第二章移动通信网

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大区制移动通信示意图
必须为不同MS分配不同的信道，资源利用率低 上行链路发送功率受限，需要采用中继
分集接收3 分集接收3 R R 分集接收1 分集接收1
移动台
T/R 移动台 基站
f1. f2
R
f3.f4
R 分集接收2 分集接收2
移动台 分集接收4 分集接收4
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N=7，即7个基站作为一个频率复用 组；频率复用方式为7/21
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4/24小区方式
基站位于小区中 心（中心激励）， + 基站天线采用 60º定向天线（扇 形方向激励）。 一般用在用户密 度高的城市或县 城中。 其频率复用方式为4/24， 系统所分配的频段为24组 频率，4个基站复用一次。
2.1 引言
移动通信网就是承接移动通信业务的网络， 移动通信网就是承接移动通信业务的网络， 主要完成移动用户之间 移动用户之间、 主要完成移动用户之间、移动用户与固定 用户之间的信息交换 用户之间的信息交换 公网： 公网：向社会公众提供移动通信业务 专网：不对公众开放， 公安、 专网：不对公众开放，如：公安、海关缉 部队、 私、部队、交通等部门各自组成的网络
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一个区群中有N个小区，即N组不同信道，每个信道组中有若干信道， 相应的信道序列可以由K+jN确定，例如N=12
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由N=12个小区组成的区群
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小区扩容方法
小区分、 小区分、小区扇行化 缺点：越区切换频繁； 缺点：越区切换频繁；基站增多 ；费用高 动态信道分配 缺点：较高控制复杂度； 缺点：较高控制复杂度；小区之间的相互干扰
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无线信道上通话质量监测
1 2
4
3
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信令音
信令音（ST：Signalling Tone）在移动台至基站的反向话音信 道中传输，为线路信号。 主要用途： 1：是MS收到BS发来的振铃信号时，MS在反向话音信道上向BS 发送ST信号，表示振铃成功，一旦移动用户摘机通话，就停发ST 信号； 2：移动台在过境切换频道前，在MSC的控制下，BS在原来的前 向话音信道上发送一个新分配的话音信道的指令，MS收到该指令 后，发送ST信号以表示确认。
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控制信道（CC）
作用：用于传递控制信息，如寻呼、 作用：用于传递控制信息，如寻呼、接 入等。 入等。 1. 寻呼：基站呼叫移动台，BS-MS，为寻 寻呼：基站呼叫移动台， ， 呼， paging，此时的控制信道也称寻呼 ， 信道（ ） 信道（PC） 2. 接入：移动台呼叫基站，MS-BS，为接 接入：移动台呼叫基站， ， 入， access，此时的控制信道也称接入 ， 信道（ ） 信道（AC）
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前向话音信道的数据流格式
话音信道主要用于传输话音，但通话期间还有一些必要的信令必须传输， 例如过境切换时指定信的话音信道，对移动台实施功率控制等。在话音 信道中传输数字信令的办法是插入方式，话音将被瞬时切断。
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反向话音信道中的控制信令
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小区分裂示意图
C D G B F F C E B D F B G G A G C E E
例如：按照小区半径 的一半进行小区分裂
D
F D
E
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F
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动态信道分配
固定信道分配策略：每小区分配一族预先确定好的信道，基站 频点固定不变。控制方便、投资少，同频干扰小 动态信道分配策略：按照业务量大小，在不同基站之间按需分 配信道，避免了小区之间忙闲不均现象。各基站在接到呼叫请 求后，向MSC提出信道申请。MSC根据某种算法给发出请求的 小区分配一个信道。控制复杂、系统投资大、同频干扰较大
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2.2 移动通信体制之大区制
发射功率：200W左右； 发射功率： 左右； 左右 覆盖半径： ～ 覆盖半径：30～50Km 天线高度： 天线高度：40m以上 以上 缺点：频带利用率低， 缺点：频带利用率低，通信容量受限 优点：组网简单，投资少， 优点：组网简单，投资少，见效快
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小区制移动通信网
小区制优势：提高频率的利用 率，而其由于基站功率减小， 也使得相互间的干扰减小；有 效地解决了频道数量有限和用 户数增大之间的矛盾 小区制劣势：小区切换控制复 杂度、建网成本
接入网
交换网、核心网
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2.3 移动通信的信道结构
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小区制区域覆盖之蜂窝网
全向天线辐射的覆盖区是个圆形。为了不留空隙地覆盖整个平面 的服务区，一个个圆形辐射区之间一定含有很多的交叠。 在考虑了交叠之后，实际上每个辐射区的有效覆盖区是一个多边 形。根据交叠情况不同，若在每个小区相间120°设置三个邻区， 120 则有效覆盖区为正三角形；若每个小区相间90°设置四个邻区， 则有效覆盖区为正方形；若每个小区相间60°设置六个邻区，则 有效覆盖区为正六边形；小区形状如下图所示。
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7/21小区方式
在每个正六边形的顶 角上设置基站，并采 用三个120º定向天线； 一个基站覆盖三个蜂 窝小区，通常称这种 方式为顶点激励。 适用于用户密度非常 高的城市或县城中。
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4/12小区方式
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3/9小区方式
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监测音
监测音（SAT：Supervisory Audio Tone）用于信道分配 和对移动用户的通话质量进 行监测。SAT由BS的话音信 道单元发出，经移动台MS环 回。 为了提高监测音的可靠性， 避免与话音信号相互间的干 扰，AMPS和TCAS系统均采 用话音频带外的5970、6000 和6030Hz三个单音作为监测 音。每个区群使用其中一个 监测音，相邻区群分别使用 另外两个监测音。
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小区制区域覆盖之带状网
带状网主要用于覆盖公路、铁路、海岸等。基站天线若用全向 辐射，覆盖区形状是圆形的。 带状网宜采用有向天线，使每个小区呈扁圆形。 带状网可以进行频率再用。图（a）为双频制，图（b）为三频 制。从造价和频率资源的利用而言，双频制最好；但从抗同频 道干扰而言，双频制最差，还应考虑多频制。
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同频（信道）小区的距离
区群内小区数不同的情况下，可用下面的 方法来确定同频（信道）小区的位置和距 离。自某一小区A出发，先沿边的垂直方 向跨j个小区，再向左（或右）转60度，再 跨i个小区，这样就到达同信道小区A。
D = 3(i 2 + ij + j 2 ) ⋅ r = 3N ⋅ r
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小区的分裂
动态小区覆盖范围：服务区内的用户密度是不均匀的，例如城 市中心商业区的用户密度高，居民区和市郊区的用户密度低。 为了适应这种情况，在用户密度高的市中心区可使小区的面积 小一些，在用户密度低的市郊区可使小区的面积大一些。 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且 相应的降低天线高度和减小发射功率
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话务信道（VC）
作用：用于传递话音信号，状态受 作用：用于传递话音信号，状态受MSC控制和管 控制和管 理。状态：空、忙、阻塞 状态： 话音信道除了传话音信号外，还传输以下信息： 话音信道除了传话音信号外，还传输以下信息： 1.监测音 BS-MS-BS，用来检测信道传输质量 监测音 ， 2.小区切换时的数据 小区切换时的数据 3.信号音 （信令信号）表示信号接通、切换成功等 信号音 信令信号）表示信号接通、
正三角形
正方形
正六边形
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覆盖的形状比较
可以证明，要用正多边形无空隙、无重叠地覆盖一个平面的区域， 可取的形状只有这三种。那么这三种形状中哪一种最好呢? 在辐射半径r相同的条件下，计算出三种形状小区的邻区距离、小 区面积、交叠区宽度和交叠区面积如下表所示。
小区形状 邻区距离 小区面积 交叠区宽度 交叠区面积
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移动通信体制之小区制
发射功率： ～ 左右； 发射功率：5～20W左右； 左右 覆盖半径：0.5～20Km； 覆盖半径： ～ ； 天线高度： 天线高度：街灯高度以上 缺点：投资大， 缺点：投资大，技术复杂 优点： 优点： 高频谱利用效率，通信容量大， 高频谱利用效率，通信容量大，便于扩容
频道复用含义
复用距离：D
= 3N ⋅ r = 21 ⋅ r
N=7的区群
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构成移动通信系统的 蜂窝状结构方式
中心激励：基站位于小 区中心，基站天线采用 全向天线实现小区的覆 盖，通常称为中心激励。 基站天线覆盖的范围比 较大，一般用在农村、 乡镇和城市郊区，即 MS密度较低区域
反向话音信道与前向话音信道相似，主要用于传输话音，但必须 在通话期间传输一些数字信令，如对过境切换频道的确认、对调 整发射功率的响应等。采用插入方法及信令的格式与前向话音信 道基本相同，稍有差异的是：起始为同步是101比特；每个字符 是48比特，采用BCH（48，36）纠错编码；每个字符只重复5次。