第06讲 组网技术基础(二)

1、第3章组网技术基础AbisA接口接口MSBSSOMC-R操作维护中心操作维护中心BSC基站基站控制器控制器MSC移动交换中心移动交换中心BTS基站基站收发信机收发信机BTS基站基站收发信机收发信机BTS基站基站收发信机收发信机MSMSUm通过本章学习，着重解决以下问题：通过本章学习，着重解决以下问题：n干扰如何影响系统性能n如何进行区域覆盖n如何提高蜂窝系统容量n如何解决多信道共用n如何构造蜂窝网络结构n如何进行移动管理第3章组网技术基础建立一个移动通信网的系统级概念本次课教学目的：本次课教学目的：n1、理解小区分裂、划分扇区和微小区的原理；n2、了解提高蜂窝系统容量的原因及因此而带来的不利因

2、素；n3、熟悉信道数、话务量和呼损率之间的定量关系式，并熟练利用这些关系式进行计算。第3章移动信道3.4提高蜂窝系统容量的方法n问题的引出问题的引出n系统容量与用户需求之间的矛盾是推动移动通信发展的主要动力之一n同频干扰是限制系统容量的主要因素之一n实际问题：在抑制同频干扰的基础上，如何通过系统设计获得最大的系统容量3.4.1同频干扰对系统容量的影响n同频干扰不能简单地通过增大发射机的发射功率来克服n为了解决这一问题，需要找到同频干扰和系统容量的关系同频干扰和系统容量的关系 在满足信干比要求的在满足信干比要求的前提下，如何通过系统前提下，如何通过系统设计获得最大的系统容设计获得最大的系统容量量

3、数学模型数学模型同频干扰和系统容量的关系 1 1、Q Q与与N N的关系的关系(1)假设每个小区的大小一样，且每个小区是正六边形小区 则CIS?NLMCQIS?NRDQ3/同频干扰和系统容量的关系2 2、S/IS/I与与Q Q之间的关系之间的关系01iiiISISNLMCNQIS3?AADs（2 2）假设每个基站的发射功率相等，在整个覆盖区内平均接收信号功率随距离的幂指数下降且路径衰减指数相同，则nsdDPS)(00niidDPI)(00Di01)(iininsDDIS同频干扰和系统容量的关系(3)若仅仅考虑第一层同频干扰小区，则小区边界移动台接收信号的信干比为61)(ininDRISAAAA

4、AAARDiA63nQISNRDQNLMMkCD66)/(nnQRDIS (4)若近似认为所有干扰基站到移动台之间距离为D ，则61)(ininDRIS01)(iininsDDIS同频干扰和系统容量的关系3. 3. 影响系统容量的主要因素影响系统容量的主要因素n系统要求的信干比S/I对系统容量的影响AMPS系统，18dB，提供够好的话音质量GSM系统，9dBNLMMkCNRDQQISn36同频干扰和系统容量的关系n保持小区半径不变，Q值的影响裂向NLMCNRDQQISn36777777756142322)/(nnQRDISn保持小区半径不变，Q值的影响新型微小区、智能天线同频干扰和系统容量的关

5、系n保持Q值不变，小区半径的影响小区分裂NLMCNRDQQISn366754321同频干扰和系统容量的关系n新小区的发射功率是通过令新旧小区边界接收到的功率相等来得到。假定新小区的半径为原来小区的一半，1P nrtP r在旧小区边界2P /2nrtPr在新小区边界（）21/16ttPP解决实际问题的思路n数学建模实际问题实际问题抽象、假设、简化抽象、假设、简化建立数学模型建立数学模型解决问题解决问题63nQIsNRDQNLMMkC验证验证n多信道共用（中继）是指在网内的大量用户共享相对较小数量的无线信道，即从可用信道库中给每个用户按需分配信道，可以明显提高信道利用率。n独立信道：N个信道nM个

6、用户，N个信道nMN不存在阻塞的nMN存在阻塞nM与N怎样关系才合理？n话务量与呼损问题3.5多信道共用技术3.4.1话务量与呼损n1 1、呼叫话务量、呼叫话务量 话务量是度量通信系统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。n流入话务量：呼叫请求速率乘以平均占用信道时间n完成话务量：呼叫成功速率乘以平均占用信道时间 其中，t0是每次通话的平均保持时间（小时/次），C单位时间内每个用户的平均呼叫请求次数（次/小时）。两者相乘而得到应是一个无量纲的量，专门命名它的单位为“爱尔兰”（Erlang）。 0CtA00tCA 3.5.1话务量与呼损n如果一个小时内不断地占

7、用一个信道，n则其呼叫话务量为1 Erl。这是一个信道所能完成的最大话务量。n例如，设在100个信道上，平均每小时有2100次呼叫，平均每次呼叫时间为2分钟，则这些信道上的呼叫话务量：2100 270Erl60A3.5.1话务量与呼损n2 2、呼损率、呼损率 因无信道而不能通话称为呼叫失败。在一个通信系统中，造成呼叫失败的概率称为呼叫失败概率，简称为呼损率(B)。n呼损率的物理意义是损失话务量与呼叫话务量之比的百分数，也称为系统的服务等级（GOS）。n呼损率越小，成功呼叫概率越大，用户越满意。要想提高服务等级，n一是提高系统容量，二是减少用户数（这不是希望的），三是采用合理的多信道共用方法，呼

8、损率和话务量是一对矛盾，服务等级和信道利用率是矛盾。0CCAABAC3.5.1话务量与呼损n爱尔兰公式爱尔兰公式若呼叫有以下性质：（1）每次呼叫相互独立，互不相关：泊松分布（2）每次呼叫在时间上都有相同的概率；并假定移动电话通信服务系统的信道数为n；则呼损率B可计算如下：爱尔兰B表GOSiAnAPniinr0!阻塞3 3、每个用户忙时话务量（、每个用户忙时话务量（A Aa a）n一天24小时，每小时话务量是不一样的，因此要区分忙时与非忙时。n忙时：一天中最忙的那个小时。n因此在考虑通信系统的用户数和信道数时，采用忙时平均话务量。忙时信道够用，非忙时肯定不成问题。n集中系数（K）：忙时话务量与全

9、日话务量之比，7%15%n例如，每天平均呼叫3次，每次的呼叫平均占用时间为120秒，忙时集中系数为10%（k=0.1），则每个用户忙时话务量为n0.01 Erl用户。公网0.01-0.03专网0.03-0.063.5.1话务量与呼损3600aCTKA 3.5.2多信道共用和信道利用率n系统所能容纳的用户数（M）n每个信道所能容纳的用户数m 在一定呼损条件下，每个信道的m与信道平均话务量成正比，而与每个用户忙时话务量成反比。n多信道共用时，信道利用率是指每个信道平均完成的话务量，即aAMA/aaA AMA nmnAnABAnn（1-）多信道共用和信道利用率n例例2.12.1 某移动通信系统一个无

10、线小区有8个信道（1个控制信道，7个话音信道），每天每个用户平均呼叫10次，每次占用信道平均时间为80秒，呼损率要求10，忙时集中系数为0.125。问该无线小区能容纳多少用户?n例例2.22.2 设每个用户的忙时话务量0.01Erl，呼损率B10，现有8个无线信道，采用两种不同技术，即多信道共用和单信道共用组成的两个系统，试分别计算它们的容量和利用率。7. 三种系统容量比较三种系统容量比较1)系统容量的定义：多指能容纳的用户总数、系统最大系统容量的定义：多指能容纳的用户总数、系统最大容纳的信道数或系统输入话务量（爱尔兰）。容纳的信道数或系统输入话务量（爱尔兰）。2）无线容量的）无线容量的m计算

11、计算 B = 1.25MHz m = B / Nf a）模拟模拟TACS系统（系统（FDMA） 信道间隔信道间隔 25KHz 信道总数信道总数 1.25MHz / 25KHz = 50 簇内小区数簇内小区数 N = 7 系统容量系统容量 mFDMA = 50 / 7 = 7.1 （信道（信道/小区）小区）b）数字）数字GSM系统，采用系统，采用TDMA方式方式 信道间隔信道间隔 200kHz 每载频时隙数每载频时隙数 8 信道总数信道总数 （1.25MHz / 200 KHz ）8 = 50 簇内小区数簇内小区数 N = 4 系统容量系统容量 mTDMA = 50 / 4= 12.5 （信道（

12、信道/小区）小区）c）数字）数字CDMA系统，采用系统，采用CDMA方式方式 Bs 扩频解调输出扩频解调输出LPF的带宽的带宽 Bw 系统扩频信号的发信带宽系统扩频信号的发信带宽swbiopBBICNENSNSG0扩频解调器输入端扩频解调器输出端1)-(6 0swbBBNEIC111mCmCIC干扰接收信号功率当系统满足要求的当系统满足要求的C/I 时，时，将将 C/I 代入式（代入式（6-1）可得：）可得：当：当：BW = 1.25MHz , RS = 8kb/s , Eb/N0 = 7dB m = 32.25 (信道信道/小区）小区）2)-(6 11ICMaxm3)-(6 1 100NER

13、BNEBBmbswbsw考虑实际影响因素后，容量计算要做相应修正：考虑实际影响因素后，容量计算要做相应修正：I）采用话音激活技术提高了系统容量）采用话音激活技术提高了系统容量式中式中 d 为话音占空比，通常为为话音占空比，通常为0.35II）利用扇形划分提高系统容量）利用扇形划分提高系统容量式中式中G是扇形分区系数，通常为是扇形分区系数，通常为2.55III）邻近蜂窝小区的干扰对系统容量的影响）邻近蜂窝小区的干扰对系统容量的影响式中式中F为信道复用效率，通常为为信道复用效率，通常为0.6 d1) 1 (0NERBmbsw dG) 1 (0NERBmbsw dGF) 1 (0NERBmbsw蜂窝系统容量比较说明：蜂窝系统容量比较说明：1）m涉及因素较多，主要与信道间隔涉及因素较多，主要与信道间隔 f和频率复用系数和频率复用系数N 密切相关。信道间隔与发送带宽、抗干扰能力有关，而密切相关。信道间隔与发送带宽、抗干扰能力有关，而 复用系数与抗同频干扰能力有关，而抗干扰能力最终可复用系数与抗同频干扰能力有关，而抗干扰能力最终可 归结为与话音编码、信道编码、交织和调制相关。归结为与话音编码、信道编码、交织和调制相关。2）移动通信中，）移动通信中，C/I是最主要的矛盾，为了提高是最主要的矛盾，为了提高C/I可以不可以不 惜一切手段，如扩频通信是以频带换取惜一切手段，如扩频