第一章 无线组网基础

D r S r n I i0 i0 D
n
n
据同信道小区中心之间的距离结果，同频复用比：
Q D r 3N
S D r I i0
n
3N
i0
n
Qn RF i0
同频干扰I小，同频小区间距D小，同频复用比Q小， 则区群的小区数N小，系统的区群数M增加，系统容量C亦增加。 设计要求：
小区制特点：
(1).可空分复用解决频道数少与用户数多的矛盾。 空分复用：间隔一定的空间距离，可设置完全相同的小区。
(2).网络结构灵活，可小区分裂成更小的小区。
(3).由于空分复用，需考虑同频干扰的影响。 (4).移动台要有过境切换功能。
按小区交叠方式可有下列几种实际小区的形状：
三种形状小区的比较：
一.同频干扰与系统容量
相同频率间的干扰为同频干扰。 能构成同频干扰的频率范围为f0±BI/2， f0为载波频率，BI为接收机的中频带宽。 移动通信系统的空分复用会产生同频干扰。 对于异频双工系统，假设基站A和B使用相同的频道。 基站A接收本小区移动台M发射的信号，会受到B小区移动 台发射信号的同频道干扰，但较小。 移动台M正在接收基站A发射的信号，由于基站天线高度大于 移动台天线高度，因此当移动台M处于小区的边沿时，易于受到 基站B发射的同频道干扰。（主要的同频干扰）
1.3 干扰与系统容量
系统容量C是指系统中能同时工作的用户数。 （即频分复用的总频道数） 若系统有M个区群，每个区群由N个小区构成， 每个小区有k个频率，则一个区群的频道数S = k N。 系统容量C = M S = M k N 一个区群的频道数S不变，即整个服务区仅使用S = k N个频率， 区群的小区数N减少，则每个小区的频率数k增加， 系统的区群数M增加，系统容量C亦增加。 系统内干扰包括同频干扰，邻道干扰，互调干扰等，它们都会 影响到系统的容量。
3）.如何选定电台设备保证正常通信（即考虑电波衰耗情况）；
1.1 区域覆盖方式
服务区：整个移动通信网所覆盖的区域。 小区：一个基台（BS）所覆盖的区域 （半径最大为天线高度的视线距离）。
按区域覆盖方式划分：小区制或大区制移动通信网
一.大区制移动通信网
大区制：由一个基台覆盖整个服务区。 主要特点：基站天线很高，几十米至几百米； 基站发射功率大，50~200W； 覆盖半径大，30~50公里。 优点：网络结构简单、成本低。 缺点：容量小，一般用户几十至几百个，目前用于专用网。
只有不同区群的小区才能进行频率再用（即空分复用）。
区群的组成应满足两个条件： （1）区群之间可以邻接，且无空隙无重叠地进行覆盖； （2）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。
满足条件的区群形状和区群内的小区数不是任意的。
可以证明，区群内的小区数应满足下式：
N i 2 ij j 2
提高频率利用率，在满足一定通信质量的条件下， 允许使用相同频道的无线区之间的最小距离为 同频道再用的最小安全距离，简称同频道再用距离或 共道再用距离。 所谓“安全”系指接收机输入端的有用信号与同频道干扰 的比值已大于射频防护比RF。
假定各基站与各移动台的设备参数相同， 覆盖区路径衰耗指数n相同， 则移动台接收机输入端的有用信号与同频道干扰的比值
设小区的辐射半径(即正六边形外接圆的半径)为r， 相邻小区间距为31/2r。 则可以算出同信道小区中心之间的距离为
D 3r ( j i / 2) 2 ( 3i / 2)2 3(i 2 ij j 2 ) r 3N r
可见群内小区数N越大， 同信道小区的距离就越远， 抗同频干扰的性能也就越好。
式中，i, j为正整数。
若一个区群由N个小区构成，每个小区需k个频率， 则一个区群需kN个频率。 即整个服务区仅使用kN个频率即可。
整个服务区的频率利用率得到了提高！
常见的区群结构：
二.同频(信道)小区的距离
由某小区A每条边（共六条）的垂线跨i个小区， 再向左转60度跨j个小区， 即可找到相邻区群的同频小区A（共六个）。
三.互调干扰
非线性器件的输出电流ic与输入电压u的关系式为: ic a0 a1u a2u2 a3u3 ak为非线性器件的特性系数，通常有a1＞a2＞a3…。 假设有两个信号同时作用于非线性器件: 输出:
u A cos At B cosBt
a
n
n
( A cos At B cosBt )
第一章 无线组网基础 （教材第五章）
1.1 区域覆盖方式 1.2 蜂窝网结构特点 1.3 干扰与系统容量
1.4 频道共用技术
1.5 提高系统容量的方法
组网遇到的问题有：
1）.如何选择网络制式结构（即区域覆盖的方式）； 2）.如何有效地利用频谱（即由时域、频域、空间域提高频谱 的利用率）； 4）.如何完成系统的交换与控制功能。
当服务区面积一定，正六边形小区面积最大， 所需基台数最少，最经济，为目前使用的小区形状， 称为蜂窝小区。
2 1 5 4 MT SO 3 6 7 基站
至 公用 电话 网
1.2 蜂窝网结构特点
一.空分复用
为保证空分复用时同频小区间有足够的距离，相邻的若干个 小区都不能频率再用。
使用不同频率的小区构成一个区群。
三.基台设置方式
中心激励： 如图（a），基台设在小区中央，由全向天线形成圆形覆盖区域。 可能会有辐射阴影。
顶点激励： 如图（b），基台设在小区的三个顶点，由定向天线形成120度 的扇形覆盖区域。可避免辐射阴影。
四.越区切换
越区(过区)切换是指将当前正在进行的移动台与基站之间的 通信链路从当前基站转移到另一个基站的过程。 该过程也称为自动链路转移ALT 越区切换通常发生在移动台从一个基站覆盖的小区进入到 另一个基站覆盖的小区的情况下，为了保持通信的连续性， 将移动台与当前基站之间的链路转移到移动台与新基站之间的链路。 越区切换包括三个方面的问题： ① 越区切换的准则，也就是何时需要进行越区切换； ② 越区切换如何控制，也就是系统完成切换的实施过程； ③
切换策略的目标： 切换次数和中断次数最小；无明显干扰的快速通话转接； 对新呼叫阻塞的影响最小。 越区切换算法所关心的主要性能指标： 越区切换的失败概率、因越区失败而使通信中断的概率、 越区切换的速率、越区切换引起的通信中断的时间间隔 以及越区切换发生的时延等。 越区切换分为两大类：硬切换，软切换。 硬切换是指在新的连接建立以前，先中断旧的连接,如GSM系统。 软切换是指既维持旧的连接，又同时建立新的连接，并利用新旧 链路的分集合并来改善通信质量，当与新基站建立可靠连接之后 再中断旧链路,如CDMA 决定何时需要进行越区切换，通常根据移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。 可以仅以某个方向(上行或下行)的链路质量为准，也可以同时考 虑双向链路的通信质量。
1.越区切换的准则
① 相对信号强度准则(准则1)： 在任何时间都选择具有最强接收信号的基站。 缺点：在原基站信号强度仍满足要求的情况下， 会引发太多不必要的越区切换。 ② 具有门限规定的相对信号强度准则(准则2)： 仅允许移动用户在当前基站的信号足够弱（低于某一门限）， 且新基站的信号强于本基站的信号情况下，才可能进行切换。 此法选门限为关键，门限低，会引起较大的越区时延，此时链路 质量差，可能会导致信号中断。 ③ 具有滞后余量的相对信号强度准则(准则3)： 仅允许移动用户在新基站的信号强度比原基站信号强很多 （即大于滞后余量）的情况下切换。 ④ 具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则(准则4)： 上述② ③准则结合。
2 B A 0
在非线性器件中，系数a5＜a3， 五阶互调干扰的影响小于三阶互调干扰的影响。 即高阶互调的强度一般都小于低阶互调分量的强度。 因而在一些实际系统的设计中，常常只考虑三阶互调干扰， 至于七阶以上的互调干扰，因为其影响更小，一般都不予考虑。 若在非线性电路的输入端同时出现三个不同频率的干扰信号:
S I
S I S
i0
S
Ii
i 1
n i
i0

r n
n D i i 1 i0
i0为同频干扰小区数， r为小区半径， I D Di为同频干扰的路径长度（即同频小区间距）
i0 i 1 i i 1

r n
仅考虑第一层干扰小区（中心激励时i0=6）， Di均相等为D。
u Acos At B cosBt C cosCt
按同样方法分析可以看出，其中危害最大的互调频率是 三阶互调中的ωA+ωB-ωC, ωA+ωC-ωB和ωB+ωC-ωA等项。 我们把两个干扰信号产生的三阶互调称之为三阶-Ⅰ型互调， 把三个干扰信号产生的三阶互调称之为三阶-Ⅱ型互调。
3.
越区切换时的信道分配是解决当呼叫要转换到新小区时， 新小区如何分配信道，使得越区失败的概率尽量小。 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。 常用的做法是在每个小区预留部分信道专门用于越区切换。 其特点是：因新呼叫使可用信道数的减少，要增加呼损率， 但减少了通话被中断的概率。
2.越区切换的控制策略
(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。 在大系统中容易引起切换冲突。 (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。 切换时间长，可达10S。若MS失去联系，将造成信号中断。 (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。 时间快，切换过程1s~2s ，信号中断<1s。