蜂窝移动通信的组网技术_精品文档.ppt

1、第3章 蜂窝移动通信的组网技术 本章提示本章提示 l 第第2章分析了在移动通信环境中无线电波章分析了在移动通信环境中无线电波的传播问题。要实现移动用户在更大范围的传播问题。要实现移动用户在更大范围内有序的通信，必须解决组网的问题。在内有序的通信，必须解决组网的问题。在1.1.2节中已经介绍了蜂窝移动通信网的基节中已经介绍了蜂窝移动通信网的基本结构和区群的组成。本结构和区群的组成。l 以区群为基本单元的同频复用就可以构以区群为基本单元的同频复用就可以构成覆盖很大的区域，构成类似蜂窝结构的成覆盖很大的区域，构成类似蜂窝结构的移动通信网。移动通信网。本章提示本章提示l 组网过程中必须解决如下一系列技

2、术问题，才组网过程中必须解决如下一系列技术问题，才能使网络正常运行：能使网络正常运行：l（1）频率资源的管理与频率的有效利用问题；）频率资源的管理与频率的有效利用问题；l（2）蜂窝网同频复用与同道干扰问题；）蜂窝网同频复用与同道干扰问题；l（3）多信道、多用户共用与多址接入问题；）多信道、多用户共用与多址接入问题；l（4）用户移动性与网络移动性的管理问题；）用户移动性与网络移动性的管理问题；l（5）有限的频率资源与越来越多的通信容量要求）有限的频率资源与越来越多的通信容量要求问题；问题；l（6）PLMTS网与公用电话网、网与公用电话网、ISDN、PDN以及以及与其他移动网的互联、互通问题；与其

3、他移动网的互联、互通问题；l（7）信令网与网络智能化问题等。）信令网与网络智能化问题等。第第3章章 蜂窝移动通信的组网技术蜂窝移动通信的组网技术l3.1 频率资源的有效利用和蜂窝小区的组网频率资源的有效利用和蜂窝小区的组网通信通信l3.2 蜂窝小区的概念和区域覆盖蜂窝小区的概念和区域覆盖l3.3 干扰和信道容量干扰和信道容量l3.4 移动通信中的多址技术移动通信中的多址技术l3.5 蜂窝移动通信的交换技术蜂窝移动通信的交换技术l3.6 蜂窝移动通信的信令技术蜂窝移动通信的信令技术l3.7 蜂窝移动通信网综述蜂窝移动通信网综述3.1 频率资源的有效利用和蜂窝小区的组频率资源的有效利用和蜂窝小区的

4、组网通信网通信 l3.1.1 频率资源的管理频率资源的管理l3.1.2 频率的有效利用技术频率的有效利用技术l3.1.3 多信道共用技术多信道共用技术3.1 频率资源的有效利用和蜂窝小区的组频率资源的有效利用和蜂窝小区的组网通信网通信 l无线通信是利用无线电波在空间传递信息无线通信是利用无线电波在空间传递信息的。的。l当前移动通信发展所遇到的最突出问题，当前移动通信发展所遇到的最突出问题，就是如何将有限的可用频率有秩序地提供就是如何将有限的可用频率有秩序地提供给越来越多的用户使用而不相互干扰，这给越来越多的用户使用而不相互干扰，这就涉及到频率的管理与有效利用。就涉及到频率的管理与有效利用。3.

5、1.1 频率资源的管理频率资源的管理 l频率是一种特殊资源。它并不是取之不尽频率是一种特殊资源。它并不是取之不尽的。的。l与别的资源相比，频率有一些特殊的性质。与别的资源相比，频率有一些特殊的性质。l频率的分配和使用需在全球范围内制定统频率的分配和使用需在全球范围内制定统一的规则。一的规则。3.1.1 频率资源的管理频率资源的管理 l国际上，由国际电信联盟（国际上，由国际电信联盟（ITU）召开世界）召开世界无线电管理大会，制定无线电规则，包括无线电管理大会，制定无线电规则，包括各种无线电系统的定义、国际频率分配表各种无线电系统的定义、国际频率分配表和使用频率的原则、频率的分配和登记、和使用频率

6、的原则、频率的分配和登记、抗干扰的措施、移动业务的工作条件以及抗干扰的措施、移动业务的工作条件以及无线电业务的分类等。无线电业务的分类等。3.1.1 频率资源的管理频率资源的管理 l移动电话使用频段主要在移动电话使用频段主要在150MHz、450MHz和和900MHz、1800MHz、1900MHz频段。频段。l双工移动通信网规定工作在各频段的收、发频差双工移动通信网规定工作在各频段的收、发频差分别为：分别为：VHF频段为频段为5.7MHz，UHF 450MHz频段频段为为10MHz；UHF 900MHz频段为频段为45MHz。同时规。同时规定基站对移动台（下行链路）为发射频率高，接定基站对移

7、动台（下行链路）为发射频率高，接收频率低；反之，移动台对基站（上行链路）为收频率低；反之，移动台对基站（上行链路）为发射频率低，接收频率高。发射频率低，接收频率高。3.1.1 频率资源的管理频率资源的管理 l国家统一管理频率的机构是国家无线电管国家统一管理频率的机构是国家无线电管理委员会，移动通信组网必须遵守国家有理委员会，移动通信组网必须遵守国家有关规定，并接受当地无线电管理委员会的关规定，并接受当地无线电管理委员会的具体管理。具体管理。3.1.2 频率的有效利用技术频率的有效利用技术 l频率的有效利用就是从时间域、空间域和频率的有效利用就是从时间域、空间域和频率域这三个方面采用多种技术，以

8、设法频率域这三个方面采用多种技术，以设法提高频率的利用率。提高频率的利用率。l（1）时间域的频率有效利用）时间域的频率有效利用l（2）空间域的频率有效利用）空间域的频率有效利用l（3）频率域的频率有效利用）频率域的频率有效利用3.1.2 频率的有效利用技术频率的有效利用技术 l频率域的频率有效利用有两种方法：信道频率域的频率有效利用有两种方法：信道的窄带化和宽带多址技术。的窄带化和宽带多址技术。l宽带多址技术有频分多址（宽带多址技术有频分多址（FDMA，即在频，即在频率域上划分信道，每一用户占用一定的频率域上划分信道，每一用户占用一定的频 带）、时分多址（带）、时分多址（TDMA）、码分多址）

9、、码分多址（CDMA）以及它们的组合等。）以及它们的组合等。3.1.3 多信道共用技术多信道共用技术 l1呼叫话务量与忙时话务量呼叫话务量与忙时话务量 l话务量是通信系统通话业务量或繁忙程度话务量是通信系统通话业务量或繁忙程度的指标。的指标。l其性质如同客流量，具有随机性，只能用其性质如同客流量，具有随机性，只能用统计方法获取。统计方法获取。1呼叫话务量与忙时话务量呼叫话务量与忙时话务量 l呼叫话务量，是指单位时间（一小时）内呼叫话务量，是指单位时间（一小时）内的平均电话交换量，可用下面关系式表示：的平均电话交换量，可用下面关系式表示：A=Ct01呼叫话务量与忙时话务量呼叫话务量与忙时话务量

10、l如果以如果以t0小时为单位，则话务量小时为单位，则话务量A的单位是的单位是Erl。如果在一个小时之内连续地占用一个。如果在一个小时之内连续地占用一个信道，则其呼叫话务量为信道，则其呼叫话务量为1Erl。这是一个信。这是一个信道所能完成的最大话务量。道所能完成的最大话务量。1呼叫话务量与忙时话务量呼叫话务量与忙时话务量 l用户忙时话务量是指一天中最忙的那个小用户忙时话务量是指一天中最忙的那个小时（即时（即“忙时忙时”），每个用户的平均话务），每个用户的平均话务量，用量，用AB来表示。来表示。AB是一个统计平均值。是一个统计平均值。l同时，将忙时话务量与全日话务量之比称同时，将忙时话务量与全日话

11、务量之比称为集中系数，用为集中系数，用K表示。因为表示。因为K反映了这个反映了这个通信系统通信系统“忙时忙时”的集中程度，即忙时话的集中程度，即忙时话务量在全天话务量中所占的比例。务量在全天话务量中所占的比例。2容量容量 l在多信道共用时，容量有两种表示法。在多信道共用时，容量有两种表示法。l系统所能容纳的用户数（系统所能容纳的用户数（M）为）为2容量容量l每个信道所能容纳的用户数（每个信道所能容纳的用户数（m）为）为3呼损率呼损率 l在一个通信系统中，呼叫失败的概率称为在一个通信系统中，呼叫失败的概率称为呼叫损失概率，简称呼损率，记为呼叫损失概率，简称呼损率，记为B。l设设A为呼叫成功而接通

12、电话的话务量，简称为呼叫成功而接通电话的话务量，简称完成话务量。完成话务量。C0为为1小时内呼叫成功而通话小时内呼叫成功而通话的次数，的次数，t0为每次呼叫平均占用信道的时间，为每次呼叫平均占用信道的时间，则完成话务量为则完成话务量为 A=C0t03呼损率呼损率l呼损率为呼损率为B=3呼损率呼损率l呼损率的物理意义是损失话务量与呼叫话呼损率的物理意义是损失话务量与呼叫话务量之比的百分数。务量之比的百分数。l呼损率在数值上等于呼叫失败次数与总呼呼损率在数值上等于呼叫失败次数与总呼叫次数之比的百分数。叫次数之比的百分数。l呼损率呼损率B称为系统的服务等级（或业务等级）称为系统的服务等级（或业务等级

13、），记为，记为GOS。lGOS是系统的一个重要质量指标。是系统的一个重要质量指标。l呼损率与话务量是一对矛盾，即服务等级呼损率与话务量是一对矛盾，即服务等级与信道利用率是矛盾的。与信道利用率是矛盾的。3呼损率呼损率l如果呼叫具有下列性质：如果呼叫具有下列性质：l 每次呼叫相互独立，互不相关，即呼叫每次呼叫相互独立，互不相关，即呼叫具有随机性；具有随机性；l 每次呼叫在时间上都有相同的概率；每次呼叫在时间上都有相同的概率；l 每个用户选用无线信道是任意的，且是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：等概的，则呼损率可按下式计算：l 3呼损率呼损率l这就是电话工程中的第一爱

14、尔兰公式，也这就是电话工程中的第一爱尔兰公式，也称爱尔兰称爱尔兰B公式。公式。4信道利用率信道利用率 l多信道共用时，信道利用率是指每个信道多信道共用时，信道利用率是指每个信道平均完成的话务量。因此平均完成的话务量。因此l如果已知如果已知B、n，根据表，根据表3-1可算出可算出A值，然值，然后由上式求出后由上式求出。3.2 蜂窝小区的概念和区域覆盖蜂窝小区的概念和区域覆盖 l3.2.1 蜂窝小区的概念蜂窝小区的概念l3.2.2 大区制小容量大区制小容量l3.2.3 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3.2.1 蜂窝小区的概念蜂窝小区的概念 l蜂窝的概念是一个系统级的概念，

15、其思想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。务范围内的一小部分覆盖。l移动通信网的区域覆盖方式分为两类：一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；另一类是大容量的类是小容量的大区制；另一类是大容量的小区制。小区制。3.2.2 大区制小容量大区制小容量 l大区制是指一个基站覆盖整个服务区。大区制是指一个基站覆盖整个服务区。l为了增大通信用户量，大区制通信网只有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

16、量也随之加大），增多基站的信道数（装备量也随之加大），但这总是有限的。但这总是有限的。l因此，大区制只能适用于小容量的通信网，因此，大区制只能适用于小容量的通信网，例如用户数在例如用户数在1 000以下。以下。3.2.2 大区制小容量大区制小容量l这种制式的控制方式简单，设备成本低，这种制式的控制方式简单，设备成本低，适用于中小城市、工矿区以及专业部门，适用于中小城市、工矿区以及专业部门，是发展专用移动通信网可选用的制式。是发展专用移动通信网可选用的制式。3.2.3 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l为整个系统中的所有基站选择和分配信道为整个系统中的所有基站选择和分配信道组的设计过程叫做频率复用或频率规划。组的设计过程叫做频率复用或频率规划。l小区制移动通信系统的频率复用和覆盖有小区制移动通信系统的频率复用和覆盖有两种，一种是带状服务覆盖区；另一种是两种，一种是带状服务覆盖区；另一种是面状服务覆盖区。面状服务覆盖区。3.2.3 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图图3-1 双频组和三频组频率配置双频组和三频组频率配置 3.2.3 频率复用和