2014 移动通信_第五章 蜂窝组网技术
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第五章 蜂窝组网技术
2r
3r
2.6r 2
2r 2
移动通信系统 广泛使用六边 形进行理论分 析和设计
实际形状
10
交叠区面积
r 1.2 r 2
0.59r 0.73 r 2
0.27r 0.35 r 2
基站对小区的激励方式
中心激励
基站位于小区中心， 由全向天线实现圆形 覆盖区，有时会有辐 射阴影。
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
C C A B C A B C A B
A B
一个簇对应一定的覆盖 区域，若达到单位面积 M=3, N=3, K=S/N 的覆盖需复制M 个簇， C=MS 则信道总数C为： C M KN M S 若N越小，则单位面积所需复制的区群越多，系统容 量越大，频率利用率越高。 14
举例
[例5.1]系统总的可用信道数S = 280，相同区域内， 用N = 7的区群（7小区复用）需要复制4次，而用 N = 4的区群（4小区复用）需要复制7次，求两种 情况下的信道总数和每个小区的可用信道数。 解：N = 7时
同频复用距离与小区半径之比
Q D R 3N
C I
3N L
n
C Qn I L
L:典型值为6（全向小区）
29
定向小区的同频干扰
C I
I
D
N
利用定向天线 可以降低同频 干扰，增大C/I 值，改善通信 质量。
D D D D D A D D C D D E G F D D B
L＝2或3
I:相邻i个小区的中心距离 I 2iH 3iR J 3 jR
D I 2 J 2 2 IJ cos1200 I 2 J 2 IJ
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
移动通信技术讲义-第5讲 蜂窝移动通信的组网
频率资源的管理
1、频率是一种特殊资源。它并不是取之不尽的。与别的资源相比，频率有一
无线电频率资源不是消耗性的，用户只是在某一空间和时间内占用，用完之后依然 存在，不使用或使用不当都是浪费；
② ③ ④
电波传播不分地区与国界； 具有时间、空间和频率的三维性，可以从这三方面实施其有效利用，提高利用率； 在空间传播时容易受到来自大自然和人为的各种噪声和干扰的污染。 基于以上这些特点，频率的分配和使用需在全球范围内制定统一的规则。国际上，
信道1
用户1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 …………… m-1 m
信道2 . . .
信道n
图2 共用信道方式示意图
信道1
用户2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 …………… m-1
信道 空闲
信道k 用户1接入 信道2
…
…
用户m接入 信道n
3、双工移动通信网规定工作在各频段的收、发频差分别为：
VHF（甚高频）频段为5.7MHz； UHF（超高频） 450MHz频段为10MHz； UHF 900MHz频段为45MHz。
4、双工移动通信网规定：
基站对移动台（下行链路）为发射频率高，接收频率低；
移动台对基站（上行链路）为发射频率低，接收频率高。
5、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
遵守国家有关规定，并接受当地无线电管理委员会的具体管理。
2.1.2
频率的有效利用技术
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，以设法 提高频率的利用率。 （1）时间域的频率有效利用 在某一地区，如果某一用户固定占用了某一信道，但事实上不可能占用全部时间。
第5章 蜂窝组网技术
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第5章 蜂窝组网技术
5.1.2 频率的有效利用技术
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，以设法 提高频率的利用率。 （1）时间域的频率有效利用 （2）空间域的频率有效利用 （3）频率域的频率有效利用
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第5章 蜂窝组网技术
5.1.2 频率的有效利用技术
24/25
第5章 蜂窝组网技术
2．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：
25/25
第5章 蜂窝组网技术
2．呼损率
A A n! B n n! i A A2 An A 1 i! 1! 2! n! i 0
10/25
第5章 蜂窝组网技术
第5章
蜂窝组网技术
5.1 频率资源的有效利用和蜂窝小区的组网 通信 5.2 蜂窝小区的概念和区域覆盖 5.3 干扰和信道容量 5.4 多址接入技术 5.5 蜂窝移动通信的交换技术 5.6 在蜂窝移动通信网综述
11/25
第5章 蜂窝组网技术
移动通信网络结构
空中网络 , ht
1 1 2 4 6 7 5 2 4 6 7 5 1 3 6 2 5 1 4 7 3 3 6 2 5 1 4 4 7 3 6 2 5 7q=D/R=4.6 N=7 2 5 1 4 7 2
2
1
2 4 2 4
3
3
2
1
4
3
1
1
3 4
3
3
1
3
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第5章 蜂窝组网技术
5.1.2 频率的有效利用技术
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，以设法 提高频率的利用率。 （1）时间域的频率有效利用 （2）空间域的频率有效利用 （3）频率域的频率有效利用
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第5章 蜂窝组网技术
5.1.2 频率的有效利用技术
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第5章 蜂窝组网技术
2．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：
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第5章 蜂窝组网技术
2．呼损率
A A n! B n n! i A A2 An A 1 i! 1! 2! n! i 0
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第5章 蜂窝组网技术
第5章
蜂窝组网技术
5.1 频率资源的有效利用和蜂窝小区的组网 通信 5.2 蜂窝小区的概念和区域覆盖 5.3 干扰和信道容量 5.4 多址接入技术 5.5 蜂窝移动通信的交换技术 5.6 在蜂窝移动通信网综述
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第5章 蜂窝组网技术
移动通信网络结构
空中网络 , ht
1 1 2 4 6 7 5 2 4 6 7 5 1 3 6 2 5 1 4 7 3 3 6 2 5 1 4 4 7 3 6 2 5 7q=D/R=4.6 N=7 2 5 1 4 7 2
2
1
2 4 2 4
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3
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1
4
3
1
1
3 4
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3
1
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第五章 蜂窝组网技术(课堂PPT)
• 移动台（MS）也是一个子系统。通常，移动台实际上是由移动终 端设备和用户数据两部分组成的，移动终端设备称为移动设备，用 户数据存放在一个与移动设备可分离的数据模块中，此数据模块称 为用户识别卡（SIM）。
Page 13
课程内容
第一节 移动通信系统基本概念 第二节 频率复用和蜂窝小区 第三节 切换和位置管理 第四节 多址接入技术 第五节 蜂窝移动通信系统的容量分析 第六节 话务量和和损率简介
• 一般来说，移动通信网的区域覆盖方式可分为两类：一类是小容量 的大区制；另一类是大容量的小区制。
Page 16
第二节 频率复用和蜂窝小区 • 介绍 • 大区制移动通信系统 • 频率复用和小区制移动通信
系统
Page 覆盖整个服务区。为了增大单基站的服务区域， 天线架设要高，发射功率要大，但是这只能保证移动台可以接收到 基站的信号。反过来，当移动台发射时，由于受到移动台发射功率 的限制，因而无法保障通信。为解诀这个问题，可以在服务区内设 若干分集接收点与基站相连，利用分集接收来保证上行链路的通信 质量；也可以在基站采用全向辐射天线和定向接收天线，从而改善 上行链路的通信条件。
– 采用频率复用大大地缓解了频率资源紧缺的矛盾，增加了用户数目或 系统容量。频率复用能够从有限的原始频率分配中产生几乎无限的可 用频率，这是使系统容量趋于无限的极好方法。频率复用所带来的问 题是同频干扰，同频干扰的影响并不是与蜂窝之间的绝对距离有关， 而是与蜂窝间距离与小区半径比值有关。
Page 8
第五章 蜂窝组网技术
Page 1
学习目标
• 学习完本课程，您应该能够：
掌握蜂窝移动通信系统的概念和构成 掌握频率复用和蜂窝小区组网原理 了解切换和位置更新的概念 熟悉移动通信中的多址接入方式 了解小区容量分析、话务量及呼损的概念
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课程内容
第一节 移动通信系统基本概念 第二节 频率复用和蜂窝小区 第三节 切换和位置管理 第四节 多址接入技术 第五节 蜂窝移动通信系统的容量分析 第六节 话务量和和损率简介
• 一般来说，移动通信网的区域覆盖方式可分为两类：一类是小容量 的大区制；另一类是大容量的小区制。
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第二节 频率复用和蜂窝小区 • 介绍 • 大区制移动通信系统 • 频率复用和小区制移动通信
系统
Page 覆盖整个服务区。为了增大单基站的服务区域， 天线架设要高，发射功率要大，但是这只能保证移动台可以接收到 基站的信号。反过来，当移动台发射时，由于受到移动台发射功率 的限制，因而无法保障通信。为解诀这个问题，可以在服务区内设 若干分集接收点与基站相连，利用分集接收来保证上行链路的通信 质量；也可以在基站采用全向辐射天线和定向接收天线，从而改善 上行链路的通信条件。
– 采用频率复用大大地缓解了频率资源紧缺的矛盾，增加了用户数目或 系统容量。频率复用能够从有限的原始频率分配中产生几乎无限的可 用频率，这是使系统容量趋于无限的极好方法。频率复用所带来的问 题是同频干扰，同频干扰的影响并不是与蜂窝之间的绝对距离有关， 而是与蜂窝间距离与小区半径比值有关。
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第五章 蜂窝组网技术
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学习目标
• 学习完本课程，您应该能够：
掌握蜂窝移动通信系统的概念和构成 掌握频率复用和蜂窝小区组网原理 了解切换和位置更新的概念 熟悉移动通信中的多址接入方式 了解小区容量分析、话务量及呼损的概念
2014 移动通信_第五章 蜂窝组网技术
2 0l
o
h t
N↓
频率利用率高 D↓
2 0l
o
同频干扰大
2 0l
o
基站发射机位置
中心激励：
基站位于小区中心，有时
会有辐阴影。
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
蜂窝小区的系统容量及改善
系统容量主要受限于同频干扰
干扰（也叫同道干扰）
采用六边形的原因
全向天线的覆盖区是圆形 一般来说，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 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 r 叠区，故所需的频率组 数也最少，最经济。仅 有理论分析和设计意义。 实际小区：不规则形
N=4,i=0,j=2
N=7,i=1,j=2
常见正六边形区群的图案
5.2 频率复用和蜂窝小区
思考：画一个N = 4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A,B,C,D标识。 1. N=4对应的2维坐标： i=0, j=2 2. N=4的基本区群形状：
B A C D A C A C
C I
3N m
n
I
( 3 N )4 19.95 6
N 3.65
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
设蜂窝移动系统共有S个不同的双向信道
其簇的大小为N 簇内每个小区分配有K个信道 小区间信道分配各不相同 C A 簇在系统中复制M次 B 则 可用无线信道的总数
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。
第五章 组网技术
其划分的原则是： 分割的频率互不重叠且能够传输一路已调语音信
号为基准，同时留有一定的保护频段，以防止相邻 用户之间频段的干扰。如图5-1所示。
第五章 组网技术
图5-1 FDMA的频道划分方法
在单纯的FDMA系统中，通常采用频分双工（FDD） 的方式来实现收发双方双工通信，即对基站来说，接 收频率f和发送频率F是不同的。
第五章 组网技术
§ 5.1多址技术
用户接入环节的区别: • 有线通信：有线资源，专用通道的方式； • 移动通信：多用户共享的方式
• 固定通信：解决接入的带宽问题——>调制 • 移动通信：如何接入，如何区分用户——>多址技术
第五章 组网技术
移动通信的本质是无线通信， 无线通信的电信号承载基础是无线电波， 无线电波的核心问题是频率. 区分用户信号的目的—— 其本质还是对频率资源的分配、占用问题。 多址技术产生的原因从表面上看是：无线信道数 量远远少于用户数量，而究其本质则是频谱资源的限 制所导致的。
第五章 组网技术
优缺点比较： ➢ 集中分配方法：
简单，可以采用频率调度，可获得用户分集增益， 降低了信道估计难度；
获得的频率分集增益较小，受传输中的衰落影响比 较大，因此用户平均性能略差；
第五章 组网技术
优缺点比较： ➢ 分布式扩展方法：
通过频域扩展，可利用不同子载波的频率选择性衰 落的独立性而获得频率分集增益，从而减小了衰落的 影响。
第五章 组网技术
（3）自适应子载波分配 如果在发送端知道每个用户在每个子载波上的 信噪比，就可以在分配子载波时，将信噪比高的子 载波分配给相应的用户。 由于小区中的用户所经历的无线信道是不同的， 因此对一个用户来说是最强的子载波，对其他用 户很有可能不是最强的，这样大部分用户可以分 配到较好的子载波。
号为基准，同时留有一定的保护频段，以防止相邻 用户之间频段的干扰。如图5-1所示。
第五章 组网技术
图5-1 FDMA的频道划分方法
在单纯的FDMA系统中，通常采用频分双工（FDD） 的方式来实现收发双方双工通信，即对基站来说，接 收频率f和发送频率F是不同的。
第五章 组网技术
§ 5.1多址技术
用户接入环节的区别: • 有线通信：有线资源，专用通道的方式； • 移动通信：多用户共享的方式
• 固定通信：解决接入的带宽问题——>调制 • 移动通信：如何接入，如何区分用户——>多址技术
第五章 组网技术
移动通信的本质是无线通信， 无线通信的电信号承载基础是无线电波， 无线电波的核心问题是频率. 区分用户信号的目的—— 其本质还是对频率资源的分配、占用问题。 多址技术产生的原因从表面上看是：无线信道数 量远远少于用户数量，而究其本质则是频谱资源的限 制所导致的。
第五章 组网技术
优缺点比较： ➢ 集中分配方法：
简单，可以采用频率调度，可获得用户分集增益， 降低了信道估计难度；
获得的频率分集增益较小，受传输中的衰落影响比 较大，因此用户平均性能略差；
第五章 组网技术
优缺点比较： ➢ 分布式扩展方法：
通过频域扩展，可利用不同子载波的频率选择性衰 落的独立性而获得频率分集增益，从而减小了衰落的 影响。
第五章 组网技术
（3）自适应子载波分配 如果在发送端知道每个用户在每个子载波上的 信噪比，就可以在分配子载波时，将信噪比高的子 载波分配给相应的用户。 由于小区中的用户所经历的无线信道是不同的， 因此对一个用户来说是最强的子载波，对其他用 户很有可能不是最强的，这样大部分用户可以分 配到较好的子载波。
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3NR
2
D 3N R
5.2 频率复用和蜂窝小区
一定要用寻找相邻同频小区的方法确定相邻 区群的位置才能保证同频小区间距离最大：
D
3N R
以N=4, i=0, j=2为例，思考
B A C D B A C D
D 2 3 R 3.5 R
B
A D C D
B A C
D=3R
错误
正确
5.2 频率复用和蜂窝小区
构成簇的基本条件：
基本图案（簇）能彼此邻接且无空隙
地覆盖整个面积。
相邻单元（簇）中，同频道的小区间
距离相等，且为最大。
区群的大小： N
满足上述两个条件的簇的形状和簇内小区
数N是有限的，并且N应该满足下式：
N i ij j
2
2
i 和j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
C / I Q D/ R N
提高系统容量的目的：
提高单位面积内可用的信道数。
大容量的小区制
优点：提高频率利用率，组网灵活 缺点：网络构成复杂
小区制移动通信系统分两种
带状服务覆盖区
面状服务覆盖区
带状服务覆盖区
可采用多个频率组复用
f1
A
•频率复用(区群) •同频小区
f2
B
f2
B
f1
A
f2
B
f1
A
双频组
f1
A
f2
B
f3
C
f1
A
f2
B
f3
C
三频组
大容量的小区制
组网时需确定重叠区及载波/同频干扰比 重叠区
n
D 3N R Q 3N R R
N越小, N越大,
Q的值越小,C/I越小； Q的值越大, C/I越大
可以提高传播质量，因为同频干扰小
最坏情况下全向天线系统C/I的计算
• 将最短干扰距离 • D D R 带入计算：
K
BS BS
D+R R D+R
C 1 I
DK R k 1
BS
MS2
MS3 大区制移动通信网
小容量的大区制
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：
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 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（上下行传输增益差可达6～12dB）
小容量的大区制
BS
MS BS
MS
MS
BS
(a)
BS接收
(b)
MS接收
两种同频干扰的影响
1) 设所有BS发射功率相同，同频复用距离 为D，小区半径为R，干扰台离MS的距离 分别为Dk(k=1,2…m)
BS BS
D5 D4 D3
2) 有效信号：
BS
R C P T d0
m
n
Dk I P T 3)无效信号： d k 1 0
A
A
A
A
图 2.3 确定同频小区的方法
5.2 频率复用和蜂窝小区
利用寻找同频小区的方法确定簇 例如： N=3, i=1, j=1
C A
A
B
B
C A B A C
B C
A B C A
A
B
C A B C
5.2 频率复用和蜂窝小区
A
B A D C A C D E G F B
B
C
N=3,i=1,j=1
重叠区太大，越区干扰大
f1 A
a
f2 B
重叠区小，弱电场区可能多。
a
f1 A f2 B
簇（区群）：
共同使用全部可用频率的N个小区叫做一簇(区
群）
频率复用： 将可用频道分N组，区群内的每个小区使用不
同的频率组，而相邻区群重复使用相同的频率 组分配模式
同频小区： 同频小区: 使用同一组频率的小区 同频干扰：同频小区之间的信号干扰叫做同频
若干扰基站与移动台的距离相等， D=Dk，则移动台的载干比可近似表示为
C I R n
D
k 1 k
m
n
R n mD n
则
C ( D / R) I m
n
3N m
n
, m典型为6
5.2 频率复用和蜂窝小区 C 3N 同频复用比 Q : , m典型为6 I m 与区群的大小有关
3N
4
18.7(dB)
每个小区的可用信道数
K S / N 280 / 7 40
则总的可用信道数
C MNK 4 7 40 28 40 1120
同频复用比 Q
Q 3N 4.58
N=4时
C ( 3 N )4 13.8(dB) I 6
2 2 2
120
D I J 2IJ cos120
2
0
I IJ J
2
5.2 频率复用和蜂窝小区
由于R是小区的半径，有
I 3iR
带入有
2 2
J 3 jR
2
D ( 3iR) +( 3iR)( 3 jR) ( 3 jR) 3R (i ij j )
2 2 2
m
n
Q 1 / m
n
D D-R
BS
以此C/I值为依据
进行系统设计， 即使是在业务繁 忙时也能有好的 系统性能
BS
MS
BS
D
D-R
BS
BS
最坏情况下的同频干扰
某中心激励的蜂窝通信系统，假设各基站发 射功率相同，发射小区半径R = 1km，同时 受到相邻2个同频小区的干扰，其干扰距离 分别为D1 = 3km，D2 = 2km (路径损耗因子 为4)，试求其同频干扰比 ？
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，接收
用定向天线
Rd 大区制设置分集接收台示 意图
MS1 MS2
Rd Rd
BS
提高基站接收灵敏度
5.2 频率复用和蜂窝小区
大容量小区制
将服务区划分成许多小面积覆盖区域，
用一个小功率的发射机来服务一个小面 积覆盖区。 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）
B A B D B D C D
N=4, i=0, j=2
3. 确定相邻区群的位置
5.2 频率复用和蜂窝小区
同频小区之间的距离D
H
H为小区中心到边的距离
R
H R cos(30 ) R 3 / 2
0
A
相邻j个小区的中心距离
J 2 jH
A
J
同频小区之间的距离D
I 2iH J 2 jH
全向小区系统C/I 的计算
如图，同频小区围
绕着某一小区可分 为多层。
1 1 1 1 第三层 1 1 1 1 1 1 1 1 第二层
1
来自第一层的同频
干扰最强。
分析时，可只考虑
第一层同频干扰。
第一层
同频小区分布
全向小区系统C/I的计算
MS BS
MS
MS MS
R D
BS
BS
BS MS BS
5.5 蜂窝移动通信系统的容量分析
5.6 CDMA系统中的功率控制
5.7 切换、位置更新
5.1移动通信网的基本概念
移动通信网络组成 空中网络
多址接入 频率复用和蜂窝小区 多信道共用
切换和位置更新
地面网络
各基站相互连接
基站与固定网络的连接
主要内容
5.1移动通信网的基本概念 5.2 频率复用和蜂窝小区 5.3 多址接入技术 5.4 码分多址关键技术
5.5 蜂窝移动通信系统的容量分析
5.6 CDMA系统中的功率控制
5.7 切换、位置更新
5.2 频率复用和蜂窝小区
移动通信网的区域覆盖方式分为两类 1. 小容量的大区制 2. 大容量的小区制 MS
1
1. 小容量大区制 一个基站覆盖整个服务区 天线架设高 发射功率大 频谱效率低，小容量的通信网 控制方式简单、设备成本低
每个小区的可用信道数
K S / N 280 / 4 70
则总的可用信道数C MNK 7 4 70 28 70 1960
同频复用比 Q Q 3N 3.46
5.2 频率复用和蜂窝小区
结论： N越大，则意味着同频小区间距离越远，
同频干扰越小，容量越小。
干扰（也叫同道干扰）
采用六边形的原因
全向天线的覆盖区是圆形 一般来说，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 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 r 叠区，故所需的频率组 数也最少，最经济。仅 有理论分析和设计意义。 实际小区：不规则形
n
BS
4)全向小区系统C/I ：
D2
MS
R
BS
D6
D
D1
BS
R C P T d I 0
n
k 1
m
Dk P T d 0