GSM射频越境覆盖的抑制解决方案

刘静艳 中国移动通信集团设计院有限公司

黄国强 京信通信系统（中国）有限公司

1 引言

中国的陆地边境线绵延2.1万公里，与周边15个国家接壤，沿线串珠般分布着众多边境城市、乡镇。改革开放30年来，边境贸易日益繁荣，各国对我国边境公众移动通信网络信号越境覆盖的态度各不相同。中俄、中越等开放边境信号互相跨境覆盖，任由用户终端自由选择网络。而对于东北边境的朝鲜，则要求屏蔽中国越境覆盖的所有公众网络手机信号。因此，东北边境丹东等城市抑制手机信号对朝鲜的覆盖成了一项政治任务。

2 各制式的越境抑制参数不一

CDMA和WCDMA使用码分多址技术，可以通过搜索窗的限制轻易实现基站覆盖距离的限制。

GSM信号的覆盖范围理论上可以通过TA限制。但在实际应用中，一方面由于GSM TA对无线覆盖范围的限制过于粗糙，每个TA的精确范围仅为550米；另一方面，有些制造商的基站TA限制接入范围必须大于8个以上才能精确到550米，TA为8以下时则不受控。而中国辽宁丹东市联通的GSM网络恰恰选用了这些制造商的无线设备。在其他网络都实现了边界越境限制后，唯独联通的GSM网络在朝鲜方面的新义州边境使用不受限，因此朝鲜方面对中国政府多次提出要求屏蔽联通GSM信号。

3 GSM系统TA时间提前量

在GSM系统中，如移动台在呼叫期间向远离基站的方向移动，则从基站发出的消息将越来越迟地到达移动台。相应的，移动台的应答信息也会越来越迟地到达基站。而时延过长会导致这样一种情况，即基站收到的移动台在本时隙上发送的消息与基站在下一个时隙收到的另一个呼叫信息重叠起来，引起时隙间干扰。因此，引入了时间调整TA（Time Advance，时间提前量）的措施。

时间提前量是基站为了补偿移动台的传输时延，而让较远的移动台提前发射信号，让较近的移动台推迟发射信号，使信号达到基站的时间按时隙分配，从而避免干扰。其原理如图1所示：

图1 移动台时间提前量示意图

图2 基站TA接入限制原理图

基站通过时延调整，可控制接入范围。如图2，设基站TA设为1时，550米处的MS1和1100米处的MS2同时收到基站下发的TA值，最大设置为1，MS1提前3.7/2=1.85微秒发射，MS2同样提前3.7/2=1.85微秒发射，但MS1在基站TA调整等待的时间范围内到达基站，MS2则不能到达，因此MS1能正常接入，MS2无法接入。

可见，一定范围的TA参数调整将直接影响该小区能否正常接入。由于情况特殊，在仅仅一条江面宽度的距离上要通过TA参数的调整来实现接入限制，从而实现越境抑制，这对于采用TA参数小于8且接入限制未精确定义的基站设备来说，是不能如期实现的。

4 基站TA调整+GRRU微调时延解决方案

基于部分基站TA设置8以上即可精确控制终端接入，我们采用基站+GSM射频拉远单元（GRRU）的方式实现联通限制GSM在新义州的越境覆盖。

GRRU由近端DAU（Digital Access Unit，数字接入单元）和远端DRU（Digital Remote Unit，数字拉远单元）组成，采用CPRI（Common Public Radio Interface，通用公共无线接口）协议实现远端信号放大，单向时延范围为13~116微秒，且能精确到10纳秒步进。

基站的TA调整步长为1，因此TA值和理论接入范围如表1：

表1 TA值理论接入范围

由表1可见，基站TA调整步长较大，精度也较低。基站接入GRRU后，组网如图3所示：

图3 基站+GRRU组网图

若不调整GRRU时延，基站等待时间应为GRRU设备时延+近远端光纤时延+传播时延，如图4所示：

图4 基站+GRRU组网的基站等待时间图

因此在基站TA设定后，在等待时间、GRRU设备时延和近远端光纤时延固定的情况下，通过DRU增加时延的方法，来调整传播时延，最终控制接入范围。因此，可通过信号传播路径来计算出DRU微调时延和传播时延的关系，如图5所示，需注意因信号往返，两次经过设备、光纤和接入路径：

图5 基站+GRRU信号路径及时延组成关系

若基站TA设为11，T1为11*3.7=40.7微秒，设备时延T2为17微秒，尾纤的光纤时延T3忽略，计0微秒，微调时延和传播时延的关系如下。

通过公式可以得到TA限制为11的接入范围表，见表2。

由此可见，GRRU时延调整步长较小，能有效提高接入精度，适用于600~1000米距离宽度的接入控制。

5 抑制方案

为验证GRRU微调时延效果，在沿岸六个站点实施基站+GRRU组网方案，如图6所示：

图6 基站+GRRU组网微调时延站点分布图

沿鸭绿江设置了六个基站BTS+GRRU站点，GRRU均为一拖三组网，详细信息如表3。

GRRU天线增益15dBi，方向角正对鸭绿江朝鲜方向，且功率为60W，鸭绿江上信号好，中国侧可以打电话，在朝鲜新义州境内GRRU信号很强，用户手机在小区选择时占用GRRU小区。由于TA限制，应该可以实现新义州境内对越境联通GSM移动电话接通率为0%。

表2 TA限制为11的接入范围表

表3 站点信息

6 实施效果

在丹东境内对六个站点进行覆盖距离受限锁频实测，结果表明，在700~1000米范围能实现接通率0%。

六个站点离朝鲜境内约700~1000米，具体如表4所示：

表4 GRRU站点距朝鲜边境距离

因此根据现有测试数据，可在朝鲜境内实现0%的接通率。

丹东联通相关人员在项目实施后，入朝会同朝方测试，验证了既定区域内已达到预期抑制的效果。

7 总结

通过本案，运用理论分析结合现场实施成功解决了特殊场合GSM结束限制问题，对GSM TA限制接入有了深刻理解和实际的应用经验，可作为中朝边界的有效解决方案。除此以外，TA接入限制经验也可结合切换关系等优化手段，应用于其他场合的漫游控制甚至解决话务分担等问题。

[1]韩斌杰. GSM原理及其网络优化[M]. 北京: 机械工业出版社, 2001.

[2]华为技术有限公司无线网络规划部. GSM无线网络规划与优化[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2004.

[3]京信通信. 边境GSM信号外泄控制综合解决方案研究[Z]. 2011.