使用定向天线划分扇区

第三、五章 习题答案（部分）第三章习题答案1. 某移动通信网，基站的发射频率为1850MHz ，一辆汽车以每小时60公里速度运动，试计算在以下情况下接收机载波频率。

(1) 汽车沿直线朝向发射机运动(2) 汽车沿直线背向发射机运动(3) 汽车运动方向与入射波方向成直角,解：由于m f c 162.010*********=××==λ (1)多普勒频移 Hz v f o 1030cos 162.06/100cos ===Δθλ，所以接收机的载波频率为Hz f f f 18500001031031850000000=+=Δ+=(2)多普勒频移 Hz v f o 103180cos 162.06/100cos −===Δθλ，所以接收机的载波频率为Hz f f f 18499998971031850000000=−=Δ+=(3)多普勒频移 Hz v f o 090cos 3/16/100cos ===Δθλ，所以接收机的载波频率为MHz f f f 1850=Δ+=2. P.132 第6题dB L L T A 9.127== 传播路径上的损耗中值P PC dBW dBm 9.1119.81（2） 移动台天线上的接收信号功率中值 =−=−第四章习题答案2.目前提高蜂窝系统的容量可以采用哪些技术？这些技术是如何提高蜂窝系统容量的？答:目前提高蜂窝系统的容量可以采用小区分裂、划分扇区（裂向）和微小区技术等。

小区分裂技术是在保持同频复用比Q不变的情况下，通过减小小区半径R，相应的增加小区个数，来增加信道的复用次数，从而提高系统容量。

裂向技术(小区划分扇区,使用定向天线)是在保持小区半径R不变的情况下，通过使用定向天线来减少同频干扰来提高系统容量的。

由于减少了同频干扰，所以可减少无线区群内的小区个数N。

而在同一个服务区内，N减少，信道的复用次数增加，从而提高系统容量。

3. 有一个蜂窝服务供应商决定用数字TDMA方案，该方案可以容忍的最坏情况下的信噪比为15dB，求最理想的N值(a)全向天线，(b)120度扇区，(c)60度扇区。

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。

基站介绍一、基站类型目前基站主要有三种类型：1、定向基站一般情况下，每个定向基站有三个定向扇区，每个扇区需要1付双极化定向天线或2付单极化定向天线来完成无线信号的收发功能。

定向基站的主要优点是可容纳载频多，可容纳的话务量高；另外由于定向天线增益高，覆盖距离远，可增加覆盖面积。

缺点是在话务量低的地区，使用定向基站可能造成载频浪费，增加投资。

市区及话务量高的其他地区，主要采用定向基站，可以满足容量需求；在话务量低、但基站密度小、站距大的农村地区，也可采用定向基站+高增益天线来满足覆盖要求。

2、全向基站一般情况下，每个全向基站只有一个扇区，需要2付全向天线来完成无线信号的收发功能。

一般需要一个机柜。

全向基站的主要优点是在话务量低的地区，使用全向基站节约载频，可以适当降低投资。

缺点是可容纳的话务量低，覆盖面积小。

全向基站主要是适用于话务量低的农村地区。

另外在做室内分布时，主要采用全向基站。

3、混合型基站在全向基站的基础上，增加一个或两个定向扇区，可以增加局部地区的覆盖和容量，又比定向基站节约载频。

主要是用于农村地区。

目前，由于话务量越来越高，而且对覆盖的要求也越来越高，因此定向基站的比例比较高，混合型基站很少。

二、基站设备１、基站配套设备开关电源：电池：空调传输设备墙挂式交流箱、室内总接地排。

2、基站主设备山东移动现网的2G设备主要采用爱立信的RBS系列设备，只有部分沿海地区的近海覆盖设备采用华为和中兴的大功率基站设备，数量很少。

3、三种RBS无线机架：RBS200：每机架最多４个载频，做定向站时每扇区需３条馈线，3付定向天线；做全向站时需３条馈线，3付全向天线一发两收。

爱立信早已停止供货，现网数量比较少。

RBS2202：每机架最多６个载频，做定向站时每扇区需2条馈线，2付单极化定向天线（或1付双极化定向天线）；做全向站时，需2条馈线，2付全向天线。

爱立信从本期停止供货，在现网中占绝大多数。

RBS2206：每机架最多12个载频，体积与RBS2202一样，其它情况与RBS2202也基本相同。

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。

第二章 蜂窝组网技术● 说明大区制和小区制的概念，指出小区制的主要优点。

小容量的大区制一个基站覆盖整个服务区，发射功率要大利用分集接收等技术来保证上行链路的通信质量只能适用于小容量的通信网大容量的小区制将覆盖区域划分为若干小区 ，每个小区设立一个基站服务于本小区，但各小区可重复使用频率 带来同频干扰的问题● 简述越区切换的基本概念。

什么是MAHO ？当正在通话的移动台进入相邻无线小区时，业务信道自动切换到相邻小区基站，从而不中断通信过程。

移动台辅助切换(MAHO)：每个移动台检测从周围基站中接收信号能量，并且将这些检测数据连续地回送给当前为它服务的基站。

● 什么是同频干扰？它是如何产生的？如何减少？所谓同频干扰，即指无用信号的载频与有用信号的载频相同，并对接收同频有用信号的接收机造成的干扰一般采用频率复用的技术以增加频谱效率。

当小区不断分裂使基站服务区不断缩小，同频复用系数增加时，大量的同频干扰将取代人为噪声和其它干扰，成为对小区制的主要约束。

这时移动无线电环境将由噪声受限环境变为干扰受限环境。

了减小同频干扰，同频小区必须在物理上隔开一个最小的距离，为传播提供充分的隔离。

● 另外，可以采用定向天线减小同频干扰采用六边形的原因用最小的小区数就能覆盖整个地理区域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● 中心激励(center-excited)：基站设在小区的中央，用全向天线形成圆形覆盖区。

顶点激励 (edge-excited) ：基站设在每个小区六边形的三个顶点上，每个基站采用三副120度扇形辐射的定向天线，分别覆盖三个相邻小区的各三分之一区域。

● 绘出单位无线小区簇的小区个数N=4时，三个簇彼此邻接时的结构图形。

小区半径为R 时，相邻簇同频小区的中心距离如何确定？D=根号（3*N ）*R● 用六边形表示一个小区，使相邻小区无空隙，则每一簇的小区数量N 满足什么关系式？ j ij i N 22++=N=4,7,12.J=2,I=0.1.2● 说明改善蜂窝系统容量的三种方法以及各自的原理。

GSM-R培训考试题（100分，时间：60分钟）姓名：单位：分数：一、选择及填空：1、在面状覆盖的服务区中，通常采用_C____的小区形状。

A、正方形B、圆形C、正六边形D、正三角形2、GSM-R采用___B__的方式。

A、面状覆盖B、线状覆盖3、同频复用比Q的值只与__A___有关。

A、簇中的小区数NB、同频复用距离DC、小区半径R4、小区半径越小，同频复用距离越小，所以频率利用率就__B___。

A、越低B、越高5、同频复用距离越小，同频小区之间的干扰就会_A____。

A、越大B、越小6、同频干扰是由于采用了___B__，在同频小区之间产生的干扰。

A、定时同步B、频率复用7、GSM-R系统的工作频段为___C__。

A、876~880MHz/921~925MHzB、821~825MHz/866~870MHzC、885~889 MHz/930~934 MHz8、GSM-R系统的信道间隔为___B__，工作方式为TDMA。

A、400kHzB、200kHz9、动态信道分配对比于固定信道分配方式的优点是___A__。

A、管理和控制过程容易B、信道利用率高10、话务量的单位是____A_。

A、爱尔兰B、分贝11、小区分裂是通过___A__的方法达到提高同频复用比的目的。

A、减小小区半径B、使用定向天线12、划分扇区是通过___B__的方法达到提高同频复用比的目的。

A、减小小区半径B、使用定向天线13、_____是指一个BTS所覆盖的全部或部分区域，是最小的可寻址无线区域。

A、服务区B、MSC区C、位置区D、小区14、_____是指移动台可以任意移动但不需要进行位置更新的区域。

A、服务区B、MSC区C、位置区D、小区15、如果一个MSC区只包含一个位置区，则登记的代价是_A____的，即位置更新的次数___A__，但是寻呼的代价是__B___的；反之，如果一个位置区就是一个小区，那么寻呼的代价___A__，登记的代价__B___。