第3章 移动通信网组建技术胡玉佩1目标要求l 基本要求 掌握蜂窝系统小区规划和频率复用的相关概念； 掌握移动通信中干扰的种类； 掌握系统容量相关概念； 掌握越区切换的概念和类型。2主要内容 3.1 引言 3.2 频率复用 3.3 信道分配 3.4 干扰和系统容量 3.5 多信道共用技术 3.6 越区切换 小结 思考题、习题3一、大区制移动通信网1、概念指一个基站覆盖整个服务区2、特点w基站发射功率很大，一般为50-200W；w大区制系统的基站频道数是有限的，容量不大，只适用于中小城 市和专用移动通信等；w大区制的网络结构简单、成本低。3.1 引言4一、大区制移动通信网3.1 引言5二、小区制移动通信网1、概念 将整个服务区划分成若干个小区 每个小区中设置一基站负责与小区内移动用户的无线通信2、特点 可以提高频率利用率，增加用户容量：因为同一组波道频 率可以多次重复使用 小区制中因为采用了频率重用技术，因此带来同频道干扰 问题 网路构成复杂：需要越区切换、漫游、位置登记、更新等3.1 引言63.1 引言73、小区形状在面状服务区设计时，能覆盖一个平面的规则多边形 有正三角形、正方形、正六边形三种。3.1 引言注：天线为全向天线8正三角形正方形正六边形邻小区距离小区面积重叠区宽度重叠区面积3.1 引言94、基站位置w中心激励：基站设在小区的中央，由全方向天线 形成圆形覆盖区w顶点激励：若基站设在正六边形的三个顶点上， 用扇形辐射的定向天线。优点：消除障碍物阴影 ，对来自天线方向图主瓣之外的干扰有一定的隔 离度3.1 引言103.1 引言11主要内容 3.1 引言 3.2 频率复用 3.3 信道分配 3.4 干扰和系统容量 3.5 多信道共用技术 3.6 越区切换 小结 思考题、习题12一、频率复用和簇（区群）的构成1、簇的相关概念w簇：簇是由若干个小区组成的集合，该集合内 的小区都使用不同频率（或频率集），而在该 集合外的小区可以使用对应的相同频率，簇是 可以使用全部可用频率的最小小区集合。w频率复用因子：簇中小区的个数3.2 频率复用13【例】某服务区分成5个簇，每个 簇中有20个小区，每个小区分配一 个频率，请问，该服务区至少需要 多少种频率？3.2 频率复用14【例】如果系统可用信道数为 480，那么当簇的大小分别为8 和6时，每个小区内可用的信道 是多少？3.2 频率复用152、构成簇的条件w簇之间可以邻接且无空隙无重叠的进行覆盖w相邻簇中同频小区之间的距离相等3、簇内小区数簇内的小区数应满足下式： 式中，i、j为相邻同频小区间的相隔小区数，取正 整数且不同时为零3.2 频率复用164837282116437271913932819127422113731143210N i j3.2 频率复用17思考：当服务区域已确定且小区大 小不变时，簇大小和容量的关系如 何？簇越小，容量越大；簇越大，容量越小。但是如果簇太小的话，会有什么问题 ？3.2 频率复用183.2 频率复用4、频率复用的相关概念w同频小区：不同簇中使用相同频率的小区确定同频小区间位置的方法自小区A出发 先沿边的垂线方向跨i个 小区 再按逆时针方向转60度， 再跨j个小区 找到同频小区，共6个。193.2 频率复用4、频率复用的相关概念w同频复用距离：任意两个同频小区之间的距离可见，簇内小区数N越小，同频小区之间的距离越 近，抗同频干扰的性能越差，但频率利用率越高。203.2 频率复用1 21 2 3 4 53 4 5 6 7 1 26 7 1 2 3 4 51 2 3 4 5 6 73 4 5 6 7 1 2 6 7 1 2 3 4 53 4 5 6 76 72 21 31 32 4 22 4 2 1 3 1 31 3 1 3 4 2 44 2 41 31 34 4N=?D=?N=?D=?215、频率复用模式w簇由N个小区组成，频道总数被分成N组，每个小区分 给一个频道组，簇获得全部频率;w相邻的簇重复使用相邻的频率分配模式;w频率复用模式的确定主要以同频干扰防护门限为依据, 若N太大，则每个小区中分得的频道数太少；若N太小 ，每个小区频道数增加，但由于同频小区距离近而使 同频干扰增大;w常用的N=12，9，7，4，3。3.2 频率复用22主要内容 3.1 引言 3.2 频率复用 3.3 信道分配 3.4 干扰和系统容量 3.5 多信道共用技术 3.6 越区切换 小结 思考题、习题23一、移动通信网的信道分配策略1、固定信道分配：每个小区被指定分配若干频道 ，即每个小区可用的信道是固定的，蜂窝系统采用 此法。2、动态信道分配：每个无线区使用的信道数是不 固定的，当某时刻业务量大时，使用的信道数就多 ，否则就少，以增大系统容量和改善通信质量。3.3 信道分配24二、信道借用策略如果某小区租户的所有信道都已被占用，允许该 小区从相邻小区中借用信道。3.3 信道分配25主要内容 3.1 引言 3.2 频率复用 3.3 信道分配 3.4 干扰和系统容量 3.5 多信道共用技术 3.6 越区切换 小结 思考题、习题26蜂窝系统中的干扰主要有两种类型：l同频干扰l邻频干扰l互调干扰3.4 干扰和系统容量27一、同频干扰1、概念：同频小区之间的干扰2、两种同频干扰： 1）MS接收信号和同频干扰 2）BS接收信号和同频干扰功 率频率 f1相同信道干扰区域3.4 干扰和系统容量283、降低同频干扰的措施w定向天线覆盖w同频复用距离和频率分配方案的最佳化w天线高度和功率控制w天线俯仰角的调整w调整天线方位角3.4 干扰和系统容量29二、邻频干扰1、概念w来自使用信号频率的相邻频率的信号干扰 2、降低邻频干扰的措施w精确的滤波w有效的信道分配3.4 干扰和系统容量30三、互调干扰1、概念w当两个或多个干扰信号同时加到接收机时，由于非线性的 作用，这两个干扰的组合频率有时会恰好等于或接近有用 信号频率而顺利通过接收机3.4 干扰和系统容量31三、蜂窝系统容量的改善提高蜂窝系统容量的常用方法小区分裂（Cell Splitting） 小区扇形化（Sectoring）3.4 干扰和系统容量321、小区分裂w在现有小区的基础上划分更小的小区，增加新的 蜂窝小区，并在适当的地方增设新的基站。分裂 后的每个小区都有自己的基站，基站的天线高度 要相应降低，发射机功率也要减小w目的：通过增加基站数量，使得单位覆盖面积内 的信道数增加，从而提高频率复用率，增大系统 容量3.4 干扰和系统容量333.4 干扰和系统容量342、扇区化w在原小区的基础上，将中心设置基站的全向覆 盖区分成几个定向天线的小区w优点：1、增加了小区数目，却不增加基站数量2、 重叠区小，有利于越区切换3、利用天线的定向辐射性能，降低了同频干扰4、减小维护工作量和基站建设投资3.4 干扰和系统容量35360O度全向小区定向小区（扇区化）3.4 干扰和系统容量36主要内容 3.1 引言 3.2 频率复用 3.3 信道分配 3.4 干扰和系统容量 3.5 多信道共用技术 3.6 越区切换 小结 思考题、习题37多信道共用就是指，在一个小区或扇 区内的n个信道为该小区或扇区内的 所有用户共用。3.5 多信道共用技术38一、话务量w流入话务量A：单位时间内（通常是1小时）发生的平 均呼叫次数与每次呼叫平均占用无线波道的时间S（ 通常以小时为单位）的乘积。单位为“爱尔兰”w完成话务量：在系统流入的话务量中，完成接续的那 部分话务量。其中，0为单位时间内呼叫成功的次数w损失话务量：未完成接续的那部分话务量 3.5 多信道共用技术39【例】：设在100个信道上，平均每小时有2100 次呼叫，平均每次呼叫时间为2分钟，则这些 信道上的流入（或称为呼叫）话务量为多少？解：2100次/小时S=2分钟/次 流入话务量为 21002/60=70爱尔兰3.5 多信道共用技术40二、呼损率损失话务量占流入话务量的比例3.5 多信道共用技术41二、信道利用率每个信道平均完成的话务量3.5 多信道共用技术42三、信道的自动选择方式1、专用呼叫信道方式（或称“共用信令信道”方式）w在给定的多个共用信道中，选择一个信道专门作为呼 叫信道，以完成建立通信联系的信道分配，而其余信 道作为话务信道。w适用于共用信道数较多的系统，即大容量用户的系统 。我国900MHz蜂窝式移动电话网就是采用这种方式2、标明空闲信道方式w主要用于小容量移动电话网3.5 多信道共用技术43主要内容 3.1 引言 3.2 频率复用 3.3 信道分配 3.4 干扰和系统容量 3.5 多信道共用技术 3.6 越区切换 小结 思考题、习题44一、概念为保证通信的连续性，当正在通话的移动台从 一个小区移动到另一个小区（或在同一小区中 不同扇区之间进行移动）时，MSC自动将呼叫转 移到新小区的信道上，该过程称为越区切换。3.6 越区切换45二、类型1、硬切换概念：移动台在从一个小区进入另一个小区时， 先断掉与原基站的联系，然后再寻找新进入的小 区基站进行联系的切换方式（例如GSM系统）。硬切换是在不同频率的基站或覆盖小区之间的切 换。3.6 越区切换46f1f2MSCBSCBTSCDMA2000CDMA2000IS-95 IS-95 CDMACDMAIS-95 IS-95 CDMACDMAHand-Hand- DownDownHand-UpHand-Up硬切换47二、类型2、软切换概念：移动台进入切换过程时，与原基站和新基 站都有信道保持着联系,一直到移动台进入新基 站覆盖区并测出与新基站之间的传输质量已经达 到指标要求时，才把与原基站之间的联系信道切 断（例如CDMA系统）。软切换是发生在同一频率的两个不同基站之间的 切换。3.6 越区切换48PlayPlay软切换49主要内容 3.1 引言 3.2 频率复用 3.3 信道分配 3.4 干扰和系统容量 3.5 多信道共用技术 3.6 越区切换 小结 思考题、习题50w掌握小区制的概念、特点w掌握簇（区群）、同频小区、同频复用距离的概念及计 算；构成簇的条件及簇内小区数的计算w掌握小区分裂和划分扇区的概念并加以区分w掌握话务量、呼损率、信道利用率的计算w掌握越区切换的概念和分类小结51思考题、习题习题：52