1、1,第二章,蜂窝移动通信系统,2,作业评讲,画一个N = 12的蜂窝系统结构，包括3个区群，将簇中小区所用频率组用A,B,C,D标识。,3,同频干扰计算公式,D/r0/Q,D 为同频复用距离r0 为小区半径Q=D/r0 为同频复用比,4,同频干扰计算公式,只考虑一个干扰源时,信号/干扰比通式:,5,同频干扰计算公式-条状服务区,考虑多个同频小区的影响(m)对条状小区，典型的, m=2,6,同频干扰计算公式-条状服务区,例，在a=0， m=2时，求同频复用比分别为8、6、4时，系统所需要的频率组, 并求C/I.,因为a=0，所以 D/r0=2K,信干比频谱利用率,7,同频干扰计算公式-面状服务区
2、,同频复用距离：同频复用比：C/I计算通式,8,1). 全向小区系统C/I的计算,a). 系统平均C/I：,b). 系统平均C/I：,9,2). 定向小区系统C/I的计算,利用定向天线可以降低同频干扰(顶点激励)m = 3(3天线)m = 1(6天线),120定向覆盖的同频干扰,10,2.2. 干扰和信道容量,2.2.1 同频干扰 2.2.2 相邻频道的干扰 2.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善,11,2.1.2 相邻频道的干扰（1/4）,邻道干扰是一种来自相邻的或相近的频道的干扰通常讨论小区内频距最小的频道间干扰。,12,2.1.2 相邻频道的干扰（2/4）,邻近频道干扰的主要产生原因：非理
3、想滤波器可以通过接收机滤波器阻带衰减设计，最大程度地衰减邻道干扰。,13,2.1.2 相邻频道的干扰（3/4）,阻带衰减：对远离接收机通带的干扰进行抑制,14,2.1.2 相邻频道的干扰（4/4）,减小邻道干扰的措施 提高收发信机滤波器性能。 合理调整信道分配，在频率管理中在同一小区不分配相邻的频点，并提供足够的保护间隔。 移动台具有自适应控制功率的能力。,15,近端对远端干扰,远近效应： 近端无用的强信号抑制远端有用的弱信号基站接收的有用信号功率PA无用信号PB解决办法：自动功率控制，接收滤波器设计，分配频率组有足够的隔离度等,16,2.2. 干扰和信道容量,2.2.1 同频干扰 2.2.2
4、 相邻频道的干扰 2.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善,17,2.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善 - 前言(1/2),用户分布密度不等时的区域划分,18,2.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善 - 前言(2/2),系统容量主要受限于同频干扰提高系统容量的目的： 提高单位面积内可用的信道数。 常见的提高系统容量的方法 小区分裂：降低r0，重组小区，把拥塞的小区分为几个更小的小区。 划分扇区：通过使用定向天线，减少同频干扰。 微小区：既保持 r0，又降低同频干扰,19,2.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善 - 小区分裂(1/3),小区分裂是频率复用外，提高蜂窝网容量及频谱效率的又一重要概念。小区分
5、裂是将拥塞的小区分成更小小区的方法，需要增加基站的数量。 选择小区分裂扩容法应遵循以下原则： (1) 确保已建基站可继续使用； (2) 应保持频率复用方式的规则性与重复性； (3) 尽量减少或避免重叠区； (4) 确保今后可继续进行小区分裂,20,2.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善 - 小区分裂(2/3),不是所有的小区都同时分裂，需要注意同频小区距离及切换。对于六边形小区，通常小区半径减少50，则频率复用使可用的频道数增加4倍,21,2.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善 - 小区分裂(3/3),1:4分裂法：在原顶点激励的基础上展开，在两个原基站连线的中心点上加设新的基站。,C,22,2.
6、2.3 蜂窝小区的系统容量及改善 - 划分扇区(1/3),划分扇区：利用定向天线来降低同频干扰，从而提高系统容量，一般用120扇区,23,2.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善 - 划分扇区(2/3),利用定向天线可以降低同频干扰(顶点激励)m=1或3系统允许的区群大小(N)可以缩小。,120定向覆盖的同频干扰,24,2.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善 - 划分扇区(3/3),4/12 是GSM 系统中最常用和最典型的复用方式, 采用4 个基站区12 个扇形小区为一簇的频道组配置, 每个基站分为3 个扇区.适用于话务量较高和用户密度较大的地区,25,2.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善 - 微
7、小区（1/2）,微小区的概念,26,2.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善 - 微小区（2/2）,微小区的优点 既能够保证覆盖半径，又能够减小蜂窝系统的同频干扰； 相对传统的蜂窝规划，微小区提高了系统容量。,27,第二章 内容,2.1. 蜂窝小区的概念和特点 2.2. 干扰和信道容量 2.3. 信道切换策略 2.4. 电信业务流量与服务等级,28,2.3 信道切换策略,29,2.3. 信道切换策略,2.3.1信道切换原理 2.3.2 实际系统切换的一些考虑,30,2.3.1信道切换原理(1/9),信道切换: 当前正在通信的移动台与服务基站之间的链路转移到另一个新基站的过程 目的：实现蜂窝移动通信
8、的“无缝隙”覆盖，保证移动台跨区时通信的连续性。分类：按实现技术分为：1. 硬切换：新的连接建立前，先中断旧的连接。例如GSM系统。 2. 软切换：指既维持旧的连接，又同时建立新的连接。例如CDMA系统。,31,2.3.1信道切换原理(2/9),切换过程包括识别新小区和分配给移动台在新小区的语音信道和控制信道。切换的原因： 小区信号的强度或质量下降到由系统规定的一定参数以下，此时移动台被切换到信号较强的相邻小区。 由于小区业务信道容量全被占用或几乎全被占用，这时移动台被切换到业务信道容量较空闲的相邻小区。,32,2.3.1信道切换原理(3/9),切换的准则 决定何时需要进行越区切换，通常根据移
9、动台处接收的平均信号强度，或信噪比、信干比、误比特率等参数。 切换过程控制主要有三种： 移动台控制的越区切换 网络控制的越区切换 移动台辅助的越区切换,33,2.3.1信道切换原理(4/9),(1) 移动台控制的越区切换 移动台连续监测当前基站和几个越区时的候选基站的信号强度和质量，当满足某种越区切换准则后，移动台选择具有可用业务信道的最佳候选基站，并发送越区切换请求。 DECT等小系统常采用，在大系统中容易引起切换冲突。,34,2.3.1信道切换原理(5/9),(2) 网络控制的越区切换 基站监测来自移动台的信号强度和质量，当信号低于某个门限后，网络开始安排向另一个基站的越区切换。 缺点：若
10、MS失去联系，将造成信号中断。 第一代模拟系统采用此方法 切换时间长，可达10S。,35,2.3.1信道切换原理(6/9),(3) 移动台辅助的越区切换 网络要求移动台测量其周围基站的信号并把结果报告给旧基站，网络根据测试结果决定何时进行越区切换以及切换到哪一个基站。 第二代系统GSM，CDMA都采用此方法。 特点：时间快，切换过程1s2s ，信号中断1s。,36,2.3.1信道切换原理(7/9),信道切换按照切换的性质可分： 同基站内不同扇区的切换、微小区与宏小区之间的切换、不同运营商之间的切换等等,37,2.3.1信道切换原理(8/9),不同系统采用不同的切换策略切换次数和中断次数最小 无
11、明显干扰的快速通话转接 对新呼叫阻塞的影响最小,38,2.3.1信道切换原理(9/9),越区切换时的信道分配 越区切换时的信道分配涉及切换优先问题。 系统处理切换请求时常采用越区切换请求优先于初始呼叫请求。 保留小区中所有信道中的一小部份，专门服务切换请求, 但信道利用率降低对切换请求进行排队。,39,2.3. 信道切换策略,2.3.1信道切换原理 2.3.2 实际系统切换的一些考虑,40,2.3.2 实际系统切换的一些考虑(1/3),微小区高速移动切换的问题 在微小区，高速移动用户仅有很少时间就需切换，对系统压力太大， 一种宏小区与微小区相结合的伞状小区结构，切换时采用宏小区信道可解决上述问
12、题。,41,2.3.2 实际系统切换的一些考虑(2/3),伞状小区方法使用不同高度的天线和不同强度的功率，在一个站点设置相对“大的”和“小的”覆盖区以减少高速移动用户的切换。,42,2.3.2 实际系统切换的一些考虑(3/3),小区拖尾由于用户离开基站速度较慢，平均信号能量衰减不快，达不到切换门限，造成潜在的干扰和话务量管理问题。可以通过调整切换门限和无线覆盖参数来解决。,43,第二章 内容,2.1. 蜂窝小区的概念和特点 2.2. 干扰和信道容量 2.3. 信道切换策略 2.4. 电信业务流量与服务等级,44,2.4电信业务流量与服务等级,45,2.4. 电信业务流量与服务等级,2.4.1小
13、区制频率分配方法 2.4.2 信道共用技术 2.4.3 电信业务流量 2.4.4 通信系统服务质量和负荷能力,46,2.4.1小区制频率分配方法,2.4.1.1 固定信道分配 2.4.1.2动态信道分配 2.4.1.3 混合信道分配,47,海盗分金币的问题,五个海盗抢到了100颗宝石，每一颗都一样大小和价值连城。他们决定这么分：抽签决定自己的号码（1、2、3、4、5） 首先，由1号提出分配方案，然后大家表决，当且仅当超过半数的人同意时，按照他的方案进行分配，否则将被扔进大海喂鲨鱼 如果1号死后，再由2号提出分配方案，然后剩下的4人进行表决，当且仅当超过半数的人同意时，按照他的方案进行分配，否则
14、将被扔入大海喂鲨鱼，依此类推。 条件：每个海盗都是很聪明的人，都能很理智地做出判断，从而做出选择。 问题：第一个海盗提出怎样的分配方案才能使自己的收益最大化？,48,答案,标准答案是：1号强盗分给3号1枚金币，4号或5号强盗2枚，独得97枚。分配方案可写成(97O1，2，O)或(97，01，O，2)。 推理过程是这样的：从后向前推，如果13号强盗都喂了鲨鱼，只剩4号和5号的话，5号一定投反对票让4号喂鲨鱼，以独吞全部金币。所以，4号惟有支持3号才能保命。3号知道这一点，就会提出（100，0，0）的分配方案。对4号、5号一毛不拔而将全部金币归为己有。因为他知道4号一无所有但还是会投赞成票，再加上
15、自己一票他的方案即可通过。不过，2号推知到3号的方案，就会提出（98，0，1，1）的方案，即放弃3号，而给予4号和5号各一枚金币。 由于该方案对于4号和5号来说比在3号分配时更为有利他们将支持他而不希望他出局而由3号来分配。 这样，2号将拿走98枚金币。不过，2号的方案会被1号所洞悉，1号将提出(97，0120)或(97，O，1，0，2)的方案，即放弃2号，而给3号一枚金币，同时给4号（或5号）2枚金币。由于1号的解决方案对于3号和4号（或5号）来说，相比2号分配时更优，他们将投1号的赞成票，再加上1号自己的票，1号的方案通过，97枚金币可以轻松落入囊中。这无疑是1号能够获取最大收益的方案了。
16、 在“强盗分金”模型中，任何“分配者”想让自己的方案获得通过的关键是，事先考虑清楚“挑战者”的分配方案是什么，并用最小的代价获取最大收益，拉拢“挑战者”分配方案中最不得意的人们。1号看起来最有可能喂鲨鱼，但他牢牢地把握住先发优势，结果不但消除了死亡威胁，还收益最大。而5号看起来最安全，没有死亡的威胁，甚至还能坐收渔人之利，却因不得不看别人脸色行事而只能分得一小杯羹。,49,2.4.1小区制频率分配方法 - 前言,小区制频率分配方法：固定信道分配 分区分组分配法 等频距分配法动态信道分配混合信道分配,50,2.4.1小区制频率分配方法 - 前言,问题：根据同频干扰的计算，可以得到需要的频率复用因
17、子（即区群大小），但如何分配频率组，如何分配一个小区内的信道？,解决如何把频段内的频道（信道）分配给各个小区，是网络规划的一个重要部分。,步骤： 频道分组根据移动网的需要将全部频道分成若干组。 频道指配以固定或动态分配方法指配给各个小区。,51,2.4.1小区制频率分配方法 - 前言,信道：信息（或者信号）可以单向传输的途径，它以传输媒体和中继通信设施为基础。 频道：以电磁波的特征（如频率）来区分不同的信道。 码道：以码字特征（如相关性）来区分不同的信道。,52,2.4.1小区制频率分配方法 - 前言,小区制频率分配方法：固定信道分配 分区分组分配法 等频距分配法动态信道分配混合信道分配,53
18、,2.4.1小区制频率分配方法,2.4.1.1 固定信道分配 2.4.1.2动态信道分配 2.4.1.3 混合信道分配,54,2.4.1.1 固定信道分配法(1/7),1，固定信道分配：将信道固定分配给每个小区 通常分为： 等频距分配法 分区分组分配法,55,2.4.1.1 固定信道分配法(2/7),1.1 等频距分配法思路： 按频率间隔来分配信道； 同频干扰的防护比作为计算依据和质量保证； 宽间隔信道分配抑制邻道干扰；,56,2.4.1.1 固定信道分配法(3/7),举例说明等频距分配法： 例：若某蜂窝系统为FDD方式，工作频段为25MHz，信道间隔为30kHz，N=7，即每7个小区构成一个
19、区群。如何分配信道？,解：1，共有信道总数：25000/30833。每个小区信道数：833/7119。,57,2.4.1.1 固定信道分配法(4/7),将833个信道等频距分为七个信道组:1组：1, 8, 15, , 827 2组：2, 9, 16, , 828 3组：3, 10, 17, ,829 4组：4, 11, 18, ,830 5组：5, 12, 19, ,831 6组：6, 13, 20, ,832 7组：7, 14, 21, ,833,58,2.4.1.1 固定信道分配法(5/7),等频距分配法的特点：,1). 可以100%利用频率资源；,2). 可防护同频干扰,4).提供足够大
20、的信道间隔，可以设计接收机滤波器抑制互调干扰,3). 能有效避免信道组内的邻道干扰，并能降低小区间邻道干扰。,59,2.4.1.1 固定信道分配法(6/7),1.2 分区分组分配法目标：避免三阶互调干扰，在每个小区内分配无三阶互调干扰的频道组,并同时保证需要的总频带最窄。,60,2.4.1.1 固定信道分配法(7/7),固定信道分配法的特点：控制简单信道利用不够充分移动用户相对集中时，呼损率将会增大。目前的蜂窝系统普遍采用固定信道频率分配法。,61,2.4.1小区制频率分配方法,2.4.1.1 固定信道分配 2.4.1.2动态信道分配 2.4.1.3 混合信道分配,62,2.4.1.2 动态信
21、道分配法,2，动态信道分配：按需分配信道，不固定。很多小区可以使用同一信道。 每个小区使用的信道数不固定，根据业务量的大小。 系统控制极其复杂，成本高。 信道利用率高。比固定分配法高20%50%,63,2.4.1小区制频率分配方法,2.4.1.1 固定信道分配 2.4.1.2动态信道分配 2.4.1.3 混合信道分配,64,2.4.1.3 混合信道分配法,3，混合信道分配法：是固定信道分配和动态信道分配相结合的一种方式。即借用信道分配。将一部分信道固定地分配给各个小区，另一部分作为各小区均可使用的动态信道。各小区优先使用固定信道，当固定信道不够用时，再按动态信道分配方式使用空闲的动态信道。,6
22、5,2.4. 电信业务流量与服务等级,2.4.1小区制频率分配方法 2.4.2 信道共用技术 2.4.3 电信业务流量 2.4.4 通信系统服务质量和负荷能力,66,2.4.2. 信道共用技术 (1/4),移动通信频率的有效利用 频谱的有效利用：语音压缩、数字调制等技术 无线信道的有效利用 信道的地区复用（小区间利用空间隔离来实现有效利用，即频率复用） 信道共用（小区内利用时间隔离实现有效利用),67,2.4.2. 信道共用技术 (2/4),小区信道分配方式独立信道方式信道共用方式,68,2.4.2. 信道共用技术 (3/4),独立信道方式： 若一个小区有n个信道，把多个用户也分成n组，每组用户分别被指定一个信道，不同信道内的用户不能互换信道。 信道利用率不高。,(a) 独立信道方式,69,2.4.2. 信道共用技术 (4/4),信道共用方式： 小区内的所有信道对所用用户共享。移动用户可选取小区内的任一空闲信道通信。 信道共用提高了小区内信道利用率。,70,作业,对比两种提高系统容量方法的特点 若某蜂窝系统为FDD方式，工作频段为25MHz，波道间隔为25kHz，若使载干比C/I（假设仅考虑第一层最坏情况下的同频干扰，路径传输损耗因子为4 ）大于14dB，按等频距分配法，该如何分配波道？ 切换的概念,分类,以及按控制过程的分类,
