移动通信系统第二章

（2）信道的自动选择方法



多信道技术的主要问题是怎样自动选择 信道 传统方法（人工选择→老式电话机） 自动选择方法：

专用呼叫信道方式 循环定位方式
① 专用呼叫信道方式


在给定的多个共用信道中，选择一个信 道专门作为呼叫信道，以完成建立通信 联系的信道分配，而其余信道作为话务 信道。 适合：大系统、多信道、蜂窝移动通信 系统采用此方式，一个小区内有几十个 信道、一次呼叫在几百毫秒。
③ 面状服务区与蜂窝结构
满足小区条件的簇的形状和 N 是有限的
N a 2 ab b 2
a、b 为簇之间的二维距离，a、b 为正整数，不能同时为零。
N a b
3 1 1
4 0 2
7 1 2
9 0 3
12 2 2
13 1 3
16 0 4
19 2 3
③ 面状服务区与蜂窝结构

找某一小区的相距最近的同频相邻小区 按下步进行：沿着任意一条六边形链移 动 a 个小区，并时钟旋转 60°再移动 b 个 小区
最坏结果计算： 将最短干扰距离定为平均数 D K D R
C 1 n Q 1 I m C 28 14.47dB 例：N=7 I
⑤邻频干扰

相邻频率的信号干扰产生的原因： 发射信号的杂散、谐波 接收机滤波问题 解决办法：采用信道分配不相邻的方法。
3、提高系统容量的方法 ① 小区分裂
CDMA小区大小


在一个噪声受限的系统中，小区的大小 主要取决于接收机的灵敏度。 在干扰受限的CDMA系统中，小区大小主 要由其他用户的干扰程度来确定，在反 向链路上，信干比SIR、同时通信的用户 数M、最大移动台发射功率确定了小区大 小。
CDMA网络设计与建设 中需解决的重要问题
前向和反向链路的平衡 导频信道规划 解决导频污染问题



提高覆盖半径是大区制需解决的问题 决定覆盖半径的因素为： 地球的曲率 地形影响 多径反射 移动台发射功率小，上行信号传输距离 有限（上下行差可达6~12dB）
1、大区制移动通信网 （续）



解决上行信号问题的办法： 设置分集接收台 基站发射用全向天线 基站接收用定向天线（可有8~10dB增益） 提高基站接收灵敏度 同频转发
② 循环定位方式



基站在空闲信道中可选择一个空闲信道，作为 临时的呼叫信道，在此信道上基站发出呼叫信 号在给定的多个共用信道中，没有专门指定的 话务信道和呼叫信道，具体哪一个信道临时作 为呼叫信道使用由基站控制，每个信道都有机 会临时担当呼叫信道。 优点：信道利用率高，全部信道可通话，适用 于中小容量的系统 缺点：处理时间长，有呼叫冲突现象。
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二、移动通信组网
1、大区制移动通信网



早期的移动通信网一般是大区制 主要特点： 基站天线很高：几十米至几百米 基站发射功率大：50~200W 覆盖半径：30~50公里 优点：网络结构简单、成本低 缺点：容量小，一般用户几十至几百个，一 般用于专网
1、大区制移动通信网 （续）


实际的面状小区的覆盖，基站天线全向辐射时 为一个圆，实际为不规则，有重叠区。 为了理论分析和设计方便，用全覆盖的形状代 表，可用全六边形、四面形、三角形，面积最 大、最直接的为六边形。
③ 面状服务区与蜂窝结构


一个蜂窝系统构成的基本条件： 基本图案能彼此邻接且无空隙地覆盖整 个面积。 相邻单元中，同频道的小区间距离相等， 且为最大。


在FDMA系统中组网的原则是从提高频率 利用率的角度，在保持满意的通信质量 的前提下，簇应取最小值最好。即平衡 由同频干扰引起的服务质量和频谱效率， 决定用户容量。 在CDMA系统中核心的问题是限制减少区 内和区外的干扰，得到最大容量。
CDMA系统与FDMA系统组网的区别
FDMA系统 CDMA系统

前向链路过弱或反向链路过强
三、移动通信信道设计
1、系统信道分配策略
(小区间信道分配)

固定信道分配：每小区频率固定 动态信道分配：按需分配 固定与动态相结合：借用信道分配
2、多信道共用技术与信道设计
（1）小区内多信道共用的概念



独立信道方式：用户在指定信道上工作， 信道利用率不充分。 多信道共用：任何一个小区内的移动用 户可选取小区内空闲信道，所有信道对 用户共用。 多信道共用提高了小区内信道利用率。
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③呼叫中断概率

在一个小时内建立的 Q次呼叫中，若N次 丢失，则呼叫中断概率为N/Q，呼叫中断 概率跟系统设计、严重干扰、越区切换 等有关。
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④ 通信概率



移动通信由于受地形的影响和无线信号传播裒落影响， 不可能达到覆盖范围的100％。 通信概率是指移动用户在给定服务区域进行成功通话 （达到规定通话质量）的概率，它包括位置概率和时 间概率。 我国公网规定：城市通信概率≥90%，农村通信概率 ≥50% 专网则要求较高，如铁路通信要求通信概率(在3级话 音质量下)≥95%，。 ，
② 条状服务区
双频复用时，C/I 为：
4 R R 2a 3R 2a C / I 40 lg 40 lg dB R R
n 频组复用时，C/I 为：
2n 1R na C / I 40 lg dB
R
③ 面状服务区与蜂窝结构
① 同频干扰与同频复用比
DR 在蜂房系统中： C / I 40 lg R
C / I 40 lg Q 1 （dB）
I：主要取决于同频干扰。
① 同频干扰与同频复用比

推导：
DS DI
D D I DS R DS
① 同频干扰与同频复用比
C PT LS （传输损耗）dBw
简化：只考虑第一层的干扰，小区一样大， DK D
n C 1 D 1 n 1 Q 3N I m R m m n

一般取n=4（城市环境）
④ 蜂窝系统的同频干扰
例：N=7 的小区
1 C/I 6
3N
4
73.5 18.7dB 17dB
④ 蜂窝系统的同频干扰
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① 话音质量和信噪比要求
话音质量的评定往往采用主观评定的办法，CCITT将 评分质量分为五级
级别 评定类别 5 优 4 良 3 中 2 差 1 劣 人的印象标准 几乎无噪声和失真，细节清晰可辨 有可感觉的轻微噪声和失真 有令人烦恼的噪声和失真 有令人非常烦恼的噪声和严重失真 语言几乎不可懂

频分多址小区制组网的核心问题是频率 复用。 码分多址小区制组网的核心问题是干扰 抑制。

① 同频干扰与同频复用比



频率复用：小区内基站的工作频率，由于电 波传播损耗产生的隔离度，可以在相隔一定 距离后的另一小区重复使用。 研究同频干扰和同频小区间的距离是频率复 用的依据。 同频小区间的距离取决于能容的同频干扰。 同频干扰又取决于话音质量要求的载噪比 （C/N）或C/I。

④ 蜂窝系统的同频干扰
C C m I IK
k 1
m：干扰源的总数
I k ：相互独立的第 k 个干扰源对移动接收机的干扰功率
④ 蜂窝系统的同频干扰
可设各小区干扰功率一样：
C R n m I n DK
k 1
1 DK k 1 R
m n
④ 蜂窝系统的同频干扰
I PT LI
dBw
C / I L I LS D DS 40 lgDI / DS 40 lg D S 40 lgQ 1
② 条状服务区


可采用多个频率复用，二频复用，三频，四 频… 复用时需确定重叠区：重叠区太大，越区干扰 大，重叠区小，弱电场区可能多。
③ 面状服务区与蜂窝结构

簇：共同使用全部可用频率的N个小区叫做一

簇，若系统中簇复制得越多，则系统容量越大， 频率的利用率越高。 因数 N 叫做簇的大小，典型值 3 、 4 、 7 、 9 、 12 、……
③ 面状服务区与蜂窝结构



来自百度文库
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 簇，频率利用率高，有更多的容量。 N的选取原则：从提高频率利用率的角度， 在保持满意的通信质量的前提下，N应取 最小值最好。
2、小区制网构成方式



基本小区有：（r：小区半径） 超小区： r ＞20km（农村） 宏小区： r ＝1-20km（人口稠密地区 微小区： r ＝0.1-1km（城市繁华区） 微微小区： r ＜0.1km（办公室、家庭） 优点：提高频率利用率，组网灵活 缺点：网络复杂
小区制组网的核心问题



小区分裂是频率复用外，提高蜂窝网容 量及频谱效率的又一重要概念 小区分裂是解决网中用户的增加，解决 网中用户密度的不同的有效方法 小区分裂为：在原小区的基础上增加新 基站，如常用1：4方案，新小区半径是 原小区的一半
② 划分扇区

利用定向天线来改变同频干扰，从而可 选较小簇，一般用120°扇区
现代无线与移动通信系统 第二章
李少谦
电子科技大学
第二章 移动通信组网与系统设计
一、移动通信网性能指标
① 话音质量和信噪比要求



话音传输质量以接收机输出端音频频带内的信噪比 S/N 或载噪比C/N来表示，业务种类不同，要求不同（公网 高，专网低）。 移动数据传输常用误码率，一般只有10-4左右，常用纠 错等方法提高。 误码率一般用Eb/No（归一化信噪比）作为常数来计算， Eb/No为折合到接收机输入端的比特能量Eb与噪声的单 边功率谱密度No之比值。

前向和反向链路的平衡

前向链路功率过大会对其它小区的移动 台造成不必要的干扰。而反向链路的功 率过大则会降低小区的有效容量。因此 设计系统的目的就是使两个边界取得一 致，对系统进行平衡，使前向链路覆盖 区与反向链路损耗在容许范围的区域边 界恰好重叠。
链路平衡

前向链路过强或反向链路过弱
链路平衡
① 同频干扰与同频复用比
同频小区图示： D A R MS B

D：同频基站间的距离为同频复用距离 R：小区半径
① 同频干扰与同频复用比



定义：Q=D/R为同频复用比 同频复用比告诉我们： Q↓复用次数越多，系统容量越大； Q↑ 复用次数越少，话音质量好，干扰小。 Q的选取主要考虑C/I比，C/I取决于同频干扰射 频防卫度，射频防卫度是满足接收质量要求时 的射频信号与干扰信号之比（射频防卫度，一 般定为话音4级时为17dB、3级时为12dB）。
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② 服务等级（GOS）




服务等级用呼损率B表示 B：在一个正常运行的系统中，忙时呼叫被阻塞的概率， 单位为Erlang。 服务等级决定于系统中同时发出的呼叫数、总话务量、 信道数量、系统设计等 呼损率包括无线信道呼损和中继电路呼损。 我国规定：无线信道B≤0.05，在话务密度高的地区 B≤0.02，中继电路B应更低。
4、CDMA系统组网



CDMA系统每一小区采用相同的频率(可 有多个载波频率)，CDMA的小区如同 FDMA系统中的簇。 CDMA系统组网取决于每一小区的大小和 小区内的容量。 CDMA系统是干扰受限的系统，其干扰取 决于邻区的同信道干扰和小区内的同信 道干扰。
CDMA系统与FDMA系统组网的区别
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① 话音质量和信噪比要求



公网一般要求≥4级，专网≥3级 对于不同的移动业务，各国对S/N或C/N 的规定不一样。 中国：模拟通信，移动用户与固定市话、 长话用户通话时，要求S/N为大于29dB 或C/N为17dB，相当于4级话音。 美国AMPS网要求C/N大于18dB，日本要 求20dB，
③ 面状服务区与蜂窝结构
同频小区的距离为 D 3 N R ，R 为小区辐射半径。
D 同频复用比 Q 3 N R
因此有相对应的关系 N Q D 3 3 3R 4 3.5 3.5R 7 4.6 4.6R 9 5.2 5.2R 12 6.0 6R
④ 蜂窝系统的同频干扰
全向天线时 的同频干扰
（3）系统信道数的设计