第3章组网素材.ppt

1、南京邮电大学通信和信息工程学院，第三章移动通信网络原理，3.1移动通信网络的基本概念3.2区域垄断和提高信道配置3.3蜂窝系统容量的方法3.4多信道共享技术3.5移动通信网络结构3.6移动信令3.7系统的移动性管理， 南京邮电大学通信与信息工程学院，本章知识点学习如何通过地区垄断提高蜂窝系统的容量，多通道共享如何构建蜂窝网络结构，第三章移动通信网络的原理， 掌握移动通信网络系统级概念的建立：基本概念小区控制区域垄断(确定同频小区)等频率距离分配法提高蜂窝系统容量的方法系统容量、信道利用率的计算、移动通信网的网络结构信令结构、南京邮电大学通信和信息工程学院、 第三章移动通信网络的原理3.1移动通

2、信网的基本概念3.2区域垄断和信道配置3.3提高蜂窝系统容量的方法3.4多信道共享技术3.5移动通信网络结构3.6移动信令3.7系统的移动性管理，移动通信网是支撑移动通信业务的网络，主要在移动用户之间空中网络(无线网络)地面网络(有线网络)，3.1移动通信网的基本概念，空中网络是移动通信网的主要部分，主要是多址频率复用和区域垄断切换和位置更新地面网络部分，服务区域内各基站的相互连接基站和固定网络(PSTN 数据网等)，3.1移动通信网的基本概念3.1移动通信网的基本概念，南京邮电大学通信和信息工程学院，第3章移动通信网络的原理， 3.1移动通信网的基本概念3.2区域垄断和信道配置3.3提高蜂窝

3、系统容量的方法3.4多信道共享技术3.5移动通信网络结构3.6移动信令3.7系统的移动性管理、南京邮电大学通信和信息工程学院3.2.1区域霸盖1， 区域控制移动通信系统：使用高塔上设置的单个大功率发射器(50-200W )获得一个大面积霸盖(半径30-50km )、3.2区域霸盖和信道配置、3.2区域霸盖和信道配置，区域控制方式的优点：网络结构简单， 成本低的地区制方式的缺点：容量小的地区限制了地球曲率地形环境的影响，例如小山和建筑物等死角多路径反射干涉基地的发射功率是有限的(地区制能实现全国的地区制吗？ )移动台的发送功率小，上下存在增益差的适用范围：用户少的地区和专用网，3.2地区的垄断和

4、信道配置，解决地区的垄断的方法分集接收基站的全向发送，设置定向接收同频中继器(直播站)，清除死角，提高基站接收机的灵敏度， 正交广播站工作的基本原理：用前向天线(施主天线)在正交广播机上接收基站的下行信号，用低噪声放大器放大有用的信号，抑制信号中的噪声信号，提高信噪比(S/N )。 进而下变频为中频信号，进行滤波，进行中频放大，频移，上变频为高频，用功率放大器进行放大，从后向天线(重发天线)发送到移动台，同时利用后向天线接收移动台的上行信号，并沿相反路径进行上行放大即，经由低噪声放大器、下变频器、滤波器、中继、上反相器、功率放大器向基站再发送，保证网络的垄断而不增加基站的数量，其成本远低于具有

5、相同效果的微蜂窝系统。 直放站是解决通信网络增长霸权能力的一个优选方案。它与基站相比具有结构简单、投资少、设置方便等优点，可广泛用于不易垄断的死角和弱区。 例如，在商场、酒店、机场、码头、车站、体育馆、地铁、隧道、高速公路、海岛等各种地方，提高通信质量、解决呼叫中断等问题的是中继器之一，也是物理层的连接设备。 小区制的核心思想是，通过使用许多小功率发射机(小垄断区)代替单独的大功率发射机，各小垄断区仅提供服务范围内的部分垄断(1-20km )，双小区制移动通信网的区域垄断，服务区域类型超小区(r0 20km )宏小区(微小区(r0.1km，LOS，NLOS )微微小区(r0.1km )，小区制

6、的优点：频率利用率高的组织网柔性(小区分裂) 2小区制移动通信网的区域垄断、缺点：网络结构复杂、成本高，以下对不同的服务区域进行小区的结构和如果基站天线在整个方向上被发射，则如果采用具有圆形复盖区的形状的有向天线，则每个小区将形成扁平的圆形。 2小区制移动通信网的区域复盖、2小区制移动通信网的区域复盖、频率的胶带网如图所示。 各小区半径为r，相邻小区的重叠宽度为a，第n 1区和第1区为同一频率小区。 因此，可以计算与信号传输距离相同的频率干扰传输距离的比。、1、2、3、n、n、1、DS，r、 分组网络设计考虑：1)确定相邻小区重叠区域的大小的双频率组： s/I=40 log (d-r )/r=

7、40 log (3r-2a )/r三频率组： S/I=40 log (5r - 3a )/r n频率组： s/2 )极端情况下，当以下的频率干扰抑制的决定a=0或者r时，同频率干扰抑制为表3-2 .II .小区网是带状网，与小区组结构相同频率小区距离的计算容易，小区网比较复杂.1)小区形状小区形状采用规则结构。 随着业务量的增加，系统必须增加新的小区和频道。 一旦选择不规则的小区模式，就不能在同一频率干扰下重用频率，从而无法有效地使用频谱分配给另一个小区，设备利用的经济性在系统的发展阶段，系统必须每次对工程投入大量的劳力，重新调整传输，交换和控制资源通过采用规则小区，可以避免这些故障，如双小区

8、制移动通信网的区域的复盖，从全向天线发射的复盖区域为圆形，为了不留下空隙地复盖，必须考虑到圆形服务区域之间的重叠后， 实际上各辐射区域的有效复盖区域是多边形，正多边形没有空隙，不重叠地复盖平面区域应采取三种形状的参数对照表-(p61).2 .小区制移动通信网络的区域垄断，南京邮电大学通信和信息工程学院，2 .小区制移动通信网络的区域垄断，2 ) 区域组的构成区域组(集群):共同使用所有可用频率的相邻的n个区域组的两个条件：区域组间可以相邻，而且可以无间隙地复盖相邻的区域组，各相邻的同一频率区域间的距离相等的区域组内的小区数满足下式其中I和j是非负整数。 (i=0，j=0，jj0 )、南京邮电大

9、学通信和信息工程学院、频率复用模式如上述研究和设计的区域组和集群一样，通过反复使用，在有限的频率资源上产生无限的系统容量的技术被称为频率复用技术，这些基本的区域组和集群被称为基本复用常用的基本复用模式N=3、4、7、9、12示例： i=2、j=1、N=7、TACS AMPS i=1、j=1、N=3、GSM i=2、j=0、N=4、GSM i=1、j=0、N=1、CDMA、 南京邮电大学通信与信息工程学院，3 )同频率小区间的距离(参照图3-11 )逆时针旋转60度移动I个小区，垂直于六边形的任意边移动j个小区，i=1，j=2，n=7，4 )中心激励和顶点激励，中心激励：在各小区中，基站设置在小

10、区的中央顶点激励：将基站设计为各小区的六边形的三个顶点，各基站采用120度扇区辐射的定向天线，分别独占三个相邻小区的各三分之一的区域，各小区用三度扇区天线共同独占。 减少、和系统的同一频率干扰，3 .信道频率分配、和信道(频率)分配是频率复用的前提。 频率分配有两种基本意义。 一个信道组，根据移动网的需要将所有信道分成多个组的第二个信道分配，以固定或动态的分配方式分配给小区网络的用户。 频率组原则：国家规定、双重方式、方式决定的总信道数根据系统的性能和设计决定了同一频率复用的距离， 确定信道组数频率分配的原则：通过对移动通信工具的相邻信道干扰的抵抗力，确定相邻信道的最小频率标准化、长期计划，

11、必须设定新网络和重叠网络的频率分配的协调的例子： TACS和GSM系统的动作tacs:15mhz 890，935，950，25khz带宽15MHz/25KHz=600 (信道) GSM:10mhz 905915，950， 960khz带宽10MHz/200KHz=50 (频道)南京邮电大学通信和信息工程学院， 信道(信道)分配方法固定信道分配法：业务分配相对固定分区分配法：避免三次互调，但不考虑相邻信道干扰的等频率间隔分配法：以等频率间隔配置信道时， 如果频率间隔足够大，则可以避免相邻信道干扰和互调干扰的动态信道分配方法：动态配置方法：随着业务量的变化，准备全信道灵活配置方法：几个信道，根据需

12、要向某个小区提供。 GSM采用43种复用方式，即4个基站，每个基站采用3个小区，根据系统C/I请求，以12信道组等频率分配法的第三信道组的信道号(前5个)，南京邮电大学通信和信息工程学院，带网的固定信道分配a ) b )基于每个无线小区的业务量，决定每个组所需的信道数(用爱尔兰式计算) c，对每个组进行信道频率分配。 2 )蜂窝状固定信道分配(面状网) a根据需要决定相同频率复用比D/r0，决定单位无线区域组(集群)、即基本复用模式的n。b )基于每个无线小区业务量来决定每个组所需的信道数(根据爱尔兰式计算)，第三章移动通信组的原理， 3.1移动通信网的基本概念3.2区域垄断和信道配置3.3蜂

13、窝系统提高容量的方法3.4多信道共享技术3.5移动通信网络结构3.6移动信令3.7系统的移动性管理3.3蜂窝系统的容量的方法： 问题提取系统容量与用户需求之间的矛盾是推动移动通信发展的主要动力之一同频干扰是限制系统容量的主要因素之一实际问题：在抑制同频干扰的基础上，如何通过系统设计获得最大的系统容量， 为了解决无法仅通过增加发射机的发送功率来解决同频干扰对系统容量产生的影响同频干扰的问题，需要找出相同频率干扰和系统容量之间的关系。按照同一频率复用比，q越大，同频小区距离越远，同频干扰越小同一频率复用程度越低，频率复用后的系统容量越是c :系统中的信道总数l :可用无线信道总数k :每个小区的信

14、道数n :簇大小m :系统中的小区总数：簇复制次数，南京邮电大学通信和信息工程学院，同频率干扰和系统容量的函数四、 南京邮电大学通信与信息工程学院，同频干扰与系统容量的关系，2，S/I与q的关系，(2)假设每个基站的发射功率相等，在全霸复盖区域平均接收信号功率随距离指数下降，路径衰减指数相同，南京邮电大学通信与信息工程学院，同频干扰与系统(3)仅考虑第一层同频干扰小区，小区边界移动站接收的信号的干扰比包括南京邮电大学通信与信息工程学院、同频干扰与系统容量的关系；(4)所有干扰基站与移动站之间的距离近似为d，南京邮电大学通信与信息工程学院、同频干扰与系统容量的关系； 南京邮电大学通信与信息工程学

15、院，同频干扰与系统容量的关系3 .影响系统容量的主要因素系统要求的信噪比S/I对系统容量的影响AMPS系统，18dB，提供良好的语音质量GSM系统，9dB，q越小，系统容量越大， 降低系统信噪比的要求可以提高系统容量，南京邮电大学通信和信息工程学院，将3.3.2小区分裂拥挤的小区分割成更小的小区的方法，每个小区都有自己的基站，相应地降低天线的高度，降低发射功率。 其效果是通过增加信道的多重性来增加系统的容量。 第3章移动通信网络的原理、3.1移动通信网络的基本概念3.2区域垄断和信道配置提高3.3蜂窝系统容量的方法3.4多信道共享技术3.5移动通信网络结构3.6移动信令3.7系统的移动性管理、

16、多信道共享是什么？ 通过网络中的许多用户共享相对较少的无线信道，即，按需将信道从可用信道库分配给用户，信道利用率可显着提高。 m个用户，n频道MN没有堵车MN堵车m和n有什么关系是合理的呢？ 业务量和呼叫损失问题、3.4多信道共享技术、3.4.1业务量和呼叫损失、1、呼叫业务量是测量通信系统业务量或繁忙度的指标。 其性质如客流量，具有随机性，只能用统计方法得到。 通话(来电)通信量：通话请求速率乘以平均占有信道时间的完成通信量：通话成功速率乘以平均占有信道时间的值。 t0是每个通话的平均保持时间(时间/次)，c单位时间内的每个用户的平均通话请求次数(次/时间)。 两者相乘得到的是无量纲量，其单

17、位被命名为“爱尔兰”(Erlang )。 南京邮电大学通信和信息工程学院，3.4.1业务量和呼叫损失，如果一小时内持续占用一个信道，其呼叫业务量为1 Erl。 这是信道可以达到的最大业务量。例如，假设在100个频道上，平均每小时有2100次呼叫，平均一次呼叫时间为2分钟，则这些频道上的呼叫业务量为南京邮电大学通信和信息工程学院，3.4.1业务量和呼叫损失，2，呼叫丢失率为频道在一种通信系统中，将导致呼叫失败的概率称为呼叫失败概率，并简单地称为呼叫丢失率(b )。 呼叫丢失率的物理含义是有损业务量与呼叫业务量的比率，其还被称作系统服务等级(GOS )。 呼叫损失率越小，成功呼叫概率越大，用户就越满意。 一是增加系统容量，二是减少用户数量