【升级到GPRS后的GSM网业务接入能力分析】
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湖南省移动通信工程公司规划设计所 聂翱翔
摘 要 本文从GSM频谱效率分析入手，分析了GSM网升级到GPRS后的话音业务频谱效率的损失及新增的数据业务接入能力，最终从话音与数据业务接入能力相互替代关系综合考虑了GSM现有频谱下接入综合业务的最大接入能力，对GPRS网络规划具有量的指导意义 。
要害词 频谱效率 接入能力 GPRS
为适应社会对高速移动IP业务的需求，GSM标准组织发展了分组无线数据业务——GPRS，它不仅能在无线信道上提供9.05～171.2 kbit／s的可变速率，更实现了无线信道上数据分组传送，在现有电路交换网络中引入了分组网，为GSM运营者由仅提供话音业务向提供综合信息服务业务领域拓展提供了重要的网络平台，并为GSM网向第三代演进打下了基础 。引入GPRS后的用M网在传统话音接入基础上，提供了分组数据的接入，对现有频谱下话音及数据等综合业务接入能力的分析有利于GPRS升级时综合考虑业务与网络的同步发展，从而为GPRS大规模应用的规划和设计提供合理的理论指导 。
1 现有频谱下GSM话音频谱效率分析
GSM蜂窝系统的频谱效率定义为单位面积单位频带所能容纳的话务量或用户数，单位分别为Erl（km2·MHz），或户／（km2·MHz），它是衡量通信系统业务接入能力的重要指标 。GSM蜂窝系统的频谱效率可表示为调制效率ηm 。及多址效率ηMA的乘积即η=ηm×ηMA 。其中，ηm=（B／Bc）／H／BNA＝H／BcNA，式中：B——系统可用的总带宽（MHz）；Bc——话音信道带宽或信道间隔（MHz）；H——每信道的话务量（Erl）；N——簇蜂窝内的小区个数；A——小区的面积km2） 。
ηMA接入效率主要取决于业务信道及公共控制信道的比例，GSM可达到0.9 。
（1）常规4×3频率复用方式
H为0.7Erl／TCH，Bc为0.025MHz，常规4×3小区复用下N取值为12，A在正六边形蜂窝结构小区面积为2.6R2／3，目前，城区基站间间距一般可达5mm，即D=5mm，可计算小区半径R＝D／3 ＝500／1.73＝289m 。
根据上述取值，可计算GSM蜂窝系统的话音频谱效率：η=0.7×0.9／(0.025×12×2.6×0.5×0.5/3/3）=29.1Erl／（km2·MHz），以平均每用户忙时话务量取0.02Erl，则单位面积单位频带所能容纳的用户数为1454户／（km2·M比） 。
(2）采用MRP、1×3、IU0等频率复用方式
MRP紧密频率复用的频率复用度可达7×8，1×3频率复用方式的频率复用度可达7，IU0智能同心圆技术的频率复用度可达8～10 。
目前网上采用较多的是MRP紧密频率复用及1×3频率复用方式，为计算采用频率紧密复用后的频谱效率，可取复用度为8，则η＝29.1×12／8＝43.6Erl／（km2·MHz），以平均每用户忙时话务量取0.02Erl，则单位面积单位频带所能容纳的用户数为2181户／（km2·MHz） 。
中国移动在模拟网退网后频谱宽度达29MHz，则目前GSM网能接入的最大话务密度为1265 Erl／km2（采用紧密频率复用方式），最大用户密度为63242户／km2 。
上述分析只是针对宏蜂窝，当采用微蜂窝方式，由于可实现更密集的频率复用，假如对网络精心规划，部分地区的话务量吸收会超过上述分析值 。
2 GPRS引入后GSM话音频谱效率的损失及数据业务频谱效率
GSM网升级到GPRS，在无线接口上数据业务信道分配方式可采用固定分配、全动态分配、固定及动态分配结合等三种方式 。目前手机支持能力为IU＋3D、1U＋4D，假如无线接口数据业务信道分配方式采用固定及动态分配结合方式，即GPRS升级的每小区固定分配一个数据业务信道，2～3个业务信道根据网络话务情况采用动态分配方式，可计算话音频谱效率的损失及新增的数据业务接入能力 。
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