移动通信技术讲义-第6讲 第二章 移动通信的组网

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1、移动通信——第二章移动通信的组网移动通信网的分类公用移动电话网：直接向社会公众提供移动通信业务，与公共交换电话网（PSTN）联系密切，需经过专门的线路进入公共交换电话网的移动通信网。专用的移动通信网：自己组成一个网后，不再进入电话网，或仅仅和电话网保持一定的关系。例如，工业企业中的无线电调度网、公安指挥、交通管理、海关缉私、医疗救护等部门使用的无线电话网。移动通信体制按移动通信网的服务区域覆盖方式可分为：——大区制——小区制大区制移动通信网大区制是指一个基站覆盖整个服务区。为了增大单基站的服务区域，天线架设要高，发射功率要大，但是这只能保证移动台可以接收到基站的信

2、号。反过来，当移动台发射时，由于受到移动台发射功率的限制，因而无法保障通信。为解决这个问题，可以在服务区内设若干分集接收点与基站相连，利用分集接收来保证上行链路的通信质量；也可以在基站采用全向辐射天线和定向接收天线，从而改善上行链路的通信条件。发射机输出功率一般为200W左右。覆盖半径大约为30～50km。2－1大区制示意图特点：■信号传输损耗，通信距离有限。■覆盖范围30~50km，发射功率50~200W，天线很高(>30m)。■网络结构简单，频道数目少，无需无线交换，直接与PSTN连。局限性■覆盖范围有限。■服务的用户容量有限。■服务性能较差。■频谱利用率低。

3、小区制移动通信网小区制就是把整个服务区域划分为若干个无线小区，每个小区分别设置一个基站，负责本区移动通信的联络和控制。同时，又可在MSC的统一控制下，实现小区之间移动用户通信的转接，以及移动用户与市话用户的联系。基站发射功率一般为5～20W，每个小区半径为2～20km（小的也有的为1～3km）。2－2小区制示意图小区制的特点：■频率的利用率高；■组网灵活；■能够有效地解决频道数量有限和用户数增大的矛盾无线小区的范围不宜过小:在移动台通话过程中，从一个小区转入另一个小区时，移动台需要经常地更换工作频道。无线小区的范围越小，通话中转换频道的次数就越多，这样对控制交换功

4、能的要求就提高了，再加上基站数量的增加，建网的成本就提高了。蜂窝的概念1974，美国Bell实验室提出蜂窝概念。蜂窝系统---“小区制”系统■将所要覆盖的地区划分为若干个小区，每个小区的半径可视用户的分布密度在2~20km左右。在每个小区设立一个基站为本小区范围内的用户服务。并可通过小区分裂进一步提高系统容量。■“频率复用”的概念：同频干扰的强弱与同频复用小区间距和小区半径的比值有关，信干比可控。■特点：用户容量大，服务性能较好，频谱利用率较高，用户终端小巧且电池使用时间长，辐射小等。■新的问题：系统复杂、越区切换、漫游、位置登记、更新和管理、以及系统鉴权等。蜂窝

5、的分类宏蜂窝(Macro-cell)：2~20km微蜂窝(Micro-cell)：0.4~2km皮蜂窝(Pico-cell)：<400m分层蜂窝(由多种蜂窝组成)多维小区蜂窝小区的形状六边形在三种几何形状当中具有最大的中心间隔和覆盖面积，而重叠区域宽度和重叠区域的面积又最小。所以小区都采用正六边形小区结构，形成蜂窝状分布。这意味着对于同样大小的服务区域，采用正六边形构成小区所需的小区数最少，所需频率组数最少，各基站间的同频干扰最小。中心激励方式：用正六边形来模拟覆盖范围时，将基站发射机安置在小区的中心，采用全向天线。顶点激励方式：将基站发射机安置在六个小区顶点的三

6、个点上，采用扇形天线。频率复用（频率规划）概念：为整个系统中的所有基站选择和分配信道组的设计过程。思想：为每一个蜂窝基站分配一组无线信道，这组无线信道用于称作小区的一个小地理范围内，给相邻小区的基站分配另一个信道组，基站天线要设计的能获得某一特定小区内期望的覆盖，这样相同的信道组就可以覆盖不同的小区，只要这些小区两两之间相隔的距离足够远，就可以使相互间的干扰水平在可接受的界限之内。簇（cluster）：共同使用全部可用频率的K个小区叫做一簇。典型值为4，7或12。图2－3蜂窝频率复用思想的图解，A~G称为一个小区簇。即簇的大小K为7，频率复用因子为1/7，每个小区

7、都有可用信道总数的1/7。图2－4定位同频小区的方法。图中K=19,i＝3，j＝2。寻找同频相邻小区的步骤：⑴沿着任何一条六边形链移动i个小区；⑵逆时针旋转60度再移动j个小区。小区图案和频率复用实际增大蜂窝系统容量的方法最常用的三种方法为：小区分裂，裂向和覆盖区域逼近。另外还有一种新的微小区技术。小区分裂：将拥塞的小区分成更小的小区，每个小区都有自己的基站并相应的降低天线的高度和减小发射机功率。小区分裂能提高信道的复用次数，从而提高系统容量。如图2－4所示为每个小区按半径的一半来分裂，小区数的增加将增加覆盖区域内的簇数目，这样就增加了覆盖区域内的信道数量，从而增

8、加容量，容