移动通信组网原理ch

目录第一章概述（4学时）

第二章移动通信组网原理（8学时）第三章移动信道中的电波传播（8学时）第四章数字移动通信关键技术（8学时）第五章GSM/GPRS数字蜂窝移动通信系统（8学时）第六章窄带CDMA数字蜂窝移动通信系统（6学时）第七章第三代(3G)数字蜂窝移动通信系统（8学时）第八章移动数据传输（4学时）第九章未来移动通信展望（2学时）习题讲解与课堂练习（6学时）

复习（2学时）当前1页，总共64页。1第二章移动通信组网原理2.1大区制移动通信网2.2频率复用和小区制移动通信网2.2.1构成及特点2.2.2条（带）状服务区2.2.3面状服务区2.3移动通信网的信道分配策略2.3.1固定信道分配2.3.2动态信道分配2.4干扰和系统容量2.4.1同频干扰2.4.2邻频干扰

当前2页，总共64页。22.4.3移动台的功率控制2.4.4蜂窝系统容量的改善2.4.3面状服务区2.5多信道共用技术2.5.1话务量、呼损率和系统用户数2.5.2信道的自动选择方式2.6越区切换2.6.1切换门限值、切换过程和信道分配2.6.2实际切换中需要注意的问题

当前3页，总共64页。32.1大区制移动通信网通常移动通信网的体制可分为小容量的大区制和大容量的小区制当前4页，总共64页。4一、大区制的概念指一个基站覆盖整个服务区二、特点基站发射功率很大，一般为50-200W；大区制系统的基站频道数是有限的，容量不大，只适用于中小城市和专用移动通信等大区制的网络结构简单、成本低当前5页，总共64页。52.2频率复用和小区制移动通信网2.2.1构成及特点

当前6页，总共64页。6

一、小区制的概念将整个服务区划分成若干个半径为2-20km的小区，每个小区中设置一基站负责与小区内移动用户的无线通信，这种方式称为小区制。目的：为了解决大区制系统容量不高、频谱利用率低等问题。当前7页，总共64页。7二、小区制的特点可以提高频率利用率，增加用户容量：因为同一组波道频率可以多次重复使用小区制中因为采用了频率重用技术，因此带来同频道干扰问题网路构成复杂：需要越区切换、漫游、位置登记、更新等当前8页，总共64页。82.2.2条（带）状服务区

一、定义条状服务区是指用户的分布呈条状，例如铁路、公路、狭长城市、沿海水域、内河等当前9页，总共64页。9

二、频率分配可采用二频组、三频组、四频组进行频率复用二频组：采用不同频道组的两个小区组成一个区群三频组：采用不同频道组的三个小区组成一个区群四频组：采用不同频道组的四个小区组成一个区群二频组三频组

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三、重叠区的确定假设小区半径为R，相邻小区的交叠宽度为a,第n+1区与第1区为同频道小区。采用无方向性天线，当移动台处于覆盖区边缘时，遭受同频干扰影响最为严重。此时，收到的有用信号功率中值则与dS

成比例，而收到K台的干扰功率与dI

成例。假设重叠区宽度a=0，则边缘处信干比为：当有m个基站也使用同一频率时，可得最低C/I值为：（dS/dI）-n

当前11页，总共64页。11

当移动台处于覆盖区边缘点时，受到的同频干扰最严重二频组（A与C同频）：三频组（A与D同频）：n频组（A与n+1同频）：重叠区宽度a可根据C/I设计要求，由上式计算出来

在C/I符合要求，即大于同频干扰防卫度的前提下，为了使频率利用最经济，希望同频复用距离D越小越好。当前12页，总共64页。122.2.3面状服务区

当服务区是一个宽广的平面时，称为面状服务区。小区的类型当前13页，总共64页。13

一、小区形状在面状服务区设计时，能覆盖一个平面的规则多边形有正三角形、正方形、正六边形三种。123456当前14页，总共64页。14

从下表可看出：对于同样大小的服务区域，采用构成的小区所需的小区数最小，是最经济的一种方式正三角形正方形正六边形邻小区距离小区面积重叠区宽度重叠区面积重叠区与小区面积比1.410.570.21所需最小频率数643正六边形当前15页，总共64页。15

二、频率复用和簇（区群）的构成1、区群的概念区群的概念：把由若干个使用全部频率的小区组成的集合称为一个簇。

同频小区：不同簇中使用相同频率的小区同频复用距离：任意两个同频小区之间的距离当前16页，总共64页。16

2、构成簇（区群）的条件簇之间可以邻接且无空隙无重叠的进行覆盖相邻簇中同频小区之间的距离相等3、簇内小区数可以证明，区群内的小区数应满足下式：式中，i、j为相邻同频小区间的相隔小区数，取正整数且不同时为零当前17页，总共64页。17非正交蜂窝坐标当前18页，总共64页。18示例(i=j=2)单个Cell的面积为同信道小区之间的距离为rhh’超级六边形的高h’=d/2区群尺寸为当前19页，总共64页。194837282116437271913932819127422113731143210

Nij簇内小区数N的取值当前20页，总共64页。20

三、同频复用距离1、确定同频小区间位置的方法自某小区A出发，先沿边的垂线方向跨i个小区，再按逆时针方向转60度，再跨j个小区，就可以找到同频小区，共6个。当前21页，总共64页。21

2、同频复用距离、同频复用比同频复用距离D：相邻的两个簇中，位置对应的两个同频小区中心之间的距离可见，簇内小区数N越小，同频小区之间的距离越近，抗同频干扰的性能越差，但频率利用率越高。当前22页，总共64页。22

四、中心激励与顶点激励中心激励：基站设在小区的中央，由全方向天线形成圆形覆盖区顶点激励：若基站设在正六边形的三个顶点上，用扇形辐射的定向天线。优点：消除障碍物阴影，对来自天线方向图主瓣之外的干扰有一定的隔离度当前23页，总共64页。23中心激励顶点激励当前24页，总共64页。24

五、频率复用模式对于全向覆盖并由N个小区组成的区群，频道总数被分成N组，每个小区分给一个频道组，区群获得全部频率。相邻的区群重复使用相邻的频率分配模式频率复用模式的确定主要以同频干扰防护门限为依据。若N太大，则每个小区中分得的频道数太少；若N太小，每个小区频道数增加，但由于同频小区距离近而使同频干扰增大。常用的N=12，9，7，4，3。当前25页，总共64页。25举例：GSM频率规划方式若为无方向性天线，采用N=7复用方式若为方向性天线，一般采用4×3复用方式、话务密集区采用3×3复用方式BB1B3B2CC1C3C2DD1D3D2BB1B3B2CC1C3C2DD1D3D2AA1A3A2AA1A3A2BB1B3B2CC1C3C2DD1D3D2BB1B3B2CC1C3C2DD1D3D2AA1A3A2BB1B3B2CC1C3C2AA1A3A2BB1B3B2CC1C3C2DD1D3D2AA1A3A2BB1B3B2AA1A3A2当前26页，总共64页。26A1B1C1D1A2B2C2D2A3B3C3D3123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536当前27页，总共64页。272.3移动通信网的信道分配策略

信道分配策略主要有两类：固定的和动态的当前28页，总共64页。282.3.1固定信道分配概念：将频道固定分配给某个小区使用，蜂窝系统采用此法

1、分区分组法遵循的准则所需波道尽量占用最小的频段，即尽量提高频段利用率为避免同道干扰，在单位无线区群内不能使用相同波道为避免三阶互调干扰，在每个无线小区内应采用无三阶互调波道组。几个干扰信号（ωA、ωB、ωC）与受干扰信号的频率（ωS）之间满足2ωA-ωB=ωS或ωA+ωB-ωC=ωS干扰信号的幅度足够大；干扰（信号）站和受干扰的接收机都同时工作产生互调干扰的基本条件当前29页，总共64页。29

2、等频距分配法按信道之间的频距相等的原则进行信道分组，是大容量蜂窝网广泛使用的方法。优点：只要频距选得足够大，就可以有效地避免邻道干扰、控制简单；缺点：信道的利用还不够充分当前30页，总共64页。30

举例：GSM系统中的频率分配

频道组号123456789101112各频道组频道号767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124当前31页，总共64页。312.3.2动态信道分配概念：每个无线区使用的信道数是不固定的，当某时刻业务量大时，使用的信道数就多，否则就少，以增大系统容量和改善通信质量。其特点：控制复杂频率利用率高当前32页，总共64页。32信道借用策略概念：如果某小区租户的所有信道都已被占用，允许该小区从相邻小区中借用信道。当前33页，总共64页。33呼损率与出租信道数变化关系在不同热点小区到达率条件下最佳出租信道数和呼损率当前34页，总共64页。342.4干扰和系统容量蜂窝系统中的干扰主要有两种类型：同频干扰和邻频干扰

当前35页，总共64页。352.4.1同频干扰概念：同频小区之间的干扰两种同频干扰：1）MS接收信号和同频干扰

2）BS接收信号和同频干扰功率频率f1相同信道干扰区域当前36页，总共64页。36

同频复用比Q：同频复用距离和小区半径的比值对于正六边形小区

1212345345671267123451234567345671

267123453456767Q=D/ro=4.6N=7DR2132421313424134当前37页，总共64页。37结论：N，D，抗同频干扰的性能，但频率利用率在满足同频干扰比指标的条件下，应尽量提高频率利用率（N尽量小）。当前38页，总共64页。38

1、全向小区S/I的计算前提：忽略噪声的影响，MS作为接收方则S/I为：其中，S是来自目标基站中的想获得的信号功率，Ii是第I个同频干扰小区的基站信号对移动台的干扰功率。假设：同频BS的发射功率相等，且距被干扰MS的距离为则S/I为：最好情况下，令：则C/I为：当前39页，总共64页。39

最坏情况下：MS位于小区的边缘则S/I为：令：则S/I为：（式2）当前40页，总共64页。40举例：若蜂窝系统的前向信道要求的信干比为17dB，假设第一层中有6个同频小区，且它们与移动台之间的距离都相同，路径损耗指数n=4。讨论：当采用N=7的复用模式时，能否满足信干比要求？解：N=7,n=4,m=6根据式（1），所以，满足信干比要求当前41页，总共64页。412、降低同频干扰的措施

定向天线覆盖同频复用距离和频率分配方案的最佳化天线高度和功率控制天线俯仰角的调整调整天线方位角当前42页，总共64页。422.4.2邻频干扰1.概念来自使用信号频率的相邻频率的信号干扰

2.降低邻频干扰的措施精确的滤波有效的信道分配当前43页，总共64页。432.4.3功率控制

有利于延长用户设备的电池寿命显著减小系统中反向信道的S/I功率控制对于CDMA扩频通信系统来说尤为重要

当前44页，总共64页。442.4.4蜂窝系统容量的改善

提高蜂窝系统容量的常用方法：小区分裂（CellSplitting）、小区扇形化（Sectoring）和覆盖区分区域1、小区分裂在现有小区的基础上划分更小的小区，增加新的蜂窝的小区，并在适当的地方增设新的基站。分裂后的每个小区都有自己的基站，基站的天线高度要相应降低，发射机功率也要减小目的：通过增加基站数量，使得单位覆盖面积内的信道数增加，从而提高频率复用率，增大系统容量当前45页，总共64页。45当前46页，总共64页。46

2、扇区化在原小区的基础上，将中心设置基站的全向覆盖区分成几个定向天线的小区优点：1、增加了小区数目，却不增加基站数量

2、重叠区小，有利于越区切换

3、利用天线的定向辐射性能，降低了同频干扰

4、减小维护工作量和基站建设投资当前47页，总共64页。47360O度全向小区定向小区（扇区化）120度60度当前48页，总共64页。48S1S2S0当前49页，总共64页。492.5多信道共用技术

多信道共用就是指，在一个无线区内的n个信道为该无线区内的所有用户共用。当前50页，总共64页。502.5.1话务量、呼损率、信道利用率、系统用户数1、话务量流入话务量A：单位时间内（通常是1小时）发生的平均呼叫次数λ与每次呼叫平均占用无线波道的时间S（通常以小时为单位）的乘积。单位为“爱尔兰”完成话务量：在系统流入的话务量中，完成接续的那部分话务量。其中，λ0为单位时间内呼叫成功的次数损失话务量：未完成接续的那部分话务量当前51页，总共64页。51举例：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，则这些信道上的流入（或称为呼叫）话务量为多少？解：λ＝2100次/小时，S=2分钟/次

流入话务量为＝2100×2/60=70爱尔兰当前52页，总共64页。522、呼损率损失话务量占流入话务量的比例爱尔兰公式：表示了呼损率B、共用波道数n和流入话务量A三者的定量关系说明：Erlang公式B是阻塞呼叫清除公式，它用于没有排队的情况，即用户发起呼叫是如果系统有空闲信道则立即进入，如果没有空闲信道呼叫会被拒绝并清除。

ErlangB公式：当前53页，总共64页。53当前54页，总共64页。543、信道利用率每个信道平均完成的话务量当前55页，总共64页。554、系统用户数集中系数K：最忙一小时的话务量与全天话务量之比每用户的忙时话务量：其中，每一用户每天平均呼叫次数为C，每次呼叫平均占用波道的时间为T（秒/次）每个信道所能容纳的用户数：全网的用户数：当前56页，总共64页。56举例：某一无线小区有8个信道，统计每天每个用户呼叫3次，每次占用信道120秒，忙时集中系数为10％，当阻塞率为10％时，试问系统能容纳多少用户？平均每个信道用户数为多少？信道利用率为多少？解：n=8，C＝3次/天，T=120秒，K=10%，B=10%