蜂窝移动通信组网技术
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第2章 蜂窝移动通信的关键技术
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
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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。
§2.2 编码技术
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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。
第5章蜂窝组网技术
时分多址（TDMA）方式 工作原理
系统特点
TDMA工作原理
在一个宽带的无线载波上，把时间分成周期性的帧，每 一帧再分割成若干时隙，无论帧或时隙都是互不重叠的 每个时隙就是一个通信信道，分配给一个用户 基站按时隙排列顺序发收信号，各移动台在指定的时隙 内收发信号
MS1 时隙1 时隙2 一个TDMA帧 时隙3 …… 时隙N
位置管理
目的
把一个呼叫传送到随机移动的用户
主要任务
位臵登记 已知移动台的实时位臵信息时，更新位臵数据库和认证移动台 呼叫传递 在有呼叫给移动台的情况下，根据HLR（Home Location Register 归属寄存器）和VLR（Visitor Location Register 访问寄存器）中可用的位臵信息来定位移动台
干扰方式
起
因
解决方法
系统内非线性器件产生的各种组合 选用无互调的 互调干扰 频率成份落入本频道接收机通带内 频率集 相邻波道信号中存在的寄生辐射落 加大频道间的 邻道干扰 入本频道接收机带内 隔离度 相邻区群中同信道小区的信号造成 适当选择频道 同频干扰 的干扰 干扰因子Q
FDMA系统的特点
每信道占用一个载频，信道的相对带宽较 窄，即通常在窄带系统中实现 Ts >> ） ， 符号时间 >>平均延迟扩展（Ts 所以码间干扰较少，无需自适应均衡 基站复杂庞大，易产生信道间的互调干扰 必须使用带通滤波器来限制邻道干扰 越区切换复杂，必须瞬时中断传输，对于 数据传输将带来数据的丢失
涉及问题
位臵更新（Location Update） 解决移动台如何发现位臵变化以及何时报告当前位臵的问题 位臵寻呼（ Location Paging） 解决如何有效地确定移动台当前处于哪一个小区的问题
蜂窝移动通信的组网技术
3.2.1 蜂窝小区的概念 3.2.2 大区制小容量 3.2.3 频率复用和小区制移动通信系统
3.2.1 蜂窝小区的概念
蜂窝的概念是一个系统级的概念，其思想 是用许多小功率的发射机来代替单个的大 功率发射机，每一个小的覆盖区只提供服 务范围内的一小部分覆盖。 移动通信网的区域覆盖方式分为两类：一 类是小容量的大区制；另一类是大容量的 小区制。
3.2.3 频率复用和小区制移动通信系统
共同使用全部可用频率的N个小区叫做一簇 （cluster，也叫区群）。如果区群在系统 中共同复制了M次，则信道的总数C可以作 为容量的一个度量 C = MKN = MS （3-2）
3.2.3 频率复用和小区制移动通信系统
用六边形表示的一个个小区，可使相邻Байду номын сангаас 区无空隙，每一个区群的小区数量N满足下 式： N = i2 + ij + j2 （3-3）
3.2.3 频率复用和小区制移动通信系统
图3-3 在蜂窝小区中定位同频小区的方法
3.3 干扰和信道容量
干扰是蜂窝无线系统性能的主要限制因素。 在蜂窝系统中，存在两种主要的干扰，即 同频干扰和邻频干扰。
3.3 干扰和信道容量
3.3.1 同频干扰和系统容量 3.3.2 相邻信道的干扰 3.3.3 蜂窝小区容量的改善
3．呼损率
如果呼叫具有下列性质： ① 每次呼叫相互独立，互不相关，即呼叫 具有随机性； ② 每次呼叫在时间上都有相同的概率； ③ 每个用户选用无线信道是任意的，且是 等概的，则呼损率可按下式计算：
3．呼损率
A n! B 2 n A A A 1 1! 2! n!
n
3.2.2 大区制小容量
大区制是指一个基站覆盖整个服务区。 为了增大通信用户量，大区制通信网只有 增多基站的信道数（装备量也随之加大）， 但这总是有限的。 因此，大区制只能适用于小容量的通信网， 例如用户数在1 000以下。
3.2.1 蜂窝小区的概念
蜂窝的概念是一个系统级的概念，其思想 是用许多小功率的发射机来代替单个的大 功率发射机，每一个小的覆盖区只提供服 务范围内的一小部分覆盖。 移动通信网的区域覆盖方式分为两类：一 类是小容量的大区制；另一类是大容量的 小区制。
3.2.3 频率复用和小区制移动通信系统
共同使用全部可用频率的N个小区叫做一簇 （cluster，也叫区群）。如果区群在系统 中共同复制了M次，则信道的总数C可以作 为容量的一个度量 C = MKN = MS （3-2）
3.2.3 频率复用和小区制移动通信系统
用六边形表示的一个个小区，可使相邻Байду номын сангаас 区无空隙，每一个区群的小区数量N满足下 式： N = i2 + ij + j2 （3-3）
3.2.3 频率复用和小区制移动通信系统
图3-3 在蜂窝小区中定位同频小区的方法
3.3 干扰和信道容量
干扰是蜂窝无线系统性能的主要限制因素。 在蜂窝系统中，存在两种主要的干扰，即 同频干扰和邻频干扰。
3.3 干扰和信道容量
3.3.1 同频干扰和系统容量 3.3.2 相邻信道的干扰 3.3.3 蜂窝小区容量的改善
3．呼损率
如果呼叫具有下列性质： ① 每次呼叫相互独立，互不相关，即呼叫 具有随机性； ② 每次呼叫在时间上都有相同的概率； ③ 每个用户选用无线信道是任意的，且是 等概的，则呼损率可按下式计算：
3．呼损率
A n! B 2 n A A A 1 1! 2! n!
n
3.2.2 大区制小容量
大区制是指一个基站覆盖整个服务区。 为了增大通信用户量，大区制通信网只有 增多基站的信道数（装备量也随之加大）， 但这总是有限的。 因此，大区制只能适用于小容量的通信网， 例如用户数在1 000以下。
XXXX移动通信第五章蜂窝组网技术xin
5.6 CDMA系统中的功率控制 5.7 切换、位置更新
5.3 多址接入技术
❖移动通信网 1. 下行链路(基站移动台) 基站
各移动台能识别发送给本 移动台的信号？
下行链路
2. 上行链路(移动台基站)
基站如何识别来自各个不
同移动台的信号？
基站
❖ 解决方案： 多址接入技术
(Multiple Access）
N越小, Q的值越小,C/I越小； N越大, Q的值越大, C/I越大
➢可以提高传播质量，因为同频干扰小
实验报告
❖ 电子版
❖ 按指导书模式，直接写作业部分
❖ 扩展实验
▪ 源程序（m或simulink均可） ▪ 电子版报告
流程图 编程和调试中遇到的主要问题 BER曲线截图 性能分析说明
❖ 对实验的建议
❖H为小区中心到边的距离
H R cos(300 ) R 3 / 2
❖ 相邻j个小区的中心距离
J 2 jH
❖同频小区之间的距离D
I 2iH J 2 jH
D2 I 2 J 2 2IJ cos1200 I 2 IJ J 2
H R A
J
A
120
5.2 频率复用和蜂窝小区
❖由于R是小区的半径，有
BS
2) 有效信C号：PT
R d0
n
BS
D5
BS
BS
D4 D3
MS
R
D2
D6 D
D1
BS
BS
3)无效信号：I
m
k 1
PT
Dk d0
n
4)全向小区系统C/I ：
BS
C I
PT
R d0
n
m PT
5.3 多址接入技术
❖移动通信网 1. 下行链路(基站移动台) 基站
各移动台能识别发送给本 移动台的信号？
下行链路
2. 上行链路(移动台基站)
基站如何识别来自各个不
同移动台的信号？
基站
❖ 解决方案： 多址接入技术
(Multiple Access）
N越小, Q的值越小,C/I越小； N越大, Q的值越大, C/I越大
➢可以提高传播质量，因为同频干扰小
实验报告
❖ 电子版
❖ 按指导书模式，直接写作业部分
❖ 扩展实验
▪ 源程序（m或simulink均可） ▪ 电子版报告
流程图 编程和调试中遇到的主要问题 BER曲线截图 性能分析说明
❖ 对实验的建议
❖H为小区中心到边的距离
H R cos(300 ) R 3 / 2
❖ 相邻j个小区的中心距离
J 2 jH
❖同频小区之间的距离D
I 2iH J 2 jH
D2 I 2 J 2 2IJ cos1200 I 2 IJ J 2
H R A
J
A
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5.2 频率复用和蜂窝小区
❖由于R是小区的半径，有
BS
2) 有效信C号：PT
R d0
n
BS
D5
BS
BS
D4 D3
MS
R
D2
D6 D
D1
BS
BS
3)无效信号：I
m
k 1
PT
Dk d0
n
4)全向小区系统C/I ：
BS
C I
PT
R d0
n
m PT
移动通信_第五章_蜂窝组网技术
41 *
某蜂窝系统采用BPSK调制，假设接收信号为瑞利衰落，用户 要求的误码率为10-3，若系统的主要干扰和噪声只考虑同频干 扰，求能满足此要求的最小复用因子N？
假设干扰能近似为高斯分布 中心极限定理 假设路径损耗因子为4 已知误码率Pb与SIR的关系为Pb＝0.015/SIR(dB)
同时N应满足区群构成条件，即N可为4, 7, 9……，所以区群大小N至少为4时，才能满 足系统的载干比要求
29 *
例：蜂窝小区N=7的模式，设n=4，问其载干比? 解
1 C/I 6
3N
4
73.5 18.7 dB
如果，N=4时，
C ( 3 N )4 24 13.8( dB) I 6
i j
1 1
0 2 4
1 2 7
0 3
2 2
1 3
0 4
2 3
1 4
0 5
3 3
2 4
N 3
9 12 13 16 19 21 25 27 28
17 *
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
n
Dk I P T 3)无效信号： d k 1 0
n
BS BS
D6 R
4)全向小区系统C/I ：
D2
MS D
D1
BS
R C P T d I 0
n
k 1
m
Dk P T d 0
m
n
BS
R n
n D K 1 k 1
某蜂窝系统采用BPSK调制，假设接收信号为瑞利衰落，用户 要求的误码率为10-3，若系统的主要干扰和噪声只考虑同频干 扰，求能满足此要求的最小复用因子N？
假设干扰能近似为高斯分布 中心极限定理 假设路径损耗因子为4 已知误码率Pb与SIR的关系为Pb＝0.015/SIR(dB)
同时N应满足区群构成条件，即N可为4, 7, 9……，所以区群大小N至少为4时，才能满 足系统的载干比要求
29 *
例：蜂窝小区N=7的模式，设n=4，问其载干比? 解
1 C/I 6
3N
4
73.5 18.7 dB
如果，N=4时，
C ( 3 N )4 24 13.8( dB) I 6
i j
1 1
0 2 4
1 2 7
0 3
2 2
1 3
0 4
2 3
1 4
0 5
3 3
2 4
N 3
9 12 13 16 19 21 25 27 28
17 *
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
n
Dk I P T 3)无效信号： d k 1 0
n
BS BS
D6 R
4)全向小区系统C/I ：
D2
MS D
D1
BS
R C P T d I 0
n
k 1
m
Dk P T d 0
m
n
BS
R n
n D K 1 k 1
蜂窝移动通信组网技术
由于小区分裂提高信道的复用次数，使得单位面积 内的信道数目增加，因而能提高系统容量。
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
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
蜂窝移动通信的组网技术
2、移动台被呼 ① 移动控制交换中心收到受呼信号之后，经识别并确认被呼用户此时不在通话，则在 该中心控制区的所有基站，通过专用控制信道一齐发出呼叫信号，包括被呼叫移动 台的识别号码和信道指配代号等。有时可能移动台暂时未收到这个呼叫信号，因此 当没有收到移动台的应答时，基站应在一段时间内多次重复发出此呼叫信号。 ② 不在通话的移动台是锁定在专用控制信道上的，当收到此呼叫信号后即判别是否呼 叫本机，若判定为呼叫本机，则发出应答信号，并转入所指配的语音信道。 ③ 控制交换中心收到某一基站转来的应答信号之后即停止发送呼叫信号，接通线路， 开始计费。 ④ 若多次呼叫仍无应答（可能被叫用户离开本服务区或未开机等），即通知主呼用户 此次呼叫失败，不能建立通信。
该准则中，门限选择具有重要作用。例如在图中，如果门限太高，取为Th1，则该 准则与准则1相同。如果门限太低，取为Th3，则会因起较大的越区时延。此时，可
能会因链路质量较差而导致通信中断。另一方面，它会引起对同道用户的额外干扰。
c.
具有滞后余量的相对信号强度准则（准则3） 仅允许移动用户在新基站的信号强度比原基站信号强很多（即大于滞后余量）的情 况下进行越区切换。如图中的C点。
移到移动台与新基站之间的链路。
3、研究越区切换算法所关心的主要性能指标包括：越区切换的失败概率、因越 区失败而使通信中断的概率、越区切换的速率、越区切换引起的通信中断的
时间间隔以及越区切换发生的时延等。
4、分类：越区切换分为两大类，一类是硬切换，另一类是软切换。 ① 硬切换是指在新的连接建立以前，先中断旧的连接。 ② 软切换是指既维持旧的连接，又同时建立新的连接，并利用新、旧链路的分 集合并来改善通信质量，当与新基站建立可靠连接之后再中断旧链路。 在越区切换时，可以仅以某个方向（上行或下行）的链路质量为准，也 可以同时考虑双向链路的通信质量。
蜂窝移动通信组网技术
蜂窝移动通信组网技术【蜂窝移动通信组网技术】⒈引言⑴背景⑵目的⑶范围⒉基础知识⑴无线通信基本概念⑵移动通信网络结构⑶蜂窝通信原理⒊蜂窝网络的组网技术⑴蜂窝网络的拓扑结构⑵蜂窝网络的频率规划⑶蜂窝网络的覆盖与容量规划⑷蜂窝网络中的基站站点选择⑸蜂窝网络的扩容与优化技术⒋蜂窝网络中的无线接入技术⑴ GSM（Global System for Mobile Communications）⑵ CDMA（Code Division Multiple Access）⑶ 3G（Third Generation）⑷ 4G（Fourth Generation）⑸ 5G（Fifth Generation）⒌蜂窝网络中的核心网技术⑴移动方式交换网（Mobile Switching Center）⑵移动互联网网关（Mobile Internet Gateway）⑶移动位置寻呼核心网（Mobile Location Paging Core Network）⑷移动业务支持核心网（Mobile Business Support Core Network）⑸移动数据中心核心网（Mobile Data Center Core Network）⒍蜂窝网络的安全与管理⑴蜂窝网络的安全概述⑵蜂窝网络的加密与认证技术⑶蜂窝网络的用户隐私保护⑷蜂窝网络的故障排除与管理⒎附件⑴相关图表⑵实施指南⑶样例代码【法律名词及注释】⒈ GSM：全球移动通信系统（Global System for Mobile Communications），是一种用于数字无线通信的国际标准。
⒉ CDMA：码分多址技术（Code Division Multiple Access），是一种数字通信技术，允许多个用户共享同一频谱资源。
⒊ 3G：第三代移动通信技术（Third Generation），提供更高的数据传输速率和更多的服务。
⒋ 4G：第四代移动通信技术（Fourth Generation），具有更高的速度、更快的响应时间和更可靠的连接。
蜂窝移动通信的关键技术 ppt课件
4×3复用方式：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。
第2章 蜂窝移动通信的关键技术
4. 直放站技术
在组网时，出于经费或地形地物等方面的考虑，会出现 无线电波覆盖不到的地区，称之为盲区或死区，如图所示。 为了实现整个服务区内的通信，使死区变活，消除盲区，通 常在适当的地方建立直放站，以沟通盲区和死区内的移动台 与基站之间的通信。
f2
BS
MS1 R
服务区
R f3
f4
MS2 R
大区制移动通信示意图
第2章 蜂窝移动通信的关键技术
1. 大区制
TX:25～200W
30 200m
～
TX:10～25W
TRX
TRX
BS
MS
覆盖半径 25～45km
第2章 蜂窝移动通信的关键技术
►大区制特点：
⑴ 系统及控制简单 ⑵ 容量小 例：设大区制系统共有12个频道（信道ch：channel）， 每信道可容纳10个移动用户，求系统用户容量。 解：
并采用三个互成120°扇形覆盖的定向天线，分别覆盖三个 相邻小区的各1/3区域，每个小区由三幅120°扇形天线共同 覆盖，如图(b)所示。
第2章 蜂窝移动通信的关键技术
无线小区的两种激励方式 (a) 中心激励；(b) 顶点激励
第2章 蜂窝移动通信的关键技术
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。
第2章 蜂窝移动通信的关键技术
多信道共用方式如图(b)所示。在这种方式下， 该小区内的10个信道被110个用户共用。当k(k < 10) 个信道被占用时，其他需要通话的用户可以选择剩 下的(10-k)中的任意一个空闲信道通信。因为任何 一个移动用户选择空闲信道和占用空闲信道的时间 都是随机的，所以，所有10个信道被同时占用的概 率远小于一个信道被占用的概率。因此，多信道共 用方式可大大提高信道利用率。
第2章 蜂窝移动通信的关键技术
4. 直放站技术
在组网时，出于经费或地形地物等方面的考虑，会出现 无线电波覆盖不到的地区，称之为盲区或死区，如图所示。 为了实现整个服务区内的通信，使死区变活，消除盲区，通 常在适当的地方建立直放站，以沟通盲区和死区内的移动台 与基站之间的通信。
f2
BS
MS1 R
服务区
R f3
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MS2 R
大区制移动通信示意图
第2章 蜂窝移动通信的关键技术
1. 大区制
TX:25～200W
30 200m
～
TX:10～25W
TRX
TRX
BS
MS
覆盖半径 25～45km
第2章 蜂窝移动通信的关键技术
►大区制特点：
⑴ 系统及控制简单 ⑵ 容量小 例：设大区制系统共有12个频道（信道ch：channel）， 每信道可容纳10个移动用户，求系统用户容量。 解：
并采用三个互成120°扇形覆盖的定向天线，分别覆盖三个 相邻小区的各1/3区域，每个小区由三幅120°扇形天线共同 覆盖，如图(b)所示。
第2章 蜂窝移动通信的关键技术
无线小区的两种激励方式 (a) 中心激励；(b) 顶点激励
第2章 蜂窝移动通信的关键技术
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。
第2章 蜂窝移动通信的关键技术
多信道共用方式如图(b)所示。在这种方式下， 该小区内的10个信道被110个用户共用。当k(k < 10) 个信道被占用时，其他需要通话的用户可以选择剩 下的(10-k)中的任意一个空闲信道通信。因为任何 一个移动用户选择空闲信道和占用空闲信道的时间 都是随机的，所以，所有10个信道被同时占用的概 率远小于一个信道被占用的概率。因此，多信道共 用方式可大大提高信道利用率。
蜂窝组网技术
结合应用
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
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
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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
与区群的大小有关。对于六边形系统来说， 与区群的大小有关。对于六边形系统来说，Q 可表示为
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
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
第二章蜂窝组网技术
第二节信道切换策略
➢信道切换概念 ➢引起切换通常的原因 ➢移动台辅助切换 ➢实际系统切换的一些考虑
信道切换策略
信道切换概念 当移动用户处于通话状态时，如果用户从一个小区移动
到另一个小区，为保证通话的连续，系统要对该移动台 的连接控制也从一个小区转移到另一小区。将处于正在 通话的移动台转移到新的业务信道（新小区）的过程称 为切换。 信道切换目的
r
3 3r 2 4
r
1.3r2
2r
3r
大：BS间干扰小
2r 2
3 3r 2 2 大：所需小区数少
2 2r
2 3r
小：便于跟踪交换
2r2 2.6r2 小：同频干扰小
最少频率
6
4
3
少：频率利用率高
正个六数边形小区形状最佳，相互邻接构成蜂窝状网络结构
蜂窝概念
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。
由于用户以非常慢的速度离开基站，平均信号能量衰减 不快；即使当用户远离了小区的预定范围，基站接收的 信号仍然可能高于切换门限，因此不做切换，这就会产 生潜在的干扰和话务量管理问题，因为用户那时已深入 到了相邻小区中。
为解决小区拖尾问题，需仔细地调整切换门限和无线覆 盖参数。
内容
第一节 蜂窝小区的概念和特点 第二节 信道切换策略 第三节 信道(频率)配置 第四节 电信业务流量与服务等级 第五节蜂窝移动通信系统的容量分析 第六节 干扰和系统容量
N↑ , h t D ↑
20 lo
同频干扰小 20 lo
频率利用率高
N↓ , h t D ↓
20 lo
同频干扰大 20 lo
实际的蜂窝系统中，需要对通信质量和系统容量这 两个目标进行协调和折衷。
《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。
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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• 蜂窝网每区各使用一个无线电频率，但隔几区容许使用
同一频率，不会互相干扰。
3、单位无线区群的构成应满足以下两个条件：
•
1、若干单位无线区群能彼此邻接
•
• • • • • • • •
2、相邻单位无线区群的同频小区中心间隔距离dg是一样的。满足以 上两个条件的关系式如下：N = a2 + ab + b2
移动通信
<第2章> 数字移动通信的关键技术
组网技术 编码技术
多址技术
均衡技术 信令
一、组网技术
1. 区域覆盖方式
移动通信网按照服务区域覆由一个基站(发射功率为50～100 W)覆盖整个服务区，该基站
负责服务区内所有移动台的通信与控制。大区制的覆盖半径一 般为30～50 km。
一、组网技术
无线小区的分裂（1:4）
一、组网技术
扇区化
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。 如果采用全向小区，那么当同一地理区域内的MS数增加时，应该相 应的增加小区数以扩大容量。为了在该地理区域安装更多的小区，必须 减小小区的大小，而全向小区间的距离必须足够远，以防止同信道干扰 和邻信道干扰。这种冲突会降低蜂窝网络的性能。 为了在同一地理区域内获得更大的容量，可以采用一种称为“扇区化 ”的技术，扇区化即是将一个基站分成多个小区，每个小区都有自己的 发射和接收天线，相当于一个独立的小区。
☆设A’为呼叫成功而接通电话的话务量，简称完成话务量。 Co为一小时内呼叫成功而通话的次数，t0为每次通话的平 均占用信道时间。则完成话务量为： A’ =C* t0 于是呼损率为： B=（A- A'）/A*100%=（C-Co）/C *100% 其中（A- A’）为损失话务量 。 ☆物理意义：损失话务量与呼叫话务量之比的百分数。
信连接及移动网与有线网的连接，保证移动台在整个服务区 内，无论在哪个小区都能够正常进行通信。
• 由于是多基站系统，因此小区制移动通信系统中需采用频率
复用技术。在相隔一定距离的小区进行频率再用，可以提高 系统的频率利用率和系统容量，但网络结构复杂，投资巨大 。尽管如此，为了获得系统的大容量，在大容量公用移动通 信网中仍普遍采用小区制结构。
蜂窝组网
小区、扇区、载频的示意图
小区2
小区7
小区3
小区1
小区6
小区4
小区5
小区分布
全向小区
全向天线
蜂窝组网
小区、扇区、载频的示意图
扇区载频7 扇区载频4 扇区载频1 扇区载频8 扇区载频5 扇区载频2
扇区1 扇区3
频点1
频点2
扇区载频9
扇区2
扇区载频6 扇区载频3
频点3
小区1
三扇区分布
定向天线
S3/3/3（9扇区载频）
一、组网技术
小区分裂
小区分裂是将拥塞的小区分成更小小区的方法， 每个小区都有自己的基站，并相应地降低天线高度和减 小发射功率。 由于小区分裂提高信道的复用次数，使得单位面积 内的信道数目增加，因而能提高系统容量。
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）
• 适用范围： 一般应用在铁路、公路、沿海和内河航道的移动通
信系统。
一、组网技术
• 为防止同频干扰，相邻区域不能采用统一频率，
可采用二频组、三频组或四频组的频率配置
• 双频组和三频组的频率设置的示意图如下：
一、组网技术
面状服务区
• 在平面区域内划分小区。
• 全向天线的覆盖区是圆形的。为不留空隙覆盖整个服务区，
一、组网技术
3. 越区切换和位置管理
越区切换是指将当前正在进行的移动台与基站之间的
通信链路从当前基站移到另一个基站的过程。 越区切换通常发生在移动台从一个基站覆盖的小区进 入到另一个基站覆盖的小区的情况下，为了保持通信的 连续性，将移动台与当前基站之间的链路转移到移动台 与新基站之间的链路。
一、组网技术
• 采用这种大区制方式时，由于采用单基站制，没有重复使用频
率的问题，因此技术问题并不复杂。只需根据所覆盖的范围， 确定天线的高度，发射功率的大小，并根据业务量大小，确定 服务等级及应用的信道数。
• 但也正是由于采用单基站制，因此基站的天线需要架设得非常
高，发射机的发射功率也要很高。即使这样做，也只可保证移 动台收到基站的信号，而无法保证基站能收到移动台的信号。 因此这种大区制通信网的覆盖范围是有限的，只能适用于小容 量的网络，一般用在用户较少的专用通信网中。
式中N为构成单位无线区群的正六边形的数目。a及b均为正整数，包括 零在内，但a、b不能同时为零。 • 按照以上条件，可确定N有如下数值 a=1 a=2 a=2 a=2 a=3 | | b=1 b=0 b=1 b=2 b=0 | | N=3 N=4 N=7 N=12 N=9 | |
N=3 a=1 b=1 (dg/r0)=3
一、组网技术
• 采用多信道共用方式，在保持一定通话质量
的情况下，一个信道究竟平均分配多少用户 才合理？？？
• 这就是我们要讨论的话务量和呼损问题。
一、组网技术
呼叫话务量
☆概念：指单位时间内（1小时）进行的平均电话交换量。
☆公式表示： A=Ct0
• C——每小时平均呼叫次数（包括呼叫成功和呼叫失败的
MS 1 MS 2
多个用户共 享信道，区 分用户的方 式称为多址 技术
BS
MS 3
解决办法——多址技术：
三、多址技术
不同用户台要有各自的特征 基站发出的信号也要赋予不同的特征 • 多址方式的分类：
• • • •
频分多址（FDMA—Frequency Division Multiple Access） 时分多址 (TDMA—Time Division Multiple Access) 码分多址 (CDMA—Code Division Multiple Access) 空分多址 (SDMA)
次数）；
• t0——每次呼叫平均占用信道的时间（包括接续时间和通
话时间）。
• 如果t0以小时为单位，则话务量A的单位是爱尔兰(Erl)。
呼损率
一、组网技术
☆概念：当多个用户共用时，会出现许多用户虽然发出呼叫 ，但因无信道而不能通话 （即呼叫失败 ）。在一个通信 系统中，造成呼叫失败的概率称为呼叫损失概率，简称为 呼损率（B）。
各覆盖区之间一定要重叠。 考虑重叠后，每个小区实际上的 有效覆盖区是一个圆的内接多边形。
• 考虑覆盖整个区域而没有重叠和间隙的几何形状，分为正三
角形、正方形和正六边形
a a a
一、组网技术
• 其中六边形在三种几何形状中具有最大的中心间隔和覆
盖面积，而重叠区域宽度和重叠区域的面积又最小。所 以小区都采用正六边形小区结构，正六边形构成的网络 形同蜂窝，因此，把小区形状为六边形的小区制移动通 信网称为蜂窝网。
信道2 . . .
信道n
共用信道方式示意图
一、组网技术
两种方式的比较:
• 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。
越区切换的分类
按照切换处理过程的不同，即按照当前链路是在新链路
建立之前还是之后释放可将越区切换类型分为硬切换、软
切换和更软切换三种。
39
二、编码技术
1. 信源编码： 在数字通信系统中传输的是数字信息，信源编码就是信源信号 的模数（A∕D）变换，即将模拟的信源信号转化成适于在信道 中传输的数字信号形式。
一、组网技术
• 呼损率B愈小，成功呼叫的概率越大，用户就越满
意。因此，呼损率也称为系统的服务等级（或业务 等级）。
• 呼损率和话务量是一对矛盾，即服务等级和信道利
用率是矛盾的。
一、组网技术
繁忙小时集中度(K)
K=忙时话务量/全日话务量
K一般为8%~14%
忙时话务量（a）
☆假设每一用户每天平均呼叫次数为C，每次呼叫平 均占用信道的时间为T（单位为秒），K为繁忙小时 集中度，则每个用户忙时话务量为：
用户1 2 3 4 5 6 7 8
信道1
用户 9 10 11 12 13 14 15 16
.
. .
信道2
.
. .
用户m-7 m-6 m-5 m-4 m-3 m-2 m-1 m 独立信道方式示意图
信道n
一、组网技术
信道1
用户1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 …………… m-1 m
一、组网技术
小区制
BSC 另一有线网 BSC BSC P S T N
MSC
BTS BTS
BTS BTS BTS
BTS BTS
BSC
BSC
MSC
BSC
BTS BTS BTS
BTS
BSC
另一有线网
BTS
BTS
小区频率重复再用
3
3 4 1 5 6 7 3 2 5 6 4 4 1 7 3 2
3
2 1
4
1 5
•
按照纠正差错的类型：纠正随机错误、纠正突发错误
•
• • •
按照信息码元和监督码元之间的约束方式分：分组码、卷积码
按照信息码元和附加的监督码元之间的检验关系：线性码、非线性码 按照码字的结构不同：系统码、非系统码 按照码字中每个码元的取值：二进制码 、多进制码