移动通信课程第二章(2)

---前言
在蜂窝移动通信中，由于采用了频率复用提高 频谱利用率，所以同频干扰不可避免。
定义
➢ 同频小区：使用相同频率的小区。 ➢ 同频复用距离(D)：
• 当信号/同频干扰比满足通信质量要求或达到规定 的C/I指标时，两个同频小区之间的距离。
9
2.2.1 同频干扰
---前言
对同频干扰和同频复用距离的研究是小区制 移动通信网频率分配的依据。
C / I (PS LS ) (PT LI ) LI LS 40lg(DI / DS )
=40 lg
D
DS DS
40 lg
D r0
r0
40 lg
Q
1
C / I 40lgQ 1
14
2.2.1 同频干扰
2.2.1.1 信号/同频干扰比
2.2.1.2 条状服务区的C/I
1). 全向小区系统的C/I
2). 定向小区系统的C/I
34
2). 定向小区系统C/I的计算
利用定向天线 可以降低同频 干扰(顶点激励)
➢ m = 2(3天线) ➢ m = 1(6天线)
D DD
A
D
C
B
DD
E
F
D
G
D D
35
120°定向覆盖的同频干扰
作业
简述同频干扰/同频复用距离/同频复用比 /簇的大小/频谱利用率之间的关系
11
2.2.1.1 信号/同频干扰比
信号/同频干扰比 (只考虑两个单独的小
区)
同频 小区A
同频
D
小区B
r0 MS
Q=D/r0
同频干扰示意图
➢ D 为同频复用距离
➢ r0 为小区半径Leabharlann ➢ Q=D/r0 为同频复用比
12
2.2.1.1 信号/同频干扰比
假设A、B基站具有相同的发射功率，则移动台 处的信号/同频干扰比主要取决于传输损耗差
D r0
r0
40 lg Q
1 dB
D=2*2r0-2a
r0 3r0-2a
A
J
C
16
2.2.1.2 条状服务区的C/I (2/3)
2. 考虑多个同频小区的影响(m)
➢ 对条状小区，典型的, m=2
f1
f2
f1
f2
f1
f2
A
B
A
B
A
B
C
/
I
C
/(m
I一个同频小区
)＝40
lg
D r0
1－10lg(m)
同频复用距离： D 3N r0
同频复用比：
D Q 3N
r0
表4-4
N
3
4
7
9
12
Q
3
3.5 4.6 5.2 6.0
20
2.2.1.3 面状服务区的C/I
结论：
➢N越大，则意味着同频小区间距离越远，同 频干扰越小。
➢N越小，则意味着一个系统中可有更多的区 群，频谱利用率高，有更多的容量。
➢从提高频谱利用率的角度，在保持满意的通 信质量的前提下，N应取最小值为好。
2. 最坏情况下全向天线系统C/I与N的关系：
C 1
I
m
k 1
DK r0
n
Q1 n /m
Q
14
/
Q 3N
6
4
3N 1 / 6
14(dB)
3. 求解：
Nmin 7
33
2.2.1 同频干扰
2.2.1.1 信号/同频干扰比的推导 2.2.1.2 条状服务区的C/I 2.2.1.3 面状服务区的C/I
7
2.2.1 同频干扰
---前言
同频干扰：指所有落到接收机同带内的、与有 用信号频率相同或相近的无用信号所产生的干 扰。
在诸多干扰因素中，同频干扰主要地决定了蜂 窝系统的通话质量
➢ 产生同频干扰的无用信号与有用信号具有相同的信号 特征（同频），所以，在接收端无法滤除和抑制同频 干扰。
8
2.2.1 同频干扰
BS
BS
BS
D5
D4 D3
BS
MS
BS
r0
D2
D6
D D1
BS
BS
27
1). 全向小区系统C/I的计算(5/10)
2) 有效信号：
C PT r0 n
3) 无效信号：
m
I
PT Dk n
k 1
4) 全向小区系统C/I ：
C I
PT r0 n
m
PT Dk n
k 1
r0n
m
DKn 1
k 1
已知条状服务区要求载波/干扰比大于 25dB，问至少需要多少个频率组？
思考：若某蜂窝系统采用120度定向天线, 要求平均载干比C/I大于85dB，求其允许 的最小区群大小？
36
2.2.1.3 面状服务区的C/I
1). 全向小区系统的C/I 2). 定向小区系统的C/I
15
2.2.1.2 条状服务区的C/I (1/3)
条状服务区中移动台的C/I 与D、r0、a和K的关系
1，只考虑一个相邻同频小区 ➢ 如图，双频复用，A, C同频，D=4r0-2a，C/I =
C
/
I
40 lg
A MS
B
DS
DI
r0
➢ 对移动信道的测量表明，任一点接收到的平均信号 能量随发射机和接收机之间距离的幂指数下降
Pr PT d n (n 4)
13
2.2.1.1 信号/同频干扰比
路径损耗差
LI LS 40 lg(DI / DS ) 其中, Ls和LI分别是经过距离Ds和DI的传输损耗
信号/干扰比
21
2.2.1.3 面状服务区的C/I
需要掌握两种同频干扰的估计：
➢ 全向小区系统的C/I a). 系统平均C/I b). 最坏情况下的C/I
➢定向小区系统的C/I
22
2.2.1 同频干扰
2.2.1.1 信号/同频干扰比的推导 2.2.1.2 条状服务区的C/I 2.2.1.3 面状服务区的C/I
第二章
蜂窝移动通信系统
1
2.1.2 频率复用和小区制移动通信系统
---面状服务区(11/11)
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：
a=2,b=0
2. N=4的基本区群形状：
B
A
D
C
B
A
D
B
C
A
D
C
B
A
D
30.8
25
16
所需频率组(K)
4
3
2
同频小区之间应隔的小区
3
2
1
信干比频谱利用率
18
2.2.1 同频干扰
2.2.1.1 信号/同频干扰比的推导 2.2.1.2 条状服务区的C/I
2.2.1.3 面状服务区的C/I
1). 全向小区系统的C/I 2). 定向小区系统的C/I
19
2.2.1.3 面状服务区的C/I
➢两频复用和三频复用的带状服务区（图示）
D
f1
f2
f1
f2
f1
f2
A
B
A
B
A
B
D
f1
f2
f3
f1
f2
f3
A
B
C
A
B
C
10
2.2.1 同频干扰
2.2.1.1 信号/同频干扰比
2.2.1.2 条状服务区的C/I 2.2.1.3 面状服务区的C/I
1). 全向小区系统的C/I 2). 定向小区系统的C/I
N=4,a=2,b=0
C
3. 确定相邻区群 2
第二章 内容
2.1. 蜂窝小区的概念和特点
2.2. 干扰和信道容量
2.3. 电信业务流量与服务等级 2.4. 信道切换策略
3
2.2.干扰和信道容量
4
2.2.干扰和信道容量
---前言(1/2)
干扰是蜂窝无线系统性能的主要限制因素。
➢ 噪声——内部噪声，人为噪声，自然噪声 ➢ 邻频干扰——相邻频率之间的干扰 ➢ 同频干扰——相同频率之间的干扰 ➢ 互调干扰——器件特性造成的干扰 ➢ 多址干扰——码字相关带来的干扰
(dB)
17
2.2.1.2 条状服务区的C/I (3/3)
例，在a=0， m=2时，求同频复用比分别为8、
6、4时，系统所需要的频率组
1. 因为a=0，所以 D/r0=2K
2.
C
/
I
40lg
D r0
1
－10
lg(
m
)
a0
40
lg
2
K
1－10 lg(m )(dB)
同频复用比(D/r0)
8
6
4
C/I（dB）
1). 全向小区系统的C/I
2). 定向小区系统的C/I
23
1). 全向小区系统C/I的计算(1/10)
1. 全向小区系统C/I的计算
MS
BS
MS
BS
BS
MS
MS
BS
r0
MS
D
MS
MS
BS
MS
BS
BS
BS
(a) BS接收
(b) MS接收
24
两种同频干扰的影响
1). 全向小区系统C/I的计算(2/10)
全向小区系统C/I 的计算