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1、蒈第一章无线覆盖区设计概论袈第一节系统设计要素蒃在蜂房移动电话系统问世以前，常规的移动电话系统存在很大的局限性：如频谱利用率低，服务容量严重不足，服务性能参差不齐等。薄 蜂房小区概念的出现， 使上述问题得到了充分的解决。 特别是蜂房小区极大地提高了无线频率资源的重复利用率，使系统容量从每平方公里几十爱尔兰增加到几千甚至上万爱尔兰。在工程技术人员的精心设计下，移动电话的通话质量也逐步趋向于可与有线网络相媲美的地步。然而，这些技术性能的提高在很大程度上得益于精心的工程设计，其基本要素包括：12 衿 频率复用的概念；34 芆 同信道干扰保护及信道效率；56 薆 所需的载干比和载噪比；78 蚄 无线覆
2、盖区的通信概率；9101112芀切换机制及功率控制技术；肈蜂房小区的裂变等。芅我们将在本教材中按照它们所隶属的基本理论知识分章叙述。螃一、话务量和呼损蚁 1）设计话务量蒆所谓话务量是电话负荷大小的一种度量，通常是指电话用户在某段时间内所进行的通话交换量，又称话务负荷，它可以用以下关系式表示肄 Y=M C T（11）螃式中， Y 为总话务量； M为用户数； C 为在某段时间内，每用户占用信道的平均次数；T为在某段时间内，每用户占用信道的平均时长。螈在工程设计中， 需要忙时话务量的指标，因为忙时话务量 （即忙时最大话务负荷）才是工程设计的依据。每一用户的忙时话务量可用下式表示：膈 A t（ 12）
3、袃式中，A 为每用户的忙时话务量； 为每用户在一天内的呼叫次数；为忙时集中率 （系数）忙时话务量 / 全天话务量； t 为每用户每次通话占用信道的平均时长。袃通常， 因为爱尔兰分布较符合多频道共用的实际情况，所以以爱尔兰（Erlang ）表示话务量的单位。腿在式 ( 1-2 ) 中，若设 6 次 / 天 * 用户； t 1.5 分钟（即 0.025小时 / 次）；忙时集中率 1 ；则 A 0.025 爱尔兰。6蚆 在陆地移动通信系统中， 无论是 G网或者 C 网，对移动台主叫和被叫， 以及移动呼移动的话务量均分别予以统计。从而确定系统的广播控制频道和呼叫频道的数目。袆 2）无线频道呼损率羃一个
4、系统全部频道被占用之后再发生呼叫，就出现呼损。当输入话务量为A，系统完成的话务量为A时，系统呼损率E 若按呼叫话务量和呼叫次数计算，则为：薀 EA AC o t C S t COC S（ 13）ACO tCO莇式中 Co 为单位时间内发生的平均呼叫次数；蚅Cs 为单位时间内呼叫成功而通话的次数。肃我们可以很容易地得到全部频道（N）被占用的概率PN，也即按时间计算的呼损率E。羀EPNAN/N! 4)N(1Ai/ i!i 0螅 根据（ 1 4）式，可以得到 E 和 A、 N 之间的数量关系，也即话务工程中常用的巴尔姆表，由该表可见，若已知A、E、N 中任何二个参量，便可查得另一参量。例如，设某基站
5、覆盖区内， 每用户忙时话务量为 0.03erl，1000 个用户的总话务量为30erl ，当呼损取 5时，则所需无线频道数由巴尔姆表可见为36。为方便起见，在表 1 1 中，我们给出在呼损率为5和 10以及话务量为0.01 0.1 的条件下，无线频段数与用户数之间的关系。莃需要特别指出的是，上述的呼损是指频道数拥挤而造成的，在无线通信中， 它还受无线覆盖区内的可通概率的影响。这一点，我们将在本章第四节中叙述。膃 表 1 1话务量 A 为 0.01 0.1 时频道数N与用户数M之间的关系羅 0.01膅 0.02莃 0.03罿 0.04蚇 0.05羄 0.06莂 0.1莀膅5螃10蒂5螁10袇5螆
6、10薂5袈蕿5薅蚂5艿肆5莄10101010螂虿螈肂袂肀膆膅袂芇羈袄羁蚈莆蚃4肁153聿206肈76蚆103膁51蒀68薆38蒅51芁30袁41芈25芄34莁15羈21螅 8羂 454蒁 560莈 227蒇 280肅 251蒁 187蝿 113袅 140螄 91薁 112膀 76蚇 97薃 45蚀 56薁 12肅 795薆 947螀 397蚈 473螇 265莅 316袀 198聿 236葿 159膄 189羀 132蒀 158羇 80羃 95肀 16袁 1154蚈 1350羆 577肀 675肇 385膆 450螄 288膀 337蒈 231袈 270蒃 192薄 225衿 115芆 135
7、薆 20蚄 1525芀 1761肈 762芅 880螃 508蚁 587蒆 381肄 440螃 305螈 352膈 254袃 293袃 153腿 176蚆 24袆 1903羃 2178薀 951莇 1089蚅 634肃 726羀 476螅 544莃 380膃 435膇 317薇 363膂 190芃 218薈 30羅 2480膅 281莃 1240罿 1405蚇 826羄 937莂 620莀 703膅 496螃 562蒂 413螁 468袇 248螆 281薂 40袈 3460蕿 3879薅 1730蚂 1939艿 1153肆 1293莄 865螂 969虿 692螈 776肂 576袂 646
8、肀 346膆 388膅 60袂 5457芇 6040羈 2728袄 3020羁 1819蚈 2013莆蚃肁聿肈 909蚆膁 546蒀 60413641510109112081006薆 100蒅 9524芁袁 4762芈 5205芄 3175莁 3470羈螅羂蒁莈蒇肅 952蒁104112881260319052082158917351041蝿 200袅螄薁 9925膀蚇 6617薃 7144蚀薁肅薆螀蚈螇莅19851214321071649625358397042863308357219852143袀 300聿葿膄羀蒀羇羃肀袁蚈羆肀肇膆30262324981513116249100871083
9、375658048605264995043541630263250螄膀蒈膀螅袆膁薈袈羆薂莀薇肆羃螈 3）频道利用率莆频道利用率是系统的一个重要参数。在一个系统中， 若频道空闲的时间愈短、工作时间愈长，则表明频道利用率愈高。换言之， 在频道数一定时，话务量愈大， 频道利用率就愈高。在数值上， 频道利用率就是每个频道在单位时间间隔内被占用的时间，也就是每个频道完成的话务量。若以符号代表频道利用率，它可以表示为：肅 A (1E) A(15)NN肀如以呼损率作参变量，频道数和频道利用率的关系如图1 1 所示。蒀膅 图 11 无线频道数和频道利用率的关系膅由图可见，呼损愈小，频道利用率愈低。在同样呼损条
10、件下，随着频道数的增加，起初频道利用率有明显提高， 但当频道数增加到一定数值后， 频道利用率的提高就逐渐趋缓。 而随着频道数的增加， 系统的复杂程度也明显上升。 总之， 系统的频道数应当根据实际需要的话务量、允许的呼损和经济效益等因素综合平衡合理地确定。蒁二、系统设计方程羈 1）移动无线电路的设计原则及要素膈在设计一个无线覆盖区时，必须掌握一个基本原则就是设法使上行（移动台基站）和下行（基站 移动台）的链路平衡，各自的余量相等，对G网最多也不能相差3dB，对 C网可以允许较大的分贝数，但通常也不能超过10dB。其目的是保证上、下行覆盖范围，通信质量大致相同。芅设计中需考虑的三个要素是：1)2)
11、袂覆盖区范围多大？3)4)蚀要求的通信质量多高？对数字系统即归结为对误码率的要求5)6)羇通信概率是多少？即移动台在覆盖范围内的任何位置上或在覆盖区边缘地区希望满意通话的成功概率是多少？莅除了上述三个要素外，还应当考虑传播环境、地形地貌特征、 工作频段，设备性能参数等因素。在此基础上，就可以利用设计方程进行工程设计。芃 2）设计方程肇系统设计方程可归纳为：蚆S S（16）SGLM蒅SG PtGt Gr Pmin（1 7）葿 SL L P L t L r（18）衿 式中： SM 为系统余量（ dB），取决于所需的通信概率，及覆盖区地形地貌所遵循的传播特性蒄SG 为系统增益（ dB ）薅Pt 为发信机输出功率（
