移动通信课件

1、第2章 移 动 通 信 网 第2章 移 动 通 信 网 2.1 引言引言 2.2 移动通信体制移动通信体制 2.3 移动通信的信道结构移动通信的信道结构 2.4 移动通信网的频率配置移动通信网的频率配置 2.5 移动通信环境下的干扰移动通信环境下的干扰 2.6 蜂窝移动通信网络的频率规划蜂窝移动通信网络的频率规划 2.7 多信道共用技术多信道共用技术 2.8 移动通信的交换技术移动通信的交换技术 2.9 信道自动选择方式信道自动选择方式 第2章 移 动 通 信 网 移动通信网性能指标移动通信网性能指标 话音质量和信噪比要求 服务等级（GOS） 呼叫中断概率 通信概率 特殊服务种类及QOS保证第

2、2章 移 动 通 信 网 一、话音质量和信噪比要求一、话音质量和信噪比要求 1、语音传输质量以接收机输出端音频频带内的信噪比S/N或载干比C/N来表示（指通过话音译码出来后在话音也就是信源这端对信噪比进行比较），业务种类不同，要求不同（公网高，专网低；（公网高，专网低；话音要求信噪比低一些，数据要求信噪话音要求信噪比低一些，数据要求信噪比要高一些）比要高一些）。第2章 移 动 通 信 网 话音质量的评定往往采用主观评话音质量的评定往往采用主观评定的办法，评分质量分为五级定的办法，评分质量分为五级： 级别级别 评定类别评定类别 人的印象标准人的印象标准 5 优优 几乎无噪声和失真，细节清晰可辨几

3、乎无噪声和失真，细节清晰可辨 4 良良 有可感觉的轻微噪声和失真有可感觉的轻微噪声和失真 3 中中 有令人烦恼的噪声和失真有令人烦恼的噪声和失真 2 差差 有令人非常烦恼的噪声和严重失真有令人非常烦恼的噪声和严重失真 1 劣劣 语言几乎不可懂语言几乎不可懂几乎失去通信的几乎失去通信的 意义意义第2章 移 动 通 信 网 国际通行标准，常常被采用。国际通行标准，常常被采用。公网（包括固话网及公用公网（包括固话网及公用GSM网）一般话音质量要求网）一般话音质量要求4 级，级，专网专网 3级；级；对于不同的移动业务，各国对对于不同的移动业务，各国对S/N或或C/N的规定不一致；的规定不一致；中国：模

4、拟通信，移动用户与固定市话、长话用户通话时，中国：模拟通信，移动用户与固定市话、长话用户通话时，要求要求S/N为大于为大于29dB或或C/N为为17dB，相当于，相当于4级话音。级话音。美国美国AMPS网要求网要求C/N大于大于18dB，日本要求，日本要求20dB4第2章 移 动 通 信 网 2、移动数据传输常用误码率，一般只有10-4左右，常用纠错编码等方法提高。（IMT-2000中，中，对话音业务要求误码率对话音业务要求误码率10-3，数据业务要求误码，数据业务要求误码率率10-6，误块率的要求不做更多了解），误块率的要求不做更多了解）3、在某个特定移动通信系统中，误码率与信噪比直接相关，

5、一般用Eb/No（归一化信噪比）与误码率之间的曲线来表示系统性能，Eb/No为折合到接收机输入端的比特能量Eb与噪声的单边功率谱密度No之比值。第2章 移 动 通 信 网 二、服务等级（GOS） 服务等级用呼损率服务等级用呼损率B表示表示 B：在一个正常运行的系统中，忙时呼叫被阻塞的概率，单位为Erlang（爱尔兰，数字交换系统会讲） 服务等级决定于系统中同时发出的呼叫数、总话服务等级决定于系统中同时发出的呼叫数、总话务量、信道数量、系统设计等务量、信道数量、系统设计等 呼损率包括无线信道呼损（一般较高）和中继电路呼损（有线呼损，一般较低） 我国规定：无线信道B0.05，在话务密度高的地区B0

6、.02 ，中继电路B应更低。第2章 移 动 通 信 网 三、呼叫中断概率三、呼叫中断概率越低越好越低越好 在一个小时内建立的Q次呼叫中，若N次丢失，则呼叫中断概率为N/Q，呼叫中断概率跟系统设计、严重干扰、越区切换等有关。四、特殊服务种类及四、特殊服务种类及QOS保证保证 移动通信网是否支持多种业务类型（高速数据业务、实时多媒体业务等），以及对各种业务的质量保证情况，是评价移动通信网的另一指标。 第2章 移 动 通 信 网 五、通信概率五、通信概率 移动通信由于受地形的影响和无线信号传播衰落影响，不可能达到覆盖范围的100%。 通信概率是指移动用户在给定服务区域进行成功通话（达到规定通话质量）

7、的概率，它包括位置概率和时间概率。（ 我国公网规定：城市通信概率我国公网规定：城市通信概率90%（即90%的时间范围和地域里），农村通信概率50% 专网则要求较高，如铁路通信要求通信概率（在三级话音质量下）在三级话音质量下） 95%第2章 移 动 通 信 网 2.1 引引 言言 移动通信网就是承接移动通信业务的网络，主要完成移动用户之间、移动用户与固定用户之间的信息交换。这里的“信息交换”不仅仅指双方的通话业务，还包括数据、传真和图像等通信业务。 一些移动通信网，直接向社会公众提供移动通信业务， 与公共交换电话网（PSTN）联系密切，并经专门的线路进入公共交换电话网，我们称之为公用移动电话网。

8、 也有的移动通信网是一些专用网，并不对公众开放，不进入电话网，或与PSTN的互连较少。例如，工业企业中的无线电调度网、公安指挥、交通管理、海关缉私、医疗救护等部门使用的无线电话网，通常称为专用的移动通信网。 第2章 移 动 通 信 网 2.2 移动通信体制移动通信体制2.2.1 2.2.1 大区制移动通信网大区制移动通信网 大区制就是在一个服务区域(如一个城市)内只有一个或几个基站（Base Station，BS），并由它负责移动通信的联络和控制， 如图2-1所示。 通常为了扩大服务区域的范围， 基站天线架设得都很高， 发射机输出功率也较大(一般在200 W左右)， 其覆盖半径大约为3050

9、km。 第2章 移 动 通 信 网 图图2-1 大区制移动通信示意图大区制移动通信示意图 第2章 移 动 通 信 网 2.2.2 2.2.2 小区制（蜂窝）移动通信网小区制（蜂窝）移动通信网小区制就是把整个服务区域划分为若干个无线小区（Cell）， 每个小区分别设置一个基站， 负责本区移动通信的联络和控制。 同时， 又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，以及移动用户与市话用户的联系。比如，可以把图2-1中的服务区域一分为七， 如图2-2所示。 每个小区（半径为220 km， 目前小的有13 km，有的城市为500 m）各设一个小功率基站(BS1BS7)

10、，发射功率一般为520W， 以满足各无线小区移动通信的需要。 第2章 移 动 通 信 网 小区制移动通信示意图第2章 移 动 通 信 网 基本的蜂窝小区类型有：（根据地基本的蜂窝小区类型有：（根据地形地貌和客观话务量统计设计）形地貌和客观话务量统计设计）超小区：小区半径超小区：小区半径r20km，适于人口稀少的农村地区。基本可达大区制覆盖半径。容量有限宏小区：小区半径宏小区：小区半径r120km，适于高速公路和人口稠密的地区。 2.4Kbps384Kbps微小区：小区半径微小区：小区半径r0.11km，适于城市繁华区段。 2.4Kbps2Mbps，指无线手机通过无线基站接入通信网。微微小区：小

11、区半径微微小区：小区半径r0.1km，适于办公室、家庭等移动应用环境。32Kbps100Mbps如家庭里的无线局域网，用一张无线局域网卡实现笔记本和室内网关的无线接入。第2章 移 动 通 信 网 服务区的划分方法服务区的划分方法 带（条）状服务区带（条）状服务区：指用户的分布呈条状（或带状），如铁路、公路、河流、沿海水域及人烟稀少的农村等， 。 面状服务区：面状服务区：指服务区不呈条状而是一个广阔的平面，如城市。第2章 移 动 通 信 网 带（条）状服务区带（条）状服务区 两频组工作方式：两频组工作方式：I/S= -20 dB三频组工作方式：三频组工作方式：I/S= -28dBn频组工作方式：

12、频组工作方式： eg:铁路采用四频组工作方式铁路采用四频组工作方式I/S= 40lgdBn 121第2章 移 动 通 信 网 工程设计问题工程设计问题 如何确定小区：如何确定小区： 问题：问题：如何根据射频（RF）防卫度，来确定采用何种的频率复用方式（几频组）？ 解答：解答：为了计算方便，假设各基站在一条直线上，重叠区重叠区为零。 重叠区重叠区必须设计适当。1lg40lg40/QRRDIC第2章 移 动 通 信 网 假设假设，D/R=8则C/I=30.7dB，远大于射频防卫度，所以可以满足要求。D同频小区距离 R小区半径 重叠区设为0D/R864C/I(dB)30.72516所需频率组所需频率

13、组432同频小区间的小区数同频小区间的小区数321若以17 dB为标准，从上表看到，两频组是19 dB不能满足设计要求，选用三频组。 通常选择最小的达到通常选择最小的达到RF防卫度的频率复用方式。防卫度的频率复用方式。 第2章 移 动 通 信 网 随着用户数的不断增加，无线小区还可以继续划小为微小区（Microcell）和微微小区（Picrocell）， 以不断适应用户数增长的需要。 在实际中， 用小区分裂（Cell Splitting）、 小区扇形化（Sectoring）和覆盖区域逼近（Coverage Zone Approaches）等技术来增大蜂窝系统容量。 小区分裂是将拥塞的小区分成更

14、小的小区，每个小区都有自己的基站并相应的降低天线高度和减小发射机功率。 由于小区分裂提高了信道的复用次数， 因而使系统容量有了明显提高。 假设系统中所有小区都按小区半径的一半来分裂， 如图2-3所示，理论上，系统容量增长接近4倍。 小区扇形化依靠基站的方向性天线来减少同频干扰以提高系统容量， 通常一个小区划分为3个120的扇区或是6个60的扇区。 第2章 移 动 通 信 网 图图2-2 小区制小区制(蜂窝蜂窝)移动通信网移动通信网 第2章 移 动 通 信 网 实际中覆盖区域并不规则，实际中覆盖区域并不规则， 因为有时基站采用全向天线时应是各向同性的，但是可能在某个位置上存在一个高大的建筑物，那

15、么建筑物后面是基站所不能覆盖的地方，此时覆盖范围受限，使小区不规则，比想象小（网优第三方服务）第2章 移 动 通 信 网 簇（区群）：簇（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个小区叫做一个小区叫做一簇，若系统中簇复制得越多，则系统容簇，若系统中簇复制得越多，则系统容量越大，频率的利用率越高。量越大，频率的利用率越高。 第2章 移 动 通 信 网 构成簇的基本条件：构成簇的基本条件：基本图案（簇）能彼此相邻接且基本图案（簇）能彼此相邻接且无空隙地覆盖整个面积无空隙地覆盖整个面积相邻单元（簇）中，同频道的小相邻单元（簇）中，同频道的小区间距离相等，且为最大。区间距离相等，且为最

16、大。第2章 移 动 通 信 网 满足上述两个条件的簇的形状和簇内小区数N是有限的，可以推导N应满足下式，即构成无线区群的小区个数： （a、b分别为相邻同频小区之间的分别为相邻同频小区之间的二维距离，均为正整数，不可同时二维距离，均为正整数，不可同时为为0） N=3, N=4, N=7, N=9, N=12,较较为常见。满足防卫度要求时，为常见。满足防卫度要求时，希望希望N越小越好。越小越好。22babaN第2章 移 动 通 信 网 N3479 12 13 16 19 21 25 27 28a101021021032b122323434534第2章 移 动 通 信 网 确定同频小区间二维距离的方

17、法：确定同频小区间二维距离的方法： 自某个小区自某个小区A出发，先沿边的垂出发，先沿边的垂直方向跨直方向跨a个小区，再按逆时针个小区，再按逆时针方向转方向转60度，再跨度，再跨b个小区，就个小区，就可以找到同频小区可以找到同频小区A1。RND3NQ3第2章 移 动 通 信 网 为了实现频率复用： 小区频率使用要隔开 将若干个相邻小区组成一个区群，并将可供使用的频率分成若干组。 用相同的频率配置区群来覆盖整个服务区。第2章 移 动 通 信 网 第2章 移 动 通 信 网 采用小区制不仅提高了频率的利用率，而且由于基站功率减小，也使相互间的干扰减少了。此外，无线小区的范围还可根据实际用户数的多少灵

18、活确定，具有组网的灵活性。采用小区制最大的优点是有效地解决了频道数量有限和用户数增大之间的矛盾。所以，公用移动电话网均采用这种体制。但是这种体制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提高了，再加上基站数量的增加，建网的成本就提高了，所以无线小区的范围也不宜过小。通常需根据用户密度或业务量的大小来确定无线小区半径，目前，宏小区半径一般为15km左右。 第2章 移 动 通 信 网 提高系统容量的方法 小区分裂（小区分裂（cell splitting） 划分扇区（划分扇区（sectori

19、ng） 第2章 移 动 通 信 网 l全向小区分裂为全向小区的方法主要有：全向小区分裂为全向小区的方法主要有：1：3分裂法分裂法 、1：4分裂法分裂法l全向小区分裂为全向及定向小区的方法主要有：全向小区分裂为全向及定向小区的方法主要有：1：7分裂法分裂法 l全向小区分裂为定向小区的方法主要有：全向小区分裂为定向小区的方法主要有：134分裂法分裂法 、163分裂法分裂法l定向小区分裂为定向小区的方法主要有：六角定向小区分裂为定向小区的方法主要有：六角形中心分裂法及六角形顶点分裂法。形中心分裂法及六角形顶点分裂法。l以以1：4分裂法：在原顶点激励的基础上展开，分裂法：在原顶点激励的基础上展开，在两

20、个原基站连线的中心点上加设新的基站。在两个原基站连线的中心点上加设新的基站。第2章 移 动 通 信 网 GSM系统常用频率复用方式系统常用频率复用方式 7区复用方式区复用方式 :一个簇里分为一个簇里分为7个小区个小区 4/12复用方式复用方式:一个簇里分为一个簇里分为4个小区，每个小个小区，每个小区分裂为区分裂为3个扇区或说每簇里分个扇区或说每簇里分12个扇区）个扇区） 4/12与与3/9 13复用方式复用方式 2 6复用方式复用方式 分层小区结构（分层小区结构（HCS） 智能分层覆盖（智能分层覆盖（IUO） 多重复用方式（多重复用方式（MRP） Microcell Picocell第2章 移

21、 动 通 信 网 激励方式 中心激励小区：基地站安置在小区的中心。 顶点激励小区：常见的顶点激励方式有两种：三叶草形，120扇面第2章 移 动 通 信 网 蜂窝系统的容量C 若一个系统有S个可用的双向信道（如上例S=14），S个可用的双向信道在N(N=7)个小区中分为各不相同的、各自独立的信道组，而且每个信道组有相同的信道数目K(K=2)，那么可用无线信道的总数为：S=KN 共同使用全部可用频率的N个小区叫一簇一簇(cluster)实际上相当于我们说的区群，只是翻译不同)。如果簇在小区中共同复制了M次，则容量C: C=MKN=MS N=4,7,12第2章 移 动 通 信 网 图图2-3 按小区

22、半径的一半进行小区分裂示意图按小区半径的一半进行小区分裂示意图 第2章 移 动 通 信 网 区群的组成第2章 移 动 通 信 网 同信道小区的确定第2章 移 动 通 信 网 设小区的辐射半径(即正六边形外接圆的半径)为r， 则从图 5 - 13 可以算出同信道小区中心之间的距离为rNrjijiiijrD3)( 3)2/3()2/(32222(5 - 14) 第2章 移 动 通 信 网 用户密度不等时的小区结构 第2章 移 动 通 信 网 图 5 14 两种激励的方式 （a）中心激励 （b）顶点激励第2章 移 动 通 信 网 2.3 移动通信的信道结构移动通信的信道结构 2.3.1 话音信道话音

23、信道(VC) 1. 检测音检测音(SAT) 在模拟蜂窝系统(AMPS和TACS)中，检测音(SAT)是指在话音传输期间连续发送的带外单音。MSC通过对SAT的检测，可以了解话音信道的传输质量。当话音信道单元发射机启动后， 就会不断在带外(话音频带为3003400 Hz)发出检测音(5970 Hz或6000 Hz或6030 Hz)。SAT由BS的话音信道单元发出，经移动台MS环回。 第2章 移 动 通 信 网 2. 数据数据 在一定情况下，在话音信道上还可传递数据。 例如， 在越区切换时，通话将暂时中断(模拟蜂窝系统中一般要求限定在800 ms之内)，可利用这段时间在话音信道中，以数据形式传递必

24、要的指令或交换数据。 3. 信号音信号音(ST) 信号音为线路信号。它是由移动台发出的单向信号。例如，在BS寻呼MS过程中，如果BS收到MS发来的ST，就表示振铃成功。在切换过程中，原BS收到MS发来的ST信号，则表示MS对切换认可。 ST是带内信号， 一般在0300 Hz之间。 第2章 移 动 通 信 网 2.3.2 控制信道控制信道(CC) 1. 寻呼寻呼 当移动用户被呼时，就在控制信道的下行信道发起呼叫移动台信号，所以将该信道称为寻呼信道(PC)。 2. 接入接入 当移动用户主呼时，就在控制信道的上行信道发起主呼信号， 所以将该信道称为接入信道(AC)。 在控制信道中，不仅传递寻呼和接入

25、信号，还传递大量的其他数据，如系统的常用报文、指定通话信道、重试(重新试呼)等信号。 第2章 移 动 通 信 网 2.4 移动通信网的频率配置移动通信网的频率配置 表表2-1 我国无线电委员会分配给蜂窝移动通信系统的频率我国无线电委员会分配给蜂窝移动通信系统的频率 系统或使用部门系统或使用部门 上行频率上行频率/MHz 下行频率下行频率/MHz 中国联通CDMA 825835 870880 中国移动GSM室内分布系统885890 930935 中国移动GSM900 890909 935954 中国联通GSM900909915 954960 中国移动DCS1800 17101720 180518

26、15 中国联通DCS1800 17451755 18401850 第2章 移 动 通 信 网 2.5 移动通信环境下的干扰移动通信环境下的干扰 2.5.1 同频道干扰同频道干扰:指所有落到接收机通带内的、与有用信指所有落到接收机通带内的、与有用信号频率相同或相近的无用信号所产生的干扰。号频率相同或相近的无用信号所产生的干扰。 1. 同频道干扰保护比指标同频道干扰保护比指标 接收机输出端有用信号达到规定质量的情况下，在接收机输入端测得有用射频信号与同频无用射频信号之比的最小值， 称为同频道干扰保护比。 对于模拟蜂窝移动通信网， 其同频道干扰保护比指标规定如下： 第2章 移 动 通 信 网 （1）

27、 静态同频道干扰保护比。 对于三级话音质量其下限信噪比为14 dB。 对应的有用信号与干扰信号之比为8 dB。 所以，为了维持三级话音质量下限， 静态同频道干扰保护比要求大于等于8 dB。 对于四级话音质量其下限信噪比约为25 dB。为了维持四级话音质量下限，静态同频道干扰保护比要求大于等于12 dB。 （2） 同频道干扰概率。 同频道干扰概率规定为10%。 第2章 移 动 通 信 网 （3）考虑衰落影响、 干扰概率和静态射频保护比后的同频道干扰保护比。 当有快衰落和慢衰落时，通常的做法是在静态同频道干扰保护比（P）上加上同频道干扰余量（ZP），即P+ZP（dB）。 表2-2列出干扰概率为10

28、%时的P+ZP值。 表表2-2 干扰概率为干扰概率为10%时的时的P+ZP话音等级 P/dB ZP/dB P+ZP/dB L=6 dBL= 12dBL=6 dBL=12 dB三级话音质量 814.522.822.530.8四级话音质量 1214.522.826.534.8第2章 移 动 通 信 网 2.2.同频道复用保护距离系数同频道复用保护距离系数D D/ /r r在蜂窝网中，使两个同频小区保持必要的距离是保证同频道干扰保护比达到指标要求的主要办法。在全向基站区中，同频道复用保护距离系数由图2-4定义。为了满足表22的同频道干扰保护比指标，所需要的系数可由式（2-1）计算，其结果列于表23。

29、 rrDZPPlg40式中，D/r为同频道复用保护距离系数。 第2章 移 动 通 信 网 图2-4 同频道复用保护距离系数 第2章 移 动 通 信 网 表表2-3 同频道复用保护距离系数同频道复用保护距离系数D/r P+ZP/dB 22.530.826.534.8D/r4.77.35.68.9第2章 移 动 通 信 网 原因：采用频率复用原因：采用频率复用方法：同频小区在物理上隔开一个最小的方法：同频小区在物理上隔开一个最小的距离，为传播提供充分的隔离。距离，为传播提供充分的隔离。Q越小，容量越大；越小，容量越大；Q越大，容量越小，越大，容量越小，同频干扰小同频干扰小矛盾矛盾在诸多干扰因素中，

30、在诸多干扰因素中，同频干扰主要决定了同频干扰主要决定了蜂窝系统的通话质量（很大程度上也决定蜂窝系统的通话质量（很大程度上也决定了系统的容量）了系统的容量）：产生同频干扰的无用信：产生同频干扰的无用信号与有用信号具有相同的信号特征（号与有用信号具有相同的信号特征（同频，同频，且是加性的且是加性的），所以在接收端无法滤除和），所以在接收端无法滤除和抑制同频干扰。抑制同频干扰。 NRDQ3/第2章 移 动 通 信 网 1、在蜂窝移动通信中，由于采用了频率复用提高频谱利用率，所以同频干扰不可避免 。2.射频（RF）防卫度：达到主观上规定的接收质量时，所需的射频信道对干扰信号的比值。 接收端的信号/同频

31、干扰比（载干比）必须大于射频防卫度。一般规定为话音4级时为17dB、3级时为12dB（主要针对第一代模拟移动通信系统）。3.假设A、B基站具有相同的设备参数，发射功率都为PT(dBW)。移动台处于基站A的边界处，此时载干比最小。第2章 移 动 通 信 网 4、移动台接收机输入信号功率为：C=PTLS(dBW)对数减，LS为基站A到移动台的路径损耗。 移动台接收机受到基站B的同频干扰功率为：I=PTLI(dBW)LI为基站B到移动台的路径损耗。5、计算路径损耗 其中DS为基站A到移动台的距离，DI为基站B到移动台的距离，为信号波长，a为衰落指数，在自由空间为2，一般取4.6、用dB表示的信号/干

32、扰之比为： a/4SSDL a/4IIDL SISIDDLLIC/lg40/1lg40lg40/QRRDIC第2章 移 动 通 信 网 两种同频干扰：MS接收到的同频干扰（FDD）BS接收到的同频干扰 如果中心小区MS的C/I与BS的C/I相同，称为平衡系统。第2章 移 动 通 信 网 全向小区系统C/I比计算平衡系统C/I比计算最坏情况下C/I比计算第2章 移 动 通 信 网 假设各BS距被干扰MS的距离相同为D，同时只考虑干扰最强的第一层六个小区的干扰，衰落因子a=4，则公式简化为：4443616161NQRDIC平衡系统平衡系统C/ImkkICIC1m干扰源总数干扰源总数 Ik相互独立的

33、第k个干扰源对移动台的干扰功率假设各BS发射功率相同，各BS距被干扰MS的距离为Dk：mkakmkakaRDDRIC111a衰落指数衰落指数，自由空间，自由空间通常取通常取2，在实际应用取，在实际应用取3、4（取（取4较多）较多）第2章 移 动 通 信 网 假设被干扰的MS处于中心小区的边缘，则同样可求出最坏情况下的C/I最坏结果计算：将最短干扰距离定为平均数：RDDkaQmIC11a衰落指数，自由空间通常取2，在实际应用取3、4（取4较多）m干扰源总数 最坏情况下最坏情况下C/I比计算比计算第2章 移 动 通 信 网 同频干扰概率：同频干扰概率：指接收有用信号与同频干扰之比小于射频防卫度的概

34、率。一般应小于或等于10%，包括时间概率和位置概率。（不做过多要求）第2章 移 动 通 信 网 2.5.2 邻频道干扰邻频道干扰指来自相邻的或相近的频率信号的干扰。指来自相邻的或相近的频率信号的干扰。 工作在k频道的接收机受到工作于k1频道的信号的干扰，即邻道（k1频道）信号功率落入k频道的接收机通带内造成的干扰称为邻频道干扰。解决邻频道干扰的措施包括： （1） 降低发射机落入相邻频道的干扰功率，即减小发射机带外辐射； （2） 提高接收机的邻频道选择性； （3） 在网络设计中，避免相邻频道在同一小区或相邻小区内使用，以增加同频道防护比。 第2章 移 动 通 信 网 邻道干扰有两个方面： 由于工

35、作频带紧随的若干频道的寄生边带功率、宽带噪声和杂散辐射等产生的干扰。 在移动通信网内，一组空间分散的邻近工作频道引入的干扰 。第2章 移 动 通 信 网 发信边带扩展：发信边带扩展：发信频谱超出了限定的宽度，成为落到邻频道的带外辐射干扰。解决方法：在发信端采用滤波器，合理的频率规划。发射机边带噪声：发射机边带噪声：存在于发信载频两侧，而且噪声频谱很宽，可能在数兆赫兹内对接收机产生干扰，成为邻道干扰的又一来源。 发信机的杂散辐射：发信机的杂散辐射：在有用带宽以外的某些频率点上的寄生辐射，包括发信机内频率源的寄生辐射、谐波辐射和互调产物辐射。 来自蜂窝网的邻近信道干扰：来自蜂窝网的邻近信道干扰：指

36、网内频距最小、具有讨论价值的频道间干扰。第2章 移 动 通 信 网 2.5.3 互调干扰互调干扰当有多个不同频率的信号加到非线性器件上当有多个不同频率的信号加到非线性器件上时，非线性变换将产生许多组合频率信号，其中的一部分可能落到时，非线性变换将产生许多组合频率信号，其中的一部分可能落到接收机通带内，成为对有用信号的干扰，称为互调干扰。接收机通带内，成为对有用信号的干扰，称为互调干扰。 在专用网和小容量网中，互调干扰可能成为设台组网较关心的问题。产生互调干扰的基本条件是： （1）几个干扰信号（A、B、C）与受干扰信号的频率（S）之间满足2A-B =S或A+B-C =S 的条件； （2） 干扰信

37、号的幅度足够大； （3） 干扰（信号）站和受干扰的接收机都同时工作。 互调干扰分为发射机互调干扰和接收机互调干扰两类。 第2章 移 动 通 信 网 产生互调干扰的两种原因： 发射机功率放大器的工作非线性； 接收机高频放大器或混频器的非线性。 主要考虑三阶互调干扰，因主要考虑三阶互调干扰，因为三阶互调干扰最容易产生为三阶互调干扰最容易产生干扰，且干扰最强。干扰，且干扰最强。第2章 移 动 通 信 网 1. 发射机互调干扰发射机互调干扰 一部发射机发射的信号进入了另一部发射机，并在其末级功放的非线性作用下与输出信号相互调制，产生不需要的组合干扰频率，对接收信号频率与这些组合频率相同的接收机造成的干

38、扰，称为发射机互调干扰。 减少发射机互调干扰的措施有： （1） 加大发射机天线之间的距离； （2） 采用单向隔离器件和采用高Q谐振腔； （3） 提高发射机的互调转换衰耗。 第2章 移 动 通 信 网 2. 接收机互调干扰接收机互调干扰 当多个强干扰信号进入接收机前端电路时，在器件的非线性作用下，干扰信号互相混频后产生可落入接收机中频频带内的互调产物而造成的干扰称为接收机互调干扰。 减少接收机互调干扰的措施有： （1） 提高接收机前端电路的线性度； （2） 在接收机前端插入滤波器， 提高其选择性； （3） 选用无三阶互调的频道组工作。 第2章 移 动 通 信 网 3. 在设台组网中对抗互调干扰的

39、措施在设台组网中对抗互调干扰的措施 （1）蜂窝移动通信网。 由于需要频道多和采用空腔谐振式合成器，只有采用互调最小的等间隔频道配置方式， 并依靠设备优良的互调抑制指标来抑制互调干扰。 （2） 专用的小容量移动通信网。 主要采用不等间隔排列的无三阶互调的频道配置方法来避免发生互调干扰。表2-4列出无三阶互调的频道序号。由表2-4可见，当需要的频道数较多时， 频道利用率很低， 故不适用于蜂窝网。 第2章 移 动 通 信 网 表表2-4 无三阶互调干扰的信道组无三阶互调干扰的信道组 第2章 移 动 通 信 网 2.5.4 阻塞干扰阻塞干扰 当外界存在一个离接收机工作频率较远, 但能进入接收机并作用于

40、其前端电路的强干扰信号时，由于接收机前端电路的非线性而造成对有用信号增益降低或噪声增高，使接收机灵敏度下降的现象称为阻塞干扰。这种干扰与干扰信号的幅度有关，幅度越大，干扰越严重。当干扰电压幅度非常强时，可导致接收机收不到有用信号而使通信中断。 第2章 移 动 通 信 网 2.5.5 近端对远端的干扰近端对远端的干扰 当基站同时接收从两个距离不同的移动台发来的信号时， 距基站近的移动台B（距离d2）到达基站的功率明显要大于距离基站远的移动台A（距离，1）的到达功率，若二者频率相近，则距基站近的移动台B就会造成对接收距离距基站远的移动台A的有用信号的干扰或仰制，甚至将移动台A的有用信号淹没。 这种

41、现象称为近端对远端干扰。 克服近端对远端干扰的措施主要有两个：一是使两个移动台所用频道拉开必要间隔； 二是移动台端加自动（发射）功率控制（APC），使所有工作的移动台到达基站功率基本一致。由于频率资源紧张，几乎所有的移动通信系统对基站和移动终端都采用APC工作方式。 第2章 移 动 通 信 网 CDMA的多址干扰的多址干扰 在在CDMA蜂窝移动通信系统中，所蜂窝移动通信系统中，所有用户在同一频率，同一时间上使有用户在同一频率，同一时间上使用不同的正交码进行区分，用不同的正交码进行区分，由于码由于码字的非完全正交性，字的非完全正交性，产生码间干扰，产生码间干扰，是是CDMA系统中的主要干扰，决定

42、系统中的主要干扰，决定了了CDMA系统的容量。系统的容量。第2章 移 动 通 信 网 2.6 蜂窝移动通信网络的频率规划蜂窝移动通信网络的频率规划 根据同频干扰（载干比）的计算，可以得到需要的频率复用因子（即频道分组，也就是区群或者说是簇的形状，且一个簇中应包含几个小区），但如何分配一个小区内的频道？ 小区波道配制方法是解决如何把频段内的频道（波道）分配给各个小区，是网络规划的一个重要部分。第2章 移 动 通 信 网 波道分配法分类 固定波道分配固定波道分配：在小区规划完成后，各小区的使用频道数、使用频道固定，不再改变的波道分配方法。等频距分配法分区分组分配法 动态波道分配动态波道分配第2章

43、移 动 通 信 网 2.6.1 等频距分配法等频距分配法:按照波道间的频距相等的原则进行波按照波道间的频距相等的原则进行波道分组，是大容量蜂窝网广泛使用的频率分配算法。道分组，是大容量蜂窝网广泛使用的频率分配算法。（GSMCDMA） 在蜂窝移动通信网络中，同信道干扰问题已在分群时考虑， 保证有足够的防护比，而邻道干扰的问题则在信道分配时应加以考虑。 等频距分配法按频率等间隔分配信道，这样可以有效地避免邻道干扰。若需要M个信道，将其分为N个信道组，则每个信道组中有M/N个信道，而N个信道组的信道序列可以确定如下： K+jN K=1，2，3， ， N； J=0， 1， 2， ， (M/N)-1式中

44、， K为信道组的序列号，最大为K=N，j为信道序号的取值。 第2章 移 动 通 信 网 我国GSM网和TACS网均采用了这种方法。如果基站采用了无方向性激励时，通常以12个无线小区（基地区）作为一个簇（cluster）， 其信道组配置如图2-5所示。按K+jN的规律，可以确定各信道组的信道序列如下：第一信道组， K=1， j=012， 故有（1，13，25， ）第二信道组， K=2， j=012， 故有（2，14，26， ） 第三信道组， K=3， j=012，故有（3，15，27， ） 第四信道组， K=4， j=012， 故有（4， 16， 28， ） 第2章 移 动 通 信 网 第五信道

45、组， K=5， j=012， 故有 (5，17， 29， )第六信道组， K=6， j=012， 故有（6，18，30， ）第七信道组， K=7， j=012， 故有（7，19，31， ）第八信道组， K=8， j=012， 故有(8，20，32， )第九信道组， K=9， j=012， 故有(9，21，33， )第十信道组， K=10， j=012， 故有(10，22，34， )第十一信道组，K=11， j=012， 故有(11，23，35， )第十二信道组， K=12， j=012， 故有(12，24，36， )这样同一信道内的最小间隔为12， 保证了对邻道干扰的抑制。 第2章 移 动 通

46、 信 网 图2-5 12个无线小区为一个簇的信道组配置 811912710352411271081194163581191271035241重复使用频道组序号第2章 移 动 通 信 网 图2-6 4个基站24个扇形无线小区为一个簇的信道组配置 113211759424208121621422186101132117593152319711频道组序号重复使用第2章 移 动 通 信 网 由图可见，它采用4个基站、6个顶点为60的扇形定向天线，则每个基站应有6组信道，每个簇有24个信道组，共96个频点，其信道分配为：BS1选用的六个信道组为（1，25，49，73）；（5，29，53，77）；(21，

47、45，69，93)；BS2选用的六个信道组为（2，26，50，74）；（6，30，54，78）；(22，46，70，94)；BS3选用的六个信道组为（3，27，51，75）；（7，31，55，79）；(23，47，71，95)；BS4选用的六个信道组为（4，28，52，76）；（8，32，56，80）；(24，48，72，96)。 第2章 移 动 通 信 网 图2-7 7个基站、21个扇形无线小区为一个簇的信道组配置 31017411187142161320291631017714215121929161815411186132071421512193101761320291641118512

48、19重复使用频道组序号第2章 移 动 通 信 网 等频距分配法的特点：可以100%利用频率资源，能有效避免波道组中的邻道干扰；同频干扰的防护由蜂窝系统族的构成和网络结构作为保证；由于波道组中有足够大的波道间隔，接收机中频滤波器有较强的带外抑制能力，可以把互调干扰减小到很小的程度。在频道搭配中，切实做到在相邻无线区不使用有邻频道的频道组，能有效降低邻频道干扰。第2章 移 动 通 信 网 分区分组分配法分区分组分配法：第一代模拟系统中采用的方法，是由于当时移动终端和基站的器件限制，对三阶互调干扰要求非常高。 目标目标：1、避免三阶互调干扰，在每个无线区应采用无三阶互调的波道组。 2、所需的频道应占

49、用最小的频段。 方法：试探法方法：试探法（搜索能满足上述目标的最优化方法） 缺点：缺点：波道的选用率100%。波道数很多时，不实用。第2章 移 动 通 信 网 表表2-4 无三阶互调干扰的信道组无三阶互调干扰的信道组 第2章 移 动 通 信 网 例每个频道组里的频道信号没有规则。第1频道组1，2，5，11（频道序号）第2频道组6，7，10，16第3频道组3，4，13，15第4频道组8，12，18，25第5频道组9，17，20，21第6频道组14，19，22，23未用（系统浪费）24（与其他任意一组都会产生三阶互调干扰）第2章 移 动 通 信 网 2.6.2 信道分配策略信道分配策略 信道分配策

50、略可分为两类：固定的信道分配策略和动态的信道分配策略。在固定的信道分配策略中，每个小区分配给一组预先确定好的话音信道。前面介绍的等频距分配法采用将某一组信道固定分配给某一基站，即基站的频点是固定不变的，就属固定信道分配法。它具有控制方便，投资少的特点。但信道的利用率较低。在各个覆盖区话务量不均匀的情况下，当一个基站的信道全忙时，邻近的信道即使空闲也不能使用。 第2章 移 动 通 信 网 为了进一步提高频谱的利用率，使信道的配置方法能够随移动通信网的地理分布及业务量大小的变化而变化，目前在移动通信系统中采用了一种动态信道分配方法。它不是将信道固定地分配给某个基站，而是实现信道动态分配，其频谱的利

51、用率大约可提高20%。动态信道分配需要智能控制，以便于及时收集和处理大量的数据，并实时给出结果并进行控制。动态信道分配可以做到按业务量的大小，合理地在不同基站之间按需分配信道，避免了小区忙闲不均的情况。其比较突出的缺点是会在此时造成的干扰（同频干扰和邻道干扰）比较严重，必须要有一个既可充分利用无线频谱以增加用户容量而又能减少干扰的综合考虑方案。为此，人们提出许多不同的信道分配策略。 第2章 移 动 通 信 网 动态波道分配方法动态波道分配方法 定义：每个无线区使用的波道数是不固定的，当某个时刻业务量大时，使用的波道数就多，否则就少，以增大系统容量和改善质量。 优点：比固定波道分配的频率利用率高

52、20%50% 在简单的移动通信网中：无绳电话、集群调度在简单的移动通信网中：无绳电话、集群调度系统中使用，在蜂窝移动通信系统中很少使用系统中使用，在蜂窝移动通信系统中很少使用 混合波道分配方法混合波道分配方法第2章 移 动 通 信 网 波道：波道：也称信道，指在移动通信中为信令或话音传输提供的无线通路。在FDMA多址方式下为频道，在TDMA多址方式下为时隙，在CDMA多址方式下为码道。2.7 多信道共用技术多信道共用技术 第2章 移 动 通 信 网 移动通信频率的有效利用：移动通信频率的有效利用：无线波道的有效利用：无线波道的有效利用：包括波道的地区复用（利用空间间隔来实现有效利用，即频率复用

53、）；多波道共用多波道共用（利用时间间隔来实现有效利用，现用现分而无须给每个用户分配固定波道）频谱的有效利用：频谱的有效利用：压缩波道间隔（语音压缩），数字调制等技术。第2章 移 动 通 信 网 多波道共用技术基本概念多波道共用技术基本概念独立波道方式：独立波道方式：用户在指定波道上工作，波道利用率非常不充分。（在公用无线网中未被采用，类似于有线公用电话网），当一个小区内波道被指定后其他用户若需要通话，系统不答应。多波道共用：多波道共用：任何一个小区内的移动用户可选取小区内空闲波道，所有波道对用户共用。多波道共用多波道共用提高了小区内信道利用率。提高了小区内信道利用率。第2章 移 动 通 信 网

54、 系统波道数的设计系统波道数的设计 多波道共用技术与移动网的呼损率（呼叫100次，1次未成功，呼损率1%）、呼叫中断概率、系统容量有密切的关系 在移动通信怎样设计波道的数量，满足通信的在移动通信怎样设计波道的数量，满足通信的服务质量，满足用户的需求，是设计中的一个重要服务质量，满足用户的需求，是设计中的一个重要问题。问题。 服务等级GOS，用呼损率B表示。 0 AAAB第2章 移 动 通 信 网 ：单位时间内平均呼叫次数（一般1小时）； 0 AAABH：每次通话平均占用信道时间 0：单位时间内呼叫成功的次数A：流入话务量，表示话务量强度，话务占用的时间，单位：Erlang（Erl） 1Erl（

55、1个呼叫/小时，占用1小时）HA A：完成话务量HA0 第2章 移 动 通 信 网 2.7.1 话务量与呼损话务量与呼损 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。所谓呼叫话务量A，是指单位时间内（1小时）进行的平均电话交换量。 它可用下面公式来表示： 0CtA电信业务流量：定量地表示通信系统中各种设备和通道承受的负荷，用户对通信系统通信业务需求的程度。语音：电话负载话务量非话：信息流量或业务流量第2章 移 动 通 信 网 式中： C每小时平均呼叫次数（包括呼叫成功和呼叫失败每小时平均呼叫次数（包括呼叫成功和呼叫失败的次数）也叫呼叫强度；的次数）也叫呼叫强度； t

56、0每次呼叫平均占用信道的时间（包括接续时间和通每次呼叫平均占用信道的时间（包括接续时间和通话时间）。话时间）。 如果t0以小时为单位，则话务量A的单位是厄兰(Erlang，占线小时，简称Erl)。如果在一个小时内不断地占用一个信道，则其呼叫话务量为1 Erl。 它是一个信道具有的最大话务量它是一个信道具有的最大话务量。 例如，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： 1706022100ErA第2章 移 动 通 信 网 2. 呼损率呼损率服务等级服务等级电路交换系统：损失系统电路交换系统：损失系统数据通信系统：等待系统 当多个用

57、户共用时，通常总是用户数大于信道数。因此，会出现许多用户同时要求通话而信道数不能满足要求的情况。这时只能先让一部分用户通话， 而让另一部分用户等待，直到有空闲信道时再通话。这后一部分用户虽然发出呼叫， 但因无信道而不能通话称做呼叫失败。在一个通信系统中，造成呼叫失败的概率在一个通信系统中，造成呼叫失败的概率称为呼叫失败概率，简称为呼损率（称为呼叫失败概率，简称为呼损率（B）。 设A为呼叫成功而接通电话的话务量，简称为完成话务量简称为完成话务量； C为总呼叫的次数；C0为一小时内呼叫成功而通话的次数; t 为每次通话的平均占用信道时间， 则 第2章 移 动 通 信 网 完成话务量A为 00tCA

58、呼损率B为 CCCAAAB0式中，（A-A）为损失话务量。 所以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。 第2章 移 动 通 信 网 显然，呼损率显然，呼损率B愈小，成功呼叫的概率越大，用户就越满愈小，成功呼叫的概率越大，用户就越满意。意。因此，呼损率也称为系统的服务等级GOS（the Grade Of Service）。例如，某系统的呼损率为10%，即说明该系统内的用户每呼叫100次，其中有10次因信道被占用而打不通电话， 其余90次则能找到空闲信道而实现通话。但是，对于一个通信网来说，要想使呼损减少，只有让呼叫流入的话务量减少，即容纳的用户数少一些，这是不希望的。可见呼损率和

59、话务量是可见呼损率和话务量是一对矛盾，即服务等级和信道利用率是矛盾的。一对矛盾，即服务等级和信道利用率是矛盾的。 第2章 移 动 通 信 网 在多波道共用中，存在两种中继方式：两种中继方式： 不对呼叫请求进行排队不对呼叫请求进行排队 阻塞呼叫清除，如果有空闲信道则立即进入；如果已没有空闲信道，则呼叫阻塞，拒绝进入。 对呼叫请求进行排队对呼叫请求进行排队第2章 移 动 通 信 网 如果呼叫有以下性质：如果呼叫有以下性质： 每次呼叫相互独立，每次呼叫相互独立， 互不相关，用户数量为无限大互不相关，用户数量为无限大 （呼叫具有随机性）；（呼叫具有随机性）； 每次呼叫在时间上都有相同的概率；呼叫服从泊

60、松每次呼叫在时间上都有相同的概率；呼叫服从泊松分布，并假定移动电话通信服务系统的信道数为分布，并假定移动电话通信服务系统的信道数为n；呼叫请求的到达无记忆性呼叫请求的到达无记忆性可用的信道数目有限可用的信道数目有限1. 用户占用信道的概率服从指数分布用户占用信道的概率服从指数分布第2章 移 动 通 信 网 根据排队论可得到在第一种中继根据排队论可得到在第一种中继方式下服务等级呼损率方式下服务等级呼损率B的公式为的公式为:niinnniAnAnAAAAnAB032/!/) !/() ! 3/() ! 2/() ! 1/(1!/！第2章 移 动 通 信 网 表表2-5 Erl损失概率表损失概率表