無(wú)線通信基礎(chǔ)_教學(xué)課件_5

1、第四章 蜂窩通信基礎(chǔ),主講人：張 煒,電子科學(xué)與工程學(xué)院 軍事通信工程系,第2頁(yè) 共70頁(yè),第3頁(yè) 共70頁(yè),4.1 概述,移動(dòng)通信組網(wǎng)的概念 若干個(gè)用戶如何有效地構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，使得系統(tǒng)內(nèi)的用戶可以在無(wú)線電波的覆蓋區(qū)域內(nèi)的任何地方相互通信。 組網(wǎng)方法 大區(qū)制：集群系統(tǒng)； 小區(qū)制：蜂窩系統(tǒng)（GSM、IS-95）； 無(wú)中心移動(dòng)通信系統(tǒng)：如Ad hoc網(wǎng)絡(luò),第4頁(yè) 共70頁(yè),4.1 概述,1、基本概念 在一個(gè)地區(qū)，只用一個(gè)基臺(tái)來(lái)覆蓋全地區(qū)（單工或雙工、單信道或多信道），這種組網(wǎng)方式都稱為大區(qū)制,2、特點(diǎn) 只有一個(gè)基臺(tái)，服務(wù)（覆蓋）面積大，發(fā)射功率也較大（通常100瓦,3、工作頻率 150MHz:收發(fā)

2、間隔5.7MHz 450MHz:收發(fā)間隔10MHz 900MHz: 收發(fā)間隔45MHz,大區(qū)制,第5頁(yè) 共70頁(yè),4.1 概述,4、大區(qū)制的覆蓋范圍問(wèn)題,1）靜區(qū),由于高山或障礙物的影響而使覆蓋區(qū)內(nèi)的某一部分信號(hào)太弱，以致移動(dòng)臺(tái)無(wú)法正常工作。這一區(qū)域稱為靜區(qū)（空洞,解決辦法 為了解決靜區(qū)或在某一方向擴(kuò)展覆蓋區(qū)，需中繼臺(tái)將信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā),大區(qū)制,第6頁(yè) 共70頁(yè),4.1 概述,2）上下行功率不平衡,4、大區(qū)制的覆蓋范圍問(wèn)題,問(wèn)題的提出 大區(qū)制的覆蓋區(qū)大，基站功率大（100W以上）。但在上行鏈路中，移動(dòng)臺(tái)的功率不可能這么大（車載臺(tái)一般為25W以下，手持臺(tái)一般5W以下）。則移動(dòng)臺(tái)在覆蓋區(qū)邊緣時(shí)，基站可能收

3、不到信號(hào)或信號(hào)太弱。這種現(xiàn)象稱為上下行功率不平衡,解決辦法 降低基站接收機(jī)的靈敏度 分集接收 提高基站天線的增益,大區(qū)制,第7頁(yè) 共70頁(yè),4.1 概述,5、大區(qū)制中的干擾問(wèn)題,1）互調(diào)干擾,當(dāng)有兩個(gè)以上不同頻率作用于一個(gè)非線性電路時(shí)，不同頻率互相調(diào)制將產(chǎn)生新頻率；新頻率正好落于某信道并被該信道的接收機(jī)所接收，即構(gòu)成對(duì)該接收機(jī)的干擾,非線性電路的I/O特性,輸入,大區(qū)制,第8頁(yè) 共70頁(yè),4.1 概述,輸出,5、大區(qū)制中的干擾問(wèn)題,1）互調(diào)干擾,設(shè)fA、fB、fC三個(gè)頻道，若2 fA - fB = fC，則造成對(duì)fC的干擾,大區(qū)制,第9頁(yè) 共70頁(yè),2）鄰道干擾,產(chǎn)生原因： 發(fā)射機(jī)由于帶外輻射

4、而造成對(duì)相鄰信道接收機(jī)的干擾,克服方法,減小調(diào)制信號(hào)的旁瓣泄露,提高射頻濾波器的性能,功率控制,4.1 概述,5、大區(qū)制中的干擾問(wèn)題,大區(qū)制,第10頁(yè) 共70頁(yè),6、合理性要求 大區(qū)制只有一個(gè)基臺(tái)。 它的信道數(shù)不可能太多，一般不超過(guò)96個(gè)。 用戶數(shù)也不可能太多。32個(gè)信道時(shí)，用戶10003000個(gè)，適用于中小城市和專用網(wǎng)。 覆蓋范圍應(yīng)合理。半徑不超過(guò)3050km；否則，基站發(fā)射功率過(guò)大，手持機(jī)功率不足,4.1 概述,7、 設(shè)計(jì)目標(biāo)： 在一定的地理覆蓋范圍內(nèi)，保證一定的通信概率，確定基臺(tái)發(fā)射機(jī)的功率，發(fā)射天線的增益和高度，移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)的接收門(mén)限，接收天線的增益和高度等參數(shù),大區(qū)制,第11頁(yè) 共7

5、0頁(yè),4.1 概述,特點(diǎn)： 覆蓋范圍：30-50km，發(fā)射功率50-200W，天線很高（30m） 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，頻道數(shù)目少，無(wú)需無(wú)線交換，直接與PSTN連接 局限性： 信號(hào)傳輸損耗大，覆蓋范圍有限 服務(wù)的用戶容量有限 服務(wù)性能較差 頻譜利用率低,現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)的重大突破：蜂窩,優(yōu)勢(shì)：能在有限的頻率資源上提供非常大的容量，而不需要在技術(shù)上進(jìn)行重大修改,大區(qū)制：小結(jié),第12頁(yè) 共70頁(yè),早期：采用大區(qū)制 特點(diǎn)：高架天線、大功率發(fā)射機(jī)增大覆蓋面積 缺點(diǎn)：服務(wù)范圍仍然有限 每個(gè)頻道每一時(shí)刻只能服務(wù)一個(gè)用戶，限制了系統(tǒng)容量 70年代貝爾移動(dòng)通信系統(tǒng)最多只能在1000平方英里內(nèi)同時(shí)提供12個(gè)呼叫。 改進(jìn)

6、：將整個(gè)服務(wù)區(qū)劃為許多小的區(qū)域(小區(qū)) 每個(gè)小區(qū)設(shè)置一個(gè)基站，它只覆蓋本小區(qū)的區(qū)域 相鄰小區(qū)使用不同的頻道，但相距一定距離的小區(qū)可以采用相同的頻道 例：30個(gè)雙向頻道 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)： 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 整個(gè)服務(wù)區(qū)可同時(shí)為300個(gè)用戶提供服務(wù) 如果將小區(qū)進(jìn)一步劃小，可獲得更大的容量,第13頁(yè) 共70頁(yè),4.2 蜂窩的概念,蜂窩是一種系統(tǒng)級(jí)的概念,許多小功率的發(fā)射機(jī)（小覆蓋區(qū)）代替單個(gè)大功率發(fā)射機(jī)（大覆蓋區(qū),將整個(gè)服務(wù)區(qū)劃為許多小的區(qū)域（小區(qū),每個(gè)小區(qū)設(shè)置一個(gè)基站，它只覆蓋本小區(qū)的區(qū)域,相鄰小區(qū)使用不同的信道，但

7、相距一定距離的小區(qū)可以采用相同的信道,1、概念,第14頁(yè) 共70頁(yè),相鄰的基站分配不同的信道，那么基站之間（以及它們控制下的移動(dòng)用戶之間）的干擾很小,系統(tǒng)地設(shè)計(jì)服務(wù)區(qū)內(nèi)的基站以及它們的信道，可實(shí)現(xiàn)服務(wù)區(qū)內(nèi)的可用信道在地理區(qū)域內(nèi)分配,信道復(fù)用（頻率復(fù)用,降低同頻干擾,4.2 蜂窩的概念,4.2 蜂窩的概念,1、概念,第15頁(yè) 共70頁(yè),全向天線輻射信號(hào)的覆蓋區(qū)域是圓形的,不留空隙地覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)，小區(qū)之間必然有重疊,實(shí)際小區(qū)的形狀是不規(guī)則的，但需要有一個(gè)規(guī)則的小區(qū)形狀來(lái)用于系統(tǒng)設(shè)計(jì),4.2 蜂窩的概念,4.2 蜂窩的概念,2、小區(qū)的形狀蜂窩,面狀小區(qū)，考慮了無(wú)重疊和間隙之后，小區(qū)形狀為正多邊形（

8、有三種形式,第16頁(yè) 共70頁(yè),4.2 蜂窩的概念,4.2 蜂窩的概念,2、小區(qū)的形狀蜂窩,可以計(jì)算出：在相同小區(qū)半徑的情況下，采用正六邊形的小區(qū)形狀，相鄰小區(qū)的重疊部分最少，小區(qū)的面積最大,意義：采用這種形狀的小區(qū)覆蓋相同的服務(wù)范圍所需的基站最少（成本最低），且相鄰小區(qū)之間的相互干擾最小,整體構(gòu)架類似于蜂窩，故稱為“蜂窩網(wǎng),第17頁(yè) 共70頁(yè),4.2 蜂窩的概念,4.2 蜂窩的概念,3、蜂窩網(wǎng)的基本構(gòu)成,第18頁(yè) 共70頁(yè),4.2 蜂窩的概念,4、蜂窩的特點(diǎn),蜂窩的挑戰(zhàn),頻率復(fù)用，提高系統(tǒng)容量。 降低信號(hào)功率。 移動(dòng)交換中心MSC：集交換、控制、管理于一身，協(xié)調(diào)組織用戶鑒權(quán)、信道分配、基站間

9、切換?；局惶峁┬诺溃ù髤^(qū)制的基站集交換和控制于一身,移動(dòng)性管理。定位，切換，漫游等。 系統(tǒng)容量。 干擾,4.2 蜂窩的概念,第19頁(yè) 共70頁(yè),4.2 蜂窩的概念,5、切換（過(guò)區(qū)切換、越區(qū)切換,切換是指將當(dāng)前正在通信的移動(dòng)臺(tái)的通信鏈路從當(dāng)前基站轉(zhuǎn)移到另一基站的過(guò)程。（也稱為ALT自動(dòng)鏈路轉(zhuǎn)換,關(guān)鍵問(wèn)題： 切換的準(zhǔn)則 切換的控制 切換時(shí)的信道分配,4.2 蜂窩的概念,第20頁(yè) 共70頁(yè),過(guò)區(qū)切換的準(zhǔn)則 1. 相對(duì)強(qiáng)度準(zhǔn)則（準(zhǔn)則）： 選擇最強(qiáng)信號(hào)的基站鏈路。 2. 具有門(mén)限規(guī)定的相對(duì)強(qiáng)度準(zhǔn)則（準(zhǔn)則）： 當(dāng)前基站信號(hào)足夠弱（門(mén)限），且新基站的信號(hào)強(qiáng)度優(yōu)于本基站。 3. 具有滯后余量的相對(duì)強(qiáng)度準(zhǔn)則（

10、準(zhǔn)則）： 新基站的信號(hào)強(qiáng)度比當(dāng)前基站高出某一門(mén)限（滯后余量）。 4. 具有滯后余量和門(mén)限規(guī)定的相對(duì)強(qiáng)度準(zhǔn)則（準(zhǔn)則）： 新基站的信號(hào)強(qiáng)度比當(dāng)前基站高出某一門(mén)限（滯后余量） ，且當(dāng)前基站信號(hào)足夠弱（門(mén)限,4.2 蜂窩的概念,5、切換（過(guò)區(qū)切換、越區(qū)切換,4.2 蜂窩的概念,第21頁(yè) 共70頁(yè),切換策略： 盡量減少切換、 避免不必要的切換、 保證必要的切換、 大部分策略都是切換優(yōu)于初始呼叫請(qǐng)求,啟動(dòng)切換的門(mén)限,接收到的信號(hào)強(qiáng)度,切換時(shí)的強(qiáng)度,A點(diǎn)基站1的強(qiáng)度,B點(diǎn)基站2的強(qiáng)度,維持通話的最小可接收信號(hào)強(qiáng)度,硬切換：新鏈路建立后中斷舊鏈路。 軟切換：新舊鏈路同時(shí)保持，直到新鏈路可靠工作，再斷開(kāi)舊的鏈路

11、,4.2 蜂窩的概念,5、切換（過(guò)區(qū)切換、越區(qū)切換,4.2 蜂窩的概念,第22頁(yè) 共70頁(yè),過(guò)區(qū)切換的信道分配 1. 與呼叫請(qǐng)求相同的方法分配； 2. 保留部分信道專門(mén)用于過(guò)區(qū)切換； 3. 對(duì)切換請(qǐng)求進(jìn)行排隊(duì)。 分配方法不同，服務(wù)的質(zhì)量不同,過(guò)區(qū)切換的策略 1. 移動(dòng)臺(tái)控制的過(guò)區(qū)切換：PACS、DECT等 2. 網(wǎng)絡(luò)控制的過(guò)區(qū)切換：模擬網(wǎng)、TACS等 3. 移動(dòng)臺(tái)輔助控制的過(guò)區(qū)切換（MAHO）： IS-95、GSM等,4.2 蜂窩的概念,5、切換（過(guò)區(qū)切換、越區(qū)切換,4.2 蜂窩的概念,第23頁(yè) 共70頁(yè),漫游,1、離開(kāi)歸屬M(fèi)SC，確認(rèn)為漫游用戶,2、漫游用戶同樣在本地基站訪問(wèn)控制信道,3、兩

12、地聯(lián)合審查漫游有效性,4.2 蜂窩的概念,5、切換（過(guò)區(qū)切換、越區(qū)切換,4.2 蜂窩的概念,第24頁(yè) 共70頁(yè),4.3.1 通過(guò)頻率復(fù)用擴(kuò)大系統(tǒng)容量,4.3 區(qū)群的概念,教材5.3節(jié),4.3.2 頻率復(fù)用下的小區(qū)規(guī)劃,4.3.3 六邊形小區(qū)的幾何結(jié)構(gòu),4.3.4 頻率復(fù)用比,第25頁(yè) 共70頁(yè),4.3 區(qū)群的概念,含義：區(qū)群中的每個(gè)小區(qū)只使用了部分頻率資源，但區(qū)群則包含了全部的頻率資源,1、區(qū)群（小區(qū)簇）的定義,相鄰的使用不同頻道的所有小區(qū),這些小區(qū)共同使用了系統(tǒng)提供的所有頻道資源,4.3.1 通過(guò)頻率復(fù)用擴(kuò)大系統(tǒng)容量,采用相同頻率段的小區(qū)稱為同信道（頻道）小區(qū)。同信道小區(qū)之間的干擾稱為同信道

13、干擾（同頻干擾,第26頁(yè) 共70頁(yè),2. 區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)：N,頻率復(fù)用因子為： N,兩個(gè)條件： 區(qū)群應(yīng)無(wú)空隙無(wú)重疊地對(duì)服務(wù)區(qū)域進(jìn)行覆蓋 各相鄰?fù)l道小區(qū)的距離相同,4.3 區(qū)群的概念,4.3.1 通過(guò)頻率復(fù)用擴(kuò)大系統(tǒng)容量,正交信道組：將全部可用資源K個(gè)信道分成N個(gè)正交信道組，每組J個(gè)信道,第27頁(yè) 共70頁(yè),二、區(qū)群的構(gòu)成： 在小區(qū)范圍之內(nèi)，無(wú)線電信號(hào)要保持足夠的強(qiáng)度（有效通信距離為小區(qū)的半徑）； 但無(wú)線電信號(hào)不可能只限制在小區(qū)的范圍之內(nèi)。 因此，為了減小同頻道干擾，相鄰小區(qū)不能使用相同的頻道。 但如果兩個(gè)小區(qū)足夠遠(yuǎn)，則它們可以采用相同的頻道,2. 區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)：區(qū)群的設(shè)計(jì)隱含了頻率復(fù)用的概

14、念 為了設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單和布局的合理，區(qū)群的組成應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件： 區(qū)群應(yīng)無(wú)空隙無(wú)重疊地對(duì)服務(wù)區(qū)域進(jìn)行覆蓋 各相鄰?fù)l道小區(qū)的距離相同。 1）區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)： 要滿足以上兩個(gè)條件，區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)應(yīng)滿足： N=i2+ij+j2, (i，j為任意正整數(shù)） N1，3，4，7，9，12，13，16，19，21,第28頁(yè) 共70頁(yè),小區(qū)面積給定，區(qū)群越小，為覆蓋相同的區(qū)域，則復(fù)制次數(shù)越多,為覆蓋指定的地理區(qū)域，需要將區(qū)群進(jìn)行復(fù)制,給定可用信道資源K：N越小，一個(gè)區(qū)群覆蓋的面積越小，復(fù)制次數(shù)M越大，則C越大；同頻干擾越嚴(yán)重,3、區(qū)群復(fù)制,4.3.1 通過(guò)頻率復(fù)用擴(kuò)大系統(tǒng)容量,4.3 區(qū)群的概念,第29頁(yè) 共7

15、0頁(yè),4.3.1 通過(guò)頻率復(fù)用擴(kuò)大系統(tǒng)容量,4.3 區(qū)群的概念,例1（教材P135例題5.1）：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6km2，整個(gè)系統(tǒng)的面積為2100km2。 N=7，計(jì)算系統(tǒng)容量； N=4，覆蓋整個(gè)區(qū)域，需要將該區(qū)群覆蓋多少次？計(jì)算系統(tǒng)容量； 減小區(qū)群大小N能增大系統(tǒng)容量嗎？解釋原因,解,第30頁(yè) 共70頁(yè),基本條件 若干六邊形小區(qū)組成一區(qū)群； 相鄰區(qū)群應(yīng)保證同頻小區(qū)之間的最小距離相等,4.3 區(qū)群的概念,4.3.2 頻率復(fù)用下的小區(qū)規(guī)劃,1. 區(qū)群尺寸N,參見(jiàn)例題P5.3,第31頁(yè) 共70頁(yè),2.確定最近的同信道相鄰小區(qū)的規(guī)則,4.3 區(qū)群的

16、概念,4.3.2 頻率復(fù)用下的小區(qū)規(guī)劃,1) 從當(dāng)前小區(qū)開(kāi)始，沿任意一條邊的垂直方向數(shù)i個(gè)小區(qū)； 2) 順（逆）時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)60。，再數(shù)j個(gè)小區(qū)。則該小區(qū)為當(dāng)前小區(qū)的一個(gè)相鄰?fù)l道小區(qū),第32頁(yè) 共70頁(yè),2.確定最近的同信道相鄰小區(qū)的規(guī)則,4.3 區(qū)群的概念,4.3.2 頻率復(fù)用下的小區(qū)規(guī)劃,i=1，j=2,1) 從當(dāng)前小區(qū)開(kāi)始，沿任意一條邊的垂直方向數(shù)i個(gè)小區(qū)； 2) 順（逆）時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)60。，再數(shù)j個(gè)小區(qū)。則該小區(qū)為當(dāng)前小區(qū)的一個(gè)相鄰?fù)l道小區(qū)。 3) 每個(gè)小區(qū)有6個(gè)相鄰?fù)l道小區(qū),第33頁(yè) 共70頁(yè),4.3 區(qū)群的概念,4.3.2 頻率復(fù)用下的小區(qū)規(guī)劃,其中i，j為任意非負(fù)整數(shù),2.

17、確定最近的同信道相鄰小區(qū)的規(guī)則,第34頁(yè) 共70頁(yè),例2（教材P137例題5.2） ：某蜂窩系統(tǒng)的總帶寬為30MHz，采用兩個(gè)25kHz的信道組成全雙工話音和控制信道，系統(tǒng)采用9小區(qū)復(fù)用方式，并將總帶寬中的1MHz分給控制信道。 計(jì)算總的可用信道數(shù)； 確定控制信道數(shù)； 確定每個(gè)小區(qū)中的話音信道數(shù)； 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,4.3 區(qū)群的概念,4.3.2 頻率復(fù)用下的小區(qū)規(guī)劃,解,第35頁(yè) 共70頁(yè),4.3 區(qū)群的概念,4.3.3 六邊形小區(qū)的幾何結(jié)構(gòu),1.相鄰?fù)l道小區(qū)的距離,1）相鄰小區(qū)之間的中心距離,2）相鄰?fù)l道小區(qū)的距離,第36頁(yè) 共70頁(yè),幾何結(jié)構(gòu) 每個(gè)小

18、區(qū)有6個(gè)最近的同信道小區(qū)，同信道小區(qū)分層排列； 全對(duì)稱區(qū)群的第k層的同信道小區(qū)連接而成的六邊形半徑為kD,N=3,4.3 區(qū)群的概念,4.3.3 六邊形小區(qū)的幾何結(jié)構(gòu),第37頁(yè) 共70頁(yè),頻率復(fù)用比 q 定義為,4.3 區(qū)群的概念,4.3.4 頻率復(fù)用比,頻率復(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,頻率復(fù)用比與區(qū)群尺寸（或頻率復(fù)用因子）N之間的關(guān)系為,q隨著N的增大而增大,q（或N）的取值，應(yīng)權(quán)衡信道容量和同信道干擾兩方面的問(wèn)題,第38頁(yè) 共70頁(yè),4.3 區(qū)群的概念,4.3.4 頻率復(fù)用比,頻率復(fù)用比與區(qū)群尺寸,第39頁(yè) 共70頁(yè),作業(yè)： P5.1abd，P5.2,第40頁(yè) 共

19、70頁(yè),4.4 同信道與相鄰信道干擾,干擾的主要類型： 移動(dòng)臺(tái)： 所屬基站發(fā)給其它移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)（特別是相鄰頻道的信號(hào)） 相鄰?fù)l道小區(qū)的同頻道信號(hào) 基站產(chǎn)生的三階互調(diào)信號(hào) 基站： 本小區(qū)移動(dòng)臺(tái)的相互影響（特別是遠(yuǎn)近效應(yīng)和鄰道干擾） 其它小區(qū)的同頻道干擾 此外，汽車火花干擾等外界干擾信號(hào)和噪聲的影響。 其中，同頻干擾和鄰頻干擾是主要干擾,第41頁(yè) 共70頁(yè),同頻干擾不能通過(guò)加大信噪比來(lái)克服。顯然簡(jiǎn)單地增大發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率會(huì)增大對(duì)相鄰?fù)l小區(qū)的干擾,為了減少同頻干擾，同頻小區(qū)必須在物理上隔開(kāi)一個(gè)最小距離，為傳播提供充分的間隔,4.4.1 同信道干擾,4.4 同信道與相鄰信道干擾,第42頁(yè) 共70頁(yè)

20、,假設(shè)同頻干擾小區(qū)數(shù)為,第i個(gè)同頻干擾小區(qū)引起的干擾功率為,4.4.1 同信道干擾,4.4 同信道與相鄰信道干擾,第43頁(yè) 共70頁(yè),設(shè)所有的基站發(fā)射功率都相同；路徑衰減指數(shù)相同； 移動(dòng)臺(tái)距所屬小區(qū)基站的距離為r； 距第i個(gè)同頻小區(qū)的距離為Di,假設(shè)：僅考慮第一層干擾小區(qū)； 干擾基站與目標(biāo)基站的距離相等； 近似r=R，Di=D,4.4.1 同信道干擾,4.4 同信道與相鄰信道干擾,第44頁(yè) 共70頁(yè),4.4.1 同信道干擾,4.4 同信道與相鄰信道干擾,第45頁(yè) 共70頁(yè),例：在某系統(tǒng)中，接收機(jī)要求的信干比門(mén)限為 4，求最小區(qū)群尺寸應(yīng)為多少,上式是一個(gè)非常有價(jià)值的公式，可用于確定適當(dāng)?shù)念l率復(fù)用

21、因子和相鄰的同頻小區(qū)間適當(dāng)?shù)拈g隔。但實(shí)際分配時(shí)比理論上更加困難,4.4.1 同信道干擾,4.4 同信道與相鄰信道干擾,第46頁(yè) 共70頁(yè),1.定義：來(lái)自所使用信號(hào)頻率的相鄰頻率的信號(hào)干擾,2.產(chǎn)生原因：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。 惡果：產(chǎn)生遠(yuǎn)近效應(yīng),3.解決方法：通過(guò)精確的濾波和信道分配而減到最小。 具體方案：不給每個(gè)小區(qū)分配在頻譜上連續(xù)的信道，而是使在給定小區(qū)內(nèi)分配的信道有最大的頻率間隔。 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，N為區(qū)群的大小,4.4.2 鄰信道干擾,4.4 同信道與相鄰信道干擾,第47頁(yè) 共70頁(yè),4.5 基站處的呼叫

22、阻塞與延遲,信道共用基本概念 信道的指配不是將每個(gè)信道固定地指配給某些用戶使用，而是根據(jù)需要，適時(shí)地將空閑信道指配給申請(qǐng)通話的用戶使用。 信道的指配不是固定的，而是動(dòng)態(tài)的。每個(gè)信道都可以為任一位用戶使用。即為全體用戶所共用,涉及內(nèi)容 話務(wù)量 阻塞控制,4.5 基站處的呼叫阻塞與延遲,第48頁(yè) 共70頁(yè),4.5 基站處的呼叫阻塞與延遲,4.5 基站處的呼叫阻塞與延遲,話務(wù)量 單位時(shí)間（1小時(shí)）內(nèi)發(fā)生的平均呼叫次數(shù)和每次呼叫平均占用信道時(shí)間S（小時(shí)）的乘積： AS （Erlang） 單位：厄爾蘭,一個(gè)信道每小時(shí)傳送的話務(wù)量總是小于1Erlang的,例】一個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)，平均每天1000次電話，平均

23、每次通話時(shí)間3分鐘，求每天話務(wù)量,解：全系統(tǒng)每天話務(wù)量為,第49頁(yè) 共70頁(yè),阻塞 當(dāng)所有的信道均被占用時(shí)，新的呼叫不可能完成，稱之為阻塞,阻塞概率（呼損） 在呼叫高峰時(shí)，由于信道有限而允許呼叫失敗的百分比（鏈路被全部占用的概率,4.5 基站處的呼叫阻塞與延遲,4.5 基站處的呼叫阻塞與延遲,它只考慮因系統(tǒng)不能提供服務(wù)而丟失的呼叫。不包括因被叫忙而不通的呼叫,第50頁(yè) 共70頁(yè),LCC制 明顯損失制（LCC-Lost Call Cleared）不對(duì)呼叫進(jìn)行排隊(duì)，即無(wú)緩沖處理；若有空閑信道，則立即接入，若沒(méi)有，則被拒絕進(jìn)入，只能以后重新進(jìn)行呼叫,等待制 用一個(gè)公共緩沖器對(duì)呼叫請(qǐng)求進(jìn)行排隊(duì)處理，呼

24、叫到達(dá)后若發(fā)現(xiàn)可用鏈路均被占用，則加入緩沖隊(duì)列排隊(duì)等待,4.5 基站處的呼叫阻塞與延遲,4.5 基站處的呼叫阻塞與延遲,第51頁(yè) 共70頁(yè),幾點(diǎn)假設(shè),服務(wù)時(shí)間（信道占用時(shí)間）：指數(shù)分布長(zhǎng)時(shí)間通話發(fā)生的概率很小,呼叫流入話務(wù)量：泊松分布,呼叫請(qǐng)求的到達(dá)無(wú)記憶：所有用戶在任何時(shí)候都可能要求分配一個(gè)信道,4.5 基站處的呼叫阻塞與延遲,4.5 基站處的呼叫阻塞與延遲,信道資源：L個(gè)信道,第52頁(yè) 共70頁(yè),3、一小區(qū)每天平均有1000個(gè)電話，平均每次通話時(shí)間為3分鐘，則該小區(qū)的平均話務(wù)量為多少？ 每天的話務(wù)量為多少,1、已知小區(qū)半徑為R，相鄰?fù)l道小區(qū)的距離為多少,復(fù)習(xí),2、區(qū)群尺寸不變，路徑損耗指

25、數(shù)越小，同信道干擾越小,第53頁(yè) 共70頁(yè),厄蘭-C呼損公式 等待制下的呼損： L個(gè)信道被全部占用且等待時(shí)間不為零（呼叫不能立即得到服務(wù)）的概率,4.5 基站處的呼叫阻塞與延遲,4.5 基站處的呼叫阻塞與延遲,第54頁(yè) 共70頁(yè),例： 某移動(dòng)通信系統(tǒng)，平均每小時(shí)有1000次呼叫，平均每次通話時(shí)間為3分鐘。求（1）LCC制信道分配方式下阻塞概率為2%時(shí)所需要的信道數(shù)；（2）等待制信道分配方式下的非零延時(shí)排隊(duì)概率為2%時(shí)所需要的信道數(shù),4.5 基站處的呼叫阻塞與延遲,4.5 基站處的呼叫阻塞與延遲,解：話務(wù)量為,1）根據(jù)LCC制下的呼損計(jì)算，查附錄F的厄蘭-B表，阻塞概率為2%，流入話務(wù)量為50E

26、rl時(shí)的鏈路數(shù)L=61。 （2）查附錄F的厄蘭-C表，非零延時(shí)排隊(duì)的概率為2%，流入話務(wù)量為50Erl時(shí)的鏈路數(shù)L=66,第55頁(yè) 共70頁(yè),4.5 基站處的呼叫阻塞與延遲,4.5 基站處的呼叫阻塞與延遲,蜂窩系統(tǒng)的設(shè)計(jì),鏈路數(shù) L 的確定： 按忙時(shí)的呼叫數(shù)考慮，用戶不會(huì)遇到阻塞，服務(wù)質(zhì)量高，承擔(dān)的費(fèi)用高； 按平均呼叫數(shù)考慮，則繁忙時(shí)會(huì)發(fā)生阻塞現(xiàn)象,蜂窩系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通常以0.02的服務(wù)等級(jí)為準(zhǔn)，即在系統(tǒng)負(fù)荷的高峰時(shí)，用戶平均在98%的時(shí)間內(nèi)不會(huì)遇到呼叫阻塞,解決途徑 在小區(qū)的可用鏈路數(shù)目與呼叫高峰時(shí)鏈路阻塞的可能性之間取折中,第56頁(yè) 共70頁(yè),4.5 基站處的呼叫阻塞與延遲,4.5 基站處的

27、呼叫阻塞與延遲,例：某蜂窩系統(tǒng)中有416個(gè)信道用于處理話務(wù)量，其中20個(gè)為控制信道，頻率復(fù)用因子為9，一次呼叫的平均占用時(shí)間為3分鐘，忙時(shí)阻塞概率為2%，信道阻塞控制選擇LCC制。 1）求單位小時(shí)內(nèi)每個(gè)小區(qū)的呼叫數(shù)量； 2）路徑損耗指數(shù)為4，求信號(hào)與同頻干擾比S/I,a) 每個(gè)小區(qū)的業(yè)務(wù)信道數(shù)：（416-20）/9=44 b) 查附錄F的的厄蘭-B表，在信道數(shù)為44、呼損為2%時(shí)的流入話務(wù)量：A=34.68Erlang c) 根據(jù)AS，已知S=3/60，則單位小時(shí)內(nèi)每個(gè)小區(qū)的呼叫數(shù)量:=A/S=34.68*60/3=693 d) 區(qū)群尺寸N=9，可求得信干比為,解,第57頁(yè) 共70頁(yè),作業(yè)：

28、P5.5,第58頁(yè) 共70頁(yè),4.6.1 小區(qū)分裂,教材5.6節(jié),4.6.2 定向天線（扇區(qū)化,第59頁(yè) 共70頁(yè),1、原理,4.6 擴(kuò)大系統(tǒng)容量的其他方法,4.6.1 小區(qū)分裂,對(duì)擁塞的小區(qū)劃分為更小的小區(qū)。 分裂后的小區(qū)面積減小，相同的覆蓋區(qū)內(nèi)區(qū)群的復(fù)制次數(shù)增大，系統(tǒng)容量提高,劃分后的各個(gè)小區(qū)都擁有各自的基站，并且相應(yīng)地降低天線高度和發(fā)射功率,第60頁(yè) 共70頁(yè),4.6 擴(kuò)大系統(tǒng)容量的其他方法,4.6.1 小區(qū)分裂,2、分裂方法,例：將半徑為R的小區(qū)分裂為半徑為R/2的小小區(qū),保留原小區(qū)的基站,原小區(qū)的基站不可再用,第61頁(yè) 共70頁(yè),接收機(jī)的最小必須電平相等，則所需基站發(fā)射功率與距離的關(guān)

29、系為,R2=R1/2,4.6 擴(kuò)大系統(tǒng)容量的其他方法,4.6.1 小區(qū)分裂,3、降低發(fā)射功率,根據(jù)對(duì)數(shù)衰落模型，平均接收功率與距離d的關(guān)系為,若將半徑為R的小區(qū)分裂為R/2的小小區(qū)， 則基站的發(fā)射功率可降低3dB,第62頁(yè) 共70頁(yè),小區(qū)數(shù)目的增加，區(qū)群的大小不變： 相同的覆蓋區(qū)域內(nèi)將存在更多的區(qū)群，區(qū)群的復(fù)制次數(shù)增大，系統(tǒng)容量增大； 系統(tǒng)的干擾（同信道干擾和鄰道干擾）不變,4.6 擴(kuò)大系統(tǒng)容量的其他方法,4.6.1 小區(qū)分裂,4、擴(kuò)大系統(tǒng)容量,5、帶來(lái)的問(wèn)題,小區(qū)面積的減少，意味著小區(qū)邊界穿越次數(shù)頻繁，這會(huì)造成呼叫切換的增加和每個(gè)用戶更高的處理負(fù)載。 例：若小區(qū)半徑減少為1/4，每個(gè)用戶切換次數(shù)會(huì)十倍的增加,第63頁(yè) 共70頁(yè),例： 采用全向天線的蜂窩通信系統(tǒng)，將半徑為R=1Km的原小區(qū)分裂為半徑為R/2的小小區(qū)，且不論小區(qū)大小每個(gè)基站均分配60個(gè)信道。整個(gè)地