使用定向天线划分扇区
移动通信(第4版) 大学本科教材 第三、五章习题答案
第三、五章 习题答案（部分）第三章习题答案1. 某移动通信网，基站的发射频率为1850MHz ，一辆汽车以每小时60公里速度运动，试计算在以下情况下接收机载波频率。
(1) 汽车沿直线朝向发射机运动(2) 汽车沿直线背向发射机运动(3) 汽车运动方向与入射波方向成直角,解：由于m f c 162.010*********=××==λ (1)多普勒频移 Hz v f o 1030cos 162.06/100cos ===Δθλ，所以接收机的载波频率为Hz f f f 18500001031031850000000=+=Δ+=(2)多普勒频移 Hz v f o 103180cos 162.06/100cos −===Δθλ，所以接收机的载波频率为Hz f f f 18499998971031850000000=−=Δ+=(3)多普勒频移 Hz v f o 090cos 3/16/100cos ===Δθλ，所以接收机的载波频率为MHz f f f 1850=Δ+=2. P.132 第6题dB L L T A 9.127== 传播路径上的损耗中值P PC dBW dBm 9.1119.81（2） 移动台天线上的接收信号功率中值 =−=−第四章习题答案2.目前提高蜂窝系统的容量可以采用哪些技术？这些技术是如何提高蜂窝系统容量的？答:目前提高蜂窝系统的容量可以采用小区分裂、划分扇区（裂向）和微小区技术等。
小区分裂技术是在保持同频复用比Q不变的情况下，通过减小小区半径R，相应的增加小区个数，来增加信道的复用次数，从而提高系统容量。
裂向技术(小区划分扇区,使用定向天线)是在保持小区半径R不变的情况下，通过使用定向天线来减少同频干扰来提高系统容量的。
由于减少了同频干扰，所以可减少无线区群内的小区个数N。
而在同一个服务区内，N减少，信道的复用次数增加，从而提高系统容量。
3. 有一个蜂窝服务供应商决定用数字TDMA方案，该方案可以容忍的最坏情况下的信噪比为15dB，求最理想的N值(a)全向天线，(b)120度扇区，(c)60度扇区。
移动通信基站天馈、设备安装规范简介
9 June 2010
安徽博达监理公司设备铁塔项目部
4
天馈安装
移动通信天线的技术发展很快,最初中国主要使用普通的定向和全向型移动天线,后来普遍使 用机械天线,现在一些省市的移动网已经开始使用电调天线和双极化移动天线.由于目前移动通信 系统中使用的各种天线的使用频率,增益和前后比等指标差别不大,都符合网络指标要求,我们简 单对常见的几种天线进行分析比较,并详细介绍天线以及馈线的相关安装规范. 一,天线种类: 1, 全向天线 全向天线(图1),即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射,也就是平常所说的无方向性. 全向天线在移动通信系统中一般应用与郊县大区制的站型,覆盖范围大. 2, 定向天线 定向天线,在在水平方向图上表现为一定角度范围辐射,也就是平常所说的有方向性.定向天 线在移动通信系统中一般应用于城区小区制的站型,覆盖范围小,用户密度大,频率利用率高.定 向天线又分为单极化(图2)和双极化(图3)两种.双极化天线其最突出的优点是节省单个定向基 站的天线数量;一般GSM数字移动通信网的定向基站(三扇区)要使用6到9根天线(DUAMCO或 FICOM),每个扇形使用2到3根天线(空间分集,一发两收),如果使用双极化天线,每个扇形只 需要1根天线. 定向天线的特点决定了其安装特点,即存在方位角和俯仰角的概念.方位角即天线覆盖的方位 角度,俯仰角即天线安装的垂直度.方位角和俯仰角根据小区覆盖的范围,可调整.
移动通信基站安装
规范简介
目
录
移动通信基站简介 天馈安装 主设备及配套设施安装 安装要求 主设备及配套设施安装要求 相关图片
9 June 2010
安徽博达监理公司设备铁塔项目部
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移动通信基站简介
移动通信基站的建设是我国移动通信运营商投资的重要部分,种类大致分为GSM,CDMA, SCDMA等几种.移动通信基站的建设一般都是围绕覆盖面,通话质量,投资效益,建设难易,维护 方便等要素进行.随着移动通信网络业务向数据化,分组化方向发展,移动通信基站的发展趋势 也必然是宽带化,大覆盖面建设及IP化.公司现阶段进行的设备监理项目主要是基站设备安装监 理以及传输设备安装监理等.现在简单介绍移动通信GSM基站的一些基础知识. GSM ( Global System for Mobile Communications 全球移动通信系统 ),是由欧洲主要 电信运营商和制造商组成的标准化委员会设计出来的,它在蜂窝系统的基础上发展而成,属于第 二代数字移动通信系统.其特点是技术最成熟及先进,并且具有可开通的移动通信业务种类多, 手机接续速度快,通话质量好,安全保密性能强,抗干扰能力强,网络覆盖面广,可国际自动漫 游等诸多优点,全世界目前已有近百个国家和地区建立了GSM数字移动电话通信网. 就单个移动通信基站而言,移动通信基站主要包括:通信铁塔,天馈系统(天线,馈线), 通信机房,主设备(BTS),配套设施(接地系统,电源系统,防雷设施,传输设备,传输线路, 空调,走线架,照明,监控设施,防火设施等)等内容.
分簇 小区 扇区 跟踪区
分簇小区扇区跟踪区【知识】深度解析分簇、小区、扇区和跟踪区引言：无线通信技术在当今社会中扮演着至关重要的角色，使人们能够随时随地进行有效的通信。
而在无线通信领域，特定的区域划分和管理是确保通信系统正常运行的关键。
在本文中，我们将重点探讨分簇、小区、扇区和跟踪区这几个与无线通信密切相关的概念，并阐述它们的作用和相互关系。
一、分簇1. 分簇的定义在通信系统中，分簇是指将空间中的用户群体划分为不同的区域，从而使网络资源得以合理利用和分配的一种技术手段。
通过分簇，可以提高通信系统的容量和效率，减少干扰，并提供更好的通信质量。
2. 分簇的作用（1）资源管理：通过将用户分配到不同的分簇中，可以更好地管理和分配系统的无线资源，避免资源浪费和拥塞问题。
（2）干扰控制：分簇可以减少不同分簇间用户之间的干扰，提高系统的通信质量和可靠性。
（3）容量提升：通过合理划分用户群体，分簇可以提高通信系统的容量和吞吐量，满足用户不断增长的需求。
3. 分簇的关键技术（1）簇头选择：簇头是每个分簇中负责协调和管理其他用户的节点，合理选择簇头对于分簇的性能至关重要。
（2）簇内干扰管理：分簇需要有效处理簇内用户之间的干扰问题，通过合理资源分配和调度算法来解决这一问题。
（3）簇间干扰控制：不同分簇之间的用户干扰是分簇技术中需要解决的重要问题，需要采用合适的频率复用和功率控制策略。
二、小区1. 小区的定义小区是指在移动通信系统中将特定的地理区域划分出来，供一组基站向用户提供无线信号覆盖和通信服务的基本单位。
一个小区通常由一个或多个基站覆盖，可以包含多个扇区。
2. 小区的作用（1）信号覆盖：小区可以确保通信信号在特定区域内得到覆盖，使用户能够在这个区域内进行通信。
（2）容量管理：通过合理划分小区，移动通信系统可以更好地管理和分配信道资源，提高系统的容量和效率。
（3）切换管理：移动用户在不同小区之间移动时，需要进行无缝切换，小区提供了切换管理的基础。
小区合并和分裂
小区的分裂和合并1频分复用（Reuse）（1）每个蜂窝基站都分配一组无线信道，相邻小区的基站分配一组信道组，通过将覆盖范围限制在小区边界内，相同的信道组就可用于覆盖不同的小区，只要这些小区两两之间的见个距离足够远，使得相互间的干扰限制在可接受的范围之内。
为整个系统中所有基站选择和分配信道组的设计过程叫频率复用。
（2）共同使用全部可用频率的N个小区称为一簇，需要满足22=++，其中i和j都是非零整数，为了找到特定下去的相距最近N i ij j的同频相邻小区，首先沿着任意六边形移动i个下去，逆时针旋转60度再移动j个小区。
图1 蜂窝系统中定位同频小区的方法（N=19，i=3，j=2）2信道分配方法（1）固定分配：每个小区分配一组预先确定好的话音信道。
（2）动态分配：每次用户发出呼叫请求时，为它服务的基站向MSC请求一个信道。
3切换（Handoff）方式：优先切换、实际应用中要考虑的问题（1）切换：移动台正在通话时，从一个基站移动到另一个基站，MSC 自动将呼叫转移到信道基站信道上。
（2）系统要预先设定一个启动切换的适当的信号强度值（RSSI值），一般为-90dBm到-100dBm之间。
（3）第一代模拟蜂窝系统中，信号RSSI值是由基站完成检测、MSC 对其进行管理的，决定是否进行切换；第二代数字TDMA中，是否切换是由移动台检测从周围基站接收到的信号RSSI值，并将这些值回送给为它服务的基站，当相邻小区基站的信号能量比当前服务的基站高出一定数值时，就可以进行切换，这适用于频繁切换的微蜂窝系统。
4干扰和系统容量：同频道（Co-channel）干扰和系统容量、无线系统的频道计划、邻频道（Adjacent Channel）干扰、降低干扰的功率控制（1）蜂窝系统中的干扰分为同频干扰和邻频干扰。
（2）同频干扰：频分复用中存在很多同频小区，这些小区之间的信号干扰。
减小同频干扰只能通过让同频小区在物理上隔开一个最小的距离。
基站详细介绍
基站介绍一、基站类型目前基站主要有三种类型：1、定向基站一般情况下，每个定向基站有三个定向扇区，每个扇区需要1付双极化定向天线或2付单极化定向天线来完成无线信号的收发功能。
定向基站的主要优点是可容纳载频多，可容纳的话务量高；另外由于定向天线增益高，覆盖距离远，可增加覆盖面积。
缺点是在话务量低的地区，使用定向基站可能造成载频浪费，增加投资。
市区及话务量高的其他地区，主要采用定向基站，可以满足容量需求；在话务量低、但基站密度小、站距大的农村地区，也可采用定向基站+高增益天线来满足覆盖要求。
2、全向基站一般情况下，每个全向基站只有一个扇区，需要2付全向天线来完成无线信号的收发功能。
一般需要一个机柜。
全向基站的主要优点是在话务量低的地区，使用全向基站节约载频，可以适当降低投资。
缺点是可容纳的话务量低，覆盖面积小。
全向基站主要是适用于话务量低的农村地区。
另外在做室内分布时，主要采用全向基站。
3、混合型基站在全向基站的基础上，增加一个或两个定向扇区，可以增加局部地区的覆盖和容量，又比定向基站节约载频。
主要是用于农村地区。
目前，由于话务量越来越高，而且对覆盖的要求也越来越高，因此定向基站的比例比较高，混合型基站很少。
二、基站设备１、基站配套设备开关电源：电池：空调传输设备墙挂式交流箱、室内总接地排。
2、基站主设备山东移动现网的2G设备主要采用爱立信的RBS系列设备，只有部分沿海地区的近海覆盖设备采用华为和中兴的大功率基站设备，数量很少。
3、三种RBS无线机架：RBS200：每机架最多４个载频，做定向站时每扇区需３条馈线，3付定向天线；做全向站时需３条馈线，3付全向天线一发两收。
爱立信早已停止供货，现网数量比较少。
RBS2202：每机架最多６个载频，做定向站时每扇区需2条馈线，2付单极化定向天线（或1付双极化定向天线）；做全向站时，需2条馈线，2付全向天线。
爱立信从本期停止供货，在现网中占绝大多数。
RBS2206：每机架最多12个载频，体积与RBS2202一样，其它情况与RBS2202也基本相同。
15121-第3章 蜂窝移动通信的组网
3．呼损率
呼损率为 B =
A A A C C0 C Ci C
3．呼损率
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。 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。 呼损率B称为系统的服务等级（或业务等 级），记为GOS。 GOS是系统的一个重要质量指标。 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。
3.2.1 蜂窝小区的概念 3.2.2 大区制小容量 3.2.3 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 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。 移动通信网的区域覆盖方式分为两类：一
n!
i0
n
A
i
i!
这就是电话工程中的第一爱尔兰公式，也 称爱尔兰B公式。
4．信道利用率
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
η A n A (1 B ) n
如果已知B、n，根据表3-1可算出A值，然 后由上式求出。
3.2 蜂窝小区的概念和区域覆盖
1．小区分裂
图3-4 小区分裂的图例
2．扇区的概念
可以通过使用定向天线代替基站中单独的一根全 向天线来减小蜂窝系统中的同频干扰，其中每个 定向天线辐射某一特定的扇区。 由于使用了定向天线，小区将只接收同频小区中 一部分小区的干扰。 这种使用定向天线来减小同频干扰，从而提高系 统容量的技术叫做裂向（即扇区化）。 同频干扰减小的因素决定于使用扇区的数目。
3.1.1 频率资源的管理
移动电话使用频段主要在150MHz、450MHz和 900MHz、1800MHz、1900MHz频段。 双工移动通信网规定工作在各频段的收、发频差 分别为：VHF频段为5.7MHz，UHF 450MHz频段 为10MHz；UHF 900MHz频段为45MHz。同时规 定基站对移动台（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 发射频率低，接收频率高。
天线知识(补充)
判断题：天线前后比越大方向性越好 （） 天线前后比越大增益越大 （）
极化方式
所谓天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。 当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电 场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。由于电波 的特性，决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面 产生极化电流，极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信 号迅速衰减，而垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了 能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。 因此，在移动通信系统中，一般均采用垂直极化的传播方式。 另外，随着新技术的发展，最近又出现了一种双极化天线。就其 设计思路而言，一般分为垂直与水平极化和±45°极化两种方式， 性能上一般后者优于前者，因此目前大部分采用的是±45°极化 方式。双极化天线组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的 天线，并同时工作在收发双工模式下，大大节省了每个小区的天 线数量；同时由于±45°为正交极化，有效保证了分集接收的良 好效果。（其极化分集增益约为5dB，比单极化天线提高约2dB。）
dBc
dBc，它也是一个表示功率相对值的单位，与 dB的计算方法完全一样。 一般来说，dBc 是相对于载波（Carrier）功 率而言，在许多情况下，用来度量与 载波功率的相对值，如用来度量干扰（同频 干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等） 以及耦合、杂散等的相对量值。 在采用dBc的地方，原则上也可以使用dB替 代。 dB只是表示一个比值,并不是功率增益的单 位!!!
天线知识
天线的概念
天线(Antenna)是在无线电收发系
统中，向空间辐射或从空间接收电磁波 的装置。
是无线电通信系统中必不可少的部分。由于各种 设备要求采用的波段不同，天线的设计也就不同，不 同用途的天线需要设计成各种样式，就是我们通常称 的天线程式。如在长、中、短波段，一般用导线构成 天线，有T形、倒L形、环形、菱形、鱼骨形、笼形天 线等。在微波波段，用金属板或网制成喇叭天线，抛 物面天线，金属面上开槽的裂缝天线，金属或介质条 排成的透镜天线等。
小区合并和分裂
小区的分裂和合并1频分复用（Reuse ）（1）每个蜂窝基站都分配一组无线信道，相邻小区的基站分配一组信道组，通过将覆盖范围限制在小区边界内，相同的信道组就可用于覆盖不同的小区，只要这些小区两两之间的见个距离足够远，使得相互间的干扰限制在可接受的范围之内。
为整个系统中所有基站选择和分配信道组的设计过程叫频率复用。
（2）共同使用全部可用频率的N 个小区称为一簇，需要满足22N i ij j =++ ，其中i 和j 都是非零整数，为了找到特定下去的相距最近的同频相邻小区，首先沿着任意六边形移动i 个下去，逆时针旋转60度再移动j 个小区。
图1 蜂窝系统中定位同频小区的方法（N=19，i=3，j=2）2信道分配方法（1） 固定分配：每个小区分配一组预先确定好的话音信道。
（2） 动态分配：每次用户发出呼叫请求时，为它服务的基站向MSC 请求一个信道。
3切换（Handoff ）方式：优先切换、实际应用中要考虑的问题（1） 切换：移动台正在通话时，从一个基站移动到另一个基站，MSC 自动将呼叫转移到信道基站信道上。
（2） 系统要预先设定一个启动切换的适当的信号强度值（RSSI 值），一般为-90dBm到-100dBm 之间。
（3） 第一代模拟蜂窝系统中，信号RSSI 值是由基站完成检测、MSC 对其进行管理的，决定是否进行切换；第二代数字TDMA 中，是否切换是由移动台检测从周围基站接收到的信号RSSI 值，并将这些值回送给为它服务的基站，当相邻小区基站的信号能量比当前服务的基站高出一定数值时，就可以进行切换，这适用于频繁切换的微蜂窝系统。
4干扰和系统容量：同频道（Co-channel ）干扰和系统容量、无线系统的频道计划、邻频道（Adjacent Channel ）干扰、降低干扰的功率控制（1） 蜂窝系统中的干扰分为同频干扰和邻频干扰。
（2） 同频干扰：频分复用中存在很多同频小区，这些小区之间的信号干扰。
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120度小区分裂能够减小同频干扰的图例
Zhenzhou Tang @ Wenzhou University
补充：增加容量的方法 扩容的方法：使用定向天线划分扇区
• 与小区分裂相比，使用定向天线增加容量的 效果较差但它的费用比较低。
• 使用扇区的缺点是每个扇区都是一个新的形 状不同的小区，所以信道必须在一个小区的 不同扇区间划分。 • 每次一个移动终端从一个小区扇这使得网 络负载明显增加，因为区进入到另一个扇 区时，就必须进行越区切换。
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Wireless and Mobile Networks Technology
Zhenzhou Tang @ Wenzhou University
பைடு நூலகம்
降低同频干扰，就能在保持S/I不变的情况下，降低复 用因子，从而提高系统容量
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Wireless and Mobile Networks Technology
Zhenzhou Tang @ Wenzhou University
补充：增加容量的方法 扩容的方法：使用定向天线划分扇区
(a)120度裂向 (b)60度裂向
补充：增加容量的方法 扩容的方法：使用定向天线划分扇区
使用定向天线划分扇区：通过用定向天线来代替基站中 的全向天线来减小同频干扰。
• 其中每个定向天线辐射某一特定的扇区。 • 使用定向天线，小区将只接受同频小区中的一部分小区
的干扰。 • 通常一个小区划分为3 个120度的扇区或是6 个60度的扇
区。