第二章蜂窝移动通信系统
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公众通信网（PSTN、 PSDN）互联。
BSS
基站 基站 用户变成 漫游者
BSS
移动通信系统包括移动
交换子系统（SS）操作 维护管理子系统 (OMS)
SS7
MSC1 （归属移动交换中心） SS OMS
MSC2 （访问MSC）
SS
基站子系统（BSS）移动
台（MS）是一个完整的 信息传输实体
PSTN
图2-1 典型的蜂窝移动通信系统
2 0l o
蜂窝式组网理论
无线蜂窝式小区覆盖 将一个移动通信服务区划分成许多以正六边形为 基本几何图形的覆盖区域 小功率发射 一个较低功率的发射机服务一个蜂窝小区，在较 小的区域内设置相当数量的用户 频率复用 蜂窝系统的基站工作频率，由于传播损耗提供足 够的隔离度，在相隔一定距离的另一个基站可以重复 使用同一组工作频率 优点：缓解了频率资源紧缺，增加了系统容量 缺点：同频干扰
4 3
小：同频干扰小
少：频率利用率高
个数 正六边形小区形状最佳，相互邻接构成蜂窝状网络结构
小区制--面状服务覆盖区
通过上表可见，采用正六边形无线小区邻接构成整个面状
服务区为最好。
六边形的面状服务区的形状像蜂窝---称蜂窝网。 蜂窝网通常是先由若干邻接的无线小区组成一个无线区群，
再由若干个无线区群构成整个服务区。
大容量的小区制
频率复用和覆盖方式
带状服务覆盖区 面状服务覆盖区
簇 小区的覆盖形状 同频干扰
同频相邻小区的找法
小区制--带状服务区
一般应用在铁路、公路、沿海等地。按横向排列覆盖整个 服务区，BS使用定向天线，有许多细长的无线小区相连而成。
双频组频率配置
为了克服同频干扰，
f1
f2
f1
f2
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，这些多边形有正三角形、正 方形和正六边形。
小区制--面状服务覆盖区
服务区形状：线状、面状（无缝覆盖） 相同地形地物、全向天线圆形小区 规划设计中为邻接覆盖服务区，用圆内接正多边形代
替圆
(正三角形、正方形、正六边形)
蜂窝移动通信系统图示 各子系统功能
移动通信网络结构
多址接入
空中网络 dA,h t
切换和位置更新 4D 2 0l o g 频率复用和蜂窝小区
服务区内各基站的相互连接 基站与固定网络
2 0l o g
4d
, ht
地面网络
2 0l o g
小区的实际无线覆盖是一个不规则的形状
小区制--面状服务覆盖区
基站发射机位置
激励方式一般分为中心激励和顶点激励
全向辐射天线基站
120°扇形辐射天线基站
小区制--面状服务覆盖区
实际形状
由于地形地貌、传播环境、衰落形式的多样性，小区 的实际无线覆盖是一个不规则的形状。 一个小区实际的无线覆盖是不规则的。
各子系统功能
基站子系统（BSS）和移动交换子系统（SS）共同建立
呼叫。
BSS提供并管理移动台和SS之间的无线传输通道 SS负责呼叫控制功能，所有呼叫都经由SS建立连接
操作维护管理子系统（OMS）负责管理控制整个移动
移动台（MS）由移动终端设备和用户数据两部分组
用户识别卡（SIM）与移动终端设备分离，用于存放用户数
蜂窝式组网理论
多信道共用
由若干无线信道组成的移动通信系统，为大量的用户
共同使用并且仍能满足服务质量的信道利用技术。 越区切换 当正在通话的移动台进入相邻无线小区时，业务信道 自动切换到相邻小区基站，从而不中断通信过程。
移动通信网的基本组成
移动通信无线服务区由 许多正六边形蜂窝小区
覆盖而成，通过接口与
据
频率复用和蜂窝小区
解决频率资源有限和用户容量问题 区域覆盖方式
小容量的大区制
一个基站覆盖整个服务区，发射功率要大利用分集接收
等技术来保证上行链路的通信质量 只能适用于小容量的通信网
大容量的小区制
频率复用 将覆盖区域划分为若干小区 ，每个小区设立一个基站服 务于本小区，但各小区可重复使用频率 带来同频干扰的问题
第二章 蜂窝移动通信系统
内容
2.1 蜂窝小区的概念和特点 2.2 信道切换策略 2.3 干扰和信道容量
2.4 电信业务流量与服务等级
2.1 蜂窝小区的概念和特点
实现系统在其覆盖区内良好的语音和数据通信，
这样的通信网就是移动通信网。
移动通信网络结构
蜂窝式组网理论
移动通信网的基本组成
(a)理论形状
(b)理想形状
(c)实际形状
f1
f2
f1
常采用双频组频率配 置和三频组或四频组 的频率配置方式。
从造价和频率利用率
三频组频率配置
f1
f2
f3
f1
f2
f3
f1
来看，选择二频组最 好，但二频组的抗干 扰能力最差。
小区制--面状服务覆盖区
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， 平面服务区内的无线小区组成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， 且基地台采用全向天线，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
三种圆内接正多边形的比较
小区形状
相邻小区的中 心距离 单位小区 面积 交叠区域 距离
正三角形
正ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ形
正六边形
比较
大：BS间干扰小
r
2r
3r
2
3 3r 2 4
r
2 2 r 2 3r
2
2r
3 3r 2
2
大：所需小区数少
小：便于跟踪交换
交叠区域
面积 最少频率
1.3r
6
2r 2 2.6r 2
为了实现同频复用，防止同频干扰，要求每个区群中的小
区，不得使用相同频率，只有在不同的无线区群中，才可使 用相同的频率进行频率复用。
小区制--面状服务覆盖区
基站发射机位置
中心激励小区：安置在小区的中心 顶点激励小区：安置在六边形顶点之中的三个上
实际形状
由于地形地貌、传播环境、衰落形式的多样性，
大容量的小区制
小区制的概念
将所要覆盖的地区划分为若干小区，每个小区的半径
可视用户的分布密度在1-10公里左右，在每个小区设
立一个基站为本小区范围内的用户服务。
频率复用 用有限的频率数就可以服务多个小区，每一个小区和 其它小区可再重复使用这些频率，称为频率复用。这 种组网方式可以构成大区域大容量移动通信系统。
BSS
基站 基站 用户变成 漫游者
BSS
移动通信系统包括移动
交换子系统（SS）操作 维护管理子系统 (OMS)
SS7
MSC1 （归属移动交换中心） SS OMS
MSC2 （访问MSC）
SS
基站子系统（BSS）移动
台（MS）是一个完整的 信息传输实体
PSTN
图2-1 典型的蜂窝移动通信系统
2 0l o
蜂窝式组网理论
无线蜂窝式小区覆盖 将一个移动通信服务区划分成许多以正六边形为 基本几何图形的覆盖区域 小功率发射 一个较低功率的发射机服务一个蜂窝小区，在较 小的区域内设置相当数量的用户 频率复用 蜂窝系统的基站工作频率，由于传播损耗提供足 够的隔离度，在相隔一定距离的另一个基站可以重复 使用同一组工作频率 优点：缓解了频率资源紧缺，增加了系统容量 缺点：同频干扰
4 3
小：同频干扰小
少：频率利用率高
个数 正六边形小区形状最佳，相互邻接构成蜂窝状网络结构
小区制--面状服务覆盖区
通过上表可见，采用正六边形无线小区邻接构成整个面状
服务区为最好。
六边形的面状服务区的形状像蜂窝---称蜂窝网。 蜂窝网通常是先由若干邻接的无线小区组成一个无线区群，
再由若干个无线区群构成整个服务区。
大容量的小区制
频率复用和覆盖方式
带状服务覆盖区 面状服务覆盖区
簇 小区的覆盖形状 同频干扰
同频相邻小区的找法
小区制--带状服务区
一般应用在铁路、公路、沿海等地。按横向排列覆盖整个 服务区，BS使用定向天线，有许多细长的无线小区相连而成。
双频组频率配置
为了克服同频干扰，
f1
f2
f1
f2
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，这些多边形有正三角形、正 方形和正六边形。
小区制--面状服务覆盖区
服务区形状：线状、面状（无缝覆盖） 相同地形地物、全向天线圆形小区 规划设计中为邻接覆盖服务区，用圆内接正多边形代
替圆
(正三角形、正方形、正六边形)
蜂窝移动通信系统图示 各子系统功能
移动通信网络结构
多址接入
空中网络 dA,h t
切换和位置更新 4D 2 0l o g 频率复用和蜂窝小区
服务区内各基站的相互连接 基站与固定网络
2 0l o g
4d
, ht
地面网络
2 0l o g
小区的实际无线覆盖是一个不规则的形状
小区制--面状服务覆盖区
基站发射机位置
激励方式一般分为中心激励和顶点激励
全向辐射天线基站
120°扇形辐射天线基站
小区制--面状服务覆盖区
实际形状
由于地形地貌、传播环境、衰落形式的多样性，小区 的实际无线覆盖是一个不规则的形状。 一个小区实际的无线覆盖是不规则的。
各子系统功能
基站子系统（BSS）和移动交换子系统（SS）共同建立
呼叫。
BSS提供并管理移动台和SS之间的无线传输通道 SS负责呼叫控制功能，所有呼叫都经由SS建立连接
操作维护管理子系统（OMS）负责管理控制整个移动
移动台（MS）由移动终端设备和用户数据两部分组
用户识别卡（SIM）与移动终端设备分离，用于存放用户数
蜂窝式组网理论
多信道共用
由若干无线信道组成的移动通信系统，为大量的用户
共同使用并且仍能满足服务质量的信道利用技术。 越区切换 当正在通话的移动台进入相邻无线小区时，业务信道 自动切换到相邻小区基站，从而不中断通信过程。
移动通信网的基本组成
移动通信无线服务区由 许多正六边形蜂窝小区
覆盖而成，通过接口与
据
频率复用和蜂窝小区
解决频率资源有限和用户容量问题 区域覆盖方式
小容量的大区制
一个基站覆盖整个服务区，发射功率要大利用分集接收
等技术来保证上行链路的通信质量 只能适用于小容量的通信网
大容量的小区制
频率复用 将覆盖区域划分为若干小区 ，每个小区设立一个基站服 务于本小区，但各小区可重复使用频率 带来同频干扰的问题
第二章 蜂窝移动通信系统
内容
2.1 蜂窝小区的概念和特点 2.2 信道切换策略 2.3 干扰和信道容量
2.4 电信业务流量与服务等级
2.1 蜂窝小区的概念和特点
实现系统在其覆盖区内良好的语音和数据通信，
这样的通信网就是移动通信网。
移动通信网络结构
蜂窝式组网理论
移动通信网的基本组成
(a)理论形状
(b)理想形状
(c)实际形状
f1
f2
f1
常采用双频组频率配 置和三频组或四频组 的频率配置方式。
从造价和频率利用率
三频组频率配置
f1
f2
f3
f1
f2
f3
f1
来看，选择二频组最 好，但二频组的抗干 扰能力最差。
小区制--面状服务覆盖区
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， 平面服务区内的无线小区组成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， 且基地台采用全向天线，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
三种圆内接正多边形的比较
小区形状
相邻小区的中 心距离 单位小区 面积 交叠区域 距离
正三角形
正ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ形
正六边形
比较
大：BS间干扰小
r
2r
3r
2
3 3r 2 4
r
2 2 r 2 3r
2
2r
3 3r 2
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大：所需小区数少
小：便于跟踪交换
交叠区域
面积 最少频率
1.3r
6
2r 2 2.6r 2
为了实现同频复用，防止同频干扰，要求每个区群中的小
区，不得使用相同频率，只有在不同的无线区群中，才可使 用相同的频率进行频率复用。
小区制--面状服务覆盖区
基站发射机位置
中心激励小区：安置在小区的中心 顶点激励小区：安置在六边形顶点之中的三个上
实际形状
由于地形地貌、传播环境、衰落形式的多样性，
大容量的小区制
小区制的概念
将所要覆盖的地区划分为若干小区，每个小区的半径
可视用户的分布密度在1-10公里左右，在每个小区设
立一个基站为本小区范围内的用户服务。
频率复用 用有限的频率数就可以服务多个小区，每一个小区和 其它小区可再重复使用这些频率，称为频率复用。这 种组网方式可以构成大区域大容量移动通信系统。