第7章移動通信系統(tǒng)講述

1、2通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部內(nèi)容提要內(nèi)容提要移動通信的概念移動信道的特征移動信道的噪聲與干擾移動通信的組網(wǎng)方式第三代移動通信簡介3通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部7.1 移動通信的概念移動通信的概念移動通信？移動通信？ 以移動體為對象的通信。移動體之間的通信；移動體與固定體之間的通信。移動體？移動體？ 人、汽車、火車、船、飛機、航天器等。按照移動體所處運動區(qū)域的不同， 移動通信可分為移動通信可分為： 陸地移動通信PLMN、海上移動通信和空中移動通信。4通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部陸地移動通信系統(tǒng)陸地移動通信系統(tǒng):無線尋呼系統(tǒng)是一種單向通信系統(tǒng)(BP機)頻段在4

2、50MHZ 。無繩電話系統(tǒng)(子母機)集群移動通信系統(tǒng)屬于調(diào)度性專用網(wǎng)(對講機有一呼百應(yīng))蜂窩移動通信系統(tǒng)等。 5通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部一、移動通信系統(tǒng)的組成一、移動通信系統(tǒng)的組成 圖7-1移動通信系統(tǒng)的組成 6通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部移動通信系統(tǒng)一般由移動通信系統(tǒng)一般由移動臺（MS）、基站（BS）、移動業(yè)務(wù)交換中心（MSC）以及與市話網(wǎng)（PSTN）相連的中繼線等組成。如圖7-1所示。MSC主要：用來處理信息的交換和整個系統(tǒng)的集中控制管理。負責(zé)交換移動臺（MS）各種類型的呼叫，如本地呼叫、長途呼叫和國際呼叫，提供連接維護管理中心的接口，還可以通過標(biāo)準(zhǔn)接口與基站（

3、BS）或其它MSC相連 ?；荆ɑ荆˙S）包括一個基站控制器（BSC）和由其控制的若干個基站收發(fā)信系統(tǒng)（BTS），負責(zé)管理無線資源，實現(xiàn)固定網(wǎng)與移動用戶之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信號和用戶信息 。移動臺（移動臺（MS）有手持機和車載臺等類型7通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部PSTNISDNOMCHLR/AUC/EIRSMCMSC/VLRBSC其 他 MSCBTSMSMSBTSBTSMAP接 口A-bis接 口A接 口8通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部GSM系統(tǒng)接口和功能HLREIRPSTNISDNPDNBSCBTSBSSMSC/SSPVLRMSC/SSPVLRSCPGBETUP

4、/ISUPBDCFAL9通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部移動用戶識別號：Not more than 15 digits3 digits2 digitsIMSIMCCMNCMSINNMSIIMSI 號碼結(jié)構(gòu)圖IMSIMCC：移動國家碼，三個數(shù)字，如中國為 460。MNC：移動網(wǎng)號，兩個數(shù)字，如中國移動的MNC為00。MSIN：在某一PLMN內(nèi)MS唯一的識別碼，編碼格式為:H1 H2 H3 SXXXXXXNMSI：在某一國家內(nèi)MS唯一識別碼10通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部IMSI是GSM系統(tǒng)分配給移動用戶(MS)的唯一的識別號。采取E.212編碼方式。存儲在SIM卡、HLR和V

5、LR中，在無線接口及MAP接口上傳送。 IMSI分配原則：最多包含15個數(shù)字(0-9)。例:460002289000168TMSI是為了加強系統(tǒng)的保密性而在VLR內(nèi)分配的臨時用戶識別，在某一VLR區(qū)域內(nèi)與IMSI唯一對應(yīng)。TMSI分配原則：包含四個字節(jié)，可以由八個十六進制數(shù)組成，其結(jié)構(gòu)可由各運營部門根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r而定11通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部移動用戶電話號碼移動用戶電話號碼MSISDNCCNDCSNNational (significant)Mobile station internationalISDN numberMobile numberMSISDN 號碼結(jié)構(gòu)圖國家碼用戶

6、號碼國內(nèi)目的碼國際移動用戶國內(nèi)移動用戶CC： Country Code，國家碼，如中國為86。NDC：National Destination Code，國內(nèi)接入號，如中國移動的NDC目前有139、138、137、136、135。SN： Subscriber NumberMSISDN的一般格式為86-139-H0 H1 H2 H3 ABCD12通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部MSISDN是指主叫用戶為呼叫GSM PLMN中的一個移動用戶所需撥的號碼，作用同于固定網(wǎng)PSTN號碼采取E.164編碼方式存儲在HLR和VLR中，在MAP接口上傳送例：1390018821013通信與信息技術(shù)教學(xué)

7、部通信與信息技術(shù)教學(xué)部二、二、 移動通信的工作方式移動通信的工作方式 移動通信的工作方式可分為：單工制、半雙工制和雙工制通信方式三種。 1.單工制(1)單頻(同頻)單工 指通信雙方使用相同的頻率工作，發(fā)送時不接收，接收時不發(fā)送。只占用一個頻點。如圖7-2-a所示。 14通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部f1f1圖7-2-a 同頻單工通信方式示意圖15通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部 （2）雙頻(異頻)單工 指發(fā)信機和收信機分別使用兩個不同的頻率進行發(fā)送和接收。如甲的發(fā)射頻率和乙的接收頻率為f1，乙的發(fā)射頻率和甲的接收頻率為f2。同一部電臺的發(fā)射機和接收機是輪換工作的。如圖7-1-

8、b所示。 16通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部圖7-2-b 異頻單工通信方式示意圖 17通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部2.半雙工制半雙工制 指通信的雙方中：有一方使用雙工方式，即收發(fā)信機同時工作，且使用兩個不同的頻率f1和f2；而另一方則采用異頻單工方式，即收發(fā)信機交替工作。如圖7-3所示。 18通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部圖7-3 半雙工通信方式示意圖 19通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部3.雙工通信方式（全雙工通信方式）雙工通信方式（全雙工通信方式） 所謂雙工通信方式是指通信的雙方在通話時收發(fā)信機均同時工作，即任一方在發(fā)話的同時，也能收聽到對方的信息，

9、與普通有線電話的使用情況類似。這時通信雙方一般通過雙工器來完成這種功能。如圖7-4所示。 20通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部圖7-4 雙工通信方式 21通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部三、移動通信的工作頻段三、移動通信的工作頻段 頻譜是寶貴的資源寶貴的資源。為了有效使用有限頻率，對頻率的分配和使用必須服從國際和國內(nèi)的統(tǒng)一管理，否則就會造成互相干擾或資源浪費。確定移動通信工作頻段主要考慮以下幾個方面的因素： （1）電波傳播特性； （2）環(huán)境噪聲及干擾情況； （3）服務(wù)區(qū)域范圍、地形和障礙物尺寸； （4）設(shè)備小型化； （5）與已經(jīng)開發(fā)的頻段的協(xié)調(diào)和兼容性。 22通信與信息技術(shù)教學(xué)

10、部通信與信息技術(shù)教學(xué)部根據(jù)國際電信聯(lián)盟（ITU）的規(guī)定，1979年劃分給陸地移動通信的主要頻率范圍如表7-1所示。表7-1 ITU陸地移動通信的主要頻率范圍（MHz）23通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部按照國際頻率分配規(guī)定，1980年我國國家無線電管理委員會規(guī)定供陸地移動通信使用的頻段如表7-2所示。表7-2 我國陸地移動通信使用的頻段頻段名稱頻率/MHZ35 MHz頻段27548.580 MHz頻段72.574.6150 MHz頻段138149.9、150.05167450 MHz頻段403420、450470900 MHz頻段7989601800 MHz頻段1885220024通信

11、與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部原郵電部根據(jù)國家無線電管理委員會關(guān)于陸地移動通信使用頻段的規(guī)定，在移動電話網(wǎng)路技術(shù)體制中規(guī)定現(xiàn)階段取150MHz頻段、450 MHz頻段、900 MHz頻段和1800 MHz作為移動通信工作頻段，即150 MHz頻段： 138149.9 MHz ； 150.05167 MHz450 MHz頻段： 403420 MHz（發(fā)）；450470 MHz（收）25通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部900 MHz頻段： 890915 MHz (移動臺發(fā)、基站收) 935960 MHz （基站發(fā)、移動臺收） 900MHz頻段有AMPS（美國等）制式 有TACS（英國

12、等）制式1800 MHz頻段： 18852025 MHz (移動臺發(fā)、基站收) 21102200 MHz（基站發(fā)、移動臺收） 目前正在進行1-3G MHz甚至5 MHz的移動通信新頻段。26通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部四、移動通信傳輸?shù)奶攸c四、移動通信傳輸?shù)奶攸c 移動通信的傳輸信道必須使用無線電波傳播 電波傳播特性復(fù)雜 信號的傳播受地形、地物的影響也將隨時發(fā)生變化。例如，受建筑物阻擋造成的陰影效應(yīng)，會使信號發(fā)生慢衰落；多徑傳播會使信號發(fā)生快衰落，快衰落使信號幅度出現(xiàn)快速、深度衰落，致使接收信號場強的瞬時值變化達30dB以上。 27通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部(3)干擾多

13、而復(fù)雜，移動通信傳輸系統(tǒng)到的干擾有： 天電干擾、工業(yè)干擾和各種噪聲的干擾 系統(tǒng)內(nèi)部的干擾，如互調(diào)干擾、鄰道干擾、同頻干擾等； 不同系統(tǒng)間的干擾 (4) 組網(wǎng)方式多樣靈活 移動通信系統(tǒng)組網(wǎng)方式可分為小容量大區(qū) 制和大容量小區(qū)制兩大類。(5)用戶量大而頻率有限 28通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部五、移動通信的多址連接方式五、移動通信的多址連接方式 多址連接？ 大部分移動通信系統(tǒng)都有一個或幾個基站和若干移動臺?；疽驮S多移動臺同時通信，而每個移動臺只供一個移動用戶使用，是單路工作的。以實現(xiàn)多個移動臺之間或移動臺與市話用戶之間，通過基站同時建立各自的信道的雙向通信連接，稱為多址連接。29通

14、信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部 用戶之間無線信道的連接總是要通過某種可用資源可用資源，一般可用資源有頻譜、時頻譜、時間、碼形和空間間、碼形和空間，根據(jù)對不同資源的利用情況產(chǎn)生了四種基本多址技術(shù)。頻分多址（FDMA）時分多址（TDMA）碼分多址（CDMA）空分多址（SDMA）30通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部7.2移動信道的特征移動信道的特征 信道按特性參數(shù)特性參數(shù)隨外界各種因素的影響而變化的快慢變化的快慢來分，可分為“恒參信道”和“變參信道”。 恒參信道：其傳輸特性的變化量極微且變化速度極慢；或者說，在足夠長的時間內(nèi)，其參數(shù)基本不變。 變參信道：其傳輸特性隨時間的變化較快。

15、在陸地移動通信中，移動臺常常工作在城市建筑群和其它地形地物較為復(fù)雜的環(huán)境中，其傳輸信道的特征是隨時隨地而變化的。因此，移動信道是典型的變參信道典型的變參信道。 31通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部一、多徑效應(yīng)與快衰落一、多徑效應(yīng)與快衰落 在VHF、UHF移動信道中，電波在傳輸途徑上遇到各種障礙物都可能產(chǎn)生反射、散射和吸收。接收點的電波是直射波、反射波和散射波的合成，形成所謂的多徑傳播多徑傳播。如圖7-5所示。 由于每條傳播路徑各不相同，各路徑信號的時延也各不相同，接收點信號（場強）的矢量合成的結(jié)果就形成接收點場強瞬時值的迅速、大幅度的變化，這種變化稱為由多多徑引起的快衰落徑引起的快衰落

16、。由于 這種衰落服從瑞利分布，所以又稱為瑞利衰落瑞利衰落。如圖7-6所示。32通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部圖圖7-5 各種障礙物引起的反射和散射電磁波各種障礙物引起的反射和散射電磁波 33通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部圖圖7-6 典型信號衰落特性典型信號衰落特性34通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部在典型移動信道中，衰落深度達30dB左右，衰落速度約3040次/秒。圖7-6中，虛線表示的是信號的局部中值中值，其含義是在局部時間中，信號電平大于或小于它的時間各為50%。 35通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部二、陰影效應(yīng)與慢衰落二、陰影效應(yīng)與慢衰落 當(dāng)電波在傳播

17、路徑上遇到建筑物、森林等的阻擋時，則會形成電磁場的陰影。當(dāng)移動臺通過不同障礙物的陰影時，就造成接收場強中值場強中值的變化。這種由于陰影效應(yīng)導(dǎo)致接收場強中值隨著地理位置改變而出現(xiàn)的緩慢變化稱為慢衰落慢衰落，又稱為陰影衰落陰影衰落。如圖7-6中虛線所示。 在移動信道中，大量統(tǒng)計測試表明，慢衰落近似服從對數(shù)正態(tài)分布對數(shù)正態(tài)分布。所謂對數(shù)正態(tài)分布是以分貝數(shù)表示的信號電平為正態(tài)分布。 36通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部三、衰落儲備三、衰落儲備 為了防止因衰落（包括快衰落和慢衰落）引起的通信中斷，在信道設(shè)計中，必須使信號的電平留有足夠的余量，以使中斷率中斷率R小于規(guī)定指標(biāo)。這種電平余量稱為衰落儲

18、備衰落儲備。 衰落儲備的大小決定于地形、地物、工作頻率及要求的通信可靠性指標(biāo)。 通信可靠性也稱作可通率可通率，并用T表示，它與中斷率的關(guān)系是T=1-R。 37通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部可通率可通率T分別為分別為90%、95%和和99%的衰落儲備量曲線的衰落儲備量曲線 圖圖 7-7 衰落儲備量衰落儲備量38通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部四、多普勒頻移四、多普勒頻移 當(dāng)運動的物體達到一定的速度時（如超音速飛機），固定點接收到的從運動體發(fā)來的載波頻率將隨運動物體運動速度v的不同，產(chǎn)生不同的頻移，通常把這種現(xiàn)象稱為多普勒多普勒頻移頻移。 只要運動，多普勒頻移將一定存在，導(dǎo)致接收

19、端產(chǎn)生附加的隨機調(diào)頻噪聲。 當(dāng)運動速度較慢時，多普勒頻移較小，影響不大，可忽略不計。 39通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部7.3移動信道的噪聲與干擾移動信道的噪聲與干擾 信道對信號傳輸?shù)南拗疲簱p耗和衰落，噪聲與干擾 。 主要有內(nèi)部噪聲和外部噪聲；鄰道干擾、同頻道干擾、互調(diào)干擾、遠近效應(yīng)干擾。一、噪聲一、噪聲的分類及特性的分類及特性 外部噪聲 才是真正對移動信道影響較大的噪聲。40通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部外部噪聲主要有自然噪聲及人為噪聲統(tǒng)稱為外部噪聲。自然噪聲中的大氣噪聲、太陽噪聲、銀河噪聲等。人為噪聲中的汽車點火系統(tǒng)、電器裝置電壓發(fā)生急劇變化（諸如電動機、電焊機、電氣開

20、關(guān)、工業(yè)設(shè)備噪聲等）所產(chǎn)生的火花放電形成的電磁輻射等。這些噪聲來源不同，頻率范圍和強度也不同。由美國ITT（國際電話電報公司）公布的各種噪聲功率與頻率的關(guān)系如圖7-8所示。41通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部圖7- 8 各種噪聲功率與頻率的關(guān)系 FaT042通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部 圖中，縱坐標(biāo)用等效噪聲系數(shù)Fa（dB）或噪聲溫度Ta(K)表示。Fa 實際上表示的是相對噪聲功率相對噪聲功率電平電平，即相對于基準(zhǔn)噪聲功率（N0=10 lg kT0BN ）的電平，其表示式為：0010lg10lg()NaaaNdBkT BTFkT BT Fa ( dB)=10 lg kTaB

21、N (dBm)10 lg k T0BN (dBm) = N (dBm)N 0 (dBm)式中，k為波茲曼常數(shù)，其值為1.3810 -23 W/ KHZ; T0=290K，BN為接收機有效噪聲帶寬（它近似等于接收機的帶寬）； 基準(zhǔn)噪聲功率N 0 (dBm).43通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部由圖7-8可以看出：當(dāng)移動臺工作頻率在100MHz左右，人為噪聲比較嚴重。當(dāng)移動臺工作頻率在150MHz左右，大氣噪聲、太陽噪聲、銀河噪聲都比接收機的內(nèi)部噪聲小，可以忽約不計。移動臺工作頻率在450MHz以下，自然噪聲強度低于人為噪聲。人為噪聲它是由汽車點火系統(tǒng)以及各種電氣裝置中電流或電壓發(fā)生急劇變

22、化（諸如電動機、電焊機、電氣開關(guān)、工業(yè)設(shè)備噪聲等）所產(chǎn)生的火花放電形成的電磁輻射。44通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部利用圖利用圖7-8估算平均人為噪聲功率估算平均人為噪聲功率 例如已知市區(qū)移動臺的工作頻率為450MHz，其接收機帶寬為16KHz，試求接收機輸入端的人為噪聲功率為多少dBw?解：基準(zhǔn)噪聲功率： N0=10 lg kT0BN =10lg（1.3810 -232901610 3） = -162dBw 查表得市區(qū)人為噪聲功率系數(shù)Fa=25dB， 故接收機輸入端的平均人為噪聲功率： N=Fa+ N0= -162 dBw +25dB=-137 dBw 。 45通信與信息技術(shù)教學(xué)部

23、通信與信息技術(shù)教學(xué)部1.內(nèi)部噪聲內(nèi)部噪聲內(nèi)部噪聲主要是系統(tǒng)設(shè)備本身各種電氣元件產(chǎn)生的噪聲。如導(dǎo)體中電子的熱運動所引起的熱噪聲熱噪聲；半導(dǎo)體載流子的起伏變化所引起的散彈噪聲散彈噪聲 。這些噪聲一般既無法避免，又不能準(zhǔn)確預(yù)測其波形，統(tǒng)稱為隨機噪聲隨機噪聲。它們的瞬時特征服從高斯分布，所以又稱高斯噪聲高斯噪聲。 由理論分析和實測表明，從直流到微波的頻率范圍內(nèi)，內(nèi)部噪聲功率譜密度為一常數(shù)，故又稱為白噪聲白噪聲。46通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部噪聲功率譜密度噪聲功率譜密度 與與 噪聲功率噪聲功率 噪聲功率譜密度噪聲功率譜密度是指單位頻帶（1Hz）內(nèi)噪聲功率 。白噪聲功率譜密度用 表示，其大小

24、與溫度成正比，即 = k T （7.2） 式中，k為波茲曼常數(shù)，T為有效噪聲絕對溫度。 的單位：W / Hz 。 噪聲功率噪聲功率則等于噪聲功率譜密度對接收機帶寬的積分。 2211ffffNdkTd (f2-f1為接收機帶寬)47通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部2. 外部噪聲外部噪聲 自然噪聲及人為噪聲統(tǒng)稱統(tǒng)稱為外部噪聲外部噪聲。如圖7-8所示。移動臺工作頻率在450MHz以下，自然噪聲強度低于人為噪聲，基本上可以不考慮。人為噪聲，它是由汽車點火系統(tǒng)以及各種電氣裝置中電流或電壓發(fā)生急劇變化所產(chǎn)生的火花放電形成的電磁輻射。這種噪聲的電磁波除直接輻射外，還可以通過電力線傳播并且由電力線和接

25、收天線間的電容性耦合而進入接收機,對接收信號形成噪聲干擾。 48通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部在城市中，由于工業(yè)電氣設(shè)備和道路上行駛的車輛來往密集，并且前后左右的周圍車輛點火噪聲相互交織，合成噪聲不再是脈沖性的，而是連續(xù)性噪聲連續(xù)性噪聲或疊加有沖擊性噪聲的連續(xù)性噪聲。 因此，這種環(huán)境噪聲的大小主要取決于汽車流量。 汽車噪聲的強度可用噪聲系數(shù)Fa表示，它與頻率的關(guān)系如圖7-9所示。49通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部圖 7-9 汽車噪聲與頻率的關(guān)系50通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部圖中的基準(zhǔn)噪聲功率為-134dBm，接收機帶寬BN為10KHz 下的噪聲功率。在常溫條件

26、（290K）下，如果在頻率為107Hz 的交通密度為100輛 / 時的情況下，則Fa= 50 dB，在交通密度為1000輛 / 時 的情況下，則Fa = 53 dB。51通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部 人為噪聲源的數(shù)量和集中程度隨時間和地點而異，只能用統(tǒng)計測試方法來表示，噪聲強度隨地點的分布近似服從對數(shù)的正態(tài)分布。 美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（National Bureau of Standards）公布的幾種典型環(huán)境噪聲系數(shù)平均值，如圖7-10所示。 52通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部圖 7-10 幾種典型環(huán)境的人為噪聲系數(shù)平均值城市商業(yè)區(qū)的噪聲系數(shù)比城城市商業(yè)區(qū)的噪聲系數(shù)比城市居民

27、區(qū)的噪聲系數(shù)高市居民區(qū)的噪聲系數(shù)高6 dB左右，比郊區(qū)則高左右，比郊區(qū)則高12 dB左右。左右。53通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部二、二、鄰道干擾和同頻道干擾鄰道干擾和同頻道干擾 在移動通信系統(tǒng)中，基站或移動臺接收機必須能在其他通信系統(tǒng)產(chǎn)生的眾多較強干擾信號中，檢出可能是較弱的有用信號。在接收遠距離移動臺信號時，往往不僅受到各種噪聲的干擾，而且還受到近的系統(tǒng)內(nèi)其它基站及系統(tǒng)外電臺的干擾，如圖7-11所示。 在蜂窩式移動通信網(wǎng)中，存在鄰近頻道（鄰道）干擾、同頻道干擾、互調(diào)干擾、阻塞干擾和遠近效應(yīng)等問題。 54通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部圖7-11移動通信中干擾示意圖 55通

28、信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部1.鄰道干擾鄰道干擾所謂鄰道干擾是指相鄰的或鄰近頻道之間信號的相互干擾。目前移動通信系統(tǒng)廣泛使用VHF（甚高頻）、UHF（特高頻）電臺，頻道間隔是25KHz。對話音信號又采用了調(diào)頻方式。發(fā)信機的調(diào)頻信號頻譜是很寬的。理論上講，調(diào)頻信號含有無窮多個邊頻分量，當(dāng)其中某些邊頻分量會落入鄰頻道接收機的通頻帶內(nèi)，就會造成鄰道干擾。 56通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部圖7-12 鄰道干擾 57通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部 (1) 調(diào)制邊帶擴展干擾調(diào)制邊帶擴展干擾 調(diào)頻語音信號（調(diào)頻波）具有n（n無窮大）對邊頻分量，如圖7-13（a）所示。 調(diào)制邊

29、帶擴展干擾是語音信號經(jīng)調(diào)頻后，它的某些邊帶頻率落入相鄰信道形成的干擾。 也就是說，如果它的某些邊頻分量落入鄰道接收機通帶內(nèi)，且強度可以與有用信號相比擬的話，就會造成調(diào)制邊帶干擾。 58通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部圖 7-13 鄰道干擾示意圖 BrBiBifBfsfFmJn Jn+1K-1K第第K-1信道發(fā)射信道發(fā)射機的調(diào)制邊帶機的調(diào)制邊帶的第的第n次邊頻落次邊頻落入第入第K信道。信道。fB59通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部Br為信道間隔（如25KHz） Fm為調(diào)制信號最高頻率，Bi為接收機帶寬（如16KHz）， fB移動臺的載頻?？紤]到發(fā)信機、接收機頻率不穩(wěn)定而造成的頻率

30、偏差fTR，在最壞情況下，落入鄰近頻道接收機的最低邊頻次數(shù)n可由下式?jīng)Q定：0 .5riT RLmfBBnF60通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部例如已知某移動臺信道間隔Br=25KHz，Bi=16KHz，fTR=2KHz，最高調(diào)制信號頻率Fm =3KHz，則：55.0FfBBnmTRirL結(jié)論：調(diào)頻信號的第五次邊頻落入相鄰信道。 61通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部為了減少鄰道干擾，除了限制發(fā)射信號帶寬，提高收、發(fā)信機的頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度外，還要求發(fā)射機的瞬時頻偏不超過最大允許值。 一般在發(fā)射機調(diào)制器中的語音加工（調(diào)制）電路中，均有瞬時頻偏控制（IDC）電路，它主要由放大、限幅和

31、鄰道干擾濾波三部分電路組成。 62通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部（2）發(fā)信機邊帶干擾）發(fā)信機邊帶干擾 發(fā)信機邊帶噪聲是指存在于以載頻為中心兩側(cè)分布的噪聲。即使發(fā)射機的調(diào)制器未加調(diào)制信號，以載頻為中心的噪聲分布也具有相當(dāng)寬的頻率范圍，這種噪聲稱為發(fā)信機邊帶噪聲。發(fā)信機邊帶噪聲的頻帶寬度從幾十KHz到數(shù)MHz，比頻道間隔大得多，其幅度比載頻低70dB-90dB，就其噪聲頻譜寬度，不僅在相鄰信道內(nèi)造成干擾，而且會在數(shù)MHz頻帶內(nèi)造成干擾。 63通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部2.同頻道干擾同頻道干擾 是指所有落到接收機通帶內(nèi)的與有用信號頻率相同或相近的無用信號的干擾。 它移動通信在

32、組網(wǎng)中采用頻率復(fù)用技術(shù)所出現(xiàn)的一種干擾。（1）同頻道干擾的概念 在移動通信系統(tǒng)中，為了提高頻率利用率，在相隔一定距離后，可以重復(fù)使用相同的頻率，這種方法稱為同頻道再用。如圖7-14所示。 64通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部圖 7-14 不同小區(qū)相同頻率的信道使用示意圖 65通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部 圖中在覆蓋半徑為R的地理區(qū)域（例如一個小區(qū)）C1內(nèi)使用無線信道頻率f1，又可以在距離為D處，覆蓋半徑也為R的另一小區(qū)C內(nèi)再次使用頻率f1。信道再用可以極大的提高頻率利用率，顯然，當(dāng)再用距離D越近，同頻道干擾就越嚴重。66通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部（2）射頻防護

33、比 為了保證傳輸質(zhì)量，必須使接收機輸入端的有用信號與同頻道干擾信號之比達到某個數(shù)值，該數(shù)值稱為射頻防護比。IS lg10lg10lg10ISISISS為有用信號功率，I為干擾信號功率。射頻防護比可用分貝表示:67通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部（3）同頻道再用距離D 在進行無線小區(qū)的頻率配置時，為提高頻率利用率，應(yīng)在滿足一定通信質(zhì)量的條件下，確定出相同頻率重復(fù)使用的最小距離，稱為同頻道再用距離。 允許同頻率重復(fù)使用的最小距離取決于許多因素。為了分析簡單，假定各基站與各移動臺的設(shè)備參數(shù)相同，地理條件也是理想的。這樣，同頻道再用距離與以下因素有關(guān)：68通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)

34、部調(diào)制方式 電磁波特性 假定傳播路徑是光滑的地平面，路徑損耗L由下式近似確定： （7.4） d是收、發(fā)天線之間的距離，ht、hr分別是發(fā)射天線和接收天線的高度。如果d以km計，ht、hr均以m計，則 L=120+40lg d 20lg( h thr ) （dB） （7.5）hhdLrt22469通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部基站覆蓋范圍或小區(qū)半徑為r0 。 通信工作方式（同頻單工通信和異頻雙工通信）。 要求的可靠通信概率。70通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部圖 7-15 雙工通信的同頻道再用距離示意圖 基站A和B使用相同的頻道，移動臺M正在接收基站A發(fā)射的信號，由于基站天線高

35、度大于移動臺天線高度，移動臺M處于小區(qū)的邊沿時，易于收到基站B發(fā)射的同頻道干擾。假若輸入到移動臺M接收機的有用信號與同頻道干擾之比等于射頻防護比（滿足要求），則A、B兩基站之間的距離即為同頻道再用距離，記作D。71通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部則雙工通信的同頻道再用距離： D = D I+D S=D I + r0=r0（1 + DI / D S） D I為同頻道干擾源至被干擾接收機M移動臺的距離 D S為有用信號的傳播距離即為小區(qū)的半徑 r0 40401010ISISSIDD式中S / I 為有用信號與干擾信號之比即射頻防護比。若取射頻防護比為8dB，由上式可求得同道再用距離 72通

36、信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部同頻道再用距離同頻道再用距離D與小區(qū)半徑與小區(qū)半徑r0的關(guān)系的關(guān)系 設(shè)干擾信號I和有用信號S的傳播損耗值分別 為LI和LS，由式（7.5）可列出LI=120+40 lg DI -20lg(hthr) (7.7-a)LS=120+40 lg DS -20lg(hthr) (7.7-b)傳播損耗差為：)(lg40dBDDLLSISI（7.8）73通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部 設(shè)A基站和B基站的發(fā)射功率平均為PT dBw，則移動臺M接收機輸入的信號功率和共頻道干擾功率分別為：dBwIdBwSLPLPITST用dB計的有用信號和干擾信號之比為： (7.

37、9)ISSSIdBILL74通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部由（7.9）式代入（7.8）式，可得： 4040(7.10)1010SSIIISDD式中S / I 為有用信號與干擾信號之比即射頻防護比。從理論分析和試驗表明，按無線小區(qū)內(nèi)可靠通信概率為90%考慮， S / I 需要達到25 dB，由式（7.6）可求得同頻道再用距離：2540000(1)(1)5.2(7.12)10ISDDrrDr75通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部例：基站天線有效高度為50m，移動臺天線高度為2m，由r0=10km和要求的有用信號和干擾信號的比S/I =22 dB，就可求解同道再用距離D。解： 先求D

38、I / DS55. 3104022DDSIkmDDDSI5 .4510)1 (由式（7.6）可得76通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部三、互調(diào)干擾三、互調(diào)干擾 1.互調(diào)干擾的基本概念和分類互調(diào)干擾的基本概念和分類 Def：互調(diào)干擾是由傳輸信道中的非線性電路產(chǎn)生的。當(dāng)兩個或多個不同頻率信號，同時作用在通信設(shè)備的非線性器件上，將產(chǎn)生許多組合頻率信號，其中的一部分與有用信號頻率相近可能落到接收機通帶內(nèi)，成為對有用信號的干擾，稱為互調(diào)干擾。 在移動通信系統(tǒng)中，互調(diào)干擾主要有種情況：發(fā)信機互調(diào)干擾、接收機互調(diào)干擾和發(fā)信機變頻濾波器及天線饋線等插接件接觸不良引起的互調(diào)干擾。77通信與信息技術(shù)教學(xué)部通

39、信與信息技術(shù)教學(xué)部2. 發(fā)信機的互調(diào)干擾發(fā)信機的互調(diào)干擾圖圖 7-16 基站發(fā)射機互調(diào)干擾示意圖基站發(fā)射機互調(diào)干擾示意圖 發(fā)射機的互調(diào)干擾是基站使用多部不同頻率的發(fā)射機所產(chǎn)生的特殊干擾。 78通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部 如圖7-16所示，基站發(fā)射機B的工作頻率為fB，經(jīng)衰耗 Lc dB，進入工作頻率為fA的發(fā)射機，三階互調(diào)頻率（2 fA fB ）是在發(fā)射機A的末級功率放大器中產(chǎn)生的，互調(diào)頻率（2 fB fA）是在發(fā)射機B中產(chǎn)生的。 在發(fā)射機A中產(chǎn)生的三階互調(diào)產(chǎn)物為2 fA fB，該互調(diào)產(chǎn)物又通過天線輻射出去，造成互調(diào)干擾。同樣，當(dāng)發(fā)射機A的信號進入發(fā)射機B時，也會產(chǎn)生2 fB f

40、A三階互調(diào)產(chǎn)物。 79通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部 等式左邊表示三階互調(diào)源頻率，而等式右邊表示受三階互調(diào)信號干擾的頻率。例如，已知干擾的頻率fA=150.2MHz 、fB=150.1MHz、fC =150.0MHz。問當(dāng)某用戶移動臺的接收頻率為150.3MHz時，能否產(chǎn)生三階互調(diào)干擾？解：由（B）式得 2fA fB = 150.3 MHz ；fA + fB fC = 150.3 MHz答：它既受兩信號三階互調(diào)干擾，又受三信號三階互調(diào)干擾。 2 (7.13)ABCABCDfffffff80通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部3接收機的互調(diào)干擾接收機的互調(diào)干擾 接收機的互調(diào)干擾是指

41、兩個或多個信號同時進入接收機高頻放大器或混頻器，只要它們的頻率滿足一定的關(guān)系，則由于接收機中器件的非線性特性，就有可能形成互調(diào)干擾。 就一般移動通信系統(tǒng)而言，三階互調(diào)干擾是主要的，其中又以兩信號三階互調(diào)干擾的影響最大。 接收機的互調(diào)干擾，可折算為同頻道干擾來估算對通信的影響。 81通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部 PSV為接收機的靈敏度（以dBw計） PIM為接收機的等效互調(diào)功率（dBw）為射頻防護比（dB） 8()12()SVIMdBdBPP3級話音質(zhì)量 4級話音質(zhì)量 82通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部四、遠近效應(yīng)四、遠近效應(yīng) 通常將近處無用信號壓制遠處有用信號的現(xiàn)象稱為遠

42、近效應(yīng)，又叫近端對遠端比干擾。 當(dāng)基站同時接收到兩個不同距離移動臺的信號時，若兩者頻率相同或鄰近，則基站接收到的遠端移動臺的較弱的有用信號會被近端移動臺的較強信號所淹沒。如圖7-17所示。 同樣當(dāng)一部移動臺接收基站的信號時，也很容易受到靠的很近的另一部移動臺發(fā)射的強信號的干擾。 83通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部圖 7-17 近端對遠端的干擾情況 84通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部 由于基站的位置與兩個分開的移動臺之間的路徑傳輸損耗不同而引起的接收功率差，這里稱之為近端 對 遠端比干擾，可表示為： )(2112dBddRdd的路徑損耗的路徑損耗遠端比干擾近端 假設(shè)在同樣的地

43、形、地物條件下，路徑傳輸損耗近似與距離的四次方成比例，則上式可表達為 近端 - 遠端比干擾Rd2d1 = 40lg(d2/d1) (dB)85通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部7.4 移動通信的組網(wǎng)方式 移動通信網(wǎng)絡(luò)有兩種體制 一種是小容量的大區(qū)制 一種是大容量的小區(qū)制。一、大區(qū)制移動通信網(wǎng)一、大區(qū)制移動通信網(wǎng) 1.大區(qū)制是指一個基站覆蓋著整個通信服務(wù)區(qū)，也就是一個通信服務(wù)區(qū)（如一個城市）內(nèi)只有一個基站負責(zé)移動通信的聯(lián)絡(luò)和控制，如圖 7-18所示。 86通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部圖 7-18 大區(qū)制移動通信示意圖 87通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部 2.大區(qū)制特點

44、 為了增大基站的覆蓋范圍，基站天線架設(shè)的很高，用戶數(shù)1000以下應(yīng)用，發(fā)射功率很大（一般為50 200 W左右），其覆蓋半徑為30 50 km.由于基站功率較大，而移動臺的電池容量有限，通常輸出功率較小，故移動臺距離基站較遠時，移動臺可以收到基站發(fā)來的信號（即下行信號），但基站卻收不到移動臺發(fā)出的信號（即上行信號）。88通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部 為了解決上行信號較弱的問題（如遠離基站或電波傳播條件差時），在服務(wù)區(qū)內(nèi)可增設(shè)若干外圍接收站或稱分集接收站。某些上行信號可通過分集接收站傳到基站，以保證在服務(wù)區(qū)內(nèi)的雙向通信質(zhì)量。 為了避免相互間的干擾，服務(wù)區(qū)內(nèi)所有頻道（一個頻道包含收、發(fā)

45、一對頻率）的頻率都不能重復(fù)，否則將產(chǎn)生嚴重的相互串?dāng)_，因而這種大區(qū)制的結(jié)構(gòu)對頻率利用率、服務(wù)區(qū)的覆蓋范圍以及通信容量產(chǎn)生了限制，滿足不了用戶數(shù)量增長的需要。 89通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部二、小區(qū)制移動通信網(wǎng)二、小區(qū)制移動通信網(wǎng) 稱為“蜂窩式”，在空間上實現(xiàn)頻率復(fù)用。 小區(qū)制是將整個服務(wù)區(qū)域劃分為若干個半徑為2 20 km 的小區(qū)域，每個小區(qū)域中設(shè)置一個基站，負責(zé)本小區(qū)內(nèi)所有移動用戶的聯(lián)絡(luò)和控制（無線通信）。同時，設(shè)置一個移動交換中心（MSC）統(tǒng)一控制這些基站協(xié)調(diào)地工作，實現(xiàn)小區(qū)之間移動用戶通信的轉(zhuǎn)接以及移動用戶與市話用戶的聯(lián)系。如圖7-19 所示。 90通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信

46、與信息技術(shù)教學(xué)部圖 7-19 小區(qū)制移動通信示意圖 91通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部 以每幾個小區(qū)構(gòu)成一個服務(wù)區(qū)又稱為一個區(qū)群區(qū)群。 同一區(qū)群內(nèi)不能使用相同信道（頻道），不同區(qū)群間可以采用信道再用技術(shù)。 圖中小區(qū)編號代表不同的信道組信道組（即若干個信道構(gòu)成一個信道組）。經(jīng)過合理的配置，可以使相鄰區(qū)群使用相同的信道，并且不會互相干擾。 92通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部 小區(qū)制體制，存在切換問題問題，移動臺需要經(jīng)常的更換工作頻道。 無線小區(qū)的范圍越小，通話過程中轉(zhuǎn)換頻道的次數(shù)就越多，這樣對控制交換功能的要求就提高了，再加上基站數(shù)量的增加，組網(wǎng)的成本提高，所以無線小區(qū)的范圍也

47、不宜過小。通常實際工程中，無線小區(qū)半徑為 1 10 km 。 93通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部小區(qū)制分類小區(qū)制分類 帶（條）狀服務(wù)區(qū)帶（條）狀服務(wù)區(qū) 帶狀服務(wù)區(qū)是指用戶的分布呈帶狀（或條狀）。例如鐵路、長途、內(nèi)河航運的無線電話系統(tǒng)等都是帶狀服務(wù)區(qū)，如圖7-20 所示。 若采用不同信道組的兩個小區(qū)組成一個區(qū)群，這個稱為雙頻制或稱二信道組。即A小區(qū)為fA信道組，B小區(qū)為fB信道組），如圖7-20（a）所示。 94通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部圖7-20 條狀服務(wù)區(qū) 若采用不同信道組的三個小區(qū)組成一個區(qū)群，則稱為三頻制或三頻道組。如圖7-20b所示.95通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信

48、與信息技術(shù)教學(xué)部 兩個相鄰區(qū)域的連接處有適當(dāng)?shù)闹丿B區(qū)，可保證在小區(qū)的邊緣通話也不發(fā)生中斷 。但存在產(chǎn)生同頻干擾的危險。 同頻干擾最嚴重的區(qū)域，出現(xiàn)在小區(qū)的端點上，因為它距離產(chǎn)生同頻干擾的基站最近。96通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部 設(shè)n 頻制的帶狀服務(wù)區(qū)如圖7-22所示，a為相鄰小區(qū)重疊寬度，r為每個小區(qū)覆蓋半徑，第n+1區(qū)與第1區(qū)為同頻道小區(qū).如果采用雙頻制，則第三小區(qū)與第一小區(qū)為同頻道小區(qū)，其端點至產(chǎn)生同頻干擾的最近基站即第三小區(qū)基站距離為（3r-2a）。 97通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部圖 7-22 有用信號和同頻干擾信號的傳播距離 n+1區(qū)98通信與信息技術(shù)教學(xué)部

49、通信與信息技術(shù)教學(xué)部雙頻組雙頻組 2000020lg40lg () (7.14)3232NSdBraraUrrU0040 lg() (7.15)53NSdBraUrU三頻組三頻組 n頻組頻組 0040lg () (7.16)(21)NSdBnnaUrUrUN_-干擾信號; US -有用信號 r0 -干基站覆蓋區(qū)半徑; a重疊 區(qū)寬度第三小區(qū)來的同頻干擾信號電壓UN與第一小區(qū)來的有用信號US之比可視為電波傳播距離平方之比. 99通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部二頻制）( )(20dBUUSN三頻制）( )(28dBUUSN)( )(121lg40頻制ndBnUUSN在無重疊時即a = 0

50、的情況下得 100通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部2面狀服務(wù)區(qū)面狀服務(wù)區(qū) 當(dāng)服務(wù)區(qū)呈一個寬廣的平面時，稱為面狀服務(wù)區(qū)。(1)覆蓋區(qū)的覆蓋區(qū)的形狀形狀 若要使多個小區(qū)彼此鄰接、無空隙、無重疊的覆蓋整個服務(wù)區(qū)，常用圓內(nèi)接正多形來近似。這些多邊形，可能是正三角形、正方形或正六邊形等，如圖7-23所示。 101通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部圖 7-23 面狀服務(wù)區(qū)各種小區(qū)的形狀102通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部在覆蓋同樣面積的面狀服務(wù)區(qū)時，究竟選那種形狀好呢？在覆蓋同樣面積的面狀服務(wù)區(qū)時，究竟選那種形狀好呢？可以從五個方面進行比較可以從五個方面進行比較相鄰小區(qū)的中心間隔相

51、鄰小區(qū)的中心間隔 由圖7-23直接看出，正六邊形相鄰小區(qū)的中心間隔距離d最大，可以想象間隔愈大，各基站之間的干擾就會越小。所以正六邊形小區(qū)較好。103通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部 小區(qū)的有效面積小區(qū)的有效面積 在同樣半徑r的情況下，圓內(nèi)接正六邊形的面積大于圓內(nèi)接的正方形及三角形，即它更接近圓的面積。在覆蓋相同面積的服務(wù)區(qū)時，正六邊形僅需7個小區(qū)就可以了，而正方形則要9個小區(qū)，正三角形需13個小區(qū)。從這個角度來看，所需小區(qū)的個數(shù)少，建立的基站數(shù)就少，也就最經(jīng)濟了。104通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部重疊區(qū)寬度及面積重疊區(qū)寬度及面積 由圖7-23可以直觀的看出，正六邊形鄰接小

52、區(qū)之間重疊面積最小，這將使同頻干擾最小。105通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部所需最少頻道所需最少頻道( (信道信道) )組個數(shù)組個數(shù) 相鄰的小區(qū)顯然不能用相同的信道組，附近的若干小區(qū)也不能相同的信道組，只有不同區(qū)群的小區(qū)才能進行信道再用。106通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部圖 7-24 需要最少頻道組個數(shù) （a）所示的最少需要6個信道組圖（b）最少需要4個信道組,而圖（c）僅需要3個信道組就可做到整個服務(wù)區(qū)中，相鄰小區(qū)不使用相同信道組。結(jié)論：正六邊形構(gòu)成面狀服務(wù)區(qū)最好。結(jié)論：正六邊形構(gòu)成面狀服務(wù)區(qū)最好。107通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部(2)正六邊形區(qū)群的構(gòu)成正

53、六邊形區(qū)群的構(gòu)成 蜂窩式網(wǎng)：用正六邊形小區(qū)相鄰構(gòu)成整個面狀服務(wù)區(qū)是最好的。其形狀很象蜂窩，所以又稱為蜂窩式網(wǎng)。一個區(qū)群(族)：蜂窩式移動通信網(wǎng)通常是由若干個相鄰的小區(qū)組成一個區(qū)群(族)。構(gòu)成區(qū)群的基本條件：一是若干區(qū)群彼此鄰接組成蜂窩式服務(wù)區(qū)域，且無空隙的覆蓋整個面積。二是相鄰區(qū)群中，同信道的小區(qū)的中心間距應(yīng)相等并且最大。108通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部在滿足這兩個條件下構(gòu)成區(qū)群的小區(qū)個數(shù)N是有限的，且N應(yīng)滿足下式 式中：a 、b分別為相鄰?fù)诺佬^(qū)之間的二維距離。a 、b均為正整數(shù)，其中一個可以為0，但不能兩個同時為0。 由式（7.17）可算出各種區(qū)群內(nèi)所包含的小區(qū)個數(shù)，如表7

54、-3所示。22 (7.17)Naabb109通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部表7-3 區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)N的取值由表7-3可知，當(dāng)a = 1，b = 1時，N = 3 ，這表示由三個小區(qū)組成一個區(qū)群；當(dāng)a = 0，b= 3時，N = 9 ，這表示由九個小區(qū)組成一個區(qū)群。 a101021021032b122323434534N347912 13 161921 25 2728110通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部(3) 同頻小區(qū)再用距離同頻小區(qū)再用距離 dg 由表7-3可知，不同N值的所構(gòu)成的服務(wù)區(qū)域結(jié)構(gòu)圖形是不一樣的，如圖7-25所示，圖中dg表示相鄰區(qū)群的同信道組小區(qū)的中心間距，即

55、同頻再用距離同頻再用距離。111通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部 圖7-25 各種區(qū)群的結(jié)構(gòu)示意圖 112通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部 由圖看出，隨著N值的增加dg也增大。假設(shè)小區(qū)的輻射半徑（即圓心到正六邊形的頂點距離）為r0，則dg =D為：0/3RDrN03 (7.18)gDNdr 可見，在一個區(qū)群內(nèi)，小區(qū)數(shù)N越大，同信道的小區(qū)之間的距離dg就越遠，抗同頻干擾的性能也就越好。但在覆蓋相同服務(wù)區(qū)的情況下，頻率的利用率將會降低。同頻復(fù)用比113通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部（4）中心激勵和頂點激勵）中心激勵和頂點激勵 中心激勵方式是指基站位于小區(qū)的中心，由全方向天線即形成360圓形覆蓋區(qū)，如圖7-26(a)所示。圖 7-26 激勵方式 114通信與信息技術(shù)教學(xué)部通信與信息技術(shù)教學(xué)部 頂點激勵方式是指基站設(shè)置在每個正六邊形的三個頂點上，并用三個互成120的扇形張角覆蓋的定向天線，同樣也可覆蓋整個小區(qū)。頂點激勵的基站設(shè)置如圖7-26(b)所示。 由于頂點激勵方式采用定向天線，對于120主瓣之外的同頻干擾信號，天線方向性能提供一定的隔離度，從而降低了干