移動通信課件

1、 1.各種干擾，掌握干擾的種類，克服的辦法 2.蜂窩移動通信網絡的頻率規(guī)劃，掌握頻率劃分的辦法 3.多信道共用技術：通過話務量的計算，可算出系統(tǒng)的容量。2.5 移動通信環(huán)境下的干擾移動通信環(huán)境下的干擾 2.5.1 同頻道干擾同頻道干擾 1.同頻干擾的概念同頻干擾的概念：所有落在接收機通頻帶內的與有用信號頻率相同或相近的干擾信號，稱為同頻干擾。 2.同頻道干擾保護比指標同頻道干擾保護比指標同頻道干擾保護比概念：接收機輸出端有用信號達到規(guī)定質量的情況下，在接收機輸入端測得有用射頻信號與同頻無用射頻信號之比的最小值， 稱為同頻道干擾保護比。 （1） 靜態(tài)同頻道干擾保護比。 對于三級話音質量其下限信噪

2、比為14 dB。 對應的有用信號與干擾信號之比為8 dB。 所以，為了維持三級話音質量下限， 靜態(tài)同頻道干擾保護比要求大于等于8 dB。 對于四級話音質量其下限信噪比約為25 dB。為了維持四級話音質量下限，靜態(tài)同頻道干擾保護比要求大于等于12 dB。 （2） 同頻道干擾概率。 同頻道干擾概率規(guī)定為10%。 （3）考慮衰落影響、 干擾概率和靜態(tài)射頻保護比后的同頻道干擾保護比。 當有快衰落和慢衰落時，通常的做法是在靜態(tài)同頻道干擾保護比（P）上加上同頻道干擾余量（ZP），即P+ZP（dB）。 表2-2列出干擾概率為10%時的P+ZP值。 表表2-2 干擾概率為干擾概率為10%時的時的P+ZP話音等

3、級 P/dB ZP/dB P+ZP/dB L=6 dBL= 12dBL=6 dBL=12 dB三級話音質量 814.522.822.530.8四級話音質量 1214.522.826.534.82.2.同頻道復用保護距離系數(shù)同頻道復用保護距離系數(shù)D D/ /r r在蜂窩網中，使兩個同頻小區(qū)保持必要的距離是保證同頻道干擾保護比達到指標要求的主要辦法。在全向基站區(qū)中，同頻道復用保護距離系數(shù)由圖2-4定義。為了滿足表22的同頻道干擾保護比指標，所需要的系數(shù)可由式（2-1）計算，其結果列于表23。 rrDZPPlg40式中，D/r為同頻道復用保護距離系數(shù)。 圖2-4 同頻道復用保護距離系數(shù) 表表2-3

4、同頻道復用保護距離系數(shù)同頻道復用保護距離系數(shù)D/r P+ZP/dB 22.530.826.534.8D/r4.77.35.68.92.5.2 鄰頻道干擾鄰頻道干擾 工作在k頻道的接收機受到工作于k1頻道的信號的干擾，即鄰道（k1頻道）信號功率落入k頻道的接收機通帶內造成的干擾稱為鄰頻道干擾。解決鄰頻道干擾的措施包括： （1） 降低發(fā)射機落入相鄰頻道的干擾功率，即減小發(fā)射機帶外輻射； （2） 提高接收機的鄰頻道選擇性； （3） 在網絡設計中，避免相鄰頻道在同一小區(qū)或相鄰小區(qū)內使用，以增加同頻道防護比。 2.5.3 互調干擾互調干擾 在專用網和小容量網中，互調干擾可能成為設臺組網較關心的問題。產生

5、互調干擾的基本條件是： （1）幾個干擾信號（A、B、C）與受干擾信號的頻率（S）之間滿足2A-B =S或A+B-C =S 的條件； （2） 干擾信號的幅度足夠大； （3） 干擾（信號）站和受干擾的接收機都同時工作。 互調干擾分為發(fā)射機互調干擾和接收機互調干擾兩類。 1. 發(fā)射機互調干擾發(fā)射機互調干擾 一部發(fā)射機發(fā)射的信號進入了另一部發(fā)射機，并在其末級功放的非線性作用下與輸出信號相互調制，產生不需要的組合干擾頻率，對接收信號頻率與這些組合頻率相同的接收機造成的干擾，稱為發(fā)射機互調干擾。 減少發(fā)射機互調干擾的措施有： （1） 加大發(fā)射機天線之間的距離； （2） 采用單向隔離器件和采用高Q諧振腔BW

6、=wo/Q,表明Q大則通頻帶窄,Q小則通頻帶寬。（3） 提高發(fā)射機的互調轉換衰耗。 2. 接收機互調干擾接收機互調干擾 當多個強干擾信號進入接收機前端電路時，在器件的非線性作用下，干擾信號互相混頻后產生可落入接收機中頻頻帶內的互調產物而造成的干擾稱為接收機互調干擾。 減少接收機互調干擾的措施有： （1） 提高接收機前端電路的線性度； （2） 在接收機前端插入濾波器， 提高其選擇性； （3） 選用無三階互調的頻道組工作。 3. 在設臺組網中對抗互調干擾的措施在設臺組網中對抗互調干擾的措施 （1）蜂窩移動通信網。 由于需要頻道多和采用空腔諧振式合成器，只有采用互調最小的等間隔頻道配置方式， 并依靠

7、設備優(yōu)良的互調抑制指標來抑制互調干擾。 （2） 專用的小容量移動通信網。 主要采用不等間隔排列的無三階互調的頻道配置方法來避免發(fā)生互調干擾。表2-4列出無三階互調的頻道序號。由表2-4可見，當需要的頻道數(shù)較多時， 頻道利用率很低， 故不適用于蜂窩網。 表表2-4 無三階互調干擾的信道組無三階互調干擾的信道組 2.5.4 阻塞干擾阻塞干擾 當外界存在一個離接收機工作頻率較遠, 但能進入接收機并作用于其前端電路的強干擾信號時，由于接收機前端電路的非線性而造成對有用信號增益降低或噪聲增高，使接收機靈敏度下降的現(xiàn)象稱為阻塞干擾。這種干擾與干擾信號的幅度有關，幅度越大，干擾越嚴重。當干擾電壓幅度非常強時

8、，可導致接收機收不到有用信號而使通信中斷。 2.5.5 近端對遠端的干擾近端對遠端的干擾 當基站同時接收從兩個距離不同的移動臺發(fā)來的信號時， 距基站近的移動臺B（距離d2）到達基站的功率明顯要大于距離基站遠的移動臺A（距離，1）的到達功率，若二者頻率相近，則距基站近的移動臺B就會造成對接收距離距基站遠的移動臺A的有用信號的干擾或仰制，甚至將移動臺A的有用信號淹沒。 這種現(xiàn)象稱為近端對遠端干擾。 克服近端對遠端干擾的措施主要有兩個：一是使兩個移動臺所用頻道拉開必要間隔； 二是移動臺端加自動（發(fā)射）功率控制（APC），使所有工作的移動臺到達基站功率基本一致。由于頻率資源緊張，幾乎所有的移動通信系統(tǒng)

9、對基站和移動終端都采用APC工作方式。 2.6 蜂窩移動通信網絡的頻率規(guī)劃蜂窩移動通信網絡的頻率規(guī)劃 2.6.1 等頻距分配法等頻距分配法 在蜂窩移動通信網絡中，同信道干擾問題已在分群時考慮， 保證有足夠的防護比，而鄰道干擾的問題則在信道分配時應加以考慮。 等頻距分配法按頻率等間隔分配信道，這樣可以有效地避免鄰道干擾。若需要M個信道，將其分為N個信道組，則每個信道組中有M/N個信道，而N個信道組的信道序列可以確定如下： K+jN K=1，2，3， ， N； J=0， 1， 2， ， (M/N)-1式中， K為信道組的序列號，最大為K=N，j為信道序號的取值。 我國GSM網和TACS網均采用了這

10、種方法。如果基站采用了無方向性激勵時，通常以12個無線小區(qū)（基地區(qū)）作為一個簇（cluster）， 其信道組配置如圖2-5所示。按K+jN的規(guī)律，可以確定各信道組的信道序列如下：第一信道組， K=1， j=012， 故有（1，13，25， ）第二信道組， K=2， j=012， 故有（2，14，26， ） 第三信道組， K=3， j=012，故有（3，15，27， ） 第四信道組， K=4， j=012， 故有（4， 16， 28， ） 第五信道組， K=5， j=012， 故有 (5，17， 29， )第六信道組， K=6， j=012， 故有（6，18，30， ）第七信道組， K=7， j

11、=012， 故有（7，19，31， ）第八信道組， K=8， j=012， 故有(8，20，32， )第九信道組， K=9， j=012， 故有(9，21，33， )第十信道組， K=10， j=012， 故有(10，22，34， )第十一信道組，K=11， j=012， 故有(11，23，35， )第十二信道組， K=12， j=012， 故有(12，24，36， )這樣同一信道內的最小間隔為12， 保證了對鄰道干擾的抑制。 圖2-5 12個無線小區(qū)為一個簇的信道組配置 811912710352411271081194163581191271035241重復使用頻道組序號圖2-6 4個基站2

12、4個扇形無線小區(qū)為一個簇的信道組配置 113211759424208121621422186101132117593152319711頻道組序號重復使用由圖可見，它采用4個基站、6個頂點為60的扇形定向天線，則每個基站應有6組信道，每個簇有24個信道組，共96個頻點，其信道分配為：BS1選用的六個信道組為（1，25，49，73）；（5，29，53，77）；(21，45，69，93)；BS2選用的六個信道組為（2，26，50，74）；（6，30，54，78）；(22，46，70，94)；BS3選用的六個信道組為（3，27，51，75）；（7，31，55，79）；(23，47，71，95)；BS4

13、選用的六個信道組為（4，28，52，76）；（8，32，56，80）；(24，48，72，96)。 圖2-7 7個基站、21個扇形無線小區(qū)為一個簇的信道組配置 3101741118714216132029163101771421512192916181541118613207142151219310176132029164111851219重復使用頻道組序號2.6.2 信道分配策略信道分配策略 信道分配策略可分為兩類：固定的信道分配策略和動態(tài)的信道分配策略。在固定的信道分配策略中，每個小區(qū)分配給一組預先確定好的話音信道。前面介紹的等頻距分配法采用將某一組信道固定分配給某一基站，即基站的頻點是固

14、定不變的，就屬固定信道分配法。它具有控制方便，投資少的特點。但信道的利用率較低。在各個覆蓋區(qū)話務量不均勻的情況下，當一個基站的信道全忙時，鄰近的信道即使空閑也不能使用。 為了進一步提高頻譜的利用率，使信道的配置方法能夠隨移動通信網的地理分布及業(yè)務量大小的變化而變化，目前在移動通信系統(tǒng)中采用了一種動態(tài)信道分配方法。它不是將信道固定地分配給某個基站，而是實現(xiàn)信道動態(tài)分配，其頻譜的利用率大約可提高20%。動態(tài)信道分配需要智能控制，以便于及時收集和處理大量的數(shù)據，并實時給出結果并進行控制。動態(tài)信道分配可以做到按業(yè)務量的大小，合理地在不同基站之間按需分配信道，避免了小區(qū)忙閑不均的情況。其比較突出的缺點是

15、會在此時造成的干擾（同頻干擾和鄰道干擾）比較嚴重，必須要有一個既可充分利用無線頻譜以增加用戶容量而又能減少干擾的綜合考慮方案。為此，人們提出許多不同的信道分配策略。 CDMA：是基于碼分技術（擴頻技術）和多址技術的通信系統(tǒng)。系統(tǒng)為每個用戶分配各自的地址碼，地址碼之間具有相互正交性，從而在時間、空間和頻率都可以重疊。將需傳送的具有一定信號帶寬的信號帶寬的信息數(shù)據，用一個帶寬遠遠大于信號帶寬的偽隨機碼進行調制，可使原來的數(shù)據信號的帶寬被擴展，接收端進行相反的過程。將信息信號和隨機信號進行異或運算，再用載波進行調相2.7 多信道共用技術多信道共用技術 2.7.1 話務量與呼損話務量與呼損 1. 呼叫

16、話務量呼叫話務量 話務量是度量通信系統(tǒng)業(yè)務量或繁忙程度的指標。所謂呼叫話務量A，是指單位時間內（1小時）進行的平均電話交換量。 它可用下面公式來表示： 0CtA式中： C每小時平均呼叫次數(shù)（包括呼叫成功和呼叫失敗的次數(shù)）； t0每次呼叫平均占用信道的時間（包括接續(xù)時間和通話時間）。 如果t0以小時為單位，則話務量A的單位是厄蘭(Erlang，占線小時，簡稱Erl)。如果在一個小時內不斷地占用一個信道，則其呼叫話務量為1 Erl。 它是一個信道具有的最大話務量。 例如，設在100個信道上，平均每小時有2100次呼叫，平均每次呼叫時間為2分鐘，則這些信道上的呼叫話務量： 1706022100ErA

17、 2. 呼損率呼損率 當多個用戶共用時，通?？偸怯脩魯?shù)大于信道數(shù)。因此，會出現(xiàn)許多用戶同時要求通話而信道數(shù)不能滿足要求的情況。這時只能先讓一部分用戶通話， 而讓另一部分用戶等待，直到有空閑信道時再通話。這后一部分用戶雖然發(fā)出呼叫， 但因無信道而不能通話稱做呼叫失敗。在一個通信系統(tǒng)中，造成呼叫失敗的概率稱為呼叫失敗概率，簡稱為呼損率（B）。 設A為呼叫成功而接通電話的話務量，簡稱為完成話務量； C為總呼叫的次數(shù)；C0為一小時內呼叫成功而通話的次數(shù); t 為每次通話的平均占用信道時間， 則 完成話務量A為 00tCA呼損率B為 CCCAAAB0式中，（A-A）為損失話務量。 所以呼損率的物理意義是

18、損失話務量與呼叫話務量之比的百分數(shù)。 顯然，呼損率B愈小，成功呼叫的概率越大，用戶就越滿意。因此，呼損率也稱為系統(tǒng)的服務等級GOS（the Grade Of Service）。例如，某系統(tǒng)的呼損率為10%，即說明該系統(tǒng)內的用戶每呼叫100次，其中有10次因信道被占用而打不通電話， 其余90次則能找到空閑信道而實現(xiàn)通話。但是，對于一個通信網來說，要想使呼損減少，只有讓呼叫流入的話務量減少，即容納的用戶數(shù)少一些，這是不希望的?？梢姾魮p率和話務量是一對矛盾，即服務等級和信道利用率是矛盾的。 如果呼叫有以下性質： (1) 每次呼叫相互獨立， 互不相關（呼叫具有隨機性）； (2) 每次呼叫在時間上都有相同的概率； 并假定移動電話通信服務系統(tǒng)的信道數(shù)為n；則呼損率B可計算如下： niinnniAnAnAAAAnAB032/!/) !/() ! 3/() ! 2/() ! 1/(1!/！表表2-5 Erl損失概率表損失概率表 表表2-5 Erl損失概率表損失概率表 表表2-5 Erl損失概率表損失概率表 表表2-5 Erl損失概率表損失概率表 3. 繁忙小時集中度繁忙小時集中度(K) 全日話務量忙時話務量K繁忙小時集中度繁忙小時集中度K一般為一般為8%14%。 4. 每個用戶忙時話務量（每個用戶忙時話務量（Aa） 假設每一用戶每天平均呼叫次數(shù)為C，每次呼叫平均占用