動用戶，系統(tǒng)必須知道用戶的msc地址。msc的地址信息記錄在hlr用戶數據中。圖2-3 msc服務區(qū)域示意圖（3）頻譜資源頻譜是一個有限的資源，只有一段非常小的頻段分配給蜂窩通信使用，以下列出gsm900的頻譜分配，擴展gsm900（egsm），gsm1800（dcs1800）和pcs1900。gsm900n 收（上行）：890915mhzn 發(fā)（下行）：935960mhzn 124個絕對無線頻率信道（arfcn：absolute radio frequency channels）egsm900n 收（上行）：880915mhzn 發(fā)（下行）：925960mhzn 174個arfcngsm 1800（dcs1800）n 收（上行）：17101785mhzn 發(fā)（下行）：18051880mhzn 374個arfcnpcs1900n 收（上行）：18501910mhzn 發(fā)（下行）：19301990mhzn 299個arfcnarfcnn 帶寬=200khzn 8個時分多址（tdma）時隙（4）cell的大小在一個物理區(qū)域內小區(qū)的數量取決于當地使用網絡的用戶數，以及當地的地形地貌（山坡、湖泊、建筑物等）。大區(qū)制gsm小區(qū)最大直徑大約70公里，但這取決于小區(qū)覆蓋的地形狀況和手機的發(fā)射功率大小。在gsm，手機的發(fā)射功率可達8瓦特，顯然，手機的發(fā)射功率越大，小區(qū)就可做得越大。如果小區(qū)建在山頂上，沒什么障礙物阻擋信號就可以發(fā)射得更遠一點，若小區(qū)建在市中心，很多高大的建筑物會阻擋信號的發(fā)射。大區(qū)制適用于：n 邊遠地區(qū)n 沿海地區(qū)n 用戶稀少的地區(qū)n 用最少的小區(qū)覆蓋大范圍區(qū)域小區(qū)制小區(qū)制小區(qū)一般用于用戶量密集面積小的地區(qū)，或需要減少發(fā)射功率以避免干擾的地區(qū)，小區(qū)制小區(qū)直徑一般在200米以上。選擇大區(qū)制還是小區(qū)制并沒有完全正確的大案，一般來說大區(qū)制覆蓋范圍大，可減少成本投入，但它的容量小，入室信號弱；小區(qū)制成本較高，但容量大，信號強度高，運行商可根據實際情況進行規(guī)劃。（5）頻率復用標準gsm900 有124個頻點，但每個運營商都不可能全部占用這124個頻點，如分配給我們聯(lián)通使用的是97124共27個頻點。舉個例說有一網絡運營商用48個頻點覆蓋了大片地區(qū)，如英國。我們知道，小區(qū)的最大直徑為70公里，如果一個小區(qū)用一個頻點，那么48個頻點是遠遠不夠的。為解決這個矛盾，運營商必須一次又一次地重復利用有限地頻點，這種技術稱為“頻率復用技術”在進行頻率復用時，我們必須研究出復用同一頻率的兩個小區(qū)的最少要間隔多遠才能避免同頻干擾和鄰頻干擾，這個值跟覆蓋地區(qū)的特點有關，在人口密集的城市（小區(qū)制大容量）與人煙稀少的鄉(xiāng)下（大區(qū)制小容量）是差別很大的。同頻干擾發(fā)生在頻率相同的兩個載頻距離太近，在發(fā)射信號時會相互干擾。鄰頻干擾發(fā)生在頻率相近的兩個載頻相鄰時會相互干擾。小區(qū)制小區(qū)制小區(qū)一般用于用戶量密集面積小的地區(qū)，或需要減少發(fā)射功率以避免干擾的地區(qū)，小區(qū)制小區(qū)直徑一般在200米以上。選擇大區(qū)制還是小區(qū)制并沒有完全正確的大案，一般來說大區(qū)制覆蓋范圍大，可減少成本投入，但它的容量小，入室信號弱；小區(qū)制成本較高，但容量大，信號強度高，運行商可根據實際情況進行規(guī)劃。 （6）小區(qū)分裂前面我們所說的小區(qū)是全向性的，即基站里只有一個小區(qū)，它采用全向性發(fā)射天線（發(fā)射角度為360度）。全向性小區(qū)的局限在于當該小區(qū)服務的地區(qū)用戶增加時，必須通過增加小區(qū)的辦法來解決容量問題，而且很難避免同頻或鄰頻干擾，所以全向性小區(qū)逐漸被淘汰。為解決這個問題，我們采用了一種方法叫“小區(qū)分裂”，即把全向性小區(qū)分裂成多個有向性小區(qū)，每個都有獨立的收發(fā)天線，功能等同于一個小區(qū)。這種小區(qū)采用有向性天線確保該小區(qū)的信號收發(fā)集中在固定的方向上，這樣做有很多好處，首先由于信號集中在60、120或180度的方向而不是360度，我們就可以收到更強的信號，這樣有利于入室覆蓋。其次有利于我們在更近的距離進行頻率復用。site 360度小區(qū)全向性站1根天線 發(fā)射/接收sitecellcellcell120度小區(qū) 3小區(qū)站 3根發(fā)射/接收天線cellsite60度小區(qū) 6小區(qū)站 6根發(fā)射/接收天線（7）規(guī)劃扇區(qū) 分裂基站各個有向小區(qū)形狀如扇我們稱之為“扇區(qū)”，我們對這些扇區(qū)站進行規(guī)劃時，要使在相隔一定距離復用頻率的兩個小區(qū)不會發(fā)生同頻或鄰頻干擾，同時要在滿足容量的需求。4 site / 3 cell復用模型假如我們有36個頻點，我們有4 site / 3 cell復用模型如下：cella1cella2cella3cellb1cellb2cellb3cellc1cellc2cellc3celld1celld2celld3123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536從表上可以看出每個cell可分配3個頻點，每個站共有9個頻點。如用3 site /3 cell 模型：cella1cella2cella3cellb1cellb2cellb3cellc1cellc2cellc3123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536這種模型每個cell 有4個頻點，每個站共12個頻點。這樣在同一地區(qū)可以分裂出更多扇區(qū)，提高容量。但這樣容易產生頻率干擾。（四）基站子系統(tǒng)（bss）基站子系統(tǒng)是安裝在小區(qū)里的，它的設備由數字模塊和射頻部分組成，bss系統(tǒng)提供手機ms與交換中心msc的連接鏈路。bss與ms的通信是通過空中數字接口，bss與msc是通過2m鏈路連接。bss 由三部分組成：l 收發(fā)信臺-bts習慣上稱它為基站，它含有小區(qū)里提供空中數字接口的射頻單元，這是gsm網絡里與ms通信的部分，收發(fā)天線是bts的一部分。l 基站控制器-bsc顧名思義它是bss系統(tǒng)里面的控制部分。它與msc直接通信，bsc可以控制一個或多個基站。l 碼速變換器-xcdr起碼速變換作用，從ms過來的信號通過碼速變換使之更有效的在接口上透明傳輸。雖然xcdr屬于bss系統(tǒng)，但它通常安裝在交換機旁邊。基站子系統(tǒng)（bss）圖（五）華北科技學院中區(qū)移動基站設計：華北科技學院實際測量圖 圖3-1 120度定向天線設計圖開始gsm蜂窩網狀區(qū)群數表區(qū)群數的合理選?。簄=4輸入給定的呼損率輸入小區(qū)用戶數經程序運行計算出小區(qū)所分配信道數n分別輸出第一扇區(qū)，第二扇區(qū)移動用戶數經程序運行得出各個扇區(qū)載頻數程序結束n的不合理選取實際載干低于11db輸入給定的每戶話務量a輸入呼損率不合理輸入小區(qū)超出范圍程序流程圖設計：吳長?。┏绦蚓幊蹋?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，規(guī)定有效計算小區(qū)總話務量在140愛爾蘭之下的小區(qū)信道數nnn);printf( 請輸入小區(qū)的有效輻射半徑r米:500=r=500.0&r=3500.0)printf(r=%.2f(m)n,r);printf(合理區(qū)群數表如下：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所選滿足區(qū)群數公式的區(qū)群數： n_1約為%d個，若n_1個數不夠請退出系統(tǒng)后更改程序宏定義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(請從上表中選取并輸入所取群區(qū)小區(qū)數的取值nn);printf(【提示】輸入完畢后按enter鍵執(zhí)行下一步程序n);scanf(%d,&n);printf(群區(qū)小區(qū)數的取值： n=%dn,n);for(i_1=0;i_1=11)printf(n 請輸入：每用戶忙時話務量xx愛爾蘭n);printf(n每用戶忙時話務量最高為1愛爾蘭，最低為0愛爾蘭nn);printf(【提示】輸入用戶忙時話務量x愛爾蘭后，輸入完畢后按enter鍵執(zhí)行下一步程序n);scanf(%f,&a);if(a=0&a0&b1)printf(系統(tǒng)要求呼損率取值x%為: 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(系統(tǒng)最大有效用戶約為