移動通信組網(wǎng)技術(shù)

移動通信組網(wǎng)技術(shù)

2021/5/91

移動通信的基本概念

移動通信的范疇移動通信系指通信雙方或至少一方是處于移動中進行信息交換的通信方式。2021/5/92移動通信系統(tǒng)的組成信源發(fā)信機信宿收信機天線天線將所要傳送的信號首先對載波信號進行調(diào)制，形成已調(diào)載波，已調(diào)載波信號經(jīng)過變頻成為射頻載波信號送至功率放大器，經(jīng)功率放大器放大后送至天饋線。2021/5/93移動通信系統(tǒng)的組成信源發(fā)信機信宿收信機天線天線把射頻載波信號變成電磁波或者把電磁波變成射頻載波信號按照規(guī)范性的定義，天線就是把射頻電流變成擴散模式的空間電磁波的傳輸模式轉(zhuǎn)換器及其逆變換的傳輸模式轉(zhuǎn)換器。2021/5/94手機的接續(xù)過程手機開機后，首先進行頻率校正，小區(qū)識別，也就是我們開機時看到的搜索網(wǎng)絡過程。搜索后手機會占用其周邊小區(qū)中信號最強的一個小區(qū)的BCCH（廣播控制信道）信號。當手機發(fā)起一次呼叫的時候會向交換機發(fā)出請求，同時交換機根據(jù)請求對所呼叫的手機進行尋呼，成功后建立兩個手機的話音通路，兩者之間的通話在TCH（業(yè)務信道）信道上進行，直至通話結(jié)束，將話音信道釋放，手機返回BCCH等待。2021/5/95基站的作用BTS(基站發(fā)信臺)主要功能：進行無線信號發(fā)射接收，天線和所有無線接口的信號處理。BTS主要分為基帶單元、載頻單元和控制單元三部分?；鶐卧饕糜谠捯艉蛿?shù)據(jù)速率適配以及信道編碼等；載頻單元主要用于調(diào)制/解調(diào)與發(fā)射機/接收機間的耦合；控制單元則用于BTS的操作與維護。2021/5/96基站的組成一個基站的構(gòu)成不是單純的由BTS組成，他還要包括：鐵塔天饋系統(tǒng)，電源設備，電池組，空調(diào)設備，傳輸設備，環(huán)境監(jiān)控等。鐵塔天饋系統(tǒng)什么是天線？基站天線是基站與手機之間的接口。它可以同時發(fā)射和接收無線電波；發(fā)射時，天線將高頻電流轉(zhuǎn)換為電磁波；接收時，天線將電磁波轉(zhuǎn)換為高頻電流。2021/5/99移動通信的分類

按多址方式可分為頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)等按業(yè)務類型可分為電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和綜合業(yè)務網(wǎng)按工作方式可分為同頻單工、雙頻單工、雙頻雙工和半雙工按服務范圍可分為專用網(wǎng)和公用網(wǎng)按信號形式可分為模擬網(wǎng)和數(shù)字網(wǎng)

2021/5/910

移動通信的工作方式按照通話的狀態(tài)和頻率的使用方法，可將移動通信的工作方式分成：單工通信方式、雙工通信方式和半雙工通信方式三種。2021/5/911移動通信的工作方式單工通信

是指通信雙方設備交替地進行收信和發(fā)信。根據(jù)通信方是否使用相同的頻率，單工制又分為同頻單工和雙頻單工常用的對講機就采用這種通信方式單工方式移動通信的工作方式雙工通信雙工制，有時也叫全雙工通信，是指通信雙方收發(fā)信機均同時工作，即任一方講話時，可以聽到對方的語音。雙工通信一般使用一對頻道，以實施頻分雙工（FDD）工作方式。

雙工方式移動通信的工作方式

半雙工通信

半雙工制是指通信雙方,有一方使用雙工方式,即收發(fā)信機同時工作，且使用兩個不同的頻率f1和f2；而另一方則采用雙頻單工方式，即收發(fā)信機交替工作。

半雙工方式雙工技術(shù)雙工技術(shù)：

頻分雙工（FDD）

時分雙工（TDD）2021/5/915TDD時分雙工頻率頻率一個載頻頻率FDD頻分雙工移動臺發(fā)射基站接收基站發(fā)射移動臺接收上行下行FDD和TDD2021/5/916蜂窩式組網(wǎng)理論第一節(jié)蜂窩小區(qū)的概念和特點第二節(jié)信道切換策略第三節(jié)信道(頻率)配置第四節(jié)電信業(yè)務流量與服務等級第五節(jié)干擾和系統(tǒng)容量2021/5/917蜂窩小區(qū)的概念和特點蜂窩式組網(wǎng)理論1.無線蜂窩式小區(qū)覆蓋和小功率發(fā)射

蜂窩式組網(wǎng)放棄了點對點傳輸和廣播覆蓋模式，將一個移動通信服務區(qū)劃分成許多以正六邊形為基本幾何圖形的覆蓋區(qū)域，稱為蜂窩小區(qū)。基本的小區(qū)類型有：超小區(qū)：小區(qū)半徑r>20km，適于人口稀少的農(nóng)村地區(qū)。宏小區(qū)：小區(qū)半徑r＝1～20km，適于高速公路和人口稠密的地區(qū)。微小區(qū)：小區(qū)半徑r＝0.1～1km，適于城市繁華區(qū)段。微微小區(qū)：小區(qū)半徑r<0.1km，適于辦公室、家庭等移動應用環(huán)境。2021/5/918蜂窩技術(shù)

1234567123456721123456712345672021/5/919小功率發(fā)射一個較低功率的發(fā)射機服務一個蜂窩小區(qū)，在較小的區(qū)域內(nèi)設置相當數(shù)量的用戶2.頻率覆蓋蜂窩系統(tǒng)的基站工作頻率，由于傳播損耗提供足夠的隔離度，在相隔一定距離的另一個基站可以重復使用同一組工作頻率，稱為頻率復用。優(yōu)點：緩解了頻率資源緊缺，增加了系統(tǒng)容量缺點：同頻干擾2021/5/920

移動通信的組網(wǎng)理論3.多信道共用與越區(qū)切換

4.無線通信優(yōu)勢與有線網(wǎng)絡優(yōu)勢的理想互聯(lián)

多信道共用技術(shù)利用信道占用的間斷性，使許多用戶能夠任意地、合理地選擇信道，以提高信道的使用效率，這與市話用戶共同享有中繼線相類似。越區(qū)切換：當正在通話的移動臺進入相鄰無線小區(qū)時，業(yè)務信道自動切換到相鄰小區(qū)基站，從而不中斷通信過程

移動信息通過基站和移動業(yè)務交換中心進入公眾電信網(wǎng)或其他移動網(wǎng)，實現(xiàn)移動用戶與市話用戶、移動用戶與移動用戶之間的通信。2021/5/921移動通信網(wǎng)的體制-大區(qū)制分兩類：小容量的大區(qū)制和大容量的小區(qū)制大區(qū)制移動通信系統(tǒng)

大區(qū)制是指一個基站覆蓋整個服務區(qū)。適用于小容量的通信網(wǎng)，例如用戶數(shù)在1000以下的。這種制式的控制方式簡單，設備成本低，適用于學校、工礦區(qū)以及專業(yè)部門，是發(fā)展專用移動通信網(wǎng)可選用的制式。

2021/5/922移動通信網(wǎng)的體制-小區(qū)制小區(qū)制的概念將所要覆蓋的地區(qū)劃分為若干小區(qū)，每個小區(qū)的半徑可視用戶的分布密度在1-10公里左右，在每個小區(qū)設立一個基站為本小區(qū)范圍內(nèi)的用戶服務。頻率復用用有限的頻率數(shù)就可以服務多個小區(qū)，每一個小區(qū)和其它小區(qū)可再重復使用這些頻率，稱為頻率復用。這種組網(wǎng)方式可以構(gòu)成大區(qū)域大容量移動通信系統(tǒng)。2021/5/923頻率復用和覆蓋方式帶狀服務覆蓋區(qū)面狀服務覆蓋區(qū)簇小區(qū)的覆蓋形狀同頻干擾同頻相鄰小區(qū)的找法大容量的小區(qū)制2021/5/924雙頻組頻率配置三頻組頻率配置

f1

f2

f1

f2

f1

f2

f1

f1

f2

f3

f1

f2

f3

f1

一般應用在鐵路、公路、沿海等地。按橫向排列覆蓋整個服務區(qū)，BS使用定向天線，有許多細長的無線小區(qū)相連而成。為了克服同頻干擾，常采用雙頻組頻率配置和三頻組或四頻組的頻率配置方式。從造價和頻率利用率來看，選擇二頻組最好，但二頻組的抗干擾能力最差帶狀服務覆蓋區(qū)2021/5/925面狀服務覆蓋區(qū)

面狀服務區(qū)

陸地移動通信大部分是在一個寬廣的平面上實現(xiàn)的，平面服務區(qū)內(nèi)的無線小區(qū)組成的實際形狀取決于電波傳播條件和天線的方向性。

如果服務區(qū)的地形、地物相同，且基地臺采用全向天線，其覆蓋范圍大體是一個圓。為了不留空隙地覆蓋整個服務區(qū)，無線小區(qū)之間會有大量的重疊。在考慮重疊之后，每個小區(qū)實際上的有效覆蓋區(qū)是一個圓的內(nèi)接多邊形，這些多邊形有正三角形、正方形和正六邊形。2021/5/926蜂窩概念

蜂窩概念

整個無線覆蓋區(qū)采用正六邊形無線小區(qū)彼此鄰接構(gòu)成，把這種六邊形形狀基站的覆蓋范圍稱之為蜂窩網(wǎng)。移動通信系統(tǒng)是采用一個叫基站的設備來提供無線服務范圍的?；镜母采w范圍有大有小，我們把基站的覆蓋范圍稱之為蜂窩。許多小功率的發(fā)射機(小覆蓋區(qū))來代替單個的大功率發(fā)射機(大覆蓋區(qū))，每一個小覆蓋區(qū)只提供服務范圍內(nèi)的一小部分覆蓋。每個基站分配整個系統(tǒng)可用信道中的一部分，相鄰基站則分配另外一些不同的信道，這樣部分可用信道就分配給了相鄰的基站。給相鄰的基站分配不同的信道組，則基站之間(以及在它們控制下的移動用戶之間)的干擾就最小。2021/5/927蜂窩概念要覆蓋整個區(qū)域，無重疊和間隙，只有三種可能的選擇：正三角形、正方形、正六邊形2021/5/928蜂窩概念通過上表可見，采用正六邊形無線小區(qū)鄰接構(gòu)成整個面狀服務區(qū)為最好。六邊形的面狀服務區(qū)的形狀像蜂窩---稱蜂窩網(wǎng)蜂窩網(wǎng)通常是先由若干鄰接的無線小區(qū)組成一個無線區(qū)群，再由若干個無線區(qū)群構(gòu)成整個服務區(qū)為了實現(xiàn)同頻復用，防止同頻干擾，要求每個區(qū)群中的小區(qū)，不得使用相同頻率，只有在不同的無線區(qū)群中，才可使用相同的頻率進行頻率復用2021/5/929實際形狀由于地形地貌、傳播環(huán)境、衰落形式的多樣性，小區(qū)的實際無線覆蓋是一個不規(guī)則的形狀一個小區(qū)實際的無線覆蓋是不規(guī)則的。(b)理想形狀

(c)實際形狀(a)理論形狀

蜂窩概念2021/5/930同頻復用小區(qū)簇的意義頻率復用距離與小區(qū)簇的關(guān)系載波干擾比與小區(qū)簇的關(guān)系同頻復用2021/5/931

頻率復用兩個不同的地理區(qū)域里配置相同的頻率。例如在不同的城市中使用相同頻率的AM或FM廣播電臺（短波）。在一個系統(tǒng)的作用區(qū)域內(nèi)重復使用相同的頻率——這種方案用于蜂窩系統(tǒng)中。2021/5/932區(qū)群

若干個單位無線區(qū)群彼此鄰接組成蜂窩式服務區(qū)域鄰接單位無線區(qū)群中的同頻無線小區(qū)的中心間距相等。滿足以上條件的單位無線區(qū)群中的小區(qū)數(shù)目N為:N=i2+ij+j2其中，i和j為整數(shù)。N叫做區(qū)群的大小，典型值為4、7或12。2021/5/933

群區(qū)小區(qū)數(shù)N的取值2021/5/934區(qū)群（簇）的組成2021/5/935七小區(qū)頻率復用的圖解

2021/5/936同頻小區(qū)的確定沿著任何一條六邊形邊的垂線方向移動j個小區(qū)逆時針旋轉(zhuǎn)60度再移動i個小區(qū)i=？j=？N=？在蜂窩小區(qū)中定位同頻小區(qū)的方法

2021/5/937頻率復用距離D頻率復用距離D:

式中D:同頻小區(qū)的距離

N:單位無線區(qū)群中的小區(qū)數(shù)目

R:小區(qū)半徑

:鄰區(qū)中心之間距離系統(tǒng)容量與區(qū)群關(guān)系考慮一個共有S個可用的雙向信道的蜂窩系統(tǒng)。如果每個小區(qū)都分配k個信道(k<S)，并且S個信道在N個小區(qū)中分為各不相同的、各自獨立的信道組，而且每個信道組有相同的信道數(shù)目，那么可用無線信道的總數(shù)表示為：

S=kN共同使用全部可用頻率的N個小區(qū)叫做一區(qū)群。如果區(qū)群在系統(tǒng)中共復制了M次，則雙向信道的總數(shù)C，可以作為容量的一個度量：

C=MkN=MS系統(tǒng)容量C與M成比例:N減少而總小區(qū)數(shù)目不變,M增加從而獲得更大的容量.2021/5/939系統(tǒng)容量與區(qū)群關(guān)系N取值是滿足通信質(zhì)量的前提下取值.因此在保證通信質(zhì)量的前提下,N值大小表現(xiàn)了移動臺或基站承受干擾的大小,N取可能最小值是最好的,以提高覆蓋范圍上的最大容量.N↑

D↑

頻率利用率低同頻干擾小

N↓

D↓

頻率利用率高同頻干擾大

小區(qū)簇的意義在實際的蜂窩系統(tǒng)中，需要對這兩個目標進行協(xié)調(diào)和折衷。2021/5/941

推導載干比與小區(qū)簇的關(guān)系C---移動臺接收的載波功率I---移動臺接收的同頻干擾功率。若設有K個同頻干擾小區(qū)，則移動臺接收的載干比可表示為問題：滿足同頻載干比最低門限時，要求的小區(qū)簇數(shù)目N至少多大？2021/5/942設各基站發(fā)射功率相同，各基站到移動臺距離近似相等（等于Ｄ）；采用全向天線，六個干擾源。移動無線信道的傳播特性表明：路徑損耗正比于傳播距離的γ次方（一般γ取4

）．D得到載干比門限與小區(qū)簇數(shù)目N的關(guān)系為：（１）所要求的越小，Ｎ越小，每個小區(qū)可用信道數(shù)越多，系統(tǒng)容量越大．推導載干比與小區(qū)簇的關(guān)系2021/5/943TACS模擬蜂窩系統(tǒng)中，通常所以GSM系統(tǒng)容量更大．同理，根據(jù)上式可得出，３或４個小區(qū)為一簇

根據(jù)（１）式可得出，簇N最小為6.49，故一般取小區(qū)簇的最小值為N=7，即：7個小區(qū)為一簇GSM數(shù)字蜂窩系統(tǒng)中載干比與小區(qū)簇的關(guān)系例題：蜂窩小區(qū)的六個同頻干擾分布如圖。MS處于小區(qū)邊緣‘o’，要求載干比在最不利的情況下應達到規(guī)定的門限值(C/I)s，分別計算(1)(C/I)s=18dB2)(C/I)s=12dB時，小區(qū)簇數(shù)至少為幾個？若總頻段寬度W=25MHZ，等效信道間隔B=25KHZ，試比較不同(C/I)s情況下的通信容量。

Ｄ載干比與小區(qū)簇的關(guān)系2021/5/945通信容量用每小區(qū)分配的頻道數(shù)k表示，則小區(qū)簇數(shù)：例題的解2021/5/946

頻率復用意味著在一個給定的覆蓋區(qū)域內(nèi)，存在著許多使用同一組頻率的小區(qū)，這些小區(qū)叫做同頻小區(qū)；這些同頻小區(qū)之間的信號干擾叫做同頻干擾。為了減小同頻干擾，同頻小區(qū)必須在物理上隔開一個最小的距離，為傳播提供充分的隔離。另外，可以采用定向天線減小同頻干擾。同頻干擾及減少的措施2021/5/947鄰頻干擾:降低鄰頻干擾的措施:來自所使用信號頻率的相鄰頻率的信號干擾。鄰頻干擾是因接收濾波器不理想，使得相鄰頻率的信號泄漏到了傳輸帶寬內(nèi)而引起的。

使用精確的濾波器；合適的信道分配使其減?。皇剐^(qū)中的信道間隔盡可能的大；避免在相鄰小區(qū)使用鄰頻信道來阻止次要的鄰頻干擾；選用合適的頻率復用比例。鄰頻干擾及減少的措施2021/5/948第二節(jié)信道切換策略信道切換概念引起切換通常的原因移動臺輔助切換實際系統(tǒng)切換的一些考慮2021/5/949信道切換策略信道切換概念當移動用戶處于通話狀態(tài)時，如果用戶從一個小區(qū)移動到另一個小區(qū)，為保證通話的連續(xù)，系統(tǒng)要對該移動臺的連接控制也從一個小區(qū)轉(zhuǎn)移到另一小區(qū)。將處于正在通話的移動臺轉(zhuǎn)移到新的業(yè)務信道（新小區(qū)）的過程稱為切換。2021/5/950信道切換策略信道切換目的是實現(xiàn)蜂窩移動通信的“無縫隙”覆蓋，即當移動臺從一個小區(qū)進入另一個小區(qū)時，保證通信的連續(xù)性。切換的操作不僅包括識別新的小區(qū)，而且需要分配給移動臺在新小區(qū)的語音信道和控制信道。2021/5/951信道切換策略引起切換通常的原因:信號的強度或質(zhì)量下降到由系統(tǒng)規(guī)定的一定參數(shù)以下，此時移動臺被切換到信號強度較強的相鄰小區(qū)。由于某小區(qū)業(yè)務信道容量全被占用或幾乎全被占用，這時移動臺被切換到業(yè)務信道容量較空閑的相鄰小區(qū)。由第一種原因引起的切換一般由移動臺發(fā)起，由第二種原因引起的切換一般由上級實體發(fā)起.2021/5/952信道切換策略切換必須順利完成，并且盡可能少地出現(xiàn)，同時要使用戶覺察不到。為適應這些要求，系統(tǒng)設計者必須指定一個啟動切換的最恰當?shù)男盘枏姸?。（一般?90dBm~-100dBm）基站在準備切換之前先對信號監(jiān)視一段時間。呼叫在一個小區(qū)內(nèi)沒有經(jīng)過切換的通話時間，叫做駐留時間。2021/5/953信道切換策略第一代模擬蜂窩系統(tǒng)中，信號能量的檢測是由基站來完成，由移動交換中心(MSC)來管理的。在使用數(shù)字TDMA技術(shù)的第二代系統(tǒng)中，是否切換的決定是由移動臺輔助完成的。移動臺輔助切換（MAHO）:每個移動臺檢測從周圍基站中接收信號的能量并且將這些檢測數(shù)據(jù)連續(xù)送給當前為它服務的基站。2021/5/954信道切換策略實際系統(tǒng)切換的一些考慮在實際的蜂窩系統(tǒng)中，當移動速度變化范圍較大時，系統(tǒng)設計將遇到許多問題。通過使用不同高度的天線和不同強度的功率，在一個站點上設置“大的”和“小的”覆蓋區(qū)是可能的，這種技術(shù)叫做傘狀小區(qū)方法。傘狀小區(qū)方法能用來為高速用戶提供大面積的覆蓋，同時為低速用戶提供小面積的覆蓋。2021/5/955信道切換策略

小區(qū)拖尾是由對基站發(fā)射強信號的步行用戶所產(chǎn)生的。由于用戶以非常慢的速度離開基站，平均信號能量衰減不快；即使當用戶遠離了小區(qū)的預定范圍，基站接收的信號仍然可能高于切換門限，因此不做切換，這就會產(chǎn)生潛在的干擾和話務量管理問題，因為用戶那時已深入到了相鄰小區(qū)中。為解決小區(qū)拖尾問題，需仔細地調(diào)整切換門限和無線覆蓋參數(shù)。2021/5/956第三節(jié)信道(頻率)配置

激勵方式信道(頻率)配置-----等頻距配置法信道配置實例-----頻率劃分2021/5/957激勵方式

激勵方式一般分為中心激勵和頂點激勵。中心激勵是指基站臺位于無線小區(qū)的中心，并采用全向天線實現(xiàn)無線小區(qū)的覆蓋。頂點激勵是指每個正六邊形間隔的三個頂角上設置基站臺，并采用三個1200扇形張角的定向天線覆蓋整個無線小區(qū)。表示方法:中心激勵N=7；頂點激勵N=4×3；3×32021/5/958基站激勵方式

中心激勵(center-excited)：基站設在小區(qū)的中央，用全向天線形成圓形覆蓋區(qū)。

頂點激勵(edge-excited)

：基站設在每個小區(qū)六邊形的三個頂點上，每個基站采用三副120度扇形輻射的定向天線，分別覆蓋三個相鄰小區(qū)的各三分之一區(qū)域。全向輻射天線基站120°扇形輻射天線基站頂點激勵方式的好處頂點激勵方式采用定向天線，能消除障礙物陰影對來自1200主瓣之外的同頻干擾信號，天線方向性能提供一定的隔離度，從而降低了干擾減小同頻無線小區(qū)之間的距離，降低了無線區(qū)群中無線小區(qū)的個數(shù)，提高頻率利用率、簡化設備、降低成本2021/5/960信道配置

將給定的信道(頻道)分配給一個簇內(nèi)的各個小區(qū)。

靜態(tài)配置法分區(qū)分組配置法：盡量減小占用的總頻段，以提高頻段利用率；同一簇內(nèi)不能使用相同的信道，以避免同頻道干擾；適合小容量系統(tǒng)。等頻距配置法：按等頻率間隔來配置信道，適合大容量系統(tǒng)。

2021/5/961信道配置

動態(tài)配置法動態(tài)配置法：隨業(yè)務量的變化重新配置;柔性配置法：準備若干個信道，需要時提供給某個小區(qū)使用。2021/5/962信道(頻率)配置---等頻距配置法

等頻距配置時可根據(jù)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)N來確定同一信道組內(nèi)各信道之間的頻率間隔，例如，第一組用(1，1+N,1+2N,1+3N,…)，第二組用(2,2+N,2+2N,2+3N,…)等。例如N=7，則信道的配置為：第一組1、8、15、22、29、…

第二組2、9、16、23、30、…

第三組3、10、17、24、31、…

第四組4、11、18、25、32、…

第五組5、12、19、26、33、…

第六組6、13、20、27、34、…

第七組7、14、21、28、35、…

2021/5/963

這樣同一信道組內(nèi)的信道最小頻率間隔為7個信道間隔，若信道間隔為200kHz，則其最小頻率間隔可達1400kHz，這樣，接收機的輸入濾波器便可有效地抑制鄰道干擾和互調(diào)干擾。如果是定向天線進行頂點激勵的小區(qū)制，每個基站應配置三組信道，向三個方向輻射，例如N=7，每個區(qū)群就需有21個信道組。整個區(qū)群內(nèi)各基站信道組的分布如下圖。2021/5/964

三頂點激勵的信道配置2021/5/965信道配置實例--頻率規(guī)劃原則

一般情況下，同基站內(nèi)不允許存在同頻、鄰頻頻點；同一小區(qū)內(nèi)BCCH和TCH的頻率間隔最好在400kHz以上；同一小區(qū)的TCH間的頻率間隔最好在400kHz以上(采用射頻跳頻時可通過合理規(guī)劃MAIO（移動臺輔助切換）實現(xiàn)要求)；直接鄰近的基站應盡量避免同頻(即使其天線主瓣方向不同，旁瓣的影響也會帶來較大的干擾)；2021/5/966信道配置實例--頻率規(guī)劃原則

考慮到天線掛高和傳播環(huán)境的復雜性，距離較近的基站應盡量避免同頻、鄰頻相對(含斜對)；重點關(guān)注同頻復用，避免在鄰近區(qū)域存在同BCCH的情況。2021/5/967信道配置實例__

4×3頻率復用方式GSM系統(tǒng)中最基本的頻率復用方式為4×3頻率復用方式，“4”表示4個基站，

“3”表示每個基站覆蓋3個小區(qū)。

這12個扇形小區(qū)為一個頻率復用簇，同一簇中頻率不能被復用。這種頻率復用方式由于同頻復用距離大，能夠比較可靠地滿足GSM體制對同頻于擾保護比和鄰頻干擾保護比的指標要求，使GSM網(wǎng)絡運行質(zhì)量好、安全性高。由于BCCH載頻的重要性及其不能采用下行功控、DTX等抗干擾手段，BCCH載頻必須采用4×3或更寬松的頻率復用模式。2021/5/968

4×3頻率復用方式（１）3個120度扇區(qū)覆蓋N=4

每簇由A、B、C、D４個基站組成，每個基站覆蓋3個小區(qū)，共4×3=12個頻道組。

每組內(nèi)相鄰頻道間隔都為12。

1

5

926

103

7

1148

12

A

D

C

B頻道組組號2021/5/969頻道組編號A1B1C1D1A2B2C2D2A3B3C3D3頻道組序號123456789101112各頻道組的頻道號123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124例如：A基站A1:第１組（97,109,121）A2:第５組（101,113）A3:第９組（105,117）4×3頻率復用方式的頻道配置（聯(lián)通6MHz）

中國聯(lián)通GSM900可用帶寬為6MHz，頻道號為96-124。中國聯(lián)通中國移動思考：基站Ｂ、Ｃ、Ｄ的頻道如何配置？2021/5/97019MHz帶寬4×3復用中國移動19MHz的頻率（1~94），采用4×3頻率復用模式，BCCH為79~94，共16個頻點，其余全部分配給TCH.頻率組號A1B1C1D1A2B2C2D2A3B3C3D3各頻率組的頻點號949392919089888786858483787776757473727170696867666564636261605958575655545352515049484746454443424140393837363534333231302928272625242322212019181716151413121110987654321

2021/5/9714×3復用小結(jié)4×3作為常規(guī)的頻率復用模式是基本的頻率規(guī)劃技術(shù)，其他各種頻率緊密復用技術(shù)的BCCH都必須采用4×3復用模式。理論分析表明，當各基站分布比較規(guī)則、小區(qū)方位一致時，同樣復用模式下的干擾最小。因此要想增加網(wǎng)絡容量，就必須盡可能保持基站分布符合理想網(wǎng)孔規(guī)則，小區(qū)方位角保持一致，天線高度也維持在同一高度(不考慮分層網(wǎng))。但有時為了覆蓋的需要，又往往期望通過調(diào)整天線方位角來改善覆蓋，在這里與網(wǎng)絡容量的提高是一個矛盾，需要權(quán)衡取舍。2021/5/9724×3復用小結(jié)當需要繼續(xù)增加網(wǎng)絡容量時，可以采用的措施有：

(1)小區(qū)分裂。但目前市區(qū)宏蜂窩基站平均覆蓋半徑已經(jīng)小于500m，進一步大規(guī)模小區(qū)分裂在技術(shù)上和經(jīng)濟上的難度越來越大；

(2)利用新的頻率資源。如引入1800MHz頻率資源，建設DCSl800網(wǎng)絡；

(3)在900MHz現(xiàn)有的頻率資源情況下，采用緊密頻率復用技術(shù)，提高網(wǎng)絡容量。采用頻率緊密復用技術(shù)提高網(wǎng)絡容量是最經(jīng)濟、最快捷的手段，因此也是最受運營商歡迎的手段。2021/5/973某地區(qū)聯(lián)通GSM組網(wǎng)，4

3頻率復用方式，每個基站區(qū)采用三個120度扇區(qū)覆蓋．（１）畫出43復用方式結(jié)構(gòu)圖，圖上標明頻道組號以及同頻小區(qū)的位置；（２）試采用等頻距配置法對第97～124號頻道進行配置；。例題2021/5/974３７111５９２６104812371148121５９26104812(2)A基站

A1:第１組（97,109,121）

A2:第５組（101,113）

A3:第９組（105,117）

B基站

B1:第2組（98,110,122）

B2:第6組（102,114）

B3:第10組（106,118）C基站C1:第3組（99,111,123）C2:第7組（103,115）C3:第11組（107,119）D基站D1:第4組（100,112,124）D2:第8組（104,116）D3:第12組（108,120）(1)解答2021/5/975頻率緊密復用技術(shù)-3×3

每簇由A、B、C３個基站組成，每個基站覆蓋3個小區(qū)，共3×3=9個頻道組。

每組內(nèi)相鄰頻道間隔都為9。3個120度扇區(qū)覆蓋N=31

4

725

836

9

AC

B頻道組組號2021/5/976頻道組編號A1B1C1A2B2C2A3B3A3頻道組序號123456789各頻道組的頻道號12345678910111213141516171819------------737475767778798081858687888990919293919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124例如：A基站A1:第1組(100,109,118）A2:第4組（103,112,121）A3:第7組（97,106,115,124）3×3頻率復用方式的頻道配置

（聯(lián)通6MHz）

中國聯(lián)通中國移動2021/5/977這種復用方式的主要特點是：對現(xiàn)有網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)不需做改動，實施容易。頻率分組簡單，系統(tǒng)容量一定程度上得到提高。相對于4×3復用方式，干擾有所增加，但總體干擾可控制得較小。采用跳頻時，需要有足夠的頻帶寬度，以保證跳頻效果。3×3頻率復用方式2021/5/978頻率緊密復用技術(shù)-2×6A基站A1:第1組A2:第3組A3:第5組A4:第7組A5:第9組A6:第11組B基站B1:第2組B2:第4組B3:第6組B4:第8組B5:第10組B6:第12組

每簇由A、B2個基站組成，每個基站覆蓋6個扇區(qū)，12個頻道組，每組內(nèi)相鄰頻道間隔都為12。2021/5/9792×6復用方式的主要特點：通過增加每基站扇形小區(qū)數(shù)，可使每個基站的容量有較大的提高。需要高性能的半功率角更小的天線，對天線、站址規(guī)劃要求高。天線輻射信號更加集中，有利于改善室內(nèi)覆蓋。需要增加天線，從現(xiàn)有的4×3方式改為2×6方式，對天線系統(tǒng)及頻率規(guī)劃需要做較大的調(diào)整及優(yōu)化。增加了切換頻次。同頻復用距離小，網(wǎng)絡干擾增大，須使用DTX、射頻跳頻等抗干擾措施。

2×6頻率復用技術(shù)2021/5/980

同心圓技術(shù)將無線覆蓋小區(qū)分為內(nèi)圓和外圓兩個服務層，又稱頂層(Overlay)和底層(Underlay)。外圓的覆蓋范圍是傳統(tǒng)的蜂窩小區(qū)，而內(nèi)圓的覆蓋范圍主要集中在基站附近，外圓一般采用常規(guī)的4×3復用方式，而內(nèi)圓則采用緊密的復用方式，如3×3，或１×3。因而，所有載頻被分為兩組，一組用于外圓，一組用于內(nèi)圓。外圓和內(nèi)圓是共站址的，而且共用一套天饋系統(tǒng)，共用同一個BCCH信道，BCCH信道必須設置在外圓載頻信道上。2021/5/981第四節(jié)電信業(yè)務流量與服務等級

多信道共用技術(shù)話務量與呼損率的定義呼損系統(tǒng)呼損率B的計算愛爾蘭B公式用戶忙時的話務量與用戶數(shù)2021/5/982第四節(jié)電信業(yè)務流量與服務等級

一、多信道共用技術(shù)當無線移動通信系統(tǒng)小區(qū)所有無線信道都被占用，而用戶又請求服務時:(1)發(fā)生呼叫阻塞而被系統(tǒng)拒絕接入。(2)用戶隊列保存阻塞呼叫，呼叫請求就一直延遲到有空閑信道為止。2021/5/983

二、話務量與呼損率的定義在話音通信中，業(yè)務量的大小用話務量來量度。話務量又分為流入話務量和完成話務量。流入話務量的大小取決于單位時間(1小時)內(nèi)平均發(fā)生的呼叫次數(shù)λ和每次呼叫平均占用信道時間(含通話時間)S。顯然λ和S的加大都會使業(yè)務量加大，因而可定義流入話務量A為式中：λ的單位是(次/小時)；S的單位是(小時/次)；兩者相乘而得到A應是一個無量綱的量，專門命名它的單位為“愛爾蘭”(Erlang)。電信業(yè)務流量與服務等級2021/5/984

已知1小時內(nèi)平均發(fā)生呼叫的次數(shù)為λ(次)，可求得:A(愛爾蘭)=S(小時/次)·λ(次/小時)可見這個A是平均1小時內(nèi)所有呼叫需占用信道的總小時數(shù)。因此，1愛爾蘭就表示平均每小時內(nèi)用戶要求通話的時間為1小時。例如，全通信網(wǎng)平均每小時發(fā)生20次呼叫，即

λ=20(次/小時)平均每次呼叫的通話時間為3分鐘，即愛爾蘭2021/5/985

在信道共用的情況下，通信網(wǎng)是無法保證每個用戶的所有呼叫都能成功，必然有少量的呼叫會失敗，即發(fā)生“呼損”。已知全網(wǎng)用戶在單位時間內(nèi)的平均呼叫次數(shù)為λ，其中有的呼叫成功了，有的呼叫失敗了。設單位時間內(nèi)成功呼叫的次數(shù)為λ0(λ0＜λ)，就可算出完成話務量流入話務量A與完成話務量A0之差，即為損失話務量。損失話務量占流入話務量的比率即為呼叫損失的比率，稱為“呼損率”，用符號B表示2021/5/986

呼損率B越小，成功呼叫的概率就越大，用戶就越滿意。因此，呼損率B也稱為通信網(wǎng)的服務等級(或業(yè)務等級)。例如，某通信網(wǎng)的服務等級為0.05(即B=0.05)，表示在全部呼叫中未被接通的概率為5%。但是，對于一個通信網(wǎng)來說，要想使呼叫損失小，只有讓流入話務量小，即容納的用戶少些，這又是所不希望的?？梢姾魮p率與流入話務量是一對矛盾，要折衷處理。2021/5/987系統(tǒng)的服務等級指標是呼損率，通常有三種不同定義的呼損率。①按時間計算的呼損率系統(tǒng)服務設備處于阻塞狀態(tài)下的概率，近似等于在考察的時間內(nèi)，系統(tǒng)被阻塞的時間與考察的時間之比。②按呼叫計算的呼損率呼叫因為系統(tǒng)忙被損失的概率，近似等于在考察的時間內(nèi)，損失呼叫數(shù)量與到達的總呼叫數(shù)量之比。③按負載計算的呼損率負載損失的概率，近似等于在考察的時間內(nèi)，損失負載與這段時間流入的負載之比。2021/5/988四、用戶忙時的話務量與用戶數(shù)

每個用戶在24小時內(nèi)的話務量分布是不均勻的，網(wǎng)絡設計應按最忙時的話務量來進行計算。最忙1小時內(nèi)的話務量與全天話務量之比稱為集中系數(shù)，用k表示，一般k=10%~15%。每個用戶的忙時話務量需用統(tǒng)計的辦法確定。通信網(wǎng)中每一用戶每天平均呼叫次數(shù)為C(次/天)，每次呼叫的平均占用信道時間為T(秒/次)，集中系數(shù)為k，則每用戶的忙時話務量為2021/5/989

例如：一個用戶25天內(nèi)平均呼叫時間100min，平均每天呼叫時間4min,每天忙時呼叫一次，假定忙時系數(shù)9%，忙時呼叫一次時間為0.36min，根據(jù)A=λs，則每個用戶忙時只呼一次的業(yè)務量為0.36/60=0.06Erl。若有100個用戶10條線路,則這個系統(tǒng)的流入話務量A=6Erl，

國外資料表明，公用移動通信網(wǎng)可按a=0.01設計，專業(yè)移動通信網(wǎng)可按a=0.05設計。由于電話使用的習慣不同，國內(nèi)的用戶忙時話務量一般會超過上述數(shù)據(jù)不少，建議公用移動通信網(wǎng)按a=0.02~0.03設計，專業(yè)移動通信網(wǎng)按a=0.08設計。2021/5/990

用戶數(shù)的計算

以a=0.01(愛爾蘭/用戶)計算出每信道的用戶數(shù)如下表所示(在a值不同時，則需另行計算)。全網(wǎng)的用戶數(shù)為m·n，m為每個信道的用戶數(shù)，n為信道數(shù)2021/5/991例題1某蜂窩網(wǎng)小區(qū)共有20個信道，每個用戶忙時話務量0.01Erl,在一個呼叫清除系統(tǒng)中,呼損率為1%,該小區(qū)能支持多少用戶數(shù)?解:n=20,B=1%,查表2.1得A=12Erl

用戶數(shù)m.n=A/=12/0.01=1200戶例題２某地區(qū)組網(wǎng)面積為1280km2

，系統(tǒng)總頻帶寬度Ｗ=40MHz，信道等效間隔Bc=60KHz，采用N=7小區(qū)復用，小區(qū)半徑R=4km（小區(qū)面積按六邊形面積2.5981R2計算）。若統(tǒng)計每用戶平均忙時呼叫3次，每次呼叫平均時長36秒，要求系統(tǒng)的呼損率為2%，求：（1）該地區(qū)共建多少個小區(qū)？（2）每小區(qū)信道數(shù)？（3）該地區(qū)總話務量；（4）在給定的呼損率下，該地區(qū)可提供的總用戶數(shù)？（５）每信道用戶數(shù)；（６）系統(tǒng)一次服務的最大用戶數(shù)？

2021/5/993(1)小區(qū)面積2.5981R2=41.57Km2小區(qū)個數(shù):1280/41.57=31個(2)每小區(qū)信道數(shù):n=W/Bc/N=40000/60/7=95條

(3)每小區(qū)話務量n=95B=2%查愛爾蘭呼損表得A=84Erl/小區(qū)總話務量31＊84＝2604Erl

(4)總用戶數(shù):m*n*31=31*A／Aa=31*84/0.03=86800(戶)(5)每信道用戶數(shù)=86800/(95*7)=130戶/信道(6)系統(tǒng)一次服務的最大用戶數(shù)，即總的可使用的信道數(shù)

95*31＝2945個例題2的解2021/5/994等待系統(tǒng)服務等級的計算等待系統(tǒng)服務等級指標主要有等待時長的概率分布和呼叫平均等待時間。等待時長的概率分布主要關(guān)心呼叫等待的概率和呼叫等待時間超過規(guī)定時間的概率。呼叫平均等待時間根據(jù)不同定義，可以分成：①根據(jù)全部呼叫計算的平均等待時間；②根據(jù)等待呼叫計算的平均等待時間。2021/5/995第五節(jié)蜂窩小區(qū)容量改善的技術(shù)小區(qū)分裂扇區(qū)劃分新微小區(qū)

2021/5/996小區(qū)分裂移動通信組網(wǎng)初期，各小區(qū)大小相等，容量相同，隨著城市建設和用戶數(shù)的增加，用戶密度不再相等。為了適應這種情況，在高用戶密度地區(qū)，將小區(qū)面積劃小，或?qū)⑿^(qū)中的基站全向覆蓋改為定向覆蓋，使每個小區(qū)分配的頻道數(shù)增多，滿足話務量增大的需要，這種技術(shù)稱為小區(qū)分裂。小區(qū)分裂

小區(qū)分裂就是一種將擁塞的小區(qū)分成更小小區(qū)的方法，分裂后的每個小區(qū)都有自己的基站并相應地降低天線高度和減小發(fā)射機功率.圖小區(qū)分裂的圖例假設每個小區(qū)都按半徑的一半來分裂，如圖所示。為了用這些更小的小區(qū)來覆蓋整個服務區(qū)域，將需要大約為原來小區(qū)數(shù)目4倍的小區(qū)。分裂后的每個小區(qū)都有自己的基站并相應地降低天線高度和減小發(fā)射機功率.整個服務區(qū)基站數(shù)目增加。

小區(qū)的分裂

用戶密度不等時的小區(qū)結(jié)構(gòu)2021/5/999

小區(qū)分裂2021/5/9100扇區(qū)的概念

蜂窩系統(tǒng)中的同頻干擾可以通過使用定向天線代替基站中單獨的一根全向天線來減小，其中每個定向天線輻射某一特定的扇區(qū)。由于使用了定向天線，小區(qū)將只接收同頻小區(qū)中一部分小區(qū)的干擾。這種使用定向天線來減小同頻干擾，從而提高系統(tǒng)容量的技術(shù)叫做裂向。采用裂向技術(shù)以后，在某個小區(qū)中使用的信道就分為分散的組，每組只在某個扇區(qū)中使用，如圖(a)和(b)所示。圖扇區(qū)劃分扇區(qū)劃分提高系統(tǒng)容量扇區(qū)劃分提高系統(tǒng)容量的方法是保持小區(qū)半徑R不變，而尋找辦法來減小D/R比值。在扇區(qū)劃分的方法中，容量的提高是通過降低同頻干擾，從而減小區(qū)群中的小區(qū)數(shù)量N，相應提高頻率復用來實現(xiàn)的。但是，為了做到這一點，需要在不降低發(fā)射功率的前提下減小相互干擾。2021/5/9102例題某系統(tǒng)要求B=1%共有395個信道,用戶忙時平均呼叫1次/小時,平均每次呼叫時長2分鐘,問在全向N=7復用方式及1200裂向情況下用戶及信道利用率分別是多少?解:全向

n=57B=1%查愛爾蘭呼損表A=44.2Erl

用戶數(shù)m.n=A/=44.2/(1/30)=1326戶信道利用率=A(1-B)/n=44.2×99%/57=77%1200n=57/3=19B=1%查愛爾蘭呼損表A=11.23Erl

用戶數(shù)m.n=A/=11.23/(1/30)=336戶信道利用率=A(1-B)/n=11.23×99%/19=58.5%

新微小區(qū)的概念

基于7小區(qū)復用的微小區(qū)概念，如圖所示。在這個方案中，每3個(或者更多)區(qū)域站點(在圖中以Tx/Rx表示)與一個單獨的基站相連，并且共享同樣的無線設備。各微小區(qū)用同軸電纜、光導纖維或微波鏈路與基站連接。多個微小區(qū)和一個基站組成一個小區(qū)。圖微小區(qū)的概念微小區(qū)技術(shù)的優(yōu)點在于，小區(qū)既可以保證覆蓋半徑，又能夠減小蜂窩系統(tǒng)的同頻干擾。同頻干擾的減小提高了信號質(zhì)量，也增大了系統(tǒng)容量，同時，又沒有裂向引起的中繼效率的下降。新微小區(qū)優(yōu)點當移動臺在小區(qū)內(nèi)從一個微小區(qū)運動到另一個微小區(qū)時，它使用同樣的信道。移動臺在小區(qū)內(nèi)的微小區(qū)之間運動時不需要MSC進行切換。以這種方式，某一信道只是當移動臺在微小區(qū)內(nèi)時使用，因此，基站輻射被限制在局部，同頻干擾也就減小了。小區(qū)既可以保證覆蓋半徑，又能夠減小蜂窩系統(tǒng)的同頻干擾，同頻干擾的減小提高了信號質(zhì)量，也增大了系統(tǒng)容量。沒有裂向引起的中繼效率的下降。

2021/5/9105圖中，令每個獨立的六邊形代表一個微小區(qū)，每三個六邊形一組代表一個小區(qū)。微小區(qū)半徑Rz約等于六邊形的半徑。D為同頻小區(qū)間的距離，Dz/Rz=4.6(N=7)D/R=3(N=3)微小區(qū)使系統(tǒng)容量增加7/3倍。N=7的微小區(qū)結(jié)構(gòu)定義新微小區(qū)增加容量

第三代移動通信概述2021/5/9107主要內(nèi)容IMT-2000WCDMA技術(shù)CDMA2000技術(shù)TD-SCDMA技術(shù)三種技術(shù)的比較2021/5/9108

概述

1.含義第三代移動通信系統(tǒng)簡稱3G,是由國際電信聯(lián)盟(ITU)率先提出并負責組織研究的,采用寬帶碼分多址(CDMA)數(shù)字技術(shù)的新一代通信系統(tǒng),是近20年來現(xiàn)代移動通信技術(shù)和實踐的總結(jié)和發(fā)展。3G在最早提出時被命名為未來公共陸地移動通信系統(tǒng)(FPLMTS，F(xiàn)uturisticPublicLandMobileTelecommunicationSystem),后更名為IMT-200