第2章 蜂窝移动通信的关键技术

邯郸学院
中国共产党党员常成
§2.1 组网技术
邯郸学院
中国共产党党员常成
2.1.1 组网方式 2.小区制 （2）面状服务区
从表2-1可见，采用正六边形无线小区邻接构成整个 面状服务区为最好，因此这种六边形结构得到了广泛的应
用。由于这种面状服务区的形状很像蜂窝，所以又称为蜂 窝网。
§2.1 组网技术
§2.3 多址接入技术
参量编码的缺点是：话音有明显的失真，而且对噪声 较为敏感。话音质量只能达到中等水平，不能满足商用话 音质量的要求。
典型的参量编码技术包括线性预测编码（LPC）及其 各种改进型。
§2.2 编码技术
邯郸学院
中国共产党党员常成
2.2.1 信源编码 3.混合编码 混合编码是波形编码和参量编码的有机结合。
混合编码的特点是：话音信号中既包括若干话音特征 参量，又包括部分波形编码信息，既保持了参量编码低速 率的长处，又有波形编码高质量的优点。
（5）编码器应便于大规模集成。
பைடு நூலகம்
§2.2 编码技术
邯郸学院
中国共产党党员常成
2.2.1 信源编码 语音的编码技术通常分为3类：波形编码、参量编码
和混合编码。 1.波形编码 波形编码是将时域模拟信号直接进行取样、量化并变
换成数字代码而形成的数字话音信号。在接收端，接收解 码恢复抽样值进而恢复波形。
波形编码的优点是： （1）具有很宽范围的话音特性，对各种各样的模拟 话音波形信号进行编码均可达到很好的效果； （2）抗干扰性很强，具有较好的话音质量； （3）技术成熟、复杂度很低； （4）费用适中。
§2.1 组网技术
邯郸学院
中国共产党党员常成
2.1.2 小区制的组网技术 4.直放站技术
直放站属于同频放大设备，是指在无线通信传输过程 中起到信号增强的一种无线电发射中转设备。直放站的基 本功能就是一个射频信号功率增强器。
直放站是解决通信网络延伸覆盖能力的一种优选方案 ，可广泛用于难于覆盖的盲区和弱区。
信道编码技术，可分为如下几类： 1.按照纠正差错的类型 可分为纠正随机错误的编码和纠正突发错误的编码两 种。 2.按照信息码元和监督码元之间的约束方式不同 可分为分组码和卷积码两种。 3.按照信息码元和附加的监督码元之间的检验关系 可分为线性码和非线性码两种。
§2.2 编码技术
2.2.2 信道编码 4.按照码字的结构不同 可分为系统码和非系统码两种。 5.按照码字中每个码元的取值 可分为二进制码和多进制码。
典型的混合编码技术包括规则脉冲激励长期预测编码 （RPELTP）、多脉冲激励线性预测编码（MPLPC）、 矢量和激励线性预测编码（VSELP）、码本激励线性预 测编码（CELP）等。
§2.2 编码技术
邯郸学院
中国共产党党员常成
2.2.2 信道编码 无线通信信道容易受到外界干扰和噪声的影响，为了
达到系统可靠性的要求，通常需要在发送端所要传输的信 息序列上附加一些监督码元，将这种完成检错功能的编码 称为差错控制编码，也称为信道编码。
邯郸学院
中国共产党党员常成
2.1.1 组网方式 2.小区制
小区制适用于用户量较大的公共移动通信系统。
小区制组网灵活，可以根据服务对象和地形的不同对 服务区域进行灵活的划分，通常有带状服务区和面状服务 区。 （1）带状服务区
带状服务区一般应用在铁路、公路、沿海、内河航道 的移动通信系统。
这种服务区域的无线小区，是按横向排列覆盖整个服 务区，因此服务区域比较狭窄时，基站可以使用定向天线 ，整个系统是由许多细长的无线小区相连而成，因此有时 也称“链状网”，可以进行同频复用。
§2.1 组网技术
邯郸学院
中国共产党党员常成
2.1.2 小区制的组网技术 2.激励技术
小区制的激励方式一般分为中心激励和顶点激励。
中心激励是指基站位于无线小区的中心，并采用全向 天线实现无线小区的覆盖，但其受障碍物影响显著。
顶点激励是指在每个正六边形间隔的3个顶角上设置 基站，并采用三个120°扇形张角的定向天线，可消除障 碍物的影响，同时对来自120°主瓣之外的同频干扰信号 ，天线方向性能提供一定的隔离度，从而降低了干扰。
小区制采用信道复用技术，大大缓解了频率资源紧缺 的问题，提高了频率利用率，增加了用户数目和系统容量 ；小区半径较小，所以发射机功率较低，互调干扰亦较小 ；但同时由于小区半径较小，当移动台从一个小区驶入另 一个无线覆盖区时，即越区过程中必须进行信道自动切换 ，以保证移动台越区时通话不间断。
§2.1 组网技术
为保证在无线小区的边缘上通话不发生中断，设计时 要考虑在无线小区邻接处有一定的场强重叠区，通过调整 重叠区的深度以减小可能出现的弱覆盖区，但重叠区过深 ，又会造成越区干扰。
§2.1 组网技术
邯郸学院
中国共产党党员常成
2.1.1 组网方式 2.小区制 （2）面状服务区
陆地移动通信大部分是在一个宽广的平面上实现的，
3×3频率复用方式的主要特点是： （1）不需要改变现有网络结构； （2）在原有的基站基础上通过改变复用方式就可提 高容量；
（3）系统不需增加特殊功能； （4）需要有足够的频带带宽以保证跳频效果。
§2.1 组网技术
2.1.2 小区制的组网技术 3.无线小区模型的确定 3×3频率复用方式
邯郸学院
中国共产党党员常成
§2.1 组网技术
邯郸学院
中国共产党党员常成
2.1.2 小区制的组网技术 3.无线小区模型的确定
目前GSM网络广泛采用的无线小区模型有4×3复用 方式和3×3复用方式等。
4×3复用方式即每4个基站为一区群，每个基站分成 3个120°扇区，共需12组频率。同一基站区中的不同小
区频率是不同的，这种频率复用方式由于同频复用距离大 ，能够比较可靠地满足GSM体制对同频干扰保护比和邻 频干扰保护比的指标要求，使GSM网络运行质量和安全 性都得到保证。
分为K个频率复用的模式，即单位无线区群中小区的个数 ，如下图K=3。
§2.1 组网技术
2.1.2 小区制的组网技术 频率复用距离D为：
D 3K R
邯郸学院
中国共产党党员常成
式中，K为频率复用模式数，R为小区半径。 从理论上来说，K应该大些，然而分配的信道总数是
固定的（由可用的频带宽度决定），如果K太大，则K个 小区中分配给每个小区的信道数将减少。如果随着K的增 加而划分K个小区中的信道总数，则中继效率就会降低。 如何得到一个最小的K值，解决它必须估算同信道干扰， 并选择最小的频率复用距离D，以减小同信道干扰。
邯郸学院
中国共产党党员常成
2.1.2 小区制的组网技术 信道复用技术：相邻小区不使用相同的信道组，但相
隔几个小区间隔的不相邻小区可以重复使用同一组信道， 以充分利用频率资源。不使用同一组信道的若干个相邻小 区就组成了一个区群，即整个通信服务区也可看成是由若 干个区群构成的。
为了实现频率复用，而又不产生同信道干扰，要求每 个区群中的无线小区不得使用相同的频率，只有在不同区 群中的无线小区（并保证同频无线小区之间的距离足够大 ）时，才能进行频率复用。
平面服务区内的无线小区的实际形状取决于电波传播条件 和天线的方向性。
如果服务区的地形、地物相同，且基站采用全向天线 ，其覆盖范围大体是一个圆。为了不留空隙地覆盖整个服 务区，无线小区之间会有大量的重叠。在考虑重叠之后， 每个小区实际上的有效覆盖区是一个圆的内接多边形。
§2.1 组网技术
2.1.1 组网方式 2.小区制 （2）面状服务区
邯郸学院
第2章 蜂窝移动通信的关键技术
机电学院共产党员：常成
§2.1 组网技术
邯郸学院
中国共产党党员常成
2.1.1 组网方式 1.大区制
大区制是指把一个通信服务区域仅规划为一个或少数
几个无线覆盖区，每个无线区仅为一个基站所覆盖，基站 基本上是相互独立的。每个无线区的半径在25~45km，用 户容量为几十个至数百个。
K a2 b2 ab
式中，a、b为不同时为0的自然数。 K愈大，同频无线小区的间距就愈大，说明同频干扰
愈小，通信质量愈好；但在覆盖同样服务区的情况下，频 率利用率就愈低。即通信质量和频率利用率是相互矛盾的。
§2.1 组网技术
邯郸学院
中国共产党党员常成
2.1.2 小区制的组网技术 一个系统中有许多同信道的小区，整个频谱分配被划
大区制的特点是基地站的天线架设高、输出功率大、 组网简单、投资少、见效快。但是，服务区内的所有频率 均不能重复使用，频率利用率及用户数都受到了限制。
大区制只适合于在中小城市或专用移动网等业务量不 大的情况下使用。
§2.1 组网技术
邯郸学院
中国共产党党员常成
2.1.1 组网方式 2.小区制
小区制是指把一个通信服务区域分为若干个小无线覆 盖区，每个小区的半径在2~20km，用户数量可达上千个 。每个小区设置一个基站，负责本区移动台的联系和控制 ，各个基站通过移动业务交换中心相互联系，并与市话局 连接。
§2.2 编码技术
邯郸学院
中国共产党党员常成
2.2.1 信源编码 波形编码的缺点是：编码速率要求高，一般在
16~64kbit/s之间，因而所占用的频带较宽，只适用于有 线通信中，对于移动通信来说，由于频率资源相当紧张， 这种编码方式显然不适合。
典型的波形编码技术包括脉冲编码调制（PCM）和 增量调制（AM）。
邯郸学院
中国共产党党员常成
§2.3 多址接入技术
邯郸学院
中国共产党党员常成
2.3.1 多址方式的含义及分类 当把多个用户接入一个公共的传输媒质实现相互间通
信时，需要给每个用户的信号赋以不同的特征，以区分不 同的用户，这种技术称为多址技术。
多址方式的基本类型有：频分多址方式（FDMA）、 时分多址方式（TDMA）、空分多址方式（SDMA）、码 分多址方式（CDMA）。
§2.2 编码技术
邯郸学院
中国共产党党员常成
2.2.1 信源编码 在数字通信系统中传输的都是数字信息，故信源在数
字通信中都必须先转化为适于在信道中传输的数字形式， 用0和1来表示，将完成这一功能的技术称为信源编码技 术。
信源编码除了具有将信源转化成适于在信道中传输的 数字形式的作用外，还要在不失真或允许一定失真的条件 下，用尽可能少的符号传送信源信息，以提高信息传输率 。
2.参量编码 参量编码是通过模仿人类发声机制的声码器来构建一 个话音生成的模型，从而实现话音信号到数字信号的转变 的，构成声码器的主体是一个滤波器。
§2.2 编码技术
邯郸学院
中国共产党党员常成
2.2.1 信源编码 参量编码的优点是：由于只需传送话音特征参数，因
而话音编码速率可以很低，一般在2~4.8kbit/s之间，而 且不影响话音的可懂性。
§2.1 组网技术
2.1.2 小区制的组网技术 3.无线小区模型的确定 4×3频率复用方式
邯郸学院
中国共产党党员常成
§2.1 组网技术
邯郸学院
中国共产党党员常成
2.1.2 小区制的组网技术 3.无线小区模型的确定 3×3频率复用方式
区群有3个基站，每个基站有3个小区，总共有9个小 区为一个区群，同一基站区内的不同小区频率是不同的。
§2.1 组网技术
2.1.1 组网方式 2.小区制 （1）带状服务区
邯郸学院
中国共产党党员常成
§2.1 组网技术
邯郸学院
中国共产党党员常成
2.1.1 组网方式 2.小区制 （1）带状服务区
为防止同频干扰，相邻区域不能使用同一频率。为此
采用二频组、三频组甚至四频组的配置方式，将这些频率 依次分配给相邻区域，交替使用。
无线区群的构成应该满足两个条件，一是若干个无线 区群彼此之间可以互相邻接，并且无空隙地带；二是邻接 之后的区群应保证同频无线小区之间的距离相同。
§2.1 组网技术
邯郸学院
中国共产党党员常成
2.1.2 小区制的组网技术
蜂窝式移动通信网通常是先由若干个邻接的正六边形
小区构成一个无线区群，再由单位区群彼此邻接形成整个 服务区域。满足以上条件的单位无线区群中小区的个数K 为：
按照信源信号是离散的信号还是连续的信号，可以将 信源编码分为离散信源编码和模拟信源编码。在移动通信 系统中，模拟信源编码主要指语音编码。
§2.2 编码技术
邯郸学院
中国共产党党员常成
2.2.1 信源编码 移动通信对数字语音编码的要求如下：
（1）速率较低，纯编码速率应低于16kbit/s； （2）在一定编码速率下的音质应尽可能高； （3）编码时延要短，要控制在几十毫秒之内； （4）编码算法应具有较好的抗误码性能，计算量小，性 能稳定；