移動通信系統(tǒng)原理與應用授課老師：肖悅辦公地點：電子通信大樓511房間教師社區(qū)：>進入>通信學院>肖悅

課件下載密碼：comm電子郵件:xiaoyue@1移動通信系統(tǒng)原理與應用授課老師：肖悅1第二章蜂窩移動通信系統(tǒng)2第二章蜂窩移動通信系統(tǒng)2第二章蜂窩移動通信系統(tǒng)

學習重點和要求：掌握關于蜂窩的概念掌握頻率復用的概念以及頻率復用模型掌握同頻干擾的計算理解信道分配策略以及切換策略理解干擾與系統(tǒng)容量之間的關系理解各種提高系統(tǒng)容量的方法了解中繼的概念掌握服務等級的計算3第二章蜂窩移動通信系統(tǒng)學習重點和要求：3第二章內(nèi)容

2.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點(2.1)2.2.干擾和信道容量(2.3)2.3.電信業(yè)務流量與服務等級(2.4)2.4.信道切換策略(2.2)

本章有大量補充內(nèi)容，請結合課件及參考書《現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)》學習4第二章內(nèi)容2.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點2.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點52.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點52.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點

2.1.1大區(qū)制移動通信系統(tǒng)2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)62.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點2.1.1大區(qū)制移動通信2.1.1大區(qū)制移動通信網(wǎng)(1/4)大區(qū)制在一個服務區(qū)域（如一個城市）內(nèi)只有一個基站，并由它負責移動通信的聯(lián)絡和控制。大區(qū)制移動通信網(wǎng)BSMS1MS3MS272.1.1大區(qū)制移動通信網(wǎng)(1/4)大區(qū)制大區(qū)制移2.1.1大區(qū)制移動通信網(wǎng)(2/4)早期的移動通信網(wǎng)一般是大區(qū)制主要特點：基站天線很高，幾十～幾百米基站發(fā)射功率大：50～200W覆蓋半徑：30～50km優(yōu)點：網(wǎng)絡結構簡單，成本低缺點：頻譜利用率低，服務性能差，容量小，一般用戶幾十～幾百個，一般用于專網(wǎng)。82.1.1大區(qū)制移動通信網(wǎng)(2/4)早期的移動通信網(wǎng)一般2.1.1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6～12dB）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2.1.1大區(qū)制移動通信網(wǎng)(4/4)解決上行問題的辦法：如圖,設置分集接收臺基站發(fā)射用全向天線，接收用定向天線提高基站接收靈敏度大區(qū)制設置分集接收臺示意圖MS1MS2BSRdRdRd102.1.1大區(qū)制移動通信網(wǎng)(4/4)解決上行問題的辦法：2.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點

2.1.1大區(qū)制移動通信系統(tǒng)2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

112.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點2.1.1大區(qū)制移動通信2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---前言(1/2)

小區(qū)制網(wǎng)構成方式基本概念小區(qū)制：利用頻率復用的概念，將整個服務區(qū)域劃分成若干個小區(qū)，每個小區(qū)分別設置一個低發(fā)射功率的基站，負責本小區(qū)的通信。頻率復用：N個相鄰的小區(qū)組成一個區(qū)群(簇)將可供使用的頻道劃分成N組區(qū)群內(nèi)的每個小區(qū)使用不同的頻率組相鄰區(qū)群重復使用相同的頻率組分配模式122.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---前言(2/2)基本小區(qū)有：（r0：小區(qū)半徑）超小區(qū)：r0＞20km（農(nóng)村）宏小區(qū)：r0＝1～20km（人口稠密地區(qū)）微小區(qū)：r0＝0.1～1km（城市繁華區(qū)）微微小區(qū)：r0＜0.1km（辦公室、家庭）優(yōu)點：提高頻率利用率，組網(wǎng)靈活缺點：網(wǎng)絡構成復雜按服務區(qū)形狀分：條狀服務區(qū)、面狀服務區(qū)132.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---條狀服務區(qū)(1/3)條狀服務區(qū)用戶的分布呈條狀（或帶狀），如鐵路、公路、沿海水域等。小區(qū)條狀服務區(qū)142.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---條狀服務區(qū)(2/3)圖2-1多頻復用方式ABABABABCABCABCDABCD可采用多個頻率復用二頻復用三頻復用四頻復用152.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---條狀服務區(qū)(3/3)組網(wǎng)時需確定重疊區(qū)及載波/同頻干擾比：重疊區(qū)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。f1ABf2af1ABf2a162.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---面狀服務區(qū)(1/11)指服務區(qū)不呈條狀而是一個寬廣的平面172.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---面狀服務區(qū)(2/11)小區(qū)形狀：應該是規(guī)則結構：圓形（全向天線），三角形，正方形，六邊形r182.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---面狀服務區(qū)(3/11)蜂窩的由來：對于同樣大小的服務區(qū)域，采用正六邊形構成小區(qū)所需的小區(qū)數(shù)最少，無重疊區(qū)，故所需的頻率組數(shù)也最少，最經(jīng)濟。僅有理論分析和設計意義。192.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---面狀服務區(qū)(4/11)按基站對小區(qū)的覆蓋方式：中心激勵：基站位于小區(qū)中心，有時會有輻射陰影。頂點激勵：在頂點上設置基站，并采用三個互成120°的定向天線，以避免輻射陰影。202.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---面狀服務區(qū)(5/11)簇（區(qū)群）：共同使用全部可用頻率的N個小區(qū)叫做一簇(區(qū)群)）若N越小，則系統(tǒng)中區(qū)群復制得越多，系統(tǒng)容量越大，頻率的利用率越高。N叫做區(qū)群的大小，典型值3、4、7、9、12、……構成蜂窩網(wǎng)的二次幾何圖形212.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---面狀服務區(qū)(6/11)設蜂窩移動系統(tǒng)共有S個不同的雙向信道其簇的大小為N簇內(nèi)每個小區(qū)分配有K個信道，小區(qū)間信道分配各不相同簇在系統(tǒng)中復制M次則S=KNC=MKN=MSAAABCCCBBBCA222.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---面狀服務區(qū)(7/11)構成簇的基本條件：基本圖案（簇）能彼此鄰接且無空隙地覆蓋整個面積。相鄰單元（簇）中，同頻道的小區(qū)間距離相等，且為最大。232.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---面狀服務區(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)N是有限的，并且N應該滿足下式：

a和b分別為相鄰同頻小區(qū)之間的二維距離（相鄰小區(qū)數(shù)），都為正整數(shù)，不能同時為零28272521191613129743N435434323221b230120120101a242.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---面狀服務區(qū)(9/11)

簇內(nèi)同頻小區(qū)位置的確定沿著任意一條六邊形邊的垂線方向移動a個小區(qū)，并逆時針方向旋轉60°，再移動b個小區(qū)。圖2.3確定同頻小區(qū)的方法AaADb252.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---面狀服務區(qū)(10/11)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=2DCBAEFG262.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---面狀服務區(qū)(11/11)思考：畫一個N=4的蜂窩系統(tǒng)結構，要求至少包括3個區(qū)群，將簇中小區(qū)所用頻率組用A,B,C,D標識。1.N=4對應的2維坐標：

a=2,b=0DACBDACBDACB3.確定相鄰區(qū)群2.N=4的基本區(qū)群形狀：DACBN=4,a=2,b=0272.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

第二章內(nèi)容

2.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點

2.2.干擾和信道容量

2.3.電信業(yè)務流量與服務等級2.4.信道切換策略28第二章內(nèi)容2.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點2.2.干擾和信道容量292.2.干擾和信道容量292.2.干擾和信道容量

---前言(1/2)

干擾是蜂窩無線系統(tǒng)性能的主要限制因素。噪聲——內(nèi)部噪聲，人為噪聲，自然噪聲鄰頻干擾——相鄰頻率之間的干擾同頻干擾——相同頻率之間的干擾互調(diào)干擾——器件特性造成的干擾多址干擾——碼字相關帶來的干擾302.2.干擾和信道容量

2.2.干擾和信道容量

---前言(1/2)一對矛盾：同頻干擾<->頻譜利用率同頻小區(qū)之間距離越小，頻譜利用率越高，但同頻干擾越大；同頻小區(qū)之間距離越大，則同頻干擾越小，但頻譜利用率降低。312.2.干擾和信道容量

2.2.干擾和信道容量

2.2.1同頻干擾2.2.2相鄰頻道的干擾2.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善322.2.干擾和信道容量2.2.1同頻干擾322.2.1同頻干擾

---前言同頻干擾：指所有落到接收機同帶內(nèi)的、與有用信號頻率相同或相近的無用信號所產(chǎn)生的干擾。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干擾。332.2.1同頻干擾

-2.2.1同頻干擾

---前言在蜂窩移動通信中，由于采用了頻率復用提高頻譜利用率，所以同頻干擾不可避免。定義同頻小區(qū)：使用相同頻率的小區(qū)。同頻復用距離(D)：當信號/同頻干擾比滿足通信質(zhì)量要求或達到規(guī)定的C/I指標時，兩個同頻小區(qū)之間的距離。342.2.1同頻干擾

-2.2.1同頻干擾

---前言對同頻干擾和同頻復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)。兩頻復用和三頻復用的帶狀服務區(qū)（圖示）ABABABCABABCDD352.2.1同頻干擾

-2.2.1同頻干擾

信號/同頻干擾比

條狀服務區(qū)的C/I面狀服務區(qū)的C/I1).全向小區(qū)系統(tǒng)的C/I2).定向小區(qū)系統(tǒng)的C/I362.2.1同頻干擾信號/同頻干擾比36信號/同頻干擾比

信號/同頻干擾比(只考慮兩個單獨的小區(qū))同頻小區(qū)A同頻干擾示意圖Q=D/r0DMSr0同頻小區(qū)BD

為同頻復用距離

r0為小區(qū)半徑

Q=D/r0

為同頻復用比37信號/同頻干擾比信號/同頻干擾比(只信號/同頻干擾比

假設A、B基站具有相同的發(fā)射功率，則移動臺處的信號/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，任一點接收到的平均信號能量隨發(fā)射機和接收機之間距離的冪指數(shù)下降AMSDIr0DSB38信號/同頻干擾比假設A、B基站具有相同的信號/同頻干擾比路徑損耗差信號/干擾比39信號/同頻干擾比路徑損耗差392.2.1同頻干擾信號/同頻干擾比

條狀服務區(qū)的C/I面狀服務區(qū)的C/I1).全向小區(qū)系統(tǒng)的C/I2).定向小區(qū)系統(tǒng)的C/I402.2.1同頻干擾信號/同頻干擾比40

條狀服務區(qū)的C/I(1/3)條狀服務區(qū)中移動臺的C/I與D、r0、a和K的關系1，只考慮一個相鄰同頻小區(qū)如圖，雙頻復用，A,C同頻，D=4r0-2a，C/I=J3r0-2ar0ACD=2*2r0-2a41條狀服務區(qū)的C/I(1/3)條狀服務區(qū)

條狀服務區(qū)的C/I(2/3)2.考慮多個同頻小區(qū)的影響(m)對條狀小區(qū)，典型的,m=2AAABBB42條狀服務區(qū)的C/I(2/3)2.考慮

條狀服務區(qū)的C/I(3/3)

例，在a=0，m=2時，求同頻復用比分別為8、6、4時，系統(tǒng)所需要的頻率組

因為a=0，所以D/r0=2K123同頻小區(qū)之間應隔的小區(qū)234所需頻率組(K)162530.8C/I（dB）468同頻復用比(D/r0)信干比頻譜利用率

43條狀服務區(qū)的C/I(3/3)例，在a2.2.1同頻干擾信號/同頻干擾比的推導

條狀服務區(qū)的C/I

面狀服務區(qū)的C/I1).全向小區(qū)系統(tǒng)的C/I2).定向小區(qū)系統(tǒng)的C/I442.2.1同頻干擾信號/同頻干擾比的推面狀服務區(qū)的C/I同頻復用距離：同頻復用比：N347912R33.54.65.26.0表4-445面狀服務區(qū)的C/I同頻復用距離：N3479面狀服務區(qū)的C/I結論：N越大，則意味著同頻小區(qū)間距離越遠，同頻干擾越小。N越小，則意味著一個系統(tǒng)中可有更多的區(qū)群，頻譜利用率高，有更多的容量。從提高頻譜利用率的角度，在保持滿意的通信質(zhì)量的前提下，N應取最小值為好。46面狀服務區(qū)的C/I結論：46面狀服務區(qū)的C/I需要掌握兩種同頻干擾的估計：全向小區(qū)系統(tǒng)的C/Ia).系統(tǒng)平均C/Ib).最壞情況下的C/I定向小區(qū)系統(tǒng)的C/I47面狀服務區(qū)的C/I需要掌握兩種同頻干擾的2.2.1同頻干擾信號/同頻干擾比的推導

條狀服務區(qū)的C/I面狀服務區(qū)的C/I

1).全向小區(qū)系統(tǒng)的C/I2).定向小區(qū)系統(tǒng)的C/I482.2.1同頻干擾信號/同頻干擾比的推1).全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算(1/10)兩種同頻干擾的影響(a)BS接收(b)MS接收MSMSMSMSMSMSBSMSBSBSBSBSBSBSMSr0DBS全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算491).全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算(1/10)兩種同頻干擾的影1).全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算(2/10)全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算如圖，同頻小區(qū)圍繞著某一小區(qū)可分為多層。來自第一層的同頻干擾最強。分析時，可只考慮第一層同頻干擾。同頻小區(qū)分布1第一層111111第二層111第三層11501).全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算(2/10)全向小區(qū)系統(tǒng)C/1).全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算(3/10)C/I計算(以MS接收為例)：m:干擾源的總數(shù)(典型值：6)Ik為相互獨立的第k個干擾源對移動臺接收機的干擾功率回顧路徑損耗：任一點接收到的平均信號能量隨發(fā)射機和接收機之間距離的冪指數(shù)下降(一般n=4)。511).全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算(3/10)C/I計算(以M1).全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算(4/10)

設所有BS發(fā)射功率相同，同頻復用距離為D，小區(qū)半徑為r0，干擾臺離MS的距離分別為Dk(k=1,2…m)MSBSBSBSBSBSBSr0DBSD1D2D3D4D5D6521).全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算(4/10)設所有BS發(fā)射1).全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算(5/10)有效信號：無效信號：全向小區(qū)系統(tǒng)C/I：531).全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算(5/10)有效信號：無效信1).全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算(6/10)全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算a)系統(tǒng)平均C/Ib)最壞情況下全向天線系統(tǒng)C/I541).全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算(6/10)全向小區(qū)系統(tǒng)C/1).全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算(7/10)a).系統(tǒng)平均C/I：令Dk=D，并注意到同頻復用比:551).全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算(7/10)a).系統(tǒng)平均1).全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算(8/10)

舉例說明：蜂窩小區(qū)N=7的模式，設n=4，求其載干比。解：滿足17dB載干比的要求。561).全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算(8/10)舉例說明：解：1).全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算(9/10)b).最壞情況下全向天線系統(tǒng)C/I的計算：

將最短干擾距離()帶入計算：以此C/I值為依據(jù)進行系統(tǒng)設計，即使是在業(yè)務繁忙時也能有好的系統(tǒng)性能最壞情況下的同頻干擾r0DDD-r0D-r0D+r0D+r0MSBSBSBSBSBSBSBS571).全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算(9/10)b).最壞情況1).全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算(10/10)思考：若某蜂窩系統(tǒng)要求載干比C/I在任何情況下都必須大于14dB，求其允許的最小區(qū)群大小？強調(diào)“任何情況”，適用最壞情況下全向天線系統(tǒng)C/I的分析最壞情況下全向天線系統(tǒng)C/I與N的關系：求解：581).全向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算(10/10)思考：若某蜂窩2.2.1同頻干擾信號/同頻干擾比的推導

條狀服務區(qū)的C/I面狀服務區(qū)的C/I1).全向小區(qū)系統(tǒng)的C/I

2).定向小區(qū)系統(tǒng)的C/I592.2.1同頻干擾信號/同頻干擾比的推2).定向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算利用定向天線可以降低同頻干擾(頂點激勵)

m=3(3天線)

m=1(6天線)120°定向覆蓋的同頻干擾

DCBAEFGDDDDDDDDDDDDD602).定向小區(qū)系統(tǒng)C/I的計算利用定向天線可以降低同頻干擾2.2.干擾和信道容量

2.2.1同頻干擾2.2.2相鄰頻道的干擾2.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善612.2.干擾和信道容量2.2.1同頻干擾612.1.2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通常討論小區(qū)內(nèi)頻距最小的頻道間干擾。干擾臺B移動臺Af2f1622.1.2相鄰頻道的干擾（1/4）鄰道干擾是一種來自相鄰的2.1.2相鄰頻道的干擾（2/4）鄰近頻道干擾的主要產(chǎn)生原因：非理想濾波器可以通過接收機濾波器阻帶衰減設計，最大程度地衰減鄰道干擾。f理想濾波器f實際濾波器632.1.2相鄰頻道的干擾（2/4）鄰近頻道干擾的主要產(chǎn)生原2.1.2相鄰頻道的干擾（3/4）阻帶衰減：對遠離接收機通帶的干擾進行抑制fdfu通帶阻帶KdB/Oct642.1.2相鄰頻道的干擾（3/4）阻帶衰減：對遠離接收機通2.1.2相鄰頻道的干擾（4/4）減小鄰道干擾的措施提高收發(fā)信機濾波器性能。合理調(diào)整信道分配，在頻率管理中在同一小區(qū)不分配相鄰的頻點，并提供足夠的保護間隔。移動臺具有自適應控制功率的能力。652.1.2相鄰頻道的干擾（4/4）減小鄰道干擾的措施65近端對遠端干擾遠近效應：近端無用的強信號抑制遠端有用的弱信號基站接收的有用信號功率PA<<無用信號PB解決辦法：自動功率控制，接收濾波器設計，分配頻率組有足夠的隔離度等圖3-10遠近效應d2Bd1A66近端對遠端干擾遠近效應：圖3-10遠近效應d2Bd1A62.2.干擾和信道容量

2.2.1同頻干擾2.2.2相鄰頻道的干擾2.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善672.2.干擾和信道容量2.2.1同頻干擾672.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善

---前言(1/2)用戶分布密度不等時的區(qū)域劃分682.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善

2.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善

---前言(2/2)系統(tǒng)容量主要受限于同頻干擾提高系統(tǒng)容量的目的：提高單位面積內(nèi)可用的信道數(shù)。常見的提高系統(tǒng)容量的方法小區(qū)分裂：降低r0，重組小區(qū)，把擁塞的小區(qū)分為幾個更小的小區(qū)。劃分扇區(qū)：通過使用定向天線，減少同頻干擾。微小區(qū)：既保持r0，又降低同頻干擾692.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善

2.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善

---小區(qū)分裂(1/3)小區(qū)分裂是頻率復用外，提高蜂窩網(wǎng)容量及頻譜效率的又一重要概念。小區(qū)分裂是將擁塞的小區(qū)分成更小小區(qū)的方法，需要增加基站的數(shù)量。選擇小區(qū)分裂擴容法應遵循以下原則：

(1)確保已建基站可繼續(xù)使用；

(2)應保持頻率復用方式的規(guī)則性與重復性；

(3)盡量減少或避免重疊區(qū)；

(4)確保今后可繼續(xù)進行小區(qū)分裂702.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善

2.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善

---小區(qū)分裂(2/3)

不是所有的小區(qū)都同時分裂，需要注意同頻小區(qū)距離及切換。對于六邊形小區(qū)，通常小區(qū)半徑減少50％，則頻率復用使可用的頻道數(shù)增加4倍712.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善

2.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善

---小區(qū)分裂(3/3)1:4分裂法：在原頂點激勵的基礎上展開，在兩個原基站連線的中心點上加設新的基站。CADFGCFDEDFEGBGCBEBADEFGBCGFBGCBDCEDFE增加新基站的分裂方案(N=7)DCBGFE722.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善

2.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善

---劃分扇區(qū)(1/3)劃分扇區(qū)：利用定向天線來降低同頻干擾，從而提高系統(tǒng)容量，一般用120°扇區(qū)120°扇區(qū)60°扇區(qū)732.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善

2.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善

---劃分扇區(qū)(2/3)利用定向天線可以降低同頻干擾(頂點激勵)

m=1或3系統(tǒng)允許的區(qū)群大小(N)可以縮小。120°定向覆蓋的同頻干擾

DCBAEFGDDDDDDDDD742.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善

2.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善

---劃分扇區(qū)(3/3)

4/12是GSM系統(tǒng)中最常用和最典型的復用方式,采用4個基站區(qū)12個扇形小區(qū)為一簇的頻道組配置,每個基站分為3個扇區(qū).適用于話務量較高和用戶密度較大的地區(qū)752.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善

2.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善

---微小區(qū)（1/2）微小區(qū)的概念Tx/RxTx/RxTx/Rx微小區(qū)選擇器基站MS762.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善

2.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善

---微小區(qū)（2/2）微小區(qū)的優(yōu)點既能夠保證覆蓋半徑，又能夠減小蜂窩系統(tǒng)的同頻干擾；相對傳統(tǒng)的蜂窩規(guī)劃，微小區(qū)提高了系統(tǒng)容量。

772.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善

第二章內(nèi)容

2.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點2.2.干擾和信道容量

2.3.電信業(yè)務流量與服務等級

2.4.信道切換策略78第二章內(nèi)容2.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點2.3電信業(yè)務流量與服務等級792.3電信業(yè)務流量與服務等級792.3.電信業(yè)務流量與服務等級2.3.1小區(qū)制頻率分配方法2.3.2信道共用技術2.3.3電信業(yè)務流量2.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力802.3.電信業(yè)務流量與服務等級2.3.1小區(qū)制頻率分配方2.3.1小區(qū)制頻率分配方法固定信道分配動態(tài)信道分配混合信道分配812.3.1小區(qū)制頻率分配方法固定信道分配812.3.1小區(qū)制頻率分配方法

---前言問題：根據(jù)同頻干擾的計算，可以得到需要的頻率復用因子（即區(qū)群大?。绾畏峙漕l率組，如何分配一個小區(qū)內(nèi)的信道？

解決如何把頻段內(nèi)的頻道（信道）分配給各個小區(qū)，是網(wǎng)絡規(guī)劃的一個重要部分。步驟：頻道分組—根據(jù)移動網(wǎng)的需要將全部頻道分成若干組。頻道指配—以固定或動態(tài)分配方法指配給各個小區(qū)。822.3.1小區(qū)制頻率分配方法

2.3.1小區(qū)制頻率分配方法

---前言信道：信息（或者信號）可以單向傳輸?shù)耐緩剑詡鬏斆襟w和中繼通信設施為基礎。頻道：以電磁波的特征（如頻率）來區(qū)分不同的信道。碼道：以碼字特征（如相關性）來區(qū)分不同的信道。832.3.1小區(qū)制頻率分配方法

2.3.1小區(qū)制頻率分配方法

---前言小區(qū)制頻率分配方法：固定信道分配分區(qū)分組分配法等頻距分配法動態(tài)信道分配混合信道分配842.3.1小區(qū)制頻率分配方法

2.3.1小區(qū)制頻率分配方法固定信道分配動態(tài)信道分配混合信道分配852.3.1小區(qū)制頻率分配方法固定信道分配85固定信道分配法(1/7)1，固定信道分配：將信道固定分配給每個小區(qū)通常分為：等頻距分配法分區(qū)分組分配法86固定信道分配法(1/7)1，固定信道分配：固定信道分配法(2/7)1.1等頻距分配法思路：按頻率間隔來分配信道；同頻干擾的防護比作為計算依據(jù)和質(zhì)量保證；寬間隔信道分配抑制鄰道干擾；87固定信道分配法(2/7)1.1等頻距分固定信道分配法(3/7)舉例說明等頻距分配法：例：若某蜂窩系統(tǒng)為FDD方式，工作頻段為25MHz，信道間隔為30kHz，N=7，即每7個小區(qū)構成一個區(qū)群。如何分配信道？解：1，共有信道總數(shù)：25000/30＝833。每個小區(qū)信道數(shù)：833/7＝119。88固定信道分配法(3/7)舉例說明等頻距分配固定信道分配法(4/7)將833個信道等頻距分為七個信道組:1組：1,8,15,……,8272組：2,9,16,……,8283組：3,10,17,……,8294組：4,11,18,……,8305組：5,12,19,……,8316組：6,13,20,……,8327組：7,14,21,……,8334455589固定信道分配法(4/7)將833個信道等頻固定信道分配法(5/7)等頻距分配法的特點：1).可以100%利用頻率資源；2).可防護同頻干擾4).提供足夠大的信道間隔，可以設計接收機濾波器抑制互調(diào)干擾3).能有效避免信道組內(nèi)的鄰道干擾，并能降低小區(qū)間鄰道干擾。90固定信道分配法(5/7)等頻距分配法的特點固定信道分配法(6/7)1.2分區(qū)分組分配法

目標：避免三階互調(diào)干擾，在每個小區(qū)內(nèi)分配無三階互調(diào)干擾的頻道組,并同時保證需要的總頻帶最窄。91固定信道分配法(6/7)1.2分區(qū)分組分固定信道分配法(7/7)固定信道分配法的特點：控制簡單信道利用不夠充分移動用戶相對集中時，呼損率將會增大。目前的蜂窩系統(tǒng)普遍采用固定信道頻率分配法。92固定信道分配法(7/7)固定信道分配法的特2.3.1小區(qū)制頻率分配方法固定信道分配動態(tài)信道分配混合信道分配932.3.1小區(qū)制頻率分配方法固定信道分配93動態(tài)信道分配法2，動態(tài)信道分配：按需分配信道，不固定。很多小區(qū)可以使用同一信道。每個小區(qū)使用的信道數(shù)不固定，根據(jù)業(yè)務量的大小。系統(tǒng)控制極其復雜，成本高。信道利用率高。比固定分配法高20%~50%94動態(tài)信道分配法2，動態(tài)信道分配：按需分配信2.3.1小區(qū)制頻率分配方法固定信道分配動態(tài)信道分配混合信道分配952.3.1小區(qū)制頻率分配方法固定信道分配95混合信道分配法3，混合信道分配法：是固定信道分配和動態(tài)信道分配相結合的一種方式。即借用信道分配。將一部分信道固定地分配給各個小區(qū)，另一部分作為各小區(qū)均可使用的動態(tài)信道。各小區(qū)優(yōu)先使用固定信道，當固定信道不夠用時，再按動態(tài)信道分配方式使用空閑的動態(tài)信道。96混合信道分配法3，混合信道分配法：是固定信2.3.電信業(yè)務流量與服務等級2.3.1小區(qū)制頻率分配方法2.3.2信道共用技術2.3.3電信業(yè)務流量2.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力972.3.電信業(yè)務流量與服務等級2.3.1小區(qū)制頻率分配方2.3.2.信道共用技術(1/4)移動通信頻率的有效利用頻譜的有效利用：語音壓縮、數(shù)字調(diào)制等技術

無線信道的有效利用信道的地區(qū)復用（小區(qū)間利用空間隔離來實現(xiàn)有效利用，即頻率復用）信道共用（小區(qū)內(nèi)利用時間隔離實現(xiàn)有效利用)982.3.2.信道共用技術(1/4)移動通信頻率的有效利2.3.2.信道共用技術(2/4)小區(qū)信道分配方式獨立信道方式信道共用方式992.3.2.信道共用技術(2/4)小區(qū)信道分配方式92.3.2.信道共用技術(3/4)獨立信道方式：若一個小區(qū)有n個信道，把多個用戶也分成n組，每組用戶分別被指定一個信道，不同信道內(nèi)的用戶不能互換信道。信道利用率不高。(a)獨立信道方式n個信道…mA個用戶mB個用戶…n12…mm個用戶……1002.3.2.信道共用技術(3/4)獨立信道方式：(a2.3.2.信道共用技術(4/4)信道共用方式：小區(qū)內(nèi)的所有信道對所用用戶共享。移動用戶可選取小區(qū)內(nèi)的任一空閑信道通信。信道共用提高了小區(qū)內(nèi)信道利用率。n個信道12……m個用戶n圖(b)信道共用方式……1012.3.2.信道共用技術(4/4)信道共用方式：n個信2.3.電信業(yè)務流量與服務等級2.3.1小區(qū)制頻率分配方法2.3.2信道共用技術2.3.3電信業(yè)務流量2.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力1022.3.電信業(yè)務流量與服務等級2.3.1小區(qū)制頻率分配方2.3.3電信業(yè)務流量（1/3）基本概念：話務量(A)、呼損率(B)話務量(A)a).語音業(yè)務中話務量的計算單位時間（小時）內(nèi)進行的平均電話交換量,，是度量通信系統(tǒng)通話業(yè)務量或繁忙程度的指標。分為流入話務量與完成話務量。其中，為每小時的平均呼叫次數(shù)；S為每次呼叫占用信道的時間。A=?S(Erlang,愛爾蘭)1032.3.3電信業(yè)務流量（1/3）基本概念：話務量(A)、呼2.3.3電信業(yè)務流量（2/3）例：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，求這些信道上的流入話務量。解：A=?S=2100×2/60=70（Erl）1042.3.3電信業(yè)務流量（2/3）例：在100個信道上，平均2.3.3電信業(yè)務流量（3/3）b).非語音業(yè)務中話務量的計算單位時間（秒）內(nèi)進行的平均信息交換量。

其中，為信息到達速率(信息/s)1/u為平均信息長度(信息單位/信息)C為信道容量(信息單位/s)A=/uC1052.3.3電信業(yè)務流量（3/3）b).非語音業(yè)務中話務量2.3.電信業(yè)務流量與服務等級2.3.1小區(qū)制頻率分配方法2.3.2信道共用技術2.3.3電信業(yè)務流量2.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力1062.3.電信業(yè)務流量與服務等級2.3.1小區(qū)制頻率分配方2.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(1/15)在信道共用中，存在兩種中繼方式：

損失系統(tǒng)：不對呼叫請求進行排隊阻塞呼叫清除：如果有空閑信道則立即進入，如果已沒有空閑信道，則呼叫阻塞，拒絕進入。等待系統(tǒng)：對呼叫請求進行排隊1072.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(1/15)在信道共用2.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(2/15)損失系統(tǒng)服務質(zhì)量流入業(yè)務量大于等于完成業(yè)務量呼損率(B)：損失話務量與流入話務量的比值。用于衡量服務等級(GOS)。損失話務量＝流入話務量－完成話務量。完成話務量A’=0?S，0為每小時的平均成功呼叫次數(shù)。1082.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(2/15)損失系統(tǒng)2.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(3/15)呼叫中斷概率：在一個小時內(nèi)建立的Q次呼叫中，若N次丟失，則呼叫中斷概率為N/Q。呼叫中斷概率跟系統(tǒng)設計、嚴重干擾、越區(qū)切換等有關通信概率：移動用戶在給定服務區(qū)域進行成功通話（達到規(guī)定通話質(zhì)量）的概率，它包括位置概率和時間概率。1092.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(3/15)呼叫中斷概2.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(4/15)為什么需要設計系統(tǒng)信道數(shù)？

呼損率與流入話務量是一對矛盾。呼損率B越小，成功呼叫的概率越大，用戶越滿意。但是要想呼損率降低，只有讓流入話務量減小。即系統(tǒng)所容納的用戶數(shù)減小。公網(wǎng)中一般取B=0.05。系統(tǒng)信道設計的問題描述：

在一個系統(tǒng)中，為滿足一定用戶數(shù)U，并要求達到B要求的服務質(zhì)量，從而合理設計信道數(shù)n，是信道設計的要點。1102.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(4/15)為什么需要2.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(5/15)根據(jù)排隊論可得到損失系統(tǒng)服務等級B的公式(愛爾蘭呼損公式)為：其中：

n：用戶共用的信道數(shù)；

A：n個信道總的流入話務量。

根據(jù)上式可得到：B、A、n的三者關系。一般將上式計算成表，方便使用。1112.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(5/15)根據(jù)排隊論2.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(6/15)

同時根據(jù)用戶數(shù)U每用戶的話務量可得流入話務量(A)與用戶數(shù)的關系(一般在工程設計時，將每用戶的話務量考慮為忙時話務量計算)。1122.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(6/15)同時根據(jù)2.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(7/15)每用戶忙時話務量aC：用戶每天平均呼叫的次數(shù)T：每次呼叫平均占用信道的時間(秒/次)K：集中系數(shù)，忙時話務量對全日(24小時)話務量的比，一般選10%~15%例：C=3次/天，T=120秒/次，K=10％

解：a=0.01Erl/用戶1132.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(7/15)每用戶忙時2.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(8/15)每個信道所能容納的用戶數(shù)當每個用戶忙時的話務量(a)確定后，每個信道所能容納的用戶數(shù)m與A的關系。用戶總數(shù)：M=mn=A/a。

1142.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(8/15)每個信道2.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(9/15)1，A:系統(tǒng)總話務量2，B:系統(tǒng)要求呼損率3，n:用戶共用的信道數(shù)4，A/n:每信道平均流入話務量5，a:每用戶忙時話務量6，m:每信道可容納用戶數(shù)

m=A/n/a7，M:系統(tǒng)總用戶數(shù)

M=mn=A/a1152.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(9/15)1，A:2.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(10/15)例：B=0.05，a=0.01(1),若有n=5，M=?

n=5，查表4-8,A=2.218,

M=A/a=2.218/0.01=221(2),若M＝700個用戶，n=?

A=Ma=0.01×700=7，查表計算為：n=111162.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(10/15)例：B2.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(11/15)例如，某移動通信系統(tǒng)，每天每個用戶平均呼叫10次，每次占用信道的平均時間為80秒，呼損率要求10％，集中系數(shù)為K=0.125，問給定8個信道能容納多少個用戶？

解：(1)根據(jù)呼損率(B)及信道數(shù)(n)，查表4-8求總話務量A。查表求得A=5.597Erl。(2)求每個用戶忙時話務量a：(4)求系統(tǒng)所容納的用戶數(shù)M：(3)求每個信道所能容納的用戶數(shù)m：1172.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(11/15)例如，某2.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(12/15)信道利用率：用每個信道平均完成的話務量來表示。1182.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(12/15)信道利用2.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(13/15)信道利用率1192.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(13/15)信道利用2.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(14/15)當n一定，，

B，A，M，即，信道利用率越高，但服務質(zhì)量越低，一般公網(wǎng)與其他系統(tǒng)B選5%~20%，專網(wǎng)2%。采用信道共用技術，可提高信道利用率。n，，但提高的速度越來越少，如：n>30，提高不明顯，共用不宜太多。1202.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(14/15)當n一定2.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(15/15)系統(tǒng)信道設計總結：選定B，正確選定a(一般公網(wǎng)0.01Erl，專網(wǎng)0.06Erl)采用信道共用，根據(jù)B和a確定M與n的值。1212.3.4通信系統(tǒng)服務質(zhì)量和負荷能力(15/15)系統(tǒng)信第二章內(nèi)容

2.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點2.2.干擾和信道容量2.3.電信業(yè)務流量與服務等級

2.4.信道切換策略122第二章內(nèi)容2.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點2.4.信道切換策略1232.4.信道切換策略1232.4.信道切換策略

2.4.1信道切換原理2.4.2實際系統(tǒng)切換的一些考慮1242.4.信道切換策略2.4.1信道切換原理124

2.4.1信道切換原理(1/9)信道切換:當前正在通信的移動臺與服務基站之間的鏈路轉移到另一個新基站的過程目的：實現(xiàn)蜂窩移動通信的“無縫隙”覆蓋，保證移動臺跨區(qū)時通信的連續(xù)性。

分類：

按實現(xiàn)技術分為：1.硬切換：新的連接建立前，先中斷舊的連接。例如GSM系統(tǒng)。2.軟切換：指既維持舊的連接，又同時建立新的連接。例如CDMA系統(tǒng)。1252.4.1信道切換原理(1/9)信道切換:125

2.4.1信道切換原理(2/9)切換過程包括識別新小區(qū)和分配給移動臺在新小區(qū)的語音信道和控制信道。

切換的原因：小區(qū)信號的強度或質(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的相鄰小區(qū)。由于小區(qū)業(yè)務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)務信道容量較空閑的相鄰小區(qū)。1262.4.1信道切換原理(2/9)切換過程126

2.4.1信道切換原理(3/9)切換的準則決定何時需要進行越區(qū)切換，通常根據(jù)移動臺處接收的平均信號強度，或信噪比、信干比、誤比特率等參數(shù)。切換過程控制主要有三種：①移動臺控制的越區(qū)切換②網(wǎng)絡控制的越區(qū)切換③移動臺輔助的越區(qū)切換1272.4.1信道切換原理(3/9)切換的準則127

2.4.1信道切換原理(4/9)(1)移動臺控制的越區(qū)切換

移動臺連續(xù)監(jiān)測當前基站和幾個越區(qū)時的候選基站的信號強度和質(zhì)量，當滿足某種越區(qū)切換準則后，移動臺選擇具有可用業(yè)務信道的最佳候選基站，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)中容易引起切換沖突。1282.4.1信道切換原理(4/9)(1)移動臺控制的越區(qū)切

2.4.1信道切換原理(5/9)

(2)網(wǎng)絡控制的越區(qū)切換基站監(jiān)測來自移動臺的信號強度和質(zhì)量，當信號低于某個門限后，網(wǎng)絡開始安排向另一個基站的越區(qū)切換。缺點：若MS失去聯(lián)系，將造成信號中斷。第一代模擬系統(tǒng)采用此方法切換時間長，可達10S。1292.4.1信道切換原理(5/9)(2)網(wǎng)絡控制的越區(qū)切

2.4.1信道切換原理(6/9)(3)移動臺輔助的越區(qū)切換網(wǎng)絡要求移動臺測量其周圍基站的信號并把結果報告給舊基站，網(wǎng)絡根據(jù)測試結果決定何時進行越區(qū)切換以及切換到哪一個基站。第二代系統(tǒng)GSM，CDMA都采用此方法。特點：時間快，切換過程1s~2s，信號中斷<1s。1302.4.1信道切換原理(6/9)(3)移動臺輔助的越區(qū)切

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：

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、不同運營商之間的切換等等1312.4.1信道切換原理(7/9)信道切換按照切換的性質(zhì)可分

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

切換次數(shù)和中斷次數(shù)最小無明顯干擾的快速通話轉接對新呼叫阻塞的影響最小1322.4.1信道切換原理(8/9)不同系統(tǒng)采用不同的切換策略

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)先于初始呼叫請求。保留小區(qū)中所有信道中的一小部份，專門服務切換請求,但信道利用率降低對切換請求進行排隊。1332.4.1信道切換原理(9/9)越區(qū)切換時的信道分配132.4.信道切換策略

2.4.1信道切換原理2.4.2實際系統(tǒng)切換的一些考慮1342.4.信道切換策略2.4.1信道切換原理1342.4.2實際系統(tǒng)切換的一些考慮(1/3)微小區(qū)高速移動切換的問題在微小區(qū)，高速移動用戶僅有很少時間就需切換，對系統(tǒng)壓力太大，一種宏小區(qū)與微小區(qū)相結合的傘狀小區(qū)結構，切換時采用宏小區(qū)信道可解決上述問題。1352.4.2實際系統(tǒng)切換的一些考慮(1/3)微小區(qū)高速移動切2.4.2實際系統(tǒng)切換的一些考慮(2/3)傘狀小區(qū)方法

使用不同高度的天線和不同強度的功率，在一個站點設置相對“大的”和“小的”覆蓋區(qū)以減少高速移動用戶的切換。

1362.4.2實際系統(tǒng)切換的一些考慮(2/3)傘狀小區(qū)方法132.4.2實際系統(tǒng)切換的一些考慮(3/3)小區(qū)拖尾

由于用戶離開基站速度較慢，平均信號能量衰減不快，達不到切換門限，造成潛在的干擾和話務量管理問題?？梢酝ㄟ^調(diào)整切換門限和無線覆蓋參數(shù)來解決。1372.4.2實際系統(tǒng)切換的一些考慮(3/3)小區(qū)拖尾137作業(yè)簡述同頻干擾與頻譜利用率的關系已知條狀服務區(qū)要求載波/干擾比大于25dB，問至少需要多少個頻率組？已知蜂窩系統(tǒng)中，簇的大小為4，以圖的形式畫出至少2個相鄰的區(qū)群。并用A、B、C……等標注出區(qū)群中的每一個小區(qū)。138作業(yè)簡述同頻干擾與頻譜利用率的關系138作業(yè)對比兩種提高系統(tǒng)容量方法的特點若某蜂窩系統(tǒng)為FDD方式，工作頻段為25MHz，波道間隔為25kHz，若使載干比C/I（假設僅考慮第一層最壞情況下的同頻干擾，路徑傳輸損耗因子為4）大于14dB，按等頻距分配法，該如何分配波道？139作業(yè)對比兩種提高系統(tǒng)容量方法的特點139作業(yè)移動通信網(wǎng)的某個小區(qū)共有100個用戶，平均每用戶C=5次/天，T=180次/秒，K=14％。問為保證呼損率小于5％，需共用的信道數(shù)是幾個？若允許呼損率達20％，共用信道數(shù)可以節(jié)省幾個？設某基站有8個無線信道，移動用戶的忙時話務量為0.01愛爾蘭，要求呼損率B=0.1。問若采用專用呼叫信道方式能容納多少用戶？波道利用率為多少？若采用其它的波道自動選擇方式，那么容納的用戶數(shù)和波道利用率又為多少？140作業(yè)移動通信網(wǎng)的某個小區(qū)共有100個用戶，平均每用戶C=5移動通信系統(tǒng)原理與應用授課老師：肖悅辦公地點：電子通信大樓511房間教師社區(qū)：>進入>通信學院>肖悅

課件下載密碼：comm電子郵件:xiaoyue@141移動通信系統(tǒng)原理與應用授課老師：肖悅1第二章蜂窩移動通信系統(tǒng)142第二章蜂窩移動通信系統(tǒng)2第二章蜂窩移動通信系統(tǒng)

學習重點和要求：掌握關于蜂窩的概念掌握頻率復用的概念以及頻率復用模型掌握同頻干擾的計算理解信道分配策略以及切換策略理解干擾與系統(tǒng)容量之間的關系理解各種提高系統(tǒng)容量的方法了解中繼的概念掌握服務等級的計算143第二章蜂窩移動通信系統(tǒng)學習重點和要求：3第二章內(nèi)容

2.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點(2.1)2.2.干擾和信道容量(2.3)2.3.電信業(yè)務流量與服務等級(2.4)2.4.信道切換策略(2.2)

本章有大量補充內(nèi)容，請結合課件及參考書《現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)》學習144第二章內(nèi)容2.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點2.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點1452.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點52.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點

2.1.1大區(qū)制移動通信系統(tǒng)2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)1462.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點2.1.1大區(qū)制移動通信2.1.1大區(qū)制移動通信網(wǎng)(1/4)大區(qū)制在一個服務區(qū)域（如一個城市）內(nèi)只有一個基站，并由它負責移動通信的聯(lián)絡和控制。大區(qū)制移動通信網(wǎng)BSMS1MS3MS21472.1.1大區(qū)制移動通信網(wǎng)(1/4)大區(qū)制大區(qū)制移2.1.1大區(qū)制移動通信網(wǎng)(2/4)早期的移動通信網(wǎng)一般是大區(qū)制主要特點：基站天線很高，幾十～幾百米基站發(fā)射功率大：50～200W覆蓋半徑：30～50km優(yōu)點：網(wǎng)絡結構簡單，成本低缺點：頻譜利用率低，服務性能差，容量小，一般用戶幾十～幾百個，一般用于專網(wǎng)。1482.1.1大區(qū)制移動通信網(wǎng)(2/4)早期的移動通信網(wǎng)一般2.1.1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6～12dB）1492.1.1大區(qū)制移動通信網(wǎng)(3/4)提高覆蓋半徑是大區(qū)制2.1.1大區(qū)制移動通信網(wǎng)(4/4)解決上行問題的辦法：如圖,設置分集接收臺基站發(fā)射用全向天線，接收用定向天線提高基站接收靈敏度大區(qū)制設置分集接收臺示意圖MS1MS2BSRdRdRd1502.1.1大區(qū)制移動通信網(wǎng)(4/4)解決上行問題的辦法：2.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點

2.1.1大區(qū)制移動通信系統(tǒng)2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

1512.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點2.1.1大區(qū)制移動通信2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---前言(1/2)

小區(qū)制網(wǎng)構成方式基本概念小區(qū)制：利用頻率復用的概念，將整個服務區(qū)域劃分成若干個小區(qū)，每個小區(qū)分別設置一個低發(fā)射功率的基站，負責本小區(qū)的通信。頻率復用：N個相鄰的小區(qū)組成一個區(qū)群(簇)將可供使用的頻道劃分成N組區(qū)群內(nèi)的每個小區(qū)使用不同的頻率組相鄰區(qū)群重復使用相同的頻率組分配模式1522.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---前言(2/2)基本小區(qū)有：（r0：小區(qū)半徑）超小區(qū)：r0＞20km（農(nóng)村）宏小區(qū)：r0＝1～20km（人口稠密地區(qū)）微小區(qū)：r0＝0.1～1km（城市繁華區(qū)）微微小區(qū)：r0＜0.1km（辦公室、家庭）優(yōu)點：提高頻率利用率，組網(wǎng)靈活缺點：網(wǎng)絡構成復雜按服務區(qū)形狀分：條狀服務區(qū)、面狀服務區(qū)1532.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---條狀服務區(qū)(1/3)條狀服務區(qū)用戶的分布呈條狀（或帶狀），如鐵路、公路、沿海水域等。小區(qū)條狀服務區(qū)1542.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---條狀服務區(qū)(2/3)圖2-1多頻復用方式ABABABABCABCABCDABCD可采用多個頻率復用二頻復用三頻復用四頻復用1552.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---條狀服務區(qū)(3/3)組網(wǎng)時需確定重疊區(qū)及載波/同頻干擾比：重疊區(qū)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。f1ABf2af1ABf2a1562.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---面狀服務區(qū)(1/11)指服務區(qū)不呈條狀而是一個寬廣的平面1572.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---面狀服務區(qū)(2/11)小區(qū)形狀：應該是規(guī)則結構：圓形（全向天線），三角形，正方形，六邊形r1582.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---面狀服務區(qū)(3/11)蜂窩的由來：對于同樣大小的服務區(qū)域，采用正六邊形構成小區(qū)所需的小區(qū)數(shù)最少，無重疊區(qū)，故所需的頻率組數(shù)也最少，最經(jīng)濟。僅有理論分析和設計意義。1592.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---面狀服務區(qū)(4/11)按基站對小區(qū)的覆蓋方式：中心激勵：基站位于小區(qū)中心，有時會有輻射陰影。頂點激勵：在頂點上設置基站，并采用三個互成120°的定向天線，以避免輻射陰影。1602.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---面狀服務區(qū)(5/11)簇（區(qū)群）：共同使用全部可用頻率的N個小區(qū)叫做一簇(區(qū)群)）若N越小，則系統(tǒng)中區(qū)群復制得越多，系統(tǒng)容量越大，頻率的利用率越高。N叫做區(qū)群的大小，典型值3、4、7、9、12、……構成蜂窩網(wǎng)的二次幾何圖形1612.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---面狀服務區(qū)(6/11)設蜂窩移動系統(tǒng)共有S個不同的雙向信道其簇的大小為N簇內(nèi)每個小區(qū)分配有K個信道，小區(qū)間信道分配各不相同簇在系統(tǒng)中復制M次則S=KNC=MKN=MSAAABCCCBBBCA1622.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---面狀服務區(qū)(7/11)構成簇的基本條件：基本圖案（簇）能彼此鄰接且無空隙地覆蓋整個面積。相鄰單元（簇）中，同頻道的小區(qū)間距離相等，且為最大。1632.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---面狀服務區(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)N是有限的，并且N應該滿足下式：

a和b分別為相鄰同頻小區(qū)之間的二維距離（相鄰小區(qū)數(shù)），都為正整數(shù)，不能同時為零28272521191613129743N435434323221b230120120101a1642.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---面狀服務區(qū)(9/11)

簇內(nèi)同頻小區(qū)位置的確定沿著任意一條六邊形邊的垂線方向移動a個小區(qū)，并逆時針方向旋轉60°，再移動b個小區(qū)。圖2.3確定同頻小區(qū)的方法AaADb1652.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---面狀服務區(qū)(10/11)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=2DCBAEFG1662.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

2.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

---面狀服務區(qū)(11/11)思考：畫一個N=4的蜂窩系統(tǒng)結構，要求至少包括3個區(qū)群，將簇中小區(qū)所用頻率組用A,B,C,D標識。1.N=4對應的2維坐標：

a=2,b=0DACBDACBDACB3.確定相鄰區(qū)群2.N=4的基本區(qū)群形狀：DACBN=4,a=2,b=01672.1.2頻率復用和小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

第二章內(nèi)容

2.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點

2.2.干擾和信道容量

2.3.電信業(yè)務流量與服務等級2.4.信道切換策略168第二章內(nèi)容2.1.蜂窩小區(qū)的概念和特點2.2.干擾和信道容量1692.2.干擾和信道容量292.2.干擾和信道容量

---前言(1/2)

干擾是蜂窩無線系統(tǒng)性能的主要限制因素。噪聲——內(nèi)部噪聲，人為噪聲，自然噪聲鄰頻干擾——相鄰頻率之間的干擾同頻干擾——相同頻率之間的干擾互調(diào)干擾——器件特性造成的干擾多址干擾——碼字相關帶來的干擾1702.2.干擾和信道容量

2.2.干擾和信道容量

---前言(1/2)一對矛盾：同頻干擾<->頻譜利用率同頻小區(qū)之間距離越小，頻譜利用率越高，但同頻干擾越大；同頻小區(qū)之間距離越大，則同頻干擾越小，但頻譜利用率降低。1712.2.干擾和信道容量

2.2.干擾和信道容量

2.2.1同頻干擾2.2.2相鄰頻道的干擾2.2.3蜂窩小區(qū)的系統(tǒng)容量及改善1722.2.干擾和信道容量2.2.1同頻干擾322.2.1同頻干擾

---前言同頻干擾：指所有落到接收機同帶內(nèi)的、與有用信號頻率相同或相近的無用信號所產(chǎn)生的干擾。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干擾。1732.2.1同頻干擾

-2.2.1同頻干擾

---前言在蜂窩移動通信中，由于采用了頻率復用提高頻譜利用率，所以同頻干擾不可避免。定義同頻小區(qū)：使用相同頻率的小區(qū)。同頻復用距離(D)：當信號/同頻干擾比滿足通信質(zhì)量要求或達到規(guī)定的C/I指標時，兩個同頻小區(qū)之間的距離。1742.2.1同頻干擾

-2.2.1同頻干擾

---前言對同頻干擾和同頻復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)。兩頻復用和三頻復用的帶狀服務區(qū)（圖示）ABABABCABABCDD1752.2.1同頻干擾

-2.2.1同頻干擾

信號/同頻干擾比

條狀服務區(qū)的C/I面狀服務區(qū)的C/I1).全向小區(qū)系統(tǒng)的C/I2).定向小區(qū)系統(tǒng)的C/I1762.2.1同頻干擾信號/同頻干擾比36信號/同頻干擾比

信號/同頻干擾比(只考慮兩個單獨的小區(qū))同頻小區(qū)A同頻干擾示意圖Q=D/r0DMSr0同頻小區(qū)BD

為同頻復用距離

r0為小區(qū)半徑

Q=D/r0

為同頻復用比177信號/同頻干擾比信號/同頻干擾比(只信號/同頻干擾比

假設A、B基站