LX 移动通信 蜂窝组网技术 合并
第2章 蜂窝移动通信的关键技术
§2.2 编码技术
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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
2.1.1 组网方式 2.小区制 （1）带状服务区
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§2.1 组网技术
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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。
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§2.1 组网技术
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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
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
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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
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。
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。
蜂窝移动通信技术
蜂窝移动通信技术常见的蜂窝移动通信系统按照功能的不同可以分为三类，它们分别是宏蜂窝、微蜂窝以及智能蜂窝，通常这三种蜂窝技术各有特点。
1、宏蜂窝技术 蜂窝移动通信系统中，在网络运营初期，运营商的主要目标是建设大型的宏蜂窝小区，取得尽可能大的地域覆盖率，宏蜂窝每小区的覆盖半径大多为1km～25km，基站天线尽可能做得很高。
在实际的宏蜂窝小内，通常存在着两种特殊的微小区域。
一是“盲点”，由于电波在传播过程中遇到障碍物而造成的阴影区域，该区域通信质量严重低劣；二是“热点”，由于空间业务负荷的不均匀分布而形成的业务繁忙区域，它支持宏蜂窝中的大部分业务。
以上两“点”问题的解决，往往依靠设置直放站、分裂小区等办法。
除了经济方面的原因外，从原理上讲，这两种方法也不能无限制地使用，因为扩大了系统覆盖，通信质量要下降；提高了通信质量，往往又要牺牲容量。
近年来，随着用户的增加，宏蜂窝小区进行小区分裂，变得越来越小。
当小区小到一定程度时，建站成本就会急剧增加，小区半径的缩小也会带来严重的干扰，另一方面，盲区仍然存在，热点地区的高话务量也无法得到很好的吸收，微蜂窝技术就是为了解决以上难题而产生的。
2、微蜂窝技术 与宏蜂窝技术相比，微蜂窝技术具有覆盖范围小、传输功率低以及安装方便灵活等，该小区的覆盖半径为30m～300m，基站天线低于屋顶高度，传播主要沿着街道的视线进行，信号在楼顶的泄露小。
微蜂窝可以作为宏蜂窝的补充和延伸，微蜂窝的应用主要有两方面：一是提高覆盖率，应用于一些宏蜂窝很难覆盖到的盲点地区，如地铁、地下室；二是提高容量，主要应用在高话务量地区，如繁华的商业街、购物中心、体育场等。
微蜂窝在作为提高网络容量的应用时一般与宏蜂窝构成多层网。
宏蜂窝进行大面积的覆盖，作为多层网的底层，微蜂窝则小面积连续覆盖叠加在宏蜂窝上，构成多层网的上层，微蜂窝和宏蜂窝在系统配置上是不同的小区，有独立的广播信道。
微蜂窝层的站点数量多，传输成本占整个设备投资的比例大于宏蜂窝基站，根据实际情况选择合理的网络结构和传输手段是非常重要的。
蜂窝移动通信组网技术
如果分裂后小区半径为原小区半径的一半，则是 1:4的分裂。
一、组网技术
无线小区的分裂（1:3）
一、组网技术
无线小区的分裂（1:4）
扇区化
一、组网技术
我们前面所说的小区都是指全向小区，即一个基站对应一个小区，有 一根发射天线，将无线电波辐射到360度的范围。
共用信道方式示意图
信道2
. . .
信道n
两种方式的比较:
一、组网技术
• 独立信道方式在信道分配原则上简单，但是信道不能
充分利用，即信道利用率低；
• 多共用信道方式在相同多的用户的信道的情况下，会
使用户通话的阻塞概率明显下降，即可明显提高信道 的利用率。多信道共用可使用户数目明显增加。但也 不是无止境的，否则将使阻塞率增加而影响质量。
小区制
另一有线网
MSC
P S T N
MSC
另一有线网
一、组网技术
BSC BSC BSC BSC
BSC BSC BSC
BTS BTS BTS
BTS BTS BTS
BTS BTS
BTS BTS BTS
BTS BTS
小区频率重复再用
3
3
4
2
4
2
1
1
5
7
5
7
6
3
6
3
4
3
4
2
1
2
1
5
1
5
7
7
6
8
一、组网技术
次数）；
• t0——每次呼叫平均占用信道的时间（包括接续时间和通
移动通信技术——第4章 移动通信系统组网
4.3 多信道共用
4.3.1 多信道共用的意义
在双工移动通信系统中，移动用户 在通话时要占用一条信道。 由于频谱资源的限制，用户数总是 大于信道数。 蜂窝移动通信系统使用多信道共用 技术缓解频谱资源有限和用户数多的矛 盾。
多信道共用是指系统允许大量的用 户在一个小区内共享少量的信道。 每个用户只在呼叫时才分配一个信 道，一旦通话终止，用户占用的信道马 上释放供其他用户使用。
令F为邻近蜂窝干扰因子，则CDMA 系统容量，即式（4-31）变为
(W / Rb )GF N （信道/小区） ( Eb / N 0 )d
4.5 蜂窝系统的移动性管理
4.5.1 蜂窝系统服务区域划分
1．服务区域的划分
一般的第二代蜂窝移动系统服务区域划分 如图4-22所示。 图中只画出一个移动运营网络，即一个公 共陆地移动网络（Public Land Mobile Network， PLMN），多个PLMN服务区可以重叠。
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
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。 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。
（2）扇区划分技术
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。
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。
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
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
移动通信-第五章-蜂窝组网技术
D Q = = 3N R
Q的值越小则容量越大； 的值越小则容量越大； 的值越小则容量越大 Q值大可以提高传播质量，因为同频干扰 值大可以提高传播质量， 值大可以提高传播质量 小
=280，相同区域内， =7的区 例，系统总的可用信道数S=280，相同区域内，用N=7的区 =4的区群需要复制 的区群需要复制7 群需要复制4 群需要复制4次，而用N=4的区群需要复制7次，求 二者能 提供的信道总数
中心激励小区： 中心激励小区：
基站位于小区中心， 有时会有辐射。
顶点激励： 顶点激励：
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
中心激励 顶点激励
12
5.2 频率复用和蜂窝小区
簇（区群）： 区群）：
共同使用全部可用频率的 N 个小区叫做一簇 区群） (区群） 若N越小，则系统中区群复制得越多，系统容 越小，则系统中区群复制得越多， 量越大，频率的利用率越高。 量越大，频率的利用率越高。
噪声——内部噪声，人为噪声， ——内部噪声 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
33
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：非理想滤波器
带外辐射
实际滤波器
f 理想滤波器
典型解决方案：
接收机滤波器阻带衰减设计，最大程度地 衰减邻道干扰 组网的频率规划：同一小区内的频率组有 足够的隔离度
34
互调干扰 定义：非线性器件产生的组合频率成 分落入本频道造成的干扰 主要的产生原因：非线性器件 典型解决方案： 器件的非线性优化处理 组网的频率规划： 同一小区内的频率组尽可能避免所 产生的组合频率相互产生互调干扰
蜂窝网络技术的架构和协议标准介绍
蜂窝网络技术的架构和协议标准介绍引言：近年来，蜂窝网络技术的快速发展对我们的生活产生了深远的影响。
但是，很多人对于蜂窝网络的架构和协议标准了解甚少。
本文将深入探讨蜂窝网络技术的架构以及协议标准，帮助读者更好地理解并应用于实际生活中。
一、蜂窝网络的基本架构蜂窝网络由基站和移动设备组成，基站负责与移动设备进行通信，而移动设备则通过基站连接到互联网。
基站之间通过各种通信链路进行连接，形成了覆盖范围广泛的网络。
在蜂窝网络中，基站根据网络规模和需求布置，可以分为宏基站和微基站。
宏基站覆盖范围较大，一般用于城市和乡村地区；微基站覆盖范围较小，可以满足密集人群聚集的地区需求。
二、蜂窝网络的协议标准为了保证蜂窝网络的运行效率和互操作性，国际电信联盟（ITU）和3GPP（第三代合作伙伴计划）制定了一系列的协议标准，以确保不同厂商的设备能够实现互相通信和兼容。
1. GSM（Global System for Mobile Communications）标准GSM是全球范围内最为广泛采用的蜂窝通信协议标准之一。
其主要用于移动电话通信，实现了语音和短信的传输。
GSM标准采用时分多址技术，将频谱划分为不同的时隙，并通过对时隙进行分配和调度来实现多个用户之间的通信。
2. CDMA（Code Division Multiple Access）标准与GSM不同，CDMA是一种基于编码的多址技术。
CDMA标准将语音和数据转换为数字信号，并通过编码和解码技术实现多用户在同一个频道上同时传输。
由于其抗干扰能力较强，CDMA被广泛应用于3G和4G网络中。
3. LTE（Long-Term Evolution）标准LTE是一种4G无线通信标准，具有高速数据传输、低时延和强大的网络承载能力。
LTE使用OFDMA（正交频分多址）和MIMO（多输入多输出）技术，提供了更高的覆盖范围和传输速率。
4. 5G标准随着技术的发展，5G标准被制定出来，作为下一代蜂窝网络技术的发展方向。
《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。
CDMA蜂窝移动通信技术介绍
CDMA蜂窝移动通信技术介绍自20世纪70年代末第一代模拟移动通信系统面世以来，移动通信产业一直以惊人的速度迅猛发展，已经成为带动全球经济发展的主要高科技产业之一，并对人类生活及社会发展产生了重大影响。
其中，CDMA码分多址移动通信技术以其容量大、频谱利用率高、保密性强、绿色环保等诸多优点，显示出强大的生命力，引起人们的广泛关注，成为第三代移动通信的核心技术。
一、CDMA通信技术CDMA（Code Division Multiple Access，码分多址）作为一种多址技术早已出现，起初仅在抗干扰和保密性能等方面受到人们的注意，被用在军用抗干扰系统中。
1989年，美国高通（Qualcomm）公司最先推出CDMA蜂窝移动通信系统的设想。
码分多址蜂窝移动通信技术实际上包含两个基本技术，即码分多址技术和扩频通信技术。
所谓扩频，简单地讲就是用某种技术将信号的频谱进行扩展，工程中常用直接序列对信号进行扩频，即用一个高速码序列码去调制低速原始数据信息。
码分多址(CDMA)和频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)一样，是多址技术的一种。
CDMA系统中的每一个信号被分配一个正交序列或PN（Pseudo Noise，伪随机噪声）序列用作扩频序列对其进行扩频，不同信号的能量被分配到不同的正交序列或PN序列里。
在接收机，通过使用相关器只接受选定的正交序列或PN序列并压缩其频谱，凡不符合该用户正交序列的信号就不被压缩带宽，结果只有指定的信号才能被提取出来。
我们将CDMA和FDMA、TDMA三种多址方式进行比较。
FDMA采用调频的多址技术，在不同频段的业务信道被分配给不同的用户；TDMA是采用时分的多址技术，业务信道在不同的时间被分配给不同的用户；CDMA采用扩频的码分多址技术，所有用户在同一时间、同一频段上，但根据不同的编码获得业务信道。
在技术实现上，就是利用码型的不同来调制解调不同的用户。
CDMA移动通信系统具有如下优点：1.系统容量大。
蜂窝移动通信
蜂窝移动通信系统的特点
（5）网络复杂 ） 在地理覆盖范围广阔、 在地理覆盖范围广阔、容量无限的 移动通信系统中实现频率复用、 移动通信系统中实现频率复用、越区切 位置登记、 换、位置登记、信道动态分配和小区分 裂等运作和管理， 裂等运作和管理，需要强大的网络硬件 基础、先进的网络技术和科学的管理， 基础、先进的网络技术和科学的管理， 这些因素综合起来使得移动通信网络变 得异常复杂。 得异常复杂。
2. 小区制
小区制是将整个服务区划分为若干个小无线 个小无线区设置一个基站， 区, 每个小无线区设置一个基站，形成一个无线小 区，这些小区组合在一起构成一个覆盖整个服务区的 网络，小区制基站的覆盖半径一般为一百米到三千米。 基站的覆盖半径一般为一百米到三千米 网络，小区制基站的覆盖半径一般为一百米到三千米。
• 数字蜂窝移动通信系统有效地改善了模拟 蜂窝移动通信系统的不足, 蜂窝移动通信系统的不足 具有以下主要 优点： 优点： • （1）通信容量大； ）通信容量大； • （2）抗干扰能力强 语音质量高； ）抗干扰能力强, 语音质量高； • （3）便于加密，通信安全性好； ）便于加密，通信安全性好； • （4）除语音外支持低、中和高速数据传输 ）除语音外支持低、 业务, 可与综合业务数字网连接。 业务 可与综合业务数字网连接。
蜂窝移动通信系统的特点
（4）容量大 ） 由于蜂窝移动通信系统可以在地理 上不受限制地不断添加蜂窝小区， 上不受限制地不断添加蜂窝小区，以及 分配给蜂窝小区的无线频道可以无限地 被复用，因此， 被复用，因此，系统的地理覆盖范围和 容量可以是无限的， 容量可以是无限的，可以为无限多的用 户提供服务。 户提供服务。
小区制示意图
• 小区制的优点: 小区制的优点: 组网灵活, 1. 组网灵活,适合组建大规模大容量的移动通 信系统。 信系统。 基站覆盖范围 覆盖范围小 2. 基站覆盖范围小, 基站和移动台的发射功率 都可以降低。有利于减小基站之间 减小基站之间无线电信 都可以降低。有利于减小基站之间无线电信 的相互干扰, 号的相互干扰,有利于减少移动台电池的电能 消耗，增加手机待机时间。 消耗，增加手机待机时间。 • 小区制的缺点: 小区制的缺点 缺点: 用户移动时将频繁地 时将频繁地从 1. 当用户移动时将频繁地从一个小区转入另一 个小区, 移动台也需要频繁地自动 频繁地自动更换工作 个小区, 移动台也需要频繁地自动更换工作 频道，带来了复杂的控制和交换等等问题。 频道，带来了复杂的控制和交换等等问题。 由于基站数量多，控制技术复杂， 2. 由于基站数量多，控制技术复杂，小区制移 动通信网络的建设、 动通信网络的建设、运行和维护成本较 高。
蜂窝网络技术的架构和协议标准介绍(一)
蜂窝网络技术的架构和协议标准介绍蜂窝网络技术是现代移动通信中最基本的网络技术之一。
它的发展为人们在任何时间、任何地点都能够实现无线通信提供了可能。
本文将从蜂窝网络的架构和协议标准两个方面进行介绍。
一、蜂窝网络架构蜂窝网络的架构是由一系列基站和核心网组成的。
基站是网络中与用户直接接触的部分，负责提供无线信号覆盖，进行无线信号传输和接收。
核心网是网络中的控制中心，负责处理信令传输、用户管理以及数据交换。
在蜂窝网络架构中，基站被划分为多个蜂窝，每个蜂窝覆盖一定的区域。
这样的划分可以提高网络的覆盖范围和容量。
每个蜂窝中都有一个基站控制器（BSC）负责管理该蜂窝中的若干个基站。
同时，蜂窝网络还采用了移动交换中心（MSC）来处理电话呼叫和数据传输。
MSC负责连接不同的蜂窝，实现用户之间的通信。
另外，为了增加网络的容量和覆盖范围，蜂窝网络还引入了辅助交换中心（AUC）、网关GPRS支持节点（SGSN）和服务GPRS支持节点（GGSN）等设备。
二、蜂窝网络协议标准为了实现不同设备之间的互通和协同工作，蜂窝网络采用了一系列的协议标准。
其中，最重要的就是GSM（Global System for Mobile Communications）标准。
GSM是一种全球移动通信系统，是蜂窝网络中最早被采用和推广的一种标准。
它规定了无线信号的传输方式、信道的分配方式以及呼叫控制和数据传输等方面的协议。
GSM标准的推出为蜂窝网络的发展奠定了基础。
除了GSM，蜂窝网络还采用了一些其他的协议标准。
如GPRS （General Packet Radio Service）和EDGE（Enhanced Data ratesfor GSM Evolution）标准，它们在GSM的基础上增加了数据传输和互联网接入等功能。
而在3G时代，蜂窝网络引入了UMTS（Universal Mobile Telecommunications System）和CDMA2000（Code Division Multiple Access）等协议标准，实现了更高的数据传输速率和更多的业务功能。
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。
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为D，小区半径为R，干扰台离MS的距离
分别为Dk(k=1,2…m)
BS
2) 有效信C号：PT
R d0
n
BS
❖ 构成簇的基本条件：
▪ 基本图案（簇）能彼此邻接且无空隙 地覆盖整个面积。
▪ 相邻单元（簇）中，同频道的小区间 距离相等，且为最大。
15
❖ 满足上述两个条件的簇的形状和簇内小区 数N是有限的，并且N应该满足下式：
N i 2 ij j 2
i 和j分别为相邻同频小区之间的二维距离（相邻 小区数），都为正整数，不能同时为零
10
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）。
▪ 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
11
❖面状服务覆盖区:蜂窝网
▪ 在平面区域内划分小区
正六边形构成小 区所需的小区数 最少，无重叠区
▪ 全向天线的覆盖区是圆形。
三种形状 小区
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
12
5.2 频率复用和蜂窝小区
❖按基站对小区的覆盖方 式：
▪ 中心激励小区：
基站位于小区中心， 有时会有辐射。
顶点激励：
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
中顶心点激激励励
13 13
5.2 频率复用和蜂窝小区
❖簇（区群）：
▪ 共同使用全部可用频率的N个小区叫做一簇(区
群）
▪ 若N越小，则系统中区群复制得越多，系统容
量越大，频率的利用率越高。
▪ 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
14 14
5.2 频率复用和蜂窝小区
常见正六边形小区群的图案
19
5.2 频率复用和蜂窝小区
❖思考：画一个N = 4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。
1. N=4对应的2维坐标：
i=0, j=2
B
2. N=4的基本区群形状：
A
D
B
C
B
A
D
A
D
C
B
C
A
D
N=4, i=0, j=2
C
3. 确定相邻区群的位置
8
❖带状服务覆盖区
❖可采用多个频率组复用
f1
f2
f1
f2
f1
f2
A
B
A
B
A
B
f1
f2
f3
f1
f2
f3
A
B
C
A
B
C
双频组
三频组
9
5.2 频率复用和蜂窝小区
▪ 频率复用：
将N个相邻的小区组成一个区群(簇)，将 可供使用的频道划分成N组，区群内的每 个小区使用不同的频率组，而相邻区群重 复使用相同的频率组分配模式
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
23
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
B
A
D
C
D=3R
B
A
D
C
错误
D 2 3R 3.5R
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
5.2 频率复用和蜂窝小区
❖蜂窝:
▪ 将服务区划分成许多小面积覆盖区域，
用一个小功率的发射机来服务一个小面 积覆盖区。
❖移动通信网的区域覆盖方式分为两类
▪ 小容量的大区制 ▪ 大容量的小区制
6
5.2 频率复用和蜂窝小区
❖小容量大区制
▪ 一个基站覆盖整个服务区 MS1
▪ 天线架设高 ▪ 发射功率大
BS MS3
MS2
大区制移动通信网
▪ 频谱效率低，小容量的通信网
▪ 控制方式简单、设备成本低
7
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
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3ຫໍສະໝຸດ 5.1移动通信网的基本概念
❖移动通信网络组成
▪ 空中网络
频率复用和蜂窝小区 多址接入
▪ 地面网络
各基站相互连接 基站与固定网络（PSTN、ISDN、PDN）
的连接
4
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
B
A
D
B
C
A
D
C
正确
24
5.2 频率复用和蜂窝小区
❖全向小区系统C/I 的计算
▪ 如图，同频小区围 1 绕着某一小区可分
为多层。
1
▪ 来自第一层的同频
干扰最强。
▪ 分析时，可只考虑 第一层
第一层同频干扰。
1 1
1 1
1 1
1
第二层
1 1
1 1
同频小区分布
第三层
25
1) 设所有BS发射功率相同，同频复用距离
i 101021021032 j 122323434534
N 3 4 7 9 12 13 16 19 21 25 27 28
16
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 A
j
D
A
A
i
A
A A
移动通信
第五章 蜂窝组网技术
雷霞 通信抗干扰技术国家级重点实验室
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
2
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
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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
21
H
❖H为小区中心到边的距离
300
R
H R cos(300 ) R 3 / 2 A
❖ 相邻j个小区的中心距离
J
J 2 jH
A
❖同频小区之间的距离D
I 2iH
J 2 jH
120
D I 2 J 2 2IJ cos1200
I 2 IJ J 2 22
图 2.3 确定同频小区的方法 17
5.2 频率复用和蜂窝小区
❖ 利用寻找同频小区的方法确定簇
▪ 例如： N=3, i=1, j=1
C A
B
C
A
A
B
B
B
C A
A
C A
B
B
C
C
C
A
A
B
18
5.2 频率复用和蜂窝小区
A B
C
N=3,i=1,j=1
A
C
B
D
E
F
G
B
A
D
C
N=4,i=0,j=2
N=7,i=1,j=2