第七章移动通信网的组网技术.pptVIP

通信原理 第7章 移动通信网的组网技术 引 言 移动通信在追求最大容量的同时，还要追求最大的覆盖面积，也就是无论移动用户移动到什么地方，移动通信系统都应该覆盖到。当然，目前的移动通信系统还无法做到这一点，但它应能够在其覆盖的区域内提供良好的语音和数据通信。而要实现移动用户在其覆盖范围内的良好通信，就必须有一个通信网支撑，这个通信网就是移动通信网。 为了实现移动用户在网络覆盖范围内的有效通信，必须解决移动通信组网的问题。组网过程中必须解决如下一系列技术问题，才能使网络正常运行： （1）频率资源有限，如何解决频率利用低的问题； （2）移动通信系统的网络如何构成； （3）移动通信系统中信道如何分配？如何共用信道； （4）如何保证移动用户通信过程的连续性，实现有效的越区切换； （5）移动通信网络如何管理移动用户； （6）移动通信网中采用什么样的信令系统。 【案例7.1】 在20世纪70年代于美国纽约开通的IMTS（Improved Mobile Telephone Service）系统，仅能提供12对信道。也就是说，网中只允许12对用户同时通话，倘若同时出现第13对用户要求通话，就会发生阻塞。 图7.1 大区制移动通信系统IMTS示意图 7.1 移动通信网的基本概念 移动通信网是承载移动通信业务的网络，主要完成移动用户与固定用户、移动用户之间的信息交换。一般来说，移动通信网络由两部分组成：空中网络和地面网络。 空中网络是移动通信网的主要部分，主要包括： （1）多址接入。在给定的频率资源下，如何提高系统的容量是蜂窝移动通信系统的重要问题。多址接入要解决的问题是在给定的频率资源下如何共享，以使得有限的资源能传输更大容量的信息。由于采用何种多址接入方式直接影响到系统容量，所以一直是人们关注的热点。 （2）频率复用和蜂窝小区。频率复用和蜂窝小区是一种蜂窝组网的概念，最早是由美国贝尔实验室提出的。蜂窝的概念真正解决了公用移动通信系统要求容量大与频率资源有限的矛盾。 （3）切换和位置更新。采用蜂窝式组网后，切换技术显得十分重要。多址接入方式不同，切换技术也不同。位置更新是移动通信所特有的，由于移动用户要在移动通信网中任意移动，网络需要在任何时刻联系到用户，以实现对移动用户的有效管理。 地面网络主要包括： （1）服务区内各个基站的互相连接。 （2）基站与固定网（PSTN、ISDN和PDN等）的连接。 7.2 区域覆盖和信道配置 无线电波的传输损耗是随着距离的增加而增加的，并且与地形环境密切相关。由VHF和UHF的传播特性可知，一个基站只能在其天线高度的视距范围为移动用户提供服务，这样的覆盖区称为一个无线电区，或简称小区。为了使服务区达到无缝覆盖，就需要采用多个基站来覆盖给定的服务区。根据服务区域覆盖方式的不同可将移动通信网划分为大区制和小区制。虽然目前大区制的应用不多，但对于容量小、用户密度低的宏小区等蜂窝网都具有大区制移动通信网的特点，所以本节将分别探讨大区制和小区制的网络覆盖问题，同时还将讨论移动通信系统中信道的分配问题。 7.2.1 区域覆盖 1.大区制 大区制是指在一个服务区域（一个城市或一个地区）内只设置一个基站，由它负责移动通信的联络和控制，大区制适用于用户少的地区。 大区制的覆盖区域大，基站的发射机输出功率也较大，一般在200W左右，覆盖半径约30-50km。要求基站的天线架设很高，当移动台离基站较远时，能较好的接收基站发来的信号，但基站收不到移动台的信号，这是因为移动台发射功率小的缘故。为了解决两个方向上信号强度不一致的问题，可以在适当的地点设立若干个分集接收站，接收附近移动台的信号，然后通过有线传输的方式将信号转发给基站。在大区制中，每个移动台使用的频率都不相同，否则会产生严重的相互干扰，这种体制下频率的利用率和容量都受到限制，满足不了用户增长的需要。 大区制的优点是建网简单、投资少、见效快，在用户较少的地域非常适宜。在经济发达的市或县预计远期规划时可以考虑小区制，但从初期用户不太多和节约投资的情况下，应先采用大区制。 2.小区制 小区制就是把整个服务区域划分为若干个小区，每个小区设置一个基站，负责本小区内移动通信的联络和控制。同时还要在几个小区间设置移动交换中心，统一控制各小区之间用户的通信接续，以及移动用户与固定用户的联系。 每个小区设置一个发射功率为5-10W的小功率基站，覆盖半径一般为5-10km。可以给每个小区分配不同的频率，但这样需要大量的频率资源，且频谱的利用率低，为了提高频谱的利用率，需要将相同的频率在相隔一定距离的小区中重复使用，使用相同频率的小区（同频小区）之间的干扰足够小，这种技术称为同频复用。 根据服务对象、地形分布及干扰等因素的不同，可将小区制移动通信网划分为带状网和蜂窝网。 1）带状网