第06講 組網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)(二)

第3章組網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)現(xiàn)代移動(dòng)通信BTS總體方案設(shè)計(jì)報(bào)告AbisA接口MSBSSOMC-R操作維護(hù)中心BSC基站控制器MSC移動(dòng)交換中心BTS基站收發(fā)信機(jī)BTS基站收發(fā)信機(jī)BTS基站收發(fā)信機(jī)MSMSUm通過(guò)本章學(xué)習(xí)，著重解決以下問(wèn)題：干擾如何影響系統(tǒng)性能如何進(jìn)行區(qū)域覆蓋如何提高蜂窩系統(tǒng)容量如何解決多信道共用如何構(gòu)造蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如何進(jìn)行移動(dòng)管理第3章組網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)建立一個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)的系統(tǒng)級(jí)概念本次課教學(xué)目的：1、理解小區(qū)分裂、劃分扇區(qū)和微小區(qū)的原理；2、了解提高蜂窩系統(tǒng)容量的原因及因此而帶來(lái)的不利因素；3、熟悉信道數(shù)、話務(wù)量和呼損率之間的定量關(guān)系式，并熟練利用這些關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算。第3章移動(dòng)信道3.4提高蜂窩系統(tǒng)容量的方法問(wèn)題的引出系統(tǒng)容量與用戶需求之間的矛盾是推動(dòng)移動(dòng)通信發(fā)展的主要?jiǎng)恿χ煌l干擾是限制系統(tǒng)容量的主要因素之一實(shí)際問(wèn)題：在抑制同頻干擾的基礎(chǔ)上，如何通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)獲得最大的系統(tǒng)容量3.4.1同頻干擾對(duì)系統(tǒng)容量的影響同頻干擾不能簡(jiǎn)單地通過(guò)增大發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率來(lái)克服為了解決這一問(wèn)題，需要找到同頻干擾和系統(tǒng)容量的關(guān)系同頻干擾和系統(tǒng)容量的關(guān)系在滿足信干比要求的前提下，如何通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)獲得最大的系統(tǒng)容量數(shù)學(xué)模型同頻干擾和系統(tǒng)容量的關(guān)系1、Q與N的關(guān)系(1)假設(shè)每個(gè)小區(qū)的大小一樣，且每個(gè)小區(qū)是正六邊形小區(qū)則675432167543216754321？432141232431同頻干擾和系統(tǒng)容量的關(guān)系2、S/I與Q之間的關(guān)系A(chǔ)ADs（2）假設(shè)每個(gè)基站的發(fā)射功率相等，在整個(gè)覆蓋區(qū)內(nèi)平均接收信號(hào)功率隨距離的冪指數(shù)下降且路徑衰減指數(shù)相同，則Di同頻干擾和系統(tǒng)容量的關(guān)系(3)若僅僅考慮第一層同頻干擾小區(qū)，則小區(qū)邊界移動(dòng)臺(tái)接收信號(hào)的信干比為AAAAAAARDiAD(4)若近似認(rèn)為所有干擾基站到移動(dòng)臺(tái)之間距離為D，則同頻干擾和系統(tǒng)容量的關(guān)系3.影響系統(tǒng)容量的主要因素系統(tǒng)要求的信干比S/I對(duì)系統(tǒng)容量的影響

AMPS系統(tǒng)，18dB，提供夠好的話音質(zhì)量

GSM系統(tǒng)，9dB同頻干擾和系統(tǒng)容量的關(guān)系保持小區(qū)半徑不變，Q值的影響裂向7777777561423保持小區(qū)半徑不變，Q值的影響新型微小區(qū)、智能天線同頻干擾和系統(tǒng)容量的關(guān)系保持Q值不變，小區(qū)半徑的影響小區(qū)分裂675432167543216754321675432167543216754321675432167543216754321同頻干擾和系統(tǒng)容量的關(guān)系新小區(qū)的發(fā)射功率是通過(guò)令新舊小區(qū)邊界接收到的功率相等來(lái)得到。假定新小區(qū)的半徑為原來(lái)小區(qū)的一半，解決實(shí)際問(wèn)題的思路數(shù)學(xué)建模實(shí)際問(wèn)題抽象、假設(shè)、簡(jiǎn)化建立數(shù)學(xué)模型解決問(wèn)題在滿足信干比要求的前提下，如何通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)獲得最大的系統(tǒng)容量四個(gè)假設(shè)簡(jiǎn)化分析實(shí)際問(wèn)題在新街口地區(qū)，基站天線架設(shè)位置選擇：A、金陵飯店樓頂（約100m高）B、華聯(lián)樓頂（約30m高）驗(yàn)證多信道共用（中繼）是指在網(wǎng)內(nèi)的大量用戶共享相對(duì)較小數(shù)量的無(wú)線信道，即從可用信道庫(kù)中給每個(gè)用戶按需分配信道，可以明顯提高信道利用率。獨(dú)立信道：N個(gè)信道M個(gè)用戶，N個(gè)信道M＜＝N不存在阻塞的M＞N存在阻塞M與N怎樣關(guān)系才合理？話務(wù)量與呼損問(wèn)題3.5多信道共用技術(shù)3.4.1話務(wù)量與呼損1、呼叫話務(wù)量 話務(wù)量是度量通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)量或繁忙程度的指標(biāo)。其性質(zhì)如同客流量，具有隨機(jī)性，只能用統(tǒng)計(jì)方法獲取。流入話務(wù)量：呼叫請(qǐng)求速率乘以平均占用信道時(shí)間完成話務(wù)量：呼叫成功速率乘以平均占用信道時(shí)間

其中，t0是每次通話的平均保持時(shí)間（小時(shí)/次），C單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)用戶的平均呼叫請(qǐng)求次數(shù)（次/小時(shí)）。兩者相乘而得到應(yīng)是一個(gè)無(wú)量綱的量，專門(mén)命名它的單位為“愛(ài)爾蘭”（Erlang）。3.5.1話務(wù)量與呼損如果一個(gè)小時(shí)內(nèi)不斷地占用一個(gè)信道，則其呼叫話務(wù)量為1Erl。這是一個(gè)信道所能完成的最大話務(wù)量。例如，設(shè)在100個(gè)信道上，平均每小時(shí)有2100次呼叫，平均每次呼叫時(shí)間為2分鐘，則這些信道上的呼叫話務(wù)量：3.5.1話務(wù)量與呼損2、呼損率 因無(wú)信道而不能通話稱為呼叫失敗。在一個(gè)通信系統(tǒng)中，造成呼叫失敗的概率稱為呼叫失敗概率，簡(jiǎn)稱為呼損率(B)。呼損率的物理意義是損失話務(wù)量與呼叫話務(wù)量之比的百分?jǐn)?shù)，也稱為系統(tǒng)的服務(wù)等級(jí)（GOS）。呼損率越小，成功呼叫概率越大，用戶越滿意。要想提高服務(wù)等級(jí)，一是提高系統(tǒng)容量，二是減少用戶數(shù)（這不是希望的），三是采用合理的多信道共用方法，呼損率和話務(wù)量是一對(duì)矛盾，服務(wù)等級(jí)和信道利用率是矛盾。3.5.1話務(wù)量與呼損愛(ài)爾蘭公式 若呼叫有以下性質(zhì)：（1）每次呼叫相互獨(dú)立，互不相關(guān)：泊松分布（2）每次呼叫在時(shí)間上都有相同的概率；并假定移動(dòng)電話通信服務(wù)系統(tǒng)的信道數(shù)為n；則呼損率B可計(jì)算如下：愛(ài)爾蘭B表3、每個(gè)用戶忙時(shí)話務(wù)量（Aa）一天24小時(shí)，每小時(shí)話務(wù)量是不一樣的，因此要區(qū)分忙時(shí)與非忙時(shí)。忙時(shí)：一天中最忙的那個(gè)小時(shí)。因此在考慮通信系統(tǒng)的用戶數(shù)和信道數(shù)時(shí)，采用忙時(shí)平均話務(wù)量。忙時(shí)信道夠用，非忙時(shí)肯定不成問(wèn)題。集中系數(shù)（K）：忙時(shí)話務(wù)量與全日話務(wù)量之比，7%－15%例如，每天平均呼叫3次，每次的呼叫平均占用時(shí)間為120秒，忙時(shí)集中系數(shù)為10%（k=0.1），則每個(gè)用戶忙時(shí)話務(wù)量為0.01Erl／用戶。公網(wǎng)0.01-0.03專網(wǎng)0.03-0.063.5.1話務(wù)量與呼損3.5.2多信道共用和信道利用率系統(tǒng)所能容納的用戶數(shù)（M）每個(gè)信道所能容納的用戶數(shù)m在一定呼損條件下，每個(gè)信道的m與信道平均話務(wù)量成正比，而與每個(gè)用戶忙時(shí)話務(wù)量成反比。多信道共用時(shí)，信道利用率是指每個(gè)信道平均完成的話務(wù)量，即多信道共用和信道利用率例2.1

某移動(dòng)通信系統(tǒng)一個(gè)無(wú)線小區(qū)有8個(gè)信道（1個(gè)控制信道，7個(gè)話音信道），每天每個(gè)用戶平均呼叫10次，每次占用信道平均時(shí)間為80秒，呼損率要求10％，忙時(shí)集中系數(shù)為0.125。問(wèn)該無(wú)線小區(qū)能容納多少用戶?例2.2

設(shè)每個(gè)用戶的忙時(shí)話務(wù)量＝0.01Erl，呼損率B＝10％，現(xiàn)有8個(gè)無(wú)線信道，采用兩種不同技術(shù)，即多信道共用和單信道共用組成的兩個(gè)系統(tǒng)，試分別計(jì)算它們的容量和利用率。7.三種系統(tǒng)容量比較1)系統(tǒng)容量的定義：多指能容納的用戶總數(shù)、系統(tǒng)最大容納的信道數(shù)或系統(tǒng)輸入話務(wù)量（愛(ài)爾蘭）。2）無(wú)線容量的m計(jì)算

B=1.25MHzm=B/Nfa）模擬TACS系統(tǒng)（FDMA）

信道間隔25KHz

信道總數(shù)1.25MHz/25KHz=50

簇內(nèi)小區(qū)數(shù)N=7

系統(tǒng)容量mFDMA=50/7=7.1（信道/小區(qū)）b）數(shù)字GSM系統(tǒng)，采用TDMA方式信道間隔200kHz

每載頻時(shí)隙數(shù)8

信道總數(shù)（1.25MHz/200KHz）8=50

簇內(nèi)小區(qū)數(shù)N=4

系統(tǒng)容量mTDMA=50/4=12.5（信道/小區(qū)）c）數(shù)字CDMA系統(tǒng)，采用CDMA方式

Bs——擴(kuò)頻解調(diào)輸出LPF的帶寬

Bw——系統(tǒng)擴(kuò)頻信號(hào)的發(fā)信帶寬當(dāng)系統(tǒng)滿足要求的C/I時(shí)，將C/I代入式（6-1）可得：當(dāng)：BW=1.25MHz,RS=8kb/s,Eb/N0=7dBm=32.25(信道/小區(qū)）考慮實(shí)際影響因素后，容量計(jì)算要做相應(yīng)修正：I）采用話音激活技術(shù)提高了系統(tǒng)容量式中d為話音占空比，通常為0.35II）利用扇形劃分提高系統(tǒng)容量式中G是扇形分區(qū)系數(shù)，通常為2.55III）鄰近蜂窩小區(qū)的干擾對(duì)系統(tǒng)容量的影響式中F為信道復(fù)用效率，通常為0.6蜂窩系統(tǒng)容量比較說(shuō)明：1）m涉及因素較多，主要與信道間隔f和頻率復(fù)用系數(shù)N

密切相關(guān)。信道間隔與發(fā)送帶寬、抗干擾能力有關(guān)，而復(fù)用系數(shù)與抗同頻干擾能力有關(guān)，而抗干擾能力最終可歸結(jié)為與話音編碼、信道編碼、交織和調(diào)制相關(guān)。2）移動(dòng)通信中，C/I是最主要的矛盾，為了提高C/I可以不