小区基本概念和信道分配

第一章概论1.1 移动通信及其特点1、移动通信就是通信双方至少有一方是在运动中实现通信的通信方式。

2、移动通信的特点：1、移动通信必须利用无线电波进行信息传输。

2、移动通信是在复杂的干扰环境中运行的。

3、移动通信可以利用的频谱资源非常有限。

4、移动通信系统的网络管理和控制必须有效。

1.2 移动通信系统的分类1、按工作方式可以分为同频单工、异频单工、异频双工和半双工。

2、按多址方式可以分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）等。

3、按业务类型可以分为电话网、数据网和综合业务网。

4、按服务范围可以分为专用网和公用网。

5、按信号形式可以分为模拟网和数字网。

6、按照通话状态和频率使用的方法，移动通信可以分为单工制、半双工制和双工制3种工作方式和频分双工（FDD）、时分双工（TDD）两种双工制式。

7、多址方式有频分多址（FDMA），时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。

模拟式蜂窝移动通信网采用频分多址方式，而数字式蜂窝移动通信网采用时分多址方式。

8、1G网FDMA 、2G网TDMA/FDMA、3G网CDMA，其中CDMA是唯一使用软切换通信方式。

1.3 常用移动通信系统1、大区制移动通信系统是早期采用的，它一般设有一个基站，一般覆盖范围半径30km~50km，用户数约为几十个至几百个。

2、GPRS是GSM向第三代移动通信系统的演进。

GPRS为2.5G网、GSM为2G网。

习题小结单工制：分为单频单工和双频单工。

特点是双方采用“按—讲”的方式。

双工制：指通信双方的收发信机均同时工作，任一方在发话的同时，也能听到对方的语言。

模拟或数字式的蜂窝电话系统都采用双工制。

SDMA：空分多址指通过空间的分割来区别不同的用户。

小区制：将一个大区制覆盖的区域划分为若干小区，每个小区（Cell）中设立基站（BS)，与用户台（MS）间建立通信。

频分复用：在频分制的蜂窝系统中，每个小区占用一定的频道，而且各个小区占用的频道是不同的。

分簇小区扇区跟踪区【知识】深度解析分簇、小区、扇区和跟踪区引言：无线通信技术在当今社会中扮演着至关重要的角色，使人们能够随时随地进行有效的通信。

而在无线通信领域，特定的区域划分和管理是确保通信系统正常运行的关键。

在本文中，我们将重点探讨分簇、小区、扇区和跟踪区这几个与无线通信密切相关的概念，并阐述它们的作用和相互关系。

一、分簇1. 分簇的定义在通信系统中，分簇是指将空间中的用户群体划分为不同的区域，从而使网络资源得以合理利用和分配的一种技术手段。

通过分簇，可以提高通信系统的容量和效率，减少干扰，并提供更好的通信质量。

2. 分簇的作用（1）资源管理：通过将用户分配到不同的分簇中，可以更好地管理和分配系统的无线资源，避免资源浪费和拥塞问题。

（2）干扰控制：分簇可以减少不同分簇间用户之间的干扰，提高系统的通信质量和可靠性。

（3）容量提升：通过合理划分用户群体，分簇可以提高通信系统的容量和吞吐量，满足用户不断增长的需求。

3. 分簇的关键技术（1）簇头选择：簇头是每个分簇中负责协调和管理其他用户的节点，合理选择簇头对于分簇的性能至关重要。

（2）簇内干扰管理：分簇需要有效处理簇内用户之间的干扰问题，通过合理资源分配和调度算法来解决这一问题。

（3）簇间干扰控制：不同分簇之间的用户干扰是分簇技术中需要解决的重要问题，需要采用合适的频率复用和功率控制策略。

二、小区1. 小区的定义小区是指在移动通信系统中将特定的地理区域划分出来，供一组基站向用户提供无线信号覆盖和通信服务的基本单位。

一个小区通常由一个或多个基站覆盖，可以包含多个扇区。

2. 小区的作用（1）信号覆盖：小区可以确保通信信号在特定区域内得到覆盖，使用户能够在这个区域内进行通信。

（2）容量管理：通过合理划分小区，移动通信系统可以更好地管理和分配信道资源，提高系统的容量和效率。

（3）切换管理：移动用户在不同小区之间移动时，需要进行无缝切换，小区提供了切换管理的基础。

小区的分裂和合并1频分复用（Reuse）（1）每个蜂窝基站都分配一组无线信道，相邻小区的基站分配一组信道组，通过将覆盖范围限制在小区边界内，相同的信道组就可用于覆盖不同的小区，只要这些小区两两之间的见个距离足够远，使得相互间的干扰限制在可接受的范围之内。

为整个系统中所有基站选择和分配信道组的设计过程叫频率复用。

（2）共同使用全部可用频率的N个小区称为一簇，需要满足22=++，其中i和j都是非零整数，为了找到特定下去的相距最近N i ij j的同频相邻小区，首先沿着任意六边形移动i个下去，逆时针旋转60度再移动j个小区。

图1 蜂窝系统中定位同频小区的方法（N=19，i=3，j=2）2信道分配方法（1）固定分配：每个小区分配一组预先确定好的话音信道。

（2）动态分配：每次用户发出呼叫请求时，为它服务的基站向MSC请求一个信道。

3切换（Handoff）方式：优先切换、实际应用中要考虑的问题（1）切换：移动台正在通话时，从一个基站移动到另一个基站，MSC 自动将呼叫转移到信道基站信道上。

（2）系统要预先设定一个启动切换的适当的信号强度值（RSSI值），一般为-90dBm到-100dBm之间。

（3）第一代模拟蜂窝系统中，信号RSSI值是由基站完成检测、MSC 对其进行管理的，决定是否进行切换；第二代数字TDMA中，是否切换是由移动台检测从周围基站接收到的信号RSSI值，并将这些值回送给为它服务的基站，当相邻小区基站的信号能量比当前服务的基站高出一定数值时，就可以进行切换，这适用于频繁切换的微蜂窝系统。

4干扰和系统容量：同频道（Co-channel）干扰和系统容量、无线系统的频道计划、邻频道（Adjacent Channel）干扰、降低干扰的功率控制（1）蜂窝系统中的干扰分为同频干扰和邻频干扰。

（2）同频干扰：频分复用中存在很多同频小区，这些小区之间的信号干扰。

减小同频干扰只能通过让同频小区在物理上隔开一个最小的距离。

《移动通信》课程教学大纲适用专业：通信工程编写日期：2015.10适用对象：本科执笔：刘世安学时数：54 审核：一、课程教学目标1、任务和地位：本课程是通信工程(本科)专业的一门专业课。

从学科性质上看，它是一门综合性很强的课程，综合了无线通信的系统原理及应用，其目的是使学生能适应现代社会通信事业快速发展的需要，并对移动通信原理、数字移动通信系统、数字移动通信技术与工程、个人通信有较深刻的理解。

2、知识要求：通过教学，使学生基本了解移动通信的概念，移动通信系统控制方式；掌握移动通信无线设备的原理及结构；掌握移动通信各种类型网络的组成及原理，以及移动通信的未来发展方向，使学生能成为具有较深厚理论基础的移动通信的高级人材。

3、能力要求：通过本课程的学习，使学生对移动通信的基本概念、基本原理和组网技术有较全面的了解和领会，应能应用移动通信的原理与技术分析阐释常见移动通信方式中信息传输的发送与接收原理，应能分析设计一些简单移动通信系统，为移动通信系统的管理维护、研究和开发打下必要的理论基础和技能。

二、教学内容与要求第一章绪论[目的要求]1、了解移动通信的发展概况(不仅包括过去的，还包括现在的)。

2、掌握为什么要发展数字蜂窝系统的原因。

3、了解典型移动通信系统。

4、掌握移动通信的基本技术。

[教学内容]1、移动通信的发展概况，发展趋势。

2、移动通信的概念、主要特点及其分类。

3、典型移动通信系统。

4、移动通信的基本技术。

5、了解移动通信的标准化组织。

[重点难点]移动通信的主要特点，基本技术。

[教学方法] 课堂讲解第二章调制解调[目的要求]1、掌握MSK、GMSK、GFSK的调制原理和差别。

2、掌握MSK的相位轨迹和同相分量、正交分量的输出。

3、掌握QPSK、OQPSK、π/4-DQPSK和QAM调制的基本原理和差别。

[教学内容]1、调制的概念，移动通信中调制技术的作用。

2、最小频差和相位连续的概念，最小频移键控的概念和调制原理。

蜂窝小区的概念和特点蜂窝的概念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，每一个小的覆盖区只提供服务范围内的一小部分覆盖。

每个基站分配整个系统可用信道中的一小部分，相邻基站则分配另外一些不同的信道，这样所有的可用信道就分配给了相对较小数目的相邻的基站。

给相邻的基站分配不同的信道组，基站之间及在它们控制之下的用户之间的干扰最小。

通过分隔整个系统的基站及它们的信道组，可用信道可以在整个系统的地理区域内分配，而且尽可能的复用，复用的主要条件之一是基站之间的同频干扰低于可接受水平。

随着服务需求的增长，基站的数目可能会增加，从而提供额外的容量，但没有增加额外的频率。

此外，蜂窝概念允许在一个国家或一块大陆内，每一个用户设备都做成使用同样一组信道，这样任何的移动终端都可以在诊区域内的任何地方使用。

移动通信系统的工作方式有:单工制、半双工制、双工制、单频单向方式和中继方式。

移动通信网的区域覆盖方式分为两类:一类是小容量的大区制；另一类是大容量的小区制。

一、大区制移动通信系统大区制是指一个基站覆盖整个服务区。

为了增大单基站的服务区域，天线架设要高，发射功率要大，但是这只能保证移动台可以接收到基站的信号。

反过来，当移动台发射时，由于受到移动台发射功率的限制，因而无法保障通信。

为解决这个问题，可以在服务区内设若干分集接收点与基站相连，利用分集接收来保证上行链路的通信质量；也可以在基站采用全向辐射天线和定向接收天线，从而改善上行链路的通信条件。

为了增大通信用户量，大区制通信网只有增多基站的信道数(装备量也随之加大)，因此，大区制只能适用于小容量的通信网，这种制式的控制方式简单，设备成本低，适用于中小城市、工矿区以及专业部门，是发展专用移动通信网可选用的制式。

二、频率复用和小区制移动通信系统由于蜂窝无线系统依赖于整个覆盖区域内信道的智能分配和复用，所以基站天线设计要做到能获得某一定小区内期望的覆盖。

小区的分裂和合并1频分复用（Reuse ）（1）每个蜂窝基站都分配一组无线信道，相邻小区的基站分配一组信道组，通过将覆盖范围限制在小区边界内，相同的信道组就可用于覆盖不同的小区，只要这些小区两两之间的见个距离足够远，使得相互间的干扰限制在可接受的范围之内。

为整个系统中所有基站选择和分配信道组的设计过程叫频率复用。

（2）共同使用全部可用频率的N 个小区称为一簇，需要满足22N i ij j =++ ，其中i 和j 都是非零整数，为了找到特定下去的相距最近的同频相邻小区，首先沿着任意六边形移动i 个下去，逆时针旋转60度再移动j 个小区。

图1 蜂窝系统中定位同频小区的方法（N=19，i=3，j=2）2信道分配方法（1） 固定分配：每个小区分配一组预先确定好的话音信道。

（2） 动态分配：每次用户发出呼叫请求时，为它服务的基站向MSC 请求一个信道。

3切换（Handoff ）方式：优先切换、实际应用中要考虑的问题（1） 切换：移动台正在通话时，从一个基站移动到另一个基站，MSC 自动将呼叫转移到信道基站信道上。

（2） 系统要预先设定一个启动切换的适当的信号强度值（RSSI 值），一般为-90dBm到-100dBm 之间。

（3） 第一代模拟蜂窝系统中，信号RSSI 值是由基站完成检测、MSC 对其进行管理的，决定是否进行切换；第二代数字TDMA 中，是否切换是由移动台检测从周围基站接收到的信号RSSI 值，并将这些值回送给为它服务的基站，当相邻小区基站的信号能量比当前服务的基站高出一定数值时，就可以进行切换，这适用于频繁切换的微蜂窝系统。

4干扰和系统容量：同频道（Co-channel ）干扰和系统容量、无线系统的频道计划、邻频道（Adjacent Channel ）干扰、降低干扰的功率控制（1） 蜂窝系统中的干扰分为同频干扰和邻频干扰。

（2） 同频干扰：频分复用中存在很多同频小区，这些小区之间的信号干扰。

lte中的小区的定义在LTE（Long Term Evolution）网络中，小区（Cell）是无线通信系统的基本单元，用于提供无线覆盖和容量，实现用户终端设备与基站之间的无线通信。

一个小区由一个基站和其覆盖范围内的无线资源所组成。

小区的主要作用是通过有效地管理和利用有限的无线资源，为用户提供可靠的通信服务。

小区的设计和规划对保证网络的性能、覆盖范围和容量起着至关重要的作用。

下面将详细介绍小区的定义及其相关概念。

1. 小区的定义：小区是指一个基站的服务范围，可以被理解为基站所覆盖的区域。

一个基站通常可以划分为多个小区，每个小区对应于一个频率资源，一般采用频分多址（FDMA）或时分多址（TDMA）技术。

2. 小区标识：每个小区都有一个唯一的标识符，称为小区标识（Cell ID），用于区分不同的小区。

小区标识通常是一个数字或文本字符串，可以通过该标识来定位和识别特定的小区。

3. 小区的特性：每个小区具有以下基本特性：- 覆盖范围：小区的覆盖范围取决于基站的发射功率和天线增益等因素。

通常，小区的覆盖范围为几百米到数公里，可以根据需求进行调整。

- 容量：小区可以同时为多个用户提供通信服务，具有一定的容量限制。

容量取决于频率资源的分配方式、调度算法和无线信道的质量等因素。

- 带宽：每个小区有一定的频谱资源分配给用户进行通信。

带宽的大小直接影响到小区的容量和用户体验质量。

- 信号质量：小区的信号质量通常通过衡量信号强度（Received Signal Strength，RSS）和信号质量指标（Signal Quality Indicator，SQI）来衡量。

这些指标反映了用户设备与小区之间的无线链接质量。

- 调度算法：小区通过调度算法来控制不同用户之间的资源分配，以充分利用有限的频谱资源，同时提供适当的服务质量。

4. 小区间的切换：当用户从一个小区移动到另一个小区时，需要进行小区间的切换。

小区间切换分为硬切换和软切换两种方式。

小区选择和重选参数当移动台开机后,它会试图与一个公用的GSMPLMN取得联系.因此移动台将选择一个合适的小区,并从中提取控制信道的参数和其它系统消息.这种选择过程成为小区选择.所谓合适的小区受许多因素的限制,如该小区是否属于所选择的网络,小区是否被禁止接入,小区的优先级,移动台的接入等级是否被该小区禁止以及无线信道的质量是否满足通信的需要等.其中无线信道的质量是小区选择的重要因素.在GSM规范中规定了一个参数称为路径损耗即C1.所谓合适的小区必须保证该小区的C1>0.C1由下列公式计算得到:C1=RELEV-RXP-MAX((TXP-P),0)其中: RELEV是接收的平均电平RXP是移动台允许接入的最小接收电平TXP是控制信道最大功率电平P为移动台最大的输出电平所有数值均以DBM为单位C1是由每个移动台计算得到的,计算C1的参数均由网络在系统消息中广播.与C1有关的参数介绍.移动台选择小区后,在各种条件不发生重大变化的情况下,移动台将停留在所选的小区中,同时移动台开始测量邻近小区的BCCH载频的信号电平,记录其中信号电平最大的6个相邻小区,并从中提取出每个相邻小区的各类系统消息和控制信息.在满足一定条件时移动台将从当前停留的小区转移到另一小区,这个过程称为小区重选.所谓一定的条件包含多方面的因素,如小区的优先级,小区是否被禁止接入等.其中有一个重要的因素就是无线信道的质量,当邻区的信号质量超过本区时会引起小区重选.小区重选时采用的信道质量标准为参数c2,其计算方式如下C2＝C1＋REO－TEO×H（PET－T）其中函数H（x）＝0，若x<0；H（x）＝1，若x>0；小区重选偏置（REO）、临时偏置（TEO）和惩罚时间（PET）。

REO为一量值，它表示对C2的人为修正值。

TEO表示对C2的临时修正值。

所谓临时是指它仅在一段时间内对C2发生作用。

而这段时间则由参数PET确定。

移动通信复习资料移动通信名词解释：1.⼩区：蜂窝移动通信⽹络把整个服务区划分成若⼲个较⼩的区域（cell）,称为⼩区。

2.⼩区分裂：当新⼩区所⽀持的⽤户⼜达到饱和时，还可以将这些⼩区进⼀步分裂，以适应持续增长的业务需求，这个过程叫⼩区分裂。

3.分集（接受）：指接收端对它收到的多个衰落特性互相独⽴（携带同⼀信息）的信号进⾏特定的处理，以降低信号电平起伏的办法。

4.多径效应：指电磁波经不同路径传播后，各分量场到达接收端时间不同，按各⾃相位相互叠加⽽造成⼲扰，使得原来的信号失真，或者产⽣错误。

5.衰落：电磁波在传播过程中，由于传播媒介及传播途径随时间的变化⽽引起的接收信号强弱变化的现象叫作衰落。

6.信道（频率）配置：信道（频率）配置主要解决将给定的信道（频率）如何分配给⼀个区群的各个⼩区的问题。

在CDMA系统中，所有⽤户使⽤相同的⼯作频率因⽽⽆需进⾏频率配置。

频率配置主要正对FDMA和TDMA系统。

信道分配（配置）的⽅法主要有两种：⼀是分区分组配置法；⼆是等频距配置法。

分区分组配置法所遵循的原则是：尽量减⼩占⽤的总频段，以提⾼频段的利⽤率；同⼀区群内不能使⽤相同的信道，以避免同频⼲扰；⼩区内采⽤⽆三阶互调的相容信道组，以避免互调⼲扰。

等频距配置法是按等频率间隔来配置信道的，只要频距选得⾜够⼤，就可以有效地避免邻道⼲扰。

7.多径时散：假设基站发射⼀个极短的脉冲信号，经过多径信道后，移动台接收信号呈现为⼀串脉冲，结果使脉冲宽度被展宽了。

这种因多径传播造成时间信号扩散的现象，称为多径时散。

8.相关带宽：两相邻场强为最⼩值的频率间隔是与相对多径时延差△(t)成反⽐的，通常称Bc为多径时散的相关带宽。

估算:Bc=1/2π△9.鉴权：由于空中接⼝极易受到侵犯，GSM系统为了保证通信安全，采取了特别鉴权与加密措施。

鉴权是为了确认移动台的合法性，⽽加密是为了防⽌第三者窃听。

鉴权过程主要涉及到AUC、HLR、MSC/VLR和MS，它们均各⾃存储着与⽤户有关的信息和参数。