基地台.PPT

Chapter 3 蜂巢式通訊技術 Fundamentals of Cellular Communications 課程目標 對抗無線電波相互的干擾（interference）與增加系統容量，是行動通訊系統必須面對的課題。 在本章中將解釋為何行動通訊系統在無線電網路端會採用蜂巢式架構。 接下來說明建構蜂巢式行動通訊系統的技術。其中包括頻率重複使用（frequency reuse）、多重存取（multiple access），以及提昇蜂巢式通訊系統容量的細胞分割（cell splitting）等方法。 章節目錄 蜂巢式網路網路的概念 無線電波干擾 頻率重複使用 增進系統容量 改善通訊品質 多重存取 結語 作業 Section 3.1蜂巢式網路網路的概念Concept of Cellular Network 蜂巢式網路（Cellular Network） 如何增加系統的容量? 基地台降低發射的功率，如此基地台的涵蓋面積就會縮小，同樣的空間可以容納更多的基地台與倍數成長的使用者。這就是所謂蜂巢式網路（cellular network）的概念。 見圖3-1 在採用蜂巢式通訊的架構下，我們將介紹 基地台的功能及種類 線電波干擾問題及其解決之道 圖 3?1 細胞網路觀念 基地台（Base Station） 提供後端網路與使用者手機間的溝通管道。 包含無線電收發機及天線等設備。 基地台具有 設定通話頻道。 調節基地台功率，動態改變發射功率。 配合跳頻技術，增加對雜訊干擾的容忍度。 無線電天線 天線通常都是放置在較高的位置，以達良好的電波收發效果。 無線電天線可分成 指向性天線（directional antenna），圖3-3 全向性天線（omni directional antenna），圖3-4 其他的無線電天線 台北捷運車站的洩波電纜，圖3-5 室內圓形吸壁式全向性天線，圖3-6 圖 3?2 常見室外基地台架設方式 圖 3?3 全向性天線 圖 3?4 指向性天線 圖 3?5 洩波電纜 圖 3?6 圓形吸壁式的全向性天線 細胞 基地台涵蓋的範圍稱為細胞（cell）。 巨細胞（macrocell）是電波覆蓋範圍廣大的細胞 微細胞（microcell）是電波覆蓋區域較小的細胞 細胞的形狀 想得到基地台天線真正涵蓋的範圍，是必須透過真正實地的量測，或是利用第二章提到的傳輸模型進行預測。 規劃細胞要考量讓相鄰的基地台無線電波分佈有重疊的地方。如此當通話中的手機從一個基地台跨越到另一個基地台時，通話才能繼續而不會中斷。 細胞的形狀 因地形地貌等因素，基地台涵蓋範圍 實際上呈現不規則形狀。 細胞通常是以正六角形來表示。 Section 3.2無線電波干擾Interference 頻率重複使用（frequency reuse） 頻率重複使用是在整個系統涵蓋範圍內，讓許多基地台使用相同的無線電頻率同時進行通訊，以増加系統的通訊容量。 無線電波干擾 無線電波干擾是無線電波傳輸最大的瓶頸。 無線電干擾源包含了其他手機發射的無線電波、 鄰近使用相同頻率的基地台，以及自然界的干擾。 行動通訊系統間的相互干擾， 同頻道間的干擾（co-channel interference） 鄰近頻道間的干擾（adjacent channel Interference） 同頻道間的干擾 細胞之間因為使用相同的頻率，因而造成相互的干擾，這種現象稱為同頻道間的干擾。 解決同頻道間的干擾的方法，是加長使用相同頻率的基地台之間的距離，使得發射的無線電波對對方細胞內的通訊用戶影響減至最低。 然而系統業者希望同頻道細胞彼此間的距離不需要間隔太遠，讓系統涵蓋範圍內，同一個通訊頻道能重覆使用更多次，以便提供給更多的用戶使用。這就是無線電波干擾與通訊系統容量之間難以取捨的原因。 鄰近頻道間的干擾 通訊頻道都是一種連續性的頻道分配與運用，因此對於某一個基地台所使用的無線電頻道附近的頻率，也有可能分配給同一個細胞或者鄰近的細胞使用。 因為通訊設備在設計上並不是很完善，就會產生雖然頻率之間有所區隔，但實際上會有相互干擾的情形發生。 改善鄰近通訊頻道間干擾的問題，就是盡可能將鄰近頻道分配給距離較遠的基地台使用。 遠近效應（Near-far Effect） 遠近效應指的是當手機與基地台間距離長，通訊信號微弱，但一個相鄰頻道的基地台所在的位置與手機較為接近，那麼此基地台便會手機產生干擾，嚴重影響到原來相對於手機而言較遠的基地台所產生的無線電波。 Section 3.3頻率重複使用Frequency Reuse 頻率規劃 規劃如何分配各個細胞所要使用的無線電頻道的流程，就稱為頻率重複使用或者是頻率規劃（frequency planning）。 在頻率重複