当前位置：文档之家 › 第3章 小区基本概念和信道分配

第3章 小区基本概念和信道分配

  • 格式：ppt
  • 大小：1.77 MB
  • 文档页数：86

下载文档原格式

  / 86

合集下载

移动通信技术考试重点

移动通信技术考试重点

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。

小区合并和分裂

小区合并和分裂

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。

gsm小区参数ppt解释

gsm小区参数ppt解释


02
小区参数配置
小区参数配置原则
完整性
确保小区参数配置的完 整性，以满足网络正常
运行的需求。
兼容性
确保小区参数配置与现 有网络设备和系统兼容， 避免不必要的冲突和问
题。
可扩展性
为未来网络升级和扩展 预留空间，方便后期增
加新功能和设备。
安全性
加强小区参数配置的安 全性，防止网络攻击和 数据泄露等安全问题。
GSM小区参数与LTE小区参数的比较
信号传输方式
频谱效率
GSM采用基于时分复用的信号传输方式， 而LTE采用基于OFDM的信号传输方式。
LTE的频谱效率远高于GSM，因为它采用了 更先进的信号调制技术和频谱分配方式。
覆盖范围
数据传输速率
LTE的覆盖范围通常比GSM更广，特别是在 高速移动环境下。
LTE的数据传输速率远高于GSM，可以提供 更快的数据传输速度和更高的网络容量。
性。
03
小区参数优化
小区参数优化的目标和方法
目标
提高网络性能，降低故障率，提 升用户满意度。
方法
调整基站参数、小区参数、信道参 数等，以实现网络性能的优化。
具体步骤
采集网络数据、分析数据、确定优 化方案、实施优化方案、验证优化 效果。
小区参数优化实践案例
01
02
03
案例一
某城市中心区域网络信号 弱，通过调整基站和小区 参数，提高了信号覆盖范 围和信号强度。
比较
GSM小区参数与CDMA小区参数的比较
信号编码方式
GSM采用数字信号编码，而 CDMA采用扩频通信技术。
覆盖பைடு நூலகம்围
CDMA的覆盖范围通常比GSM 更广，特别是在室内环境下。
最新现代移动通信-蔡跃明-第三版思考题与习题参考答案-chapter-3

最新现代移动通信-蔡跃明-第三版思考题与习题参考答案-chapter-3

第三章 思考题与习题1. 组网技术包括哪些主要问题？答：（1）干扰对系统性能的影响；（2）区域覆盖对系统性能的影响；（3）支撑网络有序运行的要素；（4）越区切换和位置管理；（5）无线资源的有效共享。

2. 为何会存在同频干扰？同频干扰会带来什么样的问题？答：同频干扰是指所有落在接收机通带内的与有用信号频率相同的无用信号的干扰，这些无用信号和有用信号一样，在超外差接收机经放大、变频而落在中频通带内，接收系统无法滤出无用信号，从而产生同频干扰。

同频干扰会带来的问题：影响链路性能、频率复用方案的选择和系统的容量限制等问题3. 什么叫同频复用？同频复用系数取决于哪些因素？答：在移动通信系统中，为了提高频率利用率，在相隔一定距离以外，可以使用同的频率，这称为同频复用。

影响同频复用系数的因素有：一个区群（簇）中小区的个数（区群的大小），小区的大小，形状等。

4. 为何说最佳的小区形状是正六边形？答：小区形状的设计要求：小区无空隙、无重叠的覆盖整个服务区域。

全向天线辐射的覆盖区为圆形，不能无空隙、无重叠的覆盖整个区域。

在考虑交叠之后，实际上每个辐射区的有效覆盖区是一个多边形。

满足无空隙、无重叠条件的小区形状有三种：正三角形、正方形和正六边形。

而在服务区面积一定的情况下，正六边形小区的形状最接近理想的圆形，用它覆盖整个服务区所需的基站数最少，也就最经济。

5. 证明对于六边形系统，同频复用系数为22Q N i j ij ==++。

证明：同频复用系数Q 的定义为在同频些小区距离)(D 与小区半径)(R 的比值。

同频小区的距离也就是两个同频小区的中心距离，对于正六边形系统它是这样确定的，从一个小区的中心出发，沿着一边的中垂线数i 个小区，在向顺时针转060再向前数j 个小区，起点和终点的两个小区的距离就是同频小区的距离。

由余弦定理可得R ij j i D )(322++=，又因为ij j i N ++=22 所以N RR N R D Q 33===即得证。

小区基本概念和信道分配

小区基本概念和信道分配


1
2
3
4
1
2
3
4
1
14
三、频率复用与同频干扰
2. 一维小区
• 若分成3组，每组277个信道； • 此时，小区总数不变，仍为N，则总共有277N个信道可以 使用。
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
4
1
2
3
4
1
15
三、频率复用与同频干扰
2. 一维小区 4小区复用——208N
3小区复用——277N 2小区复用——…
R
D
1
2
3
4
1
2
3
4
1
19
3.2 信干比计算，一维情况
• 当仅仅考虑干扰的第1层时，P点的信干比为：
R n SIR ( D R) n ( D R) n • 在3小区再用中，D=6R；4小区再用中，D=8R。
再用因子 3小区 4小区
SIR(dB) n=3 n=4 19.6 27 23 32
基站：小功率发射机（5~20W） 小区半径：1~20km，甚至几百米 频率复用 系统容量可继续扩大 特点：系统复杂、容量大
MSC
10
二、小区制（蜂窝）移动通信网
4. 优点 • 提高了频率利用率； • 基站功率减小，从而使相互间的干扰减少； • 无线小区的大小可根据实际用户数的多少灵 活确定，具有组网的灵活性； • 解决了频道数量有限和用户数增大之间的矛 盾。 ——最大的优点
- 相邻小区使用不同的频道，而相距一定距离的 小区可以使用相同的频道。
7
二、小区制（蜂窝）移动通信网
举例：30个双向信道
UMTS无线接入网协议与信令分析：第3章小区相关流程分析

UMTS无线接入网协议与信令分析：第3章小区相关流程分析

第3章小区相关流程分析3.1 概念通过小区建立流程成功建立小区，是WCDMA系统能够进行正常通信的前提条件。

BSC6800可以通过两种方式建立小区：●通过操作维护台建立小区一般由RNC直接发起，由小区建立、公共传输信道建立、Iub数据传输承载建立、系统消息更新、公共测量初始化等过程组成。

●NodeB审计响应触发小区建立RNC向NodeB发起资源审计过程。

NodeB向RNC回审计响应后，由RNC发起小区建立过程，此后的过程与通过操作维护台建立小区过程类似。

本章包含以下内容：(1) 描述相关的各个子过程(2) 描述个小区建立完整流程实例3.2 小区相关过程3.2.1 资源状态指示过程图3-1资源状态指示资源状态指示用于NodeB向RNC报告NodeB物理资源的情况。

在以下情况，NodeB将触发资源状态指示过程：●增加NodeB的本地小区，即状态变为存在时；●删除NodeB的本地小区，即状态变为不存在时；●本地小区的能力发生变化时；●NodeB的小区能力和/或资源运行状态发生改变时；●NodeB的公共物理信道和/或公共传输信道能力发生改变时；●NodeB的通信控制端口资源运行状态发生改变时；●NodeB的本地小区组资源能力发生改变时。

NodeB向CRNC发送资源状态指示消息RESOURCE STATUS INDICATION，消息中可能包含触发原因及相关的逻辑资源内容，如图3-1所示。

3.2.2 资源审计过程资源审计过程用于CRNC对NodeB中的配置和逻辑资源状态进行审计。

NodeB资源完整的审计可以通过一个或多个资源审计过程完成，每一个过程携带一个审计序列号，审计可以使CRNC了解NodeB逻辑资源，并和NodeB的资源同步。

该过程由CRNC向NodeB发送AUDIT REQUEST消息启动，如图3-2所示。

●如果AUDIT REQUEST消息中的信息单元”Start of Audit Sequenc e”设置成”Start of Audit Sequenc e”则启动了一个新的审计序列号，任何其它正在进行的审计序列都将终止，NodeB将报告审计信息（或者部分审计信息）。

信道的定义及分类ppt课件

信道的定义及分类ppt课件


其中，Si (t) 为输入的已调信号；So (t) 为信道总输 出波形；n(t) 为加性噪声/干扰，且与 Si (t) 相互 独立。
f si t 表示已调信号通过网络所发生的(时变)
线性变换。
若设 f si t k(t)si (t) ，则有 so t k(t)si (t) nt
7
调制信道对信号的影响
22
Communication Theory
典型音频电话信道的相对衰耗
23
Communication Theory
影响：不均匀衰耗使传输信号的幅度随频率发生畸 变，引起信号波形的失真；传输数字信号，还会引 起相邻码元波形在时间上的相互重叠，造成码间串 扰。 抑制措施：为了减小幅度—频率畸变，在设计总的 电话信道传输特性时，一般都要求把幅度—频率畸 变控制在一个允许的范围内；即通过一个线性补偿 网络，使衰耗特性曲线变得平坦，这一措施通常称 之为“均衡”；在载波电话信道上传输数字信号时， 通常要采取均衡措施。
29
Communication Theory
2.5 随参信道举例
1、短波电离层反射信道 短波的定义：波长为100～10m(相应的频率为3～ 30MHz)的无线电波； 短波信道：既可沿地表面传播，也可由电离层反射 传播； 地波传播：一般是近距离的，限于几十公里范围； 天波传播：借助于电离层的一次反射或多次反射可 传输几千公里，乃至上万公里的距离；
k
k
0
0
理想 的 相位-频率特性及群时延-频率特性 26
Communication Theory
实际的信道特性总是偏离理想的相位—频率特性及群 时延-频率特性，下图给出一个典型的电话信道的群迟 延－频率特性。
27
小区合并和分裂

小区合并和分裂

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3章 小区基本概念和信道分配.

第3章 小区基本概念和信道分配.


区。
32
不同尺寸区群的形状
33
相邻同频小区位置的确定
（i=2, j=1） 34
相邻同频小区位置的确定
2
3
3
1
1
1
2
2
2
3
3
3
1
1
1
2
2
2
N=3，i=1, j=1 35
相邻同频小区位置的确定
3
1
4
3
2
3
1
4
1
2
3
2
3
1
4
4
2
3
（N=4, i=2, j=0）
36
举例：蜂窝系统中的频道计算
一个蜂窝电话系统，总带宽为30MHz，使用两个 25kHz作为双向信道，假定该系统采用9小区复用 方式，并将总带宽中的1MHz分配给控制信道。
• 无线小区的范围越小，通话中切换频道的次数 就越多，这样对控制交换功能的要求就越高。
• 基站数量增加，建网的成本相应提高。
应根据用户密度或业务量的大小确定无线小区 的半径。目前，宏小区半径一般为1~5km左右。
13
三、频率复用与同频干扰
1. 小区制要解决的问题
• 小区的基本思想：在不同的小区重新使用频率 来增加系统的容量。
在一个服务区域（如一个城市）内只有一个 基站 (Base Station，BS)，并由它负责移动通信 的联络和控制。
R
R
BS
R
R
4
一、大区制移动通信网
2. 特点
• 基站：高架天线（数十米~数百米）
大功率发射机（几十~几百瓦，200W左右）
• 移动台：几十~几百部、
4.3相关概念

4.3相关概念

信道分配的目标和要求信道分配的目标是提高无线网络系统的性能,比如使系统获得最大的吞吐量,提高网络的适应性和可扩展性,增强网络的稳定性等。

为了实现这些目标,一个合理的信道分配需要满足如下要求:(1) 必须能提高频带的利用率。

随着无线通信业务需求的不断增长,有限的可用信道成为了无线Mesh网络增加系统容量的一个关键瓶颈。

最大限度提高频谱利用率的问题就变得越来越重要。

这就要求新的协议最大可能的充分利用系统的可用信道资源。

在保证发射功率恒定和一定的误比特率约束条件下,避免无线节点间的干扰并最大程度的满足用户的需求。

(2) 必须提高当前网络的运行效率,保证服务质量。

满足日益增长的用户需求已成为解决网络服务质量优化的一个重要问题。

通过对无线信道资源管理的优化,保证用户应用多媒体业务时所要求的服务质量保证(QoS)。

(3) 适应网络的负载变化,兼顾终端用户资源分配的公平性。

同时,还要尽量使得网络的信道分配与通信的协调的过程简单和易实现。

资源分配的公平性是指当节点上配置的接口数小于其可用信道数时,需要在不同的信道上送的数据包能公平的共享接口和信道等网络资源。

信道分配协议要考虑不同的数据流之间获取网络资源的能力,尽量做到使它们公平的分享网络资源。

由于一个接口在某一时间只能停留在一条信道上,它只能跟停留在该信道上的其它接口交换数据。

因此,若某个节点需要在某条信道上发送数据包,就必须等到该节点的相应接口切换到该信道上。

这些不能被立即发送的数据包被暂时存放在缓存空间中。

如果数据包经过长时间排队还未等到转发该包需要的信道,它们很可能会因为超时而被丢弃。

源节点就需要重发这些数据。

所以,单单增加缓存空间并不能减轻公平性问题。

由于缓存包可能需要在不同的信道上发送,因此,单纯的增加链路带宽及提高处理能力也不能解决问题。

3 信道分配协议的分类根据不同的标准,现有的信道分配协议可以分为不同的类型。

根据节点是否允许接口进行动态信道切换,以及允许进行动态信道切换的接口的数目,现有的信道分配协议可分为:静态信道分配(fixed channel allocation, FCA),动态信道分配(dynamic channel allocation, DCA) 和混合信道分配(hybrid channel allocation, HCA)。

移动通信复习资料

移动通信复习资料

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。

第三章-信道与噪声


缩写
W—BL BL
W—O O
W—G G
W—BR BR
非屏蔽双绞线
双绞线特点
电缆的传输损耗比较大 但其传输特性比较稳定 并且价格便宜 安装容易
3.2.4 同轴电缆
同轴电缆（Coaxial cable）是由一根空心 的外圆柱导体及其所包围的单根内导线所 组成。
柱体同导线用绝缘材料隔开，其频率特性 比双绞线好，能进行较高速率的传输。
Twin lead (双线线路) is another form
of two-wire parallel-conductor transmission line.
The spacers between the two conductors are replaced with a
continuous solid dielectric (固体绝缘
( )
td
td
O
O
3.4.2 相频失真
解决方案：可以采取相位均衡技术 进行补偿。
相频失真通常对视频的影响较大， 因为人的视觉很容易察觉相位上的 变化。
3.5 随参信道的传输特性
随参信道的参数随时间而随机变化。
典型的随参信道是短波电离层反射信道。
太阳耀斑爆发短波通讯或受影响
3.5.1 短波电离层反射信道
静止卫星：若卫星运行轨道在赤道平面，离地 面高度为35780km时，绕地球运行一周的时 间恰为24小时，与地球自转同步。
移动卫星：不在静止轨道运行的卫星。
卫星中继信道（续）
工作频段有：L频段
(1.5/1.6GHz)、 C频段
(4/6GHz)、Ku频段(12/14GHz)、
Ka频段(20/30GHz)。
双绞线颜色标示

小区基本概念和信道分配

第3章小区基本概念和信道分配3.1信道再用和小区导论在前面一章里，我们已经介绍了在基站和移动终端之间由于多径传播造成的影响。

其中注意到，大部分现代无线系统被规划为许多小区，每个小区由一个基站来控制(也有一些例外，一些小范围地区系统，比如本地无线网和个人无线网，这将在第12章进行讨论。

本书不涉及Ad hoc和无线传感器网络，因为它们属于其他类型的网络，跟小区概念没有关系。

我们也将讨论一些在单小区范围内的传播影响。

本章介绍了小区基本概念和怎样使用小区才能增加系统容量，使得更多的用户可以同时进行通信。

一个无线系统可容纳同时呼叫的数量主要由以下因素决定:系统频谱如何分配,一个呼叫信号所占用的带宽。

这与其他的系统并没有本质的区别，如电台广播系统AM或FM,电视广播系统等。

举个例子，美国的第一代模拟无线通信系统AMPS,使用800〜无线频段，上下行各自占用25MHz频谱。

在无线频谱分配方面，联合国通信委900MHZ员会(FCC)在1981年分配824〜849MHz频带给上行链路(也称反向链路，从移动台到基站）；869〜894MHz频带给下行链路(也称前向链路，基站到移动台)。

第一代采用频率调试方式（FM)，上下行各25MHz带宽，每个呼叫使用30kHz带宽，所以每个方向有832个信道可以使用。

第二代和第三代数字无线通信系统使用时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)技术，在同样25MHz带宽的情况下可以使得系统容量进一步上升，容纳更多的用户同时进行呼叫。

时分多址和码分多址的概念，以及第二代系统和第三代系统的具体描述将在以后的章节中进行讨论，但是它们最终都要受限于能分配多少频谱。

第一代832个模拟信道以及使用数字技术后翻了几倍之后的信道数量，仍然不能满足巨大的用户数量，尤其是城市和郊区。

把一个地区分割成许多地理上不同的小区，每个小区称为一个蜂窝，可以进行频率再用，这样可使通信信道的数量明显增加。

小区的概念就是将一个地区分隔成几个地理上不同的小的区域，每个由一个基站控制。

区群的组成

24
4. 同频干扰与系统容量
则有：
S I r n
n d i i 1 6
如果N足够大，可做近似：di D 3N r 则有： S D n 3N n S
I r 6 6 I min
可见，同频干扰决定了链路性能，同时也 确定了频率复用方案和蜂窝系统的总体容 量。




每小区信道数 k＝S／N 系统总的信道数 C=M× k=S × M／N 同频道再用距离 D 3N r 系统容量↑ → k↑ → N↓ 。 同频干扰↓ → D↑ → N↑ 。 同频干扰和系统容量之间有一个折衷。
20
4. 同频干扰与系统容量
干扰是影响蜂窝网系统性能和容量的主要因素。 干扰的主要类型：
34， 21， 33， 37， 32， 29， 38，
36 31 40 39 41 35 42
27
5. 信道配置方法
等频距配置法：（N=7）

第一组 第二组 第三组 第四组 第五组 第六组 第七组
1， 8， 15，22， 29， … 2， 9， 16，23， 30， … 3， 10， 17， 24， 31， … 4， 11， 18， 25， 32， … 5， 12， 19， 26， 33， … 6， 13， 20， 27， 34， … 7， 14， 21， 28， 35， …


自某一小区A出发， 先沿边的垂线方向跨j 个小区， 逆时针（或顺时针）旋转60°， 再跨i 个小区， 这样就到达同频道小区A。 在正六边形的六个方向上，可以找到六个相 邻同频道小区， 所有相邻A小区之间的距离 都相等。
17
3. 区群的组成
18
3. 区群的组成

2G课件 第3章 移动通信的网络结构


交叠区面积
1．2πr2
0 ．73πr2
0．35πr2
由表3-1可见，在服务区面积一定的情况下，正六边形小 区所需的基站数最少，也就最经济。正六边形的网络形同 蜂窝，因此，把小区形状为六边形的小区制移动通信网称 之为蜂窝网。
3.2 信
令
在移动通信网中，除了传输用户信息（如话音信息）之外，为使全网 有秩序地工作，还必须在正常通话的前后和过程中传输很多其它的控 制信号，诸如一般电话网中必不可少的摘机、挂机、空闲音、忙音、 拨号、振铃、回铃以及无线通信网中所需的频道分配、用户登记与管 理、呼叫与应答、过区切换和发射机功率控制等等信号。这些与通信 有关的一系列控制信号统称为信令。 信令不同于用户信息，用户信息是直接通过通信网络由发信者传输到 收信者，而信令通常需要在通信网络的不同环节（基站、移动台和移 动控制交换中心等）之间传输，各环节进行分析处理并通过交互作用 而形成一系列的操作和控制，其作用是保证用户信息有效且可靠地传 输。因此，信令可看作是整个通信网络的神经中枢，其性能在很大程 度上决定了一个通信网络为用户提供服务的能力和质量。 严格地讲，信令是这样一个系统，它允许程控交换、网络数据库、网 络中其它“智能”节点交换下列有关信息：即呼叫建立、监控、拆除、 分布式应用进程所需的信息（进程之间的询问/响应，或用户到用户 的数据）、网络管理信息。
3.2.2 数字信令
1．数字信令的构成与特点 在传送数字信令时，为了便于接收端解码，要求数字信令 必须按一定格式编排。信令格式是多种多样的，不同通信 系统的信令格式也各不相同。常用的信令格式如图3-4所 示。它包括前置码（P）、字同步码（SW）、地址或数 据码（A或D）、纠错码（SP）等四部分。
3.1.3 服务区形状

现代移动通信 第5版教学课件第03章 组网技术基础-3

思考：容量受到哪些因素的影响？ ✓ 每个用户的忙时话务量Aa ✓ 呼损率B ✓ 信道数 l ======》总用户数：A/Aa
三、多信道共用的容量和信道利用率
2、多信道共用的容量计算
步骤1：由呼损率B和信道数 l ，确定系统可支持的 总呼叫话务量A
步骤2：确定每个用户的忙时话务量Aa
步骤3：计算系统所能容纳的用户数M
二、话务量与呼损
2、呼损率
数学表达式
✓ 令 A为呼叫成功的话务量
A C0t0
✓ 则呼损率为：
B A A' C C0
A
C
二、话务量与呼损
3、服务等级（GoS） 呼损率也称为服务等级（Grade of Service） 服务等级与用户满意度 ✓ 呼损率越小，成功呼叫概率越大，用户越满意。 主要可考用虑来两衡个量问最题忙：情况下用户进入系统的能力 ✓确定用户在忙时接入系统被阻塞的概率。 ✓确定符合GoS所需要的通信容量。
3 0.455 0. 602 0.725 0.899 1.057 1.271 1.980
4 0.869 1. 902 1.219 1.525 1.748 2.045 2.945
5 1.361 1. 657 1.875 2.218 2.054 2.881 4.010
6 1.909 2. 276 2.543 2.960 3.305 3.758 5.109
五、位置更新
不同MSC/VLR不同位置区的位置更新
小区1
小区3
(1)
(4) MSC
BSC
VLR
位置区1
小区2
位置区2
BSC
小区4
(2) (3)
MSC
HLR
(5)
VLR

移动通信技术习题答案

《移动通信技术》习题答案第一章一、名词解释1．单工制: 单工制指通信双方的收发信机交替工作2．双工制: 双工制指通信双方的收发信机均同时工作3．SDMA：空分多址指通过空间的分割来区别不同的用户。

4．大区制:大区制移动通信系统是早期采用的,它一般设有一个基站,负责服务区内移动通信的联络与控制.如果覆盖范围要求半径为30km～50km，则天线高度应为几十米至百余米。

发射机输出功率则应高达200W.在覆盖区内有许多车载台和手持台，它们可以与基站通信，它们之间也可直接通信或通过基站转接通信。

5．小区制：将一个大区制覆盖的区域划分成若干小区，每个小区（Cell）中设立基站（BS），与用户移动台（MS）间建立通信.6．频率复用：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.假设每个小区分配一组载波频率，为避免相邻小区之间产生干扰，各个小区的载波频率应不相同。

因为频率资源是有限的,所以当小区覆盖不断扩大，小区数目不断增加时，将出现频率资源不足的问题。

7．MSC:移动业务交换中心。

是蜂窝通信网络的核心,其主要功能是对于本MSC控制区域内的移动用户进行通信控制与管理。

8．FDMA:总频段分成若干个等间隔频道(信道)，不同信号被分配到不同频率的信道里，发往和来自邻近信道的干扰用带通滤波器限制,这些频道互不交叠，其宽度应能传输一路语音信息，而在相邻频道之间无明显的串扰。

9．TDMA：指一个信道由一连串周期性的时隙构成，即把时间分割成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙（无论帧或时隙都是互不重叠的）,然后根据一定的时隙分配原则,使各移动台在每帧内只能按指定的时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下,基站可以分别在各个时隙中接收到各移动台的信号而不混扰。

10．CDMA：指用一组正交码区分不同用户，实现多用户共享资源。

每一个信号被分配一个伪随机二进制序列进行扩频，不同信号的能量被分配到不同的伪随机序列里。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
问题： 无线系统可容纳同时呼叫的数量始终都 要受制于分配多少频谱。 如何调整移动通信系统，使有限的无线 频率获得更大容量的通信，并覆盖大面 积的范围？
7
二、小区制（蜂窝）移动通信网
1. 改进的思想
将整个服务区划成许多个小的区域（小区cell）
- 每个小区设臵一个基站，每个基站的服务范围 仅限小区内；
返回
22
3.3 二维小区簇和信干比 3
1 4 2 1 3
一、小区的形状
3 1 4
2 如果基站采用全向天线，其覆盖范围应该为一 2 3 1 4 个半径为 r的圆形区域 ； 3
无缝覆盖的三种内接可能：正三角形、正方形 、正六边形；
4
2
3
正六边形最接近圆形，对于同样大小的区域， 相邻小区的重叠区域最小，小区面积最大，因而 ，所需基站数最少、小区数最少。
18
3.2 信干比计算，一维情况
• 信干比的计算主要由下式中的距离决定： PR 210 x /10 g (d ) PT GT GR • 忽略阴影衰落和多径衰落，假设 g(d)=kd – n； • 每个基站在小区的中央，发射同样的功率PT，则 –n,n为3或4； 距离基站d米远的平均接收功率为 P d T R n • P点的接收信干比为： SIR Pint
12
二、小区制（蜂窝）移动通信网
5. 缺点
•
•
•
在移动台通话过程中，从一个小区转入另一个 小区时，移动台需要经常地更换工作频道。 无线小区的范围越小，通话中切换频道的次数 就越多，这样对控制交换功能的要求就越高。 基站数量增加，建网的成本相应提高。 应根据用户密度或业务量的大小确定无线小区 的半径。目前，宏小区半径一般为1~5km左右。
9
二、小区制（蜂窝）移动通信网
2. 基本概念
把整个服务区域划分为若干个无线小区(cell)， 每个小区分别设臵一个基站，负责本区移动通信 的联络和控制。同时，有可在移动业务交换中心 MSC的统一控制下， 实现小区之间移动 用户通信的转接。
MSC
10
二、小区制（蜂窝）移动通信网
3. 特点
•
• •
•
( 3R) 2 N
D 3N R
40
4.六边形小区的几何结构
（2）同频小区的分布特点
每个小区都有6个最近的同信道小区；
同信道小区分层排列，候选小区被第k层的6k个 小区包围；
小区尺寸相同时，各层中的同信道小区都位于 由该层同信道小区连接而成的六边形边界上； 若两个最近的同信道小区之间的半径为D，则第 k层的同信道小区连接而成的六边形的半径为kD。
不同尺寸区群的形状
33
相邻同频小区位臵的确定
（i=2, j=1）
34
相邻同频小区位臵的确定
2 3 1 2 2 1 2 3 1 2 1
3
1
3
1
3
2
2
N=3，i=1, j=1
35
相邻同频小区位臵的确定
3
1 3 1 2 3 4 4 2 1 3 2 4 3
1
2
4
3
（N=4, i=2, j=0）
36
举例：蜂窝系统中的频道计算
24
二、区群
1. 定义：
将小区进行空间上的划分，相邻的使用不同 频道的所有小区组合在一起就构成了区群，或称 之为簇(Cluster)，区群中包含了系统的全部频率资 源。
25
区群举例
26
二、区群
2. 区群、频率复用与系统容量
假设一个共有S个可用的双向信道的蜂窝系 统，如果将S个信道均匀地分配给一个区群的N 个小区，每个小区都分配到k个信道（k<S）， 那么可用信道的总数可表示为S=kN。 如果区群在系统中复制了M次，则双向信道 的总数C可以作为容量的一个度量： C=M kN= MS 也就是说，系统的容量扩大了M倍。
结论：通过减小区群尺寸增大了系统的容量。
3. 频率复用下的小区规划
（1）构成区群要满足的两个条件 区群之间彼此邻接且无空隙无重叠地覆盖整个 区域； 同频小区之间的距离最大。
31
3. 频率复用下的小区规划
（2）小区的规划
a) 确定区群的尺寸N：
N i ij j
2
2
式中i、j为非负整数，且不能同时为零； N =1，3，4，7，9，12，13，16…… b) 确定最近的同信道相邻小区的规则： 步骤1：自某一小区A出发，沿边的垂线方 向移动i个小区; 步骤2：逆时针旋转60度后，再移动j个小 区。 32
- 相邻小区使用不同的频道，而相距一定距离的 小区可以使用相同的频道。
8
二、小区制（蜂窝）移动通信网
举例：30个双向信道
- 大区制时，只能有30个用户同时通信
- 小区制时，若分为30个小区，相邻3个小区采 用不同的频道，每个小区有10个双向频道，则服 务区可以同时为300个用户提供服务。若分为更 多的小区，则可获得更大的容量。
一个蜂窝电话系统，总带宽为30MHz，使用两个 25kHz作为双向信道，假定该系统采用9小区复用 方式，并将总带宽中的1MHz分配给控制信道。 a. 计算总的可用信道数； b. 确定控制信道数； c. 确定每个小区中的话音信道数； d. 确定各个小区中控制信道与话音信道的一种 合理分配方法。
37
举例：蜂窝系统中的频道计算
1.基本概念
在一个服务区域（如一个城市）内只有一个 基站 (Base Station，BS)，并由它负责移动通信 的联络和控制。
R R
BS
R
R
4
一、大区制移动通信网
2. 特点
•
•
• •
基站：高架天线（数十米~数百米） 大功率发射机（几十~几百瓦，200W左右） 移动台：几十~几百部、 天线低、 R R 发射功率小 覆盖半径：几十公里 BS 问题：上行信号差
R R
5
一、大区制移动通信网
3. 优点
•
系统简单、投资少、见效快，主要用于专网 或用于用户较少的地域。如在农村或城镇的 初期投资。 为了避免相互间的干扰，在服务区内的所有 频道的频率都不能重复，因而，其频率利用 率和通信容量都受到了限制，满足不了用户 数量急剧增长的需要。
6
4. 缺点
•
一、大区制移动通信网
• 结论 (1) n
干扰 SIR (2) 再用因子 干扰 SIR
21
3.2 信干比计算，一维情况
• 当仅仅考虑干扰的第1层时，P点的信干比为：
R n SIR ( D R) n ( D R) n • 考虑次邻近P点的两个干扰小区，则，信干比为：
SIR 1 D D 2D 2D n n n ( 1) ( 1) ( 1) ( 1) n R R R R
例：一个蜂窝系统中有1001个用于处理通信业务的 可用信道，设小区的面积为6平方公里，整个系统的 面积为2100平方公里。 （a）如果区群尺寸为7，计算系统容量； （b）如果区群尺寸为4，要覆盖整个蜂窝区域，需 将该区域覆盖多少次？ （c）如果区群尺寸为4，计算系统容量。
29
解：已知：可用信道总数K=1001 小区面积=6km2 总的覆盖面积=2100km2 （a）N=7 每小区的可用信道数J=K/N=1001/7=143信道/小区 一个区群覆盖的面积=7*6=42km2 区群需复制M=2100/42=50次， 故，C=MJN=50*143*7=50050个信道 （b）N=4 一个区群覆盖的面积=4*6=24km2 区群需复制M=2100/24=87.5=87 （c）N=4 每个小区的信道数目J=K/N=1001/4=250信道/小区 故，C=MJN=87*250*4=87000个信道
41
• 区群中同频小区的分布
42
5. 频率复用比
频率复用比Q定义为：
D Q R
因为频率复用会导致同信道小区的出现，所以 Q也称为同信道复用比。 又： D 3N R
所以
Q 3N
43
5. 频率复用比
D Q 3N R
R
D
1
2
3
4
1
2
3
4
1
20
3.2 信干比计算，一维情况
• 当仅仅考虑干扰的第1层时，P点的信干比为：
R n SIR ( D R) n ( D R) n • 在3小区再用中，D=6R；4小区再用中，D=8R。
再用因子 3小区 4小区
SIR(dB) n=3 n=4 19.6 27 23 32
1 2
3
C.F. 如何取舍？
1
2
3
1
2
3
1
2
3
4
1
2
3
4
1
17
2. 一维小区
• 抗干扰能力分析
AMPS系统：18dB D-AMPS系统：14dB GSM系统：7-12dB
信干比SIR or 载干比CIR
——在接收机端接收到的平均信号功率 与平均干扰功率之比。
1 2
3
1
2
3
1
Hale Waihona Puke 2312
3
4
1
2
3
4
1
返回
采用正六边形作为小区的形状时，系统的整体 构架类似于蜂窝，故称为“蜂窝网”。
23
一、小区的形状
注意：由于地形和用户密度的不同，实际的覆 盖区域事实上是不规则的，但采用不规则形状的 蜂窝结构效率低，因此，对蜂窝结构和性能的研 究都是基于规则拓扑的，即使它们仅具有概念上 的意义。而拓扑结构对构建实际的规划提供了很 有价值的信息和设计准则。
38
4.六边形小区的几何结构