第4章+蜂窝移动通信的组网技术

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1、第4章蜂窝移动通信的组网技术4.1频率资源的管理与有效利用技术4.2区域覆盖与网络结构4.3蜂窝移动通信的多址接入技术4.4多址方式与系统容量4.5蜂窝移动通信的交换技术4.6蜂窝移动通信的信令技术4.7蜂窝移动通信网的连接习题4.1频率资源的管理与有效利用技术4.1.1频率资源的管理频率是一种特殊资源，它并不是取之不尽的。与别的资源相比，它有一些特殊的性质，例如：无线电频率资源不是消耗性的，用户只是在某一空间和时间内占用，用完之后依然存在，不使用或使用不当都是浪费；电波传播不分地区与国界；它具有时间、空间和频率的三维性，可以

2、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。4.1.2频率的有效利用技术频率的有效利用就是从时间域、空间域和频率域这三个方面采用多种技术，以设法提高频率的利用率。1.时间域的频率有效利用在某一地区，如果某一用户固定占用了某一信道，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。2.空间域的频率有效利用在某一地区(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地区可以重复

3、使用这一频率，这就是频率复用。蜂窝移动通信网就是根据这一概念组成的。在频率复用的情况下，会有若干电台使用同一频率。3.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。信道窄带化的方法从基带方面考虑可采用频带压缩技术，如低速率语音编码等；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。应用窄带化技术减小信道间隔后，可在有限的频段内设置更多的信道，从而提高频率的利用率。宽带多址技术有频分多址(FDMA，即在频率域上划分信道)，每一

4、用户占用一定的频带、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)以及它们的组合等。综上所述，频率的有效利用技术如表4-1所列。表4-1频率的有效利用技术频率有效利用的评价准则是频率利用率。它定义为η(频率利用率)=通信业务量使用频谱空间的大小通信业务量以话务量A表示，则4.1.3多信道共用技术1.多信道共用的概念多信道共用，就是多个无线信道为许多移动台所共用，或者说，网内大量用户共享若干无线信道。这与有线用户共享中继线的概念相似，目的也是为了提高信道利用率。我们先看下面三种不同方案组成的三个系统。方案一：一个移动台配置一个无线信

5、道。方案二：88个移动台，配8个信道。方案三：88个移动台，8个信道，但移动台不分组，即这8个信道同属于这88个移动台。2.多信道共用的特点1)呼叫话务量与忙时话务量话务量是度量通信系统通话业务量或繁忙程度的指标。其性质如同客流量，具有随机性，只能用统计方法获取。所谓呼叫话务量，是指单位时间(一小时)内的平均电话交换量，可用下面关系式表示A＝C·t0(4-1)图4-1我国话务量日分布图图4-2广东某市的蜂窝网日话务量分布图用户忙时话务量是指一天中最忙的那个小时(即“忙时”之意)，每个用户的平均话务量，用AB来表示。AB是一个统

6、计平均值。同时，将忙时话务量与全日话务量之比称为集中系数，用K表示。因为K反映了这个通信系统“忙时”的集中程度，即忙时话务量在全天话务量中所占的比例。通常，K为7%～15％。这样，我们便可以得到每个用户忙时话务量的表达式(4-2)2)容量在多信道共用时，容量有两种表示法。系统所能容纳的用户数(M)(4-3)每个信道所能容纳的用户数(m)(4-4)3)呼损率M个用户共用n个信道时，由于用户数远大于信道数，即M>>n，因此，会出现超过n个用户同时要求通话而信道数不足的情况。这时，只能保证n个用户通话。而另一部分用户虽然发出呼叫，但

7、因无信道而不能通话，称为呼叫失败。在一个通信系统中，呼叫失败的概率称为呼叫损失概率，简称呼损率，记为B。设A′为呼叫成功而接通电话的话务量，简称完成话务量。C0为1小时内呼叫成功而通话的次数，t0为每次呼叫平均占用信道的时间，则完成话务量为(4-5)(4-6)于是呼损率为如果呼叫具有下列性质：①每次呼叫相互独立，互不相关，即呼叫具有随机性；②每次呼叫在时间上都有相同的概率；③每个用户选用无线信道是任意的，且是等概的。则呼损率可按下式计算：(4-7)这就是电话工程中的第一爱尔兰公式，也称爱尔兰B公式。它以解析式的形式反映了系统

8、呼损率(B)、信道数(n)和总话务量(A)三者的关系。通过计算可得出目前话务工程计算中广泛使用的爱尔兰呼损表，如表4–2(略)所示。(1)严格地说，移动通信系统并不完全满足推导此公式的三个前提条件，尤其是在小话务量时偏差较大。但是，作为一般的估算，这个公式及其损失概率表还是可