第2章移动通信网1PPT课件

第2章 移动通信网
通过本章学习，着重解决以下问题：
◦ 如何进行区域覆盖 ◦ 移动通信的信道结构 ◦ 干扰如何影响系统性能 ◦ 如何构造蜂窝网络结构 ◦ 如何进行移动管理
建立一个移动
通信网的系统 级概念
本次课教学目的：
1、理解移动通信网的基本概念 2、掌握区域覆盖的基本概念和基本原理 3、理解大区制和小区制区域覆盖的特点和适
2r2
2.6r2
交叠区宽度 r
0.59r
0.27r
交叠区面积 1.2Pir2
0.73Pir2
0.35Pir2
2) 区群的组成
区群（簇）：共同使用全部可用频率的相邻的N个小区。 区群的两个条件： ◦ 区群之间可以邻接，且无空隙无重叠地进行覆盖 ◦ 邻接之后的区群应保证各个相邻同信频小区之间的距离相等 区群内的小区数应满足下式：
PSTN
Mobile User
Base
移动St台ati移on动台
大区制方式优点： 网络结构简单、成本低 大区制方式的缺点：
基站发射 机覆盖范
围
容量小
区域覆盖受限
◦ 地形环境影响，例如山丘、建筑物 等阻挡－＞盲区
◦ 多径反射干扰
◦ 基站发射功率是有限额的（大区制
能实现全国覆盖吗？）
移动台设置
◦ 移动台发射功率小，上下行存在增 在上下行可
采用小区制不仅提高了频率的利用率，而且由于基站功率减小，也使相 互间的干扰减少了。此外，无线小区的范围还可根据实际用户数的多少灵活 确定，具有组网的灵活性。采用小区制最大的优点是有效地解决了频道数量 有限和用户数增大之间的矛盾。所以，公用移动电话网均采用这种体制。
但是这种体制在移动台通话过程中，从一个小区转入另一个小区时，移 动台需要经常地更换工作频道。无线小区的范围越小，通话中切换频道的次 数就越多，这样对控制交换功能的要求就提高了，再加上基站数量的增加， 建网的成本就提高了，所以无线小区的范围也不宜过小。通常需根据用户密 度或业务量的大小来确定无线小区半径，目前，宏小区半径一般为1～5km左 右。
地面网络部分主要包括：
◦ 服务区内各个基站的相互连接 ◦ 基站与固定网（PSTN、ISDN、数据网等）
基站
基站
用户变成 漫游者
MSC1(原籍移动交换中心) SS
7号信令 PSTN
OMS
MSC2 (访问MSC)
BSS SS
一、地域覆盖
1、大区制移动通信系统：是指使用安装在高塔上的单个大功率发射
机而获得一个大面积覆盖的移动通信系统。基站天线架设得很高， 发射机输出功率也较大(一般在200 W左右)， 其覆盖半径大约为 30～50 km。小区来自小区铁路
B
A
A B
河
道
A
B
C
(a)
(b)
设频制的带状网如图所示。每一个小区的半径为r，相邻小 区的交叠宽度为a，第n区与第1区为同频小区。据此，可算出信 号传输距离和同频干扰传输距离之比。
DS
DI =(2n-1)r-na
3r-2a
r
a
1
2
...
3
n
n+1
2、小区制移动通信网络的地域覆盖
II 蜂窝网
◦ 在服务区面积一定的情况下，正六边形小区的形状最接
近理想的圆形，用它覆盖整个服务区所需的基站数最少，
也就最经济。 ◦ 正六边形构成的网络形同蜂窝，因此将小区形状为六边
形的小区制移动通信网称为蜂窝网。
小区形状 正三角形 正方形
正六边形
邻区距离 r
root(2)r
Root(3)r
小区面积 1.3r2
•在带状网中，区群组成和同频小区距离计算方便
•蜂窝网就比较复杂
1）小区形状
◦全向天线辐射的覆盖区域是一个圆形 ◦为了不留空隙地覆盖，圆形服务区之间一定含有很多交叠
◦ 考虑交叠之后，实际每个辐射区的有效覆盖区是一个多边形 ◦ 要有正多边形无空隙、无重叠地覆盖一个平面区域可取三种形状
正三角形
正方形
正六边形
益差
以互通区域
MS BS
移动台发 射机覆盖
范围
MS
移动台设
置在基站
覆盖区的
边缘，基
站收不到
信号
解决大区制覆盖的方法有： 同频转发器，扫除盲区 设置分集接收台 提高基站接收机灵敏度
Rd MS
BS Rd
Rd
小区制的核心思想是：用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，每一个小覆盖区只提供服务范围内的一小部分 覆盖。 每个小区（半径为2～20 km，小的有1～3 km，有的城市为500 m）各设一个小功率基站，发射功率一般为5～20W，
下面针对不同的服务区来讨论小区的结构和频率的分配方案：
1、带状网
带状网主要用于覆盖公路、铁路和海岸等。
基站天线若用全向辐射，覆盖区形状是圆形；采用有向天
线，则使每个小区呈扁圆形。
小区 河
道
铁
路
B
A
A B
小区
A
B
C
(a)
(b)
带状网可进行频率复用。若以采用不同信道的两个小区 组成一个区群，称为双频制。若以采用不同信道的三个小区 组成一个区群，称为三频制。从造价和频率资源的利用而言， 当然双频制最好；但从抗同频干扰而言，双频制最差，还应 考虑多频制。
其中，i与j是正整数，（i>=0,j>=0,i+j>0） 举例 • N的典型值为4，7，12，其N=4就是i=0,j=2得到的。 AMPS系统：N=7；GSM系统：N=3或4
小区制的优点是： 频率利用率高 组网灵活
随着用户数的不断增加，无线小区还可以继续划小为微小区 （Microcell）和微微小区（Picrocell），以不断适应用户数增长的需 要 。 在 实 际 中 ， 用 小 区 分 裂 （ Cell Splitting ） 、 小 区 扇 形 化 （Sectoring）和覆盖区域逼近（Coverage Zone Approaches）等技 术来增大蜂窝系统容量。小区分裂是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相应的降低天线高度和减小发射机功率。由于 小区分裂提高了信道的复用次数，因而使系统容量有了明显提高。假设 系统中所有小区都按小区半径的一半来分裂，理论上，系统容量增长接 近4倍。小区扇形化依靠基站的方向性天线来减少同频干扰以提高系统 容量，通常一个小区划分为3个120°的扇区或是6个60°的扇区。
用范围 4、理解同频干扰、邻频干扰和互调干扰产生
的机理及减小这些干扰的主要措施
移动通信网是承载移动通信业务的网络，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。
◦ 空中网络（无线网络） ◦ 地面网络（有线网络）
空中网络是移动通信网的主要部分，主要包括：
◦ 多址接入 ◦ 频率复用和区域覆盖 ◦ 切换和位置更新