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1、移动通信移动通信 Mobile Communication移动通信移动通信 Mobile Communication兰州交通大学电信学院 主讲：李翠然兰州交通大学电信学院 主讲：李翠然 E-mail:2目录目录?第一章概述（4学时）?第二章移动通信组网原理（5学时）?第三章天线技术（1学时）?第四章干扰和噪声（1学时）?第五章移动通信的电波传播（4学时）?第六章GSM系统（6学时）?第七章GPRS系统/WCDMA系统（3学时）?第八章IS-95系统（4学时）?习题讲解与课堂练习（2学时）?复习（2学时）3第二章 移动通信组网原理第二章 移动通信组网原理?2.1 大区制移动通信网?2.2 小区制
2、移动通信网构成方式?2.2.1 构成及特点?2.2.2 条（带）状服务区?2.2.3 面状服务区?2.3 小区分裂、扇区化?2.4 干扰和系统容量?2.5 频率分配方法?2.6 多信道共用技术?2.6.1 多信道共用的概念?2.6.2 话务量、呼损率、信道利用率、系统用户数?2.6.3 信道的自动选择方式4?2.1 大区制移动通信网通常移动通信网的体制可分为小容量的大区制和大 容量的小区制5一、大区制的概念 指一个基站覆盖整个服务区二、特点?基站发射功率很大，一般为50-200W；?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?大区制的网络结构简单、成本低6?2
3、.2 小区制移动通信网构成方式?1.1.1 构成及特点一、小区制的概念将整个服务区划分成若干个半径为2-20km的小区， 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，这种方式称为小区制。目的：为了解决大区制系统容量不高、频谱利用率 低等问题。7二、小区制的特点?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8?2.2.2 条（带）状服务区一、定义?条状服务区是指用户的分布呈条状，例如铁路、公 路、狭长城市、沿海水域、内河等9二、频率分配?可采用二频组
4、、三频组、四频组进行频率复用?二频组：采用不同频道组的两个小区组成一个区群?三频组：采用不同频道组的三个小区组成一个区群?四频组：采用不同频道组的四个小区组成一个区群二频组三频组f1f2f1f2f1f2f1f1f2f3f1f2f3f110三、区群小区数的确定考虑在服务区中两个使用同频的基站A和K，假设它们都使 用无方向性天线，这样在J点收到的有用信号功率中值则与 成比例，而收到K台的干扰功率与成比例。假设重叠 区宽度a=0，则J点信干比为：当有m个基站也使用同一频率时，它们离J点的距离分别为。则可得最低C/I值为：J AKCBaDf1f2f3fn3r0-2anrrD IC =00()nrD0n
5、r 0()irD0nrrD mIC =00111在C/I符合要求，即大于同频干扰防卫度的前提下，为了使频 率利用最经济，希望同频复用距离D越小越好。举例：设D/r0 =8，有两个同频基站（m=2），n=4，则dBIC7 .30=123A、K两基站间应隔的小区数234所需频组162530.7C/I（dB）468D/r012四、重叠区的确定当移动台处于覆盖区边缘J点时，受到的同频干扰最严重?二频组（A与C同频）：?三频组（A与D同频）：?n频组（A与n+1同频）：重叠区宽度a可根据C/I设计要求，由上式计算出来()dBrarIC0023lg40=()dBrarIC0035lg40=J AKCBaD
6、f1f2f3fn3r0-2a()dBrnarnIC00) 12(lg40=13?2.2.3 面状服务区一、定义?当服务区是一个宽广的平面时，称为面状服务区。14二、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。12345615?从下表可看出：对于同样大小的服务区域，采用构成的小区所需的小区数最小，是最经济的一种方式346所需最小频率数0.210.571.41重叠区与小区面积比重叠区面积重叠区宽度小区面积邻小区距离正六边形正方形正三角形r2r3284. 1r24 . 1 r254. 0r23 . 1 rr22r26 . 2 rrr59. 0r27.
7、0正六边形16三、区群（簇）的构成1、区群的概念?区群的概念：在一个蜂窝网内，相邻小区是不能用相同 信道的。为保证同信道小区之间有足够的距离，附近的 若干小区都不能用相同的信道。这些不同信道的小区组 成一个区群，只有不同区群的小区才能进行信道复用?同频小区：不同簇中使用相同频率的小区?同频复用距离：任意两个同频小区之间的距离172、构成区群的条件?区群内的小区使用不同的载波频率?区群之间可以邻接且无空隙无重叠的进行覆盖?区群间同频小区之间的距离相等，且为最大3、簇内小区数可以证明，区群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零22jijiN+=1848
8、37282116437271913932819127422113731143210N i j簇内小区数N的取值19四、同频小区的距离1、确定同频小区间位置的方法?自某小区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，就可以找到同频小区， 共6个。202、同频复用距离、同频复用比?同频复用距离D ：相邻的两个簇中，位置对应的两个同 频小区中心之间的距离?同频复用比Q：同频复用距离和小区半径的比值03rND=NrDQ30=结论：N ，D ，抗同频干扰的性能，但频率利用率在满足同频干扰比指标的条件下，应尽量提高频率利用率 （N尽量小）。21221 2 1 2 3 4 5
9、 3 4 5 6 7 1 2 6 7 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 73 4 5 6 7 12 6 7 1 2 3 4 5 3 4 5 6 7 6 7Q=D/ro=4.6 N=7D DR R2 21 31 32 4 22 4 2 1 3 1 31 3 1 3 4 2 44 2 41 31 34 423五、频率复用模式?对于全向覆盖并由N个小区组成的区群，频道总数被分成N 组，每个小区分给一个频道组，区群获得全部频率。相邻 的区群重复使用相邻的频率分配模式?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
10、于同频小区距离近而使同频干扰增 大。常用的N=12，9，7，4，3。24举例：GSM频率规划方式?若为无方向性天线，采用N=7复用方式?若为方向性天线，一般采用43复用方式、话务密集区 采用33复用方式BB1B3B2CC1C3C2DD1D3D2BB1B3B2CC1C3C2DD1D3D2AA1A3A2AA1A3A2BB1B3B2CC1C3C2DD1D3D2BB1B3B2CC1C3C2DD1D3D2AA1A3A2BB1B3B2CC1C3C2AA1A3A2BB1B3B2CC1C3C2DD1D3D2AA1A3A2BB1B3B2AA1A3A22536353433323130292827262524232
11、2212019181716151413121110987654321D3C3B3A3D2C2B2A2D1C1B1A126六、中心激励与顶点激励?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?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27?2.3 小区分裂、扇区化提高蜂窝系统容量的常用方法：小区分裂和划分扇区一、小区分裂?在现有小区的基础上划分更小的小区，增加新的蜂窝的 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?目的：
12、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2829二、扇区化?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?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30360O度全向小区定向小区（扇区化）120度60度31S1S2S032?2.4 干扰和系统容量蜂窝系统中的干扰主要有两种类型：同频干扰和邻频干扰 一、同频干扰?概念：同频小区之间的干扰?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
13、扰区域33二、全向小区系统C/I的计算前提：忽略噪声的影响，MS作为接收方?则C/I为：其中，m为干扰源总数， 为干扰功率假设：同频BS的发射功率相等，且距被干扰MS的距离为?则C/I为：最好情况下，令：?则C/I为：（式1） =mkkIC IC1kIkD= = mknkmkn knrDDr IC10101nrD mIC =01DDk=34最坏情况下：MS位于小区的边缘?则C/I为：令：?则C/I为：（式2）44 04 00 2)()(+=DrD2rD2r ICn0rDDk= nrrD mIC =00135举例：若蜂窝系统的前向信道要求的信干比为17dB，假设第 一层中有6个同频小区，且它们与
14、移动台之间的距离都相同， 路径损耗指数n=4。讨论：当采用N=7的复用模式时，能否满 足信干比要求？解：N=7,n=4,m=6根据式（1），所以，满足信干比要求()dBdBNIC177 .183614=36三、降低同频干扰的措施?定向天线覆盖?同频复用距离和频率分配方案的最佳化?天线高度和功率控制?天线俯仰角的调整?调整天线方位角37四、邻频干扰1、概念?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?精确的滤波?有效的信道分配38?2.5 频率分配方法频率分配策略主要有两类：固定的和动态的一、固定频道分配概念：将频道固定分配给某个小区使用，蜂窝系统采用此法1、分区分组法遵循的准则
15、?所需波道尽量占用最小的频段，即尽量提高频段利用率?为避免同道干扰，在单位无线区群内不能使用相同波道?为避免三阶互调干扰，在每个无线小区内应采用无三阶 互调波道组。392、等频距分配法按波道之间的频距相等的原则进行波道分组，是大容量蜂 窝网广泛使用的方法。其特点：?按频率间隔来分配波道，可以100%的利用频率资源?波道组中有足够大的波道间隔，接收机中频滤波器有较 强的带外抑制能力，所以互调干扰影响可减到很小程度?相邻无线区中不使用有邻频道的频道组，能有效降低邻 频干扰?优点：控制简单；缺点：波道的利用还不够充分40举例：GSM系统中的频率分配1241231221211201191181171161
