移动通信_第五章_蜂窝组网技术2011_TWB
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移动通信-组网技术
小区制的划分：带状服务区
双频组频率配置 三频组频率配置f1f2 Nhomakorabeaf1
f2
f1
f2
f1
f1
f2
f3
f1
f2
f3
f1
5.3.1 coverage
小区制的划分：带状服务区
带状划分的同频干扰
5.3.1 coverage
Why is honeycomb？
小区的覆盖形状--相邻小区距离
5.3.1 coverage
必须同时占用2个信道（1对频谱）才能实现双工通信 （duplex communication）
基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号
任意两个移动用户之间进行通信都必须经过基站的中转
5.2.1 frequency division multiple access(FDMA)
FDMA频谱分割原理
设置频道间隔，以免因系统的频率漂移造成频道间重叠 前向信道与反向信道之间设有保护频带（guard band） 用户频道之间设有保护频隙（guard frequency gap）
Why is honeycomb？
小区的覆盖形状--所需最小频率个数
5.3.1 coverage
Why is honeycomb？
表 5 – 5 三种形状小区的比较
采用六边形的原因
用最小的小区数就能覆盖整个地理区域 最接近于全向的基站天线和自由空间传播的全向辐射模式
由于地形地貌、传播环境、衰落形式的多样性，小区的 实际无线覆盖是一个不规则的形状
图 :SDMA系统工作示意图
5.3 coverage and channel configuration
5.3.1 区域覆盖（coverage）
双频组频率配置 三频组频率配置f1f2 Nhomakorabeaf1
f2
f1
f2
f1
f1
f2
f3
f1
f2
f3
f1
5.3.1 coverage
小区制的划分：带状服务区
带状划分的同频干扰
5.3.1 coverage
Why is honeycomb？
小区的覆盖形状--相邻小区距离
5.3.1 coverage
必须同时占用2个信道（1对频谱）才能实现双工通信 （duplex communication）
基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号
任意两个移动用户之间进行通信都必须经过基站的中转
5.2.1 frequency division multiple access(FDMA)
FDMA频谱分割原理
设置频道间隔，以免因系统的频率漂移造成频道间重叠 前向信道与反向信道之间设有保护频带（guard band） 用户频道之间设有保护频隙（guard frequency gap）
Why is honeycomb？
小区的覆盖形状--所需最小频率个数
5.3.1 coverage
Why is honeycomb？
表 5 – 5 三种形状小区的比较
采用六边形的原因
用最小的小区数就能覆盖整个地理区域 最接近于全向的基站天线和自由空间传播的全向辐射模式
由于地形地貌、传播环境、衰落形式的多样性，小区的 实际无线覆盖是一个不规则的形状
图 :SDMA系统工作示意图
5.3 coverage and channel configuration
5.3.1 区域覆盖（coverage）
北邮移动通信第五章PPT课件
6 ×
×
4
1
5
6
×
×
×
可见频率利用率与同频干扰是一对矛盾
图5－3 N=7 频率复用设计示例
Mobile Communication Theory
14
推导载波干扰比与小区簇的关系
假定小区的大小相同，移动台的接收功率门限按小区的大小调
节。若设L为同频干扰小区数，则移动台的接收载波干扰比可表示
为
C
I
5
5.1.2 蜂窝式组网理论
多信道共用 由若干无线信道组成的移动通信系统，为大量
的用户共同使用并且仍能满足服务质量的信道利用 技术 越区切换
当正在通话的移动台进入相邻无线小区时，业务 信道自动切换到相邻小区基站，从而不中断通信过 程
Mobile Communication Theory
6
5.2 频率复用和蜂窝小区
实际形状
由于地形地貌、传播环境、衰落形式的多样性，小区的实 际无线覆盖是一个不规则的形状
Mobile Communication Theory
11
同频干扰
小区簇的意义 频率复用距离与小区簇的关系 载波干扰比与小区簇的关系
Mobile Communication Theory
12
小区簇的意义
一个共有S个双向信道的蜂窝系统，如果每簇含N个 小区，每个小区分配K个信道（k<S）
切换和位置管理
Mobile Communication Theory
7
5.2.1 大容量的小区制
频率复用和覆盖方式
带状服务覆盖区 面状服务覆盖区
•簇 • 小区的覆盖形状 • 同频干扰
同频相邻小区的找法
Mobile Communication Theory
第五章 蜂窝组网技术
2r
3r
2.6r 2
2r 2
移动通信系统 广泛使用六边 形进行理论分 析和设计
实际形状
10
交叠区面积
r 1.2 r 2
0.59r 0.73 r 2
0.27r 0.35 r 2
基站对小区的激励方式
中心激励
基站位于小区中心， 由全向天线实现圆形 覆盖区，有时会有辐 射阴影。
在顶点上设置基站， 并采用三个互成 120°的定向天线， 以避免辐射阴影
C C A B C A B C A B
A B
一个簇对应一定的覆盖 区域，若达到单位面积 M=3, N=3, K=S/N 的覆盖需复制M 个簇， C=MS 则信道总数C为： C M KN M S 若N越小，则单位面积所需复制的区群越多，系统容 量越大，频率利用率越高。 14
举例
[例5.1]系统总的可用信道数S = 280，相同区域内， 用N = 7的区群（7小区复用）需要复制4次，而用 N = 4的区群（4小区复用）需要复制7次，求两种 情况下的信道总数和每个小区的可用信道数。 解：N = 7时
同频复用距离与小区半径之比
Q D R 3N
C I
3N L
n
C Qn I L
L:典型值为6（全向小区）
29
定向小区的同频干扰
C I
I
D
N
利用定向天线 可以降低同频 干扰，增大C/I 值，改善通信 质量。
D D D D D A D D C D D E G F D D B
L＝2或3
I:相邻i个小区的中心距离 I 2iH 3iR J 3 jR
D I 2 J 2 2 IJ cos1200 I 2 J 2 IJ
移动通信_第五章_蜂窝组网技术
41 *
某蜂窝系统采用BPSK调制，假设接收信号为瑞利衰落，用户 要求的误码率为10-3，若系统的主要干扰和噪声只考虑同频干 扰，求能满足此要求的最小复用因子N？
假设干扰能近似为高斯分布 中心极限定理 假设路径损耗因子为4 已知误码率Pb与SIR的关系为Pb＝0.015/SIR(dB)
同时N应满足区群构成条件，即N可为4, 7, 9……，所以区群大小N至少为4时，才能满 足系统的载干比要求
29 *
例：蜂窝小区N=7的模式，设n=4，问其载干比? 解
1 C/I 6
3N
4
73.5 18.7 dB
如果，N=4时，
C ( 3 N )4 24 13.8( dB) I 6
i j
1 1
0 2 4
1 2 7
0 3
2 2
1 3
0 4
2 3
1 4
0 5
3 3
2 4
N 3
9 12 13 16 19 21 25 27 28
17 *
5.2 频率复用和蜂窝小区
簇间同频小区位置
的确定
沿着任意一条六 边形边的垂线方 向移动i个小区 ，并逆时针方向 旋转60°，再移 动j个小区。
A
n
Dk I P T 3)无效信号： d k 1 0
n
BS BS
D6 R
4)全向小区系统C/I ：
D2
MS D
D1
BS
R C P T d I 0
n
k 1
m
Dk P T d 0
m
n
BS
R n
n D K 1 k 1
某蜂窝系统采用BPSK调制，假设接收信号为瑞利衰落，用户 要求的误码率为10-3，若系统的主要干扰和噪声只考虑同频干 扰，求能满足此要求的最小复用因子N？
假设干扰能近似为高斯分布 中心极限定理 假设路径损耗因子为4 已知误码率Pb与SIR的关系为Pb＝0.015/SIR(dB)
同时N应满足区群构成条件，即N可为4, 7, 9……，所以区群大小N至少为4时，才能满 足系统的载干比要求
29 *
例：蜂窝小区N=7的模式，设n=4，问其载干比? 解
1 C/I 6
3N
4
73.5 18.7 dB
如果，N=4时，
C ( 3 N )4 24 13.8( dB) I 6
i j
1 1
0 2 4
1 2 7
0 3
2 2
1 3
0 4
2 3
1 4
0 5
3 3
2 4
N 3
9 12 13 16 19 21 25 27 28
17 *
5.2 频率复用和蜂窝小区
簇间同频小区位置
的确定
沿着任意一条六 边形边的垂线方 向移动i个小区 ，并逆时针方向 旋转60°，再移 动j个小区。
A
n
Dk I P T 3)无效信号： d k 1 0
n
BS BS
D6 R
4)全向小区系统C/I ：
D2
MS D
D1
BS
R C P T d I 0
n
k 1
m
Dk P T d 0
m
n
BS
R n
n D K 1 k 1
移动通信技术讲义-第5讲 蜂窝移动通信的组网
频率资源的管理
1、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，频率有一
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；
② ③ ④
电波传播不分地区与国界； 具有时间、空间和频率的三维性，可以从这三方面实施其有效利用，提高利用率； 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。 基于以上这些特点，频率的分配和使用需在全球范围内制定统一的规则。国际上，
信道1
用户1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 …………… m-1 m
信道2 . . .
信道n
图2 共用信道方式示意图
信道1
用户2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 …………… m-1
信道 空闲
信道k 用户1接入 信道2
…
…
用户m接入 信道n
3、双工移动通信网规定工作在各频段的收、发频差分别为：
VHF（甚高频）频段为5.7MHz； UHF（超高频） 450MHz频段为10MHz； UHF 900MHz频段为45MHz。
4、双工移动通信网规定：
基站对移动台（下行链路）为发射频率高，接收频率低；
移动台对基站（上行链路）为发射频率低，接收频率高。
5、国家统一管理频率的机构是国家无线电管理委员会，移动通信组网必须
遵守国家有关规定，并接受当地无线电管理委员会的具体管理。
2.1.2
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，但事实上不可能占用全部时间。
第5章 蜂窝组网技术
16/25
第5章 蜂窝组网技术
5.1.2 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 （2）空间域的频率有效利用 （3）频率域的频率有效利用
17/25
第5章 蜂窝组网技术
5.1.2 频率的有效利用技术
24/25
第5章 蜂窝组网技术
2．呼损率
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：
25/25
第5章 蜂窝组网技术
2．呼损率
A A n! B n n! i A A2 An A 1 i! 1! 2! n! i 0
10/25
第5章 蜂窝组网技术
第5章
蜂窝组网技术
5.1 频率资源的有效利用和蜂窝小区的组网 通信 5.2 蜂窝小区的概念和区域覆盖 5.3 干扰和信道容量 5.4 多址接入技术 5.5 蜂窝移动通信的交换技术 5.6 在蜂窝移动通信网综述
11/25
第5章 蜂窝组网技术
移动通信网络结构
空中网络 , ht
1 1 2 4 6 7 5 2 4 6 7 5 1 3 6 2 5 1 4 7 3 3 6 2 5 1 4 4 7 3 6 2 5 7q=D/R=4.6 N=7 2 5 1 4 7 2
2
1
2 4 2 4
3
3
2
1
4
3
1
1
3 4
3
3
1
3
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第5章 蜂窝组网技术
5.1.2 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 （2）空间域的频率有效利用 （3）频率域的频率有效利用
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第5章 蜂窝组网技术
5.1.2 频率的有效利用技术
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第5章 蜂窝组网技术
2．呼损率
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：
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第5章 蜂窝组网技术
2．呼损率
A A n! B n n! i A A2 An A 1 i! 1! 2! n! i 0
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第5章 蜂窝组网技术
第5章
蜂窝组网技术
5.1 频率资源的有效利用和蜂窝小区的组网 通信 5.2 蜂窝小区的概念和区域覆盖 5.3 干扰和信道容量 5.4 多址接入技术 5.5 蜂窝移动通信的交换技术 5.6 在蜂窝移动通信网综述
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第5章 蜂窝组网技术
移动通信网络结构
空中网络 , ht
1 1 2 4 6 7 5 2 4 6 7 5 1 3 6 2 5 1 4 7 3 3 6 2 5 1 4 4 7 3 6 2 5 7q=D/R=4.6 N=7 2 5 1 4 7 2
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3
1
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3
3
1
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第五章 蜂窝组网技术(课堂PPT)
• 移动台（MS）也是一个子系统。通常，移动台实际上是由移动终 端设备和用户数据两部分组成的，移动终端设备称为移动设备，用 户数据存放在一个与移动设备可分离的数据模块中，此数据模块称 为用户识别卡（SIM）。
Page 13
课程内容
第一节 移动通信系统基本概念 第二节 频率复用和蜂窝小区 第三节 切换和位置管理 第四节 多址接入技术 第五节 蜂窝移动通信系统的容量分析 第六节 话务量和和损率简介
• 一般来说，移动通信网的区域覆盖方式可分为两类：一类是小容量 的大区制；另一类是大容量的小区制。
Page 16
第二节 频率复用和蜂窝小区 • 介绍 • 大区制移动通信系统 • 频率复用和小区制移动通信
系统
Page 覆盖整个服务区。为了增大单基站的服务区域， 天线架设要高，发射功率要大，但是这只能保证移动台可以接收到 基站的信号。反过来，当移动台发射时，由于受到移动台发射功率 的限制，因而无法保障通信。为解诀这个问题，可以在服务区内设 若干分集接收点与基站相连，利用分集接收来保证上行链路的通信 质量；也可以在基站采用全向辐射天线和定向接收天线，从而改善 上行链路的通信条件。
– 采用频率复用大大地缓解了频率资源紧缺的矛盾，增加了用户数目或 系统容量。频率复用能够从有限的原始频率分配中产生几乎无限的可 用频率，这是使系统容量趋于无限的极好方法。频率复用所带来的问 题是同频干扰，同频干扰的影响并不是与蜂窝之间的绝对距离有关， 而是与蜂窝间距离与小区半径比值有关。
Page 8
第五章 蜂窝组网技术
Page 1
学习目标
• 学习完本课程，您应该能够：
掌握蜂窝移动通信系统的概念和构成 掌握频率复用和蜂窝小区组网原理 了解切换和位置更新的概念 熟悉移动通信中的多址接入方式 了解小区容量分析、话务量及呼损的概念
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课程内容
第一节 移动通信系统基本概念 第二节 频率复用和蜂窝小区 第三节 切换和位置管理 第四节 多址接入技术 第五节 蜂窝移动通信系统的容量分析 第六节 话务量和和损率简介
• 一般来说，移动通信网的区域覆盖方式可分为两类：一类是小容量 的大区制；另一类是大容量的小区制。
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第二节 频率复用和蜂窝小区 • 介绍 • 大区制移动通信系统 • 频率复用和小区制移动通信
系统
Page 覆盖整个服务区。为了增大单基站的服务区域， 天线架设要高，发射功率要大，但是这只能保证移动台可以接收到 基站的信号。反过来，当移动台发射时，由于受到移动台发射功率 的限制，因而无法保障通信。为解诀这个问题，可以在服务区内设 若干分集接收点与基站相连，利用分集接收来保证上行链路的通信 质量；也可以在基站采用全向辐射天线和定向接收天线，从而改善 上行链路的通信条件。
– 采用频率复用大大地缓解了频率资源紧缺的矛盾，增加了用户数目或 系统容量。频率复用能够从有限的原始频率分配中产生几乎无限的可 用频率，这是使系统容量趋于无限的极好方法。频率复用所带来的问 题是同频干扰，同频干扰的影响并不是与蜂窝之间的绝对距离有关， 而是与蜂窝间距离与小区半径比值有关。
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第五章 蜂窝组网技术
Page 1
学习目标
• 学习完本课程，您应该能够：
掌握蜂窝移动通信系统的概念和构成 掌握频率复用和蜂窝小区组网原理 了解切换和位置更新的概念 熟悉移动通信中的多址接入方式 了解小区容量分析、话务量及呼损的概念
蜂窝组网技术
单元小结
1. 重点讲述了大区制 \ 小区制、蜂窝小区
的划分原则和覆盖的原则；
2. 简要介绍了顶点激励、中心激励的特 点。
课后作业
1.小区为什么采用正六边形？
2.为什么说小区制容量大大区制容量小？
3.构成区群的条件是什么？
1 2 1 2 3 4 3 4 dg
N=4 a=0，b=2
2 7 1 6 5 dg 4 6 5 3 7 1 4 2 3
N=3 a=1，b=1
N=7 a=1，b=2
图中dg表示相邻区群的同频小区的中心间距，称为同频 小区的距离，即同频再用距离
3.蜂窝组网技术
4）区群的构成
dg
1 4 8 5
2 6 9
岳或高大的建筑物，中心激励方式难免有
电磁辐射的阴影，若改为顶点激励方式就 可以避免阴影区域的出现。
3.蜂窝组网技术
8）小区分裂－－提高系统容量的措施 目的：提高系统的容量， 增加新的用户;
方法：把每个小区都分
裂成一定数目的半径更 小的小区; 方式：重新划分小区、 小区扇形化。
蜂窝组网技术
9）重新划分小区 特点：干扰电平增大，需要建造新的基站 ，需要 重新进行频率规划，增加了切换的次数，而且随着 小区半径的减小，同频干扰的就越严重。
六边形 蜂窝小区 智能蜂窝 宏蜂窝 微蜂窝
重新划分小区
小区分裂 小区扇形化
1.区域覆盖
1）服务区域 采用小区制的移动通信的服务区是指移动台能够获 得服务的区域。通常服务区根据不同的业务要求、 用户区域分布、地形以及不产生相互干扰等因素可
分为带状服务区和面状服务区 。
1.区域覆盖
2）带（条）状服务区 用户的分布呈带状或者 条状。例如铁路的列车
第五章 蜂窝组网技术
1、小容量的大区制
大区制中，所有频道的频率都不重复，每个移动台使用的频率 都不相同，否则就会产生严重的干扰，因此频率资源的利用率 和用户容量会受到限制。 大区制只能适用于小容量的通信网，如用户数在1000以下， 这种制式的控制方式简单，设备成本低，投资少，信号传输损 耗大，通信距离有限，网络结构简单，适用于中小城市、工矿 区以及专业部门。
2、大容量的小区制
现在也出现了微蜂窝结构，微蜂窝（ microcell ）是在宏蜂窝的 基础上发展起来的一门技术。与宏蜂窝相比，它的发射功率较小， 一般在2W左右；覆盖半径大约为100m～1km。基站天线臵于相对低 的地方，如屋顶下方，高于地面5m～10m。
微蜂窝最初被用来加大无线覆盖，消除宏蜂窝中的“盲点”。同 时由于低发射功率的微蜂窝基站允许较小的频率复用距离，每个 单元区域的信道数量较多，因此业务密度得到了巨大的增长，将 它安臵在宏蜂窝的“热点”上，可满足该微小区域质量与容量两 方面的要求。
4、同频干扰的计算
设频率复用距离D是指最近的两个频点小区中心之间的距离，在一个 小区中心或相邻小区中心作两条与小区的边界垂直的直线，其夹角为 120度，此两条直线分别连接到最近的两个同频点小区中心，其长度 分别为I和J，于是同频距离为：
D2 I 2 J 2 2IJ cos1200 I 2 IJ J 2 （5.3）
面状服务覆盖区的代表就是蜂窝小区，采用正六边形作为每个辐射区的 有效覆盖区，则用最小的小区数就能覆盖整个地理区域，同时六边形最 接近于全向的基站天线和自由空间传播的全向辐射模式，我们管形同蜂 窝的网络叫蜂窝网。 蜂窝小区中将使用不同且完整频率的小区称为簇或区群，在一个小区簇 内，要使用不同的频率，而在不同的小区簇间使用对应的相同频率。共 同使用全部可用频率的N个小区叫做一簇，N叫做簇的大小，典型值为4、 7、或12，N的值表现了移动台或者基站可以承受的干扰，同时保持令人 满意的通信质量。
蜂窝组网技术
结合应用
AI与蜂窝组网技术的结合将推动智能化网络的发展，实现自适应的网络优化、故障诊断 和智能运维等功能，提升网络的服务质量和可靠性。
THANKS
感谢观看
06
蜂窝组网技术的未来发展
5G与6G蜂窝网络技术
5G技术
5G蜂窝网络技术将带来更高的数据传输 速率、更低的延迟和更大的网络容量， 支持更多设备的连接，为物联网、智能 交通、远程医疗等领域提供更好的服务 。
VS
6G技术
6G蜂窝网络技术将进一步拓展频谱资源 ，实现全球覆盖和高空平台通信，提供更 高效、更智能的服务，如超高速移动宽带 、大规模物联网和智能网络等。
TDMA（时分多址）
总结词
时分多址是一种将时间分割成若干个小的时隙，并分配给不 同的用户进行通信的技术。
详细描述
在TDMA中，每个用户被分配一个特定的时隙，并且在该时 隙内进行通信。由于时隙被分隔开，用户之间的干扰较小。 TDMA的优点在于能够提高频带利用率，但需要精确的时间 同步。
CDMA（码分多址）
04
蜂窝组网技术的应用场景
城市环境
城市蜂窝组网技术主要用于满 足城市中大量用户对移动通信 的需求。
在城市环境中，由于用户密度 高，需要建设大量的基站来保 证信号覆盖和通信质量。
城市蜂窝组网技术需要具备高 容量、高可靠性、高移动性等 特性，以满足城市用户的需求。
郊区与农村环境
郊区和农村地区的用户密度相对 较低，但覆盖范围较广。
蜂窝组网技术需要具备较低成本、 较广覆盖范围等特性，以满足郊
区和农村地区用户的需求。
在这些地区，基站建设成本较高， 因此需要采用一些特殊的组网技
术，如微微蜂窝、中继站等。
移动通信网络
AI与蜂窝组网技术的结合将推动智能化网络的发展，实现自适应的网络优化、故障诊断 和智能运维等功能，提升网络的服务质量和可靠性。
THANKS
感谢观看
06
蜂窝组网技术的未来发展
5G与6G蜂窝网络技术
5G技术
5G蜂窝网络技术将带来更高的数据传输 速率、更低的延迟和更大的网络容量， 支持更多设备的连接，为物联网、智能 交通、远程医疗等领域提供更好的服务 。
VS
6G技术
6G蜂窝网络技术将进一步拓展频谱资源 ，实现全球覆盖和高空平台通信，提供更 高效、更智能的服务，如超高速移动宽带 、大规模物联网和智能网络等。
TDMA（时分多址）
总结词
时分多址是一种将时间分割成若干个小的时隙，并分配给不 同的用户进行通信的技术。
详细描述
在TDMA中，每个用户被分配一个特定的时隙，并且在该时 隙内进行通信。由于时隙被分隔开，用户之间的干扰较小。 TDMA的优点在于能够提高频带利用率，但需要精确的时间 同步。
CDMA（码分多址）
04
蜂窝组网技术的应用场景
城市环境
城市蜂窝组网技术主要用于满 足城市中大量用户对移动通信 的需求。
在城市环境中，由于用户密度 高，需要建设大量的基站来保 证信号覆盖和通信质量。
城市蜂窝组网技术需要具备高 容量、高可靠性、高移动性等 特性，以满足城市用户的需求。
郊区与农村环境
郊区和农村地区的用户密度相对 较低，但覆盖范围较广。
蜂窝组网技术需要具备较低成本、 较广覆盖范围等特性，以满足郊
区和农村地区用户的需求。
在这些地区，基站建设成本较高， 因此需要采用一些特殊的组网技
术，如微微蜂窝、中继站等。
移动通信网络
《蜂窝组网技术》课件
物联网应用
工业自动化
蜂窝组网技术能够满足物联网应用的需求 ，支持海量设备接入和数据传输。
蜂窝组网技术能够为工业自动化提供可靠 的无线通信解决方案，支持远程控制、数 据采集和监控等应用。
PART 02
蜂窝组网技术的基本原理
REPORTING
无线通信原理
01
02
03
无线通信基础
无线通信利用电磁波传输 信号，包括无线电波、微 波、红外线等。
5G技术持续演进
要点二
6G及未来通信技术的探索
随着5G技术的不断成熟，未来将会有更多的新特性和功能 被引入，以满足不断增长的数据需求和多样化的业务场景 。
目前全球已经开始对6G及未来更先进的通信技术进行探索 和研究，这些技术将进一步提升网络性能、降低延迟、提 高可靠性，并支持更多物联网设备连接。
新型网络架构与技术的研究与应用
蜂窝组网的关键技术
REPORTING
多址接入技术
多址接入技术是蜂窝组网中的重要组成部分，用于实现多个用户在相同频段上的 复用通信。
多址接入技术允许多个用户在相同的时间和频率资源上同时进行通信，常见的多 址接入方式包括频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA ）。
信道编码与调制技术
蜂窝组网技术进一步发展，支 持更高速度和更丰富多媒体业 务。
5G时代
蜂窝组网技术继续演进，支持 超高速率和低功耗通信。
蜂窝组网技术的应用场景
移动语音通信
移动互联网业务
蜂窝组网技术是移动语音通信的核心支撑 ，实现了大范围覆盖和连续通信。
蜂窝组网技术为移动互联网业务提供了高 速数据传输和低延迟通信，支持视频通话 、在线游戏、流媒体等业务。
蜂窝移动通信组网技术
蜂窝移动通信组网技术一、引言1-1 文档目的本文档旨在详细介绍蜂窝移动通信组网技术，以便读者对该技术有全面的了解。
1-2 文档范围本文档主要涵盖蜂窝移动通信组网技术的基本概念、网络架构、无线接入技术、核心网络技术等方面的内容。
二、蜂窝移动通信基础知识2-1 蜂窝通信原理介绍蜂窝通信的基本原理，包括频率复用、移动台切换、覆盖范围等。
2-2 移动通信标准介绍蜂窝移动通信的标准，如GSM、CDMA、LTE等。
三、蜂窝移动通信网络架构3-1 网络架构概述介绍蜂窝移动通信网络的整体架构，包括基站子系统、核心网等。
3-2 基站子系统详细介绍基站子系统的组成部分，包括基站控制器、基站收发设备等。
3-3 核心网络介绍核心网络的组成部分，包括移动交换中心、业务支持系统等。
四、蜂窝移动通信无线接入技术4-1 无线接入技术概述介绍蜂窝移动通信中的无线接入技术，包括调制解调、信道编码等。
4-2 蜂窝覆盖技术介绍蜂窝通信的覆盖范围扩展技术，包括室内覆盖、微蜂窝等。
五、蜂窝移动通信核心网络技术5-1 移动交换中心介绍移动交换中心的功能和作用，包括寻呼、呼叫控制等。
5-2 业务支持系统介绍业务支持系统的组成部分，包括计费系统、用户数据管理系统等。
六、附件本文档附有以下附件：1-蜂窝移动通信组网技术相关图表和示意图。
2-相关文献和资料。
注释：1-蜂窝通信：一种将有限的频率资源划分为若干个小区的无线通信方式，使不同的用户可以同时使用同一频率。
2-频率复用：将有限的频率资源划分为若干个频率小区，以实现多用户同时通信。
3-移动台切换：当移动台从一个小区进入另一个小区时，需要进行切换以确保通信的连续性。
第五章 蜂窝组网技术
干扰方式
起
因
解决方法
选用无互调的 频率集 加大频道间的 隔离度
互调干扰
系统内非线性器件产生的各种组合 频率成份落入本频道接收机通带内 相邻波道信号中存在的寄生辐射落 入本频道接收机带内
邻道干扰
同频干扰
相邻区群中同信道小区的信号造成的干扰 适当选择频道 干扰因子Q
Mobile Communication Theory
Mobile Communication Theory
5
5.1.2 蜂窝式组网理论
多信道共用 由若干无线信道组成的移动通信系统，为大量的 用户共同使用并且仍能满足服务质量的信道利用技 术 越区切换 当正在通话的移动台进入相邻无线小区时，业务 信道自动切换到相邻小区基站，从而不中断通信过 程
Mobile Communication Theory
移动通信技术
第五章 蜂窝组网技术
目录
5.1
5.2
移动通信网的基本概念 频率复用和蜂窝技术 多址接入技术 码分多址关键技术 蜂窝移动通信系统的容量分析 切换、位置更新 无线资源管理技术 移动通信网络结构
2
5.3
5.4 5.5
5.6
5.7 5.8
Mobile Communication Theory
5.1 移动通信网的基本概念
Mobile Communication Theory
22
FDMA频谱分割原理
设置频道间隔，以免因系统的频率漂移造成频道间 重叠 前向信道与反向信道之间设有保护频带 用户频道之间，设有保护频隙
图5－6 FDMA系统频谱分割示意图
Mobile Communication Theory
23
FDMA的主要干扰
2016移动通信_第五章 蜂窝组网技术综述
H R A
J
A
120
D2
I2
IJ
J
2
,
I J
2iH 2 jH
,
H
R
3/2
❖由于R是小区的半径，有
❖带入有
I 3iR J 3 jR
D 3N R
5.2 频率复用和蜂窝小区
❖ 一定要用寻找相邻同频小区的方法确定相邻 区群的位置才能保证同频小区间距离最大：
D 3N R
▪ 以N=4, i=0, j=2为例，思考
5.5 蜂窝移动通信系统的容量分析
5.6 CDMA系统中的功率控制 5.7 切换、位置更新
5.3 多址接入技术
❖移动通信网 1. 下行链路(基站移动台) 基站
各移动台能识别发送给本 移动台的信号？
下行链路
2. 上行链路(移动台基站)
基站如何识别来自各个不
同移动台的信号？
基站
❖ 解决方案： 多址接入技术
▪ m=2或3
DDD DD
A
DDD
C
B
D
E
F
DD
G
DDD DD
120°定向覆盖的同频干扰
5.2 频率复用和蜂窝小区
❖蜂窝无线系统的典型干扰
1. 噪声——内部噪声，人为噪声，自然噪 声
2. 同频道干扰 定义：相邻区群中同频小区中同频信 道之间的干扰 典型解决方案：
➢组网时的频率规划
3. 邻道干扰
定义：来自相邻的或相近的频道的干扰 主要的产生原因：非理想带滤外波辐器射
C / I 1
4
3N 73.5 18.7dB
6
如果，N=4时，
C ( 3N )4
24 13.8(dB)
第5章蜂窝组网技术
第5章 蜂窝组网技术
确定相邻区群同频小区的方法是：自某一小区A出发， 先沿边的垂线方向跨越a个小区，再按逆时针方向转60°， 然后再跨越b个小区，这样就可找出同频小区A′。在正六边 形的六个方向上，可以找到6个相邻的同频小区，如图5-3所 示。区群间同频复用距离可由下式计算：
d g 3N r0
第5章 蜂窝组网技术
第5章 蜂窝组网技术
5.1 移动通信网络的构成 5.2 多址接入技术 5.3 多信道共用技术 5.4 移动通信中的信令 5.5 移动管理技术
电子信息工程系通信技术教研室
第5章 蜂窝组网技术
5.1 移动通信网络的构成
5.1.1 大区制移动通信网 所谓大区制,就是在一个服务区内只有一个或几个基站，
蜂窝组网技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室表表5511小区分裂小区分裂蜂窝类型巨型区宏小区macrocell微小区microcell微微小区picocell蜂窝半径km10050035005终端移动速度kmh150050010010运行环境所有乡村郊区市区室内业务量密度适用系统卫星蜂窝蜂窝无绳蜂窝无绳蜂窝组网技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图58小区分类图蜂窝组网技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室采用蜂窝小区分裂的方法在有限的频率资源中通过采用蜂窝小区分裂的方法在有限的频率资源中通过缩小同频复用距离使单位面积的频道数增多系统容量增缩小同频复用距离使单位面积的频道数增多系统容量增大
LI
LS
40 lg
DI DS
(dB)
（5.4）
电子信息工程系通信技术教研室
第5章 蜂窝组网技术
设基站A和B的发射功率均为PT，则移动台M接收机的 输入信号功率和同频干扰功率分别为
蜂窝移动通信的组网技术
2、移动台被呼 ① 移动控制交换中心收到受呼信号之后，经识别并确认被呼用户此时不在通话，则在 该中心控制区的所有基站，通过专用控制信道一齐发出呼叫信号，包括被呼叫移动 台的识别号码和信道指配代号等。有时可能移动台暂时未收到这个呼叫信号，因此 当没有收到移动台的应答时，基站应在一段时间内多次重复发出此呼叫信号。 ② 不在通话的移动台是锁定在专用控制信道上的，当收到此呼叫信号后即判别是否呼 叫本机，若判定为呼叫本机，则发出应答信号，并转入所指配的语音信道。 ③ 控制交换中心收到某一基站转来的应答信号之后即停止发送呼叫信号，接通线路， 开始计费。 ④ 若多次呼叫仍无应答（可能被叫用户离开本服务区或未开机等），即通知主呼用户 此次呼叫失败，不能建立通信。
该准则中，门限选择具有重要作用。例如在图中，如果门限太高，取为Th1，则该 准则与准则1相同。如果门限太低，取为Th3，则会因起较大的越区时延。此时，可
能会因链路质量较差而导致通信中断。另一方面，它会引起对同道用户的额外干扰。
c.
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 况下进行越区切换。如图中的C点。
移到移动台与新基站之间的链路。
3、研究越区切换算法所关心的主要性能指标包括：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。
4、分类：越区切换分为两大类，一类是硬切换，另一类是软切换。 ① 硬切换是指在新的连接建立以前，先中断旧的连接。 ② 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。 在越区切换时，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。
移动通信课程第5章5.1-5.2
4
系统设计的关键问题
在频率资源一定的前提下，通过系统优 化设计达到：
频率复用最大化；--覆盖区域最大
同频干扰最小化；--通信质量最好
5
系统设计的关键问题
频率资源宝贵而有限：
以美国为例，其无线频段采用出售政策， 每M带宽拍卖价格数以亿计。
2006年8月，美国曾进行了历史上规模最大的 无线电频段拍卖，FCC对90MHz频段的1122张 执照进行拍卖，最终成交1087张，收入达139 亿美元。
BS MS1
Rd Rd
收用定向天线
MS2
提高基站接收灵敏度
Rd 大区制设置分集接收台示 意图
16
5.2 蜂窝小区的概念和特点
5.2.1 大区制移动通信系统
5.2.2频率复用和小区制移动通信系统 频率复用和小区制移动通信系统
17
小区制网构成方式基本概念
小区制：利用频率复用的概念，将整个服务区 域划分成若干个小区，每个小区分别设置一个 低发射功率的基站，负责本小区的通信。 频率复用：
N叫做区群的大小，典型值3、4、7、9、12 、……
构成蜂窝网的二次几何图形
27
设蜂窝移动系统共有 S个不同的双向信道 其簇的大小为N 簇内每个小区分配有 K个信道，小区间信 道分配各不相同 簇在系统中复制M次 则
S=KN C=MKN=MS
C C A B A B B C A B A C
28
构成簇的基本条件：
B B A C D A C A C D B D B A C D
N=4,a=2,b=0
3. 确定相邻区群
33
作业
思考：画一个N = 12的蜂窝系统结构，要求 至少包括3个区群，将簇中小区所用频率 组用A,B,C,D标识。
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蜂窝组网技术
5.3 多址接入技术
蜂窝组网技术
5.3 多址接入技术
多址接入
移动通信系统中基站的多路工作和移动台单路工作 形成了移动通信的一大特点
问题：
1. 下行链路：基站 以怎样的信号传输方 式发送信号，使各移 动台能从中识别发送 给本移动台的信号？
BS
下行链路
蜂窝组网技术
5.3 多址接入技术
掌握移动通信网的概念和特点 掌握蜂窝小区的原理以及相关技术 掌握多址接入技术的概念和分类；掌握
FDMA、TDMA和CDMA三种典型多址方 式的原理和区别 掌握蜂窝移动通信系统容量的概念和原理
蜂窝组网技术
学习重点和要求
理解功率控制原理和过程 理解硬切换以及软切换的原理及过程 理解移动网络的组成
5.2 频率复用和蜂窝小区
当用六边形来模拟覆盖范围时，基站发射机 或者安置在小区的中心（中心激励小区）， 或者安置在六边形的顶点之中的三个上（顶 点激励小区）。
全向辐射天线基站
120°扇形辐射天线基站
(a)中心激励
(b)顶点激励
两种激励方式
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
全向天线及定向天线的干扰小区（N=7）
N i2 ij j2
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
表5－2 区群小区数N的取值
Ni 0
1
2
3
4
j
1
1
3
7
13 21
2
4
7
12 19 28
3
9
13 19 27 37
4
16 21 28 37 48
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
N=3 j=1 i=1 N=4 j=2 i=0
N=7 j=2 i=1
N=9 j=3 i=0
N=12 j=2 i=2
N=13 j=3 i=1
蜂窝组网技术
N=19 j=3 i=2
5.2 频率复用和蜂窝小区
同频小区：频率复用意味着在一个给定的覆盖 区域内，存在着许多使用同一组频率的小区， 这些小区叫做同频小区。
同频干扰：这些同频小区之间的信号干扰叫做同 频干扰（也叫同道干扰）。
蜂窝组网技术
5.3 多址接入技术
频分多址(FDMA)：频道划分，频带独享，时 隙、空间、码字共享。
时分多址(TDMA)：时隙划分，时隙独享，频 率、空间、码字共享。
码分多址(CDMA)：码型划分，码字独享，时 隙、频率、空间共享
空分多址(SDMA)：空间角度划分，频率、时 隙、码字共享。 现代移动通信系统一般联合采用多种多址方式！
2. 上行链路：基 站如何识别来自 各个不同移动台 的信号？
BS
上行链路
解决方法：多址技术（Multiple Access）！
说明：多址方式是移动通信网体制范畴，关 系到系统容量、小区构成、频谱和信道利用效 率以及系统复杂性。
蜂窝组网技术
5.3 多址接入技术
多址原理
多址就是将不同的信号空间维度分配给不同 的用户，以支持多用户通信。
带状服务覆盖区
小区
小区
铁路
A
B
A
B
(a)
河道
A
B
C
(b)
图5－9 带状网示意图
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
双频组和三频组频率配置
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
面状服务覆盖区:蜂窝网
在平面区域内划分小区，通常组成蜂窝式网络。 全向天线的覆盖区是圆形。为不留空隙地覆盖整个
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
表5－1 三种形状小区的比较
小区形状 邻区距离
正三角形
r
正方形 2r
正六边形
3r
小区面积
1.3r 2
2r 2
2.6r 2
交叠区宽度 交叠区面积
r
1.2 r2
0.59r
0.73 r2
0.27r
0.35 r2
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
面状服务覆盖区
服务区，各覆盖区之间一定要交叠。考虑交叠后， 实际上每个覆盖区的有效覆盖区是一个多边形。 小区相间120°，有效覆盖区为正三角形； 小区相间90 °，有效覆盖区为正方形； 小区相间60 °，有效覆盖区为正六边形。
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
覆盖区形状
图5小－区5的小形区状的形状
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
同频复用比:参数Q叫做同频复用比（也叫同频 干扰抑制因子），与区群的大小有关。对于六 边形系统来说，Q可表示为
Q D 3N R
N i2 ij j2
Q的值越小则容量越大；而Q值大可以提高传播 质量，因为同频干扰小。在实际的蜂窝系统中， 需要对这两个目标进行协调和折衷
2）用求出的N，以图的形式画出至少2个相邻 的区群。并用A、B、C……等标注出区群中的 每一个小区。
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
解：1)
13dB
C
13
1010
19.95
I
n
C
3N
( 3N )4
19.95
I
L
6
N 3.65
同时N应满足区群构成条件，，即N可为4, 7, 9……，所以区群大小N至少为4时，才能满足 系统的载干比要求；
为了减小同频干扰，同频小区必须在物理上隔开 一个最小的距离，为传播提供充分的隔离。
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
同频小区的确定
A
A A
A
A A
A
同信道小区的确定
N=19 i=3,j=2
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
同频小区之间的距离D
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
蜂窝组网技术
5.1移动通信网的基本概念
移动通信网络组成
空中网络
多址接入 频率复用和蜂窝小区
• 无线蜂窝式小区覆盖和小功率发射 • 频率复用 • 多信道共用和越区切换 • 位置更新
地面网络
各基站相互连接 基站与固定网络（PSTN、ISDN、PDN）的连接
蜂窝组网技术
主要内容
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
2）当N=4时，对应i = 0, j = 2，画出区群形状 及相邻区群情况：
B
A
D
B
C
A
D
C
B
A
D
C
蜂窝组网技术
主要内容
5.1移动通信网的基本概念 5.2 频率复用和蜂窝小区
5.3 多址接入技术
5.4 码分多址关键技术 5.5 蜂窝移动通信系统的容量分析 5.6 CDMA系统中的功率控制 5.7 切换、位置更新 5.8 移动通信网络结构
系统容量的度量
共同使用全部可用频率的N个小区叫做一簇 （cluster，也叫区群）。如果区群在系统中 共同复制了M次，则信道的总数C可以作为容 量的一个度量
C = MKN = MS
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
每个区群小区数的计算
用六边形表示的一个个小区，可使相邻小区无空隙， 每一个区群的小区数量N满足下式：
在1000以下 控制方式简单、设备成本低，适用于中小城市、
工矿区以及专业部门，是发展专用移动通信网可 选用的制式
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
大容量小区制
小区制移动通信系统的频率复用和覆盖有两种
一种是带状服务覆盖区 另一种是面状服务覆盖区
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
同频小区之间的距离D计算
D I 2 J 2 2IJ cos1200 I 2 IJ J 2
令
I 2iH
J 2 jH
H为小区中心到边的距离
H 3R 2
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
由于R是小区的半径，有
I 3iR
J 3 jR
带入有
D 3N R
蜂窝组网技术
5.3 多址接入技术
频分多址(FDMA)：频道划分，频带独享,时 间共享。
用户K 用户3 用户2 用户1
蜂窝组网技术
5.3 多址接入技术
时分多址(TDMA)：时隙划分，时隙独享,频 率共享。
蜂窝组网技术
5.3 多址接入技术
码分多址(CDMA)：码型划分，时隙、频率 共享。
无线移动通信系统广泛使用六边形研究系统覆盖 和业务需求
实际上，由于无线系统覆盖区的地形地貌不同， 无线电波传播环境不同，产生的电波的长期衰落 和短期衰落不同，因而一个小区的实际无线覆盖 是一个不规则的形状
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
（a）理论形状
（b)理想形状
(c)实际形状
蜂窝组网技术
5.1移动通信网的基本概念
5.2 频率复用和蜂窝小区
5.3 多址接入技术 5.4 码分多址关键技术 5.5 蜂窝移动通信系统的容量分析 5.6 CDMA系统中的功率控制 5.7 切换、位置更新 5.8 移动通信网络结构
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
蜂窝组网技术
主要内容
5.1移动通信网的基本概念
5.2 频率复用和蜂窝小区 5.3 多址接入技术 5.4 码分多址关键技术 5.5 蜂窝移动通信系统的容量分析 5.6 CDMA系统中的功率控制 5.7 切换、位置更新 5.8 移动通信网络结构
5.3 多址接入技术
蜂窝组网技术
5.3 多址接入技术
多址接入
移动通信系统中基站的多路工作和移动台单路工作 形成了移动通信的一大特点
问题：
1. 下行链路：基站 以怎样的信号传输方 式发送信号，使各移 动台能从中识别发送 给本移动台的信号？
BS
下行链路
蜂窝组网技术
5.3 多址接入技术
掌握移动通信网的概念和特点 掌握蜂窝小区的原理以及相关技术 掌握多址接入技术的概念和分类；掌握
FDMA、TDMA和CDMA三种典型多址方 式的原理和区别 掌握蜂窝移动通信系统容量的概念和原理
蜂窝组网技术
学习重点和要求
理解功率控制原理和过程 理解硬切换以及软切换的原理及过程 理解移动网络的组成
5.2 频率复用和蜂窝小区
当用六边形来模拟覆盖范围时，基站发射机 或者安置在小区的中心（中心激励小区）， 或者安置在六边形的顶点之中的三个上（顶 点激励小区）。
全向辐射天线基站
120°扇形辐射天线基站
(a)中心激励
(b)顶点激励
两种激励方式
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
全向天线及定向天线的干扰小区（N=7）
N i2 ij j2
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
表5－2 区群小区数N的取值
Ni 0
1
2
3
4
j
1
1
3
7
13 21
2
4
7
12 19 28
3
9
13 19 27 37
4
16 21 28 37 48
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
N=3 j=1 i=1 N=4 j=2 i=0
N=7 j=2 i=1
N=9 j=3 i=0
N=12 j=2 i=2
N=13 j=3 i=1
蜂窝组网技术
N=19 j=3 i=2
5.2 频率复用和蜂窝小区
同频小区：频率复用意味着在一个给定的覆盖 区域内，存在着许多使用同一组频率的小区， 这些小区叫做同频小区。
同频干扰：这些同频小区之间的信号干扰叫做同 频干扰（也叫同道干扰）。
蜂窝组网技术
5.3 多址接入技术
频分多址(FDMA)：频道划分，频带独享，时 隙、空间、码字共享。
时分多址(TDMA)：时隙划分，时隙独享，频 率、空间、码字共享。
码分多址(CDMA)：码型划分，码字独享，时 隙、频率、空间共享
空分多址(SDMA)：空间角度划分，频率、时 隙、码字共享。 现代移动通信系统一般联合采用多种多址方式！
2. 上行链路：基 站如何识别来自 各个不同移动台 的信号？
BS
上行链路
解决方法：多址技术（Multiple Access）！
说明：多址方式是移动通信网体制范畴，关 系到系统容量、小区构成、频谱和信道利用效 率以及系统复杂性。
蜂窝组网技术
5.3 多址接入技术
多址原理
多址就是将不同的信号空间维度分配给不同 的用户，以支持多用户通信。
带状服务覆盖区
小区
小区
铁路
A
B
A
B
(a)
河道
A
B
C
(b)
图5－9 带状网示意图
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
双频组和三频组频率配置
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
面状服务覆盖区:蜂窝网
在平面区域内划分小区，通常组成蜂窝式网络。 全向天线的覆盖区是圆形。为不留空隙地覆盖整个
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
表5－1 三种形状小区的比较
小区形状 邻区距离
正三角形
r
正方形 2r
正六边形
3r
小区面积
1.3r 2
2r 2
2.6r 2
交叠区宽度 交叠区面积
r
1.2 r2
0.59r
0.73 r2
0.27r
0.35 r2
蜂窝组网技术
5.2 频率复用和蜂窝小区
面状服务覆盖区
服务区，各覆盖区之间一定要交叠。考虑交叠后， 实际上每个覆盖区的有效覆盖区是一个多边形。 小区相间120°，有效覆盖区为正三角形； 小区相间90 °，有效覆盖区为正方形； 小区相间60 °，有效覆盖区为正六边形。
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5.2 频率复用和蜂窝小区
覆盖区形状
图5小－区5的小形区状的形状
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5.2 频率复用和蜂窝小区
同频复用比:参数Q叫做同频复用比（也叫同频 干扰抑制因子），与区群的大小有关。对于六 边形系统来说，Q可表示为
Q D 3N R
N i2 ij j2
Q的值越小则容量越大；而Q值大可以提高传播 质量，因为同频干扰小。在实际的蜂窝系统中， 需要对这两个目标进行协调和折衷
2）用求出的N，以图的形式画出至少2个相邻 的区群。并用A、B、C……等标注出区群中的 每一个小区。
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解：1)
13dB
C
13
1010
19.95
I
n
C
3N
( 3N )4
19.95
I
L
6
N 3.65
同时N应满足区群构成条件，，即N可为4, 7, 9……，所以区群大小N至少为4时，才能满足 系统的载干比要求；
为了减小同频干扰，同频小区必须在物理上隔开 一个最小的距离，为传播提供充分的隔离。
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5.2 频率复用和蜂窝小区
同频小区的确定
A
A A
A
A A
A
同信道小区的确定
N=19 i=3,j=2
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5.2 频率复用和蜂窝小区
同频小区之间的距离D
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5.2 频率复用和蜂窝小区
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5.1移动通信网的基本概念
移动通信网络组成
空中网络
多址接入 频率复用和蜂窝小区
• 无线蜂窝式小区覆盖和小功率发射 • 频率复用 • 多信道共用和越区切换 • 位置更新
地面网络
各基站相互连接 基站与固定网络（PSTN、ISDN、PDN）的连接
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主要内容
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5.2 频率复用和蜂窝小区
2）当N=4时，对应i = 0, j = 2，画出区群形状 及相邻区群情况：
B
A
D
B
C
A
D
C
B
A
D
C
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主要内容
5.1移动通信网的基本概念 5.2 频率复用和蜂窝小区
5.3 多址接入技术
5.4 码分多址关键技术 5.5 蜂窝移动通信系统的容量分析 5.6 CDMA系统中的功率控制 5.7 切换、位置更新 5.8 移动通信网络结构
系统容量的度量
共同使用全部可用频率的N个小区叫做一簇 （cluster，也叫区群）。如果区群在系统中 共同复制了M次，则信道的总数C可以作为容 量的一个度量
C = MKN = MS
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5.2 频率复用和蜂窝小区
每个区群小区数的计算
用六边形表示的一个个小区，可使相邻小区无空隙， 每一个区群的小区数量N满足下式：
在1000以下 控制方式简单、设备成本低，适用于中小城市、
工矿区以及专业部门，是发展专用移动通信网可 选用的制式
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5.2 频率复用和蜂窝小区
大容量小区制
小区制移动通信系统的频率复用和覆盖有两种
一种是带状服务覆盖区 另一种是面状服务覆盖区
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5.2 频率复用和蜂窝小区
同频小区之间的距离D计算
D I 2 J 2 2IJ cos1200 I 2 IJ J 2
令
I 2iH
J 2 jH
H为小区中心到边的距离
H 3R 2
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5.2 频率复用和蜂窝小区
由于R是小区的半径，有
I 3iR
J 3 jR
带入有
D 3N R
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5.3 多址接入技术
频分多址(FDMA)：频道划分，频带独享,时 间共享。
用户K 用户3 用户2 用户1
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5.3 多址接入技术
时分多址(TDMA)：时隙划分，时隙独享,频 率共享。
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5.3 多址接入技术
码分多址(CDMA)：码型划分，时隙、频率 共享。
无线移动通信系统广泛使用六边形研究系统覆盖 和业务需求
实际上，由于无线系统覆盖区的地形地貌不同， 无线电波传播环境不同，产生的电波的长期衰落 和短期衰落不同，因而一个小区的实际无线覆盖 是一个不规则的形状
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5.2 频率复用和蜂窝小区
（a）理论形状
（b)理想形状
(c)实际形状
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5.1移动通信网的基本概念
5.2 频率复用和蜂窝小区
5.3 多址接入技术 5.4 码分多址关键技术 5.5 蜂窝移动通信系统的容量分析 5.6 CDMA系统中的功率控制 5.7 切换、位置更新 5.8 移动通信网络结构
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主要内容
5.1移动通信网的基本概念
5.2 频率复用和蜂窝小区 5.3 多址接入技术 5.4 码分多址关键技术 5.5 蜂窝移动通信系统的容量分析 5.6 CDMA系统中的功率控制 5.7 切换、位置更新 5.8 移动通信网络结构