小区制移动通信网

1移动通信技术第三章移动通信的组网技术2第三章移动通信的组网技术内容–频率的有效利用–区域覆盖与信道配置–移动通信系统的网络结构–多信道共用技术–信令3第三章移动通信的组网技术重点–移动通信系统的网络结构–区域覆盖与信道配置方法–多信道共用技术难点–频率管理与有效利用技术–区域覆盖与信道配置方法4第3章移动通信的组网技术频率管理与有效利用组网过程中必须解决很多技术问题才能使网络正常运行，这些问题大致可以分为以下几个方面:1）频率资源的管理与有效利用问题。频率资源是人类共同拥有的特殊资源，需要在全球范围内统一管理，在不同的空间域、时间域、频率域可以采用多种技术手段来提高它的利用率。2）网络控制方面的问题。随着移动通信服务区域的扩大，需要用合理方法对整个服务区域进行区域划分比并组成相应的网络。各种业务需求不同，网络结构也就有所不同。5第3章移动通信的组网技术频率管理与有效利用频率的管理无线电频率资源不是消耗性的，用户只是在某一个空间和时间内占用，用完之后依然存在，不使用或使用不当都是浪费.电波传播不分地区和国界，它具有时间、空间和频率的三维性，可以从这三方面实施其有效利用，提高其利用率。它在空间传播时容易受到来自大自然和人为的各种噪声和干扰的污染。频率的分配和使用需要在全球范围内制定统一的规则。6第3章移动通信的组网技术频率管理与有效利用频率的管理国际频率分配表按照大区域和业务种类给定。全球划分为三个大区域：第一区：欧洲、非洲和前苏联的部分亚洲地区及蒙古；第二区：南北美洲（包括夏威夷）；第三区：亚洲（除前苏联的部分亚洲地区和蒙古）和大洋洲。7第3章移动通信的组网技术频率管理与有效利用频率的管理中国无线电频率分配之频段划分：8第3章移动通信的组网技术频率管理与有效利用频率的管理当前中国移动电话使用的频段主要在150MHz、450MHz、800MHz、900MHz和2000MHz等频段。双工移动通信通信网，规定工作在VHF频段的收发频差为5.7MHz，UHF450MHz频段的收发频差为10MHz，UHF900MHz频段的收发频差为45MHz，基站对移动台的下行链路的发射频率高于移动台对基站的上行链路的发射频率。相邻频道之间还必须留有一定的保护带，即占有带宽应小于频道间隔。9第3章移动通信的组网技术频率的有效利用技术时间域的频率有效利用在某一个时间段，如果某一个用户固定占有了某一信道，但事实上它不可能占用全部时间。在该用户空闲的时间内，任何其它用户都无法再使用这个信道，只能让它闲置着，这是很大的浪费。若多个信道供大量用户所共用，则频率资源的利用率可以明显提高。用户发出呼叫的当时，有可能信道正被其它用户占用着，因而呼叫不通，即发射“呼损”（如同有线电话的占线）。10第3章移动通信的组网技术频率的有效利用技术空间域的频率有效利用在某一个地区（空间）使用了某一频率之后，只要能控制电波辐射的方向和功率，在相隔一定距离的另一个地区可以重复使用这一频率。频率复用的情况下，会有若干个收发信机使用同一频率，虽然它们工作在不同的空间，但由于相隔距离有限，仍会存在相互之间的干扰。在频率复用的通信网络设计中，必须使同频工作收发信机有足够的距离，以保证有足够的同频道干扰“保护比”。11第3章移动通信的组网技术频率的有效利用技术频率域的频率有效利用频率域的频率有效利用有两种方法：信道的窄带化和宽带多址技术①窄带化的技术从基带方面考虑可采用频带压缩技术，如低速率的话音编码等；从射频调制频带方面考虑可采用各种窄带调制技术，如窄带和超窄带调频、插入导频振幅压扩单边带调制以及各种窄带数字调制技术。②宽带多址技术有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）以及它们的组合等。12第3章移动通信的组网技术频率的有效利用技术频率域的频率有效利用频率有效利用的最终评价准则是“频率利用率”，可定义为：式中的“频谱空间”是指由频宽、时间、实际物理空间所构成的三维空间，即：（使用频谱空间的大小）=W（使用的频带宽度）×S（占有物理空间的大小）×t（使用时间）通信业务量以话务量A表示，则有：为了提高频率的利用率，应该压缩信道间隔，减小电波辐射空间的大小，使信道经常处于使用状态。使用频谱空间的大小通信业务量）频率使用率（WStA13第3章移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置区域覆盖任何移动通信网都有一定的服务区域，无线电波辐射必须覆盖整个区域,在公共通信系统中，大部分的服务区是宽阔的面状区域。根据对服务区域的覆盖方式可划为两种体制：一种是小容量的大区制；另一种是大容量的小区制。①大区制采用一个基站覆盖整个通信服务区或者个别情况由较少的基站覆盖整个服务区，但是每个基站基本上是独立的。②小区制采用的是把一个服务区域划分为若干个小区，或者说若干个小区组成一个大的服务区，并通过交换控制中心进行统一控制，实现移动用户之间或者移动用户与固定用户之间的通信。14第3章移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置大区制移动通信15第3章移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置大区制移动通信大区制就是在一个服务区域（如一个城镇）内只有一个或几个基站，并由它负责移动通信的联络和控制为了扩大服务区域的范围，通常基站天线架设得都很高，发射机输出功率也较大（一般在200W左右），其覆盖半径大约为30～50km。在大区制中，为了避免相互间的干扰，在服务区内的所有频道（一个频道包含收、发一对频率）的频率都不能重复。大区制的优点是组网简单、投资少、见效快，主要应用于专网或用户相对较少的地域，如在农村或城镇，为了节约初期工程投资，可按大区制设计考虑。从长远规划来看，为了满足用户数量及业务日益增长的需要，提高频率的利用率，采用小区制的办法是有必要的。16第3章移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网（1）小区制当用户数量很多时，话务量相应增大，需要提供很多信道才能满足通话的要求。为了保证覆盖区域通信质量，依据频率重复使用的观点出发，可将整个服务区域划分成若干个半径为2～20km的小区域，每个小区域中设置基站，负责与小区内移动用户的无线通信，这种方式称为小区制。17第3章移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网（1）小区制小区制的特点是：１）可以提高频率利用率。这是因为分成若干个小区以后，相隔一定距离的小区可以同时使用相同的工作频率组。也就是说，在一个很大的服务区内，同一组信道频率可以多次重复使用，因而增加了单位区域上可供使用的信道数，提高了服务区的容量密度，有效提高了频率利用率。２）具有组网的灵活性。小区制随着用户数的不断增长，每个覆盖区还可以继续划小，以不断适应用户数量增长的实际需要。采用小区制能够有效地解决信道数量有限和用户数量增大的矛盾。３）网路构成复杂。各小区的基站之间的信息交换要有交换设备，且各基站至交换局都需要有一定的中继线，这将使建网成本和复杂性增加。18第3章移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网（2)服务区1）条状服务区。条状服务区亦称为带状服务区，指用户的分布呈条状（或带状），例如铁路、公路、狭长城市、沿海水域、内河等小区高速公路铁路陆地小区海域19第3章移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网（2)服务区2）面状服务区①小区形状对于同样大小的服务区，采用正六边形构成的小区所需的小区数最少，故所需频率组数也最少。20第3章移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网（2)服务区2）面状服务区①小区形状常见的蜂窝移动通信系统中的蜂窝分为三类，它们分别是宏蜂窝、微蜂窝以及智能蜂窝21第3章移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网(2)服务区①小区形状(宏蜂窝技术)蜂窝移动通信系统中，运营商在网络运营初期的主要目标是建设大型的宏蜂窝小区，取得尽可能大的地域覆盖率，宏蜂窝每小区的覆盖半径大多为1km~35km。通常存在着两种特殊的微小区域：其一是“盲点”，由于电波在传播过程中遇到障碍物而造成的阴影，“盲点”区域通信质量特差,基本保证不了正常通信；其二是“热点”，由于空间业务负荷的不均匀分布而形成的业务繁忙区域,导致通信无法实现接入等。22第3章移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网(2)服务区①小区形状(微蜂窝技术)与宏蜂窝技术相比，微蜂窝技术具有覆盖范围小、传输功率低以及安装方便灵活，该小区的覆盖半径为30m~300m，基站天线低于屋顶高度，传播主要沿着街道的视线进行，信号在楼顶的泄露小。微蜂窝的应用主要有两方面：一是提高覆盖率，应用于一些宏蜂窝很难覆盖到的盲点地区，如地铁、地下商场和地下停车场等；二是提高容量，主要应用在高话务量地区，如繁华的商业街、购物中心、体育赛事期间的体育场等。23第3章移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网(2)服务区①小区形状(智能蜂窝技术)智能蜂窝是指基站采用具有高分辨阵列信号处理能力的自适应天线系统，可智能地监测移动台所处的位置，并以一定的方式将确定的信号功率传递给移动台的蜂窝小区。对于上行链路而言，采用自适应天线阵接收技术，可极大地降低多址干扰，增加系统容量。对于下行链路而言，则可以将信号的有效区域控制在移动台附近半径为100~200波长的范围内，使同道干扰大小为减小。智能蜂窝小区既可以是宏蜂窝，也可以是微蜂窝。利用智能蜂窝小区的概念进行组网设计，能够显著地提高系统容量，改善系统性能。24第3章移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网(2)服务区②区群（簇）的构成构成单元无线区群的基本条件是：i.这一基本图样应能彼此邻接且无空隙的覆盖整个面积；ii.相邻单元中，同频道的小区间距离相等，且为最大。满足上述条件所构成的的簇的小区数目N是有限的，并且N应满足式：N=a2+ab+b2其中a和b分别为相邻同频小区之间的二维距离（相隔小区数）。a、b均为正整数，其一个可为0，但不能同时为0。25第3章移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网(2)服务区②区群（簇）的构成确定同频小区的方法区群内的小区数26第3章移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网(2)服务区③同频小区的距离在区群内小区数不同的情况下，可采用下列方法来确定同频小区之间的位置和距离。如图所示，寻找中心小区A的同频小区，可以从中心A小区出发，先沿边的垂线方向跨过a个小区，再向左或者右转600，跨过b个小区，就可到和中心小区A使用相同信道组的小区A′了，中心小区A和小区A′是不属于一个区群的。27第3章移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网(2)服务区③同频小区的距离下面是簇复用构建蜂窝网的示意图，由此可以计算同频小区间距离D。小区的辐射半径（即正六边形的顶点半径）设为ro，则在相邻的两个簇中，位置对应的两个同频小区中心之间的距离D即同频复用距离，可用式计算：N=4N=71212311223312444657Dro03DNr28第3章移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网(2)服务区③同频小区的距离簇内小区数N越大，同频小区之间的距离越远，抗同频干扰的性能也就越好。在进行蜂窝移动通信的频率分配时，每一个小区分配一个信道组，每一个簇分配一组信道组，在大面积覆盖时，相隔一定距离后这组频率又可以再用，只要相隔距离能保证同信道抑制足够大，频率复用就可以提高频率利用率。Dc是获得给定信号同频干扰保护比所需的同频复用距离，则在D远大于Dc的条件下，N应取最小值，因为N越小，频率利用率越高。29第3章移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网(2)服务区③同频小区的距离将同频无线区间的距离D和小区半径ro的比值R=D/ro称为同频复用比。D/ro是蜂窝系统中计算同频干扰和频率复用的一个重要参数。实际系统能够提供的同频干扰抑制比（即C