第2章 移动通信原理

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1、移动通信原理教师：龚萍pgong@bupt.edu.cn1蜂窝的概念:系统设计基础◆蜂窝的基本概念◆频率复用◆信道分配策略◆切换策略◆干扰与系统容量◆提高蜂窝系统容量2§2.1蜂窝的基本概念1.大区制早期移动通信系统3大区制l单一、高发射功率，天线在高处l基站发射～50w,覆盖半径30～50Kml运行于中小城市或业务量,不大的大城市。早期在1千平方英里范围,支持最多同时用户12。l无频率复用问题4大区制优点:网络结构简单、经济,无需独立交换设备；缺点:容量低,用户容量在1000以下,总话务量在20爱尔兰以下52.小区制●解决频谱拥挤，增加容量，即利用有限频谱提供很高的

2、容量●蜂窝的概念。·多个低功率发射的小区·每个区覆盖小·每个基站分配总信道数的一部分·靠近的基站分配不同的信道组，以减少干扰·信道可复用多次，从而增加容量，但同信道干扰可接受。6§2.2频率复用l小区制将每个小区的覆盖限制到其边界内，可使用同一组信道在相距足够远的小区使用。l频率复用或频率规划：为系统内所有小区的基站选择和分配信道组的设计过程。71.小区形状l为了实现无缝隙覆盖，一个个天线辐射源产生的覆盖圆形必然会产生重叠。在通信中重叠区就是干扰区。那么在理论上采用什么样的多边形无缝隙结构才能使实际的天线覆盖圆圈重叠最小呢？l多个小区覆盖大区，但无重叠。无重叠、等面积

3、覆盖只有三种形状：正三角形，正方形和正六边形。r：小区中心到最远点的距离(实际为外接圆半径)8小区形状相邻区域中心距离小区形状小区面积正三角形正方形正六边形最大9小区形状结论：当r一定的时候,l正六边形区域的中心距离最大l正六边形区域的小区面积最大所以：当总覆盖面积一定时，正六边形所用小区数最少。为达到中心到边缘的信号功率满足一定要求时，小区间干扰最小。102.基站发射机的位置中心激励：全向天线顶点激励：扇形定向天线基站位置：实际允许1/4小区半径的偏移113.频率复用概念（1）相同频率组用同一个字母（2）实际的小区覆盖是不规则的，由场强测量或传播预测模型来确定。实际

4、小区覆盖的确定：基站和移动台同功率通信地轮廓线。12频率复用◆蜂窝移动通信系统中为了满足用户数量不断增长的需求,同时又要避免干扰，采用了频率复用的方法；◆相邻近小区不能采用相同的信道，而为了实现同一信道在服务区内重复使用，同信道小区之间留有足够的空间隔离距离。满足空间隔离距离的区域称为频率复用区。◆在同一个频率复用区内的小区组成了一个蜂窝区群，且只有在不同的区群间的小区才能实现信道复用。◆区群组成的基本条件：区群之间可以互相邻接，且无缝隙、无重叠的进行覆盖；相互邻接的区群应保证各个相邻同信道小区之间的距离相等13在第一代模拟移动通信网中经常采用7*3/21区群结构，即

5、每个区群中包含7个基站，而每个基站覆盖3个小区，每个频率只用一次。在第二代数字式GSM系统中，经常采用4*3/12模式；其结构如下：144．频率复用分析簇或区群（cluster）：共同使用全部可用频率的N个小区。◆S：分配的频带确定的可用信道数k：每小区分配的信道数（K

6、每小区的信道数增加;而小区面积大小不变，则小区数不变，故容量增加。即M增大，C=MS增加，但此时同频小区距离减小，同信道干扰增加。l若采用最小可能的N值可提高容量。18频率复用分析频率复用因子（frequencyreusefactor）：1/N每小区只分配给可用信道的1/N,若1/N大，则分配给每小区的信道数多。每簇小区数N满足：此处，i,j为非负整数。19频率复用分析N=9+6+4=19N=4+2+1=7寻找最近的同信道邻近小区：（1）沿六角形的中心连线移i个小区（2）逆时针转60⁰，再移j个小区20每簇小区数：假设簇为六边形，如右图中虚线所围，簇的面积为A，每簇中

7、的蜂窝小区数为N。令a为六边形蜂窝小区的面积，则有位于簇中心的小区的第一层同频小区是等距离、对称分布的，离的复用距离为D，因此簇的面积A可表示为：21则每簇的小区数N有把代入，得：即有：22频率复用分析例2.1整个33MHz分配给一个FDD蜂窝系统。使用2个25KHz的单工信道构成全双工的话音或控制信道，计算每小区可用信道数。（a）4-小区复用；（b）7-小区复用；（c）12-小区复用；(d)若1MHz的频谱专用做控制信道，确定在三种系统中每小区的控制与话音信道均匀分配方案。23频率复用分析解：总信道数：＝＝660(a)N=4,660/4=165信道