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1、第五章第五章 移动通信组网原理移动通信组网原理移动通信技术移动通信技术第五章第五章 移动通信组网原理移动通信组网原理大区制移动通信网大区制移动通信网小区制移动通信网小区制移动通信网频率复用模式频率复用模式小区分裂小区分裂同频干扰防护同频干扰防护频率分配频率分配多波道共用技术多波道共用技术本章要求：本章要求：了解大区制、掌握小区制实现方式、频率复用模了解大区制、掌握小区制实现方式、频率复用模式，了解小区分裂及实施方案，掌握同频干扰防护的计算、式，了解小区分裂及实施方案，掌握同频干扰防护的计算、降低同频干扰的措施、等频距固定频道分配方法与多波道共降低同频干扰的措施、等频距固定频道分配方法与多波道共
2、用技术。用技术。大区制移动通信网大区制移动通信网无线服务区：基站信号所能覆盖的区域。无线服务区：基站信号所能覆盖的区域。大区制是指一个基站所覆盖的无线服务区较大。因此：大区制是指一个基站所覆盖的无线服务区较大。因此：基站天线架设较高（几十米到百余米）基站天线架设较高（几十米到百余米）发射功率很大（发射功率很大（50-200W)50-200W)覆盖半径达覆盖半径达30-50km30-50km。其覆盖范围受以下因素的影响：其覆盖范围受以下因素的影响：地球曲率造成的视距；地球曲率造成的视距；地形环境，如地形环境，如山丘，树林，建筑物造成的阴影；山丘，树林，建筑物造成的阴影；移动台发射机功率小，限制了
3、移动台发射机功率小，限制了BSBS与与MSMS的互通距离；的互通距离；基站基站发射机功率有限，且增加发射功率只能增加很小的覆盖距离；发射机功率有限，且增加发射功率只能增加很小的覆盖距离；多径和其它干扰的影响；多径和其它干扰的影响；大区制系统的基站频道数有限，容量小，一般只能容大区制系统的基站频道数有限，容量小，一般只能容纳几十至几百个用户，不能满足用户数目日益增加的需纳几十至几百个用户，不能满足用户数目日益增加的需求。求。小区制移动通信网小区制移动通信网 基本的小区类型（基本的小区类型（r r0 0为小区半径）为小区半径） 超小区超小区 （r r0 0 20km) 20km)：人口稀少的农村地
4、区。：人口稀少的农村地区。 宏小区宏小区 ( (r r0 0 = 1-20 km) = 1-20 km)：人口较稠密地区。：人口较稠密地区。 微小区微小区 （r r0 0 = 0.1-1 km) = 0.1-1 km)：城市繁华区段。：城市繁华区段。 微微小区（微微小区（r r0 0 0.1 km ) 0.1 km ) ：办公室或家庭移动环境。：办公室或家庭移动环境。 什么叫小区制什么叫小区制小区制是基于频率重复使用的观点，将整个无线服务区划小区制是基于频率重复使用的观点，将整个无线服务区划分成若干个半径为分成若干个半径为2-20Km2-20Km的小区域，并在每个小区域中心的小区域，并在每个小
5、区域中心设置基站，负责与该小区内的移动用户进行无线通信，这设置基站，负责与该小区内的移动用户进行无线通信，这种方式称为小区制。种方式称为小区制。小区制工作方式的特点小区制工作方式的特点区群：地理位置相邻、但不能使用相同频率的小区区群：地理位置相邻、但不能使用相同频率的小区 组成一个区群（或称为簇组成一个区群（或称为簇,cluster),cluster)。区群的大小：区群中小区的数目。区群的大小：区群中小区的数目。只有在不同的区群中可以频率复用。只有在不同的区群中可以频率复用。例：例：大区制覆盖：大区制覆盖：M M个双工信道；小区制：区群大小个双工信道；小区制：区群大小N N，M M个双工信道供
6、每个区群使用，则每个小区分配个双工信道供每个区群使用，则每个小区分配P(P=M/N)P(P=M/N)个频道，若给定服务区内包含个频道，若给定服务区内包含k k个区群，则整个服务区中个区群，则整个服务区中可以使用的频道数可以使用的频道数kM=kPNkM=kPN。注意：区群越小注意：区群越小复用次数越多复用次数越多系统容量越多；系统容量越多； 区群越小区群越小同频小区之间的距离越小同频小区之间的距离越小同频干扰越大。同频干扰越大。小区制移动通信网小区制移动通信网（1 1）可提高频率利用率）可提高频率利用率 小区制实现的方式小区制实现的方式（3 3）网络构成复杂、成本高）网络构成复杂、成本高（2 2
7、）大大增强了组网的灵活性）大大增强了组网的灵活性 小区可以分裂，以适应不断增长的用户数的实际需要。小区可以分裂，以适应不断增长的用户数的实际需要。b ) b ) 常用组网方式常用组网方式 二频组二频组( (采用不同频道组的采用不同频道组的两个两个小区组成一个区群小区组成一个区群) ) 三频组三频组( (采用不同频道组的采用不同频道组的三个三个小区组成一个区群小区组成一个区群) ) .a ) a ) 定义：定义：指用户分布呈带状的地区所组建的小区。指用户分布呈带状的地区所组建的小区。（1 1）带状（条状）服务区）带状（条状）服务区小区制移动通信网小区制移动通信网带（条）状服务区带（条）状服务区当
8、当C/I C/I 已知，可确定已知，可确定 a ac ) c ) 重叠区的确定重叠区的确定为了保证通话的质量，要求设计时应考虑两个相邻区域为了保证通话的质量，要求设计时应考虑两个相邻区域的连接处要有适当纵深的重叠区。但重叠区过深会招致越的连接处要有适当纵深的重叠区。但重叠区过深会招致越区干扰，所以必须适当设计。区干扰，所以必须适当设计。假设重叠区的深度为假设重叠区的深度为a,a,小区半径为小区半径为r r0 0。见（图。见（图4-74-7）干）干扰最严重的地方出现在区域的的边缘。对于不同的情况，扰最严重的地方出现在区域的的边缘。对于不同的情况，可得到信号同频干扰比：可得到信号同频干扰比：二频组
9、：二频组：C/I = 40 log (D - rC/I = 40 log (D - r0 0) / r) / r0 0 = 40 log (3r = 40 log (3r0 0 - 2a ) / r - 2a ) / r0 0 三频组：三频组：C/I =40 log (5rC/I =40 log (5r0 0 - 3a ) / r - 3a ) / r0 0 n n 频组：频组：C/I =40 log (C/I =40 log (（2n-1)r2n-1)r0 0 - na ) / r - na ) / r0 0 小区制移动通信网小区制移动通信网I I）相邻小区重叠区大小的确定）相邻小区重叠区大
10、小的确定 二频组：二频组：C/I = 40 log (D - rC/I = 40 log (D - r0 0) / r) / r0 0 = 40 log (3r = 40 log (3r0 0 - 2a ) / r - 2a ) / r0 0 三频组：三频组： C/I =40 log (5rC/I =40 log (5r0 0 - 3a ) / r - 3a ) / r0 0 n n 频组：频组： C/I =40 log (C/I =40 log (（2n-1)r2n-1)r0 0 - na ) / r - na ) / r0 0 当当C/IC/I 已知，可确定已知，可确定 a ad ) d
11、) 组网设计考虑组网设计考虑IIII）小区数的确定）小区数的确定( (指同频复用小区间的小区数）指同频复用小区间的小区数）miirrDIC10000rrDIC若参考点若参考点J J只受到单只受到单一基站一基站K K产生的同频产生的同频干扰，则干扰，则K K点信干比点信干比为：为：当有当有m m个基站和个基站和A A采用同一频率，采用同一频率，m m个基站距离个基站距离J J点分别为点分别为(D-r(D-r0 0) )i i，他们都将在，他们都将在J J点产生同频点产生同频干扰，此时总的信干比为：干扰，此时总的信干比为：为路径损耗系数，一般取为路径损耗系数，一般取4 4（4-44-4）小区制移动
12、通信网小区制移动通信网)(100rrDmIC当所有当所有(D-r(D-r0 0)i)i都相等时，都相等时，C/IC/I值最小，为：值最小，为：例：假设例：假设D/rD/r0 0=8=8，有两个同频干扰基站，即，有两个同频干扰基站，即m=2m=2，则：，则：（4-54-5） dBIC7 .30721lg104由由D/rD/r0 0=8=8可知，两个同频基站之间应隔可知，两个同频基站之间应隔3 3个小区，故采个小区，故采用的是四频组区群。用的是四频组区群。小区制移动通信网小区制移动通信网（2 2）面状服务区（蜂窝网）面状服务区（蜂窝网）定义：定义：用户分布呈宽广平面分布的地区所组建的小区。用户分布
13、呈宽广平面分布的地区所组建的小区。构成方法：构成方法：将整个服务区划分为多个无线区，无线区的将整个服务区划分为多个无线区，无线区的 实际形状取决于电波传播条件和天线的方向性。实际形状取决于电波传播条件和天线的方向性。当基站采用全向天线时，无线区大体上是圆。当基站采用全向天线时，无线区大体上是圆。当多个无线小区彼此邻接覆盖整个服务区时，就可以当多个无线小区彼此邻接覆盖整个服务区时，就可以用圆的内接正多边形来近似。小区构成的图形有多种，用圆的内接正多边形来近似。小区构成的图形有多种，主要为主要为正三角形，正方形，正六角形正三角形，正方形，正六角形。采用何种图形来覆盖，主要考虑以下几个因素：采用何种
14、图形来覆盖，主要考虑以下几个因素：相邻小区的中心间隔；相邻小区的中心间隔；单位小区的面积；单位小区的面积；重叠区宽度；重叠区宽度；重叠区面积；重叠区面积；小区制移动通信网小区制移动通信网蜂窝小区的形状蜂窝小区的形状蜂窝小区的形状（续）蜂窝小区的形状（续）从图中从图中可以看出：正六角形小区的中心间隔最大，覆盖可以看出：正六角形小区的中心间隔最大，覆盖 面积最大，重叠区面积最小，这说明：面积最大，重叠区面积最小，这说明：在覆盖同样大小的区域时，采用正六边形小区结构所在覆盖同样大小的区域时，采用正六边形小区结构所 需要的小区数目最小，基站也就最少，因而最经济；需要的小区数目最小，基站也就最少，因而最
15、经济；相邻小区之间的领道干扰最小；相邻小区之间的领道干扰最小；采用正六边形小区所需要的不同频率组数最小。采用正六边形小区所需要的不同频率组数最小。由于正六边形构成的覆盖网络酷似蜂窝，因而称为蜂窝网。由于正六边形构成的覆盖网络酷似蜂窝，因而称为蜂窝网。小区制移动通信网小区制移动通信网正六边形小区群的构成正六边形小区群的构成小区簇的组成小区簇的组成 在蜂窝系统中，为了便于频率复用，同时保持采用同在蜂窝系统中，为了便于频率复用，同时保持采用同频频道的小区之间距离相等并最大，发展了许多复用图样。频频道的小区之间距离相等并最大，发展了许多复用图样。由一组采用不同频道的小区所组成的一定图样，称为无线由一组
16、采用不同频道的小区所组成的一定图样，称为无线单元小区单元小区簇簇。对于采用正六边形的小区而言，由若干个正六边形组对于采用正六边形的小区而言，由若干个正六边形组 成的基本复用图样称为区群或簇成的基本复用图样称为区群或簇。小区制移动通信网小区制移动通信网构成簇的基本条件：构成簇的基本条件：（1 1）这一图样能彼此邻接且无空隙地覆盖整个服务区面）这一图样能彼此邻接且无空隙地覆盖整个服务区面积。积。（2 2）相邻单元中，同频道的小区间距离相等，且最大。）相邻单元中，同频道的小区间距离相等，且最大。（3 3）满足这些条件的簇的形状和簇内小区数）满足这些条件的簇的形状和簇内小区数N N（即频率组（即频率组数）的取值不是任意的。数）的取值不是任意的。22babaN 其中其中a a、b b分别为相邻同频小区之间的二维距离，均为整数，其中分别为相邻同频小区之间的二维距离，均为整数，其中之一可以为之一可以为0 0，但不能同时为，但不能同时为0 0。由式子（。由式子（4-64-6）可以算出一系列的）可以算出一系列的N N值，值，见表见表4-34-3。 （4-64-6）图：确定同频小区的方法表：区群内的小区数
