06次课 第03章 组网技术基础-2_2013

数字移动通信 3-37
3.4.2 小区分裂
方法
在原小区内分设三个发射功率更小的新基站，
形成几个面积更小的正六边形小区。
数字移动通信 3-38
3.4.2 小区分裂
基站A被六个新的微小区基站所包围。 每个微小区的半径都是原来小区的一半。 小区分裂只是按比例缩小簇的几何形状，不改 变原小区的信道分配策略。
Di n I i P0 ( ) d0
数字移动通信 3-30
三、同频干扰和系统容量的关系
4：若仅仅考虑第一层同频干扰小区， ：若近似认为所有干扰基站到移动台之间距 假设3 离为D ，则 则小区边界移动台接收信号的信干比为
S I
i0=k S
Ds
i0 i 1
n
n ( D ) i
A
I
Di≈D S
数字移动通信 3-21
一、系统容量
系统容量的定义 有多种定义，如一定频段内所能提供的 信道数或用户的最大数目或系统输入话务 总量等。 本次课用一定频段内所能提供的信道数 来表示系统容量，用符号CT来表示。
数字移动通信 3-22
N的取值讨论
系统容量的定义
NS CT L L N
CT：系统中信道总数 L：无线信道总数
小区制（蜂窝） 基站发射功率小 覆盖区域小（小区） 频率复用
覆盖区域广
频率不能复用
大区覆盖与小区覆盖（a）大区覆盖（b）小区覆盖
数字移动通信 3-8
蜂窝系统实现及问题
系统实现
将整个服务区分为若干个小区，每一小区设一基站， 负责与小区内所有移动台的无线通信。同时设置移动 交换中心，统一控制基站的协调工作，保证移动用户 得到完善的服务。
有用信号功率 同频小区的总数 第i个小区的同频干扰功率
Ii
i 1
特指同频干扰 其他干扰忽略不计
数字移动通信 3-25
二、同频干扰的数学参数
同频干扰的定义：同频小区间的信号干扰
Q:同频复用系数
Q刻画了频率复用程度
Q D/ R
D为同频小区中心 点之间的距离。 R为正六边形外接 圆的半径。
n
1 6 2 1 7 3 6 5 4
2 7 5 1 6
3 4 2 3 7 4 5
N=7
N=4
NS S Q D Q 3N CT L L I k R N
数字移动通信 3-34
四、参数对系统容量的影响
2、第一层同频小区数目k值的影响 CT 3 N S 2 L 裂向：保持小区半径不变，定向天线 ( kS / I ) n
2 7 5 1 6
3 4 2 3 7 4 5
假设1：假设每个小区的大小一样，且每个小区是 正六边形小区
数字移动通信 3-28
三、同频干扰和系统容量的关系
同频小区的定位
j×2R’ D
i×2R’
D 3N R
D Q 3N R
数字移动通信 3-29
三、同频干扰和系统容量的关系
S I ? Q 3N CT Ns L N
j×2R’
D i×2R’
再移动 j个小区 移动 i个小区
R’ R
R 为正六边形内切 圆的半径。 R为正六边形外 接圆的半径。
,
3 2 2 D 2 2 )] )] ) j (2 D2 [i (2R j (2 Rj 2 R ) cos120 i (2R 3N D Q i[ ij 2 R R R 2
3N S (kS / I )
2 n
L
n：路径衰减指数 S/I：系统要求的最低信干比 k：第一层干扰小区的数目 NS：系统中小区的总数
数字移动通信 3-33
四、参数对系统容量的影响
CT 3N S (kS / I )
2 n
L
1 1 4 2 4 1 3 4
2 3 2 3
1、系统要求的信干比S/I对系统容量的影响 AMPS系统，18dB GSM系统， 9dB
同样小区半径，同样覆盖区域下 N减小？ 同频小区间的间隔更近，区群复制次数增加， 从而使容量CT增大。因此，N越小越好？ N太小，间隔更近，但同频干扰增强，故有折 衷的N值。
数字移动通信 3-24
二、同频干扰的数学参数
同频干扰的定义：同频小区间的信号干扰
S/I：信干比
S S i0 I
正三角形
正方形
正六边形
数字移动通信 3-11
三种形状小区的比较
小区形状
邻区距离 小区面积 交叠区宽度 交叠区面积
正三角形
r 1.3r2 r
1.2 r 2
正方形
2r
正六边形
3r
2r2 0.59r
0.73 r 2
2.6r2 0.27r
0.35 r 2
数字移动通信 3-12
小区形状的选取
在服务区面积一定的情况下，正六边形 小区的形状最接近理想的圆形，用它覆 盖整个服务区所需的基站数最小，也就 是最经济。 小区形状为六边形的小区制移动通信网 称为蜂窝网。
N的典型值为4，7，12。 GSM系统：N=3或4
数字移动通信 3-16
区群组成示意图
B
A
A
D
B C
G F
B
A E
C D
C
N＝3,j=1,i=1
N=4,j=2,i=0
区群组成示意图
N=7, j=2,i=1
数字移动通信 3-17
（3）蜂窝网同频小区的距离
逆时针旋转60度 垂直沿六边形任意边
信发展的主要动力之一
同频干扰是限制系统容量的主要因素之一
实际问题：在抑制同频干扰的基础上，如何通
过系统设计获得最大的系统容量
数字移动通信 3-20
3.4.1 同频干扰对系统容量的影响
同频干扰不能简单地通过增大发射机的发射功率来克服。 为什么呢？
为了解决这一问题，需要找到同频干扰和系统容量的关系。

Ds
k i 1
n
Ds≈R
n ( D ) i n n
S I
R
k i 1
n n
A
D
A
A
(D )
i
Di
n
I

R
k i 1
化简
( D)
S ( D / R) Q I k k
n
R A
A
A 3-31 数字移动通信
三、同频干扰和系统容量的关系
系统中 信道总数 区群复 制次数 无线信 道总数 系统中 小区总 数
2 3 7 24 5 2 1 77 6 5 3 1 4 56
2 n
L
1
6
2 7
3
4
5
2 1 17 6 5 61 6
1 6 3 4 2 7 5
1 6 3 4 2 7 5
2 3 7 4 5 32 1 3 7 6 4 5 4 3 4
数字移动通信 3-36
3.4.2 小区分裂
原理
将小区划分为更小的小区，称为微小区 如何实现呢？ 降低天线高度和减小发射功率 小区数增加 -> 增加覆盖区域内的区群数目 提高了信道的复用次数 -> 实现系统容量的提高
B
G A F E D C
数字移动通信 3-15
区群组成
满足两个条件
1）区群之间可以邻接，且无缝隙无重叠地覆盖。
2）邻接后的区群应保证各个相邻同信道小区的距离 相等。
可以证明，区群内的小区数应满足下式
N i 2 ij j 2
举例
其中i 0, j 0, i j 1
1 2 3
数字移动通信 3-39
3.4.2 小区分裂
不是所有的小区同时分裂，不同规模的小区将 同时存在。 本质：小区分裂通过减小小区半径，使区群复 制次数增大，从而提高系统容量。
数字移动通信 3-40
3.4.3 小区扇区化(裂向)
基本概念
使用定向天线来减小同频干扰
同频干扰减小的程度取决于扇区数目，7小 区复用时120o裂向时从6降低为2。
总体来说，蜂窝技术通过整个覆盖区域内频率复用， 就实现了用固定的信道来为大量的用户服务。
引入的问题
同频干扰：同频小区
越区切换
数字移动通信 3-9
二、蜂窝系统的一些问题
小区形状 区群的概念 同频小区的距离
数字移动通信 3-10
（1）小区形状
目的：无缝覆盖整个平面的服务区，寻找 合适的几何形状。 全向天线辐射的覆盖区是个圆形 。在考虑 交叠之后，实际上每个辐射区的有效覆盖 区是一个多边形。
解决问题
频率资源与容量需求的矛盾
基础
蜂窝原理
数字移动通信 3-5
一、蜂窝技术概述
特点
应用了空域的同频复用技术，解决了信道数 少和用户数多之间的矛盾。
B G A F B E C B D C
同频复用
G A
F E
G
D F E A
C
D
数字移动通信 3-6
一、蜂窝技术概述
两个核心思想 1）大区改小区：用多个小功率发射机代替单个大功
全向天线：CT 3N S (6S / I )
2 n
L
120 定向天线：CT
3N S (2S / I )
2 n
L
7
7
2
7 1 6 7 7 77 5 7 7 3 4 7
数字移动通信 3-35
四、参数对系统容量的影响
3、系统中小区总数Ns的影响 小区分裂：保持N值不变，减小 小区半径
CT 3N S (kS / I )
数字移动通信 3-18