GSM系统基站容量方案设计

1.设计目的

本设计以GSM数字通信系统为基础，为满足本校区用户的需求，于本校区综合楼顶放置一GSM基站，要求这一基站能承载5000人的通信需求。根据GSM相关理论，设计配置该基站信道数，根据分别计算各扇区的载频数，设计控制信道的种类及数目，和业务信道的数目。

2.GSM系统原理

GSM是Global System For Mobile Communications的缩写，由欧洲电信标准组织ETSI制订的一个数字移动通信标准，GSM是全球移动通信系统(Global System for Mobile communications) 的简称。它的空中接口采用时分多址技术。

GSM属于第2代（2G）蜂窝移动通信技术，也就是说移动电话要连接到它能搜索到的最近的蜂窝单元区域。GSM网络运行在多个不同的无线电频率上。根据蜂窝小区的用户需求，可设计满足用户通信需求的蜂窝单元。我校主要采用GSM 900MHz频段通信：

GSM 900MHz频段双工间隔为45MHz，有效带宽为25MHz，124个载频，每个载频8个信道。

GSM900 ：上行（MHz）0-915；下行（MHz）935-960（GSM最先实现的频段，也是使用最广的频段）

GSM900E ：上行（MHz）880-915；下行（MHz）925-960（900MHz扩展频段）。

2.1 GSM系统结构

GSM系统主要由移动台（MS）、移动网子系统（NSS）、基站子系统（BSS）和操作支持子系统（OSS）四部分组成。

3.GSM容量设计

如图为综合楼顶基站例：

3.1 话务量与信道容量计算

根据用户需求，将天线设置成三个扇区全向天线（如下图），A,B,C三个分区的用户分配数为4:3:3 。这样A,B,C三个分区将实现在其覆盖范围内，信号全覆盖。因此，

A区的可承载用户数为5000*0.4=2000（个）： B区可承载用户数为5000*0.3=1500（个）： C区可承载用户数为5000*0.3=1500（个）。

已知，移动信道利用率为70%，用户忙时话务量a=0.02（爱尔兰/用户）。 因此，A区可承载的话务量为A1=2000*70%*0.02=28（爱尔兰） B区可承载的话务量为A2=1500*70%*0.02=21（爱尔兰） C区可承载的话务量为A3=1500*70%*0.02=21（爱尔兰）

根据爱尔兰B表（见附表），可查的A区话务量为28爱尔兰时，对应36个业务物理信道。B区话务量为21爱尔兰时，对应28个业务物理信道。C区话务量为21爱尔兰时，对应28个业务物理信道。

由于一个载频有8个时隙，对应可承载8个物理信道，因此A区满足该去话务量的情况下，需要5个载频。考虑到通信的突发性，控制信道的作用，因此，A区的实时载频设置数为6个，以满足通信信道的冗余与控制。

同理，B区和C区的载频设置数目为5个。

3.2 GSM信道分类

图3.2-1 GSM的信道分类

广播信息（BCH）是一种“一点对多点”的单方向控制信道，用于基站向所有移 动台广播公用信息。

公共控制信道（CCCH）是一种“一点对多点”的双向控制信道，其用途是在呼 叫接续阶段，传输链路连接所需要的控制信令与信息。

专用控制信道（DCCH）是一种“点对点”的双向控制信道，其用途是在呼叫接 续阶段和在通信进行当中，在移动台和基站之间传输必需的控制信息。

业务信道传输话音信息和数据信息。

3.3 GSM信道组合方式

在GSM系统中，每个小区最多有2个物理时隙来传输信令，而每个小区中有9种控制信息需要传送，也就是2个物理时隙需要传递9种控制信息。其中，SACCH（慢速辅助控制信道）既可以由传送业务信息的物理时隙传递，也可以由传送控制信息的物理时隙传递。FACCH则必须由传送业务信息的物理时隙传递。

由于可用信道数量少，而需要传输的信息多，因此需要对信息与信道进行组合。将逻辑信道映射到物理信道上的方式叫做信道的组合方式。逻辑信道的组合以复帧为基础，逻辑信道的组合包括控制信道的组合和业务信道的组合。如图为GSM系统各种帧的格式：

图3.3-1 GSM系统各种帧的格式

3.3.1 控制信道的组合方式

图3.3-2 BCH和CCCH在TS0上的复用

图3.3-3 RACH在TS0上的复用

图3.3-4 SDCCH和SACCH在TS1上的复用

3.3.2 业务信道的组合方式 如图：

图3.3-5 业务信道的组合方式

4.实习心得

1) 张志慧

2）刘豆豆

通过一个周的设计实习，让我重新复习了相关的移动通信理论知识，并且在设计的过程中，认识到了自己很多理论知识学习的都不够扎实，虽然有很多疑惑，但是通过在网上和图书馆查找相关资料，慢慢弥补了自身的不足，从而有了一条完整的设计思路。在这个过程中，我主要负责信道相关的分配及计算，这个任务虽然看起来简单，但是需要仔细斟酌地方也是很多的，所以还是花费了一些时间，但是功夫不负有心人，通过我同其他组员的团结合作，我们终于获得了比较满意的结果。也许我们的结果不是最好的，但是我们每个人都尽力而为做好了自己应该负责的地方，并且能够互相帮助，才使得这次的设计过程顺利地进行。

3）宫宁宁

通过这次移动通信的实习，使我对所学知识有了更深的理解。这次我们组的实习任务是GSM系统基站容量方案设计，刚开始拿到课题，觉得挺难的，不过在老师的指导下，对此课题有了比较全面的认识，具体的系统化设计也相对比较清楚 。这次我的任务是负责计算，主要是三个扇区信道数及话务量的计算。希望以后能有更多的这种实践机会，这样我们就更易理解并且运用所学的知识。

4）冯旭

在这次实习中，我们设计了满足用户需求的GSM系统基站容量的方案。通过这次实习我将理论运用于实习，通过查资料完善了GSM的知识体系，同时丰富了我的知识体系和改善了我GSM知识体系的不足。通过实习，使我们团队协作能力得以提高。同时，在实习中也将我们的方案设计方面能力得以提升，设计中要考虑多种因素，锻炼我们的思维扩展能力。

5) 邱勇昂

这次实验中，组长分配任务分配的很好，虽然我的任务不是很重要，但很实在。我负责查询控制信道及其作用控制信道（CCH）是用于传送信令或同步数据。它主要有三种：广播信道（BCCH）、公共控制信道（CCCH）和专用控制信道（DCCH）。 控制信道（CCH）时用于传送信令信息和短的分组数据的信道。还有要用到的控制信道种类，总的来说，我们团结一致还是很快完成了实验。

组员名单及任务分配

姓名 张志慧（组长） 刘豆豆 宫宁宁 冯旭 邱勇昂 任务分配 负责信道相关的分配及计算：查找资料。 负责计算（主要是三个扇区信道数及话务量的计算） 设计报告，写报告：查询GSM相关理论，以及信道分类，信道组合方式：， 查询控制信道及其作用，打印爱尔兰B表

附表：爱尔兰B表 Erlang Erlang B Table N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 1.0% 0.01 0.153 0.455 0.869 1.36 1.91 2.5 3.13 3.78 4.46 5.16 5.88 6.61 7.35 8.11 8.88 9.65 10.4 11.2 12 12.8 13.7 14.5 15.3 16.1 17 17.8 18.6 19.5 20.3 21.2 22 22.9 23.8 24.6 25.5 26.4 1.2% 0.168 1.5% 0.19 2% 0.02 0.22 0.60 1.09 1.66 2.28 2.94 3.63 4.34 5.08 5.84 6.61 7.40 8.20 9.01 9.83 10.70 11.50 12.30 13.20 14.00 14.90 15.80 16.60 17.50 18.40 19.30 20.20 21.00 21.90 22.80 23.70 24.60 25.50 26.40 27.30 28.30 B Table N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 3% 0.031 0.282 0.715 1.26 1.88 2.54 3.25 3.99 4.75 5.53 6.33 7.14 7.97 8.8 9.65 10.5 11.4 12.2 13.1 14 14.9 15.8 16.7 17.6 18.5 19.4 20.3 21.2 22.1 23.1 24 24.9 25.8 26.8 27.7 28.6 29.6 5% 0.053 0.381 0.9 1.52 2.22 2.96 3.74 4.54 5.37 6.22 7.08 7.95 8.83 9.73 10.6 11.5 12.5 13.4 14.3 15.2 16.2 17.1 18.1 19 20 20.9 21.9 22.9 23.8 24.8 25.8 26.7 27.7 28.7 29.7 30.7 31.6 7% 0.075 0.47 1.06 1.75 2.5 3.3 4.14 5 5.88 6.78 7.69 8.61 9.54 10.5 11.4 12.4 13.4 14.3 15.3 16.3 17.3 18.2 19.2 20.2 21.2 22.2 23.2 24.2 25.2 26.2 27.2 28.2 29.3 30.3 31.3 32.3 33.3 10% 0.111 0.595 1.27 2.05 2.88 3.76 4.67 5.6 6.55 7.51 8.49 9.47 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.6 17.6 18.7 19.7 20.7 21.8 22.8 23.9 24.9 26 27.1 28.1 29.2 30.2 31.3 32.4 33.4 34.5 35.6 15% 0.176 0.796 1.6 2.5 4.45 4.44 5.46 6.5 7.55 8.62 9.69 10.8 11.9 13 14.1 15.2 16.3 17.4 18.5 19.6 20.8 21.9 23 24.2 25.3 26.4 27.6 28.7 29.9 31 32.1 33.3 34.4 35.6 36.7 37.9 39 0.251 1.932.954.015.116.237.378.529.6810.912 13.214.415.616.818 19.220.421.622.824.125.326.527.728.930.231.432.633.835.136.337.538.840 41.242.420%0.012 0.015 0.4 0.535 0.922 0.992 1.43 2 2.6 3.25 3.92 4.61 5.32 6.05 6.8 7.56 8.33 9.11 9. 10.7 11.5 12.3 13.1 14 14.8 15.6 16.5 17.3 18.2 19 19.9 20.7 21.6 22.5 23.3 24.2 25.1 26 26.8 1.52 2.11 2.74 3.4 4.09 4.81 5.54 6.29 7.05 7.82 8.61 9.41 10.2 11 11.8 12.7 13.5 14.3 15.2 16 16.9 17.8 18.6 19.5 20.4 21.2 22.1 23 23.9 24.8 25.6 26.5 27.4 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 27.3 28.1 29 29.9 30.8 31.7 32.5 33.4 34.3 35.2 36.1 37 37.9 38.8 39.7 40.6 41.5 42.4 43.3 44.2 45.1 46 46.9 47.9 48.8 49.7 50.6 51.5 52.4 53.4 54.3 55.2 56.1 57 58 58.9 59.8 60.7 61.7 62.6 63.5 .4 65.4 27.7 28.6 29.5 30.4 31.3 32.2 33.1 34 34.9 35.8 36.7 37.6 38.5 39.4 40.3 41.2 42.1 43 43.9 44.8 45.8 46.7 47.6 48.5 49.4 50.4 51.3 52.2 53.1 54.1 55 55.9 56.8 57.8 58.7 59.6 60.6 61.5 62.4 63.4 .3 65.2 66.2 28.3 29.2 30.1 31 31.9 32.8 33.7 34.6 35.6 36.5 37.4 38.3 39.2 40.1 41 42 42.9 43.8 44.7 45.7 46.6 47.5 48.4 49.4 50.3 51.2 52.2 53.1 54 55 55.9 56.9 57.8 58.7 59.7 60.6 61.6 62.5 63.4 .4 65.3 66.3 67.2 29.20 30.10 31.00 31.90 32.80 33.80 34.70 35.60 36.50 37.50 38.40 39.30 40.30 41.20 42.10 43.10 44.00 44.90 45.90 46.80 47.80 48.70 49.60 50.60 51.50 52.50 53.40 54.40 55.30 56.30 57.20 58.20 59.10 60.10 61.00 62.00 62.90 63.90 .90 65.80 66.80 67.70 68.70 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 30.5 31.5 32.4 33.4 34.3 35.3 36.2 37.2 38.1 39.1 40 41 41.9 42.9 43.9 44.8 45.8 46.7 47.7 48.7 49.6 50.6 51.6 52.5 53.5 54.5 55.4 56.4 57.4 58.4 59.3 60.3 61.3 62.3 63.2 .2 65.2 66.2 67.2 68.1 69.1 70.1 71.1 32.6 33.6 34.6 35.6 36.6 37.6 38.6 39.6 40.5 41.5 42.5 43.5 44.5 45.5 46.5 47.5 48.5 49.5 50.5 51.5 52.6 53.6 54.6 55.6 56.6 57.6 58.6 59.6 60.6 61.6 62.6 63.7 .7 65.7 66.7 67.7 68.7 69.7 70.8 71.8 72.8 73.8 74.8 34.4 35.4 36.4 37.4 38.4 39.5 40.5 41.5 42.6 43.6 44.6 45.7 46.7 47.7 48.8 49.8 50.8 51.9 52.9 53.9 55 56 57.1 58.1 59.1 60.2 61.2 62.3 63.3 .4 65.4 66.4 67.5 68.5 69.6 70.6 71.7 72.7 73.8 74.8 75.9 76.9 78 36.6 37.7 38.8 39.9 40.9 42 43.1 44.2 45.2 46.3 47.4 48.5 49.6 50.6 51.7 52.8 53.9 55 56.1 57.1 58.2 59.3 60.4 61.5 62.6 63.7 .8 65.8 66.9 68 69.1 70.2 71.3 72.4 73.5 74.6 75.6 76.7 77.8 78.9 80 81.1 82.2 40.2 41.3 42.6 43.6 44.8 45.9 47.1 48.2 49.4 50.6 51.7 52.9 54 55.2 56.3 57.5 58.7 59.8 61 62.1 63.3 .5 65.6 66.8 68 69.1 70.3 71.4 72.6 73.8 74.9 76.1 77.3 78.4 79.6 80.8 81.9 83.1 84.2 85.4 86.6 87.7 88.9 43.744.946.147.448.9.951.152.353.654.856 57.358.559.761 62.263.5.765.967.268.469.770.972.173.474.675.977.178.379.680.882.183.384.685.887 88.3.590.2 93.394.595.781 82 83 84 85 86 87 88 90 91 92 93 94 95 96 66.3 67.2 68.2 69.1 70 70.9 71.9 72.8 73.7 74.7 75.6 76.6 77.5 78.4 79.4 80.3 67.1 68 69 69.9 70.9 71.8 72.7 73.7 74.6 75.6 76.5 77.4 78.4 79.3 80.3 81.2 68.2 69.1 70.1 71 71.9 72.9 73.8 74.8 75.7 76.7 77.6 78.6 79.6 80.5 81.5 82.4 69.60 70.60 71.60 72.50 73.50 74.50 75.40 76.40 77.30 78.30 79.30 80.20 81.20 82.20 83.10 84.10 81 82 83 84 85 86 87 88 90 91 92 93 94 95 96 72.1 73 74 75 76 77 78 78.9 79.9 80.9 81.9 82.9 83.9 84.9 85.8 86.8 75.8 76.9 77.9 78.9 79.9 80.9 82 83 84 85 86 87.1 88.1 .1 90.1 91.1 79 80.1 81.1 82.2 83.2 84.3 85.3 86.4 87.4 88.5 .5 90.6 91.6 92.7 93.7 94.8 83.3 84.4 85.5 86.6 87.7 88.8 .9 91 92.1 93.1 94.2 95.3 96.4 97.5 98.6 99.7 90.1 91.2 92.4 93.6 94.7 95.9 97.1 98.2 99.4 100.6 101.7 102.9 104.1 105.3 106.4 107.6 97 98.299.5100.7102 103.2104.5105.7106.9108.2109.4110.7111.9113.2114.4115.7