1、1移动通信系统原理与应用授课老师：肖悦授课老师：肖悦)办公地点：电子通信大楼办公地点：电子通信大楼511511房间房间)教师社区：教师社区：http:/http:/ 进入进入 通信学院通信学院 肖悦肖悦 课件下载密码：课件下载密码：c co om mm m)电子邮件电子邮件:2第二章蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统3第二章 蜂窝移动通信系统)学习重点和要求：学习重点和要求：掌握关于蜂窝的概念掌握关于蜂窝的概念掌握频率复用的概念以及频率复用模型掌握频率复用的概念以及频率复用模型掌握同频干扰的计算掌握同频干扰的计算理解信道分配策略以及切换策略理解信道分配策略以及切换策略理解干扰与系统容量之间的关系
2、理解干扰与系统容量之间的关系理解各种提高系统容量的方法理解各种提高系统容量的方法了解中继的概念了解中继的概念掌握服务等级的计算掌握服务等级的计算4第二章 内容 2.1.蜂窝小区的概念和特点蜂窝小区的概念和特点(2.1)2.2.干扰和信道容量干扰和信道容量(2.3)2.3.电信业务流量与服务等级电信业务流量与服务等级(2.4)2.4.信道切换策略信道切换策略(2.2)本章有大量补充内容，请结合课件及参本章有大量补充内容，请结合课件及参考书考书现代移动通信系统现代移动通信系统学习学习52.1.蜂窝小区的概念和特点 62.1.蜂窝小区的概念和特点 2.1.1 大区制移动通信系统大区制移动通信系统2.
3、1.2 频率复用和小区制移动通信系统频率复用和小区制移动通信系统 72.1.1 大区制移动通信网(1/4)大区制大区制在一个服务区域（如一个城市）内只有一个基站，在一个服务区域（如一个城市）内只有一个基站，并由它负责移动通信的联络和控制并由它负责移动通信的联络和控制。大区制移动通信网大区制移动通信网BSMS1MS3MS282.1.1 大区制移动通信网(2/4)早期的移动通信网一般是大区制早期的移动通信网一般是大区制)主要特点：主要特点：基站天线很高，几十几百米基站天线很高，几十几百米基站发射功率大：基站发射功率大：50200W覆盖半径：覆盖半径：3050km)优点：网络结构简单，成本低优点：网
4、络结构简单，成本低)缺点：频谱利用率低，服务性能差，容量小，缺点：频谱利用率低，服务性能差，容量小，一般用户几十几百个，一般用于专网。一般用户几十几百个，一般用于专网。92.1.1 大区制移动通信网(3/4)提高覆盖半径是大区制需解决的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：决定覆盖半径的因素：地球的曲率限制了传输的极限范围地球的曲率限制了传输的极限范围地形环境影响，信号传播可能产生盲区地形环境影响，信号传播可能产生盲区多径反射限制了传输距离多径反射限制了传输距离移动台发射功率小，上行信号传输距离有限（上下移动台发射功率小，上行信号传输距离有限（上下行传输增益差可达行传输增益
5、差可达612dB）102.1.1 大区制移动通信网(4/4)解决上行问题的办法：解决上行问题的办法：如图如图,设置分集接收台设置分集接收台基站发射用全向天线，接基站发射用全向天线，接收用定向天线收用定向天线提高基站接收灵敏度提高基站接收灵敏度 大区制设置分集接收台示大区制设置分集接收台示意图意图MS1MS2BSRdRdRd112.1.蜂窝小区的概念和特点 2.1.1 大区制移动通信系统大区制移动通信系统2.1.2 频率复用和小区制移动通信系统频率复用和小区制移动通信系统 122.1.2 频率复用和小区制移动通信系统 -前言(1/2)小区制网构成方式基本概念小区制网构成方式基本概念小区制：利用小
6、区制：利用频率复用频率复用的概念，将整个服务区的概念，将整个服务区域划分成若干个小区，每个小区分别设置一个域划分成若干个小区，每个小区分别设置一个低发射功率的基站，负责本小区的通信。低发射功率的基站，负责本小区的通信。频率复用：频率复用：N个相邻的小区组成一个区群个相邻的小区组成一个区群(簇簇)将可供使用的频道划分成将可供使用的频道划分成N组组 区群内的每个小区使用不同的频率组区群内的每个小区使用不同的频率组 相邻区群重复使用相同的频率组分配模式相邻区群重复使用相同的频率组分配模式132.1.2 频率复用和小区制移动通信系统 -前言(2/2)基本小区有：（基本小区有：（r0：小区半径）：小区半
7、径）超小区超小区：r0 20km（农村）（农村）宏小区：宏小区：r0 120km（人口稠密地区）（人口稠密地区）微小区：微小区：r0 0.11km（城市繁华区）（城市繁华区）微微小区：微微小区：r0 0.1km（办公室、家庭）（办公室、家庭）)优点：提高频率利用率，组网灵活优点：提高频率利用率，组网灵活)缺点：网络构成复杂缺点：网络构成复杂)按服务区形状分：条状服务区、面状服按服务区形状分：条状服务区、面状服务区务区142.1.2 频率复用和小区制移动通信系统 -条状服务区(1/3)条状服务区条状服务区用户的分布呈条状（或带状），如铁路、公路、用户的分布呈条状（或带状），如铁路、公路、沿海水域
8、等。沿海水域等。小区小区 条状服务区条状服务区152.1.2 频率复用和小区制移动通信系统 -条状服务区(2/3)图图2-1 多频复用方式多频复用方式A1f B2f AB1f 2f AB1f 2f ABC3f 1f 2f ABC1f 2f 3f ABCDABCD1f 1f 2f 2f 3f 3f 4f 4f)可采用多个频率复用可采用多个频率复用 二频复用二频复用 三频复用三频复用 四频复用四频复用162.1.2 频率复用和小区制移动通信系统 -条状服务区(3/3)组网时需确定重叠区及载波组网时需确定重叠区及载波/同频干扰比同频干扰比：重叠区重叠区重叠区太大，越区干扰大重叠区太大，越区干扰大重叠
9、区小，弱电场区可能多。重叠区小，弱电场区可能多。f1ABf2af1ABf2a172.1.2 频率复用和小区制移动通信系统频率复用和小区制移动通信系统 -面状服务区面状服务区(1/11)指服务区不呈条状而是一个宽广的平面指服务区不呈条状而是一个宽广的平面182.1.2 频率复用和小区制移动通信系统 -面状服务区(2/11)小区形状：应该是规则结构：圆形（全向天线），小区形状：应该是规则结构：圆形（全向天线），三角形，正方形，六边形三角形，正方形，六边形r192.1.2 频率复用和小区制移动通信系统 -面状服务区(3/11)蜂窝的由来：蜂窝的由来：202.1.2 频率复用和小区制移动通信系统 -面
10、状服务区(4/11)按基站对小区的覆盖方式：按基站对小区的覆盖方式：中心激励：中心激励：基站位于小区中心，有基站位于小区中心，有时会有辐射阴影。时会有辐射阴影。顶点激励：顶点激励：在顶点上设置基站，并采在顶点上设置基站，并采用三个互成用三个互成120120的定向天的定向天线，以避免辐射阴影线，以避免辐射阴影。212.1.2 频率复用和小区制移动通信系统 -面状服务区(5/11)簇（区群）：簇（区群）：共同使用全部可用频率的共同使用全部可用频率的N个小区叫做一簇个小区叫做一簇(区群区群)）若若N越小，则系统中区群复制得越多，系统容量越越小，则系统中区群复制得越多，系统容量越大，频率的利用率越高。
11、大，频率的利用率越高。N 叫 做 区 群 的 大 小，典 型 值叫 做 区 群 的 大 小，典 型 值 3、4、7、9、12、构成蜂窝网的二次几何图形构成蜂窝网的二次几何图形222.1.2 频率复用和小区制移动通信系统 -面状服务区(6/11)设蜂窝移动系统共有设蜂窝移动系统共有S个不同的双向信道个不同的双向信道)其簇的大小为其簇的大小为N)簇内每个小区分配有簇内每个小区分配有K个信道，小区间信个信道，小区间信道分配各不相同道分配各不相同)簇在系统中复制簇在系统中复制M次次)则则 S=KN C=MKN=MSAAABCCCBBBCA232.1.2 频率复用和小区制移动通信系统 -面状服务区(7/
12、11)构成簇的基本条件：构成簇的基本条件：基本图案（簇）能彼此邻接且无空隙地覆盖基本图案（簇）能彼此邻接且无空隙地覆盖整个面积。整个面积。相邻单元（簇）中，同频道的小区间距离相相邻单元（簇）中，同频道的小区间距离相等，且为最大。等，且为最大。242.1.2 频率复用和小区制移动通信系统 -面状服务区(8/11)满足上述两个条件的簇的形状和簇内小区数满足上述两个条件的簇的形状和簇内小区数N是是有限的，并且有限的，并且N应该满足下式：应该满足下式：a 和和b分别为相邻同频小区之间的二维距离（相邻小区分别为相邻同频小区之间的二维距离（相邻小区数），都为正整数，不能同时为零数），都为正整数，不能同时为
13、零28272521191613129743N435434323221b230120120101a22Naabb 252.1.2 频率复用和小区制移动通信系统 -面状服务区(9/11)簇内同频小区位置的确簇内同频小区位置的确定定 沿着任意一条六边形沿着任意一条六边形边的垂线方向移动边的垂线方向移动a个小区，并逆时针方个小区，并逆时针方向旋转向旋转6060，再移动，再移动b个小区。个小区。图图 2.3 确定同频小区的方法确定同频小区的方法AaADb262.1.2 频率复用和小区制移动通信系统 -面状服务区(10/11)常见正六边形小区群的图案常见正六边形小区群的图案ACBN=3,a=1,b=1DA
14、CBN=4,a=0,b=2N=7,a=1,b=2DCBAEFG272.1.2 频率复用和小区制移动通信系统 -面状服务区(11/11)思考：画一个思考：画一个N=4的蜂窝系统结构，要求至少包括的蜂窝系统结构，要求至少包括3个区群，将簇中小区所用频率组用个区群，将簇中小区所用频率组用A,B,C,D标识。标识。1.N=4对应的对应的2维坐标：维坐标：a=2,b=0DACBDACBDACB3.确定相邻区群确定相邻区群2.N=4的基本区群形状：的基本区群形状：DACBN=4,a=2,b=028第二章 内容 2.1.蜂窝小区的概念和特点蜂窝小区的概念和特点 2.2.干扰和信道容量干扰和信道容量 2.3.
15、电信业务流量与服务等级电信业务流量与服务等级 2.4.信道切换策略信道切换策略 292.2.干扰和信道容量302.2.干扰和信道容量干扰和信道容量 -前言前言(1/2)干扰是蜂窝无线系统性能的主要限制因素。干扰是蜂窝无线系统性能的主要限制因素。噪声噪声内部噪声，人为噪声，自然噪声内部噪声，人为噪声，自然噪声 邻频干扰邻频干扰相邻频率之间的干扰相邻频率之间的干扰 同频干扰同频干扰相同频率之间的干扰相同频率之间的干扰 互调干扰互调干扰器件特性造成的干扰器件特性造成的干扰 多址干扰多址干扰码字相关带来的干扰码字相关带来的干扰312.2.干扰和信道容量 -前言(1/2)一对矛盾：同频干扰一对矛盾：同频
16、干扰频谱利用率频谱利用率同频小区之间距离越小，频谱利用率越高，同频小区之间距离越小，频谱利用率越高，但但同频干扰越大同频干扰越大；同频小区之间距离越大，则同频干扰越小，同频小区之间距离越大，则同频干扰越小，但但频谱利用率降低频谱利用率降低。322.2.干扰和信道容量 2.2.1 同频干扰同频干扰2.2.2 相邻频道的干扰相邻频道的干扰2.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善蜂窝小区的系统容量及改善332.2.1 同频干扰 -前言)同频干扰：同频干扰：指所有落到接收机同带内的、与有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用信号频率相同或相近的无用信号所产生的干扰扰。)在
17、诸多干扰因素中，同频干扰主要地决定了蜂在诸多干扰因素中，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特征（同频），所以，在接收端无法滤除和抑制同频干扰。干扰。342.2.1 同频干扰 -前言)在蜂窝移动通信中，由于采用了频率复用提高在蜂窝移动通信中，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。频谱利用率，所以同频干扰不可避免。)定义定义同频小区：使用相同频率的小区。同频小区：使用相同频率的小区。同频复用距离同频复用距离(D)：当信号当信
18、号/同频干扰比满足通信质量要求或达到规定同频干扰比满足通信质量要求或达到规定的的C/I指标时，两个同频小区之间的距离。指标时，两个同频小区之间的距离。352.2.1 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。制移动通信网频率分配的依据。两频复用和三频复用的带状服务区（图示）两频复用和三频复用的带状服务区（图示）ABABABCABABCDD1f 3f 1f 1f 1f 1f 2f 2f 2f 2f 2f 3f 362.2.1 同频干扰 2.2.1.1 信号信号/同频干扰比同频干扰比 2.2.1.2 条状服务区的条状服务区
19、的C/I 2.2.1.3 面状服务区的面状服务区的C/I 1).全向小区系统的全向小区系统的C/I 2).定向小区系统的定向小区系统的C/I372.2.1.1 信号/同频干扰比 )信号信号/同频干扰比同频干扰比(只考虑两个单独的小只考虑两个单独的小区区)同频同频小区小区A同频干扰示意图同频干扰示意图Q=D/r0DMSr0同频同频小区小区B D 为同频复用距离为同频复用距离 r0 为小区半径为小区半径 Q=D/r0 为同频复用比为同频复用比382.2.1.1 信号/同频干扰比 )假设假设A、B基站具有相同的发射功率，则移动台基站具有相同的发射功率，则移动台处的信号处的信号/同频干扰比主要取决于传
20、输损耗差同频干扰比主要取决于传输损耗差对移动信道的测量表明，任一点接收到的平均信号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能量随发射机和接收机之间距离的幂指数下降AMSDIr0DSB0nrTPdPd 392.2.1.1 信号/同频干扰比)路径损耗差路径损耗差)信号信号/干扰比干扰比 00/()()40lg(/)=40lg40lg40lg1 SSTIISISSSC IPLPLLLD DD DD rDQr 40lg(/),ISISsIsILLDDLLDD 其其中中和和分分别别是是经经过过距距离离和和的的传传输输损损耗耗 /40lg1 QC I 402.2
21、.1 同频干扰 2.2.1.1 信号信号/同频干扰比同频干扰比 2.2.1.2 条状服务区的条状服务区的C/I 2.2.1.3 面状服务区的面状服务区的C/I 1).全向小区系统的全向小区系统的C/I 2).定向小区系统的定向小区系统的C/I41 2.2.1.2 条状服务区的C/I(1/3)条状服务区中移动台的条状服务区中移动台的C/I 与与D、r0、a和和K的关的关系系1，只考虑一个相邻同频小区，只考虑一个相邻同频小区 如图，双频复用，如图，双频复用，A,C同频，同频，D=4r0-2a，C/I=00/40 lg40 lg1DrCIQdBr J3r0-2ar0ACD=2*2r0-2a42 2.
22、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考虑多个同频小区的影响(m)对条状小区，典型的对条状小区，典型的,m=2A1f A1f A1f B2f B2f B2f 0/()40lg110lg()(dB)一个同频小区DC ICmImr 43 2.2.1.2 条状服务区的C/I(3/3)例，在例，在a=0，m=2时，求同频复用比分别为时，求同频复用比分别为8、6、4时，系统所需要的频率组时，系统所需要的频率组 1.因为因为a=0，所以，所以 D/r0=2K 00/40lg110lg()40lg 2110lg()(dB)aDC ImKmr 123同频小区之间应隔的小区同频小区之
23、间应隔的小区234所需频率组所需频率组(K)162530.8C/I（dB）468同频复用比同频复用比(D/r0)信干比信干比频谱利用率频谱利用率2.442.2.1 同频干扰 2.2.1.1 信号信号/同频干扰比同频干扰比的推导的推导 2.2.1.2 条状服务区的条状服务区的C/I 2.2.1.3 面状服务区的面状服务区的C/I 1).全向小区系统的全向小区系统的C/I 2).定向小区系统的定向小区系统的C/I452.2.1.3 面状服务区的C/I)同频复用距离：同频复用距离：)同频复用比：同频复用比：N347912R33.54.65.26.003DNr 03DRNr 表表 4-4462.2.1
24、.3 面状服务区的C/I)结论：结论：N越大，则意味着同频小区间距离越远，同越大，则意味着同频小区间距离越远，同频干扰越小。频干扰越小。N越小，则意味着一个系统中可有更多的区越小，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。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，信质量的前提下，N应取最小值为好。应取最小值为好。472.2.1.3 面状服务区的C/I)需要掌握两种同频干扰的估计：需要掌握两种同频干扰的估计：全向小区系统的全向小区系统的C/Ia).系统平均系统平均C/I b).最坏情况下的最坏情
25、况下的C/I定向小区系统的定向小区系统的C/I482.2.1 同频干扰 2.2.1.1 信号信号/同频干扰比同频干扰比的推导的推导 2.2.1.2 条状服务区的条状服务区的C/I 2.2.1.3 面状服务区的面状服务区的C/I 1).全向小区系统的全向小区系统的C/I 2).定向小区系统的定向小区系统的C/I491).全向小区系统C/I的计算(1/10)两种同频干扰的影响两种同频干扰的影响(a)BS接收接收(b)MS接收接收MSMSMSMSMSMSBSMSBSBSBSBSBSBSMSr0DBS1.全向小区系统全向小区系统C/I的计算的计算501).全向小区系统C/I的计算(2/10)全向小区系
26、统全向小区系统C/I的计算的计算如图，同频小区围绕如图，同频小区围绕着某一小区可分为多着某一小区可分为多层。层。来自第一层的同频干来自第一层的同频干扰最强。扰最强。分析时，可只考虑第分析时，可只考虑第一层同频干扰。一层同频干扰。同频小区分布同频小区分布1第一层第一层111111第二层第二层111第三层第三层11511).全向小区系统C/I的计算(3/10)1.C/I计算计算(以以MS接收为例接收为例)：m:干扰源的总数干扰源的总数(典型值：典型值：6)Ik为相互独立的第为相互独立的第k个干扰源对移动台接收个干扰源对移动台接收机的干扰功率机的干扰功率 回顾路径损耗：任一点接收到的平均信号能量随回
27、顾路径损耗：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发射机和接收机之间距离的幂指数下降(一般一般n=4)。1mKkCCII 521).全向小区系统C/I的计算(4/10)1)设所有设所有BS发射功率相同，同频复用距离发射功率相同，同频复用距离为为D，小区半径为，小区半径为r0，干扰台离，干扰台离MS的距离的距离分别为分别为Dk(k=1,2m)MSBSBSBSBSBSBSr0DBSD1D2D3D4D5D6531).全向小区系统C/I的计算(5/10)01101nmmnnKKkkDrDr 00nTrCPd 2)有效信号：有效信号：10nmkTkDIPd 3)无效信号：无效信号
28、：0100nnmkTTkrDCPPddI 4)全向小区系统全向小区系统C/I：541).全向小区系统C/I的计算(6/10)全向小区系统全向小区系统C/I的计算的计算a)系统平均系统平均C/I b)最坏情况下全向天线系统最坏情况下全向天线系统C/I551).全向小区系统C/I的计算(7/10)a).系统平均系统平均C/I：令令Dk=D，并注意到同频复用比，并注意到同频复用比:101nmKkCDrI 03DRNr 01nDmr 011 nnDRmrm 11 336nnNNm 561).全向小区系统C/I的计算(8/10)举例说明：举例说明：蜂窝小区蜂窝小区N=7的模式，设的模式，设n=4，求其载
29、干比。，求其载干比。解：解：满足满足17dB载干比的要求。载干比的要求。41/373.518.7176C INdBdB 571).全向小区系统C/I的计算(9/10)b).最坏情况下全向天线系统最坏情况下全向天线系统C/I的计算：的计算：将最短干扰距离将最短干扰距离()()带入计算：带入计算：以此以此C/I值为依据进行系统值为依据进行系统设计，即使是在业务繁忙设计，即使是在业务繁忙时也能有好的系统性能时也能有好的系统性能0KDDr 最坏情况下的同频干扰最坏情况下的同频干扰r0DDD-r0D-r0D+r0D+r0MSBSBSBSBSBSBSBS 1011/nmnKkCDRmrI 581).全向小
30、区系统C/I的计算(10/10)思考：若某蜂窝系统要求载干比思考：若某蜂窝系统要求载干比C/I在任何情况下都在任何情况下都必须大于必须大于14dB，求其允许的最小区群大小？，求其允许的最小区群大小？14(dB)1.强调强调“任何情况任何情况”，适用最坏情况下全向天线系统，适用最坏情况下全向天线系统C/I的分析的分析2.最坏情况下全向天线系统最坏情况下全向天线系统C/I与与N的关系：的关系：1011/nmnKkCDRmrI m in7N 3.求解求解：344 1/631/6RNRN 592.2.1 同频干扰 2.2.1.1 信号信号/同频干扰比同频干扰比的推导的推导 2.2.1.2 条状服务区的
31、条状服务区的C/I 2.2.1.3 面状服务区的面状服务区的C/I 1).全向小区系统的全向小区系统的C/I 2).定向小区系统的定向小区系统的C/I602).定向小区系统C/I的计算)利用定向天线利用定向天线可以降低同频可以降低同频干扰干扰(顶点激励顶点激励)m=3(3天线天线)m=1(6天线天线)120120定向覆盖的同频干扰定向覆盖的同频干扰 DCBAEFGDDDDDDDDDDDDD612.2.干扰和信道容量 2.2.1 同频干扰同频干扰2.2.2 相邻频道的干扰相邻频道的干扰2.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善蜂窝小区的系统容量及改善622.1.2 相邻频道的干扰（1/4）)邻道干扰是
32、一种来自相邻的或相近的频道的干扰邻道干扰是一种来自相邻的或相近的频道的干扰 通常讨论小区内频距最小的频道间干扰。通常讨论小区内频距最小的频道间干扰。干扰台干扰台B移动台移动台Af2f1632.1.2 相邻频道的干扰（2/4）)邻近频道干扰的主要产生原因：非理想滤波器邻近频道干扰的主要产生原因：非理想滤波器可以通过接收机滤波器阻带衰减设计，最大程度地可以通过接收机滤波器阻带衰减设计，最大程度地衰减邻道干扰。衰减邻道干扰。f理想滤波器理想滤波器f实际滤波器实际滤波器642.1.2 相邻频道的干扰（3/4）)阻带衰减：对远离接收机通带的干扰进行抑制阻带衰减：对远离接收机通带的干扰进行抑制fdfu通带
33、通带阻带阻带KdB/Oct652.1.2 相邻频道的干扰（4/4）)减小邻道干扰的措施减小邻道干扰的措施提高收发信机滤波器性能。提高收发信机滤波器性能。合理调整信道分配，在频率管理中在同一小区不合理调整信道分配，在频率管理中在同一小区不分配相邻的频点，并提供足够的保护间隔。分配相邻的频点，并提供足够的保护间隔。移动台具有自适应控制功率的能力。移动台具有自适应控制功率的能力。66近端对远端干扰)远近效应：远近效应：近端无用的强信号抑制远端有用的弱信号近端无用的强信号抑制远端有用的弱信号 基站接收的有用信号功率基站接收的有用信号功率PA30，提高不明显，共用不宜提高不明显，共用不宜太多。太多。12
34、12.3.4 通信系统服务质量和负荷能力(15/15)系统信道设计总结：系统信道设计总结：选定选定B，正确选定，正确选定a(一般公网一般公网0.01Erl，专，专网网0.06Erl)采用信道共用，根据采用信道共用，根据B和和a确定确定M与与n的值。的值。122第二章 内容 2.1.蜂窝小区的概念和特点蜂窝小区的概念和特点 2.2.干扰和信道容量干扰和信道容量 2.3.电信业务流量与服务等级电信业务流量与服务等级 2.4.信道切换策略信道切换策略 1232.4.信道切换策略1242.4.信道切换策略 2.4.1信道切换原理信道切换原理2.4.2 实际系统切换的一些考虑实际系统切换的一些考虑125
35、 2.4.1信道切换原理(1/9)信道切换信道切换:当前正在通信的移动台与服务基站之间的链路转移到另一个新基当前正在通信的移动台与服务基站之间的链路转移到另一个新基站的过程站的过程)目的：目的：实现蜂窝移动通信的实现蜂窝移动通信的“无缝隙无缝隙”覆盖，保证移动台跨区时通信的连覆盖，保证移动台跨区时通信的连续性。续性。)分类：分类：按实现技术分为：按实现技术分为：1.1.硬切换：新的连接建立前，先中断旧的连接。例硬切换：新的连接建立前，先中断旧的连接。例如如GSMGSM系统。系统。2.2.软切换：指既维持旧的连接，又同时建立新的连软切换：指既维持旧的连接，又同时建立新的连接。例如接。例如CDMA
36、CDMA系统。系统。126 2.4.1信道切换原理(2/9)切换过程切换过程 包括识别新小区和分配给移动台在新小区包括识别新小区和分配给移动台在新小区的语音信道和控制信道。的语音信道和控制信道。)切换的原因：切换的原因：小区信号的强度或质量下降到由系统规定的一定参数小区信号的强度或质量下降到由系统规定的一定参数以下，此时移动台被切换到信号较强的相邻小区。以下，此时移动台被切换到信号较强的相邻小区。由于小区业务信道容量全被占用或几乎全被占用，这由于小区业务信道容量全被占用或几乎全被占用，这时移动台被切换到业务信道容量较空闲的相邻小区。时移动台被切换到业务信道容量较空闲的相邻小区。127 2.4.
37、1信道切换原理(3/9)切换的准则切换的准则决定何时需要进行越区切换，通常根据移动决定何时需要进行越区切换，通常根据移动台处接收的平均信号强度，或信噪比、信干台处接收的平均信号强度，或信噪比、信干比、误比特率等参数。比、误比特率等参数。)切换过程控制主要有三种切换过程控制主要有三种：移动台控制的越区切换移动台控制的越区切换 网络控制的越区切换网络控制的越区切换 移动台辅助的越区切换移动台辅助的越区切换128 2.4.1信道切换原理(4/9)(1)移动台控制的越区切换移动台控制的越区切换 移动台连续监测当前基站和几个越区时的候移动台连续监测当前基站和几个越区时的候选基站的信号强度和质量，当满足某
38、种越区选基站的信号强度和质量，当满足某种越区切换准则后，移动台选择具有可用业务信道切换准则后，移动台选择具有可用业务信道的最佳候选基站，并发送越区切换请求。的最佳候选基站，并发送越区切换请求。DECT等小系统常采用，在大系统中容易引等小系统常采用，在大系统中容易引起切换冲突。起切换冲突。129 2.4.1信道切换原理(5/9)(2)网络控制的越区切换网络控制的越区切换基站监测来自移动台的信号强度和质量，当基站监测来自移动台的信号强度和质量，当信号低于某个门限后，网络开始安排向另一信号低于某个门限后，网络开始安排向另一个基站的越区切换。个基站的越区切换。缺点：若缺点：若MS失去联系，将造成信号中
39、断。失去联系，将造成信号中断。第一代模拟系统采用此方法第一代模拟系统采用此方法切换时间长，可达切换时间长，可达10S。130 2.4.1信道切换原理(6/9)(3)移动台辅助的越区切换移动台辅助的越区切换网络要求移动台测量其周围基站的信号并把网络要求移动台测量其周围基站的信号并把结果报告给旧基站，网络根据测试结果决定结果报告给旧基站，网络根据测试结果决定何时进行越区切换以及切换到哪一个基站。何时进行越区切换以及切换到哪一个基站。第二代系统第二代系统GSM，CDMA都采用此方法。都采用此方法。特点：时间快，切换过程特点：时间快，切换过程1s2s，信号中断，信号中断1s。131 2.4.1信道切换
40、原理(7/9)信道切换按照切换的性质可分：信道切换按照切换的性质可分：同基站内不同扇区的切换、微小区与宏小区之间的切换、不同基站内不同扇区的切换、微小区与宏小区之间的切换、不同运营商之间的切换等等同运营商之间的切换等等132 2.4.1信道切换原理(8/9)不同系统采用不同的切换策略不同系统采用不同的切换策略 切换次数和中断次数最小切换次数和中断次数最小 无明显干扰的快速通话转接无明显干扰的快速通话转接对新呼叫阻塞的影响最小对新呼叫阻塞的影响最小133 2.4.1信道切换原理(9/9)越区切换时的信道分配越区切换时的信道分配 越区切换时的信道分配涉及切换优先问题。越区切换时的信道分配涉及切换优
41、先问题。系统处理切换请求时常采用越区切换请求优系统处理切换请求时常采用越区切换请求优先于初始呼叫请求。先于初始呼叫请求。保留小区中所有信道中的一小部份，专门服务切保留小区中所有信道中的一小部份，专门服务切换请求换请求,但信道利用率降低但信道利用率降低 对切换请求进行排队。对切换请求进行排队。1342.4.信道切换策略 2.4.1信道切换原理信道切换原理2.4.2 实际系统切换的一些考虑实际系统切换的一些考虑1352.4.2 实际系统切换的一些考虑(1/3)微小区高速移动切换的问题微小区高速移动切换的问题在微小区，高速移动用户仅有很少时间就需在微小区，高速移动用户仅有很少时间就需切换，对系统压力
42、太大，切换，对系统压力太大，一种宏小区与微小区相结合的伞状小区结构，一种宏小区与微小区相结合的伞状小区结构，切换时采用宏小区信道可解决上述问题。切换时采用宏小区信道可解决上述问题。1362.4.2 实际系统切换的一些考虑(2/3)伞状小区方法伞状小区方法 使用不同高度的天线和不同强度的功率，在一个站点设使用不同高度的天线和不同强度的功率，在一个站点设置相对置相对“大的大的”和和“小的小的”覆盖区以减少高速移动用户覆盖区以减少高速移动用户的切换。的切换。1372.4.2 实际系统切换的一些考虑(3/3)小区拖尾小区拖尾 由于用户离开基站速度较慢，平均信号能量由于用户离开基站速度较慢，平均信号能量
43、衰减不快，达不到切换门限，造成潜在的干扰衰减不快，达不到切换门限，造成潜在的干扰和话务量管理问题。可以通过调整切换门限和和话务量管理问题。可以通过调整切换门限和无线覆盖参数来解决。无线覆盖参数来解决。138作 业)简述同频干扰与频谱利用率的关系简述同频干扰与频谱利用率的关系)已知条状服务区要求载波已知条状服务区要求载波/干扰比大于干扰比大于25dB，问至少需要多少个频率组？，问至少需要多少个频率组？)已知蜂窝系统中，簇的大小为已知蜂窝系统中，簇的大小为4，以图的，以图的形式画出至少形式画出至少2个相邻的区群。并用个相邻的区群。并用A、B、C等标注出区群中的每一个小区。等标注出区群中的每一个小区
44、。139作业)对比两种提高系统容量方法的特点对比两种提高系统容量方法的特点)若某蜂窝系统为若某蜂窝系统为FDD方式，工作频段为方式，工作频段为25MHz，波道间隔为，波道间隔为25kHz，若使载干，若使载干比比C/I（假设仅考虑第一层最坏情况下（假设仅考虑第一层最坏情况下的同频干扰，路径传输损耗因子为的同频干扰，路径传输损耗因子为4）大于大于14dB，按等频距分配法，该如何，按等频距分配法，该如何分配波道？分配波道？140作业)移动通信网的某个小区共有移动通信网的某个小区共有100个用户，平均个用户，平均每用户每用户C=5次次/天，天，T=180次次/秒，秒，K=14。问。问为保证呼损率小于为保证呼损率小于5，需共用的信道数是几，需共用的信道数是几个？若允许呼损率达个？若允许呼损率达20，共用信道数可以，共用信道数可以节省几个？节省几个？)设某基站有设某基站有8个无线信道，移动用户的忙时话个无线信道，移动用户的忙时话务量为务量为0.01爱尔兰，要求呼损率爱尔兰，要求呼损率B=0.1。问若。问若采用专用呼叫信道方式能容纳多少用户？波采用专用呼叫信道方式能容纳多少用户？波道利用率为多少？若采用其它的波道自动选道利用率为多少？若采用其它的波道自动选择方式，那么容纳的用户数和波道利用率又择方式，那么容纳的用户数和波道利用率又为多少？为多少？
