第3章_蜂窝移动通信的组网技术课件

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第3章蜂窝移动通信的组网技术 本章提示第2章分析了在移动通信环境中无线电波的传播问题。要实现移动用户在更大范围内有序的通信，必须解决组网的问题。在1.1.2节中已经介绍了蜂窝移动通信网的基本结构和区群的组成。以区群为基本单元的同频复用就可以构成覆盖很大的区域，构成类似蜂窝结构的移动通信网。 本章提示组网过程中必须解决如下一系列技术问题，才能使网络正常运行：（1）频率资源的管理与频率的有效利用问题；（2）蜂窝网同频复用与同道干扰问题；（3）多信道、多用户共用与多址接入问题；（4）用户移动性与网络移动性的管理问题；（5）有限的频率资源与越来越多的通信容量要求问题；（6）PLMTS网与公用电话网、ISDN、PDN以及与其他移动网的互联、互通问题；（7）信令网与网络智能化问题等。 第3章蜂窝移动通信的组网技术3.1频率资源的有效利用和蜂窝小区的组网通信3.2蜂窝小区的概念和区域覆盖3.3干扰和信道容量3.4移动通信中的多址技术3.5蜂窝移动通信的交换技术3.6蜂窝移动通信的信令技术3.7蜂窝移动通信网综述 3.1频率资源的有效利用和蜂窝小区的组网通信3.1.1频率资源的管理3.1.2频率的有效利用技术3.1.3多信道共用技术 3.1频率资源的有效利用和蜂窝小区的组网通信无线通信是利用无线电波在空间传递信息的。当前移动通信发展所遇到的最突出问题，就是如何将有限的可用频率有秩序地提供给越来越多的用户使用而不相互干扰，这就涉及到频率的管理与有效利用。 3.1.1频率资源的管理频率是一种特殊资源。它并不是取之不尽的。与别的资源相比，频率有一些特殊的性质。频率的分配和使用需在全球范围内制定统一的规则。 3.1.1频率资源的管理国际上，由国际电信联盟（ITU）召开世界无线电管理大会，制定无线电规则，包括各种无线电系统的定义、国际频率分配表和使用频率的原则、频率的分配和登记、抗干扰的措施、移动业务的工作条件以及无线电业务的分类等。 3.1.1频率资源的管理移动电话使用频段主要在150MHz、450MHz和900MHz、1800MHz、1900MHz频段。双工移动通信网规定工作在各频段的收、发频差分别为：VHF频段为5.7MHz，UHF450MHz频段为10MHz；UHF900MHz频段为45MHz。同时规定基站对移动台（下行链路）为发射频率高，接收频率低；反之，移动台对基站（上行链路）为发射频率低，接收频率高。 3.1.1频率资源的管理国家统一管理频率的机构是国家无线电管理委员会，移动通信组网必须遵守国家有关规定，并接受当地无线电管理委员会的具体管理。 3.1.2频率的有效利用技术频率的有效利用就是从时间域、空间域和频率域这三个方面采用多种技术，以设法提高频率的利用率。（1）时间域的频率有效利用（2）空间域的频率有效利用（3）频率域的频率有效利用 3.1.2频率的有效利用技术频率域的频率有效利用有两种方法：信道的窄带化和宽带多址技术。宽带多址技术有频分多址（FDMA，即在频率域上划分信道，每一用户占用一定的频带）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）以及它们的组合等。 3.1.3多信道共用技术1．呼叫话务量与忙时话务量话务量是通信系统通话业务量或繁忙程度的指标。其性质如同客流量，具有随机性，只能用统计方法获取。 1．呼叫话务量与忙时话务量呼叫话务量，是指单位时间（一小时）内的平均电话交换量，可用下面关系式表示：A=C·t0 1．呼叫话务量与忙时话务量如果以t0小时为单位，则话务量A的单位是Erl。如果在一个小时之内连续地占用一个信道，则其呼叫话务量为1Erl。这是一个信道所能完成的最大话务量。 1．呼叫话务量与忙时话务量用户忙时话务量是指一天中最忙的那个小时（即“忙时”），每个用户的平均话务量，用AB来表示。AB是一个统计平均值。同时，将忙时话务量与全日话务量之比称为集中系数，用K表示。因为K反映了这个通信系统“忙时”的集中程度，即忙时话务量在全天话务量中所占的比例。 2．容量在多信道共用时，容量有两种表示法。系统所能容纳的用户数（M）为 2．容量每个信道所能容纳的用户数（m）为 3．呼损率在一个通信系统中，呼叫失败的概率称为呼叫损失概率，简称呼损率，记为B。设A′为呼叫成功而接通电话的话务量，简称完成话务量。C0为1小时内呼叫成功而通话的次数，t0为每次呼叫平均占用信道的时间，则完成话务量为A′=C0·t0 3．呼损率呼损率为B= 3．呼损率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。呼损率在数值上等于呼叫失败次数与总呼叫次数之比的百分数。呼损率B称为系统的服务等级（或业务等级），记为GOS。GOS是系统的一个重要质量指标。呼损率与话务量是一对矛盾，即服务等级与信道利用率是矛盾的。 3．呼损率如果呼叫具有下列性质：①每次呼叫相互独立，互不相关，即呼叫具有随机性；②每次呼叫在时间上都有相同的概率；③每个用户选用无线信道是任意的，且是等概的，则呼损率可按下式计算： 3．呼损率这就是电话工程中的第一爱尔兰公式，也称爱尔兰B公式。 4．信道利用率多信道共用时，信道利用率是指每个信道平均完成的话务量。因此如果已知B、n，根据表3-1可算出A值，然后由上式求出。 3.2蜂窝小区的概念和区域覆盖3.2.1蜂窝小区的概念3.2.2大区制小容量3.2.3频率复用和小区制移动通信系统 3.2.1蜂窝小区的概念蜂窝的概念是一个系统级的概念，其思想是用许多小功率的发射机来代替单个的大功率发射机，每一个小的覆盖区只提供服务范围内的一小部分覆盖。移动通信网的区域覆盖方式分为两类：一类是小容量的大区制；另一类是大容量的小区制。 3.2.2大区制小容量大区制是指一个基站覆盖整个服务区。为了增大通信用户量，大区制通信网只有增多基站的信道数（装备量也随之加大），但这总是有限的。因此，大区制只能适用于小容量的通信网，例如用户数在1000以下。 3.2.2大区制小容量这种制式的控制方式简单，设备成本低，适用于中小城市、工矿区以及专业部门，是发展专用移动通信网可选用的制式。 3.2.3频率复用和小区制移动通信系统为整个系统中的所有基站选择和分配信道组的设计过程叫做频率复用或频率规划。小区制移动通信系统的频率复用和覆盖有两种，一种是带状服务覆盖区；另一种是面状服务覆盖区。 3.2.3频率复用和小区制移动通信系统图3-1双频组和三频组频率配置 3.2.3频率复用和小区制移动通信系统②面状服务覆盖区无线移动通信系统广泛使用六边形研究系统覆盖和业务需求。实际上，由于无线系统覆盖区的地形地貌不同，无线电波传播环境不同，产生的电波的长期衰落和短期衰落不同，因而一个小区的实际无线覆盖是一个不规则的形状。 3.2.3频率复用和小区制移动通信系统当用六边形来模拟覆盖范围时，基站发射机或者安置在小区的中心（中心激励小区），或者安置在六边形的顶点之中的三个上（顶点激励小区）。 3.2.3频率复用和小区制移动通信系统图3-2蜂窝系统的频率复用 3.2.3频率复用和小区制移动通信系统考虑一个共有S个可用的双向信道的蜂窝系统，如果每个小区都分配K（K