第二章：《蜂窩移動通信系統(tǒng)》

1、1移動通信系統(tǒng)原理與應(yīng)用授課老師：肖悅授課老師：肖悅)辦公地點(diǎn)：電子通信大樓辦公地點(diǎn)：電子通信大樓511511房間房間)教師社區(qū)：教師社區(qū)：http:/http:/ 進(jìn)入進(jìn)入 通信學(xué)院通信學(xué)院 肖悅肖悅 課件下載密碼：課件下載密碼：c co om mm m)電子郵件電子郵件:0/ ( )4 0 l g1 1 0 l g () ( d B )一個同頻小區(qū)DC IC m Imr 2第二章蜂窩移動通信系統(tǒng)蜂窩移動通信系統(tǒng)3第二章 蜂窩移動通信系統(tǒng)) 學(xué)習(xí)重點(diǎn)和要求：學(xué)習(xí)重點(diǎn)和要求：掌握關(guān)于蜂窩的概念掌握關(guān)于蜂窩的概念掌握頻率復(fù)用的概念以及頻率復(fù)用模型掌握頻率復(fù)用的概念以及頻率復(fù)用模型掌握同頻干擾的計(jì)

2、算掌握同頻干擾的計(jì)算理解信道分配策略以及切換策略理解信道分配策略以及切換策略理解干擾與系統(tǒng)容量之間的關(guān)系理解干擾與系統(tǒng)容量之間的關(guān)系理解各種提高系統(tǒng)容量的方法理解各種提高系統(tǒng)容量的方法了解中繼的概念了解中繼的概念掌握服務(wù)等級的計(jì)算掌握服務(wù)等級的計(jì)算4第二章 內(nèi)容 2.1. 蜂窩小區(qū)的概念和特點(diǎn)蜂窩小區(qū)的概念和特點(diǎn) (2.1) 2.2. 干擾和信道容量干擾和信道容量 (2.3) 2.3. 電信業(yè)務(wù)流量與服務(wù)等級電信業(yè)務(wù)流量與服務(wù)等級 (2.4) 2.4. 信道切換策略信道切換策略 (2.2) 本章有大量補(bǔ)充內(nèi)容，請結(jié)合課件及參本章有大量補(bǔ)充內(nèi)容，請結(jié)合課件及參考書考書現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)現(xiàn)代移動通信

3、系統(tǒng)學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)0/ ( )4 0 l g1 1 0 l g () ( d B )一個同頻小區(qū)DC IC m Imr 52.1. 蜂窩小區(qū)的概念和特點(diǎn) 62.1. 蜂窩小區(qū)的概念和特點(diǎn) 2.1.1 大區(qū)制移動通信系統(tǒng)大區(qū)制移動通信系統(tǒng)2.1.2 頻率復(fù)用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)頻率復(fù)用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng) 72.1.1 大區(qū)制移動通信網(wǎng)(1/4)大區(qū)制大區(qū)制在一個服務(wù)區(qū)域（如一個城市）內(nèi)只有一個基站，在一個服務(wù)區(qū)域（如一個城市）內(nèi)只有一個基站，并由它負(fù)責(zé)移動通信的聯(lián)絡(luò)和控制。并由它負(fù)責(zé)移動通信的聯(lián)絡(luò)和控制。 大區(qū)制移動通信網(wǎng)大區(qū)制移動通信網(wǎng)BSMS1MS3MS282.1.1 大區(qū)制移動通信網(wǎng)(2/4)

4、早期的移動通信網(wǎng)一般是大區(qū)制早期的移動通信網(wǎng)一般是大區(qū)制)主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：基站天線很高，幾十幾百米基站天線很高，幾十幾百米基站發(fā)射功率大：基站發(fā)射功率大：50200W覆蓋半徑：覆蓋半徑：3050km)優(yōu)點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，成本低優(yōu)點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，成本低)缺點(diǎn)：頻譜利用率低，服務(wù)性能差，容量小，缺點(diǎn)：頻譜利用率低，服務(wù)性能差，容量小，一般用戶幾十幾百個，一般用于專網(wǎng)。一般用戶幾十幾百個，一般用于專網(wǎng)。92.1.1 大區(qū)制移動通信網(wǎng)(3/4)提高覆蓋半徑是大區(qū)制需解決的問題提高覆蓋半徑是大區(qū)制需解決的問題)決定覆蓋半徑的因素：決定覆蓋半徑的因素：地球的曲率限制了傳輸?shù)臉O限范圍地球的曲率限制了傳

5、輸?shù)臉O限范圍地形環(huán)境影響，信號傳播可能產(chǎn)生盲區(qū)地形環(huán)境影響，信號傳播可能產(chǎn)生盲區(qū)多徑反射限制了傳輸距離多徑反射限制了傳輸距離移動臺發(fā)射功率小，上行信號傳輸距離有限（上下移動臺發(fā)射功率小，上行信號傳輸距離有限（上下行傳輸增益差可達(dá)行傳輸增益差可達(dá)612dB）102.1.1 大區(qū)制移動通信網(wǎng)(4/4)解決上行問題的辦法：解決上行問題的辦法：如圖如圖, 設(shè)置分集接收臺設(shè)置分集接收臺基站發(fā)射用全向天線，接基站發(fā)射用全向天線，接收用定向天線收用定向天線提高基站接收靈敏度提高基站接收靈敏度 大區(qū)制設(shè)置分集接收臺示大區(qū)制設(shè)置分集接收臺示意圖意圖MS1MS2BSRdRdRd112.1. 蜂窩小區(qū)的概念和特點(diǎn)

6、2.1.1 大區(qū)制移動通信系統(tǒng)大區(qū)制移動通信系統(tǒng)2.1.2 頻率復(fù)用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)頻率復(fù)用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng) 122.1.2 頻率復(fù)用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng) -前言(1/2) )小區(qū)制網(wǎng)構(gòu)成方式基本概念小區(qū)制網(wǎng)構(gòu)成方式基本概念小區(qū)制：利用小區(qū)制：利用頻率復(fù)用頻率復(fù)用的概念，將整個服務(wù)區(qū)的概念，將整個服務(wù)區(qū)域劃分成若干個小區(qū)，每個小區(qū)分別設(shè)置一個域劃分成若干個小區(qū)，每個小區(qū)分別設(shè)置一個低發(fā)射功率的基站，負(fù)責(zé)本小區(qū)的通信。低發(fā)射功率的基站，負(fù)責(zé)本小區(qū)的通信。頻率復(fù)用：頻率復(fù)用： N個相鄰的小區(qū)組成一個區(qū)群個相鄰的小區(qū)組成一個區(qū)群(簇簇) 將可供使用的頻道劃分成將可供使用的頻道劃分成N組組 區(qū)

7、群內(nèi)的每個小區(qū)使用不同的頻率組區(qū)群內(nèi)的每個小區(qū)使用不同的頻率組 相鄰區(qū)群重復(fù)使用相同的頻率組分配模式相鄰區(qū)群重復(fù)使用相同的頻率組分配模式132.1.2 頻率復(fù)用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng) -前言(2/2)基本小區(qū)有：（基本小區(qū)有：（r0：小區(qū)半徑）：小區(qū)半徑）超小區(qū)：超小區(qū)：r0 20km（農(nóng)村）（農(nóng)村）宏小區(qū)：宏小區(qū)：r0 120km（人口稠密地區(qū)）（人口稠密地區(qū)）微小區(qū)：微小區(qū)：r0 0.11km（城市繁華區(qū)）（城市繁華區(qū)）微微小區(qū)：微微小區(qū)：r0 0.1km（辦公室、家庭）（辦公室、家庭）)優(yōu)點(diǎn)：提高頻率利用率，組網(wǎng)靈活優(yōu)點(diǎn)：提高頻率利用率，組網(wǎng)靈活)缺點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成復(fù)雜缺點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成復(fù)雜)按服

8、務(wù)區(qū)形狀分：條狀服務(wù)區(qū)、面狀服按服務(wù)區(qū)形狀分：條狀服務(wù)區(qū)、面狀服務(wù)區(qū)務(wù)區(qū)142.1.2 頻率復(fù)用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng) -條狀服務(wù)區(qū) (1/3)條狀服務(wù)區(qū)條狀服務(wù)區(qū)用戶的分布呈條狀（或帶狀），如鐵路、公路、用戶的分布呈條狀（或帶狀），如鐵路、公路、沿海水域等。沿海水域等。小區(qū)小區(qū) 條狀服務(wù)區(qū)條狀服務(wù)區(qū)152.1.2 頻率復(fù)用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng) -條狀服務(wù)區(qū) (2/3)圖圖2-1 多頻復(fù)用方式多頻復(fù)用方式A3f B3f AB3f 3f AB3f 3f ABC4f 3f 3f ABC3f 3f 4f ABCDABCD3f 3f 3f 3f 4f 4f 0/ () 4 0 l g 1 1 0 l g

9、 ( ) ( d B )一個同頻小區(qū) DC I C m I mr 0/ () 4 0 l g 1 1 0 l g ( ) ( d B )一個同頻小區(qū) DC I C m I mr )可采用多個頻率復(fù)用可采用多個頻率復(fù)用 二頻復(fù)用二頻復(fù)用 三頻復(fù)用三頻復(fù)用 四頻復(fù)用四頻復(fù)用162.1.2 頻率復(fù)用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng) -條狀服務(wù)區(qū) (3/3) 組網(wǎng)時需確定重疊區(qū)及載波組網(wǎng)時需確定重疊區(qū)及載波/同頻干擾比同頻干擾比：重疊區(qū)重疊區(qū)重疊區(qū)太大，越區(qū)干擾大重疊區(qū)太大，越區(qū)干擾大重疊區(qū)小，弱電場區(qū)可能多。重疊區(qū)小，弱電場區(qū)可能多。f1ABf2af1ABf2a172.1.2 頻率復(fù)用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)頻率復(fù)

10、用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng) -面狀服務(wù)區(qū)面狀服務(wù)區(qū)(1/11)指服務(wù)區(qū)不呈條狀而是一個寬廣的平面指服務(wù)區(qū)不呈條狀而是一個寬廣的平面182.1.2 頻率復(fù)用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng) -面狀服務(wù)區(qū)(2/11)小區(qū)形狀：應(yīng)該是規(guī)則結(jié)構(gòu)：圓形（全向天線），小區(qū)形狀：應(yīng)該是規(guī)則結(jié)構(gòu)：圓形（全向天線），三角形，正方形，六邊形三角形，正方形，六邊形r192.1.2 頻率復(fù)用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng) -面狀服務(wù)區(qū)(3/11)蜂窩的由來：蜂窩的由來：202.1.2 頻率復(fù)用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng) -面狀服務(wù)區(qū)(4/11)按基站對小區(qū)的覆蓋方式：按基站對小區(qū)的覆蓋方式：中心激勵：中心激勵： 基站位于小區(qū)中心，有基站位于小區(qū)中心

11、，有時會有輻射陰影。時會有輻射陰影。頂點(diǎn)激勵：頂點(diǎn)激勵： 在頂點(diǎn)上設(shè)置基站，并采在頂點(diǎn)上設(shè)置基站，并采用三個互成用三個互成120120的定向天的定向天線，以避免輻射陰影線，以避免輻射陰影。212.1.2 頻率復(fù)用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng) -面狀服務(wù)區(qū)(5/11)簇（區(qū)群）：簇（區(qū)群）：共同使用全部可用頻率的共同使用全部可用頻率的N個小區(qū)叫做一簇個小區(qū)叫做一簇(區(qū)群區(qū)群)）若若N越小，則系統(tǒng)中區(qū)群復(fù)制得越多，系統(tǒng)容量越越小，則系統(tǒng)中區(qū)群復(fù)制得越多，系統(tǒng)容量越大，頻率的利用率越高。大，頻率的利用率越高。N 叫 做 區(qū) 群 的 大 小 ， 典 型 值叫 做 區(qū) 群 的 大 小 ， 典 型 值 3 、 4

12、 、 7 、 9 、12 、構(gòu)成蜂窩網(wǎng)的二次幾何圖形構(gòu)成蜂窩網(wǎng)的二次幾何圖形222.1.2 頻率復(fù)用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng) -面狀服務(wù)區(qū)(6/11)設(shè)蜂窩移動系統(tǒng)共有設(shè)蜂窩移動系統(tǒng)共有S個不同的雙向信道個不同的雙向信道)其簇的大小為其簇的大小為N)簇內(nèi)每個小區(qū)分配有簇內(nèi)每個小區(qū)分配有K個信道，小區(qū)間信個信道，小區(qū)間信道分配各不相同道分配各不相同)簇在系統(tǒng)中復(fù)制簇在系統(tǒng)中復(fù)制M次次)則則 S=KN C=MKN=MSAAABCCCBBBCA232.1.2 頻率復(fù)用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng) -面狀服務(wù)區(qū)(7/11) 構(gòu)成簇的基本條件：構(gòu)成簇的基本條件：基本圖案（簇）能彼此鄰接且無空隙地覆蓋基本圖案（簇）能

13、彼此鄰接且無空隙地覆蓋整個面積。整個面積。 相鄰單元（簇）中，同頻道的小區(qū)間距離相相鄰單元（簇）中，同頻道的小區(qū)間距離相等，且為最大。等，且為最大。242.1.2 頻率復(fù)用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng) -面狀服務(wù)區(qū)(8/11) 滿足上述兩個條件的簇的形狀和簇內(nèi)小區(qū)數(shù)滿足上述兩個條件的簇的形狀和簇內(nèi)小區(qū)數(shù)N是是有限的，并且有限的，并且N應(yīng)該滿足下式：應(yīng)該滿足下式： a 和和b分別為相鄰?fù)l小區(qū)之間的二維距離（相鄰小區(qū)分別為相鄰?fù)l小區(qū)之間的二維距離（相鄰小區(qū)數(shù)），都為正整數(shù)，不能同時為零數(shù)），都為正整數(shù)，不能同時為零28272521191613129743N435434323221b2301201201

14、01a22Naabb 252.1.2 頻率復(fù)用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng) -面狀服務(wù)區(qū)(9/11) 簇內(nèi)同頻小區(qū)位置的確簇內(nèi)同頻小區(qū)位置的確定定 沿著任意一條六邊形沿著任意一條六邊形邊的垂線方向移動邊的垂線方向移動a個小區(qū)，并逆時針方個小區(qū)，并逆時針方向旋轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)6060，再移動，再移動b個小區(qū)。個小區(qū)。圖圖 2.3 確定同頻小區(qū)的方法確定同頻小區(qū)的方法AaADb262.1.2 頻率復(fù)用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng) -面狀服務(wù)區(qū)(10/11)常見正六邊形小區(qū)群的圖案常見正六邊形小區(qū)群的圖案ACBN=3,a=1,b=1DACBN=4,a=0,b=2N=7,a=1,b=2DCBAEFG272.1.2 頻率復(fù)用和

15、小區(qū)制移動通信系統(tǒng) -面狀服務(wù)區(qū)(11/11)思考：畫一個思考：畫一個N = 4的蜂窩系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，要求至少包括的蜂窩系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，要求至少包括3個區(qū)群，將簇中小區(qū)所用頻率組用個區(qū)群，將簇中小區(qū)所用頻率組用A,B,C,D標(biāo)識。標(biāo)識。1. N=4對應(yīng)的對應(yīng)的2維坐標(biāo)：維坐標(biāo)： a=2,b=0DACBDACBDACB3. 確定相鄰區(qū)群確定相鄰區(qū)群2. N=4的基本區(qū)群形狀：的基本區(qū)群形狀：DACBN=4,a=2,b=028第二章 內(nèi)容 2.1. 蜂窩小區(qū)的概念和特點(diǎn)蜂窩小區(qū)的概念和特點(diǎn) 2.2. 干擾和信道容量干擾和信道容量 2.3. 電信業(yè)務(wù)流量與服務(wù)等級電信業(yè)務(wù)流量與服務(wù)等級 2.4. 信道切換策略信

16、道切換策略 0/ ( )4 0 l g1 1 0 l g () ( d B )一個同頻小區(qū)DC IC m Imr 292.2.干擾和信道容量302.2.干擾和信道容量干擾和信道容量 -前言前言(1/2) 干擾是蜂窩無線系統(tǒng)性能的主要限制因素。干擾是蜂窩無線系統(tǒng)性能的主要限制因素。 噪聲噪聲內(nèi)部噪聲，人為噪聲，自然噪聲內(nèi)部噪聲，人為噪聲，自然噪聲 鄰頻干擾鄰頻干擾相鄰頻率之間的干擾相鄰頻率之間的干擾 同頻干擾同頻干擾相同頻率之間的干擾相同頻率之間的干擾 互調(diào)干擾互調(diào)干擾器件特性造成的干擾器件特性造成的干擾 多址干擾多址干擾碼字相關(guān)帶來的干擾碼字相關(guān)帶來的干擾312.2.干擾和信道容量 -前言(1

17、/2)一對矛盾：同頻干擾一對矛盾：同頻干擾頻譜利用率頻譜利用率同頻小區(qū)之間距離越小，頻譜利用率越高，同頻小區(qū)之間距離越小，頻譜利用率越高，但但同頻干擾越大同頻干擾越大；同頻小區(qū)之間距離越大，則同頻干擾越小，同頻小區(qū)之間距離越大，則同頻干擾越小，但但頻譜利用率降低頻譜利用率降低。322.2. 干擾和信道容量 2.2.1 同頻干擾同頻干擾2.2.2 相鄰頻道的干擾相鄰頻道的干擾2.2.3 蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善332.2.1 同頻干擾 -前言)同頻干擾：同頻干擾：指所有落到接收機(jī)同帶內(nèi)的、與有指所有落到接收機(jī)同帶內(nèi)的、與有用信號頻率相同或相近的無用信號所產(chǎn)生的干用信號頻率

18、相同或相近的無用信號所產(chǎn)生的干擾。擾。)在諸多干擾因素中，同頻干擾主要地決定了蜂在諸多干擾因素中，同頻干擾主要地決定了蜂窩系統(tǒng)的通話質(zhì)量窩系統(tǒng)的通話質(zhì)量產(chǎn)生同頻干擾的無用信號與有用信號具有相同的信號產(chǎn)生同頻干擾的無用信號與有用信號具有相同的信號特征（同頻），所以，在接收端無法濾除和抑制同頻特征（同頻），所以，在接收端無法濾除和抑制同頻干擾。干擾。342.2.1 同頻干擾 -前言)在蜂窩移動通信中，由于采用了頻率復(fù)用提高在蜂窩移動通信中，由于采用了頻率復(fù)用提高頻譜利用率，所以同頻干擾不可避免。頻譜利用率，所以同頻干擾不可避免。)定義定義同頻小區(qū)：使用相同頻率的小區(qū)。同頻小區(qū)：使用相同頻率的小區(qū)。

19、同頻復(fù)用距離同頻復(fù)用距離(D)： 當(dāng)信號當(dāng)信號/同頻干擾比滿足通信質(zhì)量要求或達(dá)到規(guī)定同頻干擾比滿足通信質(zhì)量要求或達(dá)到規(guī)定的的C/I指標(biāo)時，兩個同頻小區(qū)之間的距離。指標(biāo)時，兩個同頻小區(qū)之間的距離。352.2.1 同頻干擾 -前言) 對同頻干擾和同頻復(fù)用距離的研究是小區(qū)對同頻干擾和同頻復(fù)用距離的研究是小區(qū)制移動通信網(wǎng)頻率分配的依據(jù)。制移動通信網(wǎng)頻率分配的依據(jù)。兩頻復(fù)用和三頻復(fù)用的帶狀服務(wù)區(qū)（圖示）兩頻復(fù)用和三頻復(fù)用的帶狀服務(wù)區(qū)（圖示）ABABABCABABCDD2f 2f 2f 2f 2f 2f 3f 3f 3f 3f 3f 1f 362.2.1 同頻干擾 信號信號/同頻干擾比同頻

20、干擾比 條狀服務(wù)區(qū)的條狀服務(wù)區(qū)的C/I 面狀服務(wù)區(qū)的面狀服務(wù)區(qū)的C/I 1). 全向小區(qū)系統(tǒng)的全向小區(qū)系統(tǒng)的C/I 2). 定向小區(qū)系統(tǒng)的定向小區(qū)系統(tǒng)的C/I3 信號/同頻干擾比 ) 信號信號/同頻干擾比同頻干擾比 (只考慮兩個單獨(dú)的小只考慮兩個單獨(dú)的小區(qū)區(qū))同頻同頻小區(qū)小區(qū)A同頻干擾示意圖同頻干擾示意圖Q=D/r0DMSr0同頻同頻小區(qū)小區(qū)B D 為同頻復(fù)用距離為同頻復(fù)用距離 r0 為小區(qū)半徑為小區(qū)半徑 Q=D/r0 為同頻復(fù)用比為同頻復(fù)用比3 信號/同頻干擾比 )假設(shè)假設(shè)A、B基站具有相同的發(fā)射功率，則移動臺基站具有相同的發(fā)射

21、功率，則移動臺處的信號處的信號/同頻干擾比主要取決于傳輸損耗差同頻干擾比主要取決于傳輸損耗差對移動信道的測量表明，任一點(diǎn)接收到的平均信號對移動信道的測量表明，任一點(diǎn)接收到的平均信號能量隨發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間距離的冪指數(shù)下降能量隨發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間距離的冪指數(shù)下降A(chǔ)MSDIr0DSB3 信號/同頻干擾比)路徑損耗差路徑損耗差)信號信號/干擾比干擾比 00/() ()40lg(/) =40lg40lg40lg1 SSTIISISSSC IPLPLLLD DD DD rDQr 1f /40lg1 QC I 402.2.1 同頻干擾 信號信號/同頻干擾比同頻干擾比 2.2

22、.1.2 條狀服務(wù)區(qū)的條狀服務(wù)區(qū)的C/I 面狀服務(wù)區(qū)的面狀服務(wù)區(qū)的C/I 1). 全向小區(qū)系統(tǒng)的全向小區(qū)系統(tǒng)的C/I 2). 定向小區(qū)系統(tǒng)的定向小區(qū)系統(tǒng)的C/I41 條狀服務(wù)區(qū)的C/I (1/3)條狀服務(wù)區(qū)中移動臺的條狀服務(wù)區(qū)中移動臺的C/I 與與D、r0、a和和K的關(guān)的關(guān)系系1，只考慮一個相鄰?fù)l小區(qū)，只考慮一個相鄰?fù)l小區(qū) 如圖，雙頻復(fù)用，如圖，雙頻復(fù)用，A, C同頻，同頻，D=4r0-2a，C/I = 4 0 lg ( / ), ISI SsIsILLDDLLDD 其其 中中和和 分分 別別 是是 經(jīng)經(jīng) 過過 距距 離離 和和 的的 傳傳 輸輸 損損 耗耗

23、 00/40 lg40 lg1DrCIQdBr J3r0-2ar0ACD=2*2r0-2a42 條狀服務(wù)區(qū)的C/I (2/3)2. 考慮多個同頻小區(qū)的影響考慮多個同頻小區(qū)的影響(m) 對條狀小區(qū)，典型的對條狀小區(qū)，典型的, m=2A3f A3f A3f B3f B3f B3f 0/() 40lg110lg() (dB)一個同頻小區(qū)DC ICmImr 43 條狀服務(wù)區(qū)的C/I (3/3) 例，在例，在a=0， m=2時，求同頻復(fù)用比分別為時，求同頻復(fù)用比分別為8、6、4時，系統(tǒng)所需要的頻率組時，系統(tǒng)所需要的頻率組 ) 因?yàn)橐驗(yàn)閍=0，所以，所以 D/r0=2K 0

24、0/40lg110lg()40lg 2110lg()(dB)aDC ImKmr 123同頻小區(qū)之間應(yīng)隔的小區(qū)同頻小區(qū)之間應(yīng)隔的小區(qū)234所需頻率組所需頻率組(K)162530.8C/I（dB）468同頻復(fù)用比同頻復(fù)用比(D/r0)信干比信干比頻譜利用率頻譜利用率) 442.2.1 同頻干擾 信號信號/同頻干擾比同頻干擾比的推導(dǎo)的推導(dǎo) 條狀服務(wù)區(qū)的條狀服務(wù)區(qū)的C/I 面狀服務(wù)區(qū)的面狀服務(wù)區(qū)的C/I 1). 全向小區(qū)系統(tǒng)的全向小區(qū)系統(tǒng)的C/I 2). 定向小區(qū)系統(tǒng)的定向小區(qū)系統(tǒng)的C/I4 面狀服務(wù)區(qū)的C/I)同頻復(fù)用距離：同頻復(fù)用距離

25、：)同頻復(fù)用比：同頻復(fù)用比：N347912R6.003DNr 03DRNr 表表 4 - 44 面狀服務(wù)區(qū)的C/I)結(jié)論：結(jié)論：N越大，則意味著同頻小區(qū)間距離越遠(yuǎn)，同越大，則意味著同頻小區(qū)間距離越遠(yuǎn)，同頻干擾越小。頻干擾越小。N越小，則意味著一個系統(tǒng)中可有更多的區(qū)越小，則意味著一個系統(tǒng)中可有更多的區(qū)群，頻譜利用率高，有更多的容量。群，頻譜利用率高，有更多的容量。從提高頻譜利用率的角度，在保持滿意的通從提高頻譜利用率的角度，在保持滿意的通信質(zhì)量的前提下，信質(zhì)量的前提下，N應(yīng)取最小值為好。應(yīng)取最小值為好。 4 面狀服務(wù)區(qū)的C/I) 需要掌握兩種同

26、頻干擾的估計(jì)：需要掌握兩種同頻干擾的估計(jì)： 全向小區(qū)系統(tǒng)的全向小區(qū)系統(tǒng)的C/Ia). 系統(tǒng)平均系統(tǒng)平均C/I b). 最壞情況下的最壞情況下的C/I定向小區(qū)系統(tǒng)的定向小區(qū)系統(tǒng)的C/I482.2.1 同頻干擾 信號信號/同頻干擾比同頻干擾比的推導(dǎo)的推導(dǎo) 條狀服務(wù)區(qū)的條狀服務(wù)區(qū)的C/I 面狀服務(wù)區(qū)的面狀服務(wù)區(qū)的C/I 1). 全向小區(qū)系統(tǒng)的全向小區(qū)系統(tǒng)的C/I 2). 定向小區(qū)系統(tǒng)的定向小區(qū)系統(tǒng)的C/I491). 全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計(jì)算(1/10)兩種同頻干擾的影響兩種同頻干擾的影響(a) BS接收接收(b) MS接收接收MSMSMSMSMSMSB

27、SMSBSBSBSBSBSBSMSr0DBS 全向小區(qū)系統(tǒng)全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計(jì)算的計(jì)算501). 全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計(jì)算(2/10)全向小區(qū)系統(tǒng)全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計(jì)算的計(jì)算如圖，同頻小區(qū)圍繞如圖，同頻小區(qū)圍繞著某一小區(qū)可分為多著某一小區(qū)可分為多層。層。來自第一層的同頻干來自第一層的同頻干擾最強(qiáng)。擾最強(qiáng)。分析時，可只考慮第分析時，可只考慮第一層同頻干擾。一層同頻干擾。同頻小區(qū)分布同頻小區(qū)分布1第一層第一層111111第二層第二層111第三層第三層11511). 全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計(jì)算(3/10) C/I計(jì)算計(jì)算(以以MS接收為例接收為例)：m : 干擾源的總數(shù)干擾源的總數(shù)(典型值：典型值

28、：6)Ik為相互獨(dú)立的第為相互獨(dú)立的第k個干擾源對移動臺接收個干擾源對移動臺接收機(jī)的干擾功率機(jī)的干擾功率 回顧路徑損耗：任一點(diǎn)接收到的平均信號能量隨回顧路徑損耗：任一點(diǎn)接收到的平均信號能量隨發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間距離的冪指數(shù)下降發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間距離的冪指數(shù)下降(一般一般n=4)。1mKkCCII 521). 全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計(jì)算(4/10)v 設(shè)所有設(shè)所有BS發(fā)射功率相同，同頻復(fù)用距離發(fā)射功率相同，同頻復(fù)用距離為為D，小區(qū)半徑為，小區(qū)半徑為r0，干擾臺離，干擾臺離MS的距離的距離分別為分別為Dk (k=1,2m)MSBSBSBSBSBSBSr0DBSD1D2D3D4D5D6531). 全向小

29、區(qū)系統(tǒng)C/I的計(jì)算(5/10)101nmKkCDrI 00nTrCPd v有效信號：有效信號：0100nnmkTTkrDCPPddI v無效信號：無效信號：0/C IR D rN v全向小區(qū)系統(tǒng)全向小區(qū)系統(tǒng)C/I ：541). 全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計(jì)算(6/10)全向小區(qū)系統(tǒng)全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計(jì)算的計(jì)算a) 系統(tǒng)平均系統(tǒng)平均C/I b) 最壞情況下全向天線系統(tǒng)最壞情況下全向天線系統(tǒng)C/I551). 全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計(jì)算(7/10)a). 系統(tǒng)平均系統(tǒng)平均C/I： 令令Dk=D，并注意到同頻復(fù)用比，并注意到同頻復(fù)用比:0/ /()4 0 lg 11 0 lg () ( d B )一 個 同

30、 頻 小 區(qū)DCICmImr 03DRNr 0KD Dr 011 nnDRmrm 1011/nmnKkCDRmrI 561). 全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計(jì)算(8/10) 舉例說明：舉例說明：蜂窩小區(qū)蜂窩小區(qū)N=7的模式，設(shè)的模式，設(shè)n=4，求其載干比。，求其載干比。解：解： 滿足滿足17dB載干比的要求。載干比的要求。 41/373.518.7176C INdBdB 571). 全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計(jì)算(9/10)b). 最壞情況下全向天線系統(tǒng)最壞情況下全向天線系統(tǒng)C/I的計(jì)算：的計(jì)算： 將最短干擾距離將最短干擾距離( )( )帶入計(jì)算：帶入計(jì)算：以此以此C/I值為依據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)值為依據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)

31、，即使是在業(yè)務(wù)繁忙設(shè)計(jì)，即使是在業(yè)務(wù)繁忙時也能有好的系統(tǒng)性能時也能有好的系統(tǒng)性能0/()4 0 lg1 1 0 lg () (d B )一 個 同 頻 小 區(qū)DCI CmImr 最壞情況下的同頻干擾最壞情況下的同頻干擾r0DDD-r0D-r0D+r0D+r0MSBSBSBSBSBSBSBS01nDmr 581). 全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計(jì)算(10/10)思考：若某蜂窩系統(tǒng)要求載干比思考：若某蜂窩系統(tǒng)要求載干比C/I在任何情況下都在任何情況下都必須大于必須大于14dB，求其允許的最小區(qū)群大??？，求其允許的最小區(qū)群大??？10nmkTkDIPd v 強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào)“任何情況任何情況”，適用最壞情況下全向天線

32、系統(tǒng)，適用最壞情況下全向天線系統(tǒng)C/I的分析的分析v 最壞情況下全向天線系統(tǒng)最壞情況下全向天線系統(tǒng)C/I與與N的關(guān)系：的關(guān)系： 1011/nmnKkCDRmrI min7N v 求解：求解： 1 4 ( dB) 592.2.1 同頻干擾 信號信號/同頻干擾比同頻干擾比的推導(dǎo)的推導(dǎo) 條狀服務(wù)區(qū)的條狀服務(wù)區(qū)的C/I 面狀服務(wù)區(qū)的面狀服務(wù)區(qū)的C/I 1). 全向小區(qū)系統(tǒng)的全向小區(qū)系統(tǒng)的C/I 2). 定向小區(qū)系統(tǒng)的定向小區(qū)系統(tǒng)的C/I602). 定向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計(jì)算)利用定向天線利用定向天線可以降低同頻可以降低同頻干擾干擾(頂點(diǎn)激勵頂點(diǎn)激勵) m

33、= 3(3天線天線) m = 1(6天線天線)120120定向覆蓋的同頻干擾定向覆蓋的同頻干擾 DCBAEFGDDDDDDDDDDDDD612.2. 干擾和信道容量 2.2.1 同頻干擾同頻干擾2.2.2 相鄰頻道的干擾相鄰頻道的干擾2.2.3 蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善622.1.2 相鄰頻道的干擾（1/4）)鄰道干擾是一種來自相鄰的或相近的頻道的干擾鄰道干擾是一種來自相鄰的或相近的頻道的干擾 通常討論小區(qū)內(nèi)頻距最小的頻道間干擾。通常討論小區(qū)內(nèi)頻距最小的頻道間干擾。干擾臺干擾臺B移動臺移動臺Af2f1632.1.2 相鄰頻道的干擾（2/4）)鄰近頻道干擾的主要產(chǎn)生原因：

34、非理想濾波器鄰近頻道干擾的主要產(chǎn)生原因：非理想濾波器可以通過接收機(jī)濾波器阻帶衰減設(shè)計(jì)，最大程度地可以通過接收機(jī)濾波器阻帶衰減設(shè)計(jì)，最大程度地衰減鄰道干擾。衰減鄰道干擾。f理想濾波器理想濾波器f實(shí)際濾波器實(shí)際濾波器642.1.2 相鄰頻道的干擾（3/4）)阻帶衰減：對遠(yuǎn)離接收機(jī)通帶的干擾進(jìn)行抑制阻帶衰減：對遠(yuǎn)離接收機(jī)通帶的干擾進(jìn)行抑制fdfu通帶通帶阻帶阻帶KdB/Oct652.1.2 相鄰頻道的干擾（4/4）)減小鄰道干擾的措施減小鄰道干擾的措施提高收發(fā)信機(jī)濾波器性能。提高收發(fā)信機(jī)濾波器性能。合理調(diào)整信道分配，在頻率管理中在同一小區(qū)不合理調(diào)整信道分配，在頻率管理中在同一小區(qū)不分配相鄰的頻點(diǎn)，并

35、提供足夠的保護(hù)間隔。分配相鄰的頻點(diǎn)，并提供足夠的保護(hù)間隔。移動臺具有自適應(yīng)控制功率的能力。移動臺具有自適應(yīng)控制功率的能力。66近端對遠(yuǎn)端干擾)遠(yuǎn)近效應(yīng)：遠(yuǎn)近效應(yīng)：近端無用的強(qiáng)信號抑制遠(yuǎn)端有用的弱信號近端無用的強(qiáng)信號抑制遠(yuǎn)端有用的弱信號 基站接收的有用信號功率基站接收的有用信號功率PA30， 提高不明顯，共用不宜提高不明顯，共用不宜太多。太多。1212.3.4 通信系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量和負(fù)荷能力(15/15) 系統(tǒng)信道設(shè)計(jì)總結(jié)：系統(tǒng)信道設(shè)計(jì)總結(jié)：選定選定B，正確選定，正確選定a(一般公網(wǎng)一般公網(wǎng)0.01Erl，專，專網(wǎng)網(wǎng)0.06Erl)采用信道共用，根據(jù)采用信道共用，根據(jù)B和和a確定確定M與與n的值。的

36、值。122第二章 內(nèi)容 2.1. 蜂窩小區(qū)的概念和特點(diǎn)蜂窩小區(qū)的概念和特點(diǎn) 2.2. 干擾和信道容量干擾和信道容量 2.3. 電信業(yè)務(wù)流量與服務(wù)等級電信業(yè)務(wù)流量與服務(wù)等級 2.4. 信道切換策略信道切換策略 0/ ( )4 0 l g1 1 0 l g () ( d B )一個同頻小區(qū)DC IC m Imr 1232.4. 信道切換策略1242.4. 信道切換策略 2.4.1信道切換原理信道切換原理2.4.2 實(shí)際系統(tǒng)切換的一些考慮實(shí)際系統(tǒng)切換的一些考慮125 2.4.1信道切換原理(1/9)信道切換信道切換:當(dāng)前正在通信的移動臺與服務(wù)基站之間的鏈路轉(zhuǎn)移到另一個新基當(dāng)前正在通信的移動臺與服務(wù)基

37、站之間的鏈路轉(zhuǎn)移到另一個新基站的過程站的過程)目的：目的： 實(shí)現(xiàn)蜂窩移動通信的實(shí)現(xiàn)蜂窩移動通信的“無縫隙無縫隙”覆蓋，保證移動臺跨區(qū)時通信的連覆蓋，保證移動臺跨區(qū)時通信的連續(xù)性。續(xù)性。) 分類：分類： 按實(shí)現(xiàn)技術(shù)分為：按實(shí)現(xiàn)技術(shù)分為： 1. 1. 硬切換：新的連接建立前，先中斷舊的連接。例硬切換：新的連接建立前，先中斷舊的連接。例如如GSMGSM系統(tǒng)。系統(tǒng)。 2. 2. 軟切換：指既維持舊的連接，又同時建立新的連軟切換：指既維持舊的連接，又同時建立新的連接。例如接。例如CDMACDMA系統(tǒng)。系統(tǒng)。126 2.4.1信道切換原理(2/9)切換過程切換過程 包括識別新小區(qū)和分配給移動臺在新小區(qū)包括

38、識別新小區(qū)和分配給移動臺在新小區(qū)的語音信道和控制信道。的語音信道和控制信道。) 切換的原因：切換的原因：小區(qū)信號的強(qiáng)度或質(zhì)量下降到由系統(tǒng)規(guī)定的一定參數(shù)小區(qū)信號的強(qiáng)度或質(zhì)量下降到由系統(tǒng)規(guī)定的一定參數(shù)以下，此時移動臺被切換到信號較強(qiáng)的相鄰小區(qū)。以下，此時移動臺被切換到信號較強(qiáng)的相鄰小區(qū)。由于小區(qū)業(yè)務(wù)信道容量全被占用或幾乎全被占用，這由于小區(qū)業(yè)務(wù)信道容量全被占用或幾乎全被占用，這時移動臺被切換到業(yè)務(wù)信道容量較空閑的相鄰小區(qū)。時移動臺被切換到業(yè)務(wù)信道容量較空閑的相鄰小區(qū)。127 2.4.1信道切換原理(3/9)切換的準(zhǔn)則切換的準(zhǔn)則決定何時需要進(jìn)行越區(qū)切換，通常根據(jù)移動決定何時需要進(jìn)行越區(qū)切換，通常根據(jù)

39、移動臺處接收的平均信號強(qiáng)度，或信噪比、信干臺處接收的平均信號強(qiáng)度，或信噪比、信干比、誤比特率等參數(shù)。比、誤比特率等參數(shù)。)切換過程控制主要有三種切換過程控制主要有三種： 移動臺控制的越區(qū)切換移動臺控制的越區(qū)切換 網(wǎng)絡(luò)控制的越區(qū)切換網(wǎng)絡(luò)控制的越區(qū)切換 移動臺輔助的越區(qū)切換移動臺輔助的越區(qū)切換128 2.4.1信道切換原理(4/9)(1) 移動臺控制的越區(qū)切換移動臺控制的越區(qū)切換 移動臺連續(xù)監(jiān)測當(dāng)前基站和幾個越區(qū)時的候移動臺連續(xù)監(jiān)測當(dāng)前基站和幾個越區(qū)時的候選基站的信號強(qiáng)度和質(zhì)量，當(dāng)滿足某種越區(qū)選基站的信號強(qiáng)度和質(zhì)量，當(dāng)滿足某種越區(qū)切換準(zhǔn)則后，移動臺選擇具有可用業(yè)務(wù)信道切換準(zhǔn)則后，移動臺選擇具有可用

40、業(yè)務(wù)信道的最佳候選基站，并發(fā)送越區(qū)切換請求。的最佳候選基站，并發(fā)送越區(qū)切換請求。DECT等小系統(tǒng)常采用，在大系統(tǒng)中容易引等小系統(tǒng)常采用，在大系統(tǒng)中容易引起切換沖突。起切換沖突。129 2.4.1信道切換原理(5/9) (2) 網(wǎng)絡(luò)控制的越區(qū)切換網(wǎng)絡(luò)控制的越區(qū)切換基站監(jiān)測來自移動臺的信號強(qiáng)度和質(zhì)量，當(dāng)基站監(jiān)測來自移動臺的信號強(qiáng)度和質(zhì)量，當(dāng)信號低于某個門限后，網(wǎng)絡(luò)開始安排向另一信號低于某個門限后，網(wǎng)絡(luò)開始安排向另一個基站的越區(qū)切換。個基站的越區(qū)切換。缺點(diǎn)：若缺點(diǎn)：若MS失去聯(lián)系，將造成信號中斷。失去聯(lián)系，將造成信號中斷。第一代模擬系統(tǒng)采用此方法第一代模擬系統(tǒng)采用此方法切換時間長，可達(dá)切換時間長，可

41、達(dá)10S。 130 2.4.1信道切換原理(6/9)(3) 移動臺輔助的越區(qū)切換移動臺輔助的越區(qū)切換網(wǎng)絡(luò)要求移動臺測量其周圍基站的信號并把網(wǎng)絡(luò)要求移動臺測量其周圍基站的信號并把結(jié)果報(bào)告給舊基站，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)測試結(jié)果決定結(jié)果報(bào)告給舊基站，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)測試結(jié)果決定何時進(jìn)行越區(qū)切換以及切換到哪一個基站。何時進(jìn)行越區(qū)切換以及切換到哪一個基站。第二代系統(tǒng)第二代系統(tǒng)GSM，CDMA都采用此方法。都采用此方法。特點(diǎn)：時間快，切換過程特點(diǎn)：時間快，切換過程1s2s ，信號中斷，信號中斷1s。 131 2.4.1信道切換原理(7/9)信道切換按照切換的性質(zhì)可分：信道切換按照切換的性質(zhì)可分： 同基站內(nèi)不同扇區(qū)的切換、微小

42、區(qū)與宏小區(qū)之間的切換、不同基站內(nèi)不同扇區(qū)的切換、微小區(qū)與宏小區(qū)之間的切換、不同運(yùn)營商之間的切換等等同運(yùn)營商之間的切換等等132 2.4.1信道切換原理(8/9)不同系統(tǒng)采用不同的切換策略不同系統(tǒng)采用不同的切換策略 切換次數(shù)和中斷次數(shù)最小切換次數(shù)和中斷次數(shù)最小 無明顯干擾的快速通話轉(zhuǎn)接無明顯干擾的快速通話轉(zhuǎn)接對新呼叫阻塞的影響最小對新呼叫阻塞的影響最小133 2.4.1信道切換原理(9/9)越區(qū)切換時的信道分配越區(qū)切換時的信道分配 越區(qū)切換時的信道分配涉及切換優(yōu)先問題。越區(qū)切換時的信道分配涉及切換優(yōu)先問題。系統(tǒng)處理切換請求時常采用越區(qū)切換請求優(yōu)系統(tǒng)處理切換請求時常采用越區(qū)切換請求優(yōu)先于初始呼叫請求。先于初始呼叫請求。 保留小區(qū)中所有信道中的一小部份，專門服務(wù)切保留小