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1第二章移动通信第三节移动通信系统组成和关键技术组网技术多址技术移动通信系统组成抗干扰技术2第二章第三节移动通信关键技术和系统组成组网技术大区制与小区制覆盖区形状中心激励与顶点激励区群与频率复用小区分裂3大区制与小区制大区制的由来单一频率组网，一主台其余辅台，单频单工基台（转发），用户异频单工，基台2个全双工信道每一个收、发频率对，简称为一个信道。大区制：采用大功率的基站，提供比较大的服务范围，但频率利用率较低，基站提供给用户的通信通道比较少。基站——为移动通信系统提供无线服务范围的设备。小区——基站BTS的覆盖范围称之为蜂窝，即小区CELL。4Page4大区制与小区制多个基站覆盖给定的服务区。给每个小区分配不同的频率？需大量的频率资源，且频谱利用率很低。小区制——采用小功率的基站，提供大容量的服务，同时它采用频率复用技术来提高频率利用率，有限的频率得到多次使用，所以系统的容量比较大，这种方式称之为小区制或微小区制。将相同的频率在相隔一定距离的小区中重复使用，只要使用相同频率的小区（同频小区）之间干扰足够小即可。5下面针对不同的服务区来讨论小区的结构和频率的分配方案。1.带状网带状网主要用于覆盖公路、铁路、海岸等。基站天线若全向辐射，覆盖区域是圆形的。带状网宜采用有向天线，使每个小区成扁圆形。6区群：一个区群内各小区使用不同的频率。不同的区群可使用相同的频率。双频制三频制从造价和频率资源的利用而言，当然双频制最好；但从抗同频干扰而言，双频制差，还应考虑多频制。72.蜂窝网在平面区域内划分小区，通常组成蜂窝式的网络。在带状网中，小区呈线性排列，区群的组成和同频小区的距离的计算都比较方便，而在平面分布的蜂窝网中，这是一个比较复杂的问题。小区的形状8这三种形状那一种最好呢？在辐射半径r相同的情况下，计算出三种形状小区的邻区距离、小区面积、交叠区宽度和交叠区面积如表。9由表可见，在服务区面积一定的情况下，正六边形小区的形状最接近理想的圆形，用它覆盖整个服务区所需要的基站数最少，也就是最经济。正六边形构成的网络形同蜂窝，因此把小区形状为六边形的小区制移动通信网称为蜂窝网。10中心激励与顶点激励中心激励，基站设在小区中央，全向天线。顶点激励，基站设计小区六边形的三个顶点上，120°定向天线（每个基站三副），分别覆盖三个相邻小区的各三分之一区域，每个小区由三副120°扇形天线共同覆盖。11蜂窝网区群和频率复用由于地形地貌、传播环境、衰落形式的多样性，小区的实际无线覆盖是一个不规则形状12(a)7个小区模型（每个基站1个小区）(b)21个小区模型（每个基站3个小区）(c)24个小区模型（每个基站6个小区）1—24:信道组编号159131722261014182137111519234812162024159131722B3B1B2A3A1A2C3C1C2D2G1G2F1E1D3D1E3G3F2F3E2BCGADFE常用无线区群结构13小区分裂在整个服务区中每个小区的大小相同，只能适应用户密度均匀的情况。用户密度高，小区的面积小；用户密度低，小区面积大。原低用户密度区变成高用户密度区：小区分裂。在该地区设置新的基站，将小区面积划小。14用户不等密度时的小区结构小区分裂15蜂窝分类-宏蜂窝(Macro-cell)2-20km-微蜂窝(Micro-cell)0.4－2km-微微蜂窝(Pico-cell)400m-分层蜂窝(由多种蜂窝组成)16第二章第三节移动通信关键技术和系统组成多址技术FDMATDMACDMASCMA17多址接入方式FDMA、TDMA和CDMA的示意图181、FDMA：频分多址：就是把整个可分配的频谱划分成许多单个无线电信道（发射和接收载频），每个信道可以传输一路话音或控制信息.模拟蜂窝系统GSM系统FDMA是以不同的频率信道来实现通信19FDMA系统原理FDMA为每一个用户指定了特定信道，这些信道按要求分配给请求服务的用户。在呼叫的整个过程中，其他用户不能共享这一频段。20FDMA系统中的干扰问题1.互调干扰互调干扰是指系统内由于非线性器件产生的各种组合频率成分落入本频道接收机通带内造成的对有用信号的干扰。2.邻道干扰邻道干扰是指相邻频道信号中存在的寄生辐射落入本频道接收机带内造成的对有用信号的干扰。3.同频道干扰同频道干扰一般是指相同频率电台之间的干扰。在蜂窝系统中，同频道干扰是指相邻区群中同信道信号之间造成的干扰。它与蜂窝结构和频率规划密切相关。21FDMA系统的特点：FDMA信道的带宽相对较窄(25~30kHz)，相邻信道间要留有防护带。同TDMA系统相比，FDMA移动通信系统的复杂度较低，容易实现。FDMA系统采用单路单载波（SCPC）设计，需要使用高性能的射频（RF）带通滤波器来减少邻道干扰，因而成本较高。22FDMA系统的特点FDMA信道每次只能传送一路电话。每信道占用一个载频，相邻载频之间的间隔应满足传输信号带宽的要求。符号时间与平均延迟扩展相比较是很大的。移动台较简单，和模拟的较接近。基站复杂庞大，重复设置收发信设备。FDMA系统每载波单个信道的设计，使得在接收设备中必须使用带通滤波器允许指定信道里的信号通过，滤除其他频率的信号，从而限制邻近信道间的相互干扰。越区切换较为复杂和困难。232、TDMA：时分多址：是指在一个宽带的无线载波上，将某一信道按时间加以分割，各信号按一定顺序占用某一时间间隙（时隙）。即多路信号利用同一个信道在不同时间各自独立地传送。TDMA是以不同的时隙实现通信24TDMA系统原理TDMA是在一个宽带的无线载波上，把时间分成周期性的帧，每一帧再分割成若干时隙（无论帧或时隙都是互不重叠的），每个时隙就是一个通信信道，分配给一个用户。25TDMA系统的特点TDMA系统中多个用户共享单一的载频，其中，每个用户占用彼此互不重叠的时隙。每帧中的时隙数取决于几个因素，例如，调制方式、可用带宽等。TDMA系统中的数据发射不是连续的，而是以突发的方式发射。由于用户发射机可以在不同的时间（绝大部分时间）关掉，因而耗电较少。同FDMA信道相比，TDMA系统的传输速率一般较高，故需要采用自适应均衡。由于TDMA系统发射是不连续的，移动台可以在空闲的时隙里监听其它基站，从而使其越区切换过程大为简化。TDMA必须留有一定的保护时间（或相应的保护比特）。由于采用突发式发射，TDMA系统需要更大的同步报头。TDMA的发射是分时隙的，这就要求接收机对每个数据突发脉冲串保持同步。26TDMA系统的一个优点是在每帧中可以分配不同的时隙数给不同的用户。这样，通过基于优先级对时隙进行链接或重新分配，可以满足不同用户的带宽要求。突发传输的速率高，远大于语音编码速率，每路编码速率设为Rbit/s，共N个时隙，则在这个载波上传输的速率将大于NRbit/s。发射信号速率随N的增大而提高。TDMA用不同的时隙来发射和接收，因此不需双工器。基站复杂性减小。抗干扰能力强，频率利用率高，系统容量大。越区切换简单。273、CDMA：码分多址：是一种利用扩频技术所形成的不同的码序列实现的多址方式.它不像FDMA、TDMA那样把用户的信息从频率和时间上进行分离，它可在一个信道上同时传输多个用户的信息.其关键是信息在传输以前要进行特殊的编码，编码后的信息混合后不会丢失原来的信息.CDMA是以不同的代码序列来实现通信28CDMA系统原理CDMA系统为每个用户分配了各自特定的地址码，利用公共信道来传输信息。CDMA系统的地址码相互具有准正交性，以区别地址，而在频率、时间和空间上都可能重叠。29CDMA系统特点CDMA系统中许多用户共享同一频率。由于信号被扩展在一较宽频谱上从而可以减小多径衰落。容量—软极限远近效应---功率控制30空分多址（SDMA）技术依靠智能天线实现通过标记不同方位的相同频率的天线波束来进行频率的复用。31在相同时间间隙，在相同频率段内，在相同地址码情况下，根据信号在一空间内传播路径不同来区分不同的用户；在有限的频率资源范围内，可以更高效的传递信号，在相同的时间间隙内，可以多路传输信号，也可以达到更高效率的传输；在同一时刻，由于，接受信号是从不同的路径来的，故可以大大降低信号间的相互干扰，从而达到了信号的高质量。该种方式，既有量，也有质，是通信技术的发展。