移动通信系统原理与应用授课老师： 授课老师：肖悦 办公地点：电子通信大楼511 511房间 办公地点：电子通信大楼511房间 教师社区： 教师社区： http://teacher. & 进入 & 通信学院 & 肖悦 课件下载密码： 课件下载密码：comm 电子邮件:xiaoyue@ 电子邮件:xiaoyue@1第二章蜂窝移动通信系统2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 掌握频率复用的概念以及频率复用模型 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 了解中继的概念 掌握服务等级的计算3第二章 内容2.1. 蜂窝小区的概念和特点 (2.1) 2.2. 干扰和信道容量 (2.3) 2.3. 电信业务流量与服务等级 (2.4) 2.4. 信道切换策略 (2.2) 本章有大量补充内容， 本章有大量补充内容，请结合课件及参 考书《现代移动通信系统》 考书《现代移动通信系统》学习42.1. 蜂窝小区的概念和特点52.1. 蜂窝小区的概念和特点2.1.1 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62.1.1 大区制移动通信网(1/4)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。MS1BS MS2 MS37大区制移动通信网2.1.1 大区制移动通信网(2/4)早期的移动通信网一般是大区制 主要特点： 主要特点：基站天线很高，几十～ 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：50～200W 覆盖半径：30～50km 覆盖半径： ～优点：网络结构简单， 优点：网络结构简单，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。82.1.1 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 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 地形环境影响， 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 移动台发射功率小，上行信号传输距离有限（ 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6～ 行传输增益差可达 ～12dB） ）92.1.1 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 基站发射用全向天线， 接 基站发射用全向天线 ，BSRd RdMS1 MS2收用定向天线 提高基站接收灵敏度Rd 大区制设置分集接收台示 意图102.1. 蜂窝小区的概念和特点2.1.1 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112.1.2 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：利用频率复用的概念， 频率复用的概念 小区制：利用频率复用的概念，将整个服务区 域划分成若干个小区， 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 簇) 个相邻的小区组成一个区群(簇 个相邻的小区组成一个区群 将可供使用的频道划分成N组 将可供使用的频道划分成 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122.1.2 频率复用和小区制移动通信系统 ---前言(2/2)基本小区有： 小区半径） 基本小区有：（r0：小区半径）超小区： 超小区：r0 ＞20km（农村） （农村） 宏小区： 宏小区：r0 ＝1～20km（人口稠密地区） ～ （人口稠密地区） 微小区： 微小区：r0 ＝0.1～1km（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， 优点：提高频率利用率，组网灵活 缺点： 缺点：网络构成复杂 按服务区形状分： 条状服务区、 按服务区形状分 ： 条状服务区 、 面状服 务区132.1.2 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、 ），如铁路、 沿海水域等。 沿海水域等。小区条状服务区142.1.2 频率复用和小区制移动通信系统 ---条状服务区 (2/3)可采用多个频率复用二频复用r f1Ar f2Br f1Ar f2Br f1Ar f2B三频复用r f1Ar f2Br f3Cr f1Ar f2Br f3C四频复用r f1Ar f2Br f3Cr f4Dr f1Ar f2Br f3Cr f4D15图2-1 多频复用方式2.1.2 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/同频干扰比： 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? 重叠区太大， 重叠区太大，越区干扰大f1 Aaf2 B?重叠区小，弱电场区可能多。 重叠区小，弱电场区可能多。af1 A f216B2.1.2 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) 面状服务区指服务区不呈条状而是一个宽广的平面172.1.2 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， 三角形，正方形，六边形r182.1.2 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：对于同样大小的服务区域， 蜂窝的由来：对于同样大小的服务区域，采用正六 边形构成小区所需的小区数最少，无重叠区， 边形构成小区所需的小区数最少，无重叠区，故所需 的频率组数也最少，最经济。 的频率组数也最少，最经济。仅有理论分析和设计意 义。192.1.2 频率复用和小区制移动通信系统---面状服务区(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， 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， 用三个互成120 用三个互成120°的定向 天线， 天线，以避免辐射阴影。202.1.2 频率复用和小区制移动通信系统---面状服务区(5/11)区群）： 簇（区群）：共同使用全部可用频率的N个小区叫做一簇 区群 共同使用全部可用频率的 个小区叫做一簇(区群 ） 个小区叫做一簇 区群)） 越小， 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， 大，频率的利用率越高。 频率的利用率越高。 N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212.1.2 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 S个不同的双向信道 个不同的双向信道 其簇的大小为N 其簇的大小为 簇内每个小区分配有 K个信道，小区间信 个信道， 个信道 道分配各不相同 簇在系统中复制M次 簇在系统中复制 次 则S=KN C=MKN=MS22C C A B A B B C A B A C2.1.2 频率复用和小区制移动通信系统---面状服务区(7/11) 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（ 整个面积。 整个面积。 相邻单元（ 相邻单元（簇）中，同频道的小区间距离相 且为最大。 等，且为最大。232.1.2 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N是 满足上述两个条件的簇的形状和簇内小区数 是 有限的，并且N应该满足下式 应该满足下式： 有限的，并且 应该满足下式：N = a 2 + ab + b 2a 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（ 分别为相邻同频小区之间的二维距离 ），都为正整数 都为正整数， 数），都为正整数，不能同时为零 a b N 1 1 3 0 2 4 1 2 7 0 3 9 2 2 12 1 3 13 0 4 16 2 3 19 1 4 21 0 5 25 3 3 27 2 4 28242.1.2 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 定 沿着任意一条六边形 边的垂线方向移动a 边的垂线方向移动 个小区， 个小区，并逆时针方 向旋转60 60° 向旋转60°，再移动 b个小区。 个小区。 个小区A b D A a25图 2.3 确定同频小区的方法2.1.2 频率复用和小区制移动通信系统---面状服务区(10/11)A B C A A C C D E G F B B DN=3,a=1,b=1N=4,a=0,b=2N=7,a=1,b=2常见正六边形小区群的图案26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 的蜂窝系统结构， 思考：画一个 = 4的蜂窝系统结构，要求至少包括 的蜂窝系统结构 3个区群，将簇中小区所用频率组用 个区群， 标识。 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 维坐标： 对应的2维坐标 对应的 维坐标： a=2,b=0 2. N=4的基本区群形状： 的基本区群形状： 的基本区群形状B B A C D A C A C D B D B A C DN=4,a=2,b=03. 确定相邻区群27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282.2.干扰和信道容量292.2.干扰和信道容量 干扰和信道容量---前言 前言(1/2) 前言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――内部噪声，人为噪声，自然噪声 内部噪声，人为噪声， 噪声 内部噪声 邻频干扰――相邻频率之间的干扰 相邻频率之间的干扰 邻频干扰 同频干扰――相同频率之间的干扰 相同频率之间的干扰 同频干扰 互调干扰――器件特性造成的干扰 器件特性造成的干扰 互调干扰 多址干扰――码字相关带来的干扰 码字相关带来的干扰 多址干扰302.2.干扰和信道容量---前言(1/2) 一对矛盾：同频干扰& 一对矛盾：同频干扰&-&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 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 频谱利用率降低。 频谱利用率降低。312.2. 干扰和信道容量2.2.1 同频干扰 2.2.2 相邻频道的干扰 2.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善32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 同频干扰：指所有落到接收机同带内的、 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， 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， ），所以 特征（同频），所以，在接收端无法滤除和抑制同频 干扰。 干扰。332.2.1 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， 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(D)： 同频复用距离 ： ? 当信号 同频干扰比满足通信质量要求或达到规定 当信号/同频干扰比满足通信质量要求或达到规定 指标时， 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。34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。 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）r f1AD r f2r f1ADr f2Br f1Ar f2BBr f1Ar f2Br f3Cr f1Ar f2Br f3C35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 条状服务区的 2.2.1.3 面状服务区的 面状服务区的C/I1). 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/I36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 信号 同频干扰比 (只考虑两个单独的小区)同频 小区A 小区 r0 MS Q=D/r0 D 同频 小区B 小区同频干扰示意图 D 为同频复用距离 r0 为小区半径 Q=D/r0 为同频复用比372.2.1.1 信号/同频干扰比假设A、 基站具有相同的发射功率 基站具有相同的发射功率， 假设 、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 处的信号 同频干扰比主要取决于传输损耗差ADS r0MSDIB对移动信道的测量表明， 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? d ? Pr = PT ? ? d0 ? ?n382.2.1.1 信号/同频干扰比路径损耗差LI ? LS = 40lg( 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 信号 干扰比C / I = (PS ? LS ) ? (P ? LI ) = LI ? LS = 40lg(DI / DS ) T ? D ? DS ? ? D ? r0 ? =40lg ? ? = 40lg ? ? = 40lg ( Q ? 1) ? DS ? ? r0 ?C / I = 40 lg ( Q ? 1)392.2.1 同频干扰2.2.1.1 信号 同频干扰比 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 面状服务区的C/I1). 全向小区系统的 全向小区系统的C/I 2). 定向小区系统的C/I 定向小区系统的40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 条状服务区中移动台的 、 和 的关 系1，只考虑一个相邻同频小区 ， 如图，双频复用， 同频， 如图，双频复用，A, C同频，D=4r0-2a，C/I = 同频 ，? D ? r0 ? C / I = 4 0 lg ? ? = 4 0 lg ( Q ? 1 ) d B r0 ? ?D=2*2r0-2a r0 3r0-2a A J C41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 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=2r f1Ar f2Br f1Ar f2Br f1Ar f2B?D ? C / I = C /(m × I一个同频小区 )＝40lg ? ? 1 ?－10lg(m ) (dB) ? r0 ? 42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 、 ， 时 求同频复用比分别为8、 6、4时，系统所需要的频率组 、 时1. 因为 ，所以 D/r0=2K 因为a=0， 2.a=0 ?D ? C / I = 40lg ? ? 1 ?－10lg( m ) = 40lg ( 2 K ? 1)－10lg( m )(dB) ? r0 ?同频复用比(D/r0) 同频复用比 C/I（dB） （ ） 所需频率组(K) 所需频率组 同频小区之间应隔的小区8 30.8 4 36 25 3 24 16 2 143信干比频谱利用率2.2.1 同频干扰2.2.1.1 信号 同频干扰比的推导 信号/同频干扰比 2.2.1.2 条状服务区的C/I 条状服务区的 2.2.1.3 面状服务区的C/I1). 全向小区系统的 全向小区系统的C/I 2). 定向小区系统的C/I 定向小区系统的442.2.1.3 面状服务区的C/I同频复用距离： 同频复用距离： D = 3 N r0 同频复用比： 同频复用比：D R = = 3N r0表4-4N R 3 3 4 3.5 7 4.6 9 5.2 12 6.0452.2.1.3 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， 越大 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， 越小 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， 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， 应取最小值为好 应取最小值为好。 信质量的前提下，N应取最小值为好。46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： 需要掌握两种同频干扰的估计：全向小区系统的C/I 全向小区系统的 a). 系统平均 系统平均C/I b). 最坏情况下的 最坏情况下的C/I 定向小区系统的C/I 定向小区系统的472.2.1 同频干扰2.2.1.1 信号 同频干扰比的推导 信号/同频干扰比 2.2.1.2 条状服务区的C/I 条状服务区的 2.2.1.3 面状服务区的 面状服务区的C/I1). 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/I48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 全向小区系统 的计算MS MS MS MSr0 DBSBSBSBS MS BSBSMS BSMS MS BS(a)BS接收 接收(b)MS接收 接收两种同频干扰的影响491). 全向小区系统C/I的计算(2/10)全向小区系统C/I 全向小区系统 的计算如图， 如图，同频小区围绕 着某一小区可分为多 层。 来自第一层的同频干 扰最强。 扰最强。 分析时， 分析时，可只考虑第 一层同频干扰。 一层同频干扰。同频小区分布第一层 1 第三层501 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1第二层1). 全向小区系统C/I的计算(3/10)1. C/I计算 以MS接收为例 ： 计算(以 接收为例)： 计算 接收为例C I = C∑kmI= 1Km : 干扰源的总数 典型值：6) 干扰源的总数(典型值 典型值： Ik为相互独立的第 个干扰源对移动台接收机 为相互独立的第k个干扰源对移动台接收机 的干扰功率 回顾路径损耗： 回顾路径损耗：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(一般 一般n=4)。 发射机和接收机之间距离的幂指数下降 一般 。511). 全向小区系统C/I的计算(4/10)1) 设所有 发射功率相同，同频复用距离为 设所有BS发射功率相同， 发射功率相同 D，小区半径为 0，干扰台离 ，小区半径为r 干扰台离MS的距离分 的距离分 别为D 别为 k (k=1,2…m)BS BSD5 D4 D3BS BSMSr0BSD6 DD2BSD1BS521). 全向小区系统C/I的计算(5/10)2) 有效信号： 有效信号：C = PT? r0 ? ? d 0? ? ?? n3) 无效信号： I = 无效信号：∑mk =1PT? D k ? ? d0? ? ?? n4) 全向小区系统 全向小区系统C/I ：? r0 C = PT ? I ? d0= r0 ? n? ? ??n∑mk =1? Dk PT ? ? d0? DK ∑1 ? r k= ? 0m? ? ?? ? ??n∑m?nk =1? DKn = 1531). 全向小区系统C/I的计算(6/10)全向小区系统C/I的计算 全向小区系统 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/I541). 全向小区系统C/I的计算(7/10)a). 系统平均 ： 系统平均 平均C/I： 令Dk=D，并注意到同频复用比 ，并注意到同频复用比:R = D = r0?n3NC =1 I=? DK ? ∑1 ? r ? k= ? 0 ?m? D? ≈1 m? ? ? r0 ?n?n1 ? D ? ? ? m ? r0 ?=1 mRn1 = m3Nn1 = 63Nn551). 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N=7的模式，设n=4，求其载干比。 的模式， 蜂窝小区 的模式 ，求其载干比。 解：1 C/I = 6(3N)4= 73.5 = 18.7dB & 17dB满足17dB载干比的要求。 载干比的要求。 满足 载干比的要求561). 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：BS BS将最短干扰距离( 将最短干扰距离( DK = D ? r0 ) 带入计算： 带入计算：C =1 I ? DK ? ∑1 ? r ? k= ? 0 ?m ?nBSD+r0 r0 D+r0DD-r0= ( R ? 1) / mnMSD-r0BSDBS以此C/I值为依据进行系统 以此 值为依据进行系统 设计， 设计，即使是在业务繁忙 时也能有好的系统性能BSBS最坏情况下的同频干扰 571). 全向小区系统C/I的计算(10/10)思考：若某蜂窝系统要求载干比 在任何情况下都 思考：若某蜂窝系统要求载干比C/I在任何情况下都 必须大于14dB，求其允许的最小区群大小？ 必须大于 ，求其允许的最小区群大小？ 1. 强调“任何情况”，适用最坏情况下全向天线系统 强调“任何情况” C/I的分析 的分析 2. 最坏情况下全向天线系统C/I与N的关系： 最坏情况下全向天线系统C/I与N的关系 的关系：C I = 1∑mk =1? D K ? ? ? r0 ? ?4 R =? n=3 N(R? 1)n/ m4=(R ? 1) ≥ 14(dB)/6=(3N ? 1)/63. 求解： 求解：N m in = 7582.2.1 同频干扰2.2.1.1 信号 同频干扰比的推导 信号/同频干扰比 2.2.1.2 条状服务区的C/I 条状服务区的 2.2.1.3 面状服务区的 面状服务区的C/I1). 全向小区系统的 全向小区系统的C/I 2). 定向小区系统的C/I59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 顶点激励) 干扰 顶点激励m = 3(3天线 天线) 天线 m = 1(6天线 天线) 天线DD D D A C D D E G D D F D B60120°定向覆盖的同频干扰 120°2.2. 干扰和信道容量2.2.1 同频干扰 2.2.2 相邻频道的干扰 2.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善612.1.2 相邻频道的干扰（1/4）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。f1 f2 干扰台B 干扰台62移动台A 移动台2.1.2 相邻频道的干扰（2/4）邻近频道干扰的主要产生原因： 邻近频道干扰的主要产生原因：非理想滤波器f 理想滤波器 实际滤波器f可以通过接收机滤波器阻带衰减设计， 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。632.1.2 相邻频道的干扰（3/4）阻带衰减： 阻带衰减：对远离接收机通带的干扰进行抑制通带 阻带KdB/Octfufd642.1.2 相邻频道的干扰（4/4）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， 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。65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 基站接收的有用信号功率P 无用信号P 基站接收的有用信号功率 A&&无用信号 B 无用信号 d1 d2 图3-10 远近效应 B 解决办法：自动功率控制，接收滤波器设计， 解决办法：自动功率控制，接收滤波器设计，分配 频率组有足够的隔离度等66A2.2. 干扰和信道容量2.2.1 同频干扰 2.2.2 相邻频道的干扰 2.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善672.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善--- 前言(1/2)用户分布密度不等时的区域划分682.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善--- 前言(2/2)系统容量主要受限于同频干扰C / I ? R = D / r0 ? N提高系统容量的目的： 提高系统容量的目的：提高单位面积内可用的信道数。 提高单位面积内可用的信道数。常见的提高系统容量的方法1. 2. 3. 小区分裂：降低 重组小区， 小区分裂：降低r0，重组小区，把拥塞的小区分 为几个更小的小区。 为几个更小的小区。 划分扇区：通过使用定向天线，减少同频干扰。 划分扇区：通过使用定向天线，减少同频干扰。 微小区： 微小区：既保持 r0，又降低同频干扰692.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善 --- 小区分裂(1/3)1. 小区分裂是频率复用外，提高蜂窝网容量及频 小区分裂是频率复用外， 谱效率的又一重要概念。 谱效率的又一重要概念。 小区分裂是将拥塞的小区分成更小小区的方 需要增加基站的数量。 法，需要增加基站的数量。 选择小区分裂扩容法应遵循以下原则： 选择小区分裂扩容法应遵循以下原则：确保已建基站可继续使用； (1) 确保已建基站可继续使用； 应保持频率复用方式的规则性与重复性； (2) 应保持频率复用方式的规则性与重复性； 尽量减少或避免重叠区； (3) 尽量减少或避免重叠区； (4) 确保今后可继续进行小区分裂702.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善 --- 小区分裂(2/3)不是所有的小区都同时 分裂， 分裂，需要注意同频小 区距离及切换。 区距离及切换。 对于六边形小区， 对于六边形小区，通常 小区半径减少50％， ％，则 小区半径减少 ％，则 频率复用使可用的频道 数增加4倍 数增加 倍712.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善 --- 小区分裂(3/3)1:4分裂法：在原顶点激励的基础上展开， 1:4分裂法：在原顶点激励的基础上展开，在 分裂法 两个原基站连线的中心点上加设新的基站。 两个原基站连线的中心点上加设新的基站。C D B F C E G B F D G A C E G B F G B F C E E D B F D C A G B D G C E D G E F B F C E D增加新基站的分裂方案(N=7) 增加新基站的分裂方案722.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善 --- 划分扇区(1/3)2. 划分扇区：利用定向天线来降低同频干扰， 划分扇区：利用定向天线来降低同频干扰， 从而提高系统容量，一般用120° 从而提高系统容量，一般用 °扇区120° 120°扇区60° 60°扇区732.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善 --- 划分扇区(2/3)利用定向天线 可以降低同频 干扰(顶点激励 顶点激励) 干扰 顶点激励m=1或3 或D C D E G D D D D D A B F D系统允许的区 群大小(N)可以 群大小 可以 缩小。 缩小。74120°定向覆盖的同频干扰 120°2.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善--- 划分扇区(3/3)4/12 是GSM 系统 中最常用和最典型 的复用方式, 采用4 的复用方式 采用 个基站区12 个基站区 个扇形 小区为一簇的频道 组配置, 组配置 每个基站分 个扇区. 为3 个扇区.适用于 话务量较高和用户 密度较大的地区752.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善--- 微小区（1/2）微小区的概念微小区 选择器 基站Tx/Rx Tx/RxMSTx/Rx762.2.3 蜂窝小区的系统容量及改善--- 微小区（2/2）微小区的优点1. 既能够保证覆盖半径，又能够减小蜂窝系 既能够保证覆盖半径， 统的同频干扰； 统的同频干扰； 2. 相对传统的蜂窝规划，微小区提高了系统 相对传统的蜂窝规划， 容量。 容量。77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782.3电信业务流量与服务等级792.3. 电信业务流量与服务等级2.3.1小区制频率分配方法 2.3.2 信道共用技术 2.3.3 电信业务流量 2.3.4 通信系统服务质量和负荷能力802.3.1小区制频率分配方法2.3.1.1 固定信道分配 2.3.1.2动态信道分配 动态信道分配 2.3.1.3 混合信道分配812.3.1小区制频率分配方法--- 前言问题：根据同频干扰的计算， 问题：根据同频干扰的计算，可以得到需要的 频率复用因子（即区群大小）， ），但如何分配频 频率复用因子（即区群大小），但如何分配频 率组，如何分配一个小区内的信道？ 率组，如何分配一个小区内的信道？ 解决如何把频段内的频道（信道）分配给各 解决如何把频段内的频道（信道） 个小区，是网络规划的一个重要部分。 个小区，是网络规划的一个重要部分。 步骤： 步骤：1. 频道分组 根据移动网的需要将全部频道分成若 频道分组―根据移动网的需要将全部频道分成若干组。 干组。2. 频道指配 以固定或动态分配方法指配给各个小 频道指配―以固定或动态分配方法指配给各个小区。822.3.1小区制频率分配方法--- 前言信道：信息（或者信号）可以单向传输的途径， 信道：信息（或者信号）可以单向传输的途径， 它以传输媒体和中继通信设施为基础。 它以传输媒体和中继通信设施为基础。 频道：以电磁波的特征（如频率） 频道：以电磁波的特征（如频率）来区分不同 的信道。 的信道。 码道：以码字特征（如相关性）来区分不同的 码道：以码字特征（如相关性） 信道。 信道。832.3.1小区制频率分配方法--- 前言 小区制频率分配方法：1. 固定信道分配分区分组分配法 等频距分配法2. 动态信道分配 3. 混合信道分配842.3.1小区制频率分配方法2.3.1.1 固定信道分配 2.3.1.2动态信道分配 动态信道分配 2.3.1.3 混合信道分配852.3.1.1 固定信道分配法(1/7)1，固定信道分配：将信道固定分配给每个 ，固定信道分配：小区通常分为： 通常分为： ? 等频距分配法 ? 分区分组分配法862.3.1.1 固定信道分配法(2/7)1.1 等频距分配法思路： 等频距分配法思路： ? 按频率间隔来分配信道； 按频率间隔来分配信道； ? 同频干扰的防护比作为计算依据和质量保 证； ? 宽间隔信道分配抑制邻道干扰； 宽间隔信道分配抑制邻道干扰；872.3.1.1 固定信道分配法(3/7)举例说明等频距分配法： 举例说明等频距分配法：方式， 例：若某蜂窝系统为FDD方式，工作频段为 若某蜂窝系统为 方式 25MHz，信道间隔为 ，信道间隔为30kHz，N=7，即每 ， ，即每7 个小区构成一个区群。如何分配信道？ 个小区构成一个区群。如何分配信道？ 解：1，共有信道总数：3。 ，共有信道总数： ＝ 。 每个小区信道数： 每个小区信道数：833/7＝119。 ＝ 。882.3.1.1 固定信道分配法(4/7)2. 将833个信道等频距分为七 个信道等频距分为七 个信道组: 个信道组? ? ? ? ? ? ? 1组：1, 8, 15, ……, 827 组 2组：2, 9, 16, ……, 828 组 3组：3, 10, 17, ……,829 组5 4 4 5 54组：4, 11, 18, ……,830 组 5组：5, 12, 19, ……,831 组 6组：6, 13, 20, ……,832 组 7组：7, 14, 21, ……,833 组892.3.1.1 固定信道分配法(5/7)等频距分配法的特点： 等频距分配法的特点：可以100%利用频率资源； 100%利用频率资源 1). 可以100%利用频率资源； 2). 可防护同频干扰 能有效避免信道组内的邻道干扰， 3). 能有效避免信道组内的邻道干扰，并能降低 小区间邻道干扰。 小区间邻道干扰。 4).提供足够大的信道间隔， 4).提供足够大的信道间隔，可以设计接收机滤波器 提供足够大的信道间隔 抑制互调干扰902.3.1.1 固定信道分配法(6/7)1.2 分区分组分配法 目标：避免三阶互调干扰， 目标：避免三阶互调干扰，在每个小区内分配无三阶互调干扰的频道组, 内分配无三阶互调干扰的频道组,并同时 保证需要的总频带最窄。 保证需要的总频带最窄。912.3.1.1 固定信道分配法(7/7)固定信道分配法的特点： 固定信道分配法的特点：控制简单 信道利用不够充分 移动用户相对集中时，呼损率将会增大。 移动用户相对集中时，呼损率将会增大。目前的蜂窝系统普遍采用固定信道频率 分配法。 分配法。922.3.1小区制频率分配方法2.3.1.1 固定信道分配 2.3.1.2动态信道分配 2.3.1.3 混合信道分配932.3.1.2 动态信道分配法2，动态信道分配：按需分配信道，不固定。 ，动态信道分配：按需分配信道，不固定。很多小区可以使用同一信道。 很多小区可以使用同一信道。 每个小区使用的信道数不固定， 每个小区使用的信道数不固定，根据业务量 的大小。 的大小。 系统控制极其复杂，成本高。 系统控制极其复杂，成本高。 信道利用率高。比固定分配法高 信道利用率高。比固定分配法高20%~50%942.3.1小区制频率分配方法2.3.1.1 固定信道分配 2.3.1.2动态信道分配 动态信道分配 2.3.1.3 混合信道分配952.3.1.3 混合信道分配法3，混合信道分配法：是固定信道分配和动 ，混合信道分配法： 态信道分配相结合的一种方式。 态信道分配相结合的一种方式。即借用 信道分配。 信道分配。将一部分信道固定地分配给各个小区， 将一部分信道固定地分配给各个小区，另一 部分作为各小区均可使用的动态信道。 部分作为各小区均可使用的动态信道。 各小区优先使用固定信道， 各小区优先使用固定信道，当固定信道不够 用时， 用时，再按动态信道分配方式使用空闲的动 态信道。 态信道。962.3. 电信业务流量与服务等级2.3.1小区制频率分配方法 小区制频率分配方法 2.3.2 信道共用技术 2.3.3 电信业务流量 2.3.4 通信系统服务质量和负荷能力972.3.2. 信道共用技术 (1/4)移动通信频率的有效利用1. 频谱的有效利用：语音压缩、数字调制等技术 频谱的有效利用：语音压缩、 2. 无线信道的有效利用? 信道的地区复用（小区间利用空间隔离来实现有效 信道的地区复用（ 利用，即频率复用） 利用，即频率复用） ? 信道共用（小区内利用时间隔离实现有效利用) 信道共用（小区内利用时间隔离实现有效利用982.3.2. 信道共用技术 (2/4)小区信道分配方式1. 独立信道方式 2. 信道共用方式992.3.2. 信道共用技术 (3/4)独立信道方式： 1. 独立信道方式：若一个小区有n个信道， 若一个小区有n个信道，把多个用户也分成n组， 个用户也分成n 每组用户分别被指定一个信道， 每组用户分别被指定一个信道，不同信道内的用 户不能互换信道。 户不能互换信道。 信道利用率不高。 信道利用率不高。1 2 n个信道 个信道 … n (a) 独立信道方式 mA个用户 mB个用户 … … … …mm个用户1002.3.2. 信道共用技术 (4/4)2. 信道共用方式： 信道共用方式：小区内的所有信道对所用用户共享。 小区内的所有信道对所用用户共享。移动用户可 选取小区内的任一空闲信道通信。 选取小区内的任一空闲信道通信。 信道共用提高了小区内信道利用率。 信道共用提高了小区内信道利用率。1 2 …… n个信道 个信道 …… n 图 (b) 信道共用方式101m个用户 个用户2.3. 电信业务流量与服务等级2.3.1小区制频率分配方法 小区制频率分配方法 2.3.2 信道共用技术 2.3.3 电信业务流量 2.3.4 通信系统服务质量和负荷能力1022.3.3 电信业务流量（1/3）基本概念：话务量 、呼损率(B) 基本概念：话务量(A)、呼损率 1. 话务量 话务量(A)a). 语音业务中话务量的计算单位时间（小时）内进行的平均电话交换量 ， 单位时间（小时）内进行的平均电话交换量,，是度量通信 系统通话业务量或繁忙程度的指标。 系统通话业务量或繁忙程度的指标。 分为流入话务量与完成话务量。 分为流入话务量与完成话务量。A=λ?S (Erlang, 爱尔兰 λ 爱尔兰)其中，λ为每小时的平均呼叫次数；S为每次呼叫占用信道的 其中， 为每小时的平均呼叫次数； 为每次呼叫占用信道的 时间。 时间。1032.3.3 电信业务流量（2/3）个信道上， 例：在100个信道上，平均每小时有 个信道上 平均每小时有2100次 次 呼叫，平均每次呼叫时间为2分钟 分钟， 呼叫，平均每次呼叫时间为 分钟，求这些 信道上的流入话务量。 信道上的流入话务量。解：A= λ?S ==70（Erl） × （ ）1042.3.3 电信业务流量（3/3）b). 非语音业务中话务量的计算单位时间（ 单位时间（秒）内进行的平均信息交换量。 内进行的平均信息交换量。 信息交换量A=λ/uC λ其中， 其中，? ? ? 信息/s) λ为信息到达速率 (信息 信息 1/u为平均信息长度 (信息单位 信息 为平均信息长度 信息单位 信息) 信息单位/信息 C为信道容量 (信息单位 为信道容量 信息单位 信息单位/s)1052.3. 电信业务流量与服务等级2.3.1小区制频率分配方法 小区制频率分配方法 2.3.2 信道共用技术 2.3.3 电信业务流量 2.3.4 通信系统服务质量和负荷能力1062.3.4 通信系统服务质量和负荷能力(1/15)在信道共用中，存在两种中继方式： 在信道共用中，存在两种中继方式： 1. 损失系统：不对呼叫请求进行排队 损失系统：? 阻塞呼叫清除：如果有空闲信道则立即 阻塞呼叫清除： 进入，如果已没有空闲信道，则呼叫阻 进入，如果已没有空闲信道， 塞，拒绝进入。2. 等待系统：对呼叫请求进行排队 等待系统：1072.3.4 通信系统服务质量和负荷能力(2/15) 损失系统服务质量流入业务量大于等于完成业务量呼损率(B)： 呼损率 ：? 损失话务量与流入话务量的比值。用于衡量服务 损失话务量与流入话务量的比值。 等级(GOS)。 等级 。 ? 损失话务量＝流入话务量－完成话务量。 损失话务量＝流入话务量－完成话务量。 ? 完成话务量 A’=λ0?S，λ0为每小时的平均成功呼 ， 叫次数。 叫次数。λ S ? λ0 S λ ? λ0 A? A B = = = λS λ A'1082.3.4 通信系统服务质量和负荷能力(3/15)呼叫中断概率：在一个小时内建立的Q 呼叫中断概率：在一个小时内建立的Q次呼叫 次丢失，则呼叫中断概率为N/Q N/Q。 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 呼叫中断概率跟系统设计、严重干扰、 有关通信概率： 通信概率：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， 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。 置概率和时间概率。1092.3.4 通信系统服务质量和负荷能力(4/15)为什么需要设计系统信道数？ 为什么需要设计系统信道数？呼损率与流入话务量是一对矛盾。 呼损率B越 呼损率与流入话务量是一对矛盾 。 呼损率 越 成功呼叫的概率越大，用户越满意。 小，成功呼叫的概率越大，用户越满意。但是 要想呼损率降低，只有让流入话务量减小。 要想呼损率降低，只有让流入话务量减小。即 系统所容纳的用户数减小。公网中一般取 B=0.05。 。系统信道设计的问题描述： 系统信道设计的问题描述：在一个系统中，为满足一定用户数U， 在一个系统中 ， 为满足一定用户数 ， 并要求 达到B要求的服务质量 从而合理设计信道数n， 要求的服务质量， 达到 要求的服务质量，从而合理设计信道数 ， 是信道设计的要点。 是信道设计的要点。1102.3.4 通信系统服务质量和负荷能力(5/15)根据排队论可得到损失系统服务等级B的公式 根据排队论可得到损失系统服务等级 的公式 (爱尔兰呼损公式 为： 爱尔兰呼损公式)为 爱尔兰呼损公式B = P r(阻塞)? A n ? = ? ? ? n ! ?? ? ?∑ni = 0A i ? ? i ! ?其中： 其中： n：用户共用的信道数； ：用户共用的信道数； A：n个信道总的流入话务量。 个信道总的流入话务量。 ： 个信道总的流入话务量 根据上式可得到： 、 、 的三者关系 的三者关系。 根据上式可得到：B、A、n的三者关系。一般将上式 计算成表，方便使用。 计算成表，方便使用。1112.3.4 通信系统服务质量和负荷能力(6/15)同时根据用户数U 用户数U 每用户的话务量 可得流入话务量(A)与用户数的关系 可得流入话务量(A)与用户数的关系 (A) (一般在工程设计时，将每用户的话务量考虑为忙时 一般在工程设计时，将每用户的话务量考虑为忙时 话务量计算) 话务量计算)。 计算1122.3.4 通信系统服务质量和负荷能力(7/15) 每用户忙时话务量a 每用户忙时话务量a = C T K 1 3 6 0 0C：用户每天平均呼叫的次数 ： T：每次呼叫平均占用信道的时间(秒/次) ：每次呼叫平均占用信道的时间 秒 次 K：集中系数，忙时话务量对全日(24小时 话务量 ：集中系数，忙时话务量对全日 小时 小时)话务量 的比，一般选10%~15% 的比，一般选例：C=3次/天，T=120秒/次，K=10％ 次天 秒次 ％解：a=0.01Erl/用户 用户1132.3.4 通信系统服务质量和负荷能力(8/15) 每个信道所能容纳的用户数当每个用户忙时的话务量(a)确定后， 当每个用户忙时的话务量 确定后，每个信 确定后 道所能容纳的用户数m与 的关系 的关系。 道所能容纳的用户数 与A的关系。A/n m = = a A/n 1 CTK 3600用户总数： 用户总数：M=mn=A/a。 。1142.3.4 通信系统服务质量和负荷能力(9/15)1，A: ， 2，B: ， 3，n: ，系统总话务量 系统要求呼损率 用户共用的信道数4，A/n: 每信道平均流入话 ， 务量 5，a: ， 每用户忙时话务量6，m: 每信道可容纳用户 ， 数 m=A/n/a 7，M: 系统总用户数 ， M=mn=A/a1152.3.4 通信系统服务质量和负荷能力(10/15)例：B = 0.05，a = 0.01 ， (1), 若有 = 5，M = ? 若有n ， n = 5，查表4-8, A = 2.218, 5，查表4-8, M =A/a= 2.218/0.01 = 221 (2), 若M ＝ 700个用户，n = ? 个用户， 个用户 A = Ma=0.01×700 = 7， × ， 查表计算为： 查表计算为：n = 111162.3.4 通信系统服务质量和负荷能力(11/15)例如，某移动通信系统，每天每个用户平均呼叫 次 例如，某移动通信系统，每天每个用户平均呼叫10次， 每次占用信道的平均时间为80秒 呼损率要求10％， ％，集 每次占用信道的平均时间为 秒，呼损率要求 ％，集 中系数为K=0.125，问给定 个信道能容纳多少个用户？ 个信道能容纳多少个用户？ 中系数为 ，问给定8个信道能容纳多少个用户 解： (1) 根据呼损率 及信道数 ，查表 求总话务量 。 根据呼损率(B)及信道数 及信道数(n)，查表4-8求总话务量 求总话务量A。 查表求得A=5.597Erl。 查表求得 。 (2) 求每个用户忙时话务量 ： 求每个用户忙时话务量a：a = C TK 1 = 0 .0 2 7 8 (E r l/用 户 ) 3600(3) 求每个信道所能容纳的用户数 ： 求每个信道所能容纳的用户数m：m = A / n 5 .5 9 7 / 8 = = 2 0 2 .1 / 8 a 0 .0 2 7 7117(4) 求系统所容纳的用户数 ： 求系统所容纳的用户数M：202.1用 户 用2.3.4 通信系统服务质量和负荷能力(12/15)信道利用率： 信道利用率：用每个信道平均完成的话务量来表示。 用每个信道平均完成的话务量来表示。A' A (1 ? B ) η = = n n1182.3.4 通信系统服务质量和负荷能力(13/15)信道利用率1192.3.4 通信系统服务质量和负荷能力(14/15)一定， 当n一定， η↑， B↑， A↑，M↑，即， 一定 ↑ ↑ ↑ 信道利用率越高，但服务质量越低， 信道利用率越高，但服务质量越低， 一般公网与其他系统B选 一般公网与其他系统 选5%~20%，专 ， 网2%。 。 采用信道共用技术， 采用信道共用技术，可提高信道利用 但提高的速度越来越少， 率。 n↑，η↑，但提高的速度越来越少， ↑ 如： n &30，η提高不明显，共用不宜 ， 提高不明显， 太多。 太多。1202.3.4 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B，正确选定a(一般公网 一般公网0.01Erl，专 选定 ，正确选定 一般公网 ， 网0.06Erl) 采用信道共用，根据 和 确定 确定M与 的值 的值。 采用信道共用，根据B和a确定 与n的值。121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1222.4. 信道切换策略1232.4. 信道切换策略2.4.1信道切换原理 2.4.2 实际系统切换的一些考虑124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 站的过程目的： 目的：实现蜂窝移动通信的“无缝隙”覆盖， 实现蜂窝移动通信的“无缝隙”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： 硬切换：新的连接建立前，先中断旧的连接。 1. 硬切换：新的连接建立前，先中断旧的连接。例 GSM系统 系统。 如GSM系统。 软切换：指既维持旧的连接， 2. 软切换：指既维持旧的连接，又同时建立新的连 125 例如CDMA系统。 CDMA系统 接。例如CDMA系统。2.4.1信道切换原理(2/9)切换过程 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 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， 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。1262.4.1信道切换原理(3/9)切换的准则决定何时需要进行越区切换， 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、 台处接收的平均信号强度，或信噪比、信干 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① 移动台控制的越区切换 ② 网络控制的越区切换 ③ 移动台辅助的越区切换127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， 选基站的信号强度和质量，当满足某种越区 切换准则后， 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， 等小系统常采用 起切换冲突。 起切换冲突。1282.4.1信道切换原理(5/9)(2) 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， 信号低于某个门限后， 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： 失去联系， 缺点：若MS失去联系，将造成信号中断。 失去联系 将造成信号中断。 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。 。1292.4.1信道切换原理(6/9)(3) 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 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， 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GSM，CDMA都采用此方法。 ， 都采用此方法。 第二代系统 都采用此方法 特点：时间快，切换过程 特点：时间快，切换过程1s~2s ，信号中断 &1s。 。1302.4.1信道切换原理(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、 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1312.4.1信道切换原理(8/9)不同系统采用不同的切换策略切换次数和中断次数最小 无明显干扰的快速通话转接 对新呼叫阻塞的影响最小132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涉及切换优先问题。 越区切换时的信道分配涉及切换优先问题。 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， 换请求, 换请求 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。1332.4. 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1342.4.2 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在微小区， 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。1352.4.2 实际系统切换的一些考虑(2/3)伞状小区方法 使用不同高度的天线和不同强度的功率， 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“大的” 小的” 置相对“大的”和“小的”覆盖区以减少高速移动用户 的切换。 的切换。1362.4.2 实际系统切换的一些考虑(3/3)小区拖尾由于用户离开基站速度较慢， 由于用户离开基站速度较慢，平均信号能量衰 减不快，达不到切换门限，造成潜在的干扰和 减不快，达不到切换门限， 话务量管理问题。可以通过调整切换门限和无 话务量管理问题。 线覆盖参数来解决。 线覆盖参数来解决。137作业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/干扰比大于 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？ ，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 形式画出至少2个相邻的区群。并用 、 形式画出至少 个相邻的区群。并用A、 个相邻的区群 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。 等标注出区群中的每一个小区138作业对比两种提高系统容量方法的特点 若某蜂窝系统为FDD方式，工作频段为 方式， 若某蜂窝系统为 方式 25MHz，波道间隔为 ，波道间隔为25kHz，若使载干 ， 比C/I（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4 的同频干扰，路径传输损耗因子为 ） 大于14dB，按等频距分配法，该如何 大于 ，按等频距分配法， 分配波道？ 分配波道？139作业移动通信网的某个小区共有100个用户，平均 个用户， 移动通信网的某个小区共有 个用户 每用户C=5次/天，T=180次/秒，K=14％。问 ％。问 每用户 次天 次秒 ％。 为保证呼损率小于5％， ％，需共用的信道数是几 为保证呼损率小于 ％，需共用的信道数是几 若允许呼损率达20％， ％，共用信道数可以 个？若允许呼损率达 ％，共用信道数可以 节省几个？ 节省几个？ 设某基站有8个无线信道 个无线信道， 设某基站有 个无线信道，移动用户的忙时话 务量为0.01爱尔兰，要求呼损率 爱尔兰， 务量为 爱尔兰 要求呼损率B=0.1。问若 。 采用专用呼叫信道方式能容纳多少用户？ 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？ 道利用率为多少？若采用其它的波道自动选 择方式， 择方式，那么容纳的用户数和波道利用率又 为多少？ 为多少？140
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