移动通信技术-电子教案---第4章课件.ppt
《移动通信技术-电子教案---第4章课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《移动通信技术-电子教案---第4章课件.ppt(80页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第四章:组网技术4.1 小区和区群的概念小区和区群的概念4.2 小区的设计与规划小区的设计与规划4.3 信道分配技术信道分配技术4.4 蜂窝移动通信系统的设计与实现蜂窝移动通信系统的设计与实现1第四章:组网技术【本章重点难点】z掌握小区、区群及频率复用的概念掌握小区、区群及频率复用的概念z采用小区制提高系统无线信道容量的基本原理采用小区制提高系统无线信道容量的基本原理及设计方法及设计方法z频率规划的基本概念和频率分配、信道分配方频率规划的基本概念和频率分配、信道分配方式式z系统服务等级、话务量与共用信道之间的关系系统服务等级、话务量与共用信道之间的关系z重点掌握移动通信的频率规划技术重点掌握移
2、动通信的频率规划技术24.1 小区和区群的概念z4.1.1小区的概念z4.1.2频率复用的概念z4.1.3区群的概念34.1.1 小区的概念z早期-大区制-缺点z小区,是将整个无线服务区域划分为一些相互紧邻但又不重叠的小区域,每一个小区域设置一个基站(BS),利用小功率发射机来进行小区域的覆盖,每一个基站的服务范围只限于本小区域内的用户。像这样由一个基站提供服务的一个小区域就称为通信系统的一个小区(cell)。44.1.2 频率复用的概念z信号在无限信道中传输时的衰减,是随着距离的增加而增大的,因而,利用传输损耗提供的隔离,在一个服务区内相距一定距离的两个小区,就可以使用相同的工作频率,只要这
3、两个小区之间的距离足够远,使得相互间的干扰在可接受的界限之内即可。由于各小区均采用小功率发射机,在无线服务区内就可以有许多使用相同频率的小区,这些小区称为同频小区。z一个频率在服务区内被不断地重复使用,称为频率复用。54.1.3 区群的概念z在小区制蜂窝移动通信系统中,为了防止邻频道干扰,相邻的小区不能使用同一个频道。为了保证同频小区之间有足够的距离,同频小区附近应有若干个小区都不能使用相同的频率。这些在地理位置上相邻,但不能使用相同频率的小区就组成了一个区群(或成为簇)。z一个区群内含有的小区数称为区群的大小。z一个频率只能在不同的区群中才可以使用。z一个服务区是由许多区群在地理位置上相互连
4、接、不断重复来实现覆盖的。6区群的特点z区群应具有这样的特点:区群和区群相连,应能无缝隙无重叠地覆盖服务区;且相连之后的区群仍能满足对同频小区之间距离的要求。7小区频率分配的基本原则z在对小区进行频率分配时,一方面要尽量充分地使用系统的可用频率,另一方面要尽量减小各小区之间的频道干扰。z通常的做法是将整个系统的可用频道数按区群的大小分为N组(每一组中都不含相邻的频道,例如每一组中的频率都相距N个频点),将这N组频率分别分给一个区群中的N个小区。这样一个区群就可共用系统的所有频率。区群在服务区中不断重复的过程中,系统的所有频率也在被不断重复使用。8组网技术组网过程中必须解决如下一系列技术问题,才
5、能使网络正常运行:z(1)频率资源的管理与频率的有效利用问题;z(2)蜂窝网同频复用与同道干扰问题;z(3)多信道、多用户共用与多址接入问题;z(4)用户移动性与网络移动性的管理问题;z(5)有限的频率资源与越来越多的通信容量要求问题;z(6)PLMTS网与公用电话网、ISDN、PDN以及与其他移动网的互联、互通问题;z(7)信令网与网络智能化问题等。94.2 小区的设计与规划z根据无线服务区域的形状,可将服务区域分为带状服务区和面状服务区。不同形状的服务区域,其覆盖网络具有不同的结构形式。104.2.1 带状服务区的设计与规划z带状服务区是指用户的分布呈现带状,例如高速公路、铁路、运输河道等
6、。1.一维情况:-带状服务区z铁路、公路沿线z沿海城市11带状服务区z对于带状服务区,如果小区的基站采用全方向性天线,则覆盖区域为圆形;但对于带状区域来说,采用方向性天线更为合适,这时覆盖区域呈椭圆形。z带状服务区在进行频率复用时,为避免同频干扰,可采用二频组(2个小区组成一个区群)、三频组或多频组。z由于移动台经常是处于移动状态的,移动台从一个小区移动到另一个小区时,为了保证通话的连续性(不掉话),一般在设计时,应考虑在两个相邻小区的连接处要有一定的覆盖交叠深度,但是交叠不能太深,交叠太深会引起越区干扰。12f1f2f1f2f1f2二频组二频组f1f2f3f2f3f1三频组三频组134.2.
7、2 面状服务区的设计与规划z1、小区的形状小区的形状取决于电波的传输条件和天线的方向性。圆形辐射区有交叠。考虑无缝无交叠覆盖时的正多边形只有3种:正三角形、正方形和正六边形。其中,正六边形的频率利用率最高且同频干扰最小。143种形状小区参数比较:z内接圆的正多边形:15服务区面积一定的情况下,正六边形的形状最接近服务区面积一定的情况下,正六边形的形状最接近理想圆形,用它覆盖整个服务区所需基站数最少。理想圆形,用它覆盖整个服务区所需基站数最少。选择小区形状考虑的内容n小区有效面积n交叠区区域面积n相邻小区中心点的距离n相邻小区的数目16采用正六边形构成小区的原因z在覆盖同样大小的区域时,采用正六
8、边形小区结构所需要的小区数目最少,即所需要的基站数目最少,因而最经济;z采用正六边形小区,相邻小区之间的邻道干扰最小;z在同频道载干比指标相同的情况下,采用正六边形小区所需要的最小不同频道组数最小。17区群的组成及同频小区之间的距离z频率复用距离是指在满足通信质量的条件下,允许使用相同频道的小区之间的最小距离。z所谓最小距离是要保证在接收机输入端有用信号电平与同频干扰信号电平之比(即同频载干比C/I)应大于射频保护比(一般模拟信号射频保护比为18dB,GSM的射频保护比为9dB)。18区群z区群的组成:不同信道的小区组成一个区群区群,只有不同区群的小区才能进行信道再用。z区群的组成应满足两个条
9、件:两个条件:1.区群之间可以邻接,且无空隙无重叠地进行覆盖;2.二是邻接之后的区群应保证各个相邻同信道之间的距离相等。N=i2+ij+j2 19区域覆盖同频道再用距离(同频干扰)及区群图案的选取z在满足一定通信质量的条件下,允许使用相同频道的无线区之间的最小距离为同频道再用的最小安全距离,称同频道再用距离同频道再用距离D。z所谓“安全”系指接收机输入端的有用信号与同频道干扰的比值已大于射频防护比。20区域覆盖(续)同频道再用距离(同频干扰)及区群图案的选取若干扰源数记为M,则21区群及其图案z同频道小区间距离:d2=3NR2zN越大d越大;R越大d越大zd越大同频干扰越小,但在覆盖区域相同的
10、情况下频率利用率将越低zd大于等于D(同频道再用距离)的情况下,N越小越好22区群图案的选取干 扰 数 M1236n=4要求2.823.353.564.42n=3.53.273.984.475.45n=33.995.015.757.2323区群图案的选取4小区图案N=4,D=3.46R7小区图案小区图案 N=7,D=4.6R9小区图案N=9,D=5.2R12小区图案N=12,D=6R13小区图案N=13,D=6.24R16小区图案N=16,D=6.9R19小区图案N=19,D=7.55R(d2=3NR2)对于M=6的干扰,至少应选用N=7的图案,才能满足D/R4.42的要求。24同频复用比z同
11、频道小区间隔距离公式可写为z通常将D/r称为同频复用比(或频率复用因子),它是蜂窝移动通信系统中计算同频干扰和频率复用距离的一个重要参数。z不同区群的同频复用比(表4-4)25同频干扰比和系统容量z由前面的讨论可知,小的同频干扰与大的系统容量是相矛盾的,即同频复用比D/r越小,系统容量越大,但D/r越大,同频干扰越小,则传输质量越好。因此,在实际的蜂窝移动通信系统设计中,应对这两个参数进行协调和折中。26小区的激励方式z基站位于小区的中央,并采用全方向性天线进行小区覆盖,这种覆盖方式称为“中心激励”。z将基站设计安置在每个六边形小区的3个顶点上,每个基站采用三副120度扇形辐射的定向天线,分别
12、覆盖3个相邻小区的各三分之一区域,这种覆盖方式称为“顶点激励”。27中心激励与顶点激励28提高系统容量的小区覆盖方式z移动通信系统的蜂窝式网络结构其优点之一是能够不断增加容量。z增加容量的方法:小区分裂小区的扇区化29小区分裂及信道配置z小区分裂方法小区分裂方法1)将小区半径缩小并增加新的基站。2)在原基站采用方向性天线将小区扇区化,30提高系统容量的小区覆盖方式 31小区分裂及信道配置小区分裂小区分裂Cell splitting右图为7小区复用,对于120度扇区,第一层的干扰源数目由6下降到2!32小区分裂(续)小区分裂的图例33小区分裂z小区分裂作用z1)提高系统容量提高系统容量(将小区半
13、径缩小并增加新的基站。)z2)提高频率利用率提高频率利用率(在原基站采用方向性天线将小区扇区化)34小结z小区分裂就是一种将拥塞的小区分成更小的小区的方法,分裂后的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机功率。z由于小区分裂能够提高信道的复用次数,因而能提高系统容量。即通过设定比原小区半径更小的新小区和在原有小区间安置这些小区(叫做微小区),使得单位面积内的信道数目增加,从而增加系统容量。35扇区的概念z可以通过使用定向天线代替基站中单独的一根全向天线来减小蜂窝系统中的同频干扰,其中每个定向天线辐射某一特定的扇区。z由于使用了定向天线,小区将只接收同频小区中一部分小区的干扰。z这
14、种使用定向天线来减小同频干扰,从而提高系统容量的技术叫做裂向(即扇区化)。z同频干扰减小的因素决定于使用扇区的数目。36扇区的概念(续)扇区划分37小区扇区化的劣势z利用小区扇区化提高系统容量的一个不利之处是会导致每个基站的天线数目增加,且由于某一频道的覆盖范围减小,会增加切换的次数。但现在的基站都支持扇区化,允许移动台在同一个小区内进行不同扇区之间的切换,而不需要MSC的介入。384.3 信道分配技术z在双工移动通信系统中,一对移动用户在通话时需要占用一对频率,即一个信道,而每对移动用户的通话时间是有限的,大部分时间信道处于空闲状态。因此,一个信道只分配给一对用户显然是很不经济的,这样做信道
15、不能得到充分利用。394.3.1 空闲信道的选取方法z在移动通信系统中,采用多信道共用技术是提高频率利用率的有效方法。z目前在移动通信公网中常用的空闲信道的选取方式为专用呼叫信道方式。40专用呼叫信道方式z专用呼叫信道方式是在系统所使用的信道中设置1个或2个专门用于呼叫的信道,这些信道不用于通话,而是作为控制信道,专门用于处理用户的呼叫、向用户发出选呼和指定通信用的语音信道等。41专用呼叫信道方式的工作方式z只要移动台未在通话,均停在呼叫信道上守候。当某一移动台要发起呼叫时,就通过该专用呼叫信道发出呼叫请求信号。基站收到呼叫请求信号并确认其有效后,通过专用呼叫信道给它指定一个可用的空闲语音信道
16、,主叫移动台根据指令转入该空闲语音信道。然后,基站再在专用呼叫信道上发被呼叫移动台的选呼信号,被呼叫移动台应答后,接收基站指令,转入另一空闲语音信道。这时,主叫移动台和被呼叫移动台就可以进行通话了。通话结束后,移动台再自动返回到专用呼叫信道守候。42专用呼叫信道方式的优点z专用呼叫信道方式的主要优点是处理呼叫速度快,用户等待时间短,当用户数很多,呼叫又比较繁忙时,专用呼叫信道的效率较高。因此,这种方式适用于呼叫频繁的大容量系统,目前,800MHz、900MHz与1800MHz频段上的公用移动电话网均采用专用呼叫信道方式。43专用呼叫信道方式的缺点z专用呼叫信道方式的主要缺点是会发生同抢。因此,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 移动 通信 技术 电子 教案 课件
限制150内