第2章移动通信网ppt课件.ppt

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1、第2章移动通信网2.1引言2.2移动通信体制2.3移动通信的信道结构2.4蜂窝移动通信系统的频率配置2.5移动通信环境下的干扰2.6蜂窝移动通信网络的频率规划2.7多信道共用技术2.8移动性管理2.9无线资源管理技术2.1引言移动通信网就是承接移动通信业务的网络，主要完成移动用户之间、移动用户与固定用户之间的信息交换。这里的“信息交换”不仅仅指双方的通话业务，还包括数据、传真和图像等通信业务。一些移动通信网直接向社会公众提供移动通信业务，与公共交换电话网（PSTN）联系密切，并经专门的线路进入公共交换电话网，我们称之为公用移动电话网，简称公网。也有的移动通信网是一些专用网，并不

2、对公众开放，不进入电话网，或与PSTN的互连较少，如工业企业中的无线电调度、公安指挥、交通管理、海关缉私、医疗救护等部门使用的无线电话网，通常称之为专用移动通信网，简称专网。2.2移动通信体制2.2.1大区制移动通信网大区制就是在一个服务区域(如一个城市)内只有一个或几个基站（BaseStation，BS），并由它负责移动通信的联络和控制，如图2-1所示。通常为了扩大服务区域的范围，基站天线架设得都很高，发射机输出功率也较大(一般在200W左右)，其覆盖半径大约为30～50km。图2-1大区制移动通信示意图由于电池容量有限，通常移动台发射机的输出功率较小，因此移动台距基站较远时

3、，移动台可以收到基站发来的信号(即下行信号)，但基站收不到移动台发出的信号(即上行信号)。为了解决两个方向通信不一致的问题，可以在服务区域中的适当地点设立若干个分集接收站，如图2－1中的虚线所示，以保证在服务区内的双向通信质量。在大区制中，为了避免相互间的干扰，在服务区内的所有频道(一个频道包含收、发一对频率)的频率都不能重复。比如，移动台MS1使用了频率f1和f2，那么，另一个移动台MS2就不能再使用这对频率了;否则，将产生严重的同频干扰。因而，这种体制的频率利用率和通信容量都受到了限制，满足不了用户数量急剧增长的需要。大区制的优点是组成简单，投资少，见效快，主要用于专网或用户

4、较少的地域。例如，在农村或城镇，为节约初期工程投资，可按大区制设计考虑。但是，从远期规划来说，为了满足用户数量增长的需要，提高频率的利用率，还需采用小区制的办法。2.2.2小区制（蜂窝）移动通信网小区制就是把整个服务区域划分为若干个无线小区（Cell），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，又可在移动业务交换中心（MSC）的统一控制下，实现小区之间移动用户通信的转接，以及移动用户与市话用户的联系。比如，可以把图2-1中的服务区域一分为七，如图2-2所示。每个小区（半径为2～20km，目前小的有1～3km，有的城市为500m）各设一个小功率基站(BS1～B

5、S7)，发射功率一般为5～20W，以满足各无线小区移动通信的需要。随着用户数的不断增加，无线小区还可以继续划小为微小区（Microcell）和微微小区（Picrocell），以不断适应用户数增长的需要。在实际中，用小区分裂（CellSplitting）、小区扇形化（Sectoring）和覆盖区域逼近（CoverageZoneApproaches）等技术来增大蜂窝系统容量。小区分裂是将拥塞的小区分成更小的小区，每个小区都有自己的基站并相应的降低天线高度和减小发射机功率。由于小区分裂提高了信道的复用次数，因而使系统容量有了明显提高。假设系统中所有小区都按小区半径的一半来分裂，如图

6、2-3所示，理论上，系统容量增长接近4倍。小区扇形化依靠基站的方向性天线来减少同频干扰以提高系统容量，通常一个小区划分为3个120°的扇区或是6个60°的扇区。图2-2小区制(蜂窝)移动通信网采用小区制不仅提高了频率的利用率，而且由于基站功率减小，也使相互间的干扰减少了。此外，无线小区的范围还可根据实际用户数的多少灵活确定，具有组网的灵活性。采用小区制最大的优点是有效地解决了频道数量有限和用户数增大之间的矛盾。所以，公用移动电话网均采用这种体制。但是这种体制在移动台通话过程中，从一个小区转入另一个小区时，移动台需要经常地更换工作频道。无线小区的范围越小，通话中切换频道的次数就越

7、多，这样对控制交换功能的要求就提高了，再加上基站数量的增加，建网的成本就提高了，所以无线小区的范围也不宜过小。通常需根据用户密度或业务量的大小来确定无线小区半径，目前，宏小区半径一般为（1～5）km。图2-3按小区半径的一半进行小区分裂示意图当基站采用全向天线时，基站覆盖区大致是一个圆。当多个无线小区彼此连接并覆盖整个服务区时，可以用圆的内接正多边形来近似。能全面覆盖一个平面的正多边形有正三角形、正方形、正六边形三种。在这三种小区结构中，正六边形小区的中心间隔和覆盖面积都是最大的