移动通信技术——第4章--移动通信系统组网.ppt

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1、第4章移动通信系统组网蜂窝组网技术4.1无线系统的信道分配4.2本章主要内容如下。①蜂窝组网的必要性及蜂窝小区的特性。②无线系统的信道分配策略。③多信道共用的意义。④话务量、服务等级和信道数的关系。⑤蜂窝组网干扰和不同接入方式的容量分析。⑥蜂窝系统的移动性管理。⑦GSM系统的蜂窝网络设计。4.1蜂窝组网技术4.1.1移动通信网的区域覆盖1．大区制大区制是指在特定的服务区内只设一个基站，负责服务区内所有用户的无线链路使用，如图4-1所示。图4-1大区制示意图2．小区制（1）小区制的特点在小区制（每个基站仅覆盖一个小区）网络中为了满足系统频率资源

2、和频谱利用率之间的约束关系，我们需要将相同的频率在相隔一定距离的小区中重复使用来达到系统的要求。图4-2小区制示意图（2）带状网带状网主要用于覆盖公路、铁路、水运航道、海岸沿线等狭长区域，如图4-3所示。基站天线若用全向辐射，覆盖区形状是圆形的，如图4-3（a）所示，带状网宜采用有向天线，使每个小区呈扁圆形，如图4-3（b）所示。图4-3带状网（3）面状网假定整个服务区的地形、地物相同，基站采用全向天线无空隙地覆盖整个平面的服务区，全向天线辐射的覆盖区域是一个圆。圆形辐射区之间一定含有很多的交叠，在考虑了交叠之后，实际上每个辐射区的有效覆盖区

3、是一个多边形。小区形状如图4-6所示。图4-6小区的形状在辐射半径r相同的条件下，计算出3种形状小区的邻区距离、小区面积、交叠区宽度和交叠区面积如表4-2所示，定性分析也可由图4-6直接看出。表4-23种形状小区的比较4.1.2蜂窝小区的特性1．区群的构成在移动通信中，为了避免同信道干扰，相邻小区显然不能用相同的信道。为了保证同信道小区之间有足够的距离，附近的若干小区都不能用相同的信道。这些不同信道的小区组成一个区群，称为单位无线区群，也叫作一簇。只有不同区群内的小区才能进行信道再用。单位无线区群的构成应满足两个基本条件。（1）单位区群之间可

4、以无空隙无重叠地进行邻接。（2）邻接之后的区群应保证同信道小区之间的中心距离相等。单位无线区群内小区的个数（N）应满足下式：i，j为正整数2．频率复用的概念频率复用的机理基于无线电波传播路径损耗特性，即如果两个基站之间的距离足够远，那么用于一个基站的频率可以在另一个基站上复用。为了理解频率复用的概念，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个信道（k

5、统中复制了M次，则双向信道的总数C可以作为容量的一个度量，即C=MS=MkN3．区群结构的实现单位区群内小区数N越大，同信道小区的距离D就越远，抗同频干扰的性能就越好。但是相应地，单位区群内小区数N越大，需要的信道组越多，频谱利用率下降。所以单位区群内小区数N与同信道小区的距离D为互为矛盾的指标，须折中考虑。实际应用中，将D/r值定义为共道干扰抑制因子、共道再用因子或同频复用因子，用Q表示，即4．中心激励和顶点激励在每个小区中，基站可以设在小区的中央，用全向天线形成圆形覆盖区，这就是“中心激励”方式，如图4-10（a）所示。也可以将基站设计在

6、每个小区六边形的3个顶点上，每个基站采用3副扇形辐射的定向天线，分别覆盖3个相邻小区的各三分之一区域，每个小区由3副120°扇形天线共同覆盖，这就是所谓的“顶点激励”方式，如图4-10（b）所示。图4-10两种激励方式5．蜂窝小区增加容量的方法常用的扩容技术有：小区分裂、扇区划分、选用直放站、微小区技术等。下面重点介绍小区分裂和扇区划分技术。（1）小区分裂小区分裂通过用更小的小区代替较大的小区来允许系统容量的增长，同时采用同频复用因子不变的信道分配策略，通过减小小区半径、重组系统来获得容量的增加。（2）扇区划分技术蜂窝移动通信系统中的同频干扰

7、可以通过使用定向天线代替基站中单独的一根全向天线来减小，其中每个定向天线辐射某一个特定的扇区。这种使用定向天线来减少同频干扰，从而提高系统容量的技术叫做扇区划分技术。扇区划分技术与小区分裂不同，它可以保持小区半径不变，容量的提高是通过减少同频干扰以达到提高频率利用率来实现的。4.2无线系统的信道分配1．频道分组的原则（1）频道分组的原则①根据不同的移动通信系统的无线频率使用要求，选择双工方式、载频中心频率、频道间隔、收发间隔等。②确定无互调干扰或尽量减小互调干扰的分组方法。③考虑有效利用频率资源、减小基站天线高度和尽量减小发射功率，在满足射频

8、防护比的前提下，确定频道分组数。（2）频道分配时需注意的问题①在同一频道组中不能有相邻序号的频道。②相邻序号的频道不能分配于相邻小区或相邻扇区。③应根据移动通信设备