移动通信组网技术.ppt

,通信原理(第6版),单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,通信原理(第6版),单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,通信原理(第6版),单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,移动通信组网技术,1,.,移动通信的基本概念,移动通信的范畴,移动通信系指通信双方或至少一方是处于移动中进行信息交换的通信方式。,8/30/2025,2,.,移动通信系统的组成,信源,发信机,信宿,收信机,天线,天线,将所要传送的信号首先对载波信号进行调制，形成已调载波，已调载波信号经过变频成为射频载波信号送至功率放大器，经功率放大器放大后送至天馈线,。,8/30/2025,3,.,移动通信系统的组成,信源,发信机,信宿,收信机,天线,天线,把射频载波信号变成电磁波或者把电磁波变成射频载波信号,按照规范性的定义，天线就是把射频电流变成扩散模式的空间电磁波的传输模式转换器及其逆变换的传输模式转换器。,8/30/2025,4,.,手机的接续过程,手机开机后，首先进行频率校正，小区识别，也就是我们开机时看到的搜索网络过程。搜索后手机会占用其周边小区中信号最强的一个小区的,BCCH,（广播控制信道）信号。,当手机发起一次呼叫的时候会向交换机发出请求，同时交换机根据请求对所呼叫的手机进行寻呼，成功后建立两个手机的话音通路，两者之间的通话在,TCH,（业务信道）信道上进行，直至通话结束，将话音信道释放，手机返回,BCCH,等待。,5,.,基站的作用,BTS(,基站发信台,),主要功能：,进行无线信号发射接收，天线和所有无线接口的信号处理。,BTS,主要分为基带单元、载频单元和控制单元三部分。,基带单元主要用于话音和数据速率适配以及信道编码等；载频单元主要用于调制,/,解调与发射机,/,接收机间的耦合；控制单元则用于,BTS,的操作与维护。,8/30/2025,6,.,基站的组成,一个基站的构成不是单纯的由,BTS,组成，他还要包括：铁塔天馈系统，电源设备，电池组，空调设备，传输设备，环境监控等。,铁塔天馈系统,什么是天线？,基站天线是基站与手机之间的接口。它可以同时发射和接收无线电波；发射时，天线将高频电流转换为电磁波；接收时，天线将电磁波转换为高频电流,。,8/30/2025,9,.,移动通信的分类,按多址方式可分为频分多址,(FDMA),、时分多址,(TDMA),和 码分多址,(CDMA),等,按业务类型可分为电话网、数据网和综合业务网,按工作方式可分为同频单工、双频单工、双频双工和半双工,按服务范围可分为专用网和公用网,按信号形式可分为模拟网和数字网,10,.,移动通信的工作方式,按照通话的状态和频率的使用方法，可将移动通信的工作方式分成：,单工通信方式、双工通信方式和半双工通信方式,三种。,11,.,移动通信的工作方式,单工通信,是指通信双方设备交替地进行收信和发信。根据通信方是否使用相同的频率，单工制又分为同频单工和双频单工,常用的对讲机就采用这种通信方式,单工方式,移动通信的工作方式,双工通信,双工制，有时也叫全双工通信，是指通信双方收发信机均同时工作，即任一方讲话时，可以听到对方的语音。双工通信一般使用一对频道，以实施频分双工（,FDD,）工作方式。,双工方式,移动通信的工作方式,半双工通信,半双工制是指通信双方,有一方使用双工方式,即收发信机同时工作，且使用两个不同的频率,f1,和,f2,；而另一方则采用双频单工方式，即收发信机交替工作。,半双工方式,双工技术,双工技术：,频分双工（,FDD,）,时分双工（,TDD,）,15,.,TDD,时分双工,频率,频率,一个载频,频率,FDD,频分双工,移动台发射,基站接收,基站发射,移动台接收,上行,下行,FDD,和,TDD,16,.,蜂窝式组网理论,第一节 蜂窝小区的概念和特点,第二节 信道切换策略,第三节信道,(,频率,),配置,第四节电信业务流量与服务等级,第五节干扰和系统容量,17,.,蜂窝小区的概念和特点,蜂窝式组网理论,1.,无线蜂窝式小区覆盖和小功率发射,蜂窝式组网放弃了点对点传输和广播覆盖模式，将一个移动通信服务区划分成许多以正六边形为基本几何图形的覆盖区域，称为蜂窝小区。,基本的小区类型有,：,超小区：小区半径,r20km,，适于人口稀少的农村地区。,宏小区：小区半径,r,1,20km,，适于高速公路和人口稠密的地区。,微小区：小区半径,r,0.1,1km,，适于城市繁华区段。,微微小区：小区半径,r0.1km,，适于办公室、家庭等移动应用环境,。,18,.,蜂窝技术,1,2,3,4,5,6,7,1,2,3,4,5,6,7,2,1,1,2,3,4,5,6,7,1,2,3,4,5,6,7,19,.,小功率发射,一个较低功率的发射机服务一个蜂窝小区，在较小的区域内设置相当数量的用户,2.,频率覆盖,蜂窝,系统的基站工作频率，由于传播损耗提供足够的隔离度，在相隔一定距离的另一个基站可以重复使用同一组工作频率，称为频率复用。,优点：缓解了频率资源紧缺，增加了系统容量,缺点：同频干扰,20,.,移动通信的组网理论,3.,多信道共用与越区切换,4,.,无线通信优势与有线网络优势的理想互联,多信道共用技术利用信道占用的间断性，使许多用户能够任意地、合理地选择信道，以提高信道的使用效率，这与市话用户共同享有中继线相类似。,越区切换：当正在通话的移动台进入相邻无线小区时，业务信道自动切换到相邻小区基站，从而不中断通信过程,移动信息通过基站和移动业务交换中心进入公众电信 网或其他移动网，实现移动用户与市话用户、移动用户与移动用户之间的通信。,21,.,移动通信网的体制,-,大区制,分两类：,小容量的大区制和大容量的小区制,大区制移动通信系统,大区制是指一个基站覆盖整个服务区。适用于小容量的通信网，例如用户数在,1000,以下的。这种制式的控制方式简单，设备成本低，适用于学校、工矿区以及专业部门，是发展专用移动通信网可选用的制式。,22,.,移动通信网的体制,-,小区制,小区制的概念,将所要覆盖的地区划分为若干小区，每个小区的半径可视用户的分布密度在,1-10,公里左右，在每个小区设立一个基站为本小区范围内的用户服务。,频率复用,用有限的频率数就可以服务多个小区，每一个小区和其它小区可再重复使用这些频率，称为频率复用。这种组网方式可以构成大区域大容量移动通信系统,。,23,.,频率复用和覆盖方式,带状服务覆盖区,面状服务覆盖区,簇,小区的覆盖形状,同频干扰,同频相邻小区的找法,大容量的小区制,24,.,双频组,频率配置,三频组,频率配置,f,1,f,2,f,1,f,2,f,1,f,2,f,1,f,1,f,2,f,3,f,1,f,2,f,3,f,1,一般应用在铁路、公路、沿海等地。按横向排列覆盖整个服务区，,BS,使用定向天线，有许多细长的无线小区相连而成。,为了克服同频干扰，常采用双频组频率配置和三频组或四频组的频率配置方式。从造价和频率利用率来看，选择 二频组最好，但二频组的抗干扰能力最差,带状服务覆盖区,25,.,面状服务覆盖区,面状服务区,陆地移动通信大部分是在一个宽广的平面上实现的，平面服务区内的无线小区组成的实际形状取决于电波传播条件和天线的方向性。,如果服务区的地形、地物相同，且基地台采用全向天线，其覆盖范围大体是一个圆。为了不留空隙地覆盖整个服务区，无线小区之间会有大量的重叠。在考虑重叠之后，每个小区实际上的有效覆盖区是一个圆的内接多边形，这些多边形有正三角形、正方形和正六边形。,26,.,蜂窝概念,蜂窝概念,整个无线覆盖区采用正六边形无线小区彼此邻接构成，把这种六边形形状基站的覆盖范围称之为蜂窝网,。,移动通信,系统是采用一个叫基站的设备来提供无线服务范围的。基站的覆盖范围有大有小，我们把基站的覆盖范围称之为,蜂窝。,许多小功率的发射机,(,小覆盖区,),来代替单个的大功率发射机,(,大覆盖区,),，每一个小覆盖区只提供服务范围内的一小部分覆盖。每个基站分配整个系统可用信道中的一部分，相邻基站则分配另外一些不同的信道，,这样部分可用,信道就分配给,了相邻,的基站。给相邻的基站分配不同的信道组，则基站之间,(,以及在它们控制下的移动用户之间,),的干扰就最小。,27,.,蜂窝概念,要覆盖整个区域，无重叠和间隙，只有三种可能的选择：,正三角形、正方形、正六边形,28,.,蜂窝概念,通过上表可见，采用正六边形无线小区邻接构成整个面状服务区为最好。,六边形的面状服务区的形状像蜂窝,-,称蜂窝网,蜂窝网通常是先由若干邻接的无线小区组成一个无线区群，再由若干个无线区群构成整个服务区,为了实现同频复用，防止同频干扰，要求每个区群中的小区，不得使用相同频率，只有在不同的无线区群中，才可使用相同的频率进行频率复用,29,.,实际形状,由于地形地貌、传播环境、衰落形式的多样性，小区的实际无线覆盖是一个不规则的形状,一个小区实际的无线覆盖是不规则的。,(,b,),理想形状,(,c,),实际形状,(,a,),理论形状,蜂窝概念,30,.,同频复用,小区簇的意义,频率复用距离与小区簇的关系,载波干扰比与小区簇的关系,同频复用,31,.,频率复用,两个不同的地理区域里配置相同的频率。例如在不同的城市中使用相同频率的,AM,或,FM,广播电台（短波）。,在一个系统的作用区域内重复使用相同的频率,这种方案用于蜂窝系统中。,32,.,区 群,若干个单位无线区群彼此邻接组成蜂窝式服务区域,邻接单位无线区群中的同频无线小区的中心间距相等。,满足以上条件的单位无线区群中的小区数目,N,为,:N=i,2,+ij+j,2,其中，,i,和,j,为整数。,N,叫做区群的大小，典型值为,4,、,7,或,12,。,33,.,群区小区数,N,的取值,34,.,区群（簇）的组成,35,.,七小区频率复用的图解,36,.,同频小区的确定,沿着任何一条六边形边的垂线方向移动,j,个小区,逆时针旋转,60,度再移动,i,个小区,i=,？,j=,？,N=,？,在蜂窝小区中定位同频小区的方法,37,.,频率复用距离,D,频率复用距离,D:,式中,D:,同频小区的距离,N:,单位无线区群中的小区数目,R:,小区半径,:,邻区中心之间距离,系统容量与区群关系,考虑一个共有,S,个可用的双向信道的蜂窝系统。如果每个小区都分配,k,个信道,(kS),，并且,S,个信道在,N,个小区中分为各不相同的、各自独立的信道组，而且每个信道组有相同的信道数目，那么可用无线信道的总数表示为：,S=kN,共同使用全部可用频率的,N,个小区叫做一区群。如果区群在系统中共复制了,M,次，则双向信道的总数,C,，可以作为容量的一个度量：,C=MkN=MS,系统容量,C,与,M,成比例,:N,减少而总小区数目不变,M,增加从而获得更大的容量,.,39,.,系统容量与区群关系,N,取值是满足通信质量的前提下取值,.,因此在保证通信质量的前提下,N,值大小表现了移动台或基站承受干扰的大小,N,取可能最小值是最好的,以提高覆盖范围上的最大容量,.,N,D,频率利用率低,同频干扰小,N,D,频率利用率高,同频干扰大,小区簇的意义,在实际的蜂窝系统中，需要对这两个目标进行协调和折衷。,41,.,推导载干比与小区簇的关系,C-,移动台接收,的载波功率,I-,移动台接收,的同频干扰功率。,若设有,K,个同频干扰小区，则移动台接收的,载干比,可表示为,问题：,满足同频载干比最低门限 时，要求的小区簇数目,N,至少多大？,42,.,设各基站发射功率相同，各基站到移动台距离近似相等（等于）；采用全向天线，六个干扰源。,移动无线信道的传播特性表明：,路径损耗正比于传播距离的,次方,（,一般,取,4,）,D,得到,载干比门限 与小区簇数目,N,的关系,为：,（）,所要求的越小，越小，每个小区可用信道数越多，系统容量越大,推导载干比与小区簇的关系,43,.,TACS,模拟蜂窝系统中，通常,所以,GSM,系统,容量更大,同理，根据上式可得出，,或个小区为一簇,根据（）式可得出，簇,N,最小为,6.49,，故一般取小区簇的最小值为,N=7,，即：,7,个小区为一簇,GSM,数字蜂窝系统中,载干比与小区簇的关系,例题：,蜂窝小区的六个同频干扰分布如图。,MS,处于小区边缘,o,，要求载干比在最不利的情况下应达到规定的门限值,(C/I)s,，分别计算,(1)(C/I)s=18dB 2)(C/I)s=12dB,时，小区簇数至少为几个？若总频段宽度,W=25MHZ,，等效信道间隔,B=25KHZ,，试比较不同,(C/I)s,情况下的通信容量。,载干比与小区簇的关系,45,.,通信容量用每小区分配的频道数,k,表示,，则,小区簇数：,例题的解,46,.,频率复用意味着在一个给定的覆盖区域内，存在着许多使用同一组频率的小区，这些小区叫做同频小区；这些同频小区之间的信号干扰叫做同频干扰。,为了减小同频干扰，同频小区必须在物理上隔开一个最小的距离，为传播提供充分的隔离。,另外，可以采用定向天线减小同频干扰。,同频干扰及减少的措施,47,.,邻频干扰,:,降低邻频干扰的措施,:,来自所使用信号频率的相邻频率的信号干扰。邻频干扰是因接收滤波器不理想，使得相邻频率的信号泄漏到了传输带宽内而引起的。,使用精确的滤波器；,合适的信道分配使其减小；,使小区中的信道间隔尽可能的大；,避免在相邻小区使用邻频信道来阻止次要的邻频干扰；,选用合适的频率复用比例。,邻频干扰及减少的措施,48,.,第二节 信道切换策略,信道切换概念,引起切换通常的原因,移动台辅助切换,实际系统切换的一些考虑,49,.,信道切换策略,信道切换概念,当移动用户处于通话状态时，如果用户从一个小区移动到另一个小区，为保证通话的连续，系统要对该移动台的连接控制也从一个小区转移到另一小区。将处于正在通话的移动台转移到新的业务信道（新小区）的过程称为切换。,50,.,信道切换策略,信道切换目的,是实现蜂窝移动通信的“无缝隙”覆盖，即当移动台从一个小区进入另一个小区时，保证通信的连续性。切换的操作不仅包括识别新的小区，而且需要分配给移动台在新小区的语音信道和控制信道。,51,.,信道切换策略,引起切换通常的原因,:,信号的强度或质量下降到由系统规定的一定参数以下，此时移动台被切换到信号强度较强的相邻小区。,由于某小区业务信道容量全被占用或几乎全被占用，这时移动台被切换到业务信道容量较空闲的相邻小区。,由第一种原因引起的切换一般由移动台发起，由第二种原因引起的切换一般由上级实体发起,.,52,.,信道切换策略,切换必须顺利完成，并且尽可能少地出现，同时要使用户觉察不到。为适应这些要求，系统设计者必须指定一个启动切换的最恰当的信号强度。（一般在,-90dBm-100dBm,）,基站在准备切换之前先对信号监视一段时间。呼叫在一个小区内没有经过切换的通话时间，叫做驻留时间。,53,.,信道切换策略,第一代模拟蜂窝系统中，信号能量的检测是由基站来完成，由移动交换中心,(MSC),来管理的。,在使用数字,TDMA,技术的第二代系统中，是否切换的决定是由移动台辅助完成的。,移动台辅助切换（,MAHO,）,:,每个移动台检测从周围基站中接收信号的能量并且将这些检测数据连续送给当前为它服务的基站。,54,.,信道切换策略,实际系统切换的一些考虑,在实际的蜂窝系统中，当移动速度变化范围较大时，系统设计将遇到许多问题。,通过使用不同高度的天线和不同强度的功率，在一个站点上设置“大的”和“小的”覆盖区是可能的，这种技术叫做,伞状小区,方法。伞状小区方法能用来为高速用户提供大面积的覆盖，同时为低速用户提供小面积的覆盖。,55,.,信道切换策略,小区拖尾,是由对基站发射强信号的步行用户所产生的。由于用户以非常慢的速度离开基站，平均信号能量衰减不快；即使当用户远离了小区的预定范围，基站接收的信号仍然可能高于切换门限，因此不做切换，这就会产生潜在的干扰和话务量管理问题，因为用户那时已深入到了相邻小区中。为解决小区拖尾问题，需仔细地调整切换门限和无线覆盖参数。,56,.,第三节 信道,(,频率,),配置,激励方式,信道,(,频率,),配置,-,等频距配置法,信道配置实例,-,频率划分,57,.,激励方式,激励方式一般分为中心激励和顶点激励。,中心激励是指基站台位于无线小区的中心，并采用全向天线实现无线小区的覆盖。,顶点激励是指每个正六边形间隔的三个顶角上设置基站台，并采用三个,120,0,扇形张角的定向天线覆盖整个无线小区。,表示方法,:,中心激励,N=7,；,顶点激励,N=,43,；,33,58,.,基站激励方式,中心激励,(center-excited),：,基站设在小区的中央，用全向天线形成圆形覆盖区。,顶点激励,(edge-excited),：,基站设在每个小区六边形的三个顶点上，每个基站采用三副,120,度扇形辐射的定向天线，分别覆盖三个相邻小区的各三分之一区域。,全向辐射天线基站,120,扇形辐射天线基站,顶点激励方式的好处,顶点激励方式采用定向天线，能消除障碍物阴影,对来自,120,0,主瓣之外的同频干扰信号，天线方向性能提供一定的隔离度，从而降低了干扰,减小同频无线小区之间的距离，降低了无线区群中无线小区的个数，提高频率利用率、简化设备、降低成本,60,.,信道配置,将给定的信道,(,频道,),分配给一个簇内的各个小区。,静态配置法,分区分组配置法,：尽量减小占用的总频段，以提高频段利用率；同一簇内不能使用相同的信道，以避免同频道干扰；适合小容量系统。,等频距配置法,：按等频率间隔来配置信道，适合大容量系统。,61,.,信道配置,动态配置法,动态配置法：随业务量的变化重新配置,;,柔性配置法：准备若干个信道，需要时提供给某个小区使用。,62,.,信道,(,频率,),配置,-,等频距配置法,等频距配置时可根据群内的小区数,N,来确定同一信道组内各信道之间的频率间隔，例如，第一组用,(1,，,1+N,1+2N,1+3N,),，第二组用,(2,2+N,2+2N,2+3N,),等。例如,N=7,，则信道的配置为：,第一组,1,、,8,、,15,、,22,、,29,、,第二组,2,、,9,、,16,、,23,、,30,、,第三组,3,、,10,、,17,、,24,、,31,、,第四组,4,、,11,、,18,、,25,、,32,、,第五组,5,、,12,、,19,、,26,、,33,、,第六组,6,、,13,、,20,、,27,、,34,、,第七组,7,、,14,、,21,、,28,、,35,、,63,.,这样同一信道组内的信道最小频率间隔为,7,个信道间隔，若信道间隔为,200kHz,，则其最小频率间隔可达,1400 kHz,，这样，接收机的输入滤波器便可有效地抑制邻道干扰和互调干扰。,如果是定向天线进行顶点激励的小区制，每个基站应配置三组信道，向三个方向辐射，例如,N=7,，每个区群就需有,21,个信道组。整个区群内各基站信道组的分布如下图。,64,.,三顶点激励的信道配置,65,.,信道配置实例,-,频率规划原则,一般情况下，同基站内不允许存在同频、邻频频点；,同一小区内,BCCH,和,TCH,的频率间隔最好在,400kHz,以上；,同一小区的,TCH,间的频率间隔最好在,400kHz,以上,(,采用射频跳频时可通过合理规划,MAIO,（移动台辅助切换）实现要求,),；,直接邻近的基站应尽量避免同频,(,即使其天线主瓣方向不同，旁瓣的影响也会带来较大的干扰,),；,66,.,信道配置实例,-,频率规划原则,考虑到天线挂高和传播环境的复杂性，距离较近的基站应尽量避免同频、邻频相对,(,含斜对,),；,重点关注同频复用，避免在邻近区域存在同,BCCH,的情况。,67,.,信道配置实例,_,4,3,频率复用方式,GSM,系统中最基本的频率复用方式为,43,频率复用方式，“,4”,表示,4,个基站，,“,3”,表示每个基站覆盖,3,个小区。,这,12,个扇形小区为一个频率复用簇，同一簇中频率不能被复用。这种频率复用方式由于同频复用距离大，能够比较可靠地满足,GSM,体制对同频于扰保护比和邻频干扰保护比的指标要求，使,GSM,网络运行质量好、安全性高。,由于,BCCH,载频的重要性及其不能采用下行功控、,DTX,等抗干扰手段，,BCCH,载频必须采用,43,或更宽松的频率复用模式。,68,.,43,频率复用方式,（）,3,个,120,度扇区覆盖,N=4,每簇由,A,、,B,、,C,、,D,个基站组成，每个基站覆盖,3,个小区，共,43=12,个频道组。,每组内相邻频道间隔都为,12,。,1,5,9,2,6,10,3,7,11,4,8,12,A,D,C,B,频道组组号,69,.,频道组编号,A1,B1,C1,D1,A2,B2,C2,D2,A3,B3,C3,D3,频道组序号,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,各,频,道,组,的,频,道,号,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,122,123,124,例如：,A,基站,A1:,第组,（,97,109,121,）,A2:,第组,（,101,113,）,A3:,第组,（,105,117,）,43,频率复用方式的频道配置（联通,6MHz,）,中国联通,GSM900,可用带宽为,6MHz,，频道号为,96-124,。,中国联通,中国移动,思考：基站、的频道如何配置？,70,.,19MHz,带宽,43,复用,中国移动,19MHz,的频率（,194,），采用,43,频率复用模式，,BCCH,为,7994,，共,16,个频点，其余全部分配给,TCH.,频率,组号,A,1,B,1,C,1,D,1,A,2,B,2,C,2,D,2,A,3,B,3,C,3,D,3,各频率组的频点号,94,93,92,91,90,89,88,87,86,85,84,83,78,77,76,75,74,73,72,71,70,69,68,67,66,65,64,63,62,61,60,59,58,57,56,55,54,53,52,51,50,49,48,47,46,45,44,43,42,41,40,39,38,37,36,35,34,33,32,31,30,29,28,27,26,25,24,23,22,21,20,19,18,17,16,15,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,71,.,43,复用小结,4,3,作为常规的频率复用模式是基本的频率规划技术，其他各种频率紧密复用技术的,BCCH,都必须采用,4,3,复用模式。,理论分析表明，当各基站分布比较规则、小区方位一致时，同样复用模式下的干扰最小。因此要想增加网络容量，就必须尽可能保持基站分布符合理想网孔规则，小区方位角保持一致，天线高度也维持在同一高度,(,不考虑分层网,),。但有时为了覆盖的需要，又往往期望通过调整天线方位角来改善覆盖，在这里与网络容量的提高是一个矛盾，需要权衡取舍。,72,.,43,复用小结,当需要继续增加网络容量时，可以采用的措施有：,(1),小区分裂。但目前市区宏蜂窝基站平均覆盖半径已经小于,500m,，进一步大规模小区分裂在技术上和经济上的难度越来越大；,(2),利用新的频率资源。如引入,1800MHz,频率资源，建设,DCSl800,网络；,(3),在,900MHz,现有的频率资源情况下，采用紧密频率复用技术，提高网络容量。,采用频率紧密复用技术提高网络容量是最经济、最快捷的手段，因此也是最受运营商欢迎的手段。,73,.,某地区联通,GSM,组网，,4,3,频率复用方式，每个基站区采用三个,120,度扇区覆盖,（）画出,4,3,复用方式结构图，图上标明频道组号以及同频小区的位置；,（）试采用等频距配置法对第,97,124,号频道进行配置；,。,例题,74,.,11,1,10,4,8,12,3,7,11,4,8,12,1,2,6,10,4,8,12,(2)A,基站,A1:,第组（,97,109,121,）,A2:,第组（,101,113,）,A3:,第组（,105,117,）,B,基站,B1:,第,2,组（,98,110,122,）,B2:,第,6,组（,102,114,）,B3:,第,10,组（,106,118,）,C,基站,C1:,第,3,组（,99,111,123,）,C2:,第,7,组（,103,115,）,C3:,第,11,组（,107,119,）,D,基站,D1:,第,4,组（,100,112,124,）,D2:,第,8,组（,104,116,）,D3:,第,12,组（,108,120,）,(1),解答,75,.,频率紧密复用技术,-33,每簇由,A,、,B,、,C,个基站组成，每个基站覆盖,3,个小区，共,33=9,个频道组。,每组内相邻频道间隔都为,9,。,3,个,120,度扇区覆盖,N,=3,1,4,7,2,5,8,3,6,9,A,C,B,频道组组号,76,.,频道组编号,A1,B1,C1,A2,B2,C2,A3,B3,A3,频道组序号,1,2,3,4,5,6,7,8,9,各,频,道,组,的,频,道,号,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,-,-,-,73,74,75,76,77,78,79,80,81,85,86,87,88,89,90,91,92,93,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,122,123,124,例如：,A,基站,A1:,第,1,组,(100,109,118,）,A2:,第,4,组（,103,112,121,）,A3:,第,7,组（,97,106,115,124,）,33,频率复用方式的频道配置,（联通,6MHz,）,中国联通,中国移动,77,.,这种复用方式的主要特点是：,对现有网络结构不需做改动，实施容易。,频率分组简单，系统容量一定程度上得到提高。,相对于,43,复用方式，干扰有所增加，但总体干扰可控制 得较小。,采用跳频时，需要有足够的频带宽度，以保证跳频效果。,33,频率复用方式,78,.,频率紧密复用技术,-26,A,基站,A1:,第,1,组,A2:,第,3,组,A3:,第,5,组,A4:,第,7,组,A5:,第,9,组,A6:,第,11,组,B,基站,B1:,第,2,组,B2:,第,4,组,B3:,第,6,组,B4:,第,8,组,B5:,第,10,组,B6:,第,12,组,每簇由,A,、,B,2,个基站组成，每个基站覆盖,6,个扇区，,12,个频道组，每组内相邻频道间隔都为,12,。,79,.,26,复用方式的主要特点：,通过增加每基站扇形小区数，可使每个基站的容量有较大的提高。,需要高性能的半功率角更小的天线，对天线、站址规划要求高。,天线辐射信号更加集中，有利于改善室内覆盖。,需要增加天线，从现有的,43,方式改为,26,方式，对天线系统及频率规划需要做较大的调整及优化。,增加了切换频次。,同频复用距离小，网络干扰增大，须使用,DTX,、射频跳频等抗干扰措施,。,26,频率复用技术,80,.,同心圆技术,将无线覆盖小区分为内圆和外圆两个服务层，又称顶层,(Overlay),和底层,(Underlay),。外圆的覆盖范围是传统的蜂窝小区，而内圆的覆盖范围主要集中在基站附近，外圆一般采用常规的,43,复用方式，而内圆则采用紧密的复用方式，如,33,，或,3,。因而，所有载频被分为两组，一组用于外圆，一组用于内圆。外圆和内圆是共站址的，而且共用一套天馈系统，共用同一个,BCCH,信道，,BCCH,信道必须设置在外圆载频信道上。,81,.,第四节电信业务流量与服务等级,多信道共用技术,话务量与呼损率的定义,呼损系统呼损率,B,的计算爱尔兰,B,公式,用户忙时的话务量与用户数,82,.,第四节电信业务流量与服务等级,一、多信道共用技术,当无线移动通信系统小区所有无线信道都被占用，而用户又请求服务时,:,(1),发生呼叫阻塞而被系统拒绝接入。,(2),用户队列保存阻塞呼叫，呼叫请求就一直延迟到有空闲 信道为止。,83,.,二、话务量与呼损率的定义,在话音通信中，业务量的大小用话务量来量度。话务量又分为流入话务量和完成话务量。流入话务量的大小取决于单位时间,(1,小时,),内平均发生的呼叫次数,和每次呼叫平均占用信道时间,(,含通话时间,),S,。显然,和,S,的加大都会使业务量加大，因而可定义流入话务量,A,为,式中：,的单位是,(,次,/,小时,),；,S,的单位是,(,小时,/,次,),；两者相乘而得到,A,应是一个无量纲的量，专门命名它的单位为“爱尔兰”,(Erlang),。,电信业务流量与服务等级,84,.,已知,1,小时内平均发生呼叫的次数为,(,次,),，可求得,:A(,爱尔兰,)=,S,(,小时,/,次,),(,次,/,小时,),可见这个,A,是平均,1,小时内所有呼叫需占用信道的总小时数。因此，,1,爱尔兰就表示平均每小时内用户要求通话的时间为,1,小时。,例如，全通信网平均每小时发生,20,次呼叫，即,=20(,次,/,小时,),平均每次呼叫的通话时间为,3,分钟，即,爱尔兰,85,.,在信道共用的情况下，通信网是无法保证每个用户的所有呼叫都能成功，必然有少量的呼叫会失败，即发生,“,呼损,”,。已知全网用户在单位时间内的平均呼叫次数为,，其中有的呼叫成功了，有的呼叫失败了。设单位时间内成功呼叫的次数为,0,(,0,),，就可算出完成话务量,流入话务量,A,与完成话务量,A,0,之差，即为损失话务量。损失话务量占流入话务量的比率即为呼叫损失的比率，称为“呼损率”，用符号,B,表示,86,.,呼损率,B,越小，成功呼叫的概率就越大，用户就越满意。因此，,呼损率,B,也称为通信网的服务等级,(,或业务等级,),。例如，某通信网的服务等级为,0.05(,即,B,=0.05),，表示在全部呼叫中未被接通的概率为,5%,。,但是，对于一个通信网来说，要想使呼叫损失小，只有让流入话务量小，即容纳的用户少些，这又是所不希望的。可见呼损率与流入话务量是一对矛盾，要折衷处理。,87,.,系统的服务等级指标是呼损率，通常有三种不同定义的呼损率。,按时间计算的呼损率,系统服务设备处于阻塞状态下的概率，近似等于在考察的时间内，系统被阻塞的时间与考察的时间之比。,按呼叫计算的呼损率,呼叫因为系统忙被损失的概率，近似等于在考察的时间内，损失呼叫数量与到达的总呼叫数量之比。,按负载计算的呼损率,负载损失的概率，近似等于在考察的时间内，损失负载与这段时间流入的负载之比。,88,.,四、用户忙时的话务量与用户数,每个用户在,24,小时内的话务量分布是不均匀的，网络设计应按最忙时的话务量来进行计算。最忙,1,小时内的话务量与全天话务量之比称为集中系数，用,k,表示，一般,k=10%15%,。每个用户的忙时话务量需用统计的办法确定。,通信网中每一用户每天平均呼叫次数为,C,(,次,/,天,),，每次呼叫的平均占用信道时间为,T,(,秒,/,次,),，集中系数为,k,，则每用户的忙时话务量为,89,.,例如：一个用户,25,天内平均呼叫时间,100min,，平均每天呼叫时间,4min,每天忙时呼叫一次，假定忙时系数,9%,，忙时呼叫一次时间为,0.36min,，根据,A=,s,，则每个用户忙时只呼一次的业务量为,0.36/60=0.06Erl,。,若有,100,个用户,10,条线路,则这个系统的流入话务量,A=6Erl,，,国外资料表明，公用移动通信网可按,a,=0.01,设计，专业移动通信网可按,a,=0.05,设计。由于电话使用的习惯不同，国内的用户忙时话务量一般会超过上述数据不少，建议公用移动通信网按,a,=0.020.03,设计，专业移动通信网按,a,=0.08,设计。,90,.,用户数的计算,以,a,=0.01(,爱尔兰,/,用户,),计算出每信道的用户数如下表 所示,(,在,a,值不同时，则需另行计算,),。,全网的用户数为,mn,，,m,为每个信道的用户数，,n,为信道数,91,.,例题,1,某蜂窝网小区共有,20,个信道，每个用户忙时话务量,0.01Erl,在一个呼叫清除系统中,呼损率为,1%,该小区能支持多少用户数,?,解,:n=20,B=1%,查表,2.1,得,A=12Erl,用户数,m.n=A/=12/0.01=1200,户,例题,某地区组网面积为,1280km,2,，系统总频带宽度,=40MHz,，信道等效间隔,Bc=60KHz,，采用,N=7,小区复用，小区半径,R=4km,（小区面积按六边形面积,2.5981R,2,计算）。若统计每用户平均忙时呼叫,3,次，每次呼叫平均时长,36,秒，要求系统的呼损率为,2%,，求：,（,1,）该地区共建多少个小区？（,2,）每小区信道数？（,3,）,该地区总话务量；,（,4,）在给定的呼损率下，该地区可提供的总用户数？（）每信道用户数；（）系统一次服务的最大用户数？,93,.,(1),小区面积,2.5981R,2,=41.57Km,2,小区,个数,:,1280/41.57=31,个,(2),每小区信道数,:,n=W/Bc/N=40000/60/7=95,条,(3),每小区话务量,n=95 B=2%,查爱尔兰呼损表得,A=84 Erl/,小区,总话务量,31,84,2604 Erl,(4),总用户数,:m*n*31=31*,A,A,a,=31*84/0.03=86800(,户,),(5),每信道用户数,=86800/(95*7)=130,户,/,信道,(6),系统一次服务的最大用户数，即总的可使用的信道数,95*31,2945,个,例题,2,的解,94,.,等待系统服务等级的计算,等待系统服务等级指标主要有等待时长的概率分布和呼叫平均等待时间。,等待时长的概率分布主要关心呼叫等待的概率和呼叫等待时间超过规定时间的概率。,呼叫平均等待时间根据不同定义，可以分成：,根据全部呼叫计算的平均等待时间；,根据等待呼叫计算的平均等待时间。,95,.,第五节蜂窝小区容量改善的技术,小区分裂,扇区划分,新微小区,96,.,小区分裂,移动通信组网初期，各小区大小相等，容量相同，随着城市建设和用户数的增加，用户密度不再相等。为了适应这种情况，在高用户密度地区，将小区面积划小，或将小区中的基站全向覆盖改为定向覆盖，使,每个小区分配的频道数增多，满足,话务量,增大的需要,，这种技术称为小区分裂。,小区分裂,小区分裂就是一种将拥塞的小区分成更小小区的方法，分裂后的每个小区都有自己的基站并相应地降低天线高度和减小发射机功率,.,图 小区分裂的图例,假设每个小区都按半径的一半来分裂，如图所示。为了用这些更小的小区来覆盖整个服务区域，将需要大约为原来小区数目,4,倍的小区。,分裂后的每个小区都有自己的基站并相应地降低天线高度和减小发射机功率,.,整个服务区基站数目增加。,小区的分裂,用户密度不等时的小区结构,