《现代移动通信网络技术 工业和信息化普通高等教育“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 孙友伟 张晓燕 畅志贤 第2章 移动通信系统C (2)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代移动通信网络技术 工业和信息化普通高等教育“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 孙友伟 张晓燕 畅志贤 第2章 移动通信系统C (2)（100页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、现代移动通信网络技术（2C）,1,孙友伟 张晓燕 畅志贤 编著,人民邮电出版社,2.5 多址技术,2.5.1频分多址（FDMA） 2.5.2时分多址（TDMA） 2.5.3 码分多址（CDMA） 2.5.4 空分多址（SDMA）,现代移动通信网络技术,2,2.5.1频分多址（FDMA）,含义：把可以使用的总频段划分为若干占用较小带宽的频道，这些频道在频域上互不重叠 基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号； 任意两个移动用户之间进行通信都必须经过基站的中转，,现代移动通信网络技术,3,2.5.1频分多址（FDMA）,=必须占用4个频道才能实现双工通信 优点：技术成熟，易于与模拟系统兼容，对信号
2、功率控制要求不严格 缺点：在系统设计中需要周密的频率规划，基站需要多部不同载波频率发射机同时工作，设备多且容易产生信道间的互调干扰,现代移动通信网络技术,4,2.5 多址技术,2.5.1 频分多址（FDMA） 2.5.2 时分多址（TDMA） 2.5.3 码分多址（CDMA） 2.5.4 空分多址（SDMA）,现代移动通信网络技术,6,2.5.2 时分多址（TDMA）,含义：把时间分成周期性的帧，每一帧再分割成若干互不重叠的时隙，每一个时隙就是一个通信信道，配给一个用户 根据一定的时隙分配原则， 移动台在每帧内只能按指定的时隙向基站发射信号， 基站在满足定时和同步的条件下，可以在各时隙中接收到
3、各移动台的信号而互不干扰,现代移动通信网络技术,7,2.5.2 时分多址（TDMA）,根据一定的时隙分配原则， 基站发向各个移动台的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输 各移动台只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分出来,现代移动通信网络技术,8,图2.5.3 TDMA时分多址系统的工作示意,2.5.2 时分多址（TDMA）,FDMA相比，TDMA有如下4个特点: 避免互调干扰； 频率规划简单； 便于系统控制； 对同步系统要求很高。,现代移动通信网络技术,10,2.5 多址技术,2.5.1 频分多址（FDMA） 2.5.2 时分多址（TDMA） 2.5.3 码分多址（CDM
4、A） 2.5.4 空分多址（SDMA）,现代移动通信网络技术,11,2.5.3 码分多址（CDMA）,含义：利用扩频技术所形成的不同的码序列实现的多址方式 在CDMA通信系统中：用各自不同的编码序列，即信号的不同波形来区分,现代移动通信网络技术,12,2.5.3 码分多址（CDMA）,如果从频域或时域来观察，多个CDMA信号是互相重叠的。 其他使用不同码型的信号因为和接收机本地产生的码型不同而不能被解调。它们的存在称之为多址干扰。 为了实现双工通信，正向传输和反向传输各使用一个频率，即通常所谓的频分双工。 CDMA通信系统，采用不同的码型来区分传送信息的信道。类似的信道属于逻辑信道。,现代移动
5、通信网络技术,13,2.5.3 码分多址（CDMA）,CDMA蜂窝移动通信系统优点： 具有更大的系统容量 更高的话音质量 抗干扰、保密等,现代移动通信网络技术,14,2.5 多址技术,2.5.1 频分多址（FDMA） 2.5.2 时分多址（TDMA） 2.5.3 码分多址（CDMA） 2.5.4 空分多址（SDMA）,现代移动通信网络技术,16,2.5.4 空分多址（SDMA）,含义：利用天线把波束定向发射，按空间角度划分用户 共享频率、时隙和码型，空分多址控制了用户的空间辐射能量 提供在本小区内不受其他用户干扰的唯一信道，智能天线系统装备在基站可以解决这些问题 基站SDMA不断调整无线环境，
6、为每位用户提供优质的上行链路和下行链路信号,现代移动通信网络技术,17,2.5.4 空分多址（SDMA）,现代移动通信网络技术,18,图2.5.9 SDMA使用定向波束天线来服务于不同用户,2.5.4 空分多址（SDMA）,智能天线 一个天线阵列。 它由多个天线单元组成，不同天线单元对信号施以不同的权值，然后相加，产生一个输出信号。 每个天线单元有一套加权器，可以形成多个不同方向的波束，用户数不可以大于天线单元数。 在空间选择有用信号，抑制干扰信号，又称为空间滤波器,现代移动通信网络技术,19,2.5.4 空分多址（SDMA）,基本思想： 天线以多个高增益窄波束动态地跟踪多个期望用户， 在接收
7、模式下抑制来自窄波束之外的信号， 在发射模式下能使期望用户接收的信号功率最大， 同时使窄波束照射范围以外的非期望用户受到的干扰最小，甚至为零,现代移动通信网络技术,20,2.5.4 空分多址（SDMA）,SDMA 技术的实现 利用智能天线 这个系统由阵列天线和数字信号处理器DSP组成， DSP的作用：实时处理接收到的和要通过天线阵列发送出去的信号。 从阵列的N个天线中得到的N个复数信号输入到DSP中，把每个天线的信号与适当的值相乘， 最终，把所有项相加。,现代移动通信网络技术,21,2.5.4 空分多址（SDMA）,SDMA 技术的实现 输出信号的形式如下： 按照所需要的特性，适当选择加权矢量
8、W=W1,W2,Wn，可以确定天线的辐射方向图。 按照自适应算法，确定矢量W。 根据所接收到的数据，周期性地更新权值。 为保证系统很好地工作，使自适应速率能够补偿由运动和多径而引起的变化。,现代移动通信网络技术,22,(2-5-1),2.5.4 空分多址（SDMA）,自适应SDMA 定义：在移动通信中，天线模式应该可以调整，使得波束指向移动台，能够跟踪它的运动。 优点 在一个自适应方式所覆盖的范围内更多的用户可以公用一个频段，载波和频带动态地复用。 波束直接对准用户，多径和信道之间的干扰大量减少。,现代移动通信网络技术,23,2.5.4 空分多址（SDMA）,自适应SDMA 优点 由于波束对准
9、用户减少了电磁污染，能量损耗减小。 直达波束提高了通信的保密性。除非在波束辐射的方向上，否则，通信不可能被截获。,现代移动通信网络技术,24,2.5.4 空分多址（SDMA）,SDMA技术的主要缺点 M个接收机必须精确同步。 阵列数目受基站所占场地的限制 天线阵列受信道建模误差、校正误差和天线之间的相关噪声的影响。 软硬件复杂。,现代移动通信网络技术,25,2.6 蜂窝覆盖技术,2.6.1 区群的组成 2.6.2 频率复用 2.6.3 同频干扰,现代移动通信网络技术,26,2.6 蜂窝覆盖技术,大区制与小区制 大区制 一个基站覆盖整个服务区。 只能适用于小容量的通信网。,现代移动通信网络技术,
10、27,2.6 蜂窝覆盖技术,大区制与小区制 小区制是指 把整个范围区域，划分成若干个小区，每个小区分别设置一个基站负责本区的移动电话通信的联络和控制。 每个小区使用一组频道，邻近的小区使用不同的频道。 提高了频率利用率。 可根据用户的多少确定小区的大小。,现代移动通信网络技术,28,2.6 蜂窝覆盖技术,大区制与小区制 小区制 在区域内可根据用户的多少确定小区的大小。 实际小区的覆盖不是规则形状的，确切的小区覆盖决定于地势和其他因素， 为了设计方便，我们做一些近似，假定覆盖区为规则的多边形，如全向天线小区，覆盖面积近似为圆形，如图 2.6.1所示。 为了获得全覆盖，无盲区，小区面积多为正多边形
11、，,现代移动通信网络技术,29,2.6 蜂窝覆盖技术,大区制与小区制 小区制,现代移动通信网络技术,30,图 2.6.1 移动通信小区的形状,2.6 蜂窝覆盖技术,小区制 采用正六边形的覆盖需要较少的小区，相对基站建设减少，投资费用少,现代移动通信网络技术,31,表 2.4 三种形状小区的比较,2.6 蜂窝覆盖技术,小区制 带状覆盖,现代移动通信网络技术,32,图2.6.2 移动通信小区的带状覆盖,2.6 蜂窝覆盖技术,小区制 双频制以采用不同信道的两个小区组成一个区群（在一个区群内各小区使用不同的频率，不同的区群可使用相同的频率） 三频制以采用不同信道的三个小区组成一个区群 双频制与多频制
12、双频制造价低和频率资源的利用率高 多频制抗同频道干扰好，,现代移动通信网络技术,33,2.6 蜂窝覆盖技术,2.6.1 区群的组成 2.6.2 频率复用 2.6.3 同频干扰,现代移动通信网络技术,34,2.6.1 区群的组成,相邻小区不能用相同的频率。 附近的若干小区也都不能用相同的频率 这些不同频率的小区组成一个区群 只有不同区群的小区才能将频率重复使用。,现代移动通信网络技术,35,2.6.1 区群的组成,现代移动通信网络技术,36,图2.6.3 一个基本覆盖区形成频率复用图,图2.6.4 小区与重复小区之间的关系,2.6.1 区群的组成,假设 设图中基本小区中心为fa， 7个基本小区构
13、成一个区群， 7个这样的区群构成一个覆盖区， 与这个小区重复使用同一频率的7个重复小区中心的距离为D， 小区半径为r。 连接各重复小区的中心构成的多边形为正六边形。,现代移动通信网络技术,37,2.6.1 区群的组成,可得 虚线构成的正六边形面积为： 基本小区面积 而虚线构成的正六边形面积又是一个区群面积的3倍。,现代移动通信网络技术,38,2.6.1 区群的组成,可得 据该小区与其重复小区的相对位置求重复小区数，图2.6.4 从小区与小区之间的距离为 A区中心到B区中心之间距离D 可表示为 据式（2-6-1）与式（2-6-2），可得 i与j为正整数，因此，N必须取正整数，取满足式2-6-3的
14、离散值,现代移动通信网络技术,40,(2-6-2),(2-6-3),2.6.1 区群的组成,可供选择的部分方案如图2.6.5所示,现代移动通信网络技术,41,图2.6.5 部分区群取值方案,2.6.1 区群的组成,激励方式： “中心激励”基站设在小区的中央，用全向天线形成圆形覆盖 “顶点激励”基站设计在每个小区六边形的三个顶点上，每个基站采用三副120扇形辐射的定向天线 使工作于相同频率的天线辐射方向相差120，环环复用,现代移动通信网络技术,42,2.6.1 区群的组成,现代移动通信网络技术,43,图2.6.6中心激励、顶点激励及扇区示意,2.6.1 区群的组成,扇形小区与六边形小区 缺点：
15、覆盖面积不及六边形大，也不利于分裂， 优点：更适合业务量分布不均匀的地区。 扇形小区结构与圆形小区 前提：在相同基站情况下， 缺点：上行结构的小区数多，频率利用率低。,现代移动通信网络技术,44,2.6.1 区群的组成,小区分裂 实际服务区域内的用户密度是不均匀 在用户密度高的市中心区可使小区的面积小一些， 在用户密度低的市郊区可使小区的面积大一些,现代移动通信网络技术,45,2.6.1 区群的组成,现代移动通信网络技术,46,图2.6.7 小区分裂示意,2.6 蜂窝覆盖技术,2.6.1 区群的组成 2.6.2 频率复用 2.6.3 同频干扰,现代移动通信网络技术,47,2.6.2 频率复用,
16、组成区群的原则是防止同频干扰，以便频率利用率最高 移动通信网络中的频率复用 同频再用距离 以满足将同频干扰抑制到允许的指标以内。,现代移动通信网络技术,48,2.6.2 频率复用,在移动通信网络建设中，对拟制频率之间的相互干扰的要求 同频道干扰保护比，C/I （载波/干扰）9dB。 邻频道干扰保护比，C/I （载波/干扰） 9dB。 载波偏离400KHz时的干扰保护比， C/I（载波/干扰）41dB。 注：工程设计中需对以上C/I 另加3dB余量。,现代移动通信网络技术,49,2.6.2 频率复用,现代移动通信网络技术,50,图2.6.8 43 频率复用方式,2.6.2 频率复用,密化频率复用技术移动通信网络中的频率复用 出现原因 可用原因 典型的密化频率复用技术主要有33，26，23，1
