5.1区域覆盖和信道配置.doc

5-1区域覆盖和信道配置一、 基本概念移动通信网是承载移动通信业务的网络，主要完成移动用户之间、移动用户与固定用户之间的信息交换。n 空中网络（无线网络）：移动通信网的主要部分n 多址接入：给定的频率资源如何共享，使得系统容量更大n 频率复用和区域覆盖：前者解决频率短缺的问题，后者解决组网，即如何建设基站的问题n 切换和位置更新：多址方式不同，切换技术也不同。位置更新是移动通信所特有的。n 地面网络（有线网络）n 服务区内各个基站的相互连接n 基站与固定网（PSTN、ISDN、数据网等） 移动通信系统包括移动交换子系统（SS）、操作维护管理子系统（OMS）、基站子系统（BSS）、移动台（MS）二、 服务区的覆盖方式服务区域按覆盖方式分为两类：小容量大区制、大容量小区制。大区制指在一个服务区域内只有一个基站，并由它负责移动通信的联络和控制； 特点：天线架设得高；发射机输出功率大（50200W)；服务区内所有频道都不能重复；覆盖半径大约为30km至50km。 优点：组成简单，投资少，见效快。 缺点：服务区内的所有频道（一个频道包含收、发一对频率）的频率都不能重复，频率利用率和通信容量都受到了限制。区域覆盖受限。受限因素如下： 地形环境影响，例如山丘、建筑物等阻挡盲区 多径反射干扰限制了传输距离 基站发射功率是有限额的（大区制能实现全国覆盖吗？）功率翻倍，半径增加相对很小仅为， 移动台发射功率小，上下行存在增益差 解决办法：同频转发器，扫除盲区设置分集接收台，或者选用分集接收天线配置方案，或者定向接收天线提高基站接收机灵敏度 适用范围：主要用于专网或用户较少的地域。小区制指利用信道的智能分配和复用技术，把整个服务区域划分为若干小区，一个基站覆盖一个小区，负责本区域移动通信的联络和控制。 特点：每个小区范围分别配置一个基站。半径：220km，小的110km或者500m.，功率：5至20W。 优点：频率利用率高、组网灵活三、 蜂窝小区的形状（1） 带状服务区铁路、公路、沿海内河航线等服务区一般采用带状服务区，基站天线若用全向辐射，覆盖区形状是圆形；采用有向天线，则使每个小区呈扁圆形。 广泛采用双频组或三频组信道分配方案，如下图5-4所示：图 5 4 带状网 （2） 面状服务区基站若采用全向天线，其覆盖区理论上是圆形，为了不留空隙地覆盖整个平面，圆形覆盖区必定又交叠，因此实际的有效区是多边形。当考虑整个区域没有重叠，没有间隙时，其理论的几何形状有三种：正三边形，正方形，正六边形，如下图5-5。图 5-5 小区的形状 据分析，以正六边形作为覆盖模型来分析系统覆盖和业务需求有以下优点：a) 用最小的小区数就能覆盖整个地理区域，所需基站最少，建设最经济；b) 该形状最接近于全向的基站天线和自由空间传播的全向辐射模式。四、 区群（1） 区群的组成共同使用全部可用频率的相邻的N个小区就叫区群（cluster）。区群的两个条件：n 区群之间可以邻接，且无空隙无重叠地进行覆盖n 邻接之后的区群应保证各个相邻同信道小区之间的距离相等区群内的小区数应满足下式： 式（5-3）n 式中，i, j为非负整数，（i=0,j=0,i+j0）。n N越大，则意味着同频小区间距离越远，同频干扰越小。N越小，则意味着一个系统中可有更多的区群，频谱利用率高，有更多的容量。n N的典型值为4，7，12，AMPS系统：N=7；GSM系统：N=3或4 28272521191613129743N435434323221J230120120101I（2） 同频小区的距离同频小区的位置可按如下路径找到：（1）自某小区A出发，沿着任意一条六边形垂线方向跨i个小区；（2）再向左（或向右）转60，再跨j个小区，如下图5-6所示：图 5 6 同信道小区的确定结合式（5-3）可知D=R 式（5-4）（3） 频率复用后系统容量区群内各小区采用的频率组都不一样，不同区群的小区才可以频率复用。因此，若区群内小区数为N，共有L个可用的双向信道，若每个小区分配有K（KL）个信道，则L=KN如果区群在系统中复制次，则双向信道总数C=五、 激励方式：顶点激励和中心激励。 中心激励：基站位于无线小区的中心，采用全向天线实现无线小区的覆盖。此方法较为简单，适合农村和偏僻地区。有时会有辐射阴影。 顶点激励：在每个六边形相同的三个顶角上设置一基站，并采用三个互成1200扇形张角的定向天线覆盖整个小区。此方法实现起来较为复杂，可避免辐射阴影，效果较中心激励好，适合于城市中采用。六、 信道配置n 信道（频率）分配是频率复用的前提。频率分配有两个基本含义：一是频道分组，根据移动网的需要将全部频道分成若干组；二是频道指配，以固定的或动态分配方法指配给蜂窝网的用户使用。频道分组原则、频率指配原则见课本P61。n 信道分配方法n 固定频道分配法：业务分配相对固定n 分区分组分配法：避免三阶互调但未考虑邻道干扰n 等频距分配法：按等频率间隔来配置信道的，只要频距选得足够大就可避免邻道干扰与互调干扰。可根据群内的小区数N来确定同一信道组内各信道之间的频率间隔，例如，第一组用(1，1+N, 1+2N, 1+3N, )，第二组用(2, 2+N, 2+2N, 2+3N, )等。例如N=7，则信道的配置为：第一组 1、 8、 15、 22、 29、 第二组 2、 9、 16、 23、 30、 第三组 3、 10、 17、 24、 31、 第四组 4、 11、 18、 25、 32、 第五组 5、 12、 19、 26、 33、 第六组 6、 13、 20、 27、 34、 第七组 7、 14、 21、 28、 35、 这样同一信道组内的信道最小频率间隔为7个信道间隔，若信道间隔为25 kHz，则其最小频率间隔可达175 kHz， 这样，接收机的输入滤波器便可有效地抑制邻道干扰和互调干扰。 如果是定向天线进行顶点激励的小区制，每个基站应配置三组信道，