2020年移动通信第8章网络规划与优化参照模板

– 这样加大了同一小区内信道间隔，可有效抑
制信道间干扰。
这样同一信道组内的信道最小频率间隔为7个信道 间隔，若信道间隔为25 kHz，则其最小频率间隔可达 175 kHz， 这样，接收机的输入滤波器便可有效地抑制 邻道干扰和互调干扰。
如果是定向天线进行顶点激励的小区制，每个基站
应配置三组信道，向三个方向辐射，例如N=7，每个区
第一组 1、 5、 14、 20、 34、 36 第二组 2、 9、 13、 18、 21、 31 第三组 3、 8、 19、 25、 33、 40 第四组 4、 12、 16、 22、 37、 39 第五组 6、 10、 27、 30、 32、 41 第六组 7、 11、 24、 26、 29、 35 第七组 15、 17、 23、 28、 38、 42
2. 蜂窝网覆盖设计
• 区群的组成
– 在蜂窝系统中，为了便于频率复用，并能保持 同频频道之间的距离相等并且最大，发展了许多 复用图样，其中由一组频率不同的小区组成一定 图样，称为单元无线小区簇(区群)。
– 构成簇(区群)的基本条件：
• 这一图样能彼此邻接,且无空隙地覆盖整个面积。 • 相邻单元中，同频道的小区间距离相等，且最大。 • 满足这些条件的簇的形状和簇内小区数(即频率组数)
信号信干比的计算（1）
• 蜂窝结构实质是为了复用提供可供使用的频
谱，同时减少由于复用产生的干扰。
• 信干比Sr:
Sr
P有效 P干扰 ,i
• P有效来自BS的有效信号强度，P干扰,i第i个造成 干扰的BS的信号强度。
• •
接 信收干信比号的强一度 般表达式Pr：=kPSrtd-JRD
6(
R 3K R)
• 最常用的三种方法为：小区分裂，裂向和覆盖区域逼近。 另外还有一种新的微小区技术。
• 小区分裂：将拥塞的小区分成更小的小区，每个小区都有 自己的基站并相应的降低天线的高度和减小发射机功率。 小区分裂能提高信道的复用次数，从而提高系统容量。
• 小区扇形化：依靠基站方向性天线来减少同频干扰以提高 系统容量。使用定向天线来减小同频干扰，从而提高系统 容量的技术也叫做裂向。通常将一个小区分成3个120度的 扇区或是6个60度的扇区。
– 将全向覆盖改为定向覆盖， 使每个小区的信道数增多
– 这种措施称为小区分裂。
蜂窝层次结构

用户密度不等的小区结构
2. 蜂窝网覆盖设计
• 增大蜂窝系统容量的方法---在原基站上分裂
– 将中心设置基站的全向覆盖区分裂成几个定向天线的 小区。
– 如图所示，一个全向天线覆盖的小区分裂成3各120 度扇形小区或6个60度的扇形小区。
– 静态信道借用:信道根据有效流量非均匀分布于小区，用预测方式
改变分布。
•信动道态信如道何配置分配？ 用以适应临时流量变化和空间流量变化.
原理: 所有信道都放在存储池中, 它们根据所有小区中的总信号干 扰模式被分配给一个新的通话.每个信道都可用于任一个小区,只要它 满足系统总的信干比要求. 当通话结束,该信道归还存储池.
• 信道在较大的宏小区中划分，宏小区与整个包含在其内 的较小的微小区同时存在。同一个BS同时用于宏小区和 微小区。 在宏蜂窝下引入微蜂窝和微 微蜂窝以提供更多的‘内含’ 蜂窝，形成分级蜂窝结构。
目的：解决小区内的‘盲点’ 和‘热点’，提高网络的容
量。 例：一个三层分级蜂窝结构包括宏蜂窝、微蜂窝、微
微蜂窝。每种蜂窝执行定义好的不同的功能：
网络规划与优化
1. 区域覆盖 2. 信道(频率)配置 3. 信道容量
一、 区域覆盖
• 大区制移动通信网
– 无线服务区(小区)：基站信号所能覆盖的区域。 – 大区制指一个基站覆盖一个较大的服务区。因此：
• 基站天线较高，发射功率很大(50-200W) • 覆盖半径达30-50km。 – 其覆盖范围受以下因素的影响： • 地球曲率造成的视距； • 山丘，树林，建筑物造成的阴影； • 移动台接收机性能及其天线系统的效率； • 发射机功率是有限的，并且增加发射功率只能换来微小的
表 5 – 4 带状网的同频干扰
I/S:干扰-信号比, a为重叠区的深度, r为小区半径 路径损耗斜率为4.
2. 蜂窝网覆盖设计
• 蜂窝网 (面状服务区)
– 当基站采用全向天线时，无线区大体上是圆。 当多个无线小区彼此邻接覆盖整个服务区时， 就可以用圆的内接正多边形来近似。小区构成 的图形有多种，主要为三角形，正方形，正六 角形。采用何种方式来覆盖，主要考虑以下几 个因素：
AMPS
• 美国蜂窝系统，每个服务提供商可得12.5MHz频率。 • 下行链路：使用829~894MHz频段的一半，上行链路使用
824~849MHz频段的一半。 • 这些频段分为416对频段，每个30KHz。每个频段承载一个
话音用户。 • 21个用于控制信道，395个用于语言信道。 • 频率复用因子7时，干扰最小化。
• 覆盖区域逼近：通过合理的布设基站来增加覆盖面积，相 应地增加系统容量。
2. 蜂窝网覆盖设计
• 小区分裂
– 网络设计初期，认为服务 区内n个小区大小相同， 用户密度均匀分布，各基 站信道数相等。随着用户 数的增加，用户的分布不 再均匀，有的小区甚至出 现信道不够的情况。
– 把高用户密度的小区面积 划得更小。
– 集中式: 所有信道放在中央存储池 – 分布式: 由基站决定本地的频率分配. 适用于微蜂窝结构.
频率配置
• 等频距配置法
设给定的频段以等间隔划分为信道，按顺序分别标明 各信道的号码为：1, 2, 3, …。
原例则如：：N=7，35
– 一等第第第信频一二三道距组组组组配内置各123时、、、信可891道、、0根、之据11间561群、、7、的内22频232的、、4率、小23间903区1隔数。N来确定同
– 下图为1：3的分裂方式。对新的小区而言，基站为顶点激励方 式，每个基站120度定向覆盖三个呈“三叶草”型的新小区。
– 采用这种分裂方式的优点： • 增加了小区数目，但不增加 基站数量； • 利用定向天线，降低同频干 扰； • 减少维护工作量和基站的建 设投资； • 采用这种方式需要有一个长 期的频率使用规划。
n1
同频小区之间距离
3K2
市区距离功率斜率 4
2
信号信干比的计算（2）
• 用分贝表示信干比：
Sr
10 lg[3 2
K 2 ] 1.76
20 lg K
K区群的大小（频率复用因子）
例：AMPS的蜂窝结构，当给用户提供良好的
语音质量时，可接收的信号干扰比18dB，
频率的复用因子K是多少？
Sr=18dB=1.76+20lgK 20lgK=18-1.76
i=2,j=1
图 5 – 13 同信道小区的确定
2. 蜂窝网覆盖设计
• 确定同频小区
– 同频小区之间的距离满足：
– 而服务区中的小区数为： – 可见： – 所以，簇内小区数越多，同频小区之间的距离就越
远，从而抗同频干扰的能力也就越强。但是，簇内 小区数越多，频率的利用率就下降了。所以，在满 足同频干扰值的条件下，应尽可能取小K值。
距离增加； • 多径和其它干扰的影响； – 大区制还存在上下行传输不一致的地方。可以通过设立分集接 收台，使得上下行互通性为1：1。 – 为了增加容量，只能通过增加基站信道数来实现。使得它只能 用于用户密度较小的地区。
大区制移动通信网
• 特点:
– 一个基站覆盖整个服务区域 • 技术简单 • 通信质量差 • 频率利用率低 • 系统容量小
小区制区域覆盖
• 小区制移动通信网: 大区制频谱利用率低，容量小。 所以，可以通过频率的复用来解决。服务区划成半径220km的小区。每个小区一个基站，负责与本小区的移动 用户的通信。
载频受 限
呼叫阻 塞
频道扩充受 限
成本受 限
特点： 空域的同信道再用技术
• 服务区
• 带(条)状服务区 • 面状服务区 (蜂窝网)
2. 蜂窝网覆盖设计
• 增大蜂窝系统容量的方法---增加新基站的分裂
– 用缩小小区半径， 增加新的蜂窝小区， 并在适当的地方增 加新的基站的方式 来增加系统容量的。
– 为了降低对邻区的 干扰，应降低基站 发射功率，降低基 站天线高度。
实际的无线区划和组成
多元蜂窝网络组成的蜂窝网---使用重叠小区
B
C
G
A
D
F
K=7
E
2. 蜂窝网覆盖设计
• 顶点激励和中心激励方式
– 基站放在小区中央，采用全方向天线形成圆形 覆盖区的方式，称为中心激励方式。
– 缺点：假如小区内有大的障碍物，会造成阴 影区。
– 基站放在正六边形的3个成120度角的顶点 上，用120度的扇形覆盖的定向天线的方式， 称为顶点激励方式。
– 优点：获得较大的信干比，减少向外的干扰， 从而可以减小同频复用距离。
顶点激励信干比
• 使用1200定向天线，分配给一个小区的信道进一步
分为3部分，每一部分供小区的一个扇区使用。同
频道干扰小区的数量由6减为2，因此增加了信号干
扰比。
Sr
R
J
D
+
n1 R 2( 3K R)
+
9 K2 2
实际增大蜂窝系统容量的方法
的取值不是任意的。
K = i2 + ij + j2 i,j正整数
2. 蜂窝网覆盖设计
• 小区图案和频率复用
同频(信道)小区的距离
如图所示，从某个
小区A出发，先沿
垂直于六角形的边
的方向前进，越过
i个小区，到达某个
小区，然后，逆时
针方向转60度(或顺
A
时针方向越过j个小