《移动通信技术 教学课件 ppt 作者 刘良华 主 编 第三章 组网技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《移动通信技术 教学课件 ppt 作者 刘良华 主 编 第三章 组网技术（151页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、引入,随着移动通信应用日益广泛，有限的无线电频率要提供给越来越多的用户共同使用，频道拥挤，相互干扰也成为阻碍移动通信发展的首要问题，解决这些问题的办法就是按一定的规范组成移动通信网络，保障网内的用户有次序地通信。首先是频率资源的管理与有效利用问题，其次是网络控制方面的问题。,第三章 组网技术,学习目标,了解移动通信系统的网络结构 了解移动通信系统信令组成形式 正确理解频率管理与有效利用技术 正确理解区域覆盖与信道配置方法 正确理解多信道共用技术 正确理解移动通信的移动性管理,要点内容,频率管理与有效利用技术； 区域覆盖与信道配置方法； 移动通信系统的网络结构； 多信道共用的概念和空闲信道的选取
2、方法； 数字信令和音频信令； 移动通信的移动性管理,第三章 组网技术,3.1 频率管理与有效利用技术 3.2 区域覆盖与信道配置 3.3 移动通信系统的网络结构 3.4 多信道共用技术 3.5 信令 3.6 移动通信的移动性管理,引入,无线通信是利用无线电波在空间内传播信息的，很多个用户共用一个空间，如果在同一个时间、同一地点、同一方向上使用相同频率的无线电波就容易形成干扰。移动通信的突出问题就是有限的可用频率资源如何有次序的提供给越来越多的用户而不相互发生干扰，这就涉及频率的管理与有效利用技术 。,3.1 频率管理与有效利用技术,3.1.1 频率管理 3.1.2 无线信道 3.1.3 频率的
3、有效利用技术,国际上，由国际电信联盟（ITU）召开世界无线电管理大会，制定无线电使用规则。它包括各种无线电系统的定义、国际频率分配表和使用频率的原则、频率的分配和登记、抗干扰的措施、移动业务的工作条件以及无线电业务的分类等。,3.1.1 频率管理,国际频率分配表按照大区域划分为： 第一区：欧洲、非洲和原苏联及蒙古的部分亚洲地区； 第二区：南北美洲（包括夏威夷）； 第三区：亚洲（除原苏联和蒙古）和大洋州。,3.1.1 频率管理,国际频率分配表按照业务种类划分为： 固定业务、移动业务（海、陆、空）、广播业务、卫星业务和遇险呼叫业务等。,3.1.1 频率管理,中国无线电频率分配之频率划分：,3.1.
4、1 频率管理,双工移动通信通信网，规定工作在VHF频段的收发频差为5.7MHz，UHF450 MHz频段的收发频差为10 MHz，UHF900 MHz为45MHz，并规定基地台对移动台的下行链路的发射频率高于移动台对基地台的上行链路的发射频率。,3.1.1 频率管理,3.1 频率管理与有效利用技术,3.1.1 频率管理 3.1.2 无线信道 3.1.3 频率的有效利用技术,无线通信中划分信道的方法有很多,如频分多址、时分多址、码分多址。但最终承载信息的都是频率。移动台在指定的频率上工作的时候，信号不论采用何种调制技术，已调信号必然占有一定的带宽，即相邻信道之间必须有足够的间隔，它们的关系如图：
5、,3.1.2 无线信道,已调信号的占有频带是指包含了信号90%功率的带宽,它是决定信道间隔的主要因素,无线信道保证了这一带宽即可保证本信道信息的有效传输.但是也不能忽略带宽之外的辐射功率对邻近信道的有害影响,因此相邻信道之间还必须有一定的保护带. 一般而言,占有带宽大约为信道间隔的60%左右。我国规定的频道间隔为25KHZ，其占有带宽为16KHZ。,3.1.2 无线信道,3.1 频率管理与有效利用技术,3.1.1 频率管理 3.1.2 无线信道 3.1.3 频率的有效利用技术,电波传播不分地区和国界，它具有时间、空间、和频率的三维性，可以从这三个方面对其实施有效利用，提高其利用率 。,频率的有
6、效利用技术,1.频率域的有效利用 一种方法是信道的窄带化。窄带化的方法从基带方面考虑可采用频带压缩技术，如低速率的话音编码等；从射频调制方面考虑可采用各种窄带调制技术，如窄带和超窄带调频以及各种窄带数字调制技术。应用窄带化技术减小信道间隔后，可以在有限的频段内设置更多的信道，从而提高频率的利用率。,频率的有效利用技术,1. 信道的窄带化 从基带方面考虑可采用频带压缩技术，如低速率的话音编码等； 从射频调制方面考虑可采用各种窄带调制技术，如窄带和超窄带调频以及各种窄带数字调制技术。 2、多址技术 例如FDMA即在频率上划分信道，每一个用户占用一定的频带，为进一步提高频率利用率，可采用更为合适的多
7、址技术，如TDMA、CDMA以及它们的组合。,频率域的有效利用,在某一地区，若某一用户固定占用某一信道，事实上它不可能占用全部时间，在该用户空闲的时间内，任何其他用户都无法再使用这个信道，只能让它空闲着，这是很大的浪费。 计算表明，若多个信道供大量的用户共同使用，则频率资源的利用率还可以明显提高。 当然，在信道共用的情况下，当某一用户发出呼叫的时候，可能信道正被其他用户占用，因而呼叫不通，即发生“呼损”（如同有线电话的占线）。,时间域的有效利用,在某一地区（空间）使用了某一频率之后，只要能控制电波辐射的方向和功率，在相隔一定的距离之后的另一个地区可以重复使用这一频率，这就是所谓的频率“复用”
8、。,空间域的有效利用,频率利用率的最终评价准则,“频谱空间”指的是由频宽、时间、实际物理空间所构成的三维空间，即 使用频谱空间的大小=W使用的频带宽S占有的物理空间大小T使用时间。 可见，为了提高频率利用率，应压缩信道间隔，减小电波辐射空间的大小，使信道经常处于使用状态。,讨论,讨论怎么提高频率的有效利用率?,第三章 组网技术,3.1 频率管理与有效利用技术 3.2 区域覆盖与信道配置 3.3 移动通信系统的网络结构 3.4 多信道共用技术 3.5 信令 3.6 移动通信的移动性管理,3.2 区域覆盖与信道配置,3.2.1 区域覆盖 3.2.2 信道配置,3.2.1 区域覆盖,小容量的大区制,
9、大区制“单一基地台大面积覆盖”方式,小容量的大区制,大区制定义：指一个服务区域(如个城市内)，只有一个或者少数几个基地台负责移动电话通信的联络和控制。每个基地台基本上是独立的 。 大区制的特点是： 基地台天线很高 ，发射机输出功率也较大 ； 两个方向上的通信距离不一致 ； 由于电磁兼容的原因 ，用户容量几十到数百个； 组网简单、投资少、见效快 。,大容量的小区制,小区制“集中控制的多基地台小区覆盖”方式,大容量的小区制,小区制的定义：指将整个服务区划分成若干个半径为220km的无线小区（cell），每个小区分别设置一个基地站，由它负责本区移动通信的联络和控制。同时，在移动业务交换中心(MSC)
10、的统一控制下，实现小区之间移动用户通信的转接，以及移动用户和市话用户之间的通信 。,大容量的小区制,小区制的特点： 小区半径小，基站发射功率较小； 同频复用，提高了频率的利用率； 移动台经常更换工作频道 ，控制交换技术的要求高； 建网的成本和复杂性亦有所提高用户通信的转接，以及 移动用户和市话用户之间的通信。,采用小区制的移动通信的服务区是指移动台能够获得服务的区域。通常服务区根据不同的业务要求、用户区域分布、地形以及不产生相互干扰等因素可分为带状服务区和面状服务区 。,服务区域,用户的分布呈带状或者条状。例如铁路的列车无线电话、长途汽车无线电话、内河航运的无线电话系统、沿海岸线的移动通信系统
11、等都是带状服务区。,带（条）状服务区,服务区更多的是呈广阔的面状,在面状服务区中划分为更多的小区,组成移动通信网络 。,面状服务区,假设整个服务区的地形平坦、地物相同，且基站采用全向天线使基站辐射区域大体是一个圆形。 为了不留空隙的覆盖整个平面服务区，一个个圆形的辐射小区之间会有大量的重叠区域。为了使多个小区彼此邻接、无空隙、无重叠地覆盖整个服务区，常用圆的内接正多边形来近似圆，在这些正多边形中，能够全面无空隙、重叠的覆盖整个区域的就只有：,小区的形状,三种小区形状的比较,正六边形相邻小区的中心间隔最大； 小区的有效面积最大； 重叠区域宽度和面积最小； 重叠区域宽度和面积最小。,三种小区形状的
12、比较,小区的覆盖半径大多为1km35km。 存在问题： 一是“盲点”，由于电波在传播过程中遇到障碍物而造成的阴影区域，该区域通信质量严重低劣； 二是“热点”，由于空间业务负荷的不均匀分布而形成的业务繁忙区域。,宏蜂窝技术,小区的覆盖半径大多为30m300m。 应用范围： 解决“盲点”问题：提高覆盖率，应用于一些宏蜂窝很难覆盖到的盲点地区，如地铁、地下室； 解决“热点”问题：提高容量，主要应用在高话务量地区，如繁华的商业街、购物中心、体育场等。,微蜂窝技术,基站采用具有高分辨阵列信号处理能力的自适应天线系统，智能地监测移动台所处的位置，并以一定的方式将确定的信号功率传递给移动台的蜂窝小区。 对于
13、上行链路而言，采用自适应天线阵接收技术，可以极大地降低多址干扰，增加系统容量； 对于下行链路而言，则可以将信号的有效区域控制在移动台附近半径为100200 波长的范围内，使同道干扰大小为减小。,智能蜂窝技术,区群的构成应满足以下两个条件： 若干个区群能彼此邻接组成整个蜂窝服务区域,且无空隙地覆盖整个面积。 相邻区群中，同频小区中心间隔距离应该相等并且最大 。,区群的构成,满足以上两个条件构成的区群的小区数目N是有限制的： Na2十ab十b2 式中：a、b分别为同频小区之间的二维距离。a、b均为整数，其中一个可以为0，不能同时为0。 当a=1，b=1的时候，N=3，这表示三个小区组成一个区群；当
14、a=0，b=3的时候，N=9，这表示九个小区组成一个区群。不同的小区数目N构成的服务区域图形是不一样的 。,区群的构成,区群小区数N的取值,区群的构成,N=3 a=1，b=1,N=4 a=0，b=2,N=7 a=1，b=2,图中dg表示相邻区群的同频小区的中心间距，称为同频小区的距离，即同频再用距离,区群的构成,N=12 a=2，b=2,区群的构成,寻找A小区的同频小区，自A 小区出发，先沿边的垂线方向跨过a个小区，逆时针或者顺时针旋转60度，再跨过b个小区，这就达到和A小区使用相同信道组的A小区了。A小区和A小区不属一个区群。,寻找一个小区的同频小区,寻找一个小区的同频小区,寻找一个小区的同
15、频小区,在每个小区中，基站可以架设在小区的中心，用全向天线形成3600的圆形覆盖区，这就是中心激励方式 。,中心激励方式,中心激励方式,3.激励方式,顶点激励方式,基站架设在每个正六边形的三个顶点上，并用三个互成120度的扇形张角覆盖的定向天线，同样也可覆盖整个小区 。,顶点激励方式,在实际应用中，顶点激励有两种常见的形式：三叶草型和120扇面。,三叶草型,120扇面,顶点激励方式,三叶草型,假如小区内有较大的阻碍物，如孤立的山岳或高大的建筑物，中心激励方式难免有电磁辐射的阴影，若改为顶点激励方式就可以避免阴影区域的出现。,顶点激励与中心激励相比较,目的：提高系统的容量，增加新的用户; 方法：
16、把每个小区都分裂成一定数目的半径更小的小区; 方式：重新划分小区、小区扇形化。,小区分裂提高系统容量的措施,特点：干扰电平增大，需要建造新的基站 ，需要重新进行频率规划，增加了切换的次数，而且随着小区半径的减小，同频干扰的就越严重。,重新划分小区,重新划分小区,把小区分成几个扇区，每个扇区使用一组不同的信道，并采用一副定向天线来覆盖每个扇区。每个扇区都可以看作一个新的小区，包括三个扇区或者六个扇区。在市区一般采用三个扇区，而在农村一般是全方向性的小区，在覆盖公路的时候则采用两个扇区。基站可以位于小区中央，也可以位于小区的顶点。,小区扇形化,小区扇形化,重新划分小区：干扰电平增大，需要建造新的基站 ，需要重新进行频率规划，增加了切换的次数，而且随着小区半径的减小，同频干扰的就越严重。 小区扇形化：不增加基站的数目，增大C/I值，改善通信质量。,重新划分小区与小区扇形化相比较,讨论,
