北大無線通信課件第二章無線通信模型

2.1頻率再使用

（FrequencyReuse）

早期的移動(dòng)通訊設(shè)計(jì)思想是用安裝在高塔天線大功率發(fā)射的方法盡可能地覆蓋大的通訊面積。這種方法確實(shí)可以實(shí)現(xiàn)大面積覆蓋，但是它排除了頻率再使用的可能性。例如：70年代Bell在紐約的移動(dòng)通信系統(tǒng)雖可覆蓋上千平方英里的范圍，但僅能提供12個(gè)通信業(yè)務(wù)信道。

頻率再使用概念的引入使得解決上述問題有了突破性進(jìn)展，由此誕生了一個(gè)利用有限頻段覆蓋無限大面積的通訊方案。2.1頻率再使用（FrequencyReuse）1小區(qū)

蜂窩系統(tǒng)是由很多基站組成的。系統(tǒng)分配給每個(gè)基站一定的頻寬，或稱之為一定的信道數(shù)。該基站覆蓋的區(qū)域稱之為小區(qū)。小區(qū)2FrequencyReuse原理相鄰小區(qū)使用不同信道，從而防止相互干擾。通過限制小區(qū)的覆蓋面積，使得同信道組可以在不同地方重復(fù)使用。設(shè)計(jì)和分配蜂窩（Cellular）系統(tǒng)基站頻率叫做頻率再使用（FrequencyReuse）。

FrequencyReuse原理3六邊形設(shè)計(jì)

圖2-1標(biāo)出了一種小區(qū)為等邊六邊形FrequencyReuse的設(shè)計(jì)方案。標(biāo)有相同字母的小區(qū)使用相同的信道。原則上講除六邊形外，

矩形和等邊三角形的小區(qū)方案也具有無限擴(kuò)展性，因而可以采納到FrequencyReuse的設(shè)計(jì)方案中。但是，它們的覆蓋效率都不如六邊形高。

因此，到目前為止最適合的小區(qū)方案是六邊形。

六邊形設(shè)計(jì)4圖2-1.六邊形小區(qū)示意圖

圖2-1.六邊形小區(qū)示意圖5中心激勵(lì)與邊緣激勵(lì)（Center-ExcitedCell，Edge-ExcitedCell）

在六邊形設(shè)計(jì)中，BS可以設(shè)計(jì)在六邊形的中心（稱為：Center-ExcitedCell）或設(shè)計(jì)在三線交點(diǎn)處（稱為：Edge-ExcitedCell）。通常，在Center-Excitedcell中使用全向天線，而在Edge-excitedcell中則使用扇形天線。在實(shí)際應(yīng)用中，由于環(huán)境的復(fù)雜性，小區(qū)的形狀并非嚴(yán)格的六邊形。因此，它的設(shè)計(jì)必須參考實(shí)際測(cè)量結(jié)果。大多數(shù)小區(qū)允許其輻射半徑的相對(duì)偏差為1/4。中心激勵(lì)與邊緣激勵(lì)（Center-ExcitedC6FrequencyReuse設(shè)計(jì)在Cellular系統(tǒng)中，每個(gè)小區(qū)有k個(gè)信道，由N個(gè)小區(qū)組成一個(gè)簇（Cluster）。在這個(gè)cluster中共有S個(gè)不同信道，即： S=kN (2-1)如果這個(gè)Cluster被重復(fù)使用了M次，總共的信道個(gè)數(shù)為： C=MkN=MS (2-2)FrequencyReuse設(shè)計(jì)7從(2-2)中可以看出，整個(gè)系統(tǒng)容量正比于復(fù)用次數(shù)M。N表示Cluster大小，它的取值一般為：4，7或12。如果保持容量C不變，減小N則須使M值增大。這種作法相當(dāng)于在保持系統(tǒng)通信容量不變的前提下，減少使用不同信道的小區(qū)個(gè)數(shù)。因此，這些信道的重復(fù)用次數(shù)必須增加，即：FrequencyReuse效率增加。定義FrequencyReuse因子為1/N。從(2-2)中可以看出，整個(gè)系統(tǒng)容量正比于復(fù)用次數(shù)M8用下列公式可以在六邊形小區(qū)Cluster中找到Co-channel小區(qū)： N=

（2-3）其中i和j分別為沿小區(qū)的一個(gè)鏈路跨越i個(gè)小區(qū),再逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)跨越j(luò)個(gè)小區(qū)

（如圖2-2所示）。

用下列公式可以在六邊形小區(qū)Cluster中找到Co-9圖2-2同信道小區(qū)分布圖

圖2-2同信道小區(qū)分布圖102.2信道設(shè)計(jì)策略(ChannelAssignmentStrategies)

固定分配策略每一小區(qū)事先分配了一定數(shù)量的信道。任何從呼叫到通訊建立都必須建立在本小區(qū)有空閑信道的基礎(chǔ)之上。否則，呼叫將被拒絕。動(dòng)態(tài)分配策略在本小區(qū)無空閑信道的情況下，通過MSC到相鄰近小區(qū)中借用一個(gè)信道使通訊得以建立。缺點(diǎn)：這就增大了MSC的處理負(fù)擔(dān)。

2.2信道設(shè)計(jì)策略(ChannelAssignment112．3切換

當(dāng)移動(dòng)站在不中斷通訊的情況下從一小區(qū)穿進(jìn)另一小區(qū)時(shí)，MSC自動(dòng)地將這個(gè)通訊業(yè)務(wù)切換到第二小區(qū)的一個(gè)信道上的過程稱之為切換。這個(gè)過程不僅包括識(shí)別一個(gè)新的BS過程。而且還包括把語音信道和控制信令信道同時(shí)切換到另一個(gè)BS上的過程。2．3切換當(dāng)移動(dòng)站在不中斷通訊的情12為防止不必要的切換和切換掉機(jī)，切換信號(hào)門限是經(jīng)過仔細(xì)策劃而設(shè)置的。首先，切換必須在信號(hào)衰落到原BS可容忍的最小接收值以前（通常為-90dB~-100dB）。設(shè)切換門限為，則 （2-4）是設(shè)計(jì)切換門限的重要參量。

為防止不必要的切換和切換掉機(jī)，切換信號(hào)門限是經(jīng)過仔細(xì)13若值太小，可能導(dǎo)致在切換過程尚未完成時(shí)的掉機(jī)。特別是對(duì)快速移動(dòng)的用戶這個(gè)問題尤為嚴(yán)重。若值太大，系統(tǒng)可能進(jìn)行不必要的切換。圖2-3示意了典型的切換過程。上面提到的功率值和應(yīng)是在一段時(shí)間內(nèi)的平均值。因?yàn)?，從用戶到BS的信號(hào)由于電磁波的相干效應(yīng)會(huì)經(jīng)歷瞬時(shí)的衰落（大約20dB~30dB）。若值太小，可能導(dǎo)致在切換過程尚未完成時(shí)的掉機(jī)。14圖2-3.切換門限設(shè)計(jì)圖

圖2-3.切換門限設(shè)計(jì)圖15在第一代模擬Cellular系統(tǒng)中，信號(hào)的強(qiáng)度是由BS檢測(cè)并由MSC監(jiān)視的。BS通過檢測(cè)所有語音信道判斷移動(dòng)站相對(duì)自己的位置。此外，每一BS還有另一個(gè)接收機(jī)檢測(cè)相鄰BS中的移動(dòng)站的信號(hào)。這個(gè)接收機(jī)稱為定位器。定位器是由MSC控制監(jiān)視那些可能需要切換的MS發(fā)出的信號(hào)?；诒綛S語音信道和相鄰BS定位器檢測(cè)的結(jié)果，MSC決定是否需要切換。在第一代模擬Cellular系統(tǒng)中16

第二代數(shù)字TDMA通訊系統(tǒng)中，切換是以MS輔助決定的。每個(gè)MS檢測(cè)周圍BS發(fā)出的信號(hào)，并不斷向本BS匯報(bào)。當(dāng)它發(fā)現(xiàn)從某個(gè)BS來的信號(hào)強(qiáng)度超出本BS信號(hào)一定量時(shí)，切換立即開始。這種切換方式的切換速度大大高于第一代通訊系統(tǒng)，而且MSC也可以從該項(xiàng)繁重的任務(wù)中解放出來。應(yīng)該指出,不同系統(tǒng)在接受和處理切換的策略可能很不相同的。它們主要體現(xiàn)在切換優(yōu)先權(quán)的設(shè)置上。

第二代數(shù)字TDMA通訊系統(tǒng)中，切換是以MS輔助172．4干擾(Interference)（1）

本小區(qū)其他用戶，（2）

臨近小區(qū)用戶（3）

系統(tǒng)干擾

從本質(zhì)上講，

系統(tǒng)干擾可分為co-channel干擾和adjacentchannel干擾。

2．4干擾(Interference)182．4．1．Co-Channel干擾co-channel小區(qū)

由于Cellular系統(tǒng)中采用了Frequencyreuse技術(shù)，在一個(gè)給定的足夠大的地區(qū)上并存著數(shù)個(gè)使用相同信道的小區(qū)。這些小區(qū)稱之為co-channel小區(qū)。這些小區(qū)間的干擾稱為Co-channel干擾。

2．4．1．Co-Channel干擾19

一般地講，co-channel干擾強(qiáng)度是小區(qū)半徑R和co-channel小區(qū)間距D的函數(shù)。增加D/R值，即增大co-channel小區(qū)的間距與小區(qū)覆蓋半徑的比值，它相當(dāng)于增大co-channel小區(qū)的RF的隔離度。定義Q為FrequencyReuse比為： Q=D/R

(2-5)一般地講，co-channel干擾強(qiáng)度是小區(qū)半徑R20對(duì)六邊形小區(qū)，R定義為六邊形的中心到小區(qū)最遠(yuǎn)的距離。于是有Q= (2-6)式中Q值越小Co-channel干擾越大，而此時(shí)小區(qū)系統(tǒng)容量越大（因?yàn)閏luster尺度越小）。

相反，大的Q值可以減小co-channel干擾但卻而減小區(qū)系統(tǒng)容量。因此，不難看出減小Co-channel干擾是以減小容量為代價(jià)的。

對(duì)六邊形小區(qū)，R定義為六邊形的中心到小區(qū)最遠(yuǎn)的距離。21

信號(hào)與co-channel干擾的強(qiáng)度比值可以這樣計(jì)算。設(shè)：MS的接收信號(hào)強(qiáng)度與co-channel干擾強(qiáng)度比為S/I,co-channel小區(qū)的個(gè)數(shù)為。于是就有

S/I= (2-6)

其中S為BS給用戶的信號(hào)強(qiáng)度。

信號(hào)與co-channel干擾的強(qiáng)度比值可以這樣計(jì)22應(yīng)用信號(hào)衰落的公式

（２-７）其中

是距離信號(hào)源為點(diǎn)測(cè)量出的功率值，

是距離信號(hào)源為d點(diǎn)的功率預(yù)測(cè)值。應(yīng)用信號(hào)衰落的公式23假定：所有路徑的co-channel的BS發(fā)射功率相同，且路徑損耗相同，則（２-６）式可寫為：

在單層干擾和所有co-channel小區(qū)具有相同的距離的條件下，信躁比可由cluster尺度表示：

S/I= （２-９）

S/I=上式表示了S/I與系統(tǒng)總?cè)萘康年P(guān)系。（２-８）假定：所有路徑的co-channel的BS發(fā)射功率相同， 242.4.2.相鄰信道的干擾（AdjacentChannelInterference）

來自相鄰頻率段上的干擾叫相鄰信道干擾。這種干擾是由于接收機(jī)濾波器阻帶泄露造成的。

當(dāng)移動(dòng)通訊中接收機(jī)遠(yuǎn)離BS而鄰近一個(gè)相鄰信道的發(fā)射機(jī)時(shí)，相鄰信道的干擾問題尤為嚴(yán)重。

2.4.2.相鄰信道的干擾（AdjacentChann25減小相鄰信道干擾的方法除了應(yīng)用高質(zhì)量濾波器外，精心設(shè)計(jì)小區(qū)的頻率分配也是解決問題的一條途徑。為此，在一個(gè)cluster中應(yīng)選擇在同一小區(qū)內(nèi)使用的頻率間隔盡可能的大。另外，功率控制是降低干擾的一個(gè)有效方法。使每個(gè)手機(jī)發(fā)射最小的必要功率可以大大降低相鄰信道干擾。在實(shí)際系統(tǒng)中手機(jī)的發(fā)射功率是由BS控制的。減小相鄰信道干擾的方法除了應(yīng)用高質(zhì)量262.5系統(tǒng)的容量：中繼和服務(wù)質(zhì)量(SystemCapacity：TrunkingandGradeofService)

對(duì)系統(tǒng)容量的估計(jì)是建立在中繼理論（TrunkingTheory）上的。該理論是由Erlang在19世紀(jì)末建立的。

2.5系統(tǒng)的容量：中繼和服務(wù)質(zhì)量(Syst27Trunking概念的應(yīng)用使得較少信道可服務(wù)于大量用戶的通信業(yè)務(wù)。Cellular系統(tǒng)是依賴它的Trunking系統(tǒng)提供給每個(gè)用戶通話服務(wù)的。在Trunking系統(tǒng)，空閑信道被放置在閑置信道組中。當(dāng)用戶呼叫時(shí)，系統(tǒng)隨機(jī)地從閑置信道組中分配出一個(gè)信道供用戶使用。而閑置信道組中的信道數(shù)減少一個(gè)。用戶通話結(jié)束，信道將被放回閑置信道組。如果用戶呼叫時(shí)，閑置信道組中無閑置信道，則呼叫被拒絕。Trunking概念的應(yīng)用使得較少信道可服28中繼系統(tǒng)根據(jù)用戶呼叫的統(tǒng)計(jì)特性使系統(tǒng)容納較多的用戶，通訊公司也正是應(yīng)用中繼理論來確定一個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)應(yīng)分配給多少信道的。

中繼系統(tǒng)按照呼叫處理方式分為兩種：一種是當(dāng)呼叫被拒后，這次呼叫不被記憶，該用戶的再喊叫視為一個(gè)新的喊叫。這種系統(tǒng)稱為：B系統(tǒng)。另一種系統(tǒng)稱為C系統(tǒng)，它記憶用戶的喊叫并利用排隊(duì)理論處理用戶再呼叫。

中繼系統(tǒng)根據(jù)用戶呼叫的統(tǒng)計(jì)特性使系統(tǒng)29一般來講，設(shè)計(jì)一個(gè)Trunking系統(tǒng)需要考慮很多因素，如：夜間用戶使用系統(tǒng)的概率小，而周五下午5點(diǎn)鐘左右系統(tǒng)的使用率極高等。在這里僅介紹一種簡(jiǎn)單的B系統(tǒng)模型。

對(duì)中繼系統(tǒng)服務(wù)的主要指標(biāo)是指在一定服務(wù)等級(jí)下的系統(tǒng)容量。其中：服務(wù)等級(jí)用呼損率描述，即：如果用戶在100次呼叫中有兩次被拒絕，則呼損率為：2%。容量Erlang則由信道的負(fù)載密度決定，一個(gè)Erlang表示占滿一個(gè)信道的負(fù)載密度：1小時(shí)/小時(shí)，或1分鐘/一分鐘。

一般來講，設(shè)計(jì)一個(gè)Trunking系統(tǒng)需要30

在Trunking系統(tǒng)中，每個(gè)用戶對(duì)信道的負(fù)載密度貢獻(xiàn)定義為：呼叫頻度乘以用戶每次通話的平均時(shí)間： （2-10）式中：和H分別代表呼叫頻度和平均每次通話時(shí)間。如果系統(tǒng)服務(wù)區(qū)內(nèi)有U個(gè)用戶，則他們對(duì)信道總共的負(fù)載密度貢獻(xiàn)為： A=U (2-11)若系統(tǒng)有C個(gè)信道，則每個(gè)信道負(fù)載密度為： (2-12) 在Trunking系統(tǒng)中，每個(gè)用戶對(duì)信31系統(tǒng)可承受的負(fù)載密度叫做系統(tǒng)容量，它是由系統(tǒng)處理呼叫方式和允許呼損率決定。由統(tǒng)計(jì)關(guān)系可以導(dǎo)出B系統(tǒng)中容量和呼損率的關(guān)系為：

（2-12）

式中：

代表呼叫被拒絕的概率，A是（2-11）中定義的系統(tǒng)容量，C為中繼信道數(shù)。表2-1該出了（2-12）的數(shù)值解。

系統(tǒng)可承受的負(fù)載密度叫做系統(tǒng)容量，它32

信道數(shù)量C

容量

呼損率＝0.01

＝0.005

＝0.002

＝0.001

2

54

10202440701000.153

0.869

1.36

4.46

12.0

15.3

29.0

56.1

84.1

0.105

0.701

1.13

3.96

11.1

14.2

27.3

53.7

80.9

0.065

0.535

0.900

3.43

10.1

13.0

25.7

51.0

77.4

0.046

0.439

0.762

3.090

9.41

12.2

24.5

49.2

75.2

B系統(tǒng)的Erlange容量

信道數(shù)容量呼損率＝0.00533例題： 設(shè)一個(gè)蜂窩系統(tǒng)屬于B系統(tǒng)，它由W=98個(gè)小區(qū)組成，每個(gè)小區(qū)有40個(gè)信道。如果每個(gè)用戶平均每小時(shí)用2次電話，每次3分鐘，設(shè)定呼損率為0.2%，則該系統(tǒng)可以支持多少個(gè)用戶。如果呼損率為0.1%,則可支持多少用戶。例題：34解：每個(gè)用戶對(duì)負(fù)載密度的貢獻(xiàn)為： =（2/60）3=0.1Erlangs 若C=40和GOS=0.002,查表2-1得到，小區(qū)的容量為=25.7Erlangs. 所以，小區(qū)可支持的用戶數(shù)U可由下式計(jì)算 U=25.7/0.1=257 若呼損率為GOS=0.001,查表2-1得到，小區(qū)的容量為=24.5Erlangs.解：每個(gè)用戶對(duì)負(fù)載密度的貢獻(xiàn)為：35則：小區(qū)可支持的用戶數(shù) U=24.5/0.1=245系統(tǒng)支持用戶數(shù)可由： N=UW計(jì)算得到=257x98=25186 =245x98=24010

在結(jié)束本章之前，應(yīng)當(dāng)指出：隨著電話提供上網(wǎng)服務(wù)，上述估計(jì)值會(huì)遠(yuǎn)低與服務(wù)要求。則：小區(qū)可支持的用戶數(shù)362.1頻率再使用

（FrequencyReuse）

早期的移動(dòng)通訊設(shè)計(jì)思想是用安裝在高塔天線大功率發(fā)射的方法盡可能地覆蓋大的通訊面積。這種方法確實(shí)可以實(shí)現(xiàn)大面積覆蓋，但是它排除了頻率再使用的可能性。例如：70年代Bell在紐約的移動(dòng)通信系統(tǒng)雖可覆蓋上千平方英里的范圍，但僅能提供12個(gè)通信業(yè)務(wù)信道。

頻率再使用概念的引入使得解決上述問題有了突破性進(jìn)展，由此誕生了一個(gè)利用有限頻段覆蓋無限大面積的通訊方案。2.1頻率再使用（FrequencyReuse）37小區(qū)

蜂窩系統(tǒng)是由很多基站組成的。系統(tǒng)分配給每個(gè)基站一定的頻寬，或稱之為一定的信道數(shù)。該基站覆蓋的區(qū)域稱之為小區(qū)。小區(qū)38FrequencyReuse原理相鄰小區(qū)使用不同信道，從而防止相互干擾。通過限制小區(qū)的覆蓋面積，使得同信道組可以在不同地方重復(fù)使用。設(shè)計(jì)和分配蜂窩（Cellular）系統(tǒng)基站頻率叫做頻率再使用（FrequencyReuse）。

FrequencyReuse原理39六邊形設(shè)計(jì)

圖2-1標(biāo)出了一種小區(qū)為等邊六邊形FrequencyReuse的設(shè)計(jì)方案。標(biāo)有相同字母的小區(qū)使用相同的信道。原則上講除六邊形外，

矩形和等邊三角形的小區(qū)方案也具有無限擴(kuò)展性，因而可以采納到FrequencyReuse的設(shè)計(jì)方案中。但是，它們的覆蓋效率都不如六邊形高。

因此，到目前為止最適合的小區(qū)方案是六邊形。

六邊形設(shè)計(jì)40圖2-1.六邊形小區(qū)示意圖

圖2-1.六邊形小區(qū)示意圖41中心激勵(lì)與邊緣激勵(lì)（Center-ExcitedCell，Edge-ExcitedCell）

在六邊形設(shè)計(jì)中，BS可以設(shè)計(jì)在六邊形的中心（稱為：Center-ExcitedCell）或設(shè)計(jì)在三線交點(diǎn)處（稱為：Edge-ExcitedCell）。通常，在Center-Excitedcell中使用全向天線，而在Edge-excitedcell中則使用扇形天線。在實(shí)際應(yīng)用中，由于環(huán)境的復(fù)雜性，小區(qū)的形狀并非嚴(yán)格的六邊形。因此，它的設(shè)計(jì)必須參考實(shí)際測(cè)量結(jié)果。大多數(shù)小區(qū)允許其輻射半徑的相對(duì)偏差為1/4。中心激勵(lì)與邊緣激勵(lì)（Center-ExcitedC42FrequencyReuse設(shè)計(jì)在Cellular系統(tǒng)中，每個(gè)小區(qū)有k個(gè)信道，由N個(gè)小區(qū)組成一個(gè)簇（Cluster）。在這個(gè)cluster中共有S個(gè)不同信道，即： S=kN (2-1)如果這個(gè)Cluster被重復(fù)使用了M次，總共的信道個(gè)數(shù)為： C=MkN=MS (2-2)FrequencyReuse設(shè)計(jì)43從(2-2)中可以看出，整個(gè)系統(tǒng)容量正比于復(fù)用次數(shù)M。N表示Cluster大小，它的取值一般為：4，7或12。如果保持容量C不變，減小N則須使M值增大。這種作法相當(dāng)于在保持系統(tǒng)通信容量不變的前提下，減少使用不同信道的小區(qū)個(gè)數(shù)。因此，這些信道的重復(fù)用次數(shù)必須增加，即：FrequencyReuse效率增加。定義FrequencyReuse因子為1/N。從(2-2)中可以看出，整個(gè)系統(tǒng)容量正比于復(fù)用次數(shù)M44用下列公式可以在六邊形小區(qū)Cluster中找到Co-channel小區(qū)： N=

（2-3）其中i和j分別為沿小區(qū)的一個(gè)鏈路跨越i個(gè)小區(qū),再逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)跨越j(luò)個(gè)小區(qū)

（如圖2-2所示）。

用下列公式可以在六邊形小區(qū)Cluster中找到Co-45圖2-2同信道小區(qū)分布圖

圖2-2同信道小區(qū)分布圖462.2信道設(shè)計(jì)策略(ChannelAssignmentStrategies)

固定分配策略每一小區(qū)事先分配了一定數(shù)量的信道。任何從呼叫到通訊建立都必須建立在本小區(qū)有空閑信道的基礎(chǔ)之上。否則，呼叫將被拒絕。動(dòng)態(tài)分配策略在本小區(qū)無空閑信道的情況下，通過MSC到相鄰近小區(qū)中借用一個(gè)信道使通訊得以建立。缺點(diǎn)：這就增大了MSC的處理負(fù)擔(dān)。

2.2信道設(shè)計(jì)策略(ChannelAssignment472．3切換

當(dāng)移動(dòng)站在不中斷通訊的情況下從一小區(qū)穿進(jìn)另一小區(qū)時(shí)，MSC自動(dòng)地將這個(gè)通訊業(yè)務(wù)切換到第二小區(qū)的一個(gè)信道上的過程稱之為切換。這個(gè)過程不僅包括識(shí)別一個(gè)新的BS過程。而且還包括把語音信道和控制信令信道同時(shí)切換到另一個(gè)BS上的過程。2．3切換當(dāng)移動(dòng)站在不中斷通訊的情48為防止不必要的切換和切換掉機(jī)，切換信號(hào)門限是經(jīng)過仔細(xì)策劃而設(shè)置的。首先，切換必須在信號(hào)衰落到原BS可容忍的最小接收值以前（通常為-90dB~-100dB）。設(shè)切換門限為，則 （2-4）是設(shè)計(jì)切換門限的重要參量。

為防止不必要的切換和切換掉機(jī)，切換信號(hào)門限是經(jīng)過仔細(xì)49若值太小，可能導(dǎo)致在切換過程尚未完成時(shí)的掉機(jī)。特別是對(duì)快速移動(dòng)的用戶這個(gè)問題尤為嚴(yán)重。若值太大，系統(tǒng)可能進(jìn)行不必要的切換。圖2-3示意了典型的切換過程。上面提到的功率值和應(yīng)是在一段時(shí)間內(nèi)的平均值。因?yàn)?，從用戶到BS的信號(hào)由于電磁波的相干效應(yīng)會(huì)經(jīng)歷瞬時(shí)的衰落（大約20dB~30dB）。若值太小，可能導(dǎo)致在切換過程尚未完成時(shí)的掉機(jī)。50圖2-3.切換門限設(shè)計(jì)圖

圖2-3.切換門限設(shè)計(jì)圖51在第一代模擬Cellular系統(tǒng)中，信號(hào)的強(qiáng)度是由BS檢測(cè)并由MSC監(jiān)視的。BS通過檢測(cè)所有語音信道判斷移動(dòng)站相對(duì)自己的位置。此外，每一BS還有另一個(gè)接收機(jī)檢測(cè)相鄰BS中的移動(dòng)站的信號(hào)。這個(gè)接收機(jī)稱為定位器。定位器是由MSC控制監(jiān)視那些可能需要切換的MS發(fā)出的信號(hào)?；诒綛S語音信道和相鄰BS定位器檢測(cè)的結(jié)果，MSC決定是否需要切換。在第一代模擬Cellular系統(tǒng)中52

第二代數(shù)字TDMA通訊系統(tǒng)中，切換是以MS輔助決定的。每個(gè)MS檢測(cè)周圍BS發(fā)出的信號(hào)，并不斷向本BS匯報(bào)。當(dāng)它發(fā)現(xiàn)從某個(gè)BS來的信號(hào)強(qiáng)度超出本BS信號(hào)一定量時(shí)，切換立即開始。這種切換方式的切換速度大大高于第一代通訊系統(tǒng)，而且MSC也可以從該項(xiàng)繁重的任務(wù)中解放出來。應(yīng)該指出,不同系統(tǒng)在接受和處理切換的策略可能很不相同的。它們主要體現(xiàn)在切換優(yōu)先權(quán)的設(shè)置上。

第二代數(shù)字TDMA通訊系統(tǒng)中，切換是以MS輔助532．4干擾(Interference)（1）

本小區(qū)其他用戶，（2）

臨近小區(qū)用戶（3）

系統(tǒng)干擾

從本質(zhì)上講，

系統(tǒng)干擾可分為co-channel干擾和adjacentchannel干擾。

2．4干擾(Interference)542．4．1．Co-Channel干擾co-channel小區(qū)

由于Cellular系統(tǒng)中采用了Frequencyreuse技術(shù)，在一個(gè)給定的足夠大的地區(qū)上并存著數(shù)個(gè)使用相同信道的小區(qū)。這些小區(qū)稱之為co-channel小區(qū)。這些小區(qū)間的干擾稱為Co-channel干擾。

2．4．1．Co-Channel干擾55

一般地講，co-channel干擾強(qiáng)度是小區(qū)半徑R和co-channel小區(qū)間距D的函數(shù)。增加D/R值，即增大co-channel小區(qū)的間距與小區(qū)覆蓋半徑的比值，它相當(dāng)于增大co-channel小區(qū)的RF的隔離度。定義Q為FrequencyReuse比為： Q=D/R

(2-5)一般地講，co-channel干擾強(qiáng)度是小區(qū)半徑R56對(duì)六邊形小區(qū)，R定義為六邊形的中心到小區(qū)最遠(yuǎn)的距離。于是有Q= (2-6)式中Q值越小Co-channel干擾越大，而此時(shí)小區(qū)系統(tǒng)容量越大（因?yàn)閏luster尺度越小）。

相反，大的Q值可以減小co-channel干擾但卻而減小區(qū)系統(tǒng)容量。因此，不難看出減小Co-channel干擾是以減小容量為代價(jià)的。

對(duì)六邊形小區(qū)，R定義為六邊形的中心到小區(qū)最遠(yuǎn)的距離。57

信號(hào)與co-channel干擾的強(qiáng)度比值可以這樣計(jì)算。設(shè)：MS的接收信號(hào)強(qiáng)度與co-channel干擾強(qiáng)度比為S/I,co-channel小區(qū)的個(gè)數(shù)為。于是就有

S/I= (2-6)

其中S為BS給用戶的信號(hào)強(qiáng)度。

信號(hào)與co-channel干擾的強(qiáng)度比值可以這樣計(jì)58應(yīng)用信號(hào)衰落的公式

（２-７）其中

是距離信號(hào)源為點(diǎn)測(cè)量出的功率值，

是距離信號(hào)源為d點(diǎn)的功率預(yù)測(cè)值。應(yīng)用信號(hào)衰落的公式59假定：所有路徑的co-channel的BS發(fā)射功率相同，且路徑損耗相同，則（２-６）式可寫為：

在單層干擾和所有co-channel小區(qū)具有相同的距離的條件下，信躁比可由cluster尺度表示：

S/I= （２-９）

S/I=上式表示了S/I與系統(tǒng)總?cè)萘康年P(guān)系。（２-８）假定：所有路徑的co-channel的BS發(fā)射功率相同， 602.4.2.相鄰信道的干擾（AdjacentChannelInterference）

來自相鄰頻率段上的干擾叫相鄰信道干擾。這種干擾是由于接收機(jī)濾波器阻帶泄露造成的。

當(dāng)移動(dòng)通訊中接收機(jī)遠(yuǎn)離BS而鄰近一個(gè)相鄰信道的發(fā)射機(jī)時(shí)，相鄰信道的干擾問題尤為嚴(yán)重。

2.4.2.相鄰信道的干擾（AdjacentChann61減小相鄰信道干擾的方法除了應(yīng)用高質(zhì)量濾波器外，精心設(shè)計(jì)小區(qū)的頻率分配也是解決問題的一條途徑。為此，在一個(gè)cluster中應(yīng)選擇在同一小區(qū)內(nèi)使用的頻率間隔盡可能的大。另外，功率控制是降低干擾的一個(gè)有效方法。使每個(gè)手機(jī)發(fā)射最小的必要功率可以大大降低相鄰信道干擾。在實(shí)際系統(tǒng)中手機(jī)的發(fā)射功率是由BS控制的。減小相鄰信道干擾的方法除了應(yīng)用高質(zhì)量622.5系統(tǒng)的容量：中繼和服務(wù)質(zhì)量(SystemCapacity：TrunkingandGradeofService)

對(duì)系統(tǒng)容量的估計(jì)是建立在中繼理論（TrunkingTheory）上的。該理論是由Erlang在19世紀(jì)末建立的。

2.5系統(tǒng)的容量：中繼和服務(wù)質(zhì)量(Syst63Trunking概念的應(yīng)用使得較少信道可服務(wù)于大量用戶的通信業(yè)務(wù)。Cellular系統(tǒng)是依賴它的Trunking系統(tǒng)提供給每個(gè)用戶通話服務(wù)的。在Trunking系統(tǒng)，空閑信道被放置在閑置信道組中。當(dāng)用戶呼叫時(shí)，系統(tǒng)隨機(jī)地從閑置信道組中分配出一個(gè)信道供用戶使用。而閑置信道組中的信道數(shù)減少一個(gè)。用戶通話結(jié)束，信道將被放回閑置信道組。如果用戶呼叫時(shí)，閑置信道組中無閑置信道，則呼叫被拒絕。Trunking概念的應(yīng)用使得較少信道可服64中繼系統(tǒng)根據(jù)用戶呼叫的統(tǒng)計(jì)特性使系統(tǒng)容納較多的用戶，通訊公司也正是應(yīng)用中繼理論來確定一個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)應(yīng)分配給多少信道的。

中繼系統(tǒng)按照呼叫處理方式分為兩種：一種是當(dāng)呼叫被拒后，這次呼叫不被記憶，該用戶的再喊叫視為一個(gè)新的喊叫。這種系統(tǒng)稱為：B系統(tǒng)。另一種系統(tǒng)稱為C系統(tǒng)，它記憶用戶的喊叫并利用排隊(duì)理論處理用戶再呼叫。

中繼系統(tǒng)根據(jù)用戶呼叫的統(tǒng)計(jì)特性使系統(tǒng)65一般來講，設(shè)計(jì)一個(gè)Trunking系統(tǒng)需要考慮很多因素，如：夜間用戶使用系統(tǒng)的概率小，而周五下午5點(diǎn)鐘左右系統(tǒng)的使用率極高等。在這里僅介紹一種簡(jiǎn)單的B系統(tǒng)模型。

對(duì)中繼系統(tǒng)服務(wù)的主要指標(biāo)是指在一定服務(wù)等級(jí)下的系統(tǒng)容量。其中：服務(wù)等級(jí)用呼損率描述，即：如果用戶在100次呼叫中有兩次被拒絕，則呼損率為：2%。容量Erlang則由信道的負(fù)載密度決定，一個(gè)Erlang表示占滿一個(gè)信道的負(fù)載密度：1小時(shí)/小時(shí)，或1分鐘/一分鐘。

一般來講，設(shè)計(jì)一個(gè)Trunking系統(tǒng)需要66

在Trunking系統(tǒng)中，每個(gè)用戶對(duì)信道的負(fù)載密度貢獻(xiàn)定義為：呼叫頻度乘以用戶每次通話的平均時(shí)