《第4章移动通信蜂窝组网技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第4章移动通信蜂窝组网技术（71页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 移动通信蜂窝组网技术哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)目录目录目录目录移动通信网的基本概念移动通信网的基本概念频率复用和蜂窝小区频率复用和蜂窝小区多址接入技术多址接入技术蜂窝移动通信系统的容量分析蜂窝移动通信系统的容量分析话务量和呼损简介话务量和呼损简介移动通信网发展简介移动通信网发展简介移动通信网的信令系统移动通信网的信令系统哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)移动通信网的基本概念移动通信网的基本概念移动通信网的基本概念移动通信网的基本概念 蜂窝式蜂窝式组网理论组网理论移动通信移动通信网络结构网络结构移动通信网移动通信网的基本组成的基本组成实现系统在其覆盖区内良好的语音和数
2、据实现系统在其覆盖区内良好的语音和数据通信，这样的通信网就是移动通信网通信，这样的通信网就是移动通信网哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)移动通信网络结构移动通信网络结构移动通信网络结构移动通信网络结构空中网络空中网络地面网络地面网络多址接入多址接入服务区内各基站的相互连接服务区内各基站的相互连接切换和位置更新切换和位置更新频率复用和蜂窝小区频率复用和蜂窝小区基站与固定网络基站与固定网络哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)蜂窝式组网理论蜂窝式组网理论蜂窝式组网理论蜂窝式组网理论蜂窝式蜂窝式小区覆盖小区覆盖小功小功率发射率发射频率频率复用复用多信多信道共用道共用由若干无线由若干无线信道组
3、成的信道组成的移动通信系移动通信系统，为大量统，为大量的用户共同的用户共同使用并且仍使用并且仍能满足服务能满足服务质量的信道质量的信道利用技术利用技术由于传播损耗由于传播损耗提供足够的隔提供足够的隔离度，在相隔离度，在相隔一定距离的另一定距离的另一个基站可以一个基站可以重复使用同一重复使用同一组工作频率组工作频率优点优点:增加了增加了系统容量系统容量缺点缺点:同频干扰同频干扰一个较低功一个较低功率的发射机率的发射机服务一个蜂服务一个蜂窝小区，在窝小区，在较小的区域较小的区域内设置相当内设置相当数量的用户数量的用户将一个移动将一个移动通信服务区通信服务区划分成许多划分成许多以正六边形以正六边形为
4、基本几何为基本几何图形的覆盖图形的覆盖区域区域越区越区切换切换当正在通话当正在通话的移动台进的移动台进入相邻无线入相邻无线小区时，业小区时，业务信道自动务信道自动切换到相邻切换到相邻小区基站，小区基站，从而不中断从而不中断通信过程通信过程哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)移动通信网的基本组成移动通信网的基本组成 基站基站基站基站SS7MSC2（访问（访问MSCMSC）BSSBSSSSOMSPSTNMSC1（归属）（归属）SSSS典型的蜂窝移动通信系统典型的蜂窝移动通信系统 移动通信系统包括移动移动通信系统包括移动交换子系统交换子系统SSSS、操作维护、操作维护管理子系统管理子系统OMSO
5、MS、基站子、基站子系统系统BSSBSS、移动台、移动台MSMS，是，是一个完整的信息传输实体一个完整的信息传输实体移动通信无线服务区由许移动通信无线服务区由许多正六边形蜂窝小区覆盖多正六边形蜂窝小区覆盖而成，通过接口与公众通而成，通过接口与公众通信网（信网（PSTNPSTN、PSDNPSDN）互联）互联哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)各子系统功能各子系统功能各子系统功能各子系统功能移动台（移动台（MSMS）由移）由移动终端设备和用户动终端设备和用户数据两部分组成数据两部分组成操作维护管理操作维护管理子系统（子系统（OMSOMS）负）负责管理控制整个责管理控制整个移动网移动网基站子系统
6、（基站子系统（BSSBSS）和移动交）和移动交换子系统（换子系统（SSSS）共同建立呼叫）共同建立呼叫BSSBSS提供并管理移动台和提供并管理移动台和SSSS之间的无线传输通道之间的无线传输通道SSSS负责呼叫控制功能，所有负责呼叫控制功能，所有呼叫都经由呼叫都经由SSSS建立连接建立连接用户识别卡（用户识别卡（SIMSIM）与移动）与移动终端设备分离，用于存放用终端设备分离，用于存放用户数据户数据哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)频率复用和蜂窝小区频率复用和蜂窝小区频率复用和蜂窝小区频率复用和蜂窝小区目的目的1区域覆盖方式区域覆盖方式2解决频率资源有限和用户容量问题解决频率资源有限和用
7、户容量问题切换和位置管理切换和位置管理3一个基站覆盖整个一个基站覆盖整个服务区，发射功率要服务区，发射功率要大大利用分集接收等技利用分集接收等技术来保证上行链路的术来保证上行链路的通信质量通信质量只能适用于小容量只能适用于小容量的通信网的通信网频率复用频率复用 将覆盖区域划分为若将覆盖区域划分为若干小区干小区 ，每个小区设，每个小区设立一个立一个 基站服务于本基站服务于本小区，但各小区可重小区，但各小区可重复使用频率复使用频率 带来同频干扰带来同频干扰的问题的问题小容小容小容小容量的量的量的量的大区制大区制大区制大区制大容大容量的量的小区制小区制哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)大大大大
8、容量的小区制容量的小区制容量的小区制容量的小区制带状服务覆盖区簇簇小区的覆盖形状小区的覆盖形状同频干扰同频干扰面状服务覆盖区面状服务覆盖区同频相邻小区的找法同频相邻小区的找法频率复用和覆盖方式频率复用和覆盖方式哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)带状服务覆盖区带状服务覆盖区带状服务覆盖区带状服务覆盖区v双频组频率配置双频组频率配置v三频组频率配置三频组频率配置 f1 f2 f1 f2 f1 f2 f1 f1 f2 f3 f1 f2 f3 f1 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)面状服务覆盖区簇面状服务覆盖区簇面状服务覆盖区簇面状服务覆盖区簇共同使用全部可用频率的共同使用全部可用频率的
9、共同使用全部可用频率的共同使用全部可用频率的N N N N个小区叫做一簇个小区叫做一簇个小区叫做一簇个小区叫做一簇同一个小区簇内，要使用不同的频率同一个小区簇内，要使用不同的频率同一个小区簇内，要使用不同的频率同一个小区簇内，要使用不同的频率不同的小区簇间使用对应的相同频率不同的小区簇间使用对应的相同频率不同的小区簇间使用对应的相同频率不同的小区簇间使用对应的相同频率蜂窝系统的频率复用和小区面状覆盖图示蜂窝系统的频率复用和小区面状覆盖图示q=D/R=4.6N=7D DR R2 21 13 34 41 11 11 12 22 22 24 44 44 43 33 33 33 33 33 33 33
10、 33 33 34 44 44 44 44 44 44 41 11 11 11 11 11 11 12 22 22 22 22 22 22 25 55 55 55 55 55 55 56 66 66 66 66 66 66 67 77 77 77 77 77 7哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)小区的覆盖形状小区的覆盖形状采用六边采用六边形的原因形的原因基站发射基站发射机位置机位置实际形状实际形状中心激励小区：中心激励小区：安置在小区的中心安置在小区的中心顶点激励小区：顶点激励小区：安置在六边形顶点安置在六边形顶点之中的三个上之中的三个上用最小的小区数用最小的小区数就能覆盖整个地理就能覆
11、盖整个地理区域区域最接近于全向的最接近于全向的基站天线和自由空基站天线和自由空间传播的全向辐射间传播的全向辐射模式模式由于地形地貌、由于地形地貌、传播环境、衰传播环境、衰落形式的多样落形式的多样性，小区的实性，小区的实际无线覆盖是际无线覆盖是一个一个不规则的不规则的形状形状哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)同频干扰同频干扰同频干扰同频干扰2频率复用距离与频率复用距离与小区簇的关系小区簇的关系小区簇的意义小区簇的意义载波干扰比与小区载波干扰比与小区簇的关系簇的关系13哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)小区簇的意义小区簇的意义小区簇的意义小区簇的意义 一个共有一个共有S个双向信道的蜂窝
12、系统，如果每簇含个双向信道的蜂窝系统，如果每簇含N N个小区，每个小区分配个小区，每个小区分配K个信道（个信道（k平均延迟扩展平均延迟扩展（Ts ） ，所所以码间干扰较少，无需自适应均衡以码间干扰较少，无需自适应均衡v基站复杂庞大，易产生信道间的互调干扰基站复杂庞大，易产生信道间的互调干扰v必须使用带通滤波器来限制邻道干扰必须使用带通滤波器来限制邻道干扰v越区切换复杂，必须瞬时中断传输，对于数据传越区切换复杂，必须瞬时中断传输，对于数据传输将带来数据的丢失输将带来数据的丢失哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)时分多址（时分多址（时分多址（时分多址（TDMATDMA）方式）方式）方式）方式工
13、作工作原理原理系统系统特点特点哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)TDMATDMA工作原理工作原理工作原理工作原理1 1TDMAA 在一个宽带的无线在一个宽带的无线载波上，把时间分载波上，把时间分成周期性的帧，每成周期性的帧，每一帧再分割成若干一帧再分割成若干时隙，无论帧或时时隙，无论帧或时隙都是互不重叠的隙都是互不重叠的 每个时隙就每个时隙就是一个通信是一个通信信道，分配信道，分配给一个用户给一个用户 基站按时隙排基站按时隙排列顺序发收信列顺序发收信号，各移动台号，各移动台在指定的时隙在指定的时隙内收发信号内收发信号BC哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)TDMA工作原理工作原理2M
14、S3MSMS1 1MS2BSBS时隙时隙帧帧时隙时隙N时隙时隙3时隙时隙2时隙时隙1保护比特保护比特信息数据信息数据同步比特同步比特尾比特尾比特一个一个TDMATDMA帧帧TDMA帧结构帧结构TDMA系统工系统工作示意图作示意图 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)TDMATDMA系统的特点系统的特点系统的特点系统的特点突发传输的速率高，远大于语音编码速率，因为突发传输的速率高，远大于语音编码速率，因为TDMA系统中需要较高的同步开销系统中需要较高的同步开销发射信号速率随发射信号速率随N的增大而提高，引起码间串扰的增大而提高，引起码间串扰加大，所以必须采用自适应均衡加大，所以必须采用自适应
15、均衡不需双工器不需双工器基站复杂性小，互调干扰小基站复杂性小，互调干扰小抗干扰能力强，频率利用率高，系统容量大抗干扰能力强，频率利用率高，系统容量大越区切换简单，可在无信息传输时进行，不会丢越区切换简单，可在无信息传输时进行，不会丢失数据失数据哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)码分多址（码分多址（码分多址（码分多址（CDMACDMA）方式）方式）方式）方式工作原理工作原理系统特点系统特点存在问题存在问题ONETWOTHREE哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)CDMACDMA的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理码分多址系统为每个用户分配了各自特定的地址码分多址系统为每个用户分配了
16、各自特定的地址码，利用公共信道来传输信息码，利用公共信道来传输信息CDMACDMA系统的地址码相互具有准正交性，以区别地系统的地址码相互具有准正交性，以区别地址，而在频率、时间和空间上都可能重叠址，而在频率、时间和空间上都可能重叠系统的接收端必须有完全一致的本地地址码，才系统的接收端必须有完全一致的本地地址码，才能对接收的信号进行相关检测能对接收的信号进行相关检测 MSMSN NMSMS1 1MSMS2 21c2c1C2CNcNCMSCBSCDMA系统工作示意图系统工作示意图哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)CDMACDMA系统的特点系统的特点系统的特点系统的特点 容量的软特性：多增加一
17、个用户只会使通容量的软特性：多增加一个用户只会使通信质量略有下降，不会出现硬阻塞现象信质量略有下降，不会出现硬阻塞现象由于信号被扩展在一较宽频谱上而可以减由于信号被扩展在一较宽频谱上而可以减小多径衰落小多径衰落信道数据速率很高，无需自适应均衡信道数据速率很高，无需自适应均衡多用户共享同一频率多用户共享同一频率平滑的软切换和有效的宏分集，不会引平滑的软切换和有效的宏分集，不会引起通信中断起通信中断1通信容量大通信容量大低信号功率谱密度的好处低信号功率谱密度的好处抗窄带干扰能力强抗窄带干扰能力强对窄带系统的干扰很小，可以与其它系统共用频对窄带系统的干扰很小，可以与其它系统共用频段段234567哈尔
18、滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)CDMACDMA系统的软切换过程系统的软切换过程系统的软切换过程系统的软切换过程v每当移动台处于小区边缘时，同时有两个或两个以上每当移动台处于小区边缘时，同时有两个或两个以上的基站向该移动台发送相同的信号，移动台的分集接的基站向该移动台发送相同的信号，移动台的分集接收机能同时接收合并这些信号，此时处于宏分集状态收机能同时接收合并这些信号，此时处于宏分集状态 v当某一基站的信号强于当前基站信号且稳定后，移动当某一基站的信号强于当前基站信号且稳定后，移动台才切换到该基站的控制上去，这种切换可以在通信台才切换到该基站的控制上去，这种切换可以在通信的过程中平滑完成，
19、称为软切换的过程中平滑完成，称为软切换 PlayPlay哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)CDMACDMA系统存在问题系统存在问题系统存在问题系统存在问题多址干扰多址干扰存在问题存在问题“远远-近近”效应效应原因原因 移动用户所在的移动用户所在的位置的变化以及深衰位置的变化以及深衰落的存在，会使基站落的存在，会使基站接收到的各用户信号接收到的各用户信号功率相差很大，强信功率相差很大，强信号对弱信号有着明显号对弱信号有着明显的抑制作用的抑制作用解决方法解决方法 使用功率控制使用功率控制原因原因 不同用户的扩频不同用户的扩频序列不完全正交，序列不完全正交，扩频码集的非零互扩频码集的非零互相关
20、系数会引起用相关系数会引起用户间的相互干扰户间的相互干扰哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)空分多址（空分多址（空分多址（空分多址（SDMASDMA）方式）方式）方式）方式 通过空间的分割来区别不同的用户通过空间的分割来区别不同的用户 常与常与FDMAFDMA、TDMATDMA、CDMACDMA结合使用结合使用1 1工作原理工作原理2 2蜂窝系统中反向链路的困难蜂窝系统中反向链路的困难3 3自适应式阵列天线自适应式阵列天线哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)SDMASDMA的工作原理的工作原理v使用定向波束天线在不同用户方向上形成不同的波束v相同的频率（在TDMA或CDMA系统中）或不
21、同的频率（在FDMA系统中）用来服务于被天线波束覆盖的这些不同区域SDMA系统工作示意图哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)蜂窝系统中反向链路的困难蜂窝系统中反向链路的困难蜂窝系统中反向链路的困难蜂窝系统中反向链路的困难反向链路的困难反向链路的困难原因原因解决方法解决方法用户端的发射功率用户端的发射功率必须动态控制必须动态控制各用户和基站间无各用户和基站间无线传播路径的不同线传播路径的不同采用空分多址采用空分多址方式反向控制方式反向控制用户的空间辐用户的空间辐射能量射能量对用户端发射功率对用户端发射功率的控制程度受限的控制程度受限发射受到用户单元发射受到用户单元电池能量的限制电池能量的限制
22、 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)自适应式阵列天线自适应式阵列天线自适应式阵列天线自适应式阵列天线自适应式天自适应式天线提供了最线提供了最理想的理想的SDMA无穷小无穷小波束宽度波束宽度无穷大快无穷大快速搜索能力速搜索能力提供在本小提供在本小区内不受其区内不受其他用户干扰他用户干扰的唯一信道的唯一信道克服多径克服多径干扰和同干扰和同信道干扰信道干扰哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)蜂窝移动通信系统的容量分析蜂窝移动通信系统的容量分析蜂窝移动通信系统的容量分析蜂窝移动通信系统的容量分析 蜂窝系统的无线容量可定义为：蜂窝系统的无线容量可定义为： 信道信道/ /小区小区 其中其中 m无
23、线容量大小无线容量大小 Bt 分配给系统的总的频谱分配给系统的总的频谱 Bc 信道带宽信道带宽 N 频率重用的小区数频率重用的小区数v三种多址接入方式的理论容量三种多址接入方式的理论容量v三种多址接入方式的实际容量三种多址接入方式的实际容量哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)三种多址接入方式的理论容量三种多址接入方式的理论容量1假设三种多址系统均有假设三种多址系统均有W MHz的带宽；的带宽；理论上讲各种多址接入方式都有相同的容量理论上讲各种多址接入方式都有相同的容量理论上讲各种多址接入方式都有相同的容量理论上讲各种多址接入方式都有相同的容量推导推导推导推导 每个用户未编码比特率都为每个用
24、户未编码比特率都为 ， 代表一个比特的时间周期。代表一个比特的时间周期。每种多址系统均使用正交信号波形，则最大每种多址系统均使用正交信号波形，则最大用户数为：用户数为：哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)三种多址接入方式的理论容量三种多址接入方式的理论容量2再假定任何多址系统每个用户接到的能量是再假定任何多址系统每个用户接到的能量是S Sr r，则，则接收到的总能量：接收到的总能量：由此得出：由此得出：所以从理论上说，各种多址技术具有相同的容量所以从理论上说，各种多址技术具有相同的容量假设所需的信噪比（假设所需的信噪比（SNRSNR）或）或 （单位比特（单位比特能量与噪声谱密度比）与实际值
25、相等，即：能量与噪声谱密度比）与实际值相等，即：哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)三种多址接入方式的实际容量三种多址接入方式的实际容量三种多址接入方式的实际容量三种多址接入方式的实际容量231FDMATDMA蜂窝系蜂窝系统的容量统的容量CDMA蜂窝系蜂窝系统的容量统的容量三种系三种系统容量统容量的比较的比较哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)FDMAFDMA和和和和TDMATDMA蜂窝系统的容量蜂窝系统的容量蜂窝系统的容量蜂窝系统的容量1 1v对于模拟对于模拟FDMA系统系统 频率重用的小区数频率重用的小区数N N由所需的载干比决定，即由所需的载干比决定，即信道/小区则则FDMA的无
26、线容量的无线容量哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)FDMA和和TDMA蜂窝系统的容量蜂窝系统的容量2v对于数字对于数字TDMA系统系统 数字信道所要求的载干比可以比模拟制的小数字信道所要求的载干比可以比模拟制的小45dB45dB（因数字系统有纠错措施），因而频率复用距离可以（因数字系统有纠错措施），因而频率复用距离可以再近一些再近一些 则则TDMA的无线容量的无线容量哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)CDMACDMA蜂窝系统的容量蜂窝系统的容量蜂窝系统的容量蜂窝系统的容量 决定系统容量的主要参数决定系统容量的主要参数处理增益处理增益E Eb b/N/N0 0、话音负载周期、话音负载
27、周期、频率再用效率、频率再用效率、以及基站天线扇区数以及基站天线扇区数 一般扩频通信系统的容量一般扩频通信系统的容量 CDMACDMA蜂窝通信系统的容量蜂窝通信系统的容量哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)一般扩频通信系统的容量一般扩频通信系统的容量一般扩频通信系统的容量一般扩频通信系统的容量1 1 接收信号的载干比可写成接收信号的载干比可写成 式中式中 E Eb b 信息的比特能量；信息的比特能量； R Rb b 信息的比特速率；信息的比特速率； N N0 0 干扰的功率谱密度；干扰的功率谱密度； W W 信号所占的频谱宽度；信号所占的频谱宽度； E Eb b / R/ Rb b 类似于
28、归一化信噪比，其取类似于归一化信噪比，其取值决定于系统对误比特率或话音质量的要求，并与值决定于系统对误比特率或话音质量的要求，并与系统的调制方式和编码方案有关；系统的调制方式和编码方案有关； W / RW / Rb b 系统的处理增益。系统的处理增益。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)一般扩频通信系统的容量一般扩频通信系统的容量2若若m个用户共用一个无线频道，显然每一用户的信个用户共用一个无线频道，显然每一用户的信号都受到其他号都受到其他m -1-1个用户信号的干扰。假设到达一个用户信号的干扰。假设到达一个接收机的信号强度和各干扰强度都相等，则载干个接收机的信号强度和各干扰强度都相等，则
29、载干比为：比为：如果考虑背景热噪声，则能够接入此系统的用户数如果考虑背景热噪声，则能够接入此系统的用户数可表示为：可表示为：结果表明结果表明 在误比特率一定的条件下，在误比特率一定的条件下，降低热噪声功率降低热噪声功率，减小归一化信噪比减小归一化信噪比，增大增大 系统的处理增益系统的处理增益都将有都将有利于提高系统的容量。利于提高系统的容量。信道信道/ /小区小区信道信道/ /小区小区即：即：哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)CDMACDMA蜂窝通信系统的容量蜂窝通信系统的容量蜂窝通信系统的容量蜂窝通信系统的容量采用话音激活技术提高系统容量采用话音激活技术提高系统容量利用扇区划分提高系统
30、容量利用扇区划分提高系统容量邻区干扰降低系统容量邻区干扰降低系统容量考虑反向功率考虑反向功率考虑反向功率考虑反向功率控制和控制和控制和控制和CDMACDMA蜂窝通信系统蜂窝通信系统蜂窝通信系统蜂窝通信系统的特点，对一的特点，对一的特点，对一的特点，对一般公式进行修正般公式进行修正般公式进行修正般公式进行修正哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)采用话音激活技术采用话音激活技术采用话音激活技术采用话音激活技术提高系统容量提高系统容量提高系统容量提高系统容量在典型的全双工通话中，话音的激活期（占空比）在典型的全双工通话中，话音的激活期（占空比）d d 通常小于通常小于35%35%，如果，如果CD
31、MACDMA系统在话音停顿时停止信号系统在话音停顿时停止信号发射，其他用户受到的干扰会相应地平均减少发射，其他用户受到的干扰会相应地平均减少65%65%，从而使系统容量提高到原来的从而使系统容量提高到原来的1/d=2.861/d=2.86倍倍 CDMACDMA系统的容量公式被修正为系统的容量公式被修正为当用户数目庞大并且系统是干扰受限而不是噪声受当用户数目庞大并且系统是干扰受限而不是噪声受限时，用户数可表示为限时，用户数可表示为信道信道/ /小区小区信道信道/ /小区小区哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)利用扇区划分利用扇区划分利用扇区划分利用扇区划分提高系统容量提高系统容量提高系统容量
32、提高系统容量 如利用如利用120120o o扇形覆盖的定向天线把一个蜂窝小区扇形覆盖的定向天线把一个蜂窝小区划分成划分成3 3个扇区时，处于每个扇区中的移动用户个扇区时，处于每个扇区中的移动用户是该蜂窝的三分之一，相应的各用户之间的多址是该蜂窝的三分之一，相应的各用户之间的多址干扰分量也就减少为原来的三分之一，从而系统干扰分量也就减少为原来的三分之一，从而系统的容量将增加近的容量将增加近3 3倍。倍。CDMACDMA系统的容量公式被修系统的容量公式被修正为正为信道信道/ /小区小区其中，其中，G为扇区分区系数。为扇区分区系数。哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)邻区干扰-降低系统容量1在在
33、CDMACDMA系统中，所有用户共享一个无线频率，因此任系统中，所有用户共享一个无线频率，因此任一小区的移动台（基站）都会受到相邻小区基站（移一小区的移动台（基站）都会受到相邻小区基站（移动台）的干扰。动台）的干扰。假设各小区的用户数为假设各小区的用户数为M，M个用户同时发射信号，个用户同时发射信号，理论分析表明，正向信道和反向信道的干扰总量对容理论分析表明，正向信道和反向信道的干扰总量对容量的影响大致相等。因而在考虑邻近蜂窝小区的干扰量的影响大致相等。因而在考虑邻近蜂窝小区的干扰对系统容量影响时，一般按正向信道计算。对系统容量影响时，一般按正向信道计算。 当系统采用正向功率控制技术时，由于路
34、径传播损耗当系统采用正向功率控制技术时，由于路径传播损耗的原因的原因干扰的性质干扰的性质移动台位置移动台位置本小区基站和移动台的干扰本小区基站和移动台的干扰相邻小区基站相邻小区基站的干扰的干扰 靠近基站的移动台靠近基站的移动台基站发射信号的干扰基站发射信号的干扰 距离远的移动台距离远的移动台 小小小区边缘的移动台小区边缘的移动台基站发射信号的干扰基站发射信号的干扰 距离近的移动台距离近的移动台 大大哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)邻区干扰邻区干扰- -降低系统容量降低系统容量2 2移动台最不利的位置是处于3个小区交界处在采用功率控制时，每小区同时通信的用户数 将下降到原来的60%，即信
35、道复用效率F=0.6， 使系统容量下降到未考虑邻区干扰时的60%CDMA系统的容量公式被修正为.MS本小区CDMA系统移动台受干扰示意图 信道信道/ /小区小区哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)数字数字数字数字GSMGSMGSMGSM系统（系统（系统（系统（TDMATDMATDMATDMA方式）方式）方式）方式） 设：载频间隔设：载频间隔设：载频间隔设：载频间隔 Bc=200kHzBc=200kHzBc=200kHzBc=200kHz 每载频时隙数为每载频时隙数为每载频时隙数为每载频时隙数为 8 8 8 8 频率重用的小区数频率重用的小区数频率重用的小区数频率重用的小区数 N N N N
36、 =4 =4 =4 =4 得得得得 系统容量系统容量系统容量系统容量 （信道（信道（信道（信道/ / / /小区）小区）小区）小区）数字数字CDMACDMA系统系统 设：话音编码速率设：话音编码速率R Rb b=9.6kbit/s=9.6kbit/s 话音占空比话音占空比 d d=0.35=0.35 扇形分区系数扇形分区系数 G=2.55G=2.55 信道复用效率信道复用效率 F F =0.6=0.6 归一化信噪比归一化信噪比 E Eb b/N/N0 0=7dB=7dB 得得 系统容量系统容量 （信道（信道/ /小区）小区）三种系统容量的计算三种系统容量的计算三种系统容量的计算三种系统容量的计
37、算 给定的一个窄带码分系统的总频宽给定的一个窄带码分系统的总频宽B Bt t =1.25MHz=1.25MHz模拟模拟TACSTACS系统（系统（FDMAFDMA方式）方式） 设：信道带宽设：信道带宽B Bc c=25kHz=25kHz 频率重用的小区数频率重用的小区数N N =7 =7 得得 系统容量系统容量 （信道（信道/ /小区）小区）哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)三种系统容量的比较三种系统容量的比较三种系统容量的比较三种系统容量的比较v理论可得：在总频带宽度为理论可得：在总频带宽度为1.25MHz1.25MHz时，三种体时，三种体制的系统容量的比较结果为：制的系统容量的比较结
38、果为：v 实际的实际的CDMACDMA系统的容量比理论值有所下降，其系统的容量比理论值有所下降，其下降多少将随着其功率控制精度和某些参数的下降多少将随着其功率控制精度和某些参数的选取而变化选取而变化v当前比较普遍的看法是当前比较普遍的看法是CDMACDMA数字蜂窝移动通信数字蜂窝移动通信系统的容量是模拟系统的容量是模拟FDMAFDMA系统的系统的810810倍倍哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)话务量和呼损简介话务量和呼损简介计算每计算每个信道个信道容纳用容纳用户数户数呼叫呼叫话务量话务量呼损率呼损率B BA AC C哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)呼叫话务量呼叫话务量概念 话务
39、量是指单位时间（1小时）内进行的平均电话交换量。意义 度量通信系统通话业务量或繁忙程度的指标表达式C：每小时的平均呼叫次数（包括呼叫成功和呼叫失败的次数）t0：每次呼叫平均占用信道的时间（包括接续时间和通话时间）如果在一个小时内不断地占用一个信道，则其呼叫话务量为1Erl(爱尔兰)哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)呼呼损损率率呼呼损损率率利用完成话务量Erlang B公式哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)利用完成话务量利用完成话务量利用完成话务量利用完成话务量计算呼损率计算呼损率计算呼损率计算呼损率v完成话务量完成话务量A A 为呼叫成功而接通电话为呼叫成功而接通电话 的话务量的话
40、务量 C C0 0 ：一小时内呼叫成功而通话的次数：一小时内呼叫成功而通话的次数 t t0 0：每次通话的平均占用信道的时间：每次通话的平均占用信道的时间v呼损率呼损率v可见，呼损率与话务量是一对矛盾可见，呼损率与话务量是一对矛盾 即服务等级与信道利用率是矛盾的即服务等级与信道利用率是矛盾的哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)Erlang BErlang B公式公式公式公式计算呼损率计算呼损率计算呼损率计算呼损率1 1例题例题 有一个系统容量有一个系统容量C=10C=10（条线），流入的业务强度（条线），流入的业务强度A=6erlangA=6erlang，系统服务的用户很多，可计算这个系统
41、，系统服务的用户很多，可计算这个系统的的呼损率呼损率为：为：B = 0.043142 B = 0.043142 （4.3%4.3%） 在不同呼损率在不同呼损率B B的条件下，的条件下，信道利用率信道利用率也是不同的也是不同的 A A：流入业务的流量强度（话务量）：流入业务的流量强度（话务量）：流入业务的流量强度（话务量）：流入业务的流量强度（话务量） n n： 系统容量（电路数量）系统容量（电路数量）系统容量（电路数量）系统容量（电路数量）哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)Erlang BErlang B公式公式公式公式计算呼损率计算呼损率计算呼损率计算呼损率2 2爱尔兰呼损表爱尔兰呼损
42、表 根据根据Erlang BErlang B公式，知道三个参数公式，知道三个参数A A、B B和和n n中的中的任何两个，就可以从爱尔兰呼损表查出需要的第三个任何两个，就可以从爱尔兰呼损表查出需要的第三个参数。例如可以从下表中找到参数。例如可以从下表中找到B B，A A，n n三者。三者。B1%2 %5 %10 %20 %nAAAAA10.01010.0200.0530.1110.2551.3601.6572.2192.8814.010104.4605.0926.2167.5119.6852012.03113.18115.24917.16321.635哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)计
43、算每个信道容纳用户数计算每个信道容纳用户数计算每个信道容纳用户数计算每个信道容纳用户数1 1在考虑通信系统的用户数和信道数时，应采用在考虑通信系统的用户数和信道数时，应采用“忙时忙时平均话务量平均话务量”式中式中, , C C：每一用户每天平均呼叫次数；：每一用户每天平均呼叫次数； T T：为每次呼叫平均占用信道的时间：为每次呼叫平均占用信道的时间（单位为秒（单位为秒) )先定义繁忙小时集中率先定义繁忙小时集中率再计算每个用户最繁忙的那个小时的统计平均再计算每个用户最繁忙的那个小时的统计平均话务量话务量A A最后得每个信道所能容纳的用户数最后得每个信道所能容纳的用户数哈尔滨工业大学哈尔滨工业大
44、学(威海威海)计算每个信道容纳用户数计算每个信道容纳用户数计算每个信道容纳用户数计算每个信道容纳用户数2 2例题例题: :某移动通信系统，每天每个用户平均呼叫某移动通信系统，每天每个用户平均呼叫1010次，次，每次占用信道平均时间每次占用信道平均时间8080秒，秒， 要求呼损率要求呼损率10%10%，忙时，忙时集中率集中率K=0.125K=0.125，问给定，问给定8 8个信道可容纳多少用户？个信道可容纳多少用户？ 解：解： 1 1利用爱尔兰损失概率表，查表求得：利用爱尔兰损失概率表，查表求得： A=5.597ErlA=5.597Erl 2 2求每个用户忙时话务量求每个用户忙时话务量AaAa 3 3每个信道能容纳的用户数每个信道能容纳的用户数m m 4 4系统所容纳的用户数：系统所容纳的用户数：哈尔滨工业大学（威海）
