无线通信原理

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1、第三章蜂窝的概念：系统设计基础河南大学物理与电子学院代震1074173856@qq.com主要内容频率复用信道分配和切换策略干扰和容量中继和服务等级提高蜂窝系统容量背景早期移动通信系统的设计目标是通过使用安装在高塔上的、单个的大功率发射机而获得一个大面积的覆盖范围。虽然这种方式能获得很好的覆盖，但它同时也意味着在系统中不能重复使用相同的频率，因为复用频率将导致干扰。例如，70年代纽约的贝尔移动系统最多能支持1000平方英里内的12个同时呼叫。开始调整移动通信的系统结构，以使其通过有限的无线频率获得大容量的通信，同时又

2、能覆盖大面积的范围，迫在眉睫。无线通信系统的术语定义(1).基站移动无线系统中的固定站台，用户和移动台进行无线通信。基站建在覆盖区域的中央或边缘包含无线信道和架在塔上的发射、接收天线。基站担当的就像桥的功能，将小区中的所有用户的通话通过电话线或微波线路连到MSC(移动交换中心)。MSC协调所有基站的操作，并将整个蜂窝系统连到PSTN(电话网）上去。基站包括有几个同时处理全双工通信的发送器、接收器和支撑几个发送和接收天线的塔。(2)控制信道（Controlchannel）用于呼叫建立，呼叫请求，呼叫初始化和其他标志及控制用

3、途；(3)前向信道（ForwardLinkchannel）用来从基站向用户传送信息的无线信道（下行信道）；(4)反向信道（ReverseLinkchannel）用来从用户向基站传送信息的无线信道（上行信道）；小区内的通信业务是靠双向信道完成的。(5)全双工系统同时允许双向通信的通信系统。发送和接收一般使用两个不同的频道(例如FDD)，而新的无绳或个人通信系统使用TDD技术；(6)半双工系统使用一条信道来发送和接收，只允许单向通信的通信系统。在任一个指定的时刻，用户只能发送或接收信息；(7)切换将移动站从一个信道

4、或基站切换到另一个信道或基站的过程；(8).移动台在蜂窝移动服务中，计划在不确定的地点并在移动中使用的终端。移动台可以是便携的手持部件，或是安装在移动车辆上的设备；(9).移动交换中心MSC在大范围服务区域中协调呼叫路由的交换中心。在蜂窝系统中，移动交换中心将蜂窝基站和用户连到公用交换电话网上。移动交换中心也叫作移动电话交换局；典型的MSC可容纳10万个用户，并能同时处理5000个通话，同样还提供计费和系统维护功能。在大城市里，几个MSC可以使用同一载波。(10).寻呼将简短的信息广播到整个服务区域中，一般通过许多基站同

5、时广播的方式进行；(11).漫游移动台可以在不是最初登记的其他区域内通信；(12)单工系统只提供单向通信的通信系统(信息只被接受，不被确认的(如寻呼)系统中，都是单工系统)；(13)收发信机能同时发送和接收无线信号的设备；3.1概述1974，Bell实验室提出蜂窝概念蜂窝概念是解决频率不足和用户容量的一个重大突破。蜂窝概念是一种系统级的概念，其思想是用许多小功率（小覆盖区）的发射机来代替单个的大功率发射机（大覆盖区），每一个小覆盖区只提供服务范围内的一小部分覆盖。蜂窝通信系统就是将所要覆盖的地区划分为若干个小区，

6、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，由可在移动交换中心（MSC）的统一控制下，实现小区之间的移动用户通信的转接。每个小区的半径可视用户的分布密度在1~10km左右，甚至500m。在每个小区设立一个基站（BS）为本小区范围内的用户服务。特点：用户容量大，服务性能较好，频谱利用率较高，用户终端小巧且电池使用时间长，辐射小等。会出现新的问题：系统复杂、越区切换、漫游、位置登记、更新和管理、以及系统鉴权等。蜂窝的分类宏蜂窝(Macro-cell)：2~20km微蜂窝(Micro-cell)：0.4~2km

7、皮蜂窝(Pico-cell)：<400m分层蜂窝(由多种蜂窝组成)蜂窝小区的形状正六边形小区结构六边形在三种几何形状当中具有最大的中心间隔和覆盖面积，而重叠区域宽度和重叠区域的面积又最小。所以小区都采用正六边形小区结构，形成蜂窝状分布。这意味着对于同样大小的服务区域，采用正六边形构成小区所需的小区数最少，所需频率组数最少，各基站间的同频干扰最小。正六边形最接近于圆形的天线覆盖模式(与正方形、等边三角形比较而言)。区域覆盖服务区形状：带状服务区、面状服务区１.带状服务区带状服务区主要用于覆盖公路、铁路、海岸等。基站天

8、线若用全向辐射，覆盖区形状是圆形的。带状服务区宜采用有向天线，使每个小区呈扁圆形。带状服务区可进行频率再利用。若采用不同信道的两个小区组成一个区群（在一个区群内各小区使用不同的频率，不同的区群可使用相同的频率)，称为双频制。从造