第2章 移动通信原理.ppt

蜂窝的概念:系统设计基础 ◆ 蜂窝的基本概念 ◆ 频率复用 ◆ 信道分配策略 ◆ 切换策略 ◆ 干扰与系统容量 ◆ 提高蜂窝系统容量 §2.1 蜂窝的基本概念 1. 大区制 早期移动通信系统 ? ? 大区制 l?? 单一、高发射功率，天线在高处 l 基站发射～50w,覆盖半径30～50Km l?? 运行于中小城市或业务量,不大的大 城市。早期在1千平方英里范围,支 持最多同时用户12。 l?? 无频率复用问题 大区制 优点: 网络结构简单、经济,无需独立交换设备； 缺点: 容量低,用户容量在1000以下,总话务量在20爱尔兰以下 2. 小区制 ●解决频谱拥挤，增加容量，即利用有限频谱提供很高的容量 ●蜂窝的概念。 ·多个低功率发射的小区 ·每个区覆盖小 ·每个基站分配总信道数的一部分 ·靠近的基站分配不同的信道组，以减少干扰 ·信道可复用多次，从而增加容量，但同信道干扰可接受。 §2.2 频率复用 l小区制将每个小区的覆盖限制到其边界内，可使用同一组信道在相距足够远的小区使用。 l频率复用或频率规划：为系统内所有小区的基站选择和分配信道组的设计过程。 1. 小区形状 l 为了实现无缝隙覆盖，一个个天线辐射源产生的覆盖圆形必然会产生重叠。在通信中重叠区就是干扰区。那么在理论上采用什么样的多边形无缝隙结构才能使实际的天线覆盖圆圈重叠最小呢？ l 多个小区覆盖大区，但无重叠。无重叠、等面积覆盖只有三种形状：正三角形，正方形和正六边形。 小区形状 小区形状 2. 基站发射机的位置 3. 频率复用概念 频率复用 ◆蜂窝移动通信系统中为了满足用户数量不断增长的需求,同时又要避免干扰，采用了频率复用的方法； ◆相邻近小区不能采用相同的信道，而为了实现同一信道在服务区内重复使用，同信道小区之间留有足够的空间隔离距离。满足空间隔离距离的区域称为频率复用区。 ◆在同一个频率复用区内的小区组成了一个蜂窝区群，且只有在不同的区群间的小区才能实现信道复用。 ◆区群组成的基本条件：区群之间可以互相邻接，且无缝隙、无重叠的进行覆盖；相互邻接的区群应保证各个相邻同信道小区之间的距离相等  在第一代模拟移动通信网中经常采用7*3/21区群结构，即每个区群中包含7个基站，而每个基站覆盖3个小区，每个频率只用一次。在第二代数字式GSM系统中，经常采用4*3/12模式；其结构如下： 4．?频率复用分析 频率复用分析 频率复用分析 频率复用分析 频率复用分析 频率复用分析 每簇小区数： 则每簇的小区数N有 把 代入，得： 即有： 频率复用分析 例2.1???整个33MHz分配给一个FDD蜂窝系统。使用2个25 KHz的单工信道构成全双工的话音或控制信道，计算每小区可用信道数。（a）4-小区复用；（b）7-小区复用；（c）12-小区复用；(d)若1MHz的频谱专用做控制信道，确定在三种系统中每小区的控制与话音信道均匀分配方案。 频率复用分析 解：总信道数： ＝ ＝660 (a) N=4, 660/4=165 信道 (b) N=7, 660/7=95 信道 (c) N=12, 660/12=55 信道 （d）可用控制信道数： ＝20 将每个小区尽可能分配相同的信道数 总话音信道数： ＝640 频率复用分析 当N=4时 ： 控制： 20/4＝5，（实际上，每小区只需分配一个信令信道） 话音： ＝160 当N=7时 ： 控制：20/7=3 （ 20=6×3+2×1） 话音： ＝91 （640=4×91+3×92 =92×5+90×2） 频率复用分析 控制：6个小区，每个为3；1个小区，每个为2； 话音：4个小区，每个为91；3个小区每个为92； （或5个小区，每个92；2个小区，每个90）； 实际上，每小区一个控制信道。 频率复用分析 当N=12时： 控制 =1，（ 20=8×2＋4×1） 话音 =53，（640=53×8＋54×4） 控制：8小区，每个 2；4小区，每个 1； 话音：8小区，每个53；4小区 每个 54； 实际：每小区1个信令信道。 §2.3 信道分配策略 ◆原因：为提高系统容量，小区制的移动通信系统采用信道复用技术。 ◆信道分配：在一定的约束条件下，在一簇小区内优化分配信道，有效利用有限信道资源，提高系统容量 ◆