第2章 移動通訊的基本技術(shù)

《移動通信技術(shù)》電子教案第二章移動通訊的基本技術(shù)

移動通信的基本技術(shù)

在移動通信中，由于傳輸信道和通信用戶是動態(tài)的，不固定的，所以，各種移動通信技術(shù)是圍繞著如何適應(yīng)信道和用戶的動態(tài)特性而發(fā)展的，主要的數(shù)字移動通信技術(shù)包括以下幾個方面。（1）信道技術(shù)：語音壓縮編碼技術(shù)、信道編碼技術(shù)、數(shù)字調(diào)制技術(shù)等。（2）數(shù)字傳輸技術(shù)：分集接收技術(shù)、擴(kuò)頻技術(shù)、均衡技術(shù)、交織編碼技術(shù)等。（3）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：多址技術(shù)、功率控制技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)、越區(qū)與漫游等。

2.1語音壓縮編碼技術(shù)

移動通信系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)之一就是有效性。有效性指通信系統(tǒng)傳輸消息的“速率”問題，即快慢問題。提高有效性的手段之一是通信系統(tǒng)的信源編碼技術(shù)，在數(shù)字移動通信中信源編碼技術(shù)是語音數(shù)字化的重要技術(shù)之一。

2.1.1

語音編碼技術(shù)的分類

語音編碼技術(shù)可分為波形編碼技術(shù)、參量編碼技術(shù)、混合編碼技術(shù)3類。

2.1語音壓縮編碼技術(shù)

1．混合編碼技術(shù)混合編碼是波形編碼和參量編碼方式的混合，在參量編碼技術(shù)的基礎(chǔ)上附有一些波形編碼的特征，吸取波形編碼的高質(zhì)量與參量編碼的低速率的優(yōu)點?；旌暇幋a是移動通信系統(tǒng)使用最多的編碼技術(shù)。目前混合編碼的改進(jìn)技術(shù)有很多種，GSM系統(tǒng)，IS-95、WCDMA和CDMA2000系統(tǒng)就采用了改進(jìn)的混合編碼技術(shù)，如GSM系統(tǒng)采用的是規(guī)則脈沖激勵長期預(yù)測混合編碼（RPE-LTP），IS-95、WCDMA和CDMA2000系統(tǒng)采用了基于碼激勵線性預(yù)測混合編碼。

2.2信道編碼技術(shù)

鑒于移動通信信道惡劣的傳輸特性，必須采用有效的技術(shù)措施，提高信號傳輸?shù)目煽啃?。可靠性是通信系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)之一，是指通信系統(tǒng)傳輸消息的“質(zhì)量”問題，即好壞問題。信道編碼技術(shù)是在語音編碼后進(jìn)行的信號處理技術(shù)，主要任務(wù)是克服信道中的噪聲和干擾，提高信號傳輸?shù)目煽啃?，保證移動通信系統(tǒng)在多徑和衰落信道條件下正常工作，是移動環(huán)境下進(jìn)行通信的必不可少的技術(shù)。信道編碼的基本方法是根據(jù)一定的校驗關(guān)系在發(fā)送端的信息碼元中加入一些監(jiān)督碼元，在接收端根據(jù)信息碼元和監(jiān)督碼元之間建立的這種校驗關(guān)系來檢錯和糾錯，從而提高數(shù)字信號傳輸?shù)目煽啃?，降低誤碼率，所以信道編碼也稱作糾錯編碼。2.2信道編碼技術(shù)

2.2.1

信道編碼技術(shù)的分類信道編碼技術(shù)從功能上分有以下幾類。（1）檢錯信道編碼：線性分組循環(huán)冗余碼CRC、奇偶效驗碼。（2）前向糾錯（FEC）信道編碼：線性分組循環(huán)碼、線性卷積碼、線性級聯(lián)碼、重復(fù)迭代的并行級聯(lián)碼Turbo碼。（3）既有檢錯又有糾錯的信道編碼：混合自動請求重發(fā)HARQ碼。

2.2信道編碼技術(shù)

2.2.2

移動通信系統(tǒng)中的信道編碼1．GSM系統(tǒng)GSM系統(tǒng)的信道分為兩大類：業(yè)務(wù)信道（TCH）和控制信道（CCH），兩種信道涉及信道編碼方法是分組碼、卷積碼和交織編碼。2．IS-95系統(tǒng)IS-95系統(tǒng)涉及的信道編碼方法是檢錯CRC、前向糾錯（FEC）和交織編碼。2.3數(shù)字調(diào)制技術(shù)

數(shù)字調(diào)制技術(shù)是另一個提高通信系統(tǒng)的可靠性的主要手段，也是提高頻譜利用率的方法之一。

2.3.1

數(shù)字調(diào)制/解調(diào)的分類數(shù)字調(diào)制技術(shù)是用數(shù)字基帶信號改變高頻正弦載波信號的某一參數(shù)來傳遞數(shù)字信號的過程，目的是使在信道上傳送的信號特性與信道特性相匹配。根據(jù)所控制的高頻正弦載波信號的參數(shù)不同，數(shù)字調(diào)制技術(shù)可分為頻移鍵控（FSK）調(diào)制、相移鍵控（PSK）調(diào)制、振幅鍵控（ASK）調(diào)制3類。2.3數(shù)字調(diào)制技術(shù)

數(shù)字調(diào)制技術(shù)是另一個提高通信系統(tǒng)的可靠性的主要手段，也是提高頻譜利用率的方法之一。

2.3.1

數(shù)字調(diào)制/解調(diào)的分類數(shù)字調(diào)制技術(shù)是用數(shù)字基帶信號改變高頻正弦載波信號的某一參數(shù)來傳遞數(shù)字信號的過程，目的是使在信道上傳送的信號特性與信道特性相匹配。根據(jù)所控制的高頻正弦載波信號的參數(shù)不同，數(shù)字調(diào)制技術(shù)可分為頻移鍵控（FSK）調(diào)制、相移鍵控（PSK）調(diào)制、振幅鍵控（ASK）調(diào)制3類。2.3數(shù)字調(diào)制技術(shù)

上述3種二進(jìn)制調(diào)制（2FSK、2PSK、2ASK）各有優(yōu)缺點。（1）若都采用相干解調(diào)，DPSK設(shè)備最復(fù)雜，2ASK最簡單。（2）BPSK頻譜利用率最高，2FSK頻譜利用率最低。（3）BPSK的抗干擾性能最好，誤碼率最低，2ASK的誤碼率，2ASK的誤碼率最高。所以，移動通信中的調(diào)制方式多數(shù)是在BPSK的基礎(chǔ)上改進(jìn)的，如后面將要介紹的正交相移鍵控（QPSK）調(diào)制、交錯正交相移鍵控（OQPSK）調(diào)制和四相移相相移鍵控（

/4-DQPSK）調(diào)制等。2.3數(shù)字調(diào)制技術(shù)

目前，在移動通信系統(tǒng)中所采用的調(diào)制方式是恒定包絡(luò)調(diào)制和線性調(diào)制兩種。恒包絡(luò)調(diào)制：包括最小頻移鍵控（MSK）調(diào)制、高斯濾波最小移頻鍵控（GMSK）調(diào)制等，恒包絡(luò)調(diào)制屬于非線性調(diào)制，已調(diào)信號包絡(luò)波動小、鄰道輻射低。GSM系統(tǒng)中采用7GMSK調(diào)制方式

2.3數(shù)字調(diào)制技術(shù)

線性調(diào)制：包括正交相移鍵控（QPSK）調(diào)制、交錯正交相移鍵控（OQPSK）調(diào)制、

/4QPSK調(diào)制、

/4-DQPSK調(diào)制等。線性調(diào)制的頻譜利用率比恒包絡(luò)調(diào)制高，但需要使用線性要求較高的高功率放大器。IS-95CDMA系統(tǒng)采用了QPSK調(diào)制，北美的IS-54和日本的PDC、PHS移動通信系統(tǒng)采用了

/4-DQPSK調(diào)制。2.3數(shù)字調(diào)制技術(shù)

2.3.2最小移頻鍵控和高斯濾波最小移頻鍵控1．最小頻移鍵控調(diào)制（MSK）圖2-7所示為實現(xiàn)MSK調(diào)制的框圖。MSK解調(diào)可用采相干、非相干兩種方式。2.3數(shù)字調(diào)制技術(shù)

圖2-7MSK調(diào)制的框圖2.3數(shù)字調(diào)制技術(shù)

雖然MSK信號相位不存在突變點，但相位卻呈折線變化，使MSK信號的帶外鄰道輻射相對較大，影響了頻譜利用效率，所以在MSK基礎(chǔ)上產(chǎn)生了GMSK調(diào)制方法。2．高斯濾波最小移頻鍵控調(diào)制（GMSK）高斯濾波最小移頻鍵控GMSK調(diào)制的基本原理是在MSK調(diào)制器之前加入一個高斯低通濾波器，進(jìn)一步抑制高頻分量，使基帶信號變成高斯脈沖信號后再進(jìn)行MSK調(diào)制。

2.3數(shù)字調(diào)制技術(shù)

2.3.3正交相移鍵控調(diào)制（QPSK）

目前移動通信系統(tǒng)采用的線性調(diào)制技術(shù)都是在BPSK和QPSK的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。正交相移鍵控（QPSK）調(diào)制，也稱作四相相移鍵控。

相位選擇法原理框圖如圖2-8所示。直接調(diào)相法產(chǎn)生QPSK信號原理圖如圖2-9所示。2.3數(shù)字調(diào)制技術(shù)

圖2-8相位選擇法產(chǎn)生QPSK信號原理圖2.3數(shù)字調(diào)制技術(shù)

圖2-9直接調(diào)相法產(chǎn)生QPSK信號原理圖

2.3數(shù)字調(diào)制技術(shù)

2.3.4交錯正交（或四相）相移鍵控（OQPSK）為了進(jìn)一步減小QPSK已調(diào)波的相位突變值，降低已調(diào)信號的包絡(luò)波動，在QPSK基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)的交錯正交（或四相）相移鍵控（OQPSK）調(diào)制。OQPSK調(diào)制框圖如圖2-10所示。

2.3數(shù)字調(diào)制技術(shù)

圖2-10OQPSK調(diào)制框圖2.3數(shù)字調(diào)制技術(shù)

2.3.5π/4-DQPSK調(diào)制

/4-DQPSK調(diào)制框圖如圖2-11所示。2.3.6正交復(fù)四相相移鍵控調(diào)制第三代移動通信系統(tǒng)WCDMA與CDMA2000系統(tǒng)采用的是正交復(fù)四相相移鍵控調(diào)制（CQPSK）。CQPSK也是在QPSK基礎(chǔ)上改進(jìn)的正交相移鍵控調(diào)制技術(shù)，CQPSK分別對I、Q兩路信號進(jìn)行正交相移鍵控（QPSK）調(diào)制，相當(dāng)于I路信號分別用正交載波cos

ct和sin

ct進(jìn)行正交調(diào)制，Q路信號分別用正交載波cos

ct和sin

ct進(jìn)行正交調(diào)制，每路都有QPSK的性能，因此它的頻譜利用率比QPSK高一倍。2.3數(shù)字調(diào)制技術(shù)

圖2-11差分相位編碼

2.3數(shù)字調(diào)制技術(shù)

2.3.6正交復(fù)四相相移鍵控調(diào)制第三代移動通信系統(tǒng)WCDMA與CDMA2000系統(tǒng)采用的是正交復(fù)四相相移鍵控調(diào)制（CQPSK）。CQPSK也是在QPSK基礎(chǔ)上改進(jìn)的正交相移鍵控調(diào)制技術(shù)，CQPSK分別對I、Q兩路信號進(jìn)行正交相移鍵控（QPSK）調(diào)制，相當(dāng)于I路信號分別用正交載波cos

ct和sin

ct進(jìn)行正交調(diào)制，Q路信號分別用正交載波cos

ct和sin

ct進(jìn)行正交調(diào)制，每路都有QPSK的性能，因此它的頻譜利用率比QPSK高一倍。

2.3數(shù)字調(diào)制技術(shù)

2.3.6正交復(fù)四相相移鍵控調(diào)制移動通信的傳輸信道是隨通信用戶（移動臺）移動而分配的動態(tài)無線信道，一個基站同時為多個用戶服務(wù)，基站通常有多個信道。每次一個用戶占用一個信道進(jìn)行通話，多數(shù)情況下是多個用戶同時通話，同時通話的多個用戶之間的區(qū)分是以信道來區(qū)分的，這就是多址。移動通信系統(tǒng)采用了多址技術(shù)，使得每個用戶所占用的信道各有不同的特征，并且信道間彼此隔離，來達(dá)到信道區(qū)分的目的。2.4多址技術(shù)

多址技術(shù)就是基站能從眾多的用戶信號中區(qū)分出是哪一個用戶發(fā)來的信號，而移動臺能從基站發(fā)來的眾多的信號中識別出哪一個是發(fā)給自己的，避免用戶間的互相干擾。多址技術(shù)的應(yīng)用，將使系統(tǒng)容量大為增加，便于網(wǎng)絡(luò)管理和信道分配，并且使信道切換更加可靠。多址技術(shù)的基本類型有頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）和空分多址（SDMA），如圖2-12所示。2.4多址技術(shù)

對于移動通信系統(tǒng)而言，由于用戶數(shù)和通信業(yè)務(wù)量激增，一個突出的問題是在頻率資源有限的條件下，如何提高通信系統(tǒng)的容量。由于多址方式直接影響到移動通信系統(tǒng)的容量，所以一個蜂窩移動通信系統(tǒng)選用什么類型的多址技術(shù)直接關(guān)系到移動通信系統(tǒng)的容量大小。如圖2-12頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）所示。2.4多址技術(shù)

圖2-12頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）示意圖2.4多址技術(shù)

2.4.1頻分多址

頻分多址（FDMA）技術(shù)是把移動通信系統(tǒng)的總頻段劃分成若干個等間隔的頻道，每個頻道就是一個無線信道，在采用頻分多址技術(shù)的通信系統(tǒng)中，頻道就是信道，信道也稱作頻道，所以頻道寬度應(yīng)能保證傳輸一路語音信號。這些頻道互不重疊，并按要求分配給請求通信的用戶，上述分配給用戶的頻道并不是固定指配給某一用戶的，通常是在通信建立階段由系統(tǒng)的控制中心臨時分配給某一用戶的，在呼叫的整個過程中，其他用戶不能共享這一頻道，在通信結(jié)束后，該用戶釋放它占用的頻道，系統(tǒng)重新分配給需要通信的用戶使用。2.4多址技術(shù)

為了實現(xiàn)雙工通信，每次通信時，基站和移動臺占用一對頻道，一個用作上行（反向）信道，一個用做下行（前向）信道，如圖2-13所示。FDMA的頻道分割如圖2-14所示。上行信道占有較低的頻帶，下行信道占有較高的頻帶，中間為保護(hù)頻帶。為了在有限的頻譜中增加信道數(shù)量，希望頻道間隔越窄越好，F(xiàn)DMA信道的相對帶寬較窄（25kHz或30kHz），但在頻道之間必須留有足夠的保護(hù)頻隙Fg，同時，在接收設(shè)備中使用帶通濾波器，限制鄰近頻道間的干擾。2.4多址技術(shù)2.4多址技術(shù)

圖2-13頻分多址技術(shù)

2.4多址技術(shù)

圖2-14FDMA的頻道分割圖2.4多址技術(shù)

FDMA技術(shù)的缺點是：基站需要多部不同載波頻率的發(fā)射機(jī)同時工作，設(shè)備復(fù)雜；系統(tǒng)中存在多個頻率的信號，容易產(chǎn)生信道間的互調(diào)干擾，因此通信質(zhì)量較差，保密性較差；因為頻道數(shù)是有限的，所以系統(tǒng)容量小，不能容納較多的用戶。FDMA主要用于模擬蜂窩移動系統(tǒng)中。2.4多址技術(shù)

2.4.2時分多址時分多址（TDMA）技術(shù)（見圖2-15）是把一個頻道按等時間分成周期性的幀，每一幀再分割成若干時隙，一個時隙就是一個信道，每個用戶占用不同的時隙進(jìn)行通信。圖2-16所示為TDMA通信系統(tǒng)的工作示意圖。每次通信時，每個用戶在每幀內(nèi)在指定的時隙按順序向基站發(fā)射信號，基站在相應(yīng)的時隙中接收發(fā)給它的信號。

2.4多址技術(shù)

同樣，基站在指定的時隙按順序向不同用戶發(fā)射信號，用戶只要按順序在相應(yīng)的時隙中接收發(fā)給它的信號，就能在眾多的信號中把發(fā)給它的信號區(qū)分出來，為了正確識別并接收信號，同時保證各用戶發(fā)送的信號不會在基站發(fā)生重疊或混淆，TDMA通信系統(tǒng)設(shè)備必須有精確的定時和同步。TDMA和FDMA通信系統(tǒng)相比，TDMA通信系統(tǒng)在同樣的頻道數(shù)下，能容納更多的用戶，頻率利用率高；每個用戶占用不同的時隙進(jìn)行通信，用戶間不會串?dāng)_，基站只需一部收發(fā)信機(jī)，互調(diào)干擾小，并且對時隙的管理和分配通常要比對頻率的管理與分配更容易而且經(jīng)濟(jì)，便于動態(tài)分配信道。

2.4多址技術(shù)

圖2-15時分多址技術(shù)2.4多址技術(shù)

圖2-16TDMA通信系統(tǒng)的工作示意圖2.4多址技術(shù)

2.4.3碼分多址碼分多址（CDMA）技術(shù)（見圖2-17）是通過不同的地址碼來區(qū)分用戶的，CDMA通信系統(tǒng)為每個用戶分配了各自特定的地址碼，各地址碼相互正交或準(zhǔn)正交，地址碼間要有良好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性。發(fā)送端用每個用戶特定的地址碼調(diào)制待發(fā)送的用戶信號，在接收端用與發(fā)送端完全一致的本地地址碼對接收的信號進(jìn)行相關(guān)檢測，從混合信號中解調(diào)出相應(yīng)信號，而其他使用不同碼型的信號因為和接收端本地產(chǎn)生的碼型不同而不能被解調(diào)。2.4多址技術(shù)

圖2-17碼分多址技術(shù)2.4多址技術(shù)

CDMA通信系統(tǒng)的用戶既不分頻道又不分時隙，各個用戶可占用相同的頻段同時發(fā)送或接收信號，不同用戶傳輸信息所用的信道不是靠頻率不同或時隙不同來區(qū)分，而是用不同的碼型來區(qū)分，一個正交的地址碼相當(dāng)于一個信道，所以CDMA通信系統(tǒng)要有足夠多的地址碼、地址碼間要良好地相互正交或準(zhǔn)正交、接收端必須產(chǎn)生與發(fā)送端一致的本地地址碼，且在相位上完全同步。2.4多址技術(shù)

CDMA通信系統(tǒng)采用不同的地址碼來區(qū)分用戶，系統(tǒng)內(nèi)所有用戶使用同一載波、相同帶寬，同時收發(fā)信號，CDMA通信系統(tǒng)的容量是TDMA通信系統(tǒng)的4～6倍，是FDMA通信系統(tǒng)的20倍左右，所以CDMA通信系統(tǒng)是第三代數(shù)字移動通信系統(tǒng)的主要方案。實際中最常用到的是這三種多址方式的混和多址方式，如頻分多址/時分多址（FDMA/TDMA）、時分多址/碼分多址（TDMA/CDMA）和頻分多址/碼分多址（FDMA/CDMA）。2.4多址技術(shù)

2.4.4

空分多址空分多址（SDMA）技術(shù)（見圖2-18）是通過空間的分割來區(qū)分不同的用戶，采用自適應(yīng)陣列天線，在不同用戶方向上形成不同的波束，迅速地引導(dǎo)電磁波沿用戶方向發(fā)送，在SDMA系統(tǒng)中的所有用戶，能夠用同一信道在同一時間雙向通信。SDMA的基本技術(shù)就是自適應(yīng)天線，采用適當(dāng)數(shù)目的天線陣元可以有效地克服多徑干擾和同信道干擾，也可以獲得較大的系統(tǒng)增益。2.4多址技術(shù)

圖2-18空分多址2.5分集接收技術(shù)

由于移動通信是無線傳輸信道，與外界環(huán)境有很大關(guān)系，因此信道的傳輸條件比較惡劣，存在多徑干擾。分集接收技術(shù)是抗多徑干擾的有效措施之一。

2.5.1

分集接收技術(shù)的概念分集接收技術(shù)有兩層含義，在發(fā)送端，是分散傳輸，利用多條路徑來傳輸含同一信息內(nèi)容的信號，“分”的方法有空間分集、時間分集和頻率分集等3種；在接收端，是集中合并處理，對收到的多條路徑信號進(jìn)行合理的合并以減小干擾的影響，從“集”的方面看，方法有選擇式合并、最大比合并、等增益合并以及開關(guān)式合并4種。2.5分集接收技術(shù)

2.5.2

分集技術(shù)1．空間分集空間分集是在發(fā)射端采用一副天線，接收端采用多副天線。同一個信號因接收位置不同而具有統(tǒng)計上的不相關(guān)性，所以基站接收端天線之間的距離應(yīng)足夠大，以保證每個接收天線收到的信號的衰落特性是相互獨立的?？臻g分集的兩種變化形式：極化分集和角度分集。2.5分集接收技術(shù)

極化分集：兩個不同極化的電磁波信號在統(tǒng)計上具有相互獨立的衰落特性，所以在發(fā)送端同一地點分別裝上垂直極化天線和水平極化天線，就可得到兩路不相關(guān)的信號。角度分集：由于信號傳輸環(huán)境的多樣性和復(fù)雜性，所以到達(dá)接收端的不同路徑的信號可能來自于不同的角度。

2.5分集接收技術(shù)

2．頻率分集頻率分集是將要傳輸?shù)男盘柗謩e調(diào)制在頻率不相關(guān)的載波上發(fā)射出去，只要載波頻率之間的間隔足夠大（大于相干帶寬），那么在接收端就可以得到統(tǒng)計上具有相互獨立的衰落特性的信號。3．時間分集

將同一個信號按一定時間間隔重復(fù)發(fā)射M次，只要時間間隔大于相干時間，就可以得到M條衰落獨立的分集支路。由于相干時間與移動臺運(yùn)動速度成反比，因此當(dāng)移動臺處于靜止?fàn)顟B(tài)時，時間分集基本上是沒有用處的。2.5分集接收技術(shù)

時間分集與空間分集相比，優(yōu)點是在接收端減少了天線的數(shù)目，缺點是要占用時間資源，降低了效率。2.5.3

合并技術(shù)1．最大比合并最大比合并是在接收端將M個分集支路經(jīng)過相位調(diào)整，并按適當(dāng)?shù)目勺冊鲆婕訖?quán)再同相相加后，送入檢測器進(jìn)行相干檢測。

2．等增益合并最大比合并的增益加權(quán)系數(shù)不再隨著各分集支路信號的幅度變化而等于1時，最大比合并就是等增益合并2.5分集接收技術(shù)

3．選擇式合并選擇式合并是將多個分集支路的接收機(jī)的輸出信號送入選擇邏輯電路，選擇其中具有最大基帶信噪比的某支路的基帶信號作為輸出信號。上述3種合并方式在相同分集支路數(shù)時，最大比值合并方式改善信噪比最多，其次是等增益合并方式，選擇式合并所得到的信噪比改善量最少，所以最大比值合并是一種最佳合并方式。2.5分集接收技術(shù)

4．開關(guān)式合并開關(guān)式合并是監(jiān)視接收信號的瞬時包絡(luò)，當(dāng)本支路的瞬時包絡(luò)低于預(yù)先設(shè)定的門限時，將天線開關(guān)置到另一條支路上，即通過切換發(fā)射天線的方法來獲得合并增益。2.6組網(wǎng)技術(shù)

移動通信網(wǎng)有自己的專用設(shè)備和組網(wǎng)方式，并提供和固網(wǎng)的接口，把移動用戶與移動用戶、移動用戶與固定網(wǎng)用戶互相連接起來。移動通信網(wǎng)在選擇組網(wǎng)方式時主要從以下幾個方面考慮：覆蓋范圍廣、頻率利用率高、通信容量大、干擾小、組網(wǎng)簡單、投資少、見效快等。2.6.1

移動通信網(wǎng)的制式根據(jù)移動通信網(wǎng)的服務(wù)區(qū)覆蓋方式的不同可將移動通信網(wǎng)劃分為：大區(qū)制和小區(qū)制。

2.6組網(wǎng)技術(shù)

1．大區(qū)制大區(qū)制是指在一個地區(qū)內(nèi)只設(shè)置一個基站，由它負(fù)責(zé)這個地區(qū)移動用戶的通信聯(lián)絡(luò)和控制。基站發(fā)射功率為200W左右，覆蓋半徑約為30～50km。大區(qū)制雖然有組網(wǎng)簡單、投資少、見效快的優(yōu)勢，但大區(qū)制通信容量較小，一般只能容納數(shù)百至數(shù)千個用戶。2．小區(qū)制小區(qū)制是指將整個服務(wù)區(qū)劃分成若干個小區(qū)，每個小區(qū)分別設(shè)置一個基站，由它負(fù)責(zé)本區(qū)移動通信的聯(lián)絡(luò)和控制，基站發(fā)射功率為一般為5～20W，覆蓋半徑一般為2～20km，最小可以到幾百米。2.6組網(wǎng)技術(shù)

小區(qū)制的優(yōu)點是：移動臺和基站的發(fā)射功率減小，同時也減小了相互干擾；服務(wù)區(qū)內(nèi)所有頻率能重復(fù)利用（同頻復(fù)用），提高了頻率利用率，組網(wǎng)靈活，小區(qū)范圍可根據(jù)用戶數(shù)靈活確定，需要頻率切換（越區(qū)切換），相應(yīng)的控制交換功能就比較復(fù)雜。缺點是：由于服務(wù)區(qū)劃分成若干個小區(qū)，建網(wǎng)的成本比較高，同時，移動用戶在通話過程中，可能會從一個小區(qū)進(jìn)入另一個小區(qū)，需要頻率切換（越區(qū)切換），相應(yīng)的控制交換功能就比較復(fù)雜。

圖2-19大區(qū)制移動通信示意圖。圖2-20所示為小區(qū)制移動通信示意圖。2.6組網(wǎng)技術(shù)

圖2-19大區(qū)制移動通信示意圖2.6組網(wǎng)技術(shù)

圖2-20小區(qū)制移動通信示意圖2.6組網(wǎng)技術(shù)

2.6.2

無線區(qū)群的組成1．無線小區(qū)形狀的選擇

采用全向天線的無線小區(qū)，其覆蓋面是以天線為中心的圓形，為了在整個服務(wù)區(qū)實現(xiàn)無縫覆蓋，各圓形的無線小區(qū)會相互重疊，在重疊區(qū)必定會產(chǎn)生干擾，所以，在理論上常用圓內(nèi)接正多邊形代替圓表示無線小區(qū)形狀。那么，采用什么形狀的正多邊形是最合適的呢？對于同樣面積的服務(wù)區(qū)域，采用正六邊形構(gòu)成小區(qū)所需的小區(qū)數(shù)最少，基站數(shù)最少，也最經(jīng)濟(jì)，所需信道數(shù)最少，頻率利用率較高。所以服務(wù)區(qū)的無線小區(qū)采用正六邊形結(jié)構(gòu)是最佳選擇。如圖2-21所示。2.6組網(wǎng)技術(shù)

圖2-21圓內(nèi)接正多邊形2.6組網(wǎng)技術(shù)

3種圓內(nèi)接正多邊形參數(shù)2.6組網(wǎng)技術(shù)

通常，通信服務(wù)區(qū)是先由若干個彼此相鄰的正六邊形無線小區(qū)組成單位無線區(qū)群，再由彼此鄰接的單位無線區(qū)群無縫地覆蓋整個服務(wù)區(qū)，構(gòu)成蜂窩狀的網(wǎng)絡(luò)，稱為蜂窩移動通信網(wǎng)。2．單位無線區(qū)群的組成條件為了防止同頻干擾，同屬于一個單位無線區(qū)群彼此相鄰的正六邊形無線小區(qū)不能使用相同的頻率，共用一個信道。分屬于不同單位無線區(qū)群中，相隔一定距離的兩個無線小區(qū)可以使用相同的頻率（同頻復(fù)用）。2.6組網(wǎng)技術(shù)

一個單位無線區(qū)群由多少個無線小區(qū)組成比較合適？在何種條件下無線區(qū)群才可以同頻復(fù)用？這些問題都屬于移動蜂窩網(wǎng)的組網(wǎng)問題。單位無線區(qū)群內(nèi)的無線小區(qū)個數(shù)滿足下例公式：

N=a2+ab+b2式中，a、b為≥0的整數(shù)，但不能同時為0，N為單位無線區(qū)群中的小區(qū)數(shù)。由此可算出N的可能取值如表2-2所示。2.6組網(wǎng)技術(shù)

表2-2 小區(qū)數(shù)的取值2.6組網(wǎng)技術(shù)

不同的N值得到各不相同的無線區(qū)群形狀，如圖2-22所示圖2-22無線區(qū)群

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3．無線小區(qū)的激勵方式無線小區(qū)中的基站如果設(shè)在小區(qū)的中心位置，采用圓形輻射的全向天線覆蓋無線小區(qū)，這就是所謂的“中心激勵”方式，如圖2-23所示。如果基站設(shè)在每個正六邊形小區(qū)的3個頂點上，并且每個基站采用3副輻射角是120°的扇形定向天線，分別覆蓋3個相鄰無線小區(qū)的各三分之一區(qū)域，每個三分之一區(qū)域稱作扇區(qū)，即一個無線小區(qū)分為3個扇區(qū)，這就是“頂點激勵”方式。信道配置如圖2-24所示。

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圖2-23無線小區(qū)的激勵方式

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圖2-247基站頂點激勵信通配置

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2.6.3

不同情況下無線小區(qū)的劃分1．用戶密度不同時如在用戶密度高的市中心，可使無線小區(qū)的面積小一些，在用戶密度低的城市郊區(qū)可使無線小區(qū)的面積大一些。圖2-25所示為用戶分布密度不等時的區(qū)域劃分。如用戶密度低的城市郊區(qū)隨著城市建設(shè)的發(fā)展，變成了用戶密度高的區(qū)域，這時為了適應(yīng)增大的話務(wù)量，需要縮小原來的無線小區(qū)的面積，將小區(qū)分成更小的小區(qū)，在每個更小的小區(qū)設(shè)的基站的發(fā)射功率可減小，這就是小區(qū)分裂。如圖2-26所示。2.6組網(wǎng)技術(shù)

圖2-25用戶分布密度不等時的區(qū)域劃分

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圖2-26小區(qū)分裂

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2．帶狀服務(wù)區(qū)前面介紹的正六邊形無線區(qū)群適合服務(wù)區(qū)的地形是寬廣的平面，也稱為面狀服務(wù)區(qū)，如果服務(wù)區(qū)是狹長的區(qū)域，如鐵路、公路、海岸等，則無線小區(qū)需采用定向天線，按狹長的區(qū)域形成帶狀網(wǎng)絡(luò)，相鄰小區(qū)可進(jìn)行頻率再用，如圖2-27所示。3．直放站通常在適當(dāng)?shù)牡胤浇⒅狈耪?，直放站是具有小型基站功能的設(shè)備，服務(wù)區(qū)存在信號很弱或基站覆蓋范圍達(dá)不到的地方，這些地方稱之為盲區(qū)，為了使信號有效地到達(dá)盲區(qū)。如圖2-28所示。2.6組網(wǎng)技術(shù)

圖2-28直放站2.6組網(wǎng)技術(shù)

2.6.4

數(shù)字蜂窩移動通信的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)彼此鄰接的無線小區(qū)無縫地覆蓋整個服務(wù)區(qū)，構(gòu)成蜂窩移動通信網(wǎng)。移動通信網(wǎng)采用分層組織結(jié)構(gòu)，移動網(wǎng)的最基本組織是無線小區(qū)，若干個無線小區(qū)組成一個基站區(qū)；若干個基站區(qū)組成一個位置區(qū)；若干個位置區(qū)組成一個MSC區(qū)；若干個MSC區(qū)組成一個業(yè)務(wù)區(qū)，而一個移動通信網(wǎng)分成若干個業(yè)務(wù)區(qū)，如圖2-29所示。如果采用頂點激勵方式，則一個無線小區(qū)又被分成若干個扇區(qū)。2.6組網(wǎng)技術(shù)

圖2-29移動通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)2.7用戶占用信道的方式

1．動態(tài)信道分配法在對無線小區(qū)進(jìn)行信道分配時，不是將某一組信道固定配置給某一基站，而是采用動態(tài)信道分配法，使信道的配置能隨移動通信業(yè)務(wù)量的變化和分布情況而動態(tài)分配，使信號有效地到達(dá)盲區(qū)。2．多信道共用采用多信道共用技術(shù)，N個無線信道供M個用戶共用，M和N的值取多少才比較合適，即每個無線信道究竟分配多少個用戶才算合理？這要由話務(wù)量和呼損率來決定。2.7用戶占用信道的方式

（1）話務(wù)量：每小時內(nèi)平均呼叫次數(shù)（C）與每次呼叫平均占用信道的時間（t）的乘積，話務(wù)量是度量通信系統(tǒng)通話業(yè)務(wù)量或繁忙程度的指標(biāo)。計算公式： A=C

tt的單位是h，話務(wù)量A的單