移動通信第6章_移動通信組網(wǎng)原理

1、重慶大學重慶大學 Chongqing University University 1 112/8/2021移動通信系統(tǒng)移動通信系統(tǒng)第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 2 212/8/2021第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理6.1 大區(qū)制移動通信網(wǎng)大區(qū)制移動通信網(wǎng)6.2 小區(qū)制移動通信網(wǎng)小區(qū)制移動通信網(wǎng)6.3 頻率復用模式頻率復用模式6.4 小區(qū)分裂小區(qū)分裂6.5 同頻干擾防護同頻干擾防護6.6 頻率分配頻率分配6.7 多波道共用技術多波道共用技術本章要求：本章要求：了解大區(qū)制、掌握小區(qū)制實

2、現(xiàn)方式、頻率復用模了解大區(qū)制、掌握小區(qū)制實現(xiàn)方式、頻率復用模式，了解小區(qū)分裂及實施方案，掌握同頻干擾防護的計算、式，了解小區(qū)分裂及實施方案，掌握同頻干擾防護的計算、降低同頻干擾的措施、等頻距固定頻道分配方法與多波道共降低同頻干擾的措施、等頻距固定頻道分配方法與多波道共用技術。用技術。重慶大學重慶大學 Chongqing University University 3 312/8/2021大區(qū)制移動通信網(wǎng)大區(qū)制移動通信網(wǎng)無線服務區(qū)：基站信號所能覆蓋的區(qū)域。無線服務區(qū)：基站信號所能覆蓋的區(qū)域。大區(qū)制是指一個基站所覆蓋的無線服務區(qū)較大。因此：大區(qū)制是指一個基站所覆蓋的無線服務區(qū)較大。因此：基站天線架

3、設較高（幾十米到百余米）基站天線架設較高（幾十米到百余米）發(fā)射功率很大（發(fā)射功率很大（50-200W)50-200W)覆蓋半徑達覆蓋半徑達30-50km30-50km。其覆蓋范圍受以下因素的影響：其覆蓋范圍受以下因素的影響：地球曲率造成的視距；地球曲率造成的視距；地形環(huán)境，如地形環(huán)境，如山丘，樹林，建筑物造成的陰影；山丘，樹林，建筑物造成的陰影；移動臺發(fā)射機功率小，限制了移動臺發(fā)射機功率小，限制了BSBS與與MSMS的互通距離；的互通距離；基站基站發(fā)射機功率有限，且增加發(fā)射功率只能增加很小的覆蓋距離；發(fā)射機功率有限，且增加發(fā)射功率只能增加很小的覆蓋距離；多徑和其它干擾的影響；多徑和其它干擾的影

4、響；大區(qū)制系統(tǒng)的基站頻道數(shù)有限，容量小，一般只能容納大區(qū)制系統(tǒng)的基站頻道數(shù)有限，容量小，一般只能容納幾十至幾百個用戶，不能滿足用戶數(shù)目日益增加的需求。幾十至幾百個用戶，不能滿足用戶數(shù)目日益增加的需求。第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 4 412/8/2021小區(qū)制移動通信網(wǎng)小區(qū)制移動通信網(wǎng) 基本的小區(qū)類型（基本的小區(qū)類型（r r0 0為小區(qū)半徑）為小區(qū)半徑） 超小區(qū)超小區(qū) （r r0 0 20km) 20km)：人口稀少的農(nóng)村地區(qū)。：人口稀少的農(nóng)村地區(qū)。 宏小區(qū)宏小區(qū) ( (r r0 0 = 1-20

5、 km) = 1-20 km)：人口較稠密地區(qū)。：人口較稠密地區(qū)。 微小區(qū)微小區(qū) （r r0 0 = 0.1-1 km) = 0.1-1 km)：城市繁華區(qū)段。：城市繁華區(qū)段。 微微小區(qū)（微微小區(qū)（r r0 0 0.1 km ) 0.1 km ) ：辦公室或家庭移動環(huán)境。：辦公室或家庭移動環(huán)境。 什么叫小區(qū)制什么叫小區(qū)制小區(qū)制是基于頻率重復使用的觀點，將整個無線服務區(qū)劃小區(qū)制是基于頻率重復使用的觀點，將整個無線服務區(qū)劃分成若干個半徑為分成若干個半徑為2-20Km2-20Km的小區(qū)域，并在每個小區(qū)域中心的小區(qū)域，并在每個小區(qū)域中心設置基站，負責與該小區(qū)內(nèi)的移動用戶進行無線通信，這設置基站，負責與

6、該小區(qū)內(nèi)的移動用戶進行無線通信，這種方式稱為小區(qū)制。種方式稱為小區(qū)制。第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 5 512/8/2021小區(qū)制工作方式的特點小區(qū)制工作方式的特點區(qū)群：地理位置相鄰、但不能使用相同頻率的小區(qū)區(qū)群：地理位置相鄰、但不能使用相同頻率的小區(qū) 組成一個區(qū)群（或稱為簇組成一個區(qū)群（或稱為簇,cluster),cluster)。區(qū)群的大?。簠^(qū)群中小區(qū)的數(shù)目。區(qū)群的大小：區(qū)群中小區(qū)的數(shù)目。只有在不同的區(qū)群中可以頻率復用。只有在不同的區(qū)群中可以頻率復用。例：例：大區(qū)制覆蓋：大區(qū)制覆蓋：M M個雙

7、工信道；小區(qū)制：區(qū)群大小個雙工信道；小區(qū)制：區(qū)群大小N N，M M個雙工信道供每個區(qū)群使用，則每個小區(qū)分配個雙工信道供每個區(qū)群使用，則每個小區(qū)分配P(P=M/N)P(P=M/N)個頻道，若給定服務區(qū)內(nèi)包含個頻道，若給定服務區(qū)內(nèi)包含k k個區(qū)群，則整個服務區(qū)中個區(qū)群，則整個服務區(qū)中可以使用的頻道數(shù)可以使用的頻道數(shù)kMkM= =kPNkPN。注意：區(qū)群越小注意：區(qū)群越小復用次數(shù)越多復用次數(shù)越多系統(tǒng)容量越多；系統(tǒng)容量越多； 區(qū)群越小區(qū)群越小同頻小區(qū)之間的距離越小同頻小區(qū)之間的距離越小同頻干擾越大。同頻干擾越大。小區(qū)制移動通信網(wǎng)小區(qū)制移動通信網(wǎng)（1 1）可提高頻率利用率）可提高頻率利用率第六章第六章

8、移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 6 612/8/2021 小區(qū)制實現(xiàn)的方式小區(qū)制實現(xiàn)的方式（3 3）網(wǎng)絡構成復雜、成本高）網(wǎng)絡構成復雜、成本高（2 2）大大增強了組網(wǎng)的靈活性）大大增強了組網(wǎng)的靈活性 小區(qū)可以分裂，以適應不斷增長的用戶數(shù)的實際需要。小區(qū)可以分裂，以適應不斷增長的用戶數(shù)的實際需要。b ) b ) 常用組網(wǎng)方式常用組網(wǎng)方式 二頻組二頻組( (采用不同頻道組的采用不同頻道組的兩個兩個小區(qū)組成一個區(qū)群小區(qū)組成一個區(qū)群) ) 三頻組三頻組( (采用不同頻道組的采用不同頻道組的三個三個小區(qū)組成一個區(qū)群小區(qū)組成

9、一個區(qū)群) ) . .a ) a ) 定義：定義：指用戶分布呈帶狀的地區(qū)所組建的小區(qū)。指用戶分布呈帶狀的地區(qū)所組建的小區(qū)。（1 1）帶狀（條狀）服務區(qū)）帶狀（條狀）服務區(qū)小區(qū)制移動通信網(wǎng)小區(qū)制移動通信網(wǎng)第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 7 712/8/2021帶（條）狀服務區(qū)帶（條）狀服務區(qū)第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 8 812/8/2021當當C/I C/I 已知，可確定已知，可確定 a ac ) c

10、 ) 重重疊區(qū)的確定疊區(qū)的確定為了保證通話的質(zhì)量，要求設計時應考慮兩個相鄰區(qū)域為了保證通話的質(zhì)量，要求設計時應考慮兩個相鄰區(qū)域的連接處要有適當縱深的重疊區(qū)。但重疊區(qū)過深會招致越的連接處要有適當縱深的重疊區(qū)。但重疊區(qū)過深會招致越區(qū)干擾，所以必須適當設計。區(qū)干擾，所以必須適當設計。假設重疊區(qū)的深度為假設重疊區(qū)的深度為a,a,小區(qū)半徑為小區(qū)半徑為r r0 0。見（上圖）干擾。見（上圖）干擾最嚴重的地方出現(xiàn)在區(qū)域的的邊緣。對于不同的情況，可最嚴重的地方出現(xiàn)在區(qū)域的的邊緣。對于不同的情況，可得到信號同頻干擾比：得到信號同頻干擾比：二頻組：二頻組：C/I = 40 log (D - rC/I = 40 l

11、og (D - r0 0) / r) / r0 0 = 40 log (3r = 40 log (3r0 0 - 2a ) / r - 2a ) / r0 0 三頻組：三頻組：C/I =40 log (5rC/I =40 log (5r0 0 - 3a ) / r - 3a ) / r0 0 n n 頻組：頻組：C/I =40 log (C/I =40 log (（2n-1)r2n-1)r0 0 - - nana ) / r ) / r0 0 小區(qū)制移動通信網(wǎng)小區(qū)制移動通信網(wǎng)第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University Univers

12、ity 9 912/8/2021I I）相鄰小區(qū)重疊區(qū)大小的確定相鄰小區(qū)重疊區(qū)大小的確定 二頻組：二頻組：C/I = 40 log (D - rC/I = 40 log (D - r0 0) / r) / r0 0 = 40 log (3r = 40 log (3r0 0 - 2a ) / r - 2a ) / r0 0 三頻組：三頻組： C/I =40 log (5rC/I =40 log (5r0 0 - 3a ) / r - 3a ) / r0 0 n n 頻組：頻組： C/I =40 log (C/I =40 log (（2n-1)r2n-1)r0 0 - - nana ) / r )

13、 / r0 0 當當C/IC/I 已知，可確定已知，可確定 a ad ) d ) 組網(wǎng)設計考慮組網(wǎng)設計考慮IIII）小區(qū)數(shù)的確定）小區(qū)數(shù)的確定( (指同頻復用小區(qū)間的小區(qū)數(shù)）指同頻復用小區(qū)間的小區(qū)數(shù)）miirrDIC10000rrDIC若參考點若參考點J J只受到單只受到單一基站一基站K K產(chǎn)生的同頻產(chǎn)生的同頻干擾，則干擾，則K K點信干比點信干比為：為：當有當有m m個基站和個基站和A A采用同一頻率，采用同一頻率，m m個基站距離個基站距離J J點分別為點分別為(D-r(D-r0 0) )i i，他們都將在，他們都將在J J點產(chǎn)生同頻點產(chǎn)生同頻干擾，此時總的信干比為：干擾，此時總的信干比為

14、：為路徑損耗系數(shù)，一般取為路徑損耗系數(shù)，一般取4 4小區(qū)制移動通信網(wǎng)小區(qū)制移動通信網(wǎng)第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 101012/8/2021)(100rrDmIC當所有當所有(D-r(D-r0 0)i)i都相等時，都相等時，C/IC/I值最小，為：值最小，為：例：假設例：假設D/rD/r0 0=8=8，有兩個同頻干擾基站，即，有兩個同頻干擾基站，即m=2m=2，則：，則： dBIC7 .30721lg104由由D/rD/r0 0=8=8可知，兩個同頻基站之間應隔可知，兩個同頻基站之間應隔3 3個小

15、區(qū)，故采個小區(qū)，故采用的是四頻組區(qū)群。用的是四頻組區(qū)群。采用同樣方法可以得出不同的采用同樣方法可以得出不同的D/rD/r0 0時時C/IC/I值以及所值以及所采用的區(qū)群。采用的區(qū)群。小區(qū)制移動通信網(wǎng)小區(qū)制移動通信網(wǎng)第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 111112/8/2021（2 2）面狀服務區(qū)（蜂窩網(wǎng)）面狀服務區(qū)（蜂窩網(wǎng)）定義：定義：用戶分布呈寬廣平面分布的地區(qū)所組建的小區(qū)。用戶分布呈寬廣平面分布的地區(qū)所組建的小區(qū)。構成方法：構成方法：將整個服務區(qū)劃分為多個無線區(qū)，無線區(qū)的將整個服務區(qū)劃分為多個無線區(qū)

16、，無線區(qū)的 實際形狀取決于電波傳播條件和天線的方向性。實際形狀取決于電波傳播條件和天線的方向性。當基站采用全向天線時，無線區(qū)大體上是圓。當基站采用全向天線時，無線區(qū)大體上是圓。當多個無線小區(qū)彼此鄰接覆蓋整個服務區(qū)時，就可以當多個無線小區(qū)彼此鄰接覆蓋整個服務區(qū)時，就可以用圓的內(nèi)接正多邊形來近似。小區(qū)構成的圖形有多種，用圓的內(nèi)接正多邊形來近似。小區(qū)構成的圖形有多種，主要為主要為正三角形，正方形，正六角形正三角形，正方形，正六角形。采用何種圖形來覆蓋，主要考慮以下幾個因素：采用何種圖形來覆蓋，主要考慮以下幾個因素：相鄰小區(qū)的中心間隔；相鄰小區(qū)的中心間隔；單位小區(qū)的面積；單位小區(qū)的面積；重疊區(qū)寬度；重

17、疊區(qū)寬度；重疊區(qū)面積；重疊區(qū)面積；小區(qū)制移動通信網(wǎng)小區(qū)制移動通信網(wǎng)第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 121212/8/2021蜂窩小區(qū)的形狀蜂窩小區(qū)的形狀第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 131312/8/2021蜂窩小區(qū)的形狀（續(xù)）蜂窩小區(qū)的形狀（續(xù)）從圖中從圖中可以看出：正六角形小區(qū)的中心間隔最大，覆蓋可以看出：正六角形小區(qū)的中心間隔最大，覆蓋 面積最大，重疊區(qū)面積最小，這說明：面積最大，重疊區(qū)面積最小，

18、這說明：在覆蓋同樣大小的區(qū)域時，采用正六邊形小區(qū)結(jié)構所在覆蓋同樣大小的區(qū)域時，采用正六邊形小區(qū)結(jié)構所 需要的小區(qū)數(shù)目最小，基站也就最少，因而最經(jīng)濟；需要的小區(qū)數(shù)目最小，基站也就最少，因而最經(jīng)濟；相鄰小區(qū)之間的領道干擾最??；相鄰小區(qū)之間的領道干擾最?。徊捎谜呅涡^(qū)所需要的不同頻率組數(shù)最小。采用正六邊形小區(qū)所需要的不同頻率組數(shù)最小。由于正六邊形構成的覆蓋網(wǎng)絡酷似蜂窩，因而稱為蜂窩網(wǎng)。由于正六邊形構成的覆蓋網(wǎng)絡酷似蜂窩，因而稱為蜂窩網(wǎng)。小區(qū)制移動通信網(wǎng)小區(qū)制移動通信網(wǎng)第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 1

19、41412/8/2021正六邊形小區(qū)群的構成正六邊形小區(qū)群的構成第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 151512/8/2021小區(qū)簇的組成小區(qū)簇的組成 在蜂窩系統(tǒng)中，為了便于頻率復用，同時保持采用同在蜂窩系統(tǒng)中，為了便于頻率復用，同時保持采用同頻頻道的小區(qū)之間距離相等并最大，發(fā)展了許多復用圖樣。頻頻道的小區(qū)之間距離相等并最大，發(fā)展了許多復用圖樣。由一組采用不同頻道的小區(qū)所組成的一定圖樣，稱為無線由一組采用不同頻道的小區(qū)所組成的一定圖樣，稱為無線單元小區(qū)單元小區(qū)簇簇。對于采用正六邊形的小區(qū)而言，由若干個正

20、六邊形組對于采用正六邊形的小區(qū)而言，由若干個正六邊形組 成的基本復用圖樣稱為區(qū)群或簇成的基本復用圖樣稱為區(qū)群或簇。小區(qū)制移動通信網(wǎng)小區(qū)制移動通信網(wǎng)第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 161612/8/2021構成簇的基本條件：構成簇的基本條件：（1 1）這一圖樣能彼此鄰接且無空隙地覆蓋整個服務區(qū)面）這一圖樣能彼此鄰接且無空隙地覆蓋整個服務區(qū)面積。積。（2 2）相鄰單元中，同頻道的小區(qū)間距離相等，且最大。）相鄰單元中，同頻道的小區(qū)間距離相等，且最大。（3 3）滿足這些條件的簇的形狀和簇內(nèi)小區(qū)數(shù)）滿足這些條

21、件的簇的形狀和簇內(nèi)小區(qū)數(shù)N N（即頻率組（即頻率組數(shù)）的取值不是任意的。數(shù)）的取值不是任意的。22babaN 其中其中a a、b b分別為相鄰同頻小區(qū)之間的二維距離，均為整數(shù)，其中分別為相鄰同頻小區(qū)之間的二維距離，均為整數(shù)，其中之一可以為之一可以為0 0，但不能同時為，但不能同時為0 0。由上式可以算出一系列的。由上式可以算出一系列的N N值，見下值，見下表。表。 第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 171712/8/2021圖：確定同頻小區(qū)的方法圖：確定同頻小區(qū)的方法表：區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)表：區(qū)群內(nèi)的小區(qū)

22、數(shù)第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 181812/8/2021確定同頻小區(qū)確定同頻小區(qū)例：確定例：確定N=19N=19的區(qū)群的區(qū)群中同頻小區(qū)。中同頻小區(qū)。如圖所示，沿中心小如圖所示，沿中心小區(qū)正六邊形的任意一區(qū)正六邊形的任意一個邊移動個邊移動a=3a=3個小區(qū)，個小區(qū)，然后，逆時針旋轉(zhuǎn)然后，逆時針旋轉(zhuǎn)6060度，再移動度，再移動b=2b=2個小區(qū)個小區(qū)即到達同頻小區(qū)。其即到達同頻小區(qū)。其中中a a和和b b分別表示相鄰分別表示相鄰同頻小區(qū)的二維距離同頻小區(qū)的二維距離（即相隔的小區(qū)數(shù)）。（即相隔的小區(qū)數(shù)

23、）。小區(qū)制移動通信網(wǎng)小區(qū)制移動通信網(wǎng)第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 191912/8/2021確定同頻小區(qū)確定同頻小區(qū)NrbabarrbrarbraD20222000202023)(332cos)3()3(2)3()3(03rND 同頻復用距離同頻復用距離D，從圖中可見同頻小區(qū)之間的距離滿足：，從圖中可見同頻小區(qū)之間的距離滿足：即：即：定義同頻復用比定義同頻復用比R=D/rR=D/r0 0，則，則NR3小區(qū)制移動通信網(wǎng)小區(qū)制移動通信網(wǎng)第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 C

24、hongqing University University 202012/8/2021 N=3N=3、4 4、7 7、9 9、1313例：例：a=2, b=1, N=7, TACS AMPSa=2, b=1, N=7, TACS AMPS a=1, b=1, N=3; a=2, b=0, N=4, GSM a=1, b=1, N=3; a=2, b=0, N=4, GSM a=1, b=0, N=1, CDMA a=1, b=0, N=1, CDMA頻率復用模式頻率復用模式 如上述研究和設計出的區(qū)群或簇，通過頻率不斷重復使如上述研究和設計出的區(qū)群或簇，通過頻率不斷重復使用，使有限的頻率資源產(chǎn)

25、生無限的系統(tǒng)容量的技術稱為頻用，使有限的頻率資源產(chǎn)生無限的系統(tǒng)容量的技術稱為頻率復用技術，而這些基本的區(qū)群或簇稱為基本復用模式。率復用技術，而這些基本的區(qū)群或簇稱為基本復用模式。對于全向覆蓋的小區(qū)，若復用模式為對于全向覆蓋的小區(qū)，若復用模式為N N，則總的頻道數(shù)，則總的頻道數(shù)被分成被分成N N組，每個小區(qū)分得一個頻道組，所有頻道分配給組，每個小區(qū)分得一個頻道組，所有頻道分配給簇內(nèi)所有小區(qū)，每個簇重復使用相同的頻率分配模式。簇內(nèi)所有小區(qū)，每個簇重復使用相同的頻率分配模式。第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University

26、 212112/8/20213.3. 小區(qū)圖案和頻率復用小區(qū)圖案和頻率復用頻率復用模式頻率復用模式第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 222212/8/2021中心激勵方式：中心激勵方式：缺點：缺點：假如小區(qū)內(nèi)有大的障礙物，會造成陰影區(qū)。假如小區(qū)內(nèi)有大的障礙物，會造成陰影區(qū)。頂點激勵方式：頂點激勵方式：優(yōu)點：優(yōu)點：減小天線主瓣之外的干擾，從而可以減小同頻復減小天線主瓣之外的干擾，從而可以減小同頻復用距離，提高頻譜利用率。用距離，提高頻譜利用率?；痉旁谛^(qū)中央，采用全方向天線形成圓形基站放在小區(qū)中央，采

27、用全方向天線形成圓形覆蓋區(qū)的方式。覆蓋區(qū)的方式。基站放在正六邊形的基站放在正六邊形的3 3個成個成120120度角的頂點上，使度角的頂點上，使用用120120度的扇形覆蓋的定向天線的方式。度的扇形覆蓋的定向天線的方式。頻率復用模式頻率復用模式第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 232312/8/20211*6*3 第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 242412/8/2021小區(qū)分裂小區(qū)分裂第六章第六章 移動通信

28、組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 252512/8/2021實施方案實施方案 小區(qū)分裂小區(qū)分裂I) I) 原基站上分裂原基站上分裂劃分扇區(qū)劃分扇區(qū)第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 262612/8/2021I) I) 原基站上分裂（續(xù)）原基站上分裂（續(xù)）三葉草形小區(qū)分裂方式三葉草形小區(qū)分裂方式小區(qū)分裂小區(qū)分裂第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University Universit

29、y 272712/8/2021 IIII）增加新基站）增加新基站正六邊形分裂（見圖正六邊形分裂（見圖 4-164-16）小區(qū)分裂小區(qū)分裂第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 282812/8/2021同頻干擾防護計算同頻干擾防護計算1.1.為何必須考慮同頻干擾防護為何必須考慮同頻干擾防護 所謂進行同頻干擾防護就是使系統(tǒng)的載干比達到規(guī)定的性能所謂進行同頻干擾防護就是使系統(tǒng)的載干比達到規(guī)定的性能指標。指標。 蜂窩移動通信系統(tǒng)是一個頻率復用的高干擾環(huán)境系統(tǒng)，其同頻蜂窩移動通信系統(tǒng)是一個頻率復用的高干擾環(huán)境系統(tǒng)，

30、其同頻干擾往往成為制約系統(tǒng)性能的主要因素，干擾往往成為制約系統(tǒng)性能的主要因素，熱噪聲相對而言很小，熱噪聲相對而言很小，因此，主要對載波同頻干擾比進行計算因此，主要對載波同頻干擾比進行計算。2.2.全向小區(qū)系統(tǒng)全向小區(qū)系統(tǒng)C/IC/I的計算的計算mkkmkkrDDrIC10101 m m為干擾源總數(shù)為干擾源總數(shù)計算環(huán)境為平衡系統(tǒng)計算環(huán)境為平衡系統(tǒng)（全向覆蓋，噪聲可忽略）（全向覆蓋，噪聲可忽略）為路徑損耗系為路徑損耗系數(shù)數(shù)第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 292912/8/2021第六章第六章 移動通信組

31、網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 303012/8/2021RmrDmIC1102.2.全向小區(qū)系統(tǒng)全向小區(qū)系統(tǒng)C/IC/I的計算（續(xù)）的計算（續(xù)）注：注：在一個完全展開的正六邊形組成的蜂窩系統(tǒng)中，對于在一個完全展開的正六邊形組成的蜂窩系統(tǒng)中，對于任何簇的構成方案，在周圍第一層均有任何簇的構成方案，在周圍第一層均有6 6個同頻干擾小區(qū)，個同頻干擾小區(qū)，如果只考慮第一層同頻小區(qū)，則：如果只考慮第一層同頻小區(qū)，則： C/I = 1/6 C/I = 1/6 R R4 4同頻干擾防護計算同頻干擾防護計算第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理

32、移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 313112/8/2021)13(1100NmrrDmIC根據(jù)最壞情況下的根據(jù)最壞情況下的C/IC/I值進行系統(tǒng)設計，即使在業(yè)值進行系統(tǒng)設計，即使在業(yè)務繁忙時也能有好的系統(tǒng)性能。務繁忙時也能有好的系統(tǒng)性能。同頻干擾防護計算同頻干擾防護計算最壞情況下全向天線系統(tǒng)最壞情況下全向天線系統(tǒng)C/IC/I計算：計算：D-rD-r0 0 來替代，則：來替代，則：例：對于例：對于GSMGSM系統(tǒng)，系統(tǒng)，N = 4N = 4，dBdBNrrDmIC12) 9.7( 2.6)13(611400 前面我們講過國家規(guī)定前

33、面我們講過國家規(guī)定GSMGSM系統(tǒng)載干比必須大于等于系統(tǒng)載干比必須大于等于12dB12dB，這說，這說明明N=4N=4采用全向小區(qū)覆蓋不能滿足網(wǎng)絡服務質(zhì)量要求，這種設計要采用全向小區(qū)覆蓋不能滿足網(wǎng)絡服務質(zhì)量要求，這種設計要被否定。被否定。第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 323212/8/20213.3.定向小區(qū)系統(tǒng)定向小區(qū)系統(tǒng)C/IC/I的計算的計算1 1）什么叫定向小區(qū)系統(tǒng)？）什么叫定向小區(qū)系統(tǒng)？為了增加系統(tǒng)容量將一個中心激勵的基站利用定向天為了增加系統(tǒng)容量將一個中心激勵的基站利用定向天線將其分成

34、線將其分成3 3或或6 6個扇形覆蓋小區(qū)，像這樣由定向小區(qū)個扇形覆蓋小區(qū)，像這樣由定向小區(qū)組成的系統(tǒng)叫定向小區(qū)系統(tǒng)。組成的系統(tǒng)叫定向小區(qū)系統(tǒng)。I I）由于定向天線產(chǎn)生的電磁波能量在前后方向上相差）由于定向天線產(chǎn)生的電磁波能量在前后方向上相差 10dB10dB以上，故對其它基站或以上，故對其它基站或MSMS同頻干擾只在主瓣方向同頻干擾只在主瓣方向 有效，從而使有效干擾源的數(shù)量大大減少。有效，從而使有效干擾源的數(shù)量大大減少。IIII）根據(jù)經(jīng)典文獻）根據(jù)經(jīng)典文獻120120度扇區(qū)、三葉草形小區(qū)的同頻干擾度扇區(qū)、三葉草形小區(qū)的同頻干擾 源為源為2 2個，個，6060度扇區(qū)的同頻干擾源僅有一個。度扇區(qū)的

35、同頻干擾源僅有一個。同頻干擾防護計算同頻干擾防護計算2 2）定向小區(qū)系統(tǒng)干擾特點）定向小區(qū)系統(tǒng)干擾特點第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 333312/8/20213 3）計算方法）計算方法I I）120120度度3 3扇區(qū)情況扇區(qū)情況dBdBNIC127.12)13(214表明表明120120度扇區(qū)定向天線覆蓋可以改善同頻干擾比。度扇區(qū)定向天線覆蓋可以改善同頻干擾比。II）6扇區(qū)情況作為作業(yè)同頻干擾防護計算同頻干擾防護計算還考慮對于還考慮對于GSMGSM系統(tǒng)，系統(tǒng)，N = 4N = 4，國家規(guī)定國家規(guī)

36、定GSMGSM移動通信系統(tǒng)的設備必須滿足：移動通信系統(tǒng)的設備必須滿足： dBNmrrDmIC12) 13(1100 如果不滿足，必須采用調(diào)整措施使之滿足，有幾種措施：如果不滿足，必須采用調(diào)整措施使之滿足，有幾種措施：N N增大，增大，m m減小，使減小，使I I減小，通過調(diào)整基站方位角、仰角使小區(qū)間的同頻干擾減小，通過調(diào)整基站方位角、仰角使小區(qū)間的同頻干擾I I減到最小。減到最小。第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 343412/8/2021頻率規(guī)劃方案頻率規(guī)劃方案頻率規(guī)劃包含兩個含義：頻率規(guī)劃包含兩個

37、含義： 頻道分組，根據(jù)服務網(wǎng)絡頻道分組，根據(jù)服務網(wǎng)絡的需要將全部頻道分成若干個頻道組；的需要將全部頻道分成若干個頻道組； 頻道指配：頻道指配：以一定的規(guī)律和方式（固定或動態(tài)）將頻道指派給服以一定的規(guī)律和方式（固定或動態(tài)）將頻道指派給服務區(qū)內(nèi)的用戶。務區(qū)內(nèi)的用戶。頻道分配策略：頻道分配策略：根據(jù)頻道和小區(qū)的關系，可將分配策略根據(jù)頻道和小區(qū)的關系，可將分配策略分為固定頻道分配策略、動態(tài)頻道分配策略和混合頻道分為固定頻道分配策略、動態(tài)頻道分配策略和混合頻道分配策略。分配策略。固定頻道分配策略固定頻道分配策略：系統(tǒng)給每個小區(qū)指派一組預先確定好的頻率。：系統(tǒng)給每個小區(qū)指派一組預先確定好的頻率。優(yōu)點優(yōu)點：

38、控制方便；：控制方便；缺點缺點：信道利用率低。：信道利用率低。動態(tài)頻道分配策略動態(tài)頻道分配策略：根據(jù)小區(qū)中實時變化的業(yè)務量進行信道分配。：根據(jù)小區(qū)中實時變化的業(yè)務量進行信道分配。優(yōu)點優(yōu)點：提高系統(tǒng)的信道利用率，減小呼叫阻塞。：提高系統(tǒng)的信道利用率，減小呼叫阻塞。缺點缺點：控制復雜。：控制復雜。復合頻道分配策略復合頻道分配策略：將一部分信道固定分配給各小區(qū)，另一部分作為：將一部分信道固定分配給各小區(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)均可使用的動態(tài)信道。第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 353

39、512/8/20212 2）蜂窩網(wǎng)固定波道分配）蜂窩網(wǎng)固定波道分配固定波道（信道）分配法固定波道（信道）分配法需要解決的問題：頻道組數(shù)；每組的頻道數(shù)；需要解決的問題：頻道組數(shù)；每組的頻道數(shù)； 頻道的頻率指配。頻道的頻率指配。1 1）帶狀網(wǎng)的固定波道分配）帶狀網(wǎng)的固定波道分配a)a)根據(jù)對系統(tǒng)根據(jù)對系統(tǒng)C/IC/I要求確定同頻復用模式要求確定同頻復用模式N N之后就能之后就能相應相應 的確定頻率組數(shù)；的確定頻率組數(shù)；b)b)然后然后根據(jù)每個無線小區(qū)的話務量確定每組所需的波道數(shù)根據(jù)每個無線小區(qū)的話務量確定每組所需的波道數(shù) （根據(jù)愛爾蘭公式計算）；（根據(jù)愛爾蘭公式計算）；c)c)每組波道頻率指配每組

40、波道頻率指配a)a)根據(jù)同頻復用模式根據(jù)同頻復用模式N N，確定所需頻道組數(shù)就為，確定所需頻道組數(shù)就為N N。b)b)根據(jù)每個無線小區(qū)的話務量確定每組所需的頻道數(shù)根據(jù)每個無線小區(qū)的話務量確定每組所需的頻道數(shù) （根據(jù)愛爾蘭公式計算）（根據(jù)愛爾蘭公式計算）第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 363612/8/2021兩種固定信道分配法兩種固定信道分配法a a）分區(qū)分組分配法：）分區(qū)分組分配法：著眼于波道組中的波道滿足無三階著眼于波道組中的波道滿足無三階互調(diào)干擾條件，但頻道資源沒有被全部利用。互調(diào)干擾條件，但

41、頻道資源沒有被全部利用。b b）等頻距分配法）等頻距分配法實現(xiàn)方法實現(xiàn)方法：將所有頻道按頻道序號等間隔的分組，每個：將所有頻道按頻道序號等間隔的分組，每個小區(qū)或扇區(qū)只使用其中一組頻率。小區(qū)或扇區(qū)只使用其中一組頻率。是大容量蜂窩系統(tǒng)廣泛使用的頻率分配方法。是大容量蜂窩系統(tǒng)廣泛使用的頻率分配方法。特點：特點：1 1）頻道全部利用）頻道全部利用2 2）同一頻道組中的相鄰頻道序號之間的間隔為總頻道組數(shù)）同一頻道組中的相鄰頻道序號之間的間隔為總頻道組數(shù)目目( (由同頻復用模式由同頻復用模式N N和基站覆蓋情況確定）；和基站覆蓋情況確定）；3 3）同一頻道組中的頻道可能不滿足無互調(diào)干擾的條件，但）同一頻道

42、組中的頻道可能不滿足無互調(diào)干擾的條件，但由于同一組的頻道之間有足夠大頻道間隔，可將干擾信號減由于同一組的頻道之間有足夠大頻道間隔，可將干擾信號減到很小的程度。到很小的程度。 所謂等頻距是指一個頻道組內(nèi)相鄰頻道的頻道序號間隔相同，相所謂等頻距是指一個頻道組內(nèi)相鄰頻道的頻道序號間隔相同，相鄰頻道的頻率差也就相等。鄰頻道的頻率差也就相等。第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 373712/8/2021例：例：GSMGSM系統(tǒng)，系統(tǒng)，N = 4N = 4，1201200 0定向覆蓋（即復用模式為定向覆蓋（即復用模

43、式為4/124/12，每基站采用，每基站采用3 3個個120120度的定向天線覆蓋度的定向天線覆蓋) )。故。故Q = Q = 3 3，總的頻道組數(shù)為，總的頻道組數(shù)為NQ = 12NQ = 12。NQNQ也就是頻道組中相鄰也就是頻道組中相鄰頻道序號的間隔。頻道序號的間隔。全向小區(qū)覆蓋，需要的頻道組數(shù)為：全向小區(qū)覆蓋，需要的頻道組數(shù)為：N N組；組；定向小區(qū)，分裂為定向小區(qū)，分裂為Q Q個，則需要的頻道組數(shù)為：個，則需要的頻道組數(shù)為：NQNQ組。組。第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 383812/8/2

44、021第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 393912/8/2021分組序號分組序號1 12 23 34 45 56 67 78 89 9101011111212分組代號分組代號 A1B1C1D1A2B2C2 D2 A3B3C3D3頻道號頻道號1 12 23 34 45 56 67 78 89 910101111121213131414151516161717181819192020212122222323242425252626 363637484849496060616172727373848485

45、8596969797108108109109120120121121 122122 123123 1241241010每組頻道每組頻道111111111111111110101010101010101010101010101010數(shù)數(shù)續(xù)上例，共有續(xù)上例，共有124124個頻道，如何分配？個頻道，如何分配？兩種固定信道分配法兩種固定信道分配法第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 404012/8/2021第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University

46、 University 414112/8/2021而多波道共用，就是而多波道共用，就是n n個波道為該無線區(qū)內(nèi)的所有用戶共用。當個波道為該無線區(qū)內(nèi)的所有用戶共用。當其中其中k k（knkn）個波道被占用時，其他用戶可以使用（）個波道被占用時，其他用戶可以使用（n-kn-k）個波道）個波道中的任一個。中的任一個。多波道共用技術及其相關概念多波道共用技術及其相關概念在一個無線區(qū)域內(nèi)的幾個波道均為該無線區(qū)內(nèi)的所在一個無線區(qū)域內(nèi)的幾個波道均為該無線區(qū)內(nèi)的所有用戶共用的方式。有用戶共用的方式。顯然，所有波道同時被占用的概率遠小于一個波道顯然，所有波道同時被占用的概率遠小于一個波道被占用的概率，因而，多波

47、道共用可以大大提高波道被占用的概率，因而，多波道共用可以大大提高波道的利用率。的利用率。1. 1. 什么叫多波道共用什么叫多波道共用和多波道共用相對應的是獨立波道方式。比如說，在一個無線區(qū)和多波道共用相對應的是獨立波道方式。比如說，在一個無線區(qū)中有中有n n個波道，將用戶也分成個波道，將用戶也分成n n組，每組用戶分別被指定在某一波道組，每組用戶分別被指定在某一波道上工作，不同波道內(nèi)的用戶不能互換波道，這種用戶占用波道的方上工作，不同波道內(nèi)的用戶不能互換波道，這種用戶占用波道的方式就稱為獨立波道方式。這種方式下波道占用率不高。式就稱為獨立波道方式。這種方式下波道占用率不高。第六章第六章 移動通

48、信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 424212/8/20212. 2. 多波道共用相關概念多波道共用相關概念A A的單位：的單位：“愛爾蘭愛爾蘭”（ErlErl）-一個話路一個話路連續(xù)被占用連續(xù)被占用1 1小時的話務量。小時的話務量。1 1）話務量）話務量: :度量通信系統(tǒng)業(yè)務量或繁忙程度的指標。度量通信系統(tǒng)業(yè)務量或繁忙程度的指標。定義：在一個特定時間內(nèi)呼叫次數(shù)與每次呼叫平定義：在一個特定時間內(nèi)呼叫次數(shù)與每次呼叫平 均占用時間的乘積。均占用時間的乘積。A= A= S SAA流入話務量流入話務量 單位時間內(nèi)的平均呼叫次數(shù)單

49、位時間內(nèi)的平均呼叫次數(shù)SS每次呼叫平均占用時間每次呼叫平均占用時間流入話務量流入話務量定義為單位時間內(nèi)（通常一個小時）定義為單位時間內(nèi)（通常一個小時）發(fā)生的平均呼叫次數(shù)與每次呼叫平均占用波道的時間發(fā)生的平均呼叫次數(shù)與每次呼叫平均占用波道的時間多波道共用技術及其相關概念多波道共用技術及其相關概念第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 434312/8/20213 3）多波道移動電話系統(tǒng)中描述話務量）多波道移動電話系統(tǒng)中描述話務量A A、呼損率、呼損率B B、共用波、共用波道數(shù)道數(shù)n n三個參量的公式為愛爾蘭呼

50、損公式：三個參量的公式為愛爾蘭呼損公式：niiniAnAB0!2) 2) 呼損率呼損率定義：定義：當一個系統(tǒng)的所有波道均被占用后，若再有新呼當一個系統(tǒng)的所有波道均被占用后，若再有新呼叫發(fā)生，必將因無波道可用而損失掉。在單位時間內(nèi)這叫發(fā)生，必將因無波道可用而損失掉。在單位時間內(nèi)這種被損失掉的呼叫占全部呼叫的比率稱為呼損率，通常種被損失掉的呼叫占全部呼叫的比率稱為呼損率，通常又稱為服務等級，是通信網(wǎng)接續(xù)質(zhì)量的主要指標。又稱為服務等級，是通信網(wǎng)接續(xù)質(zhì)量的主要指標。A A：n n個波道總的流入話務量個波道總的流入話務量n: n: 共用的波道數(shù)共用的波道數(shù) i: 0 - ni: 0 - n多波道共用技術

51、及其相關概念多波道共用技術及其相關概念第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 444412/8/2021如已知呼損率如已知呼損率B B，據(jù)上式可算出，據(jù)上式可算出A A和和n n的對應數(shù)量關系，的對應數(shù)量關系，4 4）波道利用率）波道利用率波道空閑的時間越短，波道利用率就越高。波道空閑的時間越短，波道利用率就越高。a a）定義：單位時間內(nèi)波道被占用時間的總和所占的比率。）定義：單位時間內(nèi)波道被占用時間的總和所占的比率。b b）計算方法：用每個波道平均完成的話務量表示）計算方法：用每個波道平均完成的話務量表示

52、nBAnA1A表示完成話務量表示完成話務量若已知若已知B B、n n可以得可以得A A，再根據(jù)上式可計算得波道利用率。，再根據(jù)上式可計算得波道利用率。多波道共用技術及其相關概念多波道共用技術及其相關概念第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重慶大學 Chongqing University University 454512/8/2021圖：波道利用率圖：波道利用率從圖中可以看出信道數(shù)無限增加并不能明顯擴大容量，因為從圖中可以看出信道數(shù)無限增加并不能明顯擴大容量，因為波道利用率并不隨之線性增加。波道利用率并不隨之線性增加。第六章第六章 移動通信組網(wǎng)原理移動通信組網(wǎng)原理重慶大學重

53、慶大學 Chongqing University University 464612/8/20215 5）系統(tǒng)用戶數(shù)）系統(tǒng)用戶數(shù)它是移動通信系統(tǒng)工程設計中最重要的決定性參數(shù)，它它是移動通信系統(tǒng)工程設計中最重要的決定性參數(shù)，它決定了網(wǎng)絡規(guī)模的大小、系統(tǒng)設備的多少、經(jīng)濟投資的決定了網(wǎng)絡規(guī)模的大小、系統(tǒng)設備的多少、經(jīng)濟投資的大小。因此設計一個系統(tǒng)時，首先必須計算系統(tǒng)的用戶大小。因此設計一個系統(tǒng)時，首先必須計算系統(tǒng)的用戶數(shù)，即估算系統(tǒng)容量。數(shù)，即估算系統(tǒng)容量。為了計算系統(tǒng)用戶數(shù)，必須要知道每用戶忙時話務量為了計算系統(tǒng)用戶數(shù)，必須要知道每用戶忙時話務量每用戶忙時話務量由統(tǒng)計方法確定，每用戶忙時話務量每用戶忙時話務量由統(tǒng)計方法確定，每用戶忙時話務量計算公式為：計算公式為：a = CTK / 3600C C：每用戶每天平均呼叫次數(shù)：每用戶每天平均呼叫次數(shù)T T：每次呼叫平均占用波道的時間（秒：每次呼叫平均占用波道的時間（秒/ /次）次）K K：忙時話務量對全日（：忙時話務量對全日（2424小時）話務量的比，小時）話務量的比， 稱為集中系數(shù)，一般為稱為集中系數(shù)，一般為10%-15%10%-15%左右。左右。由于業(yè)務性質(zhì)不同，各國發(fā)展由于業(yè)務性質(zhì)不同，各國發(fā)展情況不同，各國情況不同，各國a a的取值也不的取值也不同，中國：同，中國：0.03Erl/0.03Erl/用戶，國用戶