移动通信技术——第4章 移动通信系统组网精选PPT
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移动通信基础课件-第4章 扩频通信技术
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图4-5 15位码序列T = 4Tc时的自相关系数
图4-6 15位码序列T = 0时的自相关系数
图4-7 n=4, P=15 m序列的自相关系数曲线
扩频通信系统有以下两个特点。
（1）传输信号的带宽远大于被传输的原始信 号的带宽。
（2）传输信号的带宽主要由扩频函数决定， 此扩频函数通常为伪随机编码信号。
2．扩频通信技术的发展简史
3．典型扩频通信系统框图
图4-1是一个典型的扩频通信系统框 图。
由发送端、接收端和无线信道3部分 组成。
图4-1 典型的扩频通信系统框图
（2）不同代的但没有直系关系的OVSF码也 相互正交，如C2,0和C4,2。
（3）不同代而有直系关系的OVSF码不互相 正交，如C2,1和C4,2。
（4）OVSF码的正交特性（同长度的OVSF 码序列）。
① OVSF码的自相关特性：自相关系数 为1。
② OVSF码的互相关特性：正交的。
移动通信-组网技术资料精
在模拟移动通信系统中， 信道带宽通常等于传输一路模拟 话音所需的带宽， 如25 kHz 或30 kHz。
在单纯的FDMA系统中， 通常采用频分双工(FDD)的方式 来实现双工通信， 即接收频率f和发送频率F是不同的。 为 了使得同一部电台的收发之间不产生干扰， 收发频率间隔 |f-F|必须大于一定的数值。 例如， 在800 MHz频段， 收 发频率间隔通常为45 MHz。
已知全网用户在单位时间内的平均呼叫次数为λ， 其中有的
呼叫成功了， 有的呼叫失败了。 设单位时间内成功呼叫的
次数为λ0(λ0＜λ)， 就可算出完成话务量：
A0 = λ0·S
流入话务量A与完成话务量A0之差， 即为损失话务量。 损 失话务量占流入话务量的比率即为呼叫损失的比率， 称为
“呼损率”， 也成为“通信网的服务质量”，用符号B表示，
天津大学 电子信息工程学院
1概述
一个典型的数字蜂窝移动通信系统由下列主要功能实体组成(如图 1 16 所示)： 移动台(MS)、 基站分系统(BSS)(包括基站收发信机(BTS) 和基站控制器(BSC))、 移动交换中心(MSC)、 原籍(归属)位置寄存器 (HLR)、 访问位置寄存器(VLR)、 设备标识寄存器(EIR)、 认证中心 (AUC)和操作维护中心(OMC)。
A = S·λ
(5 - 1)
式中： λ的单位是(次/小时)； S的单位是(小时/次)； 两者相乘而得到A应 是一个无量纲的量， 专门命名它的单位为“爱尔兰”(Erlang)。
天津大学 电子信息工程学院
1. 话务量与呼损率的定义
一般地 A<1
在信道共用的情况下， 通信网无法保证每个用户的所有呼 叫都能成功， 必然有少量的呼叫会失败， 即发生“呼损”
在单纯的FDMA系统中， 通常采用频分双工(FDD)的方式 来实现双工通信， 即接收频率f和发送频率F是不同的。 为 了使得同一部电台的收发之间不产生干扰， 收发频率间隔 |f-F|必须大于一定的数值。 例如， 在800 MHz频段， 收 发频率间隔通常为45 MHz。
已知全网用户在单位时间内的平均呼叫次数为λ， 其中有的
呼叫成功了， 有的呼叫失败了。 设单位时间内成功呼叫的
次数为λ0(λ0＜λ)， 就可算出完成话务量：
A0 = λ0·S
流入话务量A与完成话务量A0之差， 即为损失话务量。 损 失话务量占流入话务量的比率即为呼叫损失的比率， 称为
“呼损率”， 也成为“通信网的服务质量”，用符号B表示，
天津大学 电子信息工程学院
1概述
一个典型的数字蜂窝移动通信系统由下列主要功能实体组成(如图 1 16 所示)： 移动台(MS)、 基站分系统(BSS)(包括基站收发信机(BTS) 和基站控制器(BSC))、 移动交换中心(MSC)、 原籍(归属)位置寄存器 (HLR)、 访问位置寄存器(VLR)、 设备标识寄存器(EIR)、 认证中心 (AUC)和操作维护中心(OMC)。
A = S·λ
(5 - 1)
式中： λ的单位是(次/小时)； S的单位是(小时/次)； 两者相乘而得到A应 是一个无量纲的量， 专门命名它的单位为“爱尔兰”(Erlang)。
天津大学 电子信息工程学院
1. 话务量与呼损率的定义
一般地 A<1
在信道共用的情况下， 通信网无法保证每个用户的所有呼 叫都能成功， 必然有少量的呼叫会失败， 即发生“呼损”
移动通信技术和系统介绍最新PPT课件
5G/6G应用场景拓展
5G/6G技术将不断拓展应用场景，包括智能交通、智能制造、智慧医疗、智慧城市等领域 。这些应用场景将推动5G/6G技术的不断发展和完善。
物联网与移动通信的融合应用
01 02
物联网与移动通信的互补性
物联网通过感知设备收集数据，而移动通信提供数据传输和处理的网络 基础设施。物联网与移动通信的融合应用将实现数据的实时传输和处理 ，推动智能化应用的发展。
容量
移动通信系统的容量是指在给定覆盖范围内，系统能够同时 支持的最大用户数或最大业务量。容量的大小取决于系统的 频谱效率、多址方式、调制方式等多种因素。提高系统容量 是移动通信技术发展的重要目标之一。
传输质量与时延
传输质量
移动通信系统的传输质量是指用户在进 行通信时所感受到的语音、数据等业务 的清晰度和稳定性。传输质量受到多种 因素的影响，如信号干扰、多径效应、 移动性管理等。为了提高传输质量，移 动通信系统需要采取一系列的技术措施 ，如信道编码、分集接收、功率控制等 。
数字调制
将数字信号转换为适合在信道中传 输的模拟信号，如QPSK、 16QAM、64QAM等调制方式。
自适应调制编码
根据信道质量动态调整调制方式和 编码速率，以最大化系统吞吐量。
多址接入与复用技术
多址接入技术
01
允许多个用户共享同一物理信道的技术，如FDMA、TDMA、
CDMA和NOMA等。
复用技术
可靠性
移动通信系统的可靠性是指系统在运行过程中能够保持稳定性和可用性的能力， 即在各种恶劣环境下都能够正常工作。为了提高系统可靠性，移动通信系统需要 采取一系列的容错和恢复措施，如冗余设计、故障检测与恢复等。
05
移动通信网络规划与设 计
5G/6G技术将不断拓展应用场景，包括智能交通、智能制造、智慧医疗、智慧城市等领域 。这些应用场景将推动5G/6G技术的不断发展和完善。
物联网与移动通信的融合应用
01 02
物联网与移动通信的互补性
物联网通过感知设备收集数据，而移动通信提供数据传输和处理的网络 基础设施。物联网与移动通信的融合应用将实现数据的实时传输和处理 ，推动智能化应用的发展。
容量
移动通信系统的容量是指在给定覆盖范围内，系统能够同时 支持的最大用户数或最大业务量。容量的大小取决于系统的 频谱效率、多址方式、调制方式等多种因素。提高系统容量 是移动通信技术发展的重要目标之一。
传输质量与时延
传输质量
移动通信系统的传输质量是指用户在进 行通信时所感受到的语音、数据等业务 的清晰度和稳定性。传输质量受到多种 因素的影响，如信号干扰、多径效应、 移动性管理等。为了提高传输质量，移 动通信系统需要采取一系列的技术措施 ，如信道编码、分集接收、功率控制等 。
数字调制
将数字信号转换为适合在信道中传 输的模拟信号，如QPSK、 16QAM、64QAM等调制方式。
自适应调制编码
根据信道质量动态调整调制方式和 编码速率，以最大化系统吞吐量。
多址接入与复用技术
多址接入技术
01
允许多个用户共享同一物理信道的技术，如FDMA、TDMA、
CDMA和NOMA等。
复用技术
可靠性
移动通信系统的可靠性是指系统在运行过程中能够保持稳定性和可用性的能力， 即在各种恶劣环境下都能够正常工作。为了提高系统可靠性，移动通信系统需要 采取一系列的容错和恢复措施，如冗余设计、故障检测与恢复等。
05
移动通信网络规划与设 计
移动通信第四章抗衰落技术
▪ 交织编码：主要纠正突发差错。
▪ Turbo码：具有较强的纠错能力，但译码 复杂，时延大，适合数据业务。
▪ 奇偶校验码
K个码元
k个码元＋ L个校验码元＝N个码元
举例：设信息序列长K=3， 校验序列长L=4；输入信息比特 为{S1, S2, S3}， 校验比特为{C1, C2,C3, C4}；
校验的规则为：
Remainder
D16 D15 D2 1
= D9+D8+D7+D5+D4+D = 0·D15+0·D14+0·D13+0·D12+0·D11+0·D10+1·D9+1·D8+1·D7+0·D6+1·D5
+1·D4+0·D3+0·D2+1·D1+0
输出： 101101110000001110110010
得 到 ：C(D)
S(D) DL
Remainder
g(D)
S(D) DL
C(D) Re D21 D20 D18 D17 D16
Remainder
D16 D15 D2 1
(D7 D6 D4 D3 D)(D16 D15 D2 1) D9 D8 D7 D5 D4 D
一. 原理
4.4 均衡技术
均衡技术是指各种用来处理码间干扰的算法和实现方法。
m(t)
r(t) cp(t)
t1
t2
t3
码间串扰
如果要消除码间干扰，需要系统传输特性满足无码间串扰条 件，即奈奎斯特第一准则。
第四章 抗衰落技术
二. 无码间串扰条件
1. 频域：系统传输特性满足：
▪ Turbo码：具有较强的纠错能力，但译码 复杂，时延大，适合数据业务。
▪ 奇偶校验码
K个码元
k个码元＋ L个校验码元＝N个码元
举例：设信息序列长K=3， 校验序列长L=4；输入信息比特 为{S1, S2, S3}， 校验比特为{C1, C2,C3, C4}；
校验的规则为：
Remainder
D16 D15 D2 1
= D9+D8+D7+D5+D4+D = 0·D15+0·D14+0·D13+0·D12+0·D11+0·D10+1·D9+1·D8+1·D7+0·D6+1·D5
+1·D4+0·D3+0·D2+1·D1+0
输出： 101101110000001110110010
得 到 ：C(D)
S(D) DL
Remainder
g(D)
S(D) DL
C(D) Re D21 D20 D18 D17 D16
Remainder
D16 D15 D2 1
(D7 D6 D4 D3 D)(D16 D15 D2 1) D9 D8 D7 D5 D4 D
一. 原理
4.4 均衡技术
均衡技术是指各种用来处理码间干扰的算法和实现方法。
m(t)
r(t) cp(t)
t1
t2
t3
码间串扰
如果要消除码间干扰，需要系统传输特性满足无码间串扰条 件，即奈奎斯特第一准则。
第四章 抗衰落技术
二. 无码间串扰条件
1. 频域：系统传输特性满足：
第4章-5G无线接入网和接口协议图文图文课件
对于NG-RAN，由gNB-CU和gNB-DU组成的gNB的NG和Xn-C接口(gNB和gNB之间的接 口的控制面)终止于gNB-CU；gNB-CU和连接的gNB-DU仅对其他gNB可见，而5GC仅对 gNB可见。 gNB包括以下功能： · 无线资源管理功能：无线承载控制，无线接纳控制，连接移动性控制，上行链 路和下行链路中UE的动态资源分配及调度； · IP报头压缩，加密和数据完整性保护； · 在UE提供的信息不能确定到AMF的路由时，为UE在UE附着的时候选择AMF； · 将用户面数据路由到UPF； · 提供控制面信息向AMF的路由； 核桃AI
图4-4 gNB逻辑节点和接口
4.2.1 NG接口
NG接口是一个逻辑接口，规范了NG-RAN节点与不同制造商提供的核心网 AMF(Access Mobility Function，接入和移动管理功能)节点和UPF(User Plane Function，用户平面功能)节点的互连，同时分离NG接口无线网络功能和传输网络功 能。
NG接口分为NG-C接口(控制面接口)和NG-U接口(用户面接口)两部分。 从任何一个NG-RAN节点向5GC连接可能存在多个NG-C逻辑接口，然后通过 NAS(Non-Access Stratum，非接入层)节点选择功能确定NG-C接口。从任何一个NGRAN节点向5GC连接也可能存在多个NG-U逻辑接口。NG-U接口的选择在5GC内完成，并 由AMF发信号通知NG-RAN节点。 1．NG-U NG用户面接口(NG-U)在NG-RAN节点和UPF之间定义。NG接口的用户面协议栈如图4-5 所示。传输网络层建立在IP传输层之上，GTP-U用于UDP / IP之上，以承载NG-RAN节 点和UPF之间的用户面PDU(ProtocolDataUnit，协议数据单元)数据。 2．NG-C
图4-4 gNB逻辑节点和接口
4.2.1 NG接口
NG接口是一个逻辑接口，规范了NG-RAN节点与不同制造商提供的核心网 AMF(Access Mobility Function，接入和移动管理功能)节点和UPF(User Plane Function，用户平面功能)节点的互连，同时分离NG接口无线网络功能和传输网络功 能。
NG接口分为NG-C接口(控制面接口)和NG-U接口(用户面接口)两部分。 从任何一个NG-RAN节点向5GC连接可能存在多个NG-C逻辑接口，然后通过 NAS(Non-Access Stratum，非接入层)节点选择功能确定NG-C接口。从任何一个NGRAN节点向5GC连接也可能存在多个NG-U逻辑接口。NG-U接口的选择在5GC内完成，并 由AMF发信号通知NG-RAN节点。 1．NG-U NG用户面接口(NG-U)在NG-RAN节点和UPF之间定义。NG接口的用户面协议栈如图4-5 所示。传输网络层建立在IP传输层之上，GTP-U用于UDP / IP之上，以承载NG-RAN节 点和UPF之间的用户面PDU(ProtocolDataUnit，协议数据单元)数据。 2．NG-C
移动通信
2．集群移动通信系统 ．
集群移动通信系统属于调度性专业网， 集群移动通信系统属于调度性专业网，将各种业务部门所需 调度性专业网 的基站及控制设备集中建站、统一管理、统一使用， 的基站及控制设备集中建站、统一管理、统一使用，每个部门只 需建立各自的调度中心台，做到共享频率资源、共享通信设施、 需建立各自的调度中心台，做到共享频率资源、共享通信设施 、 共享通信业务、共同分担费用， 共享通信业务、共同分担费用，是一种高效而又廉价的移动通信 系统。 系统。
3．无中心选址个人通信系统 ．
无中心选址个人通信系统的体制与蜂窝网和集群网的体制不 将中心集中控制转为电台分散控制， 同，它将中心集中控制转为电台分散控制，通话所需的信道由主 呼台选择，经被呼台确认后双方在该信道上进行通话， 呼台选择，经被呼台确认后双方在该信道上进行通话，这样频率 利用率高。 利用率高。
第1章 概论
我国移动通信发展
1、1980年在上海建立并试用了公用移动通信系统。 、 年在上海建立并试用了公用移动通信系统。 年在上海建立并试用了公用移动通信系统 2、1987年在广州、上海率先开通了模拟蜂窝移动电话业 、 年在广州、 年在广州 采用900MHZ，TACS标准。 标准。 务。采用 ， 标准 3、1993年在浙江嘉兴地区引入第二代数字移动蜂窝网 、 年在浙江嘉兴地区引入第二代数字移动蜂窝网 GSM系统，开始试运转。94年建网，95年推广到 个省， 系统， 年建网， 年推广到 个省， 年推广到15个省 系统 开始试运转。 年建网 96年扩展到全国。 年扩展到全国。 年扩展到全国 4、2000年模拟蜂窝网封网，将频段让给数字网。 、 年模拟蜂窝网封网， 年模拟蜂窝网封网 将频段让给数字网。 5、2002年中国移动在全国正式投入 、 年中国移动在全国正式投入GPRS（通用分组无 年中国移动在全国正式投入 （ 线业务）。 线业务）。
移动通信组网技术
在实际的蜂窝系统中，需要对这两个目标进行协调和折衷。
推导载干比与小区簇的关系
C---移动台接收的载波功率
I---移动台接收的同频干扰功率。
若设有K个同频干扰小区，则移动台接收的载干比可表示为
C C
I
k
Ik
i1
问题：
满足同频载干比最低门限 少多大？
时 CI ， s 要求的小区簇数目N至
推导载干比与小区簇的关系
11
移动通信的工作方式
➢ 单工通信
是指通信双方设备交替地进行收信和发信。根据通信方 是否使用相同的频率，单工制又分为同频单工和双频单工
常用的对讲机就采用这种通信方式
发射机 f1( f1)
f1( f2) 发射机
接收机
PTT
f1( f2 )
送受话器
PTT f1( f1 )
接收机 送受话器
电台（甲）
电台（乙）
蜂窝概念
➢ 蜂窝概念
整个无线覆盖区采用正六边形无线小区彼此邻接构成，把这
种六边形形状基站的覆盖范围称之为蜂窝网。
移动通信系统是采用一个叫基站的设备来提供无线服务范围 的。基站的覆盖范围有大有小，我们把基站的覆盖范围称之 为蜂窝。
许多小功率的发射机(小覆盖区)来代替单个的大功率发射机 (大覆盖区)，每一个小覆盖区只提供服务范围内的一小部分 覆盖。每个基站分配整个系统可用信道中的一部分，相邻基 站则分配另外一些不同的信道，这样部分可用信道就分配给 了相邻的基站。给相邻的基站分配不同的信道组，则基站之 间(以及在它们控制下的移动用户之间)的干扰就最小。
2024/6/23
7
铁塔天馈系统
什么是天线？ 基站天线是基站与手机之间的接口。它可以同时发射 和接收无线电波；发射时，天线将高频电流转换为电
国网系统招聘 通信专业课程讲解 第4章移动通信系统
5．软件无线电技术 6．多用户检测技术
4.2 GSM数字蜂窝移动通信系 统
4.2.1 系统组成
• GSM数字蜂窝通信系统的主要组成部分可分为移动台（MS）、基站子
系统（BSS）和网络子系统（NSS），
图4-8 GSM蜂窝移动电话系统结构示意图
1．网络子系统
• 网络子系统（NSS）主要提供交换功能以及用于进行用户数据与移动管
4．系统接口
• GSM系统在制定技术规范时对其子系统之间及各功能实体之间的接口
和协议作了比较具体的定义，使不同的设备供应商提供的GSM系统基础设 备能够符合统一的GSM技术规范而达到互通、组网的目的。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图4-9 GSM系统接口示意图
（1）Um接口 （2）Abis接口 （3）A接口 （4）子系统内部接口 （5）MSC/VLR、HLR、AUC、BSC与OMC之间的接口
图4-15 GPRS的特点
⑥ 高效地利用网络资源，降低通信成本。
⑦ 利用现有的无线网络覆盖，提高网络建设速度，降低建设成本。
⑧ GPRS的核心网络顺应通信网络的发展趋势，为GSM网向第三代演进打 下基础。
4.2.4 EDGE
1．EDGE的概念与特点
• 与以前的系统相比，EDGE有以下几方面的优点。
第4章 移动通信系统
• 随着社会经济的发展，人们的社会活动、信息交流日益频繁，人类社
会已进入信息时代。
• 在这样一个时代，人们对信息获取、交换手段和方式的要求越来越高，
人们一直有这样一种美好的愿望，即能实现任何人（Whoever）在任何 时候（Whenever）、任何地方（Wherever）以任何方式（Whatever） 与任何人（Whomever）进行通信，即通信的“5W”，这便是通信的最高 目标。
第4章 移动通信网络技术-1
最合适
最大 最小
基站辐射半径r相同
19
第4章 移动通信网络技术
蜂窝小区的覆盖半径主要取决于人口密度及分布、人 流活动路线和场所。
小区覆盖半径越小，小区数目越多，
容量越大，但基站数也在增多 农村地区：蜂窝小区覆盖半径较大； 城市中心地区：蜂窝小区半径很小。 根据蜂窝小区覆盖半径的不同，蜂窝可分为三类：宏蜂窝、
微蜂窝和微微蜂窝。
20
第4章 移动通信网络技术
各类蜂窝小区的特点： ① 宏蜂窝。早期蜂窝小区由宏蜂窝构成。 小区覆盖半径：2～20 km。基站的发射功率：l00 W左右。 天线架设位置比较高。 在实际的宏蜂窝内通常存在着两种特殊的微小区域： 一是“盲点”区域 —— 由于无线电波遇到障碍物而造成的 阴影区域，使得该区域的信号强度减弱，通信质量下降； 二是“热点”区域 —— 在商业中心或交通要道等业务繁忙 区域，空间业务负荷分布不均匀。 为了解决“盲点”区域和“热点”区域问题，于是产生 了微蜂窝小区技术。
11
第4章 移动通信网络技术
4.2 频率复用技术和系统容量
因频率资源有限，为增加用户容量，需采用小区制（蜂 窝网），可以实现频率再利用（频率复用） 考虑以下问题： 1、频率复用的原则（需满足什么条件） 2、小区形状、大小如何确定（基站覆盖半径） 3、哪些小区可以实现频率复用 4、频率复用对系统容量及性能的影响
9
第4章 移动通信网络技术
AUC：鉴权中心。完成对移动用户的鉴权，存储移动用户的 鉴权参数，并能根据MSC/VLR的请求产生、传送相应的鉴权
参数。
EIR：存储移动台设备参数的数据库。存储着移动设备的国 际移动设备识别码(IMEI/电子串号)；分别列出了准许使用的、
出现故障需监视的、失窃不准使用的移动设备的IMEI识别码，
最大 最小
基站辐射半径r相同
19
第4章 移动通信网络技术
蜂窝小区的覆盖半径主要取决于人口密度及分布、人 流活动路线和场所。
小区覆盖半径越小，小区数目越多，
容量越大，但基站数也在增多 农村地区：蜂窝小区覆盖半径较大； 城市中心地区：蜂窝小区半径很小。 根据蜂窝小区覆盖半径的不同，蜂窝可分为三类：宏蜂窝、
微蜂窝和微微蜂窝。
20
第4章 移动通信网络技术
各类蜂窝小区的特点： ① 宏蜂窝。早期蜂窝小区由宏蜂窝构成。 小区覆盖半径：2～20 km。基站的发射功率：l00 W左右。 天线架设位置比较高。 在实际的宏蜂窝内通常存在着两种特殊的微小区域： 一是“盲点”区域 —— 由于无线电波遇到障碍物而造成的 阴影区域，使得该区域的信号强度减弱，通信质量下降； 二是“热点”区域 —— 在商业中心或交通要道等业务繁忙 区域，空间业务负荷分布不均匀。 为了解决“盲点”区域和“热点”区域问题，于是产生 了微蜂窝小区技术。
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第4章 移动通信网络技术
4.2 频率复用技术和系统容量
因频率资源有限，为增加用户容量，需采用小区制（蜂 窝网），可以实现频率再利用（频率复用） 考虑以下问题： 1、频率复用的原则（需满足什么条件） 2、小区形状、大小如何确定（基站覆盖半径） 3、哪些小区可以实现频率复用 4、频率复用对系统容量及性能的影响
9
第4章 移动通信网络技术
AUC：鉴权中心。完成对移动用户的鉴权，存储移动用户的 鉴权参数，并能根据MSC/VLR的请求产生、传送相应的鉴权
参数。
EIR：存储移动台设备参数的数据库。存储着移动设备的国 际移动设备识别码(IMEI/电子串号)；分别列出了准许使用的、
出现故障需监视的、失窃不准使用的移动设备的IMEI识别码，
移动通信-第4章抗衰落
M
∑
∑
k=1
rk
图 3 – 40 等增益合并
第4章 噪声与干扰
4.1.2 分集合并性能的分析与比较
在通信系统中，信噪比是一项十分重要的性能指标， 它决定了系统的话音质量（模拟）和误码率（数字）。分 集合并的性能是指合并前后信噪比的改善程度。为了比较 三种合并方式，作如下假设：
•每支路噪声均为加性噪声且与信号不相关，噪声均值 为零，具有恒定的均方根值； •信号幅度的衰落速率远低于信号的最低调制频率； •各支路信号的衰落互不相关，彼此独立；
M
r(t) a1r1(t) a2r2 (t) aM rM (t) akrk (t)
k 1
式中，ak为第k个信号的加权系数。
第4章 噪声与干扰
(1)选择式合并：选择式合并是检测所有分集支路的 信号，以选择其中信噪比最高的那一个支路的信号作为合 并器的输出。由上式可见，在选择式合并器中，加权系数 只有一项为1，其余均为0。
(5)角度分集：角度分集的作法是使电波通过几个 不同路径，并以不同角度到达接收端，而接收端利用多 个方向性尖锐的接收天线能分离出不同方向来的信号分 量；由于这些分量具有互相独立的衰落特性，因而可以 实现角度分集并获得抗衰落的效果。
角度分集在较高频率时容易实现。
第4章 噪声与干扰
(6)时间分集：快衰落除了具有空间和频率独立性 之外，还具有时间上的独立性。同一信号在不同的时 间多次重发，只要各次发送的时间间隔足够大，那么 各次发送信号所出现的衰落将是彼此独立的，接收机 将重复收到的同一信号进行合并，就能减小衰落的影 响。
第4章 噪声与干扰
原理图中各条路径加权系数为1，属于等增益合并方式， 实际中应该采用最大比值合并，利用多个并行相关器，获得 各多径信号能量，即RAKE接收机利用多径信号，提高了通信 质量；
第4章移动通信系统组网
第4章移动通信系统组网移动通信系统已经成为现代社会中不可或缺的一部分，它让人们能够随时随地保持联系，获取信息，进行各种活动。
在这一章，我们将深入探讨移动通信系统组网的相关知识。
移动通信系统组网的概念并不复杂，简单来说，就是如何把众多的移动设备、基站、交换中心等元素有效地连接起来，形成一个能够高效运行的通信网络。
首先，让我们来了解一下移动通信系统的基本组成部分。
移动通信系统主要包括移动台、基站、移动交换中心以及传输线路等。
移动台就是我们日常使用的手机、平板电脑等设备；基站则负责接收和发送移动台的信号，它就像是一个信号中转站；移动交换中心则负责控制和管理整个通信网络，确保信息能够准确、快速地传输。
在移动通信系统组网中，频率资源的分配是一个关键问题。
由于可用的频率资源是有限的，因此需要合理规划和分配，以避免不同的信号之间产生干扰。
这就好比在一个繁忙的马路上，需要合理规划车道，让车辆能够有序行驶，避免碰撞和拥堵。
基站的布局和覆盖范围也是非常重要的。
基站的数量和位置需要根据用户的分布情况、地理环境等因素来确定。
在城市中心，由于用户密度大，需要更多的基站来提供良好的信号覆盖；而在偏远地区，由于用户较少，可以适当减少基站的数量，但要确保基本的通信需求得到满足。
移动通信系统组网还需要考虑信号的传输方式。
目前常见的传输方式有有线传输和无线传输。
有线传输通常具有稳定性高、传输速度快的优点，但建设成本较高，而且在一些地理条件复杂的地区实施难度较大；无线传输则具有灵活性强、建设成本相对较低的特点，但信号容易受到干扰，传输质量可能会受到影响。
为了提高移动通信系统的性能，还采用了多种技术手段。
比如，分集技术可以通过接收多个独立的信号副本，来降低信号衰落的影响；智能天线技术能够根据用户的位置和信号情况，动态调整天线的方向和波束，提高信号的接收质量；还有功率控制技术，通过合理调整发射功率，既能保证信号的有效传输，又能减少对其他用户的干扰。
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2．固定频道分配方法
（1）分区分组分配法
分区分组分配法频率分配原则如下。 ① 尽量减少占用的总频段，提高频谱的利 用率。
常用的扩容技术有：小区分裂、扇 区划分、选用直放站、微小区技术等。
下面重点介绍小区分裂和扇区划分 技术。
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（1）小区分裂
小区分裂通过用更小的小区代替较大的 小区来允许系统容量的增长，同时采用同频 复用因子不变的信道分配策略，通过减小小 区半径、重组系统来获得容量的增加。
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（2）扇区划分技术
第4章 移动通信系统组网
4.1
蜂窝组网技术
4.2
无线系统的信道分配
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本章主要内容如下。 ① 蜂窝组网的必要性及蜂窝小区的特性。 ② 无线系统的信道分配策略。 ③ 多信道共用的意义。
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④ 话务量、服务等级和信道数的关系。 ⑤ 蜂窝组网干扰和不同接入方式的容量 分析。 ⑥ 蜂窝系统的移动性管理。 ⑦ GSM系统的蜂窝网络设计。
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4.1 蜂窝组网技术
4.1.1 移动通信网的区域覆盖
1．大区制
大区制是指在特定的服务区内只设 一个基站，负责服务区内所有用户的无 线链路使用，如图4-1所示。
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图4-1 大区制示意图
2．小区制
（1）小区制的特点
在小区制（每个基站仅覆盖一个小 区）网络中为了满足系统频率资源和频 谱利用率之间的约束关系，我们需要将 相同的频率在相隔一定距离的小区中重 复使用来达到系统的要求。
蜂窝移动通信系统中的同频干扰可以通 过使用定向天线代替基站中单独的一根全向 天线来减小，其中每个定向天线辐射某一个 特定的扇区。
这种使用定向天线来减少同频干扰，从 而提高系统容量的技术叫做扇区划分技术。
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扇区划分技术与小区分裂不同，它 可以保持小区半径不变，容量的提高是 通过减少同频干扰以达到提高频率利用 率来实现的。
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图4-2 小区制示意图
（2）带状网
带状网主要用于覆盖公路、铁路、 水运航道、海岸沿线等狭长区域，如图 4-3所示。
基站天线若用全向辐射，覆盖区形 状是圆形的，如图4-3（a）所示，带状 网宜采用有向天线，使每个小区呈扁圆 形，如图4-3（b）所示。
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（2）频道分配时需注意的问题
① 在同一频道组中不能有相邻序号的频 道。 ② 相邻序号的频道不能分配于相邻小区 或相邻扇区。
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③ 应根据移动通信设备抗邻道干扰能力 来设定相邻频道的最小频率间隔。 ④ 根据规定的射频防护比建立频率复用 的频道分配图案。 ⑤ 保证频率计划、远期规划、新归网和 重叠网频率分配的协调一致。
图4-3 带状网
（3）面状网
假定整个服务区的地形、地物相同，基 站采用全向天线无空隙地覆盖整个平面的服 务区，全向天线辐射的覆盖区域是一个圆。
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。
小区形状如图4-6所示。
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图4-6 小区的形状
S = kN
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如果单位区群在系统中复制了M次，则双 向信道的总数C可以作为容量的一个度量，即
C = MS =MkN
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3．区群结构的实现
单位区群内小区数N越大，同信道小区的 距离D就越远，抗同频干扰的性能就越好。
但是相应地，单位区群内小区数N越大， 需要的信道组越多，频谱利用率下降。
为了保证同信道小区之间有足够的 距离，附近的若干小区都不能用相同的 信道。
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这些不同信道的小区组成一个区群， 称为单位无线区群，也叫作一簇。
只有不同区群内的小区才能进行信道 再用。
单位无线区群的构成应满足两个基本 条件。
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（1）单位区群之间可以无空隙无重叠地 进行邻接。
（2）邻接之后的区群应保证同信道小区 之间的中心距离相等。 单位无线区群内小区的个数（N） 应满足下式：
Ni2 ij j2 i，j为正整数
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2．频率复用的概念
频率复用的机理基于无线电波传播 路径损耗特性，即如果两个基站之间的 距离足够远，那么用于一个基站的频率 可以在另一个基站上复用。
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为了理解频率复用的概念，考虑一个共 有S个可用的双向信道的蜂窝系统。
如果每个小区都分配k个信道（k<S），S 个信道在N个小区中分为各不相同的、各自独 立的信道组，那么可用信道的总数（S）与单 位区群内小区的个数（N）以及每小区信道数 （k）的关系可表示为
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4.2 无线系统的信道分配
1．频道分组的原则ห้องสมุดไป่ตู้
（1）频道分组的原则
① 根据不同的移动通信系统的无线频率 使用要求，选择双工方式、载频中心频 率、频道间隔、收发间隔等。
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② 确定无互调干扰或尽量减小互调干扰 的分组方法。 ③ 考虑有效利用频率资源、减小基站天 线高度和尽量减小发射功率，在满足射 频防护比的前提下，确定频道分组数。
在辐射半径r相同的条件下，计算出 3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表4-2所示，定 性分析也可由图4-6直接看出。
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表4-2 3种形状小区的比较
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4.1.2 蜂窝小区的特性
1．区群的构成
在移动通信中，为了避免同信道干 扰，相邻小区显然不能用相同的信道。
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也可以将基站设计在每个小区六边形的3个 顶点上，每个基站采用3副扇形辐射的定向天线， 分别覆盖3个相邻小区的各三分之一区域，每个 小区由3副120°扇形天线共同覆盖，这就是所 谓的“顶点激励”方式，如图4-10（b）所示。
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图4-10 两种激励方式
5．蜂窝小区增加容量的方法
所以单位区群内小区数N与同信道小区的 距离D为互为矛盾的指标，须折中考虑。
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实际应用中，将D/r值定义为共道干 扰抑制因子、共道再用因子或同频复用 因子，用Q表示，即
Q D 3N r
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4．中心激励和顶点激励
在每个小区中，基站可以设在小区的中央， 用全向天线形成圆形覆盖区，这就是“中心激 励”方式，如图4-10（a）所示。
2．固定频道分配方法
（1）分区分组分配法
分区分组分配法频率分配原则如下。 ① 尽量减少占用的总频段，提高频谱的利 用率。
常用的扩容技术有：小区分裂、扇 区划分、选用直放站、微小区技术等。
下面重点介绍小区分裂和扇区划分 技术。
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（1）小区分裂
小区分裂通过用更小的小区代替较大的 小区来允许系统容量的增长，同时采用同频 复用因子不变的信道分配策略，通过减小小 区半径、重组系统来获得容量的增加。
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（2）扇区划分技术
第4章 移动通信系统组网
4.1
蜂窝组网技术
4.2
无线系统的信道分配
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本章主要内容如下。 ① 蜂窝组网的必要性及蜂窝小区的特性。 ② 无线系统的信道分配策略。 ③ 多信道共用的意义。
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④ 话务量、服务等级和信道数的关系。 ⑤ 蜂窝组网干扰和不同接入方式的容量 分析。 ⑥ 蜂窝系统的移动性管理。 ⑦ GSM系统的蜂窝网络设计。
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4.1 蜂窝组网技术
4.1.1 移动通信网的区域覆盖
1．大区制
大区制是指在特定的服务区内只设 一个基站，负责服务区内所有用户的无 线链路使用，如图4-1所示。
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图4-1 大区制示意图
2．小区制
（1）小区制的特点
在小区制（每个基站仅覆盖一个小 区）网络中为了满足系统频率资源和频 谱利用率之间的约束关系，我们需要将 相同的频率在相隔一定距离的小区中重 复使用来达到系统的要求。
蜂窝移动通信系统中的同频干扰可以通 过使用定向天线代替基站中单独的一根全向 天线来减小，其中每个定向天线辐射某一个 特定的扇区。
这种使用定向天线来减少同频干扰，从 而提高系统容量的技术叫做扇区划分技术。
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扇区划分技术与小区分裂不同，它 可以保持小区半径不变，容量的提高是 通过减少同频干扰以达到提高频率利用 率来实现的。
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图4-2 小区制示意图
（2）带状网
带状网主要用于覆盖公路、铁路、 水运航道、海岸沿线等狭长区域，如图 4-3所示。
基站天线若用全向辐射，覆盖区形 状是圆形的，如图4-3（a）所示，带状 网宜采用有向天线，使每个小区呈扁圆 形，如图4-3（b）所示。
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（2）频道分配时需注意的问题
① 在同一频道组中不能有相邻序号的频 道。 ② 相邻序号的频道不能分配于相邻小区 或相邻扇区。
Page 32
③ 应根据移动通信设备抗邻道干扰能力 来设定相邻频道的最小频率间隔。 ④ 根据规定的射频防护比建立频率复用 的频道分配图案。 ⑤ 保证频率计划、远期规划、新归网和 重叠网频率分配的协调一致。
图4-3 带状网
（3）面状网
假定整个服务区的地形、地物相同，基 站采用全向天线无空隙地覆盖整个平面的服 务区，全向天线辐射的覆盖区域是一个圆。
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。
小区形状如图4-6所示。
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图4-6 小区的形状
S = kN
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如果单位区群在系统中复制了M次，则双 向信道的总数C可以作为容量的一个度量，即
C = MS =MkN
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3．区群结构的实现
单位区群内小区数N越大，同信道小区的 距离D就越远，抗同频干扰的性能就越好。
但是相应地，单位区群内小区数N越大， 需要的信道组越多，频谱利用率下降。
为了保证同信道小区之间有足够的 距离，附近的若干小区都不能用相同的 信道。
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这些不同信道的小区组成一个区群， 称为单位无线区群，也叫作一簇。
只有不同区群内的小区才能进行信道 再用。
单位无线区群的构成应满足两个基本 条件。
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（1）单位区群之间可以无空隙无重叠地 进行邻接。
（2）邻接之后的区群应保证同信道小区 之间的中心距离相等。 单位无线区群内小区的个数（N） 应满足下式：
Ni2 ij j2 i，j为正整数
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2．频率复用的概念
频率复用的机理基于无线电波传播 路径损耗特性，即如果两个基站之间的 距离足够远，那么用于一个基站的频率 可以在另一个基站上复用。
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为了理解频率复用的概念，考虑一个共 有S个可用的双向信道的蜂窝系统。
如果每个小区都分配k个信道（k<S），S 个信道在N个小区中分为各不相同的、各自独 立的信道组，那么可用信道的总数（S）与单 位区群内小区的个数（N）以及每小区信道数 （k）的关系可表示为
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4.2 无线系统的信道分配
1．频道分组的原则ห้องสมุดไป่ตู้
（1）频道分组的原则
① 根据不同的移动通信系统的无线频率 使用要求，选择双工方式、载频中心频 率、频道间隔、收发间隔等。
Page 30
② 确定无互调干扰或尽量减小互调干扰 的分组方法。 ③ 考虑有效利用频率资源、减小基站天 线高度和尽量减小发射功率，在满足射 频防护比的前提下，确定频道分组数。
在辐射半径r相同的条件下，计算出 3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表4-2所示，定 性分析也可由图4-6直接看出。
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表4-2 3种形状小区的比较
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4.1.2 蜂窝小区的特性
1．区群的构成
在移动通信中，为了避免同信道干 扰，相邻小区显然不能用相同的信道。
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也可以将基站设计在每个小区六边形的3个 顶点上，每个基站采用3副扇形辐射的定向天线， 分别覆盖3个相邻小区的各三分之一区域，每个 小区由3副120°扇形天线共同覆盖，这就是所 谓的“顶点激励”方式，如图4-10（b）所示。
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图4-10 两种激励方式
5．蜂窝小区增加容量的方法
所以单位区群内小区数N与同信道小区的 距离D为互为矛盾的指标，须折中考虑。
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实际应用中，将D/r值定义为共道干 扰抑制因子、共道再用因子或同频复用 因子，用Q表示，即
Q D 3N r
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4．中心激励和顶点激励
在每个小区中，基站可以设在小区的中央， 用全向天线形成圆形覆盖区，这就是“中心激 励”方式，如图4-10（a）所示。