第5章 组网技术

1、勤学 务实 开拓 创新 1第 5章 组网技术勤学 务实 开拓 创新 2引言 前面学习的技术都是在移动环境下点对点的传输问题，前面学习的技术都是在移动环境下点对点的传输问题，组网后会带来很多新问题。组网后会带来很多新问题。 频率资源如何共享频率资源如何共享?-?-多址技术多址技术。 有限的频率资源如何提供给巨量用户使用有限的频率资源如何提供给巨量用户使用- -频率资源有效频率资源有效利用技术利用技术。 服务区内设多少个基站？频率怎样分配？服务区内设多少个基站？频率怎样分配？- -区域覆盖技术。区域覆盖技术。 基站间怎样互联？如何与固定网络连接？基站间怎样互联？如何与固定网络连接？- -网络结构网

2、络结构。 如何保证通信连续？如何管理随机移动用户如何保证通信连续？如何管理随机移动用户?-?-移动性管移动性管理理。 组网会不会带来新的干扰组网会不会带来新的干扰- -移动信道中的干扰移动信道中的干扰。勤学 务实 开拓 创新 3一、多址技术一、多址技术一、多址技术 许多用户同时通话，以不同的信道分隔，防止相互干许多用户同时通话，以不同的信道分隔，防止相互干扰，各用户信号通过在射频波道上的复用，从而建立各自扰，各用户信号通过在射频波道上的复用，从而建立各自的信道，以实现双边通信的连接，称为多址连接。的信道，以实现双边通信的连接，称为多址连接。 主要解决众多用户如何高效共享给的频谱资源。主要解决众

3、多用户如何高效共享给的频谱资源。 多址方式的数学基础是信号的正交分割原理。无线电多址方式的数学基础是信号的正交分割原理。无线电信号可以表达为时间、频率和码型的函数，即可写作信号可以表达为时间、频率和码型的函数，即可写作 s s(c(c，f f，t)t)= =c c(t)(t)s s( f( f，t)t) 式中，式中，c c(t)(t)是码型函数；是码型函数；s s( f( f，t)t)是时间是时间t t和频率和频率f f的函数。的函数。 就有了就有了FDMAFDMA、TDMATDMA、CDMACDMA三种主要多址方式。三种主要多址方式。勤学 务实 开拓 创新 4FDMA1 1、FDMAFDMA

4、 通过频率分割来区别不同用户，将给定的频段划分为通过频率分割来区别不同用户，将给定的频段划分为若干等间隔的频道供不同用户使用。若干等间隔的频道供不同用户使用。 系统为每一个用户指定了特定频道，这些频道按要求系统为每一个用户指定了特定频道，这些频道按要求分配给请求服务的用户。分配给请求服务的用户。 在呼叫的整个过程中，其他用户不能共享这一频段。在呼叫的整个过程中，其他用户不能共享这一频段。 勤学 务实 开拓 创新 5FDMA 为为每个用户分配一个信道，即一对频谱。每个用户分配一个信道，即一对频谱。 较高的频谱用作为前向信道即基站向移动较高的频谱用作为前向信道即基站向移动台方向的信道。台方向的信道

5、。 较低的频谱用作为反向信道即移动台向基较低的频谱用作为反向信道即移动台向基站方向的信道。站方向的信道。 必须同时占用必须同时占用2 2个信道（个信道（2 2对频谱）才对频谱）才能实现双工通信。能实现双工通信。 基站必须同时发射和接收多个不同频基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号。率的信号。 任意两个移动用户之间进行通信都必任意两个移动用户之间进行通信都必须经过基站的中转。须经过基站的中转。 设置频道间隔，以免因系统的频率漂移造设置频道间隔，以免因系统的频率漂移造成频道间重叠。成频道间重叠。 前向信道与反向信道之间设有保护频带。前向信道与反向信道之间设有保护频带。 FDMA系统频谱分割示意

6、图勤学 务实 开拓 创新 6FDMA FDMA FDMA系统中的干扰问题系统中的干扰问题 1 1）互调干扰）互调干扰 互调干扰是指系统内由于非线性器件产生的各种组合频互调干扰是指系统内由于非线性器件产生的各种组合频率成分落入本频道接收机通带内造成的对有用信号的干扰。率成分落入本频道接收机通带内造成的对有用信号的干扰。（2 2）邻道干扰）邻道干扰 邻道干扰是指相邻频道信号中存在的寄生辐射落入本频邻道干扰是指相邻频道信号中存在的寄生辐射落入本频道接收机带内造成的对有用信号的干扰。道接收机带内造成的对有用信号的干扰。 3 3）同频道干扰）同频道干扰 同频道干扰一般是指相同频率电台之间的干扰。同频道干

7、扰一般是指相同频率电台之间的干扰。 在蜂窝系统中，同频道干扰是指相邻区群中同信道信号在蜂窝系统中，同频道干扰是指相邻区群中同信道信号之间造成的干扰。之间造成的干扰。选用无互调的频率集选用无互调的频率集加大频道间的隔离度加大频道间的隔离度合理地选定蜂窝结构与频率规划，即合理地选合理地选定蜂窝结构与频率规划，即合理地选择同频道干扰抑制因子择同频道干扰抑制因子Q Q（同频复用比）。（同频复用比）。勤学 务实 开拓 创新 7FDMA FDMA FDMA系统的特点系统的特点 每信道占用一个载频，相邻载频之间的间隔应满足传每信道占用一个载频，相邻载频之间的间隔应满足传输信号带宽的要求。输信号带宽的要求。

8、符号时间与平均延迟扩展相比较是很大的。符号时间与平均延迟扩展相比较是很大的。 基站复杂庞大，重复设置收发信设备。基站复杂庞大，重复设置收发信设备。 在接收设备中必须使用带通滤波器允许指定信道里的在接收设备中必须使用带通滤波器允许指定信道里的信号通过，滤除其他频率的信号，从而限制邻近信道间的信号通过，滤除其他频率的信号，从而限制邻近信道间的相互干扰。相互干扰。 越区切换较为复杂和困难。有瞬时传输中断，对于数越区切换较为复杂和困难。有瞬时传输中断，对于数据传输将带来数据的丢失。据传输将带来数据的丢失。勤学 务实 开拓 创新 8TDMA2 2、TDMATDMA 通过时间分割来区别不同用户，把时间分割

9、成周期通过时间分割来区别不同用户，把时间分割成周期性的帧，每帧再分割成若干时隙，性的帧，每帧再分割成若干时隙，每个时隙就是一个信每个时隙就是一个信道，分配给道，分配给不同用户使用。可采用不同用户使用。可采用FDDFDD，也可采用，也可采用TDDTDD。 基站按时隙排列顺序发收信号，各移动台在指定的基站按时隙排列顺序发收信号，各移动台在指定的时隙内收发信号。时隙内收发信号。勤学 务实 开拓 创新 9TDMA TDMA TDMA系统的特点系统的特点 1 1）传输的速率远大于语音编码速率，每路编码速率设为）传输的速率远大于语音编码速率，每路编码速率设为Rbit/sRbit/s，共，共N N个时隙，则

10、在这个载波上传输的速率将大于个时隙，则在这个载波上传输的速率将大于NRbit/sNRbit/s。这是因为系统需要较大的。这是因为系统需要较大的同步开销。同步开销。2 2）发射信号速率随）发射信号速率随N N的增大而提高。引起码间串扰加大，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。所以必须采用自适应均衡。3 3）用不同的时隙来发射和接收，因此不需双工器。）用不同的时隙来发射和接收，因此不需双工器。4 4）基站复杂性减小，互调干扰小。）基站复杂性减小，互调干扰小。5 5）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。6 6）越区切换简单。可在无信息

11、传输时进行，不会丢失数据。）越区切换简单。可在无信息传输时进行，不会丢失数据。 同步和定时是同步和定时是TDMATDMA系统正常工作的前提。它系统正常工作的前提。它的帧同步和位同步是由帧结构的细节来保证的。的帧同步和位同步是由帧结构的细节来保证的。勤学 务实 开拓 创新 10CDMA3 3、CDMACDMA 通过码型分割来区别不同用户，以扩频信号为基础，通过码型分割来区别不同用户，以扩频信号为基础，频率和时间共享。频率和时间共享。 系统为每个用户分配了各自特定的地址码，地址码系统为每个用户分配了各自特定的地址码，地址码相互具有准正交性，以区别地址，而在频率、时间和空相互具有准正交性，以区别地址

12、，而在频率、时间和空间上都可能重叠。间上都可能重叠。 勤学 务实 开拓 创新 11CDMACDMACDMA系统的特点系统的特点 系统的众多用户共享同一频率。系统的众多用户共享同一频率。 通信容量大。通信容量大。 容量的软特性。多增加一个用户只会使通信质量略有下容量的软特性。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。降，不会出现硬阻塞现象。 信号被扩展在一较宽频谱上，可以减小多径衰落。信号被扩展在一较宽频谱上，可以减小多径衰落。 信道数据速率很高，无需使用自适应均衡。信道数据速率很高，无需使用自适应均衡。 平滑的软切换和有效的宏分集，不会引起通信中断。平滑的软切换和有效的宏分集，

13、不会引起通信中断。 低的信号功率谱密度。抗窄带干扰能力强，可以与其它低的信号功率谱密度。抗窄带干扰能力强，可以与其它系统共用频段。系统共用频段。勤学 务实 开拓 创新 12CDMA CDMA CDMA系统存在的问题，系统存在的问题， 多址干扰，不同用户的扩频序列是不完全正交的，多址干扰，不同用户的扩频序列是不完全正交的，这种扩频码集的非零互相关系数会引起各用户间的相互干这种扩频码集的非零互相关系数会引起各用户间的相互干扰，叫多址干扰，在异步传输信道以及多径传播环境中多扰，叫多址干扰，在异步传输信道以及多径传播环境中多址干扰将更为严重。址干扰将更为严重。“远远近近”效应对系统的影响严重，移动用户

14、所在的位效应对系统的影响严重，移动用户所在的位置的变化以及深衰落的存在，会使基站接收到的各用户信置的变化以及深衰落的存在，会使基站接收到的各用户信号功率相差很大，强信号对弱信号有着明显的抑制作用。号功率相差很大，强信号对弱信号有着明显的抑制作用。 必须使用功率控制。必须使用功率控制。勤学 务实 开拓 创新 13SDMA4 4、SDMASDMA 通过空间分割来区别不同用户，使用定向波束天线在通过空间分割来区别不同用户，使用定向波束天线在不同用户方向上形成不同的波束。不同用户方向上形成不同的波束。 能实现空间分割需采用自适应阵列天线，扇形天线是能实现空间分割需采用自适应阵列天线，扇形天线是其基本方

15、式。其基本方式。SDMA系统工作示意图系统工作示意图自适应式天线提供了最理想的自适应式天线提供了最理想的SDMA SDMA 无穷小波束宽度无穷小波束宽度无穷大快速搜索能力无穷大快速搜索能力提供在本小区内不受其他用户干提供在本小区内不受其他用户干扰的唯一信道扰的唯一信道克服多径干扰和同信道干扰克服多径干扰和同信道干扰勤学 务实 开拓 创新 14多址技术多址方式能否混合使用？多址方式能否混合使用？能！能！GSMGSM：FDMA/TDMA FDMA/TDMA IS-95IS-95：FDMA/CDMAFDMA/CDMATD-SCDMA TD-SCDMA ：FDMA/CDMA/SDMAFDMA/CDMA

16、/SDMA各种多址方式对应的典型系统各种多址方式对应的典型系统FDMA-TACSFDMA-TACSTDMA-GSMTDMA-GSMCDMA-IS-95CDMA-IS-95，CDMA2000CDMA2000，WCDMAWCDMA，TD-SCDMATD-SCDMA 现有的系统都使用现有的系统都使用FDMAFDMA，就，就带来频率有效利用问题。带来频率有效利用问题。勤学 务实 开拓 创新 15二、频谱资源有效利用技术二、频谱资源有效利用技术二、频谱资源有效利用技术1 1、频率资源管理、频率资源管理 频率是一种特殊资源，是有限的、非消耗性的，用频率是一种特殊资源，是有限的、非消耗性的，用户只是在某一空

17、间、时间、频段内占用，具有时间、空户只是在某一空间、时间、频段内占用，具有时间、空间、频率三维性，频率的分配和使用在全球范围内有统间、频率三维性，频率的分配和使用在全球范围内有统一规则。一规则。 国际上统一管理频率的机构是国际上统一管理频率的机构是ITU-RITU-R，我国统一管理，我国统一管理频率的机构是国家无线电管理委员会，各省市都有分支频率的机构是国家无线电管理委员会，各省市都有分支机构。机构。国际无线电标准化工作由国际电信联盟国际无线电标准化工作由国际电信联盟(ITU)(ITU)负责负责ITUITU由原综合秘书处、国际频率登记局由原综合秘书处、国际频率登记局(IFRB)(IFRB)、国

18、际无线电咨询委员会、国际无线电咨询委员会(CCIR)(CCIR)和国际电话电报咨询委员会和国际电话电报咨询委员会(CCITT)(CCITT)四个四个常设机构组成常设机构组成19931993年年3 3月，月，ITUITU组织调整为：组织调整为：无线通信组无线通信组(CCIR+IFRB)(CCIR+IFRB)，ITU-RITU-R工作组工作组电信标准化组电信标准化组(CCITT)(CCITT)，ITU-TITU-T工作组工作组电信开发组（电信开发组（BDTBDT），）， ITU-DITU-D工作组工作组勤学 务实 开拓 创新 16频谱资源有效利用技术我国现有蜂窝系统频率分配情况我国现有蜂窝系统频率

19、分配情况中国电信中国电信IS-95 825IS-95 825840MHz(840MHz(上行上行)/870)/870885MHz(885MHz(下行下行) )中国电信中国电信cdma2000 1920cdma2000 19201935MHz(1935MHz(上行上行)/2110)/21102125MHz(2125MHz(下行下行) )中国联通中国联通GSM 909GSM 909915MHz(915MHz(上行上行)/954)/954960MHz(960MHz(下行下行) )中国联通中国联通DCS 1745DCS 17451755MHz(1755MHz(上行上行)/1840)/18401850M

20、Hz(1850MHz(下行下行) )中国联通中国联通WCDMA 1940WCDMA 19401955MHz(1955MHz(上行上行)/2130)/21302145MHz(2145MHz(下行下行) )中国移动中国移动GSM 890GSM 890909MHz(909MHz(上行上行)/935)/935954MHz(954MHz(下行下行) )中国移动中国移动DCS 1710DCS 17101725MHz(1725MHz(上行上行)/1805)/18051820MHz(1820MHz(下行下行) )中国移动中国移动TD-SCDMA 1880TD-SCDMA 18801920MHz1920MHz以

21、及以及201020102025MHz2025MHz 其中其中1900MHz1900MHz1920MHz1920MHz被小灵通占用。被小灵通占用。 勤学 务实 开拓 创新 17频谱资源有效利用技术以联通以联通G G网为例：网为例：中国联通中国联通GSM 909GSM 909915MHz(915MHz(上行上行)/954)/954960MHz(960MHz(下行下行) )中国联通中国联通DCS 1745DCS 17451755MHz(1755MHz(上行上行)/1840)/18401850MHz(1850MHz(下行下行) )GSMGSM：915MHz-909MHz=6MHz/200kHz=309

22、15MHz-909MHz=6MHz/200kHz=308=2408=240（信道）（信道）DCSDCS：1755MHz-1745MHz=10MHz/200kHz=501755MHz-1745MHz=10MHz/200kHz=508=4008=400（信道）（信道）总总640640个信道，只能让个信道，只能让640640人同时通话！人同时通话！怎么才能供全网上亿用户使用？怎么才能供全网上亿用户使用？频率有效利用技术频率有效利用技术多信道共用技术多信道共用技术勤学 务实 开拓 创新 18频率有效利用2 2、频率有效利用、频率有效利用 频率的有效利用就是从时间域、空间域和频率域这频率的有效利用就是从

23、时间域、空间域和频率域这三个方面采用多种技术，以设法提高频率的利用率。三个方面采用多种技术，以设法提高频率的利用率。空间域的频率有效利用空间域的频率有效利用 根据电波的衰减特性，在某一地区使用了某一频率根据电波的衰减特性，在某一地区使用了某一频率后，相隔一定距离的另一地区可以复用这一频率，叫频后，相隔一定距离的另一地区可以复用这一频率，叫频率复用。蜂窝网就是根据这一概念组成的，在复用情况率复用。蜂窝网就是根据这一概念组成的，在复用情况下，多部发射机使用同一频率，只是处于不同空间而已。下，多部发射机使用同一频率，只是处于不同空间而已。勤学 务实 开拓 创新 19频率有效利用频率域的频率有效利用频

24、率域的频率有效利用 主要是信道的窄带化和宽带多址技术。主要是信道的窄带化和宽带多址技术。 信道的窄带化，以低的速率进行语音编码。信道的窄带化，以低的速率进行语音编码。 宽带多址技术有频分多址、时分多址、码分多址以及宽带多址技术有频分多址、时分多址、码分多址以及它们的组合等。它们的组合等。时间域的频率有效利用时间域的频率有效利用 假设每一用户分配一个固定信道，一天用假设每一用户分配一个固定信道，一天用1010次，每次次，每次3 3分钟，一天只用了分钟，一天只用了3030分钟。其他时间闲置，浪费。所以分钟。其他时间闲置，浪费。所以要多个信道供大量用户所共同使用，即多信道共用。要多个信道供大量用户所

25、共同使用，即多信道共用。勤学 务实 开拓 创新 20多信道共用3 3、多信道共用技术、多信道共用技术 为了提高信道利用率和通信服务质量，配置在某一范为了提高信道利用率和通信服务质量，配置在某一范围内的若干个信道，其中任一空闲信道都可以被该范围内围内的若干个信道，其中任一空闲信道都可以被该范围内的所有用户选择和使用。的所有用户选择和使用。移动台必须具有自动选用任一空闲信道的能力。要求：移动台必须具有自动选用任一空闲信道的能力。要求：能自动调谐，工作频率不是单一的。能自动调谐，工作频率不是单一的。知道哪个信道处于空闲状态。知道哪个信道处于空闲状态。具有自动转换到任一空闲信道的能力。具有自动转换到任

26、一空闲信道的能力。 多信道共用可使用户明显增加，但用户数目也不是无多信道共用可使用户明显增加，但用户数目也不是无止境的，否则将使阻塞率增加而影响质量。一个信道究竟止境的，否则将使阻塞率增加而影响质量。一个信道究竟可以供多少个用户使用呢？可以供多少个用户使用呢？勤学 务实 开拓 创新 21多信道共用忙时话务量忙时话务量 话务量：单位时间内的平均电话交换量。是通信系话务量：单位时间内的平均电话交换量。是通信系统通话业务量或繁忙程度的指标，其性质如同客流量，统通话业务量或繁忙程度的指标，其性质如同客流量，具有随机性，只能用统计方法获取。具有随机性，只能用统计方法获取。 可表示为：可表示为：A=ct

27、c-A=ct c-次数次数/ /小时小时 t- t-小时小时/ /每次每次 A A无量纲，记为爱尔兰（无量纲，记为爱尔兰（ErlErl），），1Erl1Erl是一个信道所能是一个信道所能完成的最大话务量。完成的最大话务量。 忙时话务量：是指一天中最忙的那个小时，每个用户忙时话务量：是指一天中最忙的那个小时，每个用户的平均话务量。的平均话务量。 可表示为：可表示为： Ab=CKT/3600 Ab=CKT/3600，用于公共移动电话网可，用于公共移动电话网可按按0.01-0.03Erl0.01-0.03Erl考虑。忙时信道够用，闲时就不成问题。考虑。忙时信道够用，闲时就不成问题。C C：用户每天平

28、均呼叫的次数：用户每天平均呼叫的次数T T：每次呼叫平均占用信道的时间：每次呼叫平均占用信道的时间( (秒秒/ /次次) )K K：集中系数，忙时话务量与全日话务量之比。：集中系数，忙时话务量与全日话务量之比。勤学 务实 开拓 创新 22多信道共用容量容量 系统容纳用户数系统容纳用户数M=A/AbM=A/Ab 每个信道容纳用户数每个信道容纳用户数m=M/n n-m=M/n n-信道数信道数呼损率呼损率 由于用户数远远大于信道数，有时会呼叫失败。呼由于用户数远远大于信道数，有时会呼叫失败。呼叫失败的概率称为呼损率。叫失败的概率称为呼损率。 B=Ci/C Ci-B=Ci/C Ci-呼叫失败次数呼叫

29、失败次数 C-C-总呼叫次数总呼叫次数 B B越小，呼叫成功概率越大，用户越满意，是系统的越小，呼叫成功概率越大，用户越满意，是系统的服务等级。服务等级。勤学 务实 开拓 创新 23多信道共用例，某移动通信系统，每天每个用户平均呼叫例，某移动通信系统，每天每个用户平均呼叫1010次，每次，每次占用信道的平均时间为次占用信道的平均时间为8080秒，呼损率要求秒，呼损率要求1010，集中，集中系数为系数为K=0.125K=0.125，问给定，问给定8 8个信道能容纳多少个用户？个信道能容纳多少个用户？ Ab=CKT/3600=10Ab=CKT/3600=1080800.125/3600=0.027

30、8(Erl/0.125/3600=0.0278(Erl/用户）用户）根据呼损率根据呼损率(B)(B)及信道数及信道数(n)(n)，查表，查表P184 P184 表表5-25-2M=A/Ab=5.597/0.0278=201.33M=A/Ab=5.597/0.0278=201.33所容纳的用户为所容纳的用户为201201个个求总话务量求总话务量A A，查表得，查表得A=5.597ErlA=5.597Erl。勤学 务实 开拓 创新 24三、服务区域覆盖三、服务区域覆盖三、服务区域覆盖 一个基站发射的电磁波只能在有限的区域内被移动一个基站发射的电磁波只能在有限的区域内被移动台接收，能为用户提供服务的

31、范围称为无线小区，若干台接收，能为用户提供服务的范围称为无线小区，若干个小区彼此相邻可以组成一个大服务区，用专门的线路个小区彼此相邻可以组成一个大服务区，用专门的线路和设备将这些大服务区连接，就构成和设备将这些大服务区连接，就构成蜂窝蜂窝移动通信网。移动通信网。 蜂窝是一个系统级的概念，其思想是用许多小功率蜂窝是一个系统级的概念，其思想是用许多小功率的发射机来代替单个的大功率发射机，每一个小的覆盖的发射机来代替单个的大功率发射机，每一个小的覆盖区只提供服务范围内的一小部分覆盖。区只提供服务范围内的一小部分覆盖。 区域覆盖方式分为大两类：小容量大区制，大容量区域覆盖方式分为大两类：小容量大区制，

32、大容量小区制。小区制。勤学 务实 开拓 创新 25服务区域覆盖小容量大区制小容量大区制 一个基站覆盖整个服务区，发射功率很大，天线很一个基站覆盖整个服务区，发射功率很大，天线很高，基本上保证区域内所有移动台都能收到信号。高，基本上保证区域内所有移动台都能收到信号。 但移动台发射功率较小，基站可能收不到较远移动但移动台发射功率较小，基站可能收不到较远移动台的信号，这就需要在适当的地点设立接收中继站，同台的信号，这就需要在适当的地点设立接收中继站，同时利用分集接收等技术来保证上行链路的通信质量。时利用分集接收等技术来保证上行链路的通信质量。 特点特点:投资少，见效快，主要用于专用网或公共网用投资少

33、，见效快，主要用于专用网或公共网用户较少的地域，只适用于小容量的通信网。户较少的地域，只适用于小容量的通信网。勤学 务实 开拓 创新 26服务区域覆盖小区制大容量小区制大容量 将覆盖区域划分为若干小区将覆盖区域划分为若干小区 ，每个小区设立一个，每个小区设立一个基站，各小区可重复使用频率。基站，各小区可重复使用频率。 不仅提高频带利用率，且由于基站功率减少，使不仅提高频带利用率，且由于基站功率减少，使相互间的干扰减少，小区范围可以根据用户数量多少相互间的干扰减少，小区范围可以根据用户数量多少确定。确定。 特点：组网灵活，有效地解决了信道数量有限和特点：组网灵活，有效地解决了信道数量有限和用户数

34、量急增的矛盾。用户数量急增的矛盾。勤学 务实 开拓 创新 27无线小区1 1、无线小区、无线小区小区形状小区形状 使用全向天线辐射区是个圆形，为了不留空隙地覆使用全向天线辐射区是个圆形，为了不留空隙地覆盖服务区，圆形之间一定会有重叠，考虑重叠后，理想盖服务区，圆形之间一定会有重叠，考虑重叠后，理想上每个辐射区有效覆盖区域为一个正六边形，网络形如上每个辐射区有效覆盖区域为一个正六边形，网络形如蜂窝，所以称为蜂窝网。蜂窝，所以称为蜂窝网。 由于地形地貌、由于地形地貌、传播环境、衰落形传播环境、衰落形式的多样性，小区式的多样性，小区的实际无线覆盖是的实际无线覆盖是一个不规则的形状。一个不规则的形状。

35、勤学 务实 开拓 创新 28无线小区区群区群 共同使用全部可用频率的共同使用全部可用频率的N N个小区叫做区群。相邻小区个小区叫做区群。相邻小区不能用相同的频道，附近的若干小区都不能使用相同频道，不能用相同的频道，附近的若干小区都不能使用相同频道，这些不同频道小区组成一个区群，只有不同的区群的小区这些不同频道小区组成一个区群，只有不同的区群的小区才能进行频率复用。才能进行频率复用。 区群的组成应满足两个条件：区群的组成应满足两个条件： 一、区群间可以邻接，且无空隙无重叠地进行覆盖；一、区群间可以邻接，且无空隙无重叠地进行覆盖； 二、邻接后的区群应保证各个相邻同信道小区之间的二、邻接后的区群应保

36、证各个相邻同信道小区之间的距离相等，且为最大。距离相等，且为最大。勤学 务实 开拓 创新 29无线小区ABCABCABCABCABCABCABC勤学 务实 开拓 创新 30无线小区 满足上述条件的区群形状和区群内的小区数不是任意满足上述条件的区群形状和区群内的小区数不是任意的，小区数应满足下式：的，小区数应满足下式： i i 和和j j 为正整数，不能同时为零。为正整数，不能同时为零。 N=N=TACS Nmin=7TACS Nmin=7GSM Nmin=4GSM Nmin=4IS-95 IS-95 不存在区群问题。不存在区群问题。22Niijj3 3、4 4、7 7、9 9、1212、 勤学

37、 务实 开拓 创新 31 沿着任意一条六边形边的垂线方向移动沿着任意一条六边形边的垂线方向移动i i个小个小区，并逆时针方向旋转区，并逆时针方向旋转6060，再移动，再移动j j个小区。个小区。无线小区利用寻找同频小区的方法确定区群的形状利用寻找同频小区的方法确定区群的形状BCA(a)BCA(b)BCA(c)AAAAAAABCCCCCCBBBBB勤学 务实 开拓 创新 32无线小区ACBN=3,i=1,j=1DACBN=4,i=0,j=2N=7,i=1,j=2DCBAEFG常见正六边形区群的形状常见正六边形区群的形状勤学 务实 开拓 创新 33无线小区 一个共有一个共有S S个双向信道的蜂窝系

38、统，如果每个区群有个双向信道的蜂窝系统，如果每个区群有N N个小区，每个小区分配个小区，每个小区分配K K个信道（个信道（kSkS），）， 如果区群在系统中共复制了如果区群在系统中共复制了M M次，则信道的总数次，则信道的总数C C，可，可看作系统容量。看作系统容量。SKNMSMKNC 建立区群的意义建立区群的意义勤学 务实 开拓 创新 34无线小区同道小区距离同道小区距离3DNr 用寻找相邻同频小区的方法用寻找相邻同频小区的方法确定相邻区群的位置确定相邻区群的位置才能保证同才能保证同频小区间距离最大频小区间距离最大： 以以N N=4, =4, i i=2, =2, j j=0=0为例为例DA

39、CBDACBDACBDACBD=3R2 33.5DRR N N越大，同道小区距离越远，同道干扰越小，越大，同道小区距离越远，同道干扰越小，但系统容量也越小。但系统容量也越小。勤学 务实 开拓 创新 35无线小区激励方式激励方式基站设在小区中央，用全向天线，称中心激励。基站设在小区中央，用全向天线，称中心激励。基站设在小区顶点，用三副基站设在小区顶点，用三副120120度扇形天线，称顶点激励。度扇形天线，称顶点激励。勤学 务实 开拓 创新 36无线小区小区分裂小区分裂 小区大小可以相同，也可以不同。涉及扩容，当频点小区大小可以相同，也可以不同。涉及扩容，当频点不足时，需把小区覆盖区域变小，把一个

40、小区变为几个小不足时，需把小区覆盖区域变小，把一个小区变为几个小区的方式称为小区分裂，需减小发射功率区的方式称为小区分裂，需减小发射功率。例：例：1:41:4分裂法：在原顶点激分裂法：在原顶点激励的基础上展开，在两个原励的基础上展开，在两个原基站连线的中心点上加设新基站连线的中心点上加设新的基站的基站DCBGFEADEFGBCGFBGCBDCEDFE勤学 务实 开拓 创新 37频率分配2 2、频率分配、频率分配将给定的频率分配给一个区群的各小区。有两种方法。将给定的频率分配给一个区群的各小区。有两种方法。分区分组法分区分组法原则：无三阶互调干扰，频率间隔不相等。原则：无三阶互调干扰，频率间隔不

41、相等。 A A组组 1 1， 5 5， 1414， 2020， 3434， 3636 B B组组 2 2， 9 9， 1313， 1818， 2121， 3131 C C组组 3 3， 8 8， 1919， 2525， 3333， 4040 D D组组 4 4， 1212， 1616， 2222， 3737， 3939 E E组组 6 6， 1010， 2727， 3030， 3232， 4141 F F组组 7 7， 1111， 2424， 2626， 2929， 3535 G G组组 1515， 1717， 2323， 2828， 3838， 4242例：一个系统共例：一个系统共有有424

42、2个频点，每个频点，每个区群有个区群有7 7个小个小区，则每小区有区，则每小区有6 6个频点。个频点。 工程上频点工程上频点常用序号表示。常用序号表示。勤学 务实 开拓 创新 38频率分配等频距法等频距法原则：无邻道干扰，按等频率间隔配置信道。原则：无邻道干扰，按等频率间隔配置信道。 A组 1， 8， 15， 22， 29， 36 B组 2， 9， 16， 23， 30， 37 C组 3， 10， 17， 24， 31，38 D组 4， 11， 18， 25， 32，39 E组 5， 12， 19， 26， 33， 40 F组 6， 13， 20， 27， 34， 41 G组 7， 14， 2

43、1， 28， 35， 42勤学 务实 开拓 创新 39频率分配在实际应用中，在实际应用中，GSMGSM使用使用等频距法，常等频距法，常采用采用4 4* *3 3配置。配置。4 4基站基站/3/3扇区频率规划方式：扇区频率规划方式：A1A1B1B1C1C1D1D1A2A2B2B2C2C2D2D2A3A3B3B3C3C3D3D31 12 23 34 45 56 67 78 89 910101111121213131414151516161717181819192020212122222323242425252626272728282929303031313232333334343535363637

44、3738383939404041414242434344444545464647474848A A、B B、C C、D D为区群中的为区群中的4 4个小区，个小区，1 1、2 2、3 3为每个小区的三个扇区为每个小区的三个扇区勤学 务实 开拓 创新 40频率分配例，中国联通例，中国联通GSM900GSM900频段所拥有的频率为频段所拥有的频率为 909909915MHz(915MHz(上行上行)/954)/954960MHz(960MHz(下行下行) ) 请你用请你用4 4* *3 3配置方案给每个小区配置频率。配置方案给每个小区配置频率。先计算有多少个频点可以使用：先计算有多少个频点可以使用

45、： （915MHz-909MHz915MHz-909MHz）/200kHz=30/200kHz=30给出频率和序号的对应关系：给出频率和序号的对应关系： f fL L（n n）=908.9MHz+0.2MHz n=1=908.9MHz+0.2MHz n=1，2 2，3 3，3030 f fH H（n n）=953.9MHz+0.2MHz n=1=953.9MHz+0.2MHz n=1，2 2，3 3，3030A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 D1 D2 D3A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 D1 D2 D31 12 23 34 45 56 67 78 8

46、9 9101011111212131314141515161617171818191920202121222223232424252526262727282829293030勤学 务实 开拓 创新 41四、网络结构四、网络结构四、网络结构 移动通信无线服务区由许多正六边形蜂窝小区覆盖而移动通信无线服务区由许多正六边形蜂窝小区覆盖而成，通过接口与公众通信网（成，通过接口与公众通信网（PSTNPSTN、ISDNISDN）互联。）互联。移动通信系统包括：移动通信系统包括：网络子系统（网络子系统（NSSNSS） 操作维护管理子系统操作维护管理子系统 (OMS)(OMS)基站子系统（基站子系统（BSSB

47、SS） 移动台（移动台（MSMS）是一个完整的信息传输实体。是一个完整的信息传输实体。勤学 务实 开拓 创新 42五、越区切换五、越区切换五、越区切换 是将当前正在进行的移动台与基站之间的通信链路转是将当前正在进行的移动台与基站之间的通信链路转换到另一个基站的过程，发生在换到另一个基站的过程，发生在MSMS从一个小区进入另一个从一个小区进入另一个小区的情况下，是为保持通信的连续性而转移链路，是小小区的情况下，是为保持通信的连续性而转移链路，是小区制的产物。有两种方式：区制的产物。有两种方式： 硬切换：在新的连接建立之前，先中断旧的连接，有硬切换：在新的连接建立之前，先中断旧的连接，有瞬间中断。

48、（断旧续新）。瞬间中断。（断旧续新）。 软切换：在新的连接建立之后，再中断旧的连接，通软切换：在新的连接建立之后，再中断旧的连接，通信无中断（建新断旧）。信无中断（建新断旧）。勤学 务实 开拓 创新 43越区切换GSMGSM系统能否使用软切换？为什么？系统能否使用软切换？为什么？不能，因为软切换切换信道只能发生在相同频率的情况。不能，因为软切换切换信道只能发生在相同频率的情况。勤学 务实 开拓 创新 44越区切换越区切换包括以下三个方面的问题：越区切换包括以下三个方面的问题： 越区切换的准则，也就是何时需要进行越区切换；越区切换的准则，也就是何时需要进行越区切换； 越区切换如何控制；越区切换如

49、何控制； 越区切换时信道如何分配。越区切换时信道如何分配。 研究越区切换所关心的主要性能指标包括：越区切研究越区切换所关心的主要性能指标包括：越区切换的失败概率、因越区失败而使通信中断的概率、越区换的失败概率、因越区失败而使通信中断的概率、越区切换的速率、越区切换引起的通信中断的时间间隔以及切换的速率、越区切换引起的通信中断的时间间隔以及越区切换发生的时延等。越区切换发生的时延等。勤学 务实 开拓 创新 45越区切换准则1 1、越区切换准则、越区切换准则何时需要切换，根据何时需要切换，根据MSMS接收信号强度来确定。接收信号强度来确定。相对信号强度准则相对信号强度准则具有门限规定的相具有门限规

50、定的相对信号强度准则对信号强度准则具有滞后余量的相具有滞后余量的相对信号强度准则对信号强度准则具有门限规定和具具有门限规定和具有滞后余量的相对信有滞后余量的相对信号强度准则号强度准则选择信号最强的基站切换，选择信号最强的基站切换，A A点切换。点切换。缺点：会引起不必要的切换，具有缺点：会引起不必要的切换，具有“乒乓效应乒乓效应”允许在当前基站信号低于某一门限，且新基站的允许在当前基站信号低于某一门限，且新基站的信号强于本基站的信号，信号强于本基站的信号，B B点切换。（点切换。（TACSTACS）仅允许在新基站信号比原基站信号强的多的情况仅允许在新基站信号比原基站信号强的多的情况下进行，滞后

51、余量值决定切换性能，下进行，滞后余量值决定切换性能，C C点切换。点切换。只有两种条件均满足时才切换，性能优于前三种，只有两种条件均满足时才切换，性能优于前三种，但较复杂，但较复杂，D D点切换。（点切换。（GSM,IS-95GSM,IS-95）勤学 务实 开拓 创新 46越区切换控制策略2 2、越区切换控制策略、越区切换控制策略 越区切换控制包括两个方面：一方面是越区切换的参越区切换控制包括两个方面：一方面是越区切换的参数控制，另一方面是越区切换的过程控制。数控制，另一方面是越区切换的过程控制。在移动通信系统中，过程控制的方式主要有以下三种。在移动通信系统中，过程控制的方式主要有以下三种。

52、移动台控制的越区切换。移动台控制的越区切换。 网络控制的越区切换。网络控制的越区切换。 移动台辅助的越区切换移动台辅助的越区切换MSMS连续监测当前基站和几个越区候选基站的信号连续监测当前基站和几个越区候选基站的信号强度和质量，当满足准则时，强度和质量，当满足准则时，MSMS选择最佳候选基选择最佳候选基站，并发送切换请求。常用于个人通信系统。站，并发送切换请求。常用于个人通信系统。BSBS监测监测MSMS信号强度和质量，需要切换时，发送切信号强度和质量，需要切换时，发送切换请求，指令换请求，指令MSMS周围所有周围所有BSBS都监测该都监测该MSMS信号，把信号，把结果汇总，网络通过分析比较，

53、选择一个结果汇总，网络通过分析比较，选择一个BSBS进行进行切换，整个过程切换，整个过程MSMS处于被动状态。处于被动状态。TACSTACSMSMS监测邻近监测邻近BSBS信号，把测量结果报告给当前信号，把测量结果报告给当前BSBS，网络通过分析决定何时切换，切换至哪个网络通过分析决定何时切换，切换至哪个BSBS。整。整个过程个过程MSMS和和BSBS都参与，网络为主，都参与，网络为主，MSMS为辅。为辅。(GSM,IS-95)(GSM,IS-95)勤学 务实 开拓 创新 47越区切换信道分配3 3、越区切换信道分配、越区切换信道分配 是解决当呼叫要转换到新小区时，新小区如何分是解决当呼叫要转换到新小区时，新小区如何分配信道