第04讲 组网技术基础(一)[10.1]

1第3章组网技术基础现代移动通信AbisA接口MSBSSOMC-R操作维护中心BSC基站控制器MSC移动交换中心BTS基站收发信机BTS基站收发信机BTS基站收发信机MSMSUm2通过本章学习，着重解决以下问题：干扰如何影响系统性能如何进行区域覆盖如何提高蜂窝系统容量如何解决多信道共用如何构造蜂窝网络结构如何进行移动管理第3章组网技术基础建立一个移动通信网的系统级概念3本次课教学目的：1、理解移动通信网的基本概念2、理解同频干扰、邻频干扰和互调干扰产生的机理及减小这些干扰的主要措施3、掌握区域覆盖的基本概念、基本原理及信道分配4、理解大区制和小区制区域覆盖的特点和适用范围5、分区分组分配法、等频距分配法第3章组网技术基础4移动通信网是承载移动通信业务的网络，主要完成移动用户之间、移动用户与固定用户之间的信息交换。空中网络（无线网络）地面网络（有线网络）3.1移动通信网的基本概念5空中网络是移动通信网的主要部分，主要包括：多址接入频率复用和区域覆盖切换和位置更新地面网络部分主要包括：服务区内各个基站的相互连接基站与固定网（PSTN、ISDN、数据网等）3.1移动通信网的基本概念63.1移动通信网的基本概念7干扰是限制移动通信系统性能的主要因素在移动通信网中，无线电干扰一般分为：同频干扰险、邻道干扰、互调干扰、阻塞干扰近端对远端的干扰若对移动无线通信网进行合理设计就可削弱这些干扰3.2移动通信环境下的干扰8同频干扰是指所有落在接收机通带内的与有用信号频率相同的无用信号的干扰，亦称同信道干扰（又称为同道干扰或共道干扰）。同频干扰是无法滤除的。在电台密集的地方，若系统设计或频率管理不当，就会造成同频干扰。3.2.1同频干扰9频率复用：在移动通信系统中，为了提高频率利用率，在相隔一定距离以外，可以使用相同的频率，这就称为频率复用。同频小区:在一个给定的覆盖区域内，存在许多使用同一组频率的小区。3.2.1同频干扰ADCBGFEADCBGFEADCBGFEFrequencyreuse103.2.1同频干扰复用距离越近，同频干扰就越大；复用距离越远，同频干扰就越小，但频率利用率就会降低。113.2.1同频干扰1、射频防护比接收机输出端有用信号达到规定质量的情况下，在接收输入端测得有用射频信号与同频无用射频信号之比的最小值，也称为同频干扰保护比。2、同频复用距离当信号/同频防护比满足通信质量要求或达到规定的载噪比（C/N)指标时，两个同频小区之间的距离称之为同频复用距离。3、同频复用系数同频复用距离和小区半径之比。123.2.1同频干扰1、系统性能指标2、传输环境3、同频干扰影响着系统性能指标，可以通过系统设计减小其影响A基站发B基站发0SDMIDIDrDDS133.2.2邻道干扰邻道干扰：是指相邻信道或邻近信道的信号相互干扰。产生邻道干扰的原因：由于接收滤波器不理想，相邻频率的信号泄漏到了传输带宽内而引起的。发信机在相邻频道内的边频分量引起的。例如FM信号的频谱是很宽的，当其中某些边频分量落入邻道接收机的通带内，就会造成邻频干扰。143.2.2邻道干扰解决邻道干扰的措施：降低发射机落入相邻频道的干扰功率，即减小发射机带外辐射(市场准入)；提高接收机的邻频道选择性；在网络设计中，避免相邻频道在同一小区或相邻小区内使用。邻频干扰可以通过精确的滤波和信道分配而减小到最小。153.2.3互调干扰互调干扰是由传输设备中的非线性电路产生的。它指两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生同有用信号频率相近的组合频率，从而对通信系统构成干扰的现象。互调干扰分为：发射机互调干扰接收机互调干扰信道分配策略163.2.4阻塞干扰阻塞式干扰：当外界存在一个离接收机工作频率较远，但能进入接收机并作用于其前端电路的强干扰信号时，由于接收机前端电路的非线性而造成对有用信号增益降低或噪声增高，使接收机灵敏度下降的现象。173.2.5近端对远端的干扰近端对远端的干扰：当基站同时接收从两个距离不同的移动台发来的信号时，距基站近的移动台B到达基站的功率明显要大于距离基站远的移动台A的到达功率，若二者频率相近，则距基站近的移动台B就会造成对接收距离距基站远的移动台A的有用信号的干扰或抑制，甚至将移动台A的有用信号淹没。这种现象称为近端对远端干扰，又称为远近效应。克服的方法：频道间隔、移动台的自动功率控制。183.3.1地域覆盖1、大区制移动通信系统：是指使用安装在高塔上的单个大功率发射机而获得一个大面积覆盖的移动通信系统。3.3地域覆盖和信道配置移动台移动台BaseStationPSTNMobileUser193.3地域覆盖和信道配置大区制方式优点：网络结构简单、成本低大区制方式的缺点：容量小区域覆盖受限地形环境影响，例如山丘、建筑物等阻挡－＞盲区多径反射干扰基站发射功率是有限额的（大区制能实现全国覆盖吗？）移动台发射功率小，上下行存在增益差MSBSMS移动台设置在上下行可以互通区域基站发射机覆盖范围移动台设置在基站覆盖区的边缘，基站收不到信号移动台发射机覆盖范围203.3地域覆盖和信道配置解决大区制覆盖的方法有：同频转发器，扫除盲区设置分集接收台提高基站接收机灵敏度基站覆盖同频转发器及覆盖区BS区MSBSRdRdRd21小区制的核心思想是：用许多小功率的发射机（小覆盖区）来代替单个的大功率发射机，每一个小覆盖区只提供服务范围内的一小部分覆盖。2小区制移动通信网的地域覆盖22小区制的优点是：频率利用率高组网灵活2小区制移动通信网的地域覆盖23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、铁路和海岸等。基站天线若用全向辐射，覆盖区形状是圆形；采用有向天线，则使每个小区呈扁圆形。2小区制移动通信网的地域覆盖A铁路小区BAB(a)小区河道ABC(b)24带状网可进行频率复用。若以采用不同信道的两个小区组成一个区群，称为双频制。若以采用不同信道的三个小区组成一个区群，称为三频制。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，双频制最差，还应考虑多频制。2小区制移动通信网的地域覆盖A铁路小区BAB(a)小区河道ABC(b)252小区制移动通信网的地域覆盖设频制的带状网如图所示。每一个小区的半径为r，相邻小区的交叠宽度为a，第n区与第1区为同频小区。据此，可算出信号传输距离和同频干扰传输距离之比。...123nn+1aIDSDr3r-2a=(2n-1)r-na262小区制移动通信网的地域覆盖若认为传输损耗近似与传输距离的四次方成正比，则在最不利的情况下可得到相应的干扰信号比如表所示。由表可见，双频制最多只能获得19dB的同频干扰抑制比，这通常是不够的。SIDD双频制三频制n频制32rra53rra(21)rnrnaIS0aar19dB0dB28dB12dB140lg21n140lg1n272、小区制移动通信网络的地域覆盖II蜂窝网在带状网中，区群组成和同频小区距离计算方便蜂窝网就比较复杂1）小区形状全向天线辐射的覆盖区域是一个圆形为了不留空隙地覆盖，圆形服务区之间一定含有很多交叠3.3地域覆盖和信道配置28考虑交叠之后，实际每个辐射区的有效覆盖区是一个多边形要有正多边形无空隙、无重叠地覆盖一个平面区域可取三种形状2小区制移动通信网络的地域覆盖正三角形正方形正六边形29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的基站数最少，也就最经济。正六边形构成的网络形同蜂窝，因此将小区形状为六边形的小区制移动通信网称为蜂窝网。2小区制移动通信网络的地域覆盖小区形状正三角形正方形正六边形邻区距离rroot(2)rRoot(3)r小区面积1.3r22r22.6r2交叠区宽度r0.59r0.27r交叠区面积1.2Pir20.73Pir20.35Pir2302小区制移动通信网络的地域覆盖2)区群的组成区群（簇）：共同使用全部可用频率的相邻的N个小区。区群的两个条件：区群之间可以邻接，且无空隙无重叠地进行覆盖邻接之后的区群应保证各个相邻同信道小区之间的距离相等区群内的小区数应满足下式：其中，i与j是正整数，（i=0,j=0,i+j0）举例N的典型值为4，7，12，其N=4就是i=0,j=2得到的。AMPS系统：N=7；GSM系统：N=3或422Niijj312小区制移动通信网络的地域覆盖ADCBGFEADCBGFEADCBGFEFrequencyreuseij0123411371321247121928391319273741621283748323同频小区的距离逆时针旋转60度再移动i个小区垂直沿六边形任意边移动j个小区j×2R’i×2R’DrNijijrrjririrjDNijijo33120cos3**3*23*3*222222334中心激励和顶点激励中心激励：在每个小区中，基站可以设在小区的中央，用全向天线形成圆形覆盖区。顶点激励：将基站设计在每个小区六边形的三个顶点上，每个基站采用3副120度扇形辐射的定向天线，分别覆盖3个相邻小区的各三分之一区域，每个小区由3副120度扇形天线共同覆盖。345频率复用后的系统容量6754321675432167543216754321675432167543216754321NLMkNCkNLC：系统中信道总数L：可用无线信道总数k：每个小区的信道数N：簇的大小M：系统中的小区总数：簇复制次数353.3.2信道频率分配信道（频率）分配是频率复用的前提频率分配有两个基本含义：一是频道分组，根据移动网的需要将全部频道分成若干组；二是频道指配，以固定的或动态分配方法指配给蜂窝网的用户使用。频率分组原则：据国家规定选择双工方式、载频中心频率、频道间隔和收发间隔尽量减小互调干扰有效利用频率、减小基站天线高度和发射功率，满足Qos的前提下减小同频复用距离频率指配原则：同一频道组中不能有相邻序号的频道应根据移动通信设备抗邻道干扰的能力来设定相邻频道的最小频率频率规化、远期规划、新网和重叠网频率指配的协调一致36信道频率分配信道分配方法固定频道分配法：业务分配相对固定分区分组分配法：避免三阶互调但未考虑邻道干扰等频距分配法：按等频率间隔来配置信道的，只要频距选得足够大就可避免邻道干扰与互调干扰动态频道分配法动态配置法：随着业务量的变化重新配置全部信道柔性配置法：准备若干个信道，需要时提供给某个小区使用。3738.........391、移动通信网的基本概念2、移动通信环境下的干扰：同频干扰邻道干扰互调干扰阻塞干扰近端对远端的干扰3、地域覆盖和信道配置地域覆盖信道配置小结