蜂窝移动通信组网技术精选PPT.ppt
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1、蜂窝移动通信组网技术蜂窝移动通信组网技术第1页,此课件共57页哦 数字移动通信的关键技术组网技术组网技术编码技术编码技术多址技术均衡技术均衡技术信令第2页,此课件共57页哦移动通信网按照服务区域覆盖方式分为:移动通信网按照服务区域覆盖方式分为:大区制小区制一、组网技术一、组网技术1.区域覆盖方式区域覆盖方式第3页,此课件共57页哦大区制大区制由一个基站(发射功率为50100 W)覆盖整个服务区,该基站负责服务区内所有移动台的通信与控制。大区制的覆盖半径一般为3050 km。采用这种大区制方式时,由于采用单基站制,没有重复使用频率的问题,因此技术问题并不复杂。只需根据所覆盖的范围,确定天线的高度
2、,发射功率的大小,并根据业务量大小,确定服务等级及应用的信道数。但也正是由于采用单基站制,因此基站的天线需要架设得非常高,发射机的发射功率也要很高。即使这样做,也只可保证移动台收到基站的信号,而无法保证基站能收到移动台的信号。因此这种大区制通信网的覆盖范围是有限的,只能适用于小容量的网络,一般用在用户较少的专用通信网中。一、组网技术一、组网技术第4页,此课件共57页哦大区制大区制可以在适当的地点设立若干个分集接收站来改善上行传输。一、组网技术一、组网技术第5页,此课件共57页哦小区制小区制小区制是指将整个服务区划分为若干小区,在每个小区设置一个基站,负责本小区内移动台的通信与控制。小区制的覆盖
3、半径一般为210km,基站的发射功率一般限制在一定的范围内,以减少信道干扰。同时还要设置移动业务交换中心,负责小区间移动用户的通信连接及移动网与有线网的连接,保证移动台在整个服务区内,无论在哪个小区都能够正常进行通信。由于是多基站系统,因此小区制移动通信系统中需采用频率复用技术。在相隔一定距离的小区进行频率再用,可以提高系统的频率利用率和系统容量,但网络结构复杂,投资巨大。尽管如此,为了获得系统的大容量,在大容量公用移动通信网中仍普遍采用小区制结构。一、组网技术一、组网技术第6页,此课件共57页哦小区制小区制一、组网技术一、组网技术PSTN另一有线网另一有线网MSCMSCBSCBSCBSCBS
4、CBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSCBSCBSC第7页,此课件共57页哦8小区频率重复再用小区频率重复再用37516324356175243612774251314第8页,此课件共57页哦小区制根据服务对象和地形的不同对服务区域小区制根据服务对象和地形的不同对服务区域划分为:划分为:-带状服务区-面状服务区一、组网技术一、组网技术第9页,此课件共57页哦带状服务区带状服务区这种区域的无线小区,按横向排列覆盖整个服务区,整个系统这种区域的无线小区,按横向排列覆盖整个服务区,整个系统由许多细小的无线小区相连而成。由许多细小的无线小区相连而成。基站天
5、线使用全向辐射,覆盖区形状是圆形;可进行频率复用;基站天线使用全向辐射,覆盖区形状是圆形;可进行频率复用;为防止同频干扰,相邻区域不能使用同一频率;为防止同频干扰,相邻区域不能使用同一频率;适用范围:适用范围:一般应用在铁路、公路、沿海和内河航道的移动通一般应用在铁路、公路、沿海和内河航道的移动通信系统。信系统。一、组网技术一、组网技术第10页,此课件共57页哦为防止同频干扰,相邻区域不能采用统一频率,为防止同频干扰,相邻区域不能采用统一频率,可采用二频组、三频组或四频组的频率配置可采用二频组、三频组或四频组的频率配置双频组和三频组的频率设置的示意图如下:双频组和三频组的频率设置的示意图如下:
6、一、组网技术一、组网技术第11页,此课件共57页哦面状服务区面状服务区在平面区域内划分小区。在平面区域内划分小区。全向天线的覆盖区是圆形的。为不留空隙覆盖整个服务区,全向天线的覆盖区是圆形的。为不留空隙覆盖整个服务区,各覆盖区之间一定要重叠。各覆盖区之间一定要重叠。考虑重叠后,每个小区实际上的考虑重叠后,每个小区实际上的有效覆盖区是一个圆的内接多边形。有效覆盖区是一个圆的内接多边形。考虑覆盖整个区域而没有重叠和间隙的几何形状,分为考虑覆盖整个区域而没有重叠和间隙的几何形状,分为正三正三角形、正方形和正六边形角形、正方形和正六边形一、组网技术一、组网技术正六边形aa正方形a正三角形第12页,此课
7、件共57页哦其中六边形在三种几何形状中具有最大的中心间隔和覆其中六边形在三种几何形状中具有最大的中心间隔和覆盖面积,而重叠区域宽度和重叠区域的面积又最小。所盖面积,而重叠区域宽度和重叠区域的面积又最小。所以小区都采用正六边形小区结构,正六边形构成的网络以小区都采用正六边形小区结构,正六边形构成的网络形同蜂窝,因此,形同蜂窝,因此,把小区形状为六边形的小区制移动通把小区形状为六边形的小区制移动通信网称为信网称为蜂窝网。蜂窝网。蜂窝网每区各使用一个无线电频率,但隔几区容许使用同蜂窝网每区各使用一个无线电频率,但隔几区容许使用同一频率,不会互相干扰。一频率,不会互相干扰。一、组网技术一、组网技术第1
8、3页,此课件共57页哦3、单位无线区群的构成应满足以下两个条件:、单位无线区群的构成应满足以下两个条件:1、若干单位无线区群能彼此邻接、若干单位无线区群能彼此邻接2、相邻单位无线区群的同频小区中心间隔距离、相邻单位无线区群的同频小区中心间隔距离dg是一样的。满足以上两个条件的是一样的。满足以上两个条件的关系式如下:关系式如下:N=a2+ab+b2式中式中N为构成单位无线区群的正六边形的数目。为构成单位无线区群的正六边形的数目。a及及b均为正整数,包括零在内,但均为正整数,包括零在内,但a、b不能同时为零。不能同时为零。按照以上条件,可确定按照以上条件,可确定N有如下数值有如下数值a=1b=1N
9、=3a=2b=0N=4a=2b=1N=7a=2b=2N=12a=3b=0N=9|第14页,此课件共57页哦 N=3 a=1b=1(dg/r0)=3N=4 a=2b=0(dg/r0)=3.46N=7 a=2b=1 (dg/r0)=4.58N=12 a=3b=2 (dg/r0)=6N=13 a=3b=1 (dg/r0)=6.24N=9 a=3 b=0 (dg/r0)=5.2dg是同频小区中心距离r0是小区半径dg/r0=3N 第15页,此课件共57页哦1123456711111r0dgN=7,a=2,b=1第16页,此课件共57页哦事实上服务区内的用户密度是不均匀的。因而在用户密度高的市中心可以使
10、事实上服务区内的用户密度是不均匀的。因而在用户密度高的市中心可以使小区面积小一点,而在郊区小区的面积可以大一些小区面积小一点,而在郊区小区的面积可以大一些一、组网技术一、组网技术第17页,此课件共57页哦 对于已设置好的蜂窝通信网,随着城市的发展,原来低对于已设置好的蜂窝通信网,随着城市的发展,原来低用户密度区可能变成高密度区,这时相应地在该地区设置新用户密度区可能变成高密度区,这时相应地在该地区设置新的基站,将小区面积划小,解决以上问题可用的基站,将小区面积划小,解决以上问题可用小区分裂小区分裂方方法。法。一、组网技术一、组网技术第18页,此课件共57页哦小区分裂小区分裂 小区分裂是小区分裂
11、是将拥塞的小区分成更小小区的方法将拥塞的小区分成更小小区的方法,每个小区,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功率。都有自己的基站,并相应地降低天线高度和减小发射功率。由于小区分裂由于小区分裂提高信道的复用次数提高信道的复用次数,使得单位面积内的,使得单位面积内的信道数目增加,因而能信道数目增加,因而能提高系统容量。提高系统容量。如果分裂后小区半径为原小区半径的一半,则是如果分裂后小区半径为原小区半径的一半,则是1:4的的分裂。分裂。一、组网技术一、组网技术第19页,此课件共57页哦无线小区的分裂(1:3)一、组网技术一、组网技术第20页,此课件共57页哦无线小区的分裂(1:
12、4)一、组网技术一、组网技术第21页,此课件共57页哦扇区化扇区化我们前面所说的小区都是指全向小区,即一个基站对应一个小区,有一我们前面所说的小区都是指全向小区,即一个基站对应一个小区,有一根发射天线,将无线电波辐射到根发射天线,将无线电波辐射到360度的范围。度的范围。如果采用全向小区,那么当同一地理区域内的如果采用全向小区,那么当同一地理区域内的MS数增加时,应该相应的增加小数增加时,应该相应的增加小区数以扩大容量。为了在该地理区域安装更多的小区,必须减小小区的大小,区数以扩大容量。为了在该地理区域安装更多的小区,必须减小小区的大小,而全向小区间的距离必须足够远,以防止同信道干扰和邻信道干
13、扰。这种冲突而全向小区间的距离必须足够远,以防止同信道干扰和邻信道干扰。这种冲突会降低蜂窝网络的性能。会降低蜂窝网络的性能。为了在同一地理区域内获得更大的容量,可以采用一种称为为了在同一地理区域内获得更大的容量,可以采用一种称为“扇区化扇区化”的技术,扇区的技术,扇区化即是将一个基站分成多个小区,每个小区都有自己的发射和接收天线,相当于一个独化即是将一个基站分成多个小区,每个小区都有自己的发射和接收天线,相当于一个独立的小区。立的小区。一、组网技术一、组网技术第22页,此课件共57页哦60扇形三叶草形三叶草形三角形三角形120扇形扇形三种主要的无线区图形第23页,此课件共57页哦60扇形三叶草
14、形三叶草形三角形三角形120扇形扇形第24页,此课件共57页哦天线基本功能天线基本功能辐射和接收无线电波:发射时,把高频电流转换为电磁波;接收时把电磁波转换为高频电流。通信天线种类通信天线种类按方向性:全向、定向天线按结构特性:线状天线、面状天线天线技术天线技术第25页,此课件共57页哦蜂窝组网蜂窝组网小区、扇区、载频的示意图小区、扇区、载频的示意图小区分布全向小区全向天线第26页,此课件共57页哦蜂窝组网蜂窝组网小区、扇区、载频的示意图小区、扇区、载频的示意图三扇区分布S3/3/3(9扇区载频)定向天线第27页,此课件共57页哦2.多信道共用多信道共用信道是通信网络传递信息的通道。信道是通信
15、网络传递信息的通道。在移动通信网的一个无线区内假设有在移动通信网的一个无线区内假设有n个信道,个信道,m个个用户,用户,m个用户对这个用户对这n个信道的使用有两种方式:个信道的使用有两种方式:独独立信道方式立信道方式和和多信道共用方式多信道共用方式。独立信道方式独立信道方式:设一个无线区内有:设一个无线区内有n个信道,对区域个信道,对区域内的每个用户分别指定一个信道,不同信道内的用户内的每个用户分别指定一个信道,不同信道内的用户不能互换信道。不能互换信道。一、组网技术一、组网技术第28页,此课件共57页哦独立信道方式示意图独立信道方式示意图 信道信道1 1用户用户1 2 3 4 5 6 7 8
16、1 2 3 4 5 6 7 8信道信道2 2用户用户 9 10 11 12 13 14 15 169 10 11 12 13 14 15 16.信道信道n用户用户m-7 m-6 m-5 m-4 m-3 m-2 m-1 mm-7 m-6 m-5 m-4 m-3 m-2 m-1 m一、组网技术一、组网技术第29页,此课件共57页哦 信道信道1 1用户用户1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1610 11 12 13 14 15 16 m-1 m m-1 m信道信道2 2.信道信道n 共用信道方式示意图共用信道方式示意图一、组网
17、技术一、组网技术第30页,此课件共57页哦两种方式的比较两种方式的比较:独立信道方式在信道分配原则上简单,但是信道不能独立信道方式在信道分配原则上简单,但是信道不能充分利用,即充分利用,即信道利用率低信道利用率低;多共用信道方式在相同多的用户的信道的情况下,会多共用信道方式在相同多的用户的信道的情况下,会使用户通话的阻塞概率明显下降,即可明显使用户通话的阻塞概率明显下降,即可明显提高信道提高信道的利用率的利用率。多信道共用可使用户数目明显增加。但也多信道共用可使用户数目明显增加。但也不是无止境的,否则将使阻塞率增加而影响质量。不是无止境的,否则将使阻塞率增加而影响质量。一、组网技术一、组网技术
18、第31页,此课件共57页哦采用多信道共用方式,在保持一定通话质量采用多信道共用方式,在保持一定通话质量的情况下,一个信道究竟平均分配多少用户的情况下,一个信道究竟平均分配多少用户才合理才合理?这就是我们要讨论的话务量和呼损问题。这就是我们要讨论的话务量和呼损问题。一、组网技术一、组网技术第32页,此课件共57页哦呼叫话务量呼叫话务量概念概念:指单位时间内(指单位时间内(1小时)进行的平均电话交换量小时)进行的平均电话交换量。公式表示:公式表示:A=Ct0 C每小时平均呼叫次数(包括呼叫成功和呼叫失败的每小时平均呼叫次数(包括呼叫成功和呼叫失败的次数);次数);t0每次呼叫平均占用信道的时间(包
19、括接续时间和通每次呼叫平均占用信道的时间(包括接续时间和通话时间)。话时间)。如果如果t0以小时为单位,则以小时为单位,则话务量话务量A的单位是爱尔兰的单位是爱尔兰(Erl)。一、组网技术一、组网技术第33页,此课件共57页哦呼损率呼损率概念概念:当多个用户共用时,会出现许多用户虽然发出呼叫,:当多个用户共用时,会出现许多用户虽然发出呼叫,但因无信道而不能通话但因无信道而不能通话(即呼叫失败(即呼叫失败)。)。在一个通信系统在一个通信系统中,造成呼叫失败的概率称为呼叫损失概率,中,造成呼叫失败的概率称为呼叫损失概率,简称为简称为呼损呼损率(率(B)。设设A为呼叫成功而接通电话的话务量,简称为呼
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