第3章 小區(qū)基本概念和信道分配

1、1第三章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù)主講人：劉勁2主要內(nèi)容3.1 信道再用和小區(qū)導(dǎo)論3.2 信干比計(jì)算，一維情況3.3 二維小區(qū)簇和信干比3.4 小區(qū)的信道分配3.5 過區(qū)切換3.6 流量控制33.1 信道再用和小區(qū)導(dǎo)論 按無(wú)線通信網(wǎng)的服務(wù)區(qū)域覆蓋方式分類小容量的大區(qū)制大容量的小區(qū)制（蜂窩系統(tǒng)）4 1.基本概念 在一個(gè)服務(wù)區(qū)域（如一個(gè)城市）內(nèi)只有一個(gè)基站 (Base Station，BS)，并由它負(fù)責(zé)移動(dòng)通信的聯(lián)絡(luò)和控制。一、大區(qū)制移動(dòng)通信網(wǎng)BSRRRR5 2. 特點(diǎn)基站：高架天線（數(shù)十米數(shù)百米） 大功率發(fā)射機(jī)（幾十幾百瓦，200W左右）移動(dòng)臺(tái)：幾十幾百部、 天線低、 發(fā)射功率小覆蓋半徑：幾十公里問題：上行

2、信號(hào)差一、大區(qū)制移動(dòng)通信網(wǎng)BSRRRR6一、大區(qū)制移動(dòng)通信網(wǎng) 3. 優(yōu)點(diǎn) 4. 缺點(diǎn)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、投資少、見效快，主要用于專網(wǎng)或用于用戶較少的地域。如在農(nóng)村或城鎮(zhèn)的初期投資。為了避免相互間的干擾，在服務(wù)區(qū)內(nèi)的所有頻道的頻率都不能重復(fù)，因而，其頻率利用率和通信容量都受到了限制，滿足不了用戶數(shù)量急劇增長(zhǎng)的需要。7問題：無(wú)線系統(tǒng)可容納同時(shí)呼叫的數(shù)量始終都要受制于分配多少頻譜。如何調(diào)整移動(dòng)通信系統(tǒng)，使有限的無(wú)線頻率獲得更大容量的通信，并覆蓋大面積的范圍？一、大區(qū)制移動(dòng)通信網(wǎng)81. 改進(jìn)的思想 將整個(gè)服務(wù)區(qū)劃成許多個(gè)小的區(qū)域（小區(qū)cell） - 每個(gè)小區(qū)設(shè)置一個(gè)基站，每個(gè)基站的服務(wù)范圍僅限小區(qū)內(nèi)； - 相鄰

3、小區(qū)使用不同的頻道，而相距一定距離的小區(qū)可以使用相同的頻道。二、小區(qū)制（蜂窩）移動(dòng)通信網(wǎng)9舉例：30個(gè)雙向信道 - 大區(qū)制時(shí)，只能有30個(gè)用戶同時(shí)通信 - 小區(qū)制時(shí)，若分為30個(gè)小區(qū)，相鄰3個(gè)小區(qū)采用不同的頻道，每個(gè)小區(qū)有10個(gè)雙向頻道，則服務(wù)區(qū)可以同時(shí)為300個(gè)用戶提供服務(wù)。若分為更多的小區(qū)，則可獲得更大的容量。二、小區(qū)制（蜂窩）移動(dòng)通信網(wǎng)10二、小區(qū)制（蜂窩）移動(dòng)通信網(wǎng)MSC2. 基本概念 把整個(gè)服務(wù)區(qū)域劃分為若干個(gè)無(wú)線小區(qū)(cell)，每個(gè)小區(qū)分別設(shè)置一個(gè)基站，負(fù)責(zé)本區(qū)移動(dòng)通信的聯(lián)絡(luò)和控制。同時(shí)，有可在移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心MSC的統(tǒng)一控制下， 實(shí)現(xiàn)小區(qū)之間移動(dòng) 用戶通信的轉(zhuǎn)接。11二、小區(qū)制

4、（蜂窩）移動(dòng)通信網(wǎng)MSC3. 特點(diǎn)基站：小功率發(fā)射機(jī)（520W）小區(qū)半徑：120km，甚至幾百米頻率復(fù)用系統(tǒng)容量可繼續(xù)擴(kuò)大特點(diǎn)：系統(tǒng)復(fù)雜、容量大12二、小區(qū)制（蜂窩）移動(dòng)通信網(wǎng)4. 優(yōu)點(diǎn)提高了頻率利用率；基站功率減小，從而使相互間的干擾減少；無(wú)線小區(qū)的大小可根據(jù)實(shí)際用戶數(shù)的多少靈活確定，具有組網(wǎng)的靈活性；解決了頻道數(shù)量有限和用戶數(shù)增大之間的矛盾。 最大的優(yōu)點(diǎn)13二、小區(qū)制（蜂窩）移動(dòng)通信網(wǎng)5. 缺點(diǎn)在移動(dòng)臺(tái)通話過程中，從一個(gè)小區(qū)轉(zhuǎn)入另一個(gè)小區(qū)時(shí)，移動(dòng)臺(tái)需要經(jīng)常地更換工作頻道。無(wú)線小區(qū)的范圍越小，通話中切換頻道的次數(shù)就越多，這樣對(duì)控制交換功能的要求就越高。基站數(shù)量增加，建網(wǎng)的成本相應(yīng)提高。n 應(yīng)

5、根據(jù)用戶密度或業(yè)務(wù)量的大小確定無(wú)線小區(qū)的半徑。目前，宏小區(qū)半徑一般為15km左右。14三、頻率復(fù)用與同頻干擾1. 小區(qū)制要解決的問題小區(qū)的基本思想：在不同的小區(qū)重新使用頻率來(lái)增加系統(tǒng)的容量。同樣的頻率不能在臨近的小區(qū)分配，否則會(huì)造成信道間的干擾。使用相同頻率的小區(qū)必須保持足夠遠(yuǎn)，直至達(dá)到系統(tǒng)能忍受的干擾水平。15三、頻率復(fù)用與同頻干擾2. 一維小區(qū) AMPS系統(tǒng)，832個(gè)信道被分成4組，每組208個(gè)信道； 兩個(gè)使用相同頻率的小區(qū)之間隔著3個(gè)小區(qū)，稱為4小區(qū)再用； 若給定小區(qū)數(shù)為N，則總共有208N個(gè)信道可以使用。12341234116三、頻率復(fù)用與同頻干擾2. 一維小區(qū) 若分成3組，每組277

6、個(gè)信道； 此時(shí)，小區(qū)總數(shù)不變，仍為N，則總共有277N個(gè)信道可以使用。12341234112312312317三、頻率復(fù)用與同頻干擾2. 一維小區(qū)1234123411231231233小區(qū)復(fù)用277N4小區(qū)復(fù)用208NC.F. 如何取舍？2小區(qū)復(fù)用182. 一維小區(qū)123412341123123123 抗干擾能力分析信干比信干比SIR or SIR or 載干比載干比CIRCIR在接收機(jī)端接收到的平均信號(hào)功率 與平均干擾功率之比。AMPSAMPS系統(tǒng)：系統(tǒng)：18dB18dBD-AMPSD-AMPS系統(tǒng)：系統(tǒng)：14dB 14dB GSMGSM系統(tǒng)：系統(tǒng)：7-12dB 7-12dB 返回193.2

7、 信干比計(jì)算，一維情況 信干比的計(jì)算主要由下式中的距離決定：123412341RDRTTxRGGPdgP)(1010/2 忽略陰影衰落和多徑衰落，假設(shè) g(d)=kd n； 每個(gè)基站在小區(qū)的中央，發(fā)射同樣的功率PT，則距離基站d米遠(yuǎn)的平均接收功率為PTd n,n為3或4； P點(diǎn)的接收信干比為：intPRSIRn203.2 信干比計(jì)算，一維情況123412341D P點(diǎn)的接收信干比為： 當(dāng)僅僅考慮干擾的第1層時(shí)(即最近的干擾，次近的不考慮)，鄰近P點(diǎn)有兩個(gè)干擾基站，則相應(yīng)的信干比為：intPRSIRn包括所有干包括所有干擾的基站，擾的基站，P Pintint表示歸一表示歸一化的干擾功化的干擾功率

8、。率。nnnRDRDRSIR)()(R213.2 信干比計(jì)算，一維情況 當(dāng)僅僅考慮干擾的第1層時(shí)，P點(diǎn)的信干比為： 在3小區(qū)再用中，D=6R；4小區(qū)再用中，D=8R。nnnRDRDRSIR)()(再用因子SIR(dB)n = 3n = 43小區(qū)19.6274小區(qū)2332 結(jié)論結(jié)論(1) n干擾干擾SIR(2) 再用因子再用因子干擾干擾SIR223.2 信干比計(jì)算，一維情況 當(dāng)僅僅考慮干擾的第1層時(shí)，P點(diǎn)的信干比為： 考慮次鄰近P點(diǎn)的兩個(gè)干擾小區(qū)，則，信干比為：nnnRDRDRSIR)()(nnnnRDRDRDRDSIR) 12() 12() 1() 1(1返回23r一、小區(qū)的形狀 如果基站采用

9、全向天線，其覆蓋范圍應(yīng)該為一個(gè)半徑為 的圓形區(qū)域 ； 無(wú)縫覆蓋的三種內(nèi)接可能：正三角形、正方形、正六邊形； 正六邊形最接近圓形，對(duì)于同樣大小的區(qū)域，相鄰小區(qū)的重疊區(qū)域最小，小區(qū)面積最大，因而，所需基站數(shù)最少、小區(qū)數(shù)最少。 采用正六邊形作為小區(qū)的形狀時(shí)，系統(tǒng)的整體構(gòu)架類似于蜂窩，故稱為“蜂窩網(wǎng)”。3.3 二維小區(qū)簇和信干比12341231234123434324 注意：由于地形和用戶密度的不同，實(shí)際的覆蓋區(qū)域事實(shí)上是不規(guī)則的，但采用不規(guī)則形狀的蜂窩結(jié)構(gòu)效率低，因此，對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)和性能的研究都是基于規(guī)則拓?fù)涞?，即使它們僅具有概念上的意義。而拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)構(gòu)建實(shí)際的規(guī)劃提供了很有價(jià)值的信息和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。一、

10、小區(qū)的形狀25二、區(qū)群 1. 定義： 將小區(qū)進(jìn)行空間上的劃分，相鄰的使用不同頻道的所有小區(qū)組合在一起就構(gòu)成了區(qū)群，或稱之為簇(Cluster)，區(qū)群中包含了系統(tǒng)的全部頻率資源。26區(qū)群舉例272. 區(qū)群、頻率復(fù)用與系統(tǒng)容量 假設(shè)一個(gè)共有S個(gè)可用的雙向信道的蜂窩系統(tǒng)，如果將S個(gè)信道均勻地分配給一個(gè)區(qū)群的N個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)都分配到k個(gè)信道（kS），那么可用信道的總數(shù)可表示為S=kN。 如果區(qū)群在系統(tǒng)中復(fù)制了M次，則雙向信道的總數(shù)C可以作為容量的一個(gè)度量：C=M kN= MS也就是說(shuō)，系統(tǒng)的容量擴(kuò)大了M倍。 二、區(qū)群28 N蜂窩系統(tǒng)的頻率復(fù)用因子 N的選擇要考慮到這兩方面的因素，選擇一個(gè)在可以承受的

11、同頻干擾下盡可能小的值。系統(tǒng)的容量：系統(tǒng)的容量：MSMkNC分析：分析：區(qū)群的尺寸區(qū)群的尺寸N復(fù)制次數(shù)復(fù)制次數(shù)M系統(tǒng)容量系統(tǒng)容量C同頻小區(qū)間的距離同頻小區(qū)間的距離同頻干擾同頻干擾END2. 區(qū)群、頻率復(fù)用與系統(tǒng)容量29 例：一個(gè)蜂窩系統(tǒng)中有1001個(gè)用于處理通信業(yè)務(wù)的可用信道，設(shè)小區(qū)的面積為6平方公里，整個(gè)系統(tǒng)的面積為2100平方公里。 （a）如果區(qū)群尺寸為7，計(jì)算系統(tǒng)容量； （b）如果區(qū)群尺寸為4，要覆蓋整個(gè)蜂窩區(qū)域，需將該區(qū)域覆蓋多少次？ （c）如果區(qū)群尺寸為4，計(jì)算系統(tǒng)容量。2. 區(qū)群、頻率復(fù)用與系統(tǒng)容量解：已知：可用信道總數(shù)K=1001 小區(qū)面積=6km2 總的覆蓋面積=2100km2

12、 （a）N=7 每小區(qū)的可用信道數(shù)J=K/N=1001/7=143信道/小區(qū) 一個(gè)區(qū)群覆蓋的面積=7*6=42km2 區(qū)群需復(fù)制M=2100/42=50次， 故，C=MJN=50*143*7=50050個(gè)信道 （b）N=4 一個(gè)區(qū)群覆蓋的面積=4*6=24km2 區(qū)群需復(fù)制M=2100/24=87.5=87 （c）N=4 每個(gè)小區(qū)的信道數(shù)目J=K/N=1001/4=250信道/小區(qū) 故，C=MJN=87*250*4=87000個(gè)信道結(jié)論：通過減小區(qū)群尺寸增大了系統(tǒng)的容量。 31 （1）構(gòu)成區(qū)群要滿足的兩個(gè)條件 區(qū)群之間彼此鄰接且無(wú)空隙無(wú)重疊地覆蓋整個(gè)區(qū)域； 同頻小區(qū)之間的距離最大。 3. 頻率

13、復(fù)用下的小區(qū)規(guī)劃32（2）小區(qū)的規(guī)劃b) 確定最近的同信道相鄰小區(qū)的規(guī)則： 步驟1：自某一小區(qū)A出發(fā)，沿邊的垂線方向移動(dòng)i個(gè)小區(qū); 步驟2：逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)60度后，再移動(dòng)j個(gè)小區(qū)。3. 頻率復(fù)用下的小區(qū)規(guī)劃a) 確定區(qū)群的尺寸N： 22jijiN式中i、j為非負(fù)整數(shù)，且不能同時(shí)為零； N =1，3，4，7，9，12，13，1633不同尺寸區(qū)群的形狀34（i=2, j=1） 相鄰?fù)l小區(qū)位置的確定35N=3，i=1, j=1相鄰?fù)l小區(qū)位置的確定11232111232223123336（N=4, i=2, j=0） 相鄰?fù)l小區(qū)位置的確定12341231234123434337舉例：蜂窩系統(tǒng)中的頻道

14、計(jì)算一個(gè)蜂窩電話系統(tǒng)，總帶寬為30MHz，使用兩個(gè)25kHz作為雙向信道，假定該系統(tǒng)采用9小區(qū)復(fù)用方式，并將總帶寬中的1MHz分配給控制信道。 a. 計(jì)算總的可用信道數(shù)； b. 確定控制信道數(shù)； c. 確定每個(gè)小區(qū)中的話音信道數(shù)； d. 確定各個(gè)小區(qū)中控制信道與話音信道的一種合理分配方法。38解：已知：總帶寬=30MHz 信道帶寬=25kHz*2=50kHz a. 總的可用信道=30MHz/50kHz=600個(gè) b. 控制信道數(shù)=1000/50=20 c. 每個(gè)小區(qū)中的話音信道數(shù)=（600-20）/9=64 d. 由于最多只能有20個(gè)信道作為控制信道，9個(gè)小區(qū)，可以給7個(gè)小區(qū)各分配2個(gè)控制信道

15、和64個(gè)話音信道，給另外2個(gè)小區(qū)各分配3個(gè)控制信道和66個(gè)話音信道。舉例：蜂窩系統(tǒng)中的頻道計(jì)算394.六邊形小區(qū)的幾何結(jié)構(gòu)R：半徑（中心到頂點(diǎn)的距離）RRR23R：中心到邊的垂線40（1）區(qū)群中同頻小區(qū)的距離ri3rj3NRjijiRRjRiRjRiD2222222)3()()3()21(332)3()3(RND34.六邊形小區(qū)的幾何結(jié)構(gòu)41（2）同頻小區(qū)的分布特點(diǎn) 每個(gè)小區(qū)都有6個(gè)最近的同信道小區(qū)； 同信道小區(qū)分層排列，候選小區(qū)被第k層的6k個(gè)小區(qū)包圍； 小區(qū)尺寸相同時(shí)，各層中的同信道小區(qū)都位于由該層同信道小區(qū)連接而成的六邊形邊界上； 若兩個(gè)最近的同信道小區(qū)之間的半徑為D，則第k層的同信道小

16、區(qū)連接而成的六邊形的半徑為kD。4.六邊形小區(qū)的幾何結(jié)構(gòu)42 區(qū)群中同頻小區(qū)的分布435. 頻率復(fù)用比RDQ 頻率復(fù)用比Q定義為：因?yàn)轭l率復(fù)用會(huì)導(dǎo)致同信道小區(qū)的出現(xiàn)，所以Q也稱為同信道復(fù)用比。又：所以RND3NQ344 增加Q的值，同頻小區(qū)間的空間距離與小區(qū)覆蓋距離之比就會(huì)增加，因此來(lái)自同頻小區(qū)的射頻能量就會(huì)減小而使干擾降低。 當(dāng)區(qū)群的大小較小時(shí)，Q的值越小，容量越大；但Q的值越大，同頻干擾就越小，因此，要折衷處理。 NRDQ35. 頻率復(fù)用比45 若設(shè)i0為同頻干擾小區(qū)數(shù)，則監(jiān)視前向信道的信干比SIR可以表示為01iiiISSIR第i個(gè)來(lái)自同頻干擾小區(qū)基站的干擾功率三、二維信干比的計(jì)算設(shè)所有

17、的基站的發(fā)射功率都相同，移動(dòng)臺(tái)距當(dāng)前小區(qū)基站的距離為R，距第i個(gè)同頻小區(qū)基站的距離為Di，則：01)(iininDRSIR來(lái)自目標(biāo)基站的想獲得的信號(hào)功率46 僅考慮相鄰?fù)l小區(qū)（第一層干擾小區(qū)），則nnnRDRDRDSIR)(4)1()1(1三、二維信干比的計(jì)算RD123456P(D-R)D47 使用上式得到的近似信干比：三、二維信干比的計(jì)算ND/RSIRSIRdBn=3n=4n=3n=4333.48.55.39.374.5814.362.511.61812630.316714.822.2nnnRDRDRDSIR)(4)1()1(148 僅考慮相鄰?fù)l小區(qū)（第一層干擾小區(qū)），若假設(shè)所有干擾基站

18、與目標(biāo)基站間的距離是相等的，小區(qū)中心之間的距離都為D，則上式可簡(jiǎn)化為6)3()3()/(00nnnNiNiRDIS三、二維信干比的計(jì)算簡(jiǎn)化考慮：49例：在某系統(tǒng)中，接收機(jī)要求的信干比門限為 ，n = 4，求系統(tǒng)允許的最大N。dB18IS解：8 . 1410dB18)3(61ISNIS49. 61032328 . 1ISN故：N=7。三、二維信干比的計(jì)算50四、提高蜂窩系統(tǒng)容量的方法 無(wú)線服務(wù)的需求不斷增大，頻率資源越來(lái)越緊張，需要采用一些技術(shù)手段提高頻率資源利用率，以達(dá)到擴(kuò)容的目的。目前的主要方法有： 小區(qū)分裂 劃分扇區(qū) 新的微小區(qū)概念51(1) 基本方法：將擁塞的小區(qū)分成更小的小區(qū)，每個(gè)小區(qū)

19、都有自己的基站并相應(yīng)地降低天線高度和減小發(fā)射機(jī)功率。(2) 特點(diǎn)：通過用更小的小區(qū)代替較大的小區(qū)來(lái)允許系統(tǒng)容量的增長(zhǎng)，同時(shí)又不影響為了維持同頻小區(qū)間的最小同頻復(fù)用因子Q所需的信道分配策略。1. 小區(qū)分裂52A1. 小區(qū)分裂53(3) 實(shí)際問題 過渡區(qū)域的信道分配 大功率發(fā)射機(jī)與小功率發(fā)射機(jī)同時(shí)存在； 信道分成兩組，兩個(gè)信道組的大小取決于分裂的進(jìn)程情況。 過區(qū)切換 低速用戶和高速用戶同時(shí)得到服務(wù) 傘狀小區(qū)方法1. 小區(qū)分裂54(1) 基本思想：保持小區(qū)半徑不變，設(shè)法減小D/R比值。采用定向天線代替全向天線實(shí)現(xiàn)。 最壞信噪比：考慮6個(gè)最近的同頻小區(qū)： 2. 小區(qū)裂向（劃分扇區(qū)）01)(iininD

20、RIS6nQIS552. 小區(qū)裂向（劃分扇區(qū)）(2) 基本思想：保持小區(qū)半徑不變，設(shè)法減小D/R比值。采用定向天線代替全向天線實(shí)現(xiàn)。 只有2個(gè)最近的同頻小區(qū)：信干比增加倍數(shù)為： 2120nQIS3)/()/(120ISIS56(3) 優(yōu)點(diǎn)：降低了同頻干擾，從而增大系統(tǒng)容量。(4) 實(shí)際問題： 同一小區(qū)中扇區(qū)間的切換通常不經(jīng)過MSC，由基站控制器完成 中繼效率下降 2. 小區(qū)裂向（劃分扇區(qū)）57(1) 基本思想： 每3個(gè)微小區(qū)和一個(gè)基站組成一個(gè)小區(qū)“三葉草” 型小區(qū)(2) 優(yōu)點(diǎn) 采用定向天線，同頻干擾下降，容量擴(kuò)大 移動(dòng)臺(tái)在一個(gè)小區(qū)的微小區(qū)之間切換時(shí)，頻道不變，因而中繼效率不變(3) 缺點(diǎn) 增加

21、了基站控制器的復(fù)雜度 增加了基站的成本返回3. 分區(qū)微小區(qū)58一、固定信道分配策略 - 將所有信道分成N組，給每個(gè)小區(qū)固定地分配其中的一組，如果小區(qū)中所有信道都已被占用，則呼叫阻塞。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：容易造成資源浪費(fèi)，不夠靈活。改進(jìn)：借用策略3.4 小區(qū)的信道分配59一、固定信道分配策略 - 借用策略3.4 信道分配1734235265367171427612345654信道鎖定x602. 動(dòng)態(tài)信道分配策略 - 所有信道不是固定地分配給每個(gè)小區(qū)，而是，每次呼叫請(qǐng)求到來(lái)時(shí)，為它服務(wù)的基站就向MSC請(qǐng)求一個(gè)信道。優(yōu)點(diǎn)：頻率利用率高，可適應(yīng)業(yè)務(wù)分布的動(dòng)態(tài)變化。缺點(diǎn)：控制復(fù)雜，開銷較大（增加了系統(tǒng)的存

22、儲(chǔ)和計(jì)算量）。3.4 信道分配611. 特點(diǎn) 來(lái)自所使用信號(hào)頻率的相鄰頻率的信號(hào)干擾稱為鄰頻干擾。 原因：鄰頻干擾是由于接收濾波器不理想，使得相鄰頻率的信號(hào)泄漏到傳輸帶寬內(nèi)而引起的。 后果：易產(chǎn)生遠(yuǎn)近效應(yīng)。 解決辦法：精確的濾波；信道分配在一個(gè)小區(qū)、甚至相鄰小區(qū)中不使用相鄰的頻道。三、鄰頻干擾對(duì)信道分配的影響62 使每個(gè)小區(qū)中的信道間隔盡可能大 ； 順序地將連續(xù)的信道分配給不同的小區(qū)，許多分配方案可以使一個(gè)小區(qū)內(nèi)的鄰頻信道間隔為N個(gè)信道帶寬，其中N為簇的大小； 其中一些信道分配方案還通過避免在相鄰小區(qū)中使用鄰頻信道來(lái)阻止一些次要的鄰頻干擾。123456789101112131415161718

23、1920212223242526272829303132 A B C D三、鄰頻干擾對(duì)信道分配的影響返回63一、基本概念 1. 什么叫切換？當(dāng)一個(gè)移動(dòng)臺(tái)在通話的過程中從一個(gè)基站移動(dòng)到另一個(gè)基站時(shí)，MSC自動(dòng)地將呼叫轉(zhuǎn)移到新基站的信道上。 2. 切換的要求： - 通常要求切換請(qǐng)求優(yōu)先于呼叫初始請(qǐng)求 ； - 切換必須要很順利地完成，并且盡可能少地出現(xiàn)，同時(shí)使用戶覺察不到。3.5 過區(qū)切換64一、基本概念 3. 關(guān)鍵問題： 切換的準(zhǔn)則 切換的控制 切換時(shí)的信道分配3.5 過區(qū)切換651. 切換信號(hào)的門限 指定某個(gè)特定的信號(hào)強(qiáng)度為基站接收機(jī)中可接受話音質(zhì)量的最小可用信號(hào)，稍微強(qiáng)一點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度就可以作為

24、啟動(dòng)切換的門限，其間隔用 表示； 不能太大也不能太小，太大，可能發(fā)生不需要的切換，增加MSN的負(fù)擔(dān)，太小，則可能會(huì)因?yàn)樾盘?hào)太弱而掉話，沒有足夠的時(shí)間來(lái)完成切換過程。二、切換的實(shí)際操作662. 切換圖解ABBS1BS2不正確的切換情況 正確的切換情況A點(diǎn)強(qiáng)度切換門限維持通話的最小可接收信號(hào)B點(diǎn)強(qiáng)度，通信中斷切換強(qiáng)度，成功切換673. 切換判斷應(yīng)注意的問題 保證檢測(cè)到的信號(hào)電平的下降不是因?yàn)樗查g的衰減，而是由于移動(dòng)臺(tái)正在離開當(dāng)前服務(wù)的基站 。 準(zhǔn)備切換前，先對(duì)信號(hào)監(jiān)視一段時(shí)間，觀察信號(hào)的連續(xù)變化； 決定切換進(jìn)行的時(shí)間長(zhǎng)短取決于移動(dòng)終端移動(dòng)的速度，如果監(jiān)控到信號(hào)強(qiáng)度快速衰落，則進(jìn)行快速切換。68 第

25、一代模擬蜂窩系統(tǒng)中，信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量是在MSC的管理下由基站來(lái)完成的，基站使用備用的接收機(jī)（即定位接收機(jī)）來(lái)測(cè)量小區(qū)中正在進(jìn)行呼叫的接收信號(hào)強(qiáng)度指示（RSSI）。定位接收機(jī)由MSC控制，用來(lái)監(jiān)視相鄰基站中有切換可能的移動(dòng)用戶的信號(hào)強(qiáng)度，并將RSSI值傳給MSC，由MSC做出是否切換的決定。 第二代蜂窩系統(tǒng)中，切換的決定由移動(dòng)臺(tái)（MS）輔助完成。在MS輔助切換（MOHO）中，每個(gè)MS測(cè)量從周圍基站中接收到的信號(hào)功率，并且將測(cè)量的結(jié)果連續(xù)地報(bào)告給為它服務(wù)的基站，當(dāng)從一個(gè)相鄰小區(qū)的基站中接收到的信號(hào)強(qiáng)度比當(dāng)前基站高出一定的電平或是維持了一定的時(shí)間時(shí)，就準(zhǔn)備進(jìn)行切換。切換的測(cè)量由每個(gè)移動(dòng)臺(tái)來(lái)完成，因此M

26、OHO方法比第一代的要快得多。3. 切換判斷應(yīng)注意的問題694. 優(yōu)先切換 信道監(jiān)視：保留小區(qū)中所有可用信道的一部分，專門為那些可能要切換到該小區(qū)的通話所發(fā)出的切換請(qǐng)求服務(wù)。缺點(diǎn)：由于可用來(lái)通話的信道減少了，因此降低了小區(qū)所承載的話務(wù)量。 切換請(qǐng)求排隊(duì)：是減少由于缺少可用信道而強(qiáng)迫中斷概率的一種方法。由于接收到的信號(hào)強(qiáng)度下降到切換門限以下，到信號(hào)強(qiáng)度太弱出現(xiàn)通話中斷之間有一個(gè)有限的時(shí)間間隔，因此，可以對(duì)切換請(qǐng)求進(jìn)行排隊(duì)，時(shí)延和隊(duì)列長(zhǎng)度由當(dāng)前特定服務(wù)區(qū)域的業(yè)務(wù)流量模式?jīng)Q定。705.實(shí)際切換中出現(xiàn)的問題 問題一：移動(dòng)速度變化范圍太大，高速用戶在小區(qū)之間的穿行會(huì)使MSC不堪重負(fù)。 解決辦法： 減小M

27、SCMSC介入切換的次數(shù)； 采用傘狀小區(qū)方法，為高速移動(dòng)的用戶提供大面積的覆蓋，同時(shí)為低速移動(dòng)的用戶提供小面積的覆蓋。71 問題二：小區(qū)拖尾。一般出現(xiàn)在微小區(qū)系統(tǒng)中，由對(duì)基站發(fā)射強(qiáng)信號(hào)的步行用戶所產(chǎn)生。在市區(qū)內(nèi)當(dāng)用戶和基站之間存在一個(gè)視距無(wú)線路徑時(shí)，由于用戶以非常慢的速度離開基站，平均信號(hào)強(qiáng)度衰減不快，即使用戶遠(yuǎn)離了小區(qū)的預(yù)定范圍，基站接收到的信號(hào)仍可能高于切換門限，因此不做切換，直至用戶深入到相鄰小區(qū)中，從而產(chǎn)生潛在的干擾和話務(wù)量管理問題。 解決辦法：仔細(xì)調(diào)整切換門限和無(wú)線覆蓋參數(shù)。5.實(shí)際切換中出現(xiàn)的問題72一、多信道共用 在一個(gè)無(wú)線區(qū)內(nèi)n個(gè)信道為該無(wú)線區(qū)內(nèi)所有用戶共用，任何一個(gè)移動(dòng)用戶選

28、取空閑信道及占用時(shí)間都是隨機(jī)的。 與市話用戶共同享有中繼線相類似，這種占用信道的方式相對(duì)于獨(dú)立信道方式而言，可以明顯提高信道利用率。只要這個(gè)小區(qū)內(nèi)同時(shí)發(fā)起的呼叫小于n，就不會(huì)發(fā)生阻塞。 多信道共用支撐著移動(dòng)網(wǎng)的呼損率、中斷率、系統(tǒng)容量等指標(biāo)。 3.6 流量控制731. 話務(wù)量 在一定時(shí)間內(nèi)（通常為1小時(shí)）呼叫次數(shù)與每次呼叫平均占用信道時(shí)間的乘積，是度量通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)量或繁忙程度的指標(biāo)。 分為流入話務(wù)量和完成話務(wù)量，前者包括成功呼叫和失敗呼叫，后者僅包括成功的呼叫。 當(dāng)計(jì)算C所用的單位與t相同時(shí)，單位為愛爾蘭（Erlang,Erl.）tCAtCA00單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生的平均呼叫次數(shù)單位時(shí)間內(nèi)呼叫成功的

29、次數(shù)二、基本概念74 忙時(shí)話務(wù)量：一天24小時(shí)總有些時(shí)候打電話的人多，另一些時(shí)候人少，對(duì)一個(gè)通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可區(qū)分忙時(shí)、非忙時(shí)。一天中最忙的小時(shí)的話務(wù)量。在考慮通信系統(tǒng)的用戶數(shù)和信道數(shù)時(shí)，顯然該采用忙時(shí)話務(wù)量，忙時(shí)信道夠用，不忙肯定也夠用。 忙時(shí)集中系數(shù) K：忙時(shí)話務(wù)量與全天話務(wù)量之比，通常取值7%-15% 。 假設(shè)每用戶每天平均呼叫次數(shù)為C，每次呼叫平均占用信道時(shí)間為T（秒/次），則每個(gè)用戶的忙時(shí)話務(wù)量a為：a=C.T.K/3600 ，通常，公眾網(wǎng)取0.010.03Erl，專用網(wǎng)0.030.06Erl。1. 1. 話務(wù)量話務(wù)量75 若系統(tǒng)有n個(gè)信道，則系統(tǒng)所能容納的用戶數(shù)M為： 每個(gè)信道容納的

30、用戶數(shù) m：anAnMm/3600/./KTCAaAM2. 容量 76 損失話務(wù)量：A-A0 呼損率，呼叫損失的概率，用B表示： 呼損率越小，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(wù)等級(jí)GOS (Grade Of Service) ，是衡量通信網(wǎng)接續(xù)質(zhì)量的主要指標(biāo)。 若系統(tǒng)的呼損率為10%，表明100次呼叫中有10次因信道被占用而打不通電話。 %1000AAAB3. 呼損率77 如果呼叫有以下性質(zhì)： 每次呼叫相互獨(dú)立、互不相關(guān)(呼叫具有隨機(jī)性) 每次呼叫在時(shí)間上都有相同的概率，并假設(shè)移動(dòng)電話通信服務(wù)系統(tǒng)的信道系數(shù)為n 則，呼損率、話務(wù)量、信道數(shù)之間存在這樣的關(guān)系： 如已知呼損率B，則可根據(jù)上式計(jì)算出A和n的對(duì)應(yīng)數(shù)量關(guān)系。niiniAnAB0!/!/電話工程中的Erlang公式愛爾蘭公式 78B、n、A之間的關(guān)系 愛爾蘭呼損表愛爾蘭呼損表B1%2%5%10%20%nAAAAA10.01010.0200.0530.1110.2551.3601.6572.2192.8814.010104.4605